6层框架教学楼计算书（8度抗震设防）.docx

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1、某学院综合教学楼(框架构造)设计说明书一、 建筑设计二、 构造设计建筑设计一、 工程概况;该工程为某学院综合教学楼，该教学楼工程已经城市规划局审定批准。该综合教学楼为钢筋混凝土框架构造，建筑面积为： 4064.1m2,层高为:3.9m，总层数为 6 层。二、 建筑说明1、 建筑布置：供学生上课的教室32-34 个，语言教室1-2 个，计算机房及办公室2 个，电教室及办公室1-2 个，资料室及办公室2个，每层设教师休息室 1 个，男女厕所各 1 个。2、 平面处理平面柱网承受 3.6m*6.0m 及 3.6m*3.0m 柱网，横向 3 跨，跨度为 15.0m，纵向为 12 跨，跨度为 43.2m

2、，布置整齐。3、 立面处理因综合教学楼布置较整齐，立面没有凹凸凹凸之感，以平面为主，外墙承受外墙涂料喷涂，对窗户及雨棚等加以颜色区分，起点缀作用。4、 根底处理根底承受 C30 钢筋混凝土条形根底，C10 混凝土垫层 100mm 厚， 基底标高为:-2.3m。5、 交通布置承受内走廊布置，设一个楼梯，供交通使用。6、 采光为保证各教室的采光度，承受自然采光及照明关心方式，窗承受塑钢，门承受木材。7、 通风、水电暖局部通风承受自然通风，全楼均用热水采暖，除走廊用吸顶灯外， 其他均用日光灯照明，门厅可设壁灯，各房间均有插座。三、 工程做法及说明1、 内墙:承受一般内墙涂料，做法详见 05J12、

3、外墙:承受高级外墙涂料喷涂墙面，做法详见 05J13、 屋面:三毡四油撒绿豆砂，150mm 厚 1：8 水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm 厚的水泥砂浆找坡，40mm 厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。4、 楼面:水磨石地面，50mm 厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。5、 地面:厕所地面铺瓷砖；语言教室、计算机房、电教室铺木地板；其余地面均为水磨石地面，做法详见 05J1 6、 顶棚: 做法详见 05J17、 其他: 做法详见 05J1构造设计一、 设计资料二、 构造方案论证三、 构造选型及主要工程做法四、 构造布置及构造计算简图确定五、 荷载计算六、 内力计算七、

4、内力组合八、 截面设计九、 楼面设计十、 根底设计十一、绘制施工图一、 设计资料1、 设计标高：室内设计标高为：室外高差 450mm2、 工程地质条件：建筑物场地位于冲击平原固原，勘测说明，场地地层从上到下由素填土和黄土状土构成，其中素填土层厚 1.4-2.5m 以下为黄土状土层，其主要物理、力学指标为： W=26.0 Y=19.8KN/m3 e=0.9 Sr=87.4% d=2.7 Wp=14.6 W1=25.3 a=0.42Mpa-1 Es=4.74Mpa fk=150Kpa场地为级非自重湿陷型黄土场地，地下水位标高为-8.6m，在多雨季节无显著变化，地下水位无侵蚀性，土壤冻结深度为 -0

5、.5m，冰冻期为 35 天，室内外计算温度 T=-8-323、 气象条件某地区：最热月平均温度 27.3确定最高气温 41.7，最冷月平均温度-1.7确定最低气温 -20.6。空气相对温度：最热月平均 72%，最冷月平均 70%，主导风向：冬夏季为东北风，根本风压：0.6KN/m2，根本雪压值：0.2KN/m2。4、 抗震设防某地区为 8 度抗震设防，二类场地设计。二、 构造方案特征鉴于本建筑物为综合教学楼，跨度大，隔墙少，由构造标准可知， 地震区的框架构造不超过 10 层，高度不超过 45m,本建筑共 6 层，高度为：3.9*6=23.4m 故承受现浇全框架构造，混合承重方案。三、 构造选型

6、及主要工程做法本构造为现浇全框架构造，层高为 3.9m，横向 3 跨，跨度为 6.0m、3.0m、6.0m，纵跨为 12 跨，跨度为 3.6m.1、屋面做法：三毡四油撒绿豆砂，150mm 厚 1：8 水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm 厚的水泥砂浆找坡，40mm 厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。2、楼面做法：水磨石地面，50mm 厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板， 吊项。3、门窗做法：窗全部选用塑钢窗，门除一层门厅外，门廊处承受铝合金门外，其余均承受木门。4、墙身做法：墙身承受加气混凝土砌块填充，用 M5 混合砂浆砌筑，内粉刷承受混合砂浆打底，厚20mm，内墙涂料两遍；外墙

