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1、一、设计题目南京市某大学教学楼设计二、设计原始资料及依据南京市某大学拟建一教学楼，主体5层，框架结构，建筑体型要求简洁明了，室外要有停车场及景观布置。建筑面积40005000。 教室主要满足小班教学，以每间教室40人左右为宜。其他辅助用房参照相关标准，做到合理布局（可容许上下有10%的浮动）1、建筑位置2、抗震要求抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第一组。类建筑场地，场地的特征周期取0.35S。三、设计内容及要求1、 建筑设计建筑设计包括建筑平面设计、建筑剖面设计、建筑立面设计三个方面。其中，建筑平面设计由使用部分和交通联系部分组成：使用部分的房间又分为主要使用房
2、间（包括生活用房、工作用房和公共活动用房）和辅助房间；交通联系部分的设计不仅关系到建筑物内部联系是否方便，而且直接影响工程的造价、平面的组合方式等，交通联系部分力求路线简洁明确，利于疏散，在节约面积的同时兼顾空间的造型处理等。建筑剖面反应的是建筑物在垂直方向上各部分的结构、空间组合关系，剖面设计需要确定建筑层数、建筑物各部分的高度及不同结构、不同体量建筑空间的组合关系。建筑立面设计重点为：根据初步确定的房屋平、剖面组合关系，绘出建筑各个方向的基本轮廓推敲立面各部分的比例关系和材质对比，调整墙面处理和门窗布置，符合建筑形式美观的原则对入口、雨篷、建筑装饰等进行细部处理。根据总体要求，按照相关标准
3、完成建筑设计，绘制建筑施工图。（1）底层平面图 1100（2）标准层平面 1100（3）建筑主立面图、侧立面图 1100（4）建筑侧剖面图 （要求剖到楼梯） 150（5）建筑总说明图 1：500或1:1000 2、 结构设计（1）计算主要步骤：结构布置及梁、柱截面尺寸及板厚的确定：结构采用全现浇混凝土框架结构，根据房间布置的要求及建筑平面布置的原则来确定柱网尺寸。梁截面尺寸的确定：主梁高度为跨度的1/81/12，宽为高的1/41/2；次梁高度为跨度的1/181/12，宽为高的1/31/2。柱截面尺寸由轴压比确定：即按公式：N/fcAc0.85(三级抗震)来确定柱截面尺寸。板厚由h1/40L来确
4、定。结构计算中取轴线某一部分的一榀框架为计算框架。竖向荷载计算：包括竖向恒载和竖向活载的计算。恒载由构件自重、装修等材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用弯矩分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配法时采用分层法计算各层弯矩，再进行叠加，求出最后平衡弯矩，再由平衡条件求出梁柱剪力和轴力。活载计算过程同恒载。水平荷载计算：A地震作用下的内力计算：根据荷载规范算出各楼层的自重计算梁柱线刚度计算结构自震周期楼层弹性位移及验算。B风荷载作用下的内力计算：计算由风荷载作用引起的风振系数、风载体形系数、风压高度变化系数，其余同地震作用内力计算相同。内力调整
5、与换算。内力组合。梁、柱、板、楼梯配筋。在梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。正截面计算主要是取梁端最大负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋。斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。梁端箍筋加密区也要按构造要求来配置。柱的正截面计算中。柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max及相应的N；Nmax及相应的M;Nmin及相应的M。但大多数情况下这几种组合都有12组重合，所以一般情况下，最不利组合只有12种，取配筋最大的为最终配筋依据。板分为单向板和双向板进行配筋。基础设计：建议选用独立基础。进行基础设计时，应进行基础的承载力、抗冲切验算，并进行配筋计算。
6、（2）结构计算内容及要求结构方案和结构布置根据建筑设计和结构承重布置体系、抗震要求、使用功能以及场地地质条件，确定采用的承重体系，合理进行结构方案和结构布置的确定，统一构件编号及各杆件的定位尺寸。绘制出结构布置图。结构计算书若选择的为框架结构（其他承重体系可参考相应资料），其他结构形式，请参照相应的设计手册或资料。选取抗震计算单元，用底部剪力法验算框架侧移。在主体部分选取一榀框架 X 及柱下基础进行计算，其内容为确定X计算简图、荷载计算、内力分析及组合，并进行配筋计算和满足构造方面的要求。结构设计计算书：说明结构选型和结构布置的理由及设计依据，列出计算所有步骤和全部内容以及全过程计算结果，并附
