沈阳市尚品学校教学楼建筑结构设计.docx

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1、本科论文本科生毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本设计（论文）中没有抄袭他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。设计（论文）作者签名： 日期： 本科生毕业设计（论文）使用授权声明沈阳城市学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。本人授权沈阳城市学院可以将本科毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复印手段保存、汇编毕业

2、设计（论文）。设计（论文）作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名： 日期： 目 录摘 要IABSTRACTII引 言11建筑方面31.1 建筑方案论述31.2建筑设计说明52结构方面32.1结构设计基本说明72.2截面设计82.3荷载汇集102.4框架内力分析122.5板式楼梯计算742.6基础的设计77结 语83参考文献85附件1沈阳市尚品学校教学楼建筑设计图87附件2沈阳市尚品学校教学楼结构设计图89致 谢91本科论文摘 要本项目名称为沈阳市尚品学校教学楼。修建建筑坐落在辽宁省沈阳市大东区，土质状况良好适用于建筑。按照任务书中给出的信息，将该工程设计成4层混凝土框架结构。建筑高度16.

3、5m，建筑面积5658.11m。随着教学楼设计规范的日益提高，如今关于教学楼建筑设计也有了新的要求和规范。因此，了解新的设计要求与设计规范是熟练掌握教学楼建筑设计和结构设计的基础。一直以来教学楼建筑安全要求十分严格，梁、柱构成了框架结构的承重体系，承重构件与围护构件分工明确，重量轻，方便建筑外墙和内墙根据空间要求择优布置等优点，就可以满足教学楼空间大、安全高的性能要求。本次教学楼设计包含建筑设计和结构设计两大方面，力求空间平面布置合理、立面设计美观。在建筑设计完成后可根据建筑布局进行相关结构设计，最后利用软件对结构进行计算和校核。进行设计之前我查阅了许多关于教学楼建筑设计的案例。设计过程中也严

4、格遵守建筑规范并且在设计完成后多次验算修改、检查。关键词：教学楼；建筑；结构；计算；设计AbstractThe name of the project is Shenyang Shangpin school teaching building. The building is located in Dadong District, Shenyang City, Liaoning Province, with good soil conditions suitable for construction. According to the information given in the assi

5、gnment, the project is designed as a 4-story concrete frame structure. The building height is 16.5m, and the building area is 5658.11m.With the improvement of the design standard of teaching building, there are new requirements and standards for the architectural design of teaching building. Therefo

6、re, understanding the new design requirements and design specifications is the basis of mastering the architectural design and structural design of the teaching building. For a long time, the building safety requirements of teaching building are very strict. Beams and columns constitute the load-bea

7、ring system of frame structure. The division of load-bearing components and enclosure components is clear, the weight is light, and it is convenient for the external and internal walls of the building to choose the optimal layout according to the space requirements, which can meet the performance re

8、quirements of large space and high safety of teaching building.This teaching building design includes two aspects: Architectural Design and structural design, striving to make the space layout reasonable and the facade design beautiful. After the completion of the architectural design, the relevant

9、structural design can be carried out according to the architectural layout. Finally, the structure can be calculated and checked by the software.Before the design, I consulted many cases about the architectural design of the teaching building. In the process of design, it also strictly abides by the

10、 building code and checks the calculation, modification and inspection many times after the completion of the design.Keywords：Teaching Buildings；Architecture；Structure；Calculation；Design引 言毕业设计是对大学四年学习成果的总结，也是检验我们综合能力的机会。这次我选择的毕业设计方向是教学楼建筑结构设计。谈起教学楼，大多数人都会认为所有的教学楼都是一样的、没有个性的、没有创造的建筑。但是随着时代在进步、经济在不断地

11、发展、人们的生活水平逐步提高并且家庭和社会对教育的投入力度增加，以及教育经济化意识的成长与加强，越来越多的人开始注意并重视学校硬件设施，特别是校园范围、布局规划、建筑造型和机构设计。所以一个造型新颖、功能齐全、使用便捷、具有良好形象的教学楼不仅能够给人们带来舒适的学习环境，还可以给人们一种新的认识，甚至教学楼可以成为学校的标志性建筑。建筑行业在不断发展，建筑物越来越受到人们的关注。而教学楼是人们生活中最常见的、认识最为深刻的一种建筑物。由于这几年国家的经济实力迅速增长，并且为各高校教育的发展提供了很好的展示平台，从而引起校园新建设的热度。本次教学楼设计在建筑形式采用混凝土框架结构。选用此结构的