7、承受1：3 水泥砂浆打底，厚 20mm，高级外墙涂料喷涂。5、雨棚构造：选用现浇方式，从框架梁上挑出。6、过梁：均以框架梁代替过梁。7、根底：条形根底。8、地基：根底埋深-1.85m，土方开挖至黄土层，3:7 灰土处理至基底处.四、构造布置及构造计算简图确定1、构造平面布置如图：2、梁、柱截面尺寸初估算：（1） 框架梁横向框架梁：高度通常取 h=1/8-1/12,宽度通常取 b=(1/2-1/3)h,AB、CD 跨： 取 h=600mm,b=300mm;BC 跨：取 h=400mm,b=250mm;纵向框架梁：AD 轴: 取 h=400mm,b=250mm;BC 轴：取 h=400mm,b=2

8、50mm; 取 h=600mm,b=300mm;（2） 框架柱:框架柱截面取：500mm*500mm.（3） 板：现浇板厚取 100mm.(4)选用材料：框架梁柱承受 C30 混凝土，板承受C20 混凝土，钢筋承受I、II 级3、构造计算简图确定依据地质资料确定根底顶面离室外地面为 550mm，由此得出底层层高为：3.9+0.45+0.55=4.9m,各梁柱构件的线刚度计算如下：AB、CD 跨梁：i=2E*1/12*0.3*0.63/6=18*10-4Em3 BC 跨梁：i=2E*1/12*0.25*0.43/3=8.89*10-4Em3 E 层柱：i=E*1/12*0.5*0.53/3.9=

9、13.35*10-4Em3底层柱 i=E*1/12*0.5*0.53/4.9=10.63*10-4E(m3)00(注：在求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板作用，取 I=2I ,I为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩)五 荷载计算1、恒载计算（1） 屋面框架梁线荷载标准值：a 屋面恒载：二毡三油防水层:0.35KN/m220mm 厚 1：2 水泥砂浆找平层：0.02*20=0.4 KN/m2100-140mm 厚膨胀珍宝岩保温层：0.1+0.14/2*7=0.7 KN/m2100mm 厚现浇板：0.1*25=2.5 KN/m215mm 厚底板抹灰：0.015*20=0.3 KN/m2屋面恒载:4.23 K

10、N/m2b 屋面梁自重及侧粉刷：ABCD 跨梁 自重：0.3*0.6*25=4.5KN/m粉刷:2*(0.6-0.1)*0.02*17=0.34 KN/m KN/m合计:4.84 KN/mB C跨梁 自重：0.25*0.4*25=2.5KN/m粉刷:2*(0.4-0.1)*0.02*17=0.2 KN/m合计:2.7KN/mC 屋面梁的线荷载：gTAB1=gTCD1=4.84 KN/mgTBc1=2.7 KN/m gTAB2=gTCD2=4.39*3.9=17.12 KN/mgTBc2=gTCD1=4.39*3=13.17 KN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值：20mm 厚水磨石面层：0.02

11、*24=0.48 KN/m220mm 厚水泥砂浆找平层：0.02*20=0.4 KN/m2100mm 厚现浇板：0.1*25=2.5 KN/m215mm 厚底板抹灰：0.015*20=0.3 KN/m2楼面荷载：3.68 KN/m2b 框架梁及粉刷填充墙自重：边跨 AB、CD 梁及侧粉刷 ：4.84KN/m边 跨 填 充 墙 自 重:0.25*3.6-0.6*12=9KN/m边 跨 填 充 墙 墙 面 粉刷：3.6-0.6*0.02*2*17=2.04 KN/m合计:11.04 KN/m中跨 B C 梁及梁侧粉刷 ： 2.7KN/m C 中间层框架梁线荷载：gAB1=gCD1=4.84+11.