7、有相应的图表。（3）结构施工图：板配筋图 1:100框架结构配筋图 1:50楼梯结构配筋图 1:30主体结构基础平面及基础配筋图 1:100, 1:30注：以上图纸要求手绘至少一张。设计成果绘制于硫酸纸上，要求图幅尺寸规范，图签格式正确，图面布置均衡、合理、标注完整、线条等级清晰、字体采用工程仿宋体，各种制图符号及字体大小符合制图规范。表1 内容安排与要求序号内容要求1建筑设计2选择以结构单元进行计算（如一榀框架）3地震作用4风荷载计算5标准层楼板计算6楼梯配筋计算7基础设计注：表中“”为必作内容，“”为选作内容。四、进度安排序号任务时间指导教师1收集资料2012.12.3-12.92建筑方案
8、（结合结构选型和方案）2012.12.10-12.233建筑施工图2012.12.24-12.304结构平面布置，确定梁、柱、板尺寸并编号；选择一榀框架，确定框架计算简图，计算竖向荷载2013.1.4-1.205重力荷载代表值计算，框架梁柱线刚度计算及自振周期计算；地震作用下框架内力计算和侧移验算2013.2.27-3.106竖向荷载作用下框架内力计算和内力组合2013.3.11-3.247选择的一榀框架梁柱配筋计算2013.3.25-4.78基础设计及配筋2013.4.8-4.149楼板、楼梯等其他构件配筋计算2013.4.15-4.2110整理结构设计书2013.4.22-4.2811结合
9、构造要求，绘制结构施工图和建筑施工图2013.4.29-5.1212最终图纸和设计书交指导教师审查并修改2013.5.13-5.1713准备答辩五、主要参考资料1. 建筑：(1)建筑设计资料集（第二版）(1)、(3)、(4)、(10)(2)公共建筑设计原理 (3) 屋面、饰面、门窗、室外工程、楼梯、浴厕等安徽省及国家标准图集。a)平屋面建筑构造（）b)饰面c)轻钢龙骨吊顶d)铝合金门窗e)厕浴配件水池f)楼梯建筑构造g)变形缝h)室外工程i)木门窗2. 结构：（1）建筑结构荷载规范GB50009-2012（2）混凝土结构设计规范 GB50010-2010（3）建筑抗震设计规范GB50011-2
10、010（4）建筑地基基础设计规范GB50007-2011（5）建筑结构设计手册（静力计算）（6）钢筋砼结构构造手册（7）建筑抗震设计手册（8）钢筋混凝土结构（教材）南京市某办公楼设计摘 要本设计为南京某公司办公楼设计。该楼建筑面积4500m2左右，主体五层。根据建筑设计、抗震方面等的要求，确定合理的结构方案和结构布置方案，确定框架、基础的形式。根据要求采用了钢筋混凝土结构。结构设计中的所有内力计算主要是针对选取的一榀框架，设计时考虑的荷载有恒荷载、活荷载、风荷载以及水平地震作用。通过运用D值法，顶点位移法、底部剪力法、反弯点法、弯矩二次分配法等方法计算在这些荷载的作用下框架的内力，进行内力组合
11、选取最不利组合并进行截面设计。最后，根据计算结果，按照相应的构造要求，绘制了结构施工图，并写出了相应的设计说明。关键词：框架；框架设计；内力The Design of Nanjing Office AbstractThe subject is a design for an office building in Nanjing. The area of building construction is about 4500m2. According to the architectural design, seismic require- ments then we determine a r
12、easonable structure and structural layout plan, determine a framework which is based on the form. According to the require, the reinforced concrete structure is used.All internal forces in the structural design are calculated targeting at selected specimens framework. Constant loads, live loads, win
13、d loads and horizontal seismic action are considered in the deisgn. Through using the D-value method, the vertex displacement method, base shear method, the inflection point method moment secondary distribution method, the internal force of the frame structure under these loads are calculated. The i