12、理由是因为混凝土框架结构建筑空间具有多样性、灵活性的特点，便于建筑平面的房间布置。这种特性尤其适用于教学楼这类对房间布置与内部空间要求比较大的建筑。除此之外框架结构还有自重较轻、节省材料、技术成熟的特点，且部分构件可以采用预制构件，能够大大缩短建筑周期。这种建筑形式能达到省力省时省工的目的。选用混凝土框架结构不仅对于建筑设计本身来说益处良多，对我而言，框架结构也是在我大学期间学习时间最长、了解最深的建筑结构。相对于其他几种结构形式来说，框架结构的设计比较简单，采用这种设计形式完成设计的可行性是最高的。对于框架结构的内力目前多采用计算机辅助软件来进行分析和计算，但是目前有的设计人员太过于依赖计算

13、机的计算结果，而缺少独立分析问题、解决问题的能力，致使在一些图纸中出现不必要的问题，为以后事故的发生埋下隐患。每个设计师的经验不同，对于规范的理解也各不相同，所以在处理某些设计问题时没救会才取不同的处理方法。在平面布置上尚品学校一层主要布置大厅、门卫室和图书阅览室等功能性房间。这种设计便于学生日常生活，一层教室较少，上课时可以有效防止噪音，同时一层还有展厅功能可以用来展示学校取得的教育成果。二至四层为标准层，每层设有办公室、教室、卫生间等提供学生日常活动的房间。根据对房间的不同要求设置了几种面积不等的教室如：会议接待室、综合活动实践教室、不同学科老师的办公室等。其中在会议接待室和教师会议室都采

14、用减噪设施减少噪音影响。这种设计在教学楼设计中是十分必要的，保证教学不受到任何影响，充分体现出现代社会教学楼设计的以人为本原则。本次教学楼的建筑形状是标准的矩形，这样的造型布局可以灵活划分所需房间，极大程度的满足对房间布置的要求；同时具有使用便利、资源利用率高等特点；方便学生寻找教室、办公室等房间，能够争取最大程度上满足学生对于学校美观、舒适的要求。1 建筑方面1.1 建筑方案论述本次设计首先按照任务书中内容确定建筑层数、层高、建筑总面积等基本内容，再根据各种相关规范进行建筑方案的初步设计，兼顾教学楼使用功能的要求作出具体的房间设计规划。突出以人为本的原则，进行合理的教学楼设计。充分考虑采光和

15、噪音等主要影响情况，将教室、办公室布置到建筑的南侧，窗台离地900mm高，保证采光和通风。建筑首层正中心面临南方开设正门，建筑场地四周设有绿化带，起到美观、绿化、防噪的作用。1.1.1工程概述（1）项目名称：沈阳市尚品学校教学楼建筑结构设计（2）建设地点：沈阳市大东区（3）建筑面积：5658.11m （4）建筑层数：4层（5）地震设防烈度：7 度1.1.2设计依据（1）国家标准、规范、规程民用建筑设计统一标准 (GB50352-2019)房屋建筑制图统一标准 (GB/T50001-2017)中小学校设计规范 (GB50099-2011)（2）参考书教科书 建筑设计资料集 钢筋混凝土、刚结构设计

16、手册 辽宁省建筑、结构通用图集（3）沈阳城市学院土木工程专业2020届毕业设计任务书 1.1.3平面设计（1）柱距 该设计要求是框架结构，为了能满足其使用功能要求和房间布置，而采用5.31 m的柱距进行设计。3（2）跨度 主体横向采用3跨，两边各跨均为8.1m，中间一跨为3.9 m，中间设为走廊，走廊跨宽为3.9m。1.1.4立面设计 本次教学楼建筑为矩形建筑，既要强调建筑对外部景观的利用，也注重本身应成为外部大环境中的风景。外墙装修采用红色石漆，水平设置分格缝，为满足美观，外墙铺设的雨水管、排水管表面油漆同外墙装饰。力求简洁大方。本教学楼