12、04=15.88 KN/mgBc1=2.7 KN/m gAB2=gCD2=3.68*3.6=13.25 KN/mgBc2=3.68*3=11.04KN/m（3） 屋面框架节点集中荷载标准值：a 边柱连系梁 自重：0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m粉刷:0.02*(0.6-0.1)*2*39*17=1.23 KN/m KN/m合计:17.43KN/m600mm 高女儿墙自重：0.6*3.9*0.24*19=9.85KN/m粉刷: 0.6*0.02*2*3.9*17=1.47 KN/m连续梁传来屋面自重：1/2*3.9*1/2*3.9*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载：

13、GTA=GTD=42.97 KN/mb 中间连系梁 自重：0.25*0.4*3.6*25=9KN/m粉刷:0.02*(0.4-0.1)*2*3.6*17=0.74 KN/m连续梁传来屋面自重：1/2*3.9*2-3*1.5*4.39=13.83KN/m1/2*3.9*1/2*3.9*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载：G=G=37.79 KN/mTBTC（4） 楼面框架节点集中荷载标准值：a 边柱连系梁 自重：0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m粉刷:0.02*(0.6-0.1)*2*39*17=1.23 KN/m铝合金窗自重：3.4*2.3*0.5=3.91 KN/m

14、墙体自重：1.3-0.6*0.25*3.4*12=7.14KN/m粉刷:0.7*0.02*2*3.4*17=1.62KN/m连续梁传来屋面自重：1/2*3.9*1/2*3.9*3.68=13.99 KN/mAD中间层边节点集中荷载：G =G =69.57 KN/m b 中柱连系梁 自重：9.75 KN/m粉刷:0.8 KN/m内纵墙自重：3.4*3.2*0.25*12=32.64 粉刷：3.4*3.2*0.02*2*17=7.4扣除门洞加上门窗：-2.4*1.0*0.25*12+2.4*1.0*0.7=-5.52框架柱自重：22.5粉刷：1.53连续梁传来屋面自重：1/2*2.9*2-3*1.

15、5*3.68=13.25KN/m1/2*3.9*1/2*3.9*3.68=13.99 KN/mBC顶层边节点集中荷载：G =G =96.34KN/m（5） 恒载作用下的构造计算简图2、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的构造计算简图活荷载：屋面活荷载：1.5KN/M2, 教师楼面活荷载：2.0走廊楼面活荷载：2.5 各荷载值计算如下PTAB=PTCD=1.5*3.9=5.85 PTBC=1.5*3=4.5 PTA=PTD=1/2*3.9*1/2*1.5*3.9*1.5=5.7PTB=PTc=1/2*3.9*1/2*3.9*1.5+1/2*(3.9*2-3)*1.5*1.5=11.10 PAB=PC

16、D=2.0*3.9=7.8PBc= 2.5*3=7.5 PA=PD=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0=7.605PB=PC=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0+1/2(.3.9*2-3)*1.5*2.5=16.6053风荷载计算风压标准值计算公式为W=BZ*U8*UZWO该构造高度为 25。6M30M，取构造体型为矩形，取 W=1.3.Uz 查荷载标准可得其值。当 Uz1.0 时，取Uz=1.0,将风荷载换算成作用于框架每层节点上得 集中荷载，表中 A 为一榀框架每层节点的受风面积计算结果如下：层次BzUsZ(m)UzWo(KN/)A()Pw(KN)611.322.051.280.3

17、514.048.18511.318.451.220.3514.047.79411.314.851.140.3514.047.28311.311.251.040.3514.046.64211.37.6510.3514.046.39111.34.5510.3514.926.79风荷载作用下构造计算简图见图 54 地震作用计算：该构造设计仅考虑地震水平作用，因该建筑物高度小于 40 米。以剪力计算为主，因质量和刚度沿高度分布；比较均匀。故承受底部剪力法计算水平地震作用力。！计算各层的总重力荷载代表值。屋面 G=4.23*43.7*15.5=2865.192N屋面雪荷载：0.2*43.7*15.5=1

18、35.47取 50 , 则为 67.74KN 纵横梁自重：(4.84*6.0*2+2.7*3)*13+(4.84*4.37*2.7*43.7)=1519.34框架柱自重：0.52*【3.6-0.6*30+3.9-0.4*22】 *25=1002.522KN粉刷：1.25*0.02*(3*30+3.2*22)*1.77=68.17KN 楼面恒载：3.68*48.6*16.2=2897.34KN楼面活荷载：2.0*6.6*2*48.6+2.5*3*48.6=1647.54KN 取 50，则为 823.77KN标准层纵横墙自重：S=(48.6*2+16.2*2-3.0*0.5)*(3.6-0.6)+

19、(48.6*2-5.7-3.9+6.6*1.3-3.7*0.5)*3.2-(3.4*2.3*11*2+5.2+2.3*2+0.5*2.3*2+4*1.2*0.6)-(2.4-1.0*18)=114.6*3+15 4.9*3.2-(210.34+43.2)=585.94 G=585.94*3.68=2156.26KN铝合金窗自重：210.34*0.5=105.17KN 木门自重：43.2*0.7=30.24KN底层纵横墙自重： S=114.6*3+ 3.9*8*2+3.9+6.6*12-28*0.5 *3.2- 3.4*2.3*22+5.2*2.3*1 - 2.53*2+5.2*3 - 1*2.