14、nternal forces are combined and the most unfavorable combination are selected and make the cross-sectional design. Finally according to the calculated results and detail, blueprints of the structure had been completed.Key Words：Frame；Structural Design；Internal Force目 录1 建筑设计11.1 建筑概况11.2 采光、通风、防火设计1
15、1.3 建筑细部设计11.4 方案构思21.5 设计过程21.6 建筑做法22 梁截面尺寸确定42.1 梁截面尺寸确定42.2 柱截面尺寸确定42.3 计算过程53 重力荷载代表值的计算63.1 荷载计算63.2 重力荷载代表值的计算73.2.1 梁、柱重力荷载计算73.2.2 重力荷载代表值计算84 框架侧移刚度的计算114.1 计算梁、柱的线刚度104.2 各层横向侧移刚度计算115 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算135.1 横向自振周期的计算135.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算145.2.1 结构等效总重力荷载代表值145.2.2 计算水平地震影响系数145.2.3
16、结构总的水平地震作用标准值145.3 多遇水平地震作用下的位移验算155.4 水平地震作用下框架内力计算165.5 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算206 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算206.1 风荷载计算206.2 风荷载作用下的水平侧移验算216.3 风荷载作用下框架内力计算226.3.1 风作用荷载下柱端弯矩及剪力计算226.3.2 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算237 竖向荷载作用下框架结构的内力计算257.1 计算单元的选择确定257.2 荷载计算267.2.1 恒载作用下柱的内力计算267.2.2 活载作用下柱的内力计算287.3 弯矩计算307.3.1 内力计算3
17、07.3.2 固端弯距计算307.3.3 分配系数的计算317.3.4 传递系数327.3.5 弯距分配327.3.6 梁端剪力及柱轴力的计算328 框架结构内力组合378.1 结构抗震等级378.2 框架梁内力组合378.3 计算跨间最大弯矩388.4 支座端部剪力398.5 最不利截面出的弯矩428.6 框架柱内力组合439 截面设计499.1 框架梁499.1.1 梁的正截面受弯承载力计算499.1.2 斜截面受剪承载力计算519.1.3 梁的抗震构造措施529.2 框架柱559.2.1 剪跨比和轴压比验算559.2.2 柱正截面承载力计算579.2.3 柱的斜截面承载力计算609.2.
18、4 柱截面尺寸验算6110 楼板设计6210.1 楼板类型及设计方法的选择6210.2 设计参数6210.3 板的弯矩及配筋计算6311 楼梯设计6711.1 楼梯结构平面布置图6711.2 楼梯板计算6711.2.1 荷载计算6711.2.2截面设计6811.3 平台板计算6811.3.1 荷载计算6811.3.2 截面设计6911.4 平台梁计算6911.4.1 控制截面6911.4.2 荷载计算6911.4.3 截面设计7012 基础设计7112.1 基础设计的内力7112.2 基础尺寸及埋置深度7112.3 计算基底压力7212.4 基础高度验算7312.5 基础底板配筋7412.5.
19、1 基础板底配筋的一般原理7412.5.2 柱边及变阶处基底反力计算7512.5.3 柱边及变阶处弯矩设计值计算7512.5.4 配筋计算7612.6 中柱基础计算7712.7 基础尺寸及埋置深度7712.8 计算基底压力7812.9 基础高度验算7812.10 基础底板配筋7912.10.1基础板底配筋的一般原理7912.10.2柱边及变阶处基底反力计算8112.10.3柱边及变阶处弯矩设计值计算8112.10.4 配筋计算8213 结论83致谢84参考文献851 建筑设计1.1 建筑概况该办公楼为五层钢筋框架结构体系，建筑面积约4500m2，建筑物平面为矩形。一层层高3.9m，其他楼层3.
20、6m，室内外高差0.45m。其它轴网尺寸等详见平面简图。场地类型为二类建筑场地；抗震等级为三级；设计使用年限50年。1.2 采光、通风、防火设计1.采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，取得良好的效果以便于通风。2.防火设计本工程应充分考虑建筑防火要求和疏散要求，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。1.3 建筑细部设计1.建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。2.建筑体型设计应有
21、利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。3.采暖地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。4.室内应尽量利用天然采光。5.为满足防火和安全疏散要求，在建筑中间和一边分别有一部楼梯。1.4 方案构思设计采用目前国内通用的钢筋混凝土结构。本设计为总体规划中的单体建筑，设计中充分考虑到总体规划提出的要求、建筑高度、抗震设防烈度和周围环境的关系，确定本结构为规则有序的板式结构，建筑平面布置简单、规则、对称、长宽比不大，对抗震有利，结构具有较好的整体性；同时考虑到结构不同使用功能的需求，建筑平面布置较为灵活，可以自由分割空间，选用框架结构；立面注意对比与呼应
22、、节奏与韵律，体现建筑物质功能与精神功能的双重特性。1.5 设计过程建筑设计根据建筑用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先设计建筑平面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计；其次进行立面造型、剖面设计；最后设计楼梯和卫生间。本设计满足建筑单位的使用要求，技术措施合理，同时，通风、采光、消防等技术指标均满足相应的规范和规定。1.6 建筑做法1.屋面做法：SBS防水层； 20厚1：3水泥砂浆找平层； 150厚水泥蛭石保温层； 120厚钢筋混凝土板V型轻钢龙骨吊顶。2.楼面做法：20厚花岗石楼面； 20厚1：4干硬性水泥砂浆结合层； 120厚钢筋混凝土板； V型轻钢龙骨
23、吊顶。3.墙体做法：内墙：20厚抹灰； 240厚陶粒空心砌块； 外墙：20厚涂料； 240厚陶粒空心砌块。4.门窗使用：大门采用钢门，门洞尺寸为4.8m3.3m，窗为塑钢窗，洞口尺寸为1.8m2.1m。柱网与层高：本办公楼采用柱距为7.2m的柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.4m，底层层高取3.9m，其余层为3.6m。图1.1 柱网平面布置图2 梁、柱截面尺寸确定2.1 梁截面尺寸确定1.边跨框架梁：梁截面高度一般取梁跨度的1/10至1/18。本方案取1/127200=600mm，截面宽度取6001/2=300mm，可得梁的截面初步定为bh=300mm600mm。2.次梁：h=(1/121/1
24、8) l =(400600) mm,取h=500mm,b=5001/2=250mm，bh=250mm500mm。3.跨中梁：梁跨度为2400mm，则h=(1/121/18)l=(133200)mm，由于b200mm，取b=300mm，h=400mm。2.2 柱截面尺寸确定框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算： (3-1) (3-2)式中 N为柱的组合的轴压力设计值； A为按简支状态计算的柱的负载面积； 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取； 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2； n为验算截
25、面以上楼层层数； 为柱截面面积； 为混凝土轴心抗压强度设计值； 为框架柱轴压比限值，此处可取0.85。2.3 计算过程对于边柱：A=(7.2/2+7.2/2)7.2/2=25.92=1.325.92145=2190kN=2190103/0.85/14.3=170182mm2则bh=413mm413mm,取底层边柱bh=550mm550mm,其余边柱bh=500mm500mm。对于中柱：A=(7.2/2+7.2/2)(1.2+7.2/2)=34.56m2=1.2534.56145=2808kN=2808103/0.85/14.3=218181mm2取底层边柱bh=550mm550mm,其余边柱b
26、h=500mm500mm。表2-1 梁截面尺寸(mmmm)混凝土等级横梁(bh)纵梁(bh)横梁(bh)次梁(bh)AB跨、CD跨-BC跨-C30300600300600300400250500层次混凝土等级bh1C305505502-5C30500500表2-2 柱截面尺寸(mmmm)3 重力荷载代表值的计算3.1 荷载计算查荷载规范可取：屋面永久荷载标准值（不上人）：SBS防水层 220.03=0.66kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 14.50.02=0.29kN/m2150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75kN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0kN/m2V型轻钢龙