20、4*13=14.6*3+123.7*32-184-30.6-31.2=493.84 K=493.84*3.68=1817.33KN铝合金窗自重：184*0.5=92KN 铝合金门自重：30.6*0.5=15.3KN 木门自重：31.2*0.7=28.84KN所以：1817.33+92+15.3+21.84=1964.4Kn顶层重力荷载：3456.33+78.73+1668.7+1070.67+2291.67=8566.1KN二六层重力荷载：2897.34+823.77+166.87+1070.67=2291.67=8752.15KN低层重力荷载：2879.34+823.79+1669.7+10

21、70.67+1946.67=8406.95KN2计算 2，地震影响系数：按阅历公式确定构造的根本自振自期：T1=0.22+0.035H/B1/3,式中 H 为构造总高度：6*3.9+4.6=28mB 为构造总宽度：6*2+3=15m所以 T=0.22+0.035*21.2/16.21/3=0.5824S1按设防烈度为 8 度，由标准查得水平地震影响系数最大值 amax=0.16 按近震 3 类场地查得特征周期 Tg=0.305,则地震得 影响系数 a 为a=(Tq/T )M.9amax=(0.3/0.15824)0.9*0.16=0.08813) 计算构造的总重力荷载代表值 GeGe=G1 =

22、8566+875*5+8407=607332KN24) 计算地震作用标准值：本构造有 13 榀框架1Fek=ZGeg= Z10.85Ge=0.088*0.85*60733=4542.8KN1Fek=Fek 总/13=4542.8/13=349.52KN5) 计算每榀框架承受的地震作用 Fi由于 F1=0.5824S1.4TG=1.4*0.3=0.42S考虑顶部附加地震作用系数 Sn=0.087+0.07=0.08*0.5824+0.07=0.11所以顶部附加水平水平地震作用Fn=SnFEK=0.117*349.5=40.89KN Fi=Gi*Hi/Gi*Hi*FEK1-Sn地震作用力计算层次H

23、imGi(KN)GiHi(KN.M)Fi(KN)622.6875219779565.1519.0875216628854.8415.4875213478144.4311.8875210327434.028.387527176623.614.684073867212.7六内力计算1. 恒载作用下的内力计算：恒载竖向荷载作用下的内力计算承受分层法柱与浅刚度取框架柱实际浅刚度的 0.9 倍1） 弯矩安排系数：2） 顶层内力计算：图 8(a)中梁上分布荷载由矩形和梯形两局部组成，依据固定端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载Fe 为等效均布荷载图 8(b)a=1.95/6.6=0.295g

24、 =g +(1-2a2+a3)gt边Tb1B2=4.84+(1-0.2952+ 0.2952 )*17.12=19.42KNg =gkTBC1+5/8 gTBC2=2.7+5/8*13.17=10.93KN构造内力可以用弯矩安排法计算，并可利用构造对称性取二分之一的构造计算，各杆的固端弯矩为：M MAB= BA=1/2 g t边=1/12*19.42*6.62=70.49KN.m边Mcb=1/6g1 中 t2 中=1/6*9.6*1.52= 4.1KN.m 3 二六层的内力计算计算解图同顶层G =g边AB1+(1-222+23)gAB2=15.88+(1-2*0.2952+0.2953)*14

25、.35=28.10G =g中BC1+5/8g=2.7+5/8*11.04=9.6KNBC2M =MAB=1/12gBA边t2 =1/12*28.10*6.62边=102.0KN.mM =1/3*9.6*1.52=7.2KN.mBCM =1/6gCB中t2=1/6*9.6*1.52=3.6KN.m4)底层内力计算：g =28.10 KN.mg边=9.6 KN.m中M =MAB=102 KN.mMBA=7.2 KN.mMBC=3.6 KN.mCB(5) 将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架构造在恒载作用下的弯矩图，并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力，框架的弯矩图，轴力图，剪力图，见图 13、

26、14.欲求跨中弯矩，则不能按等效分布荷载计算，而需要依据求得的支座弯矩和等距的实际荷载分布，按平衡条件计算。顶层边跨M =1/8*4.84*6.62=26.351 中M =17.12*(1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72)=82.372 中M =-(40.64+53.53)/2+26.35+82.37=61.64中中间层M =1/8*15.88*6.62=86.471 中M =14.35*(1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72)=69.002 中M =-75.3+84.32/2+86.47+69=75.7中底层M =-(73.04+82.86)

27、/2+86.47+69.04=77.56中2、楼面活荷载作用下的计算活荷载作用下的内力计算承受分层法，考虑到活荷载的分布最不利组合,各层楼面活荷载的布置又能不利组合，承受弯矩安排法 计算，计算结果见图5.3、风荷载作用下的内力图风荷载作用下的内力计算承受 D 值法，计算过程见图 16由图 5 风荷载作用下构造计算见图可见。风荷载分布近似看作均布荷载柱反弯点高度 y。由标准中查得，然后计算各柱的弯矩值，并由节点平衡条件计算得梁的弯矩值，最终以梁为脱离体，求得梁内剪力，自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，求得柱内轴力，如图 17，a.剪力在各柱间安排KN b.各柱反弯点及柱端弯矩P =8.186V

28、 =13.93P6K=1.13 a=0.36K=1.74 a=0.47Y =0.4070M =6.45上Y =0.4370M =7.49上V =3.026V =3.946M =4.42下M =6.20下P =7.795V =21.72P5K=1.13 a=0.36K=1.74 a=0.47Y =0.4500M =9.33上Y =0.4500M =12.18上V =4.715V =6.155M =7.63下M =9.96下P =7.284V =29P4K=1.13 a=0.36K=1.74 a=0.47Y =0.4570M =12.30上Y =0.4870M =15.16上V =6.294V =

29、8.214M =10.35下M =14.39下P =6.643V =35.44P3K=1.13 a=0.36K=1.74 a=0.47Y =0.4570M =15.4上Y =0.4870M =18.63上V =7/733V =10.093M =12.72下M =17.69下P =6.392V =42.03P2K=1.13 a=0.36K=1.74 a=0.47Y =0.5000M =16.40上Y =0.5000M =21.42上V =9.42V =211.902M =16.40下M =21.42下P =6.791V =48.82P1K=1.45 a=0.57K=2.23 a=0.65Y =0

30、.6060M =20.66上Y =0.5500M =26.93上V =11.401V =13.011M =31.78下M =32.92下5、 地震作用下的内力计算内力计算承受 D 值法，过程见图 19由图 6 地震荷载作用下构造计算图可见，地震荷载分布沿竖向倒三角形分布，各柱反弯点、高度 y，由标准中查得从而进展计算。弯矩图，简力图，轴力图见图 20、21F=65.1V =180F6F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.45M =71.3上g=0.45M =100.9上V =39.046V =50.966M =63.24下M =82.56下F=54.74V =234.8F

31、5F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.457M =199.54上g=0.487M =122.78上V =50.925V =66.485M =83.77下M =116.55下F=44.4V =279.2F4F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.457M =98.31上g=0.487M =145.99上V =60.554V =79.054M =99.62下M =138.59下F=34.2V =313.2F3F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.5M =122.26上g=0.5M =139.02上V =67.923V =88.683

32、M =122.26下M =159.62下F=23.6V =336.8F2F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.5M =131.47上g=0.5M =171.85上V =73.042V =95.362M =131.47下M =171.85下F=127.7V =349.51F1F=1.31 a=0.36F=1.74 a=0.47g=0.628M =139.72上g=0.588M =176.44上V =81.651V =93.11M =235.87下M =251.82下a 简力在各柱间安排KN.M b 各柱反弯点及柱端弯矩KN.M图 19 地震荷载作用下的内力计算七、内力组合依

33、据内力计算结果进展的内力组合，其中梁的掌握截面为梁端柱边及跨中，柱则分柱边柱和中柱，有三个掌握截面，以四层梁柱为例进展内力组合计算。荷载类型恒载活载风载地震内力截面AB+CDBCAB+BCBC+CD图 22 梁柱掌握截面图第四层梁内力组合作用M1-60.24-17.980.4-17.30.1919.93202.13V91.6421.7-0.2321.3-0.085.4956.4M275.718.86-0.3812.33-0.071.8316.01VM3-67.46-19.36-1.15-21.35-0.3316.28170.11V-93.82-22.12-0.23-22.52-0.085.4956.4M4-14.77-2.82-3.17-8.29-1.048.8492.43注：竖向荷载调幅，梁端 80%，跨中不调V14.407.049.464.625.8961.62M5-1.14-2.822.16.396.5900V