27、骨吊顶 0.20kN/m2-合计 4.65kN/m21-5层楼面：20厚花岗石楼面 150.02=0.3kN/m220厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.20kN/m2-合计 3.90kN/m2屋面及楼面可变荷载标准值：不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 0.6kN/m2走廊活荷载标准值 2.5kN/m2梁柱密度 25kN/m2陶粒空心砌块 5.0kN/m33.2 重力荷载代表值的计算3.2.1 梁、柱重力荷载计算内外墙均为240厚陶粒空
28、心砌块，外墙20厚涂料，内墙20厚抹灰，则内外墙重力荷载为：5.00.24+170.02=1.54kN/m2。梁自重计算（15层）边横梁自重： 0.3(0.6-0.12)256.716=385.92kN粉刷： (0.42+0.3)6.7160.0217=46.1kN-合计 432.02kN走道梁自重： 0.3(0.4-0.12)251.98=31.92kN粉刷： 1.98(0.382+0.3)0.0217=3.95kN-合计 35.87kN纵梁自重： 0.3(0.6-0.12)256.728=675.36kN粉刷： 0.4820.02176.728=80.37kN-合计 755.37kN次梁自
29、重： 0.25(0.25-0.12)256.914=229.43kN粉刷： 0.3820.02176.914=33.17kN-合计 262.6kN15层梁自重： 432.02+35.87+755.73+262.6=1486.32kN柱自重计算25层边柱： 0.50.5253.616=360kN粉刷： (0.52+0.22)4+(0.5+0.23)120.02173.6=23.01kN-合计 383.01kN25层边柱： 0.50.5253.616=360kN粉刷： (0.2416)0.02173.6=15.67kN-合计 375.67kN底层边柱： 0.550.55254.9516=611.0
30、5kN粉刷： (0.552+0.22)+(0.55+0.23)120.02174.95=32.28kN-合计 643.33kN底层中柱： 0.550.55254.9516=611.05kN粉刷： (0.25416)0.02173.6=21.98kN-合计 633.03kN3.2.2 重力荷载代表值计算第一层重力荷载代表值：下半层墙自重：外纵墙： (4.35/2-0.6)6.7141.54=234.73kN内纵墙： (3.9/2-0.6)6.79+(3.72-0.25)36.961.54=234.73kN横墙： (4.35/2-0.55)(6.786.9654.96.74)1.54=309.8k
31、N楼板恒载和活载：楼板面积： (7.2+0.12)+(50.4+0.24)-(0.390.39)4-120.222=734.87kN走廊板面积： 2.4(50.4+0.24)-(0.390.39)4-120.25=117.93kN楼面恒载： 734.873.9+117.933.9=3329.92kN楼面活载： (734.872+117.932.5)0.5=882.28kN梁重： 1486.22kN柱重： (643.33+633.03)/2=638.18kN上半层墙自重：外纵墙： (3.6/2-0.6)6.7141.54=260.01kN内纵墙： 6.7111.8+6.961.8+(3.72-0
32、.25)21.86.961.54=242.83kN横墙： 3.6/2(6.7156.9654.9)1.54=309.8kN柱： (383.01+375.67)/2=379.34kN-第一层重力荷载代表值：G1=恒载+0.5活载=234.73+171.33+309.8+3329.92+882.28+1486.22+638.18+260.01+242.83+388.63+379.34=8323.27kN第二、三层重力荷载代表值：下半层墙重：外纵墙： 6.7141.21.54=173.34kN内纵墙： (3.6/2-0.6)(6.711+(3.72-0.25)26.961.54=161.88kN横墙
33、： (3.6/2-0.55)(6.7156.9654.9)1.54=269.89kN楼板恒载和活载：楼面恒载： 734.873.9+117.933.9=3329.92kN楼面活载： 734.872+117.932.5=1764.56kN梁重： 1486.22kN柱重： (383.01+375.67)/2=379.34kN上半层墙自重：外纵墙： (3.6/2-0.6)6.7141.54=260.01kN内纵墙： 6.7111.8+6.961.8+(3.72-0.25)21.86.961.54=242.83kN横墙： 3.6/2(6.7156.9654.9)1.54=309.8kN柱： (383.01+375.67)/2=379.34kN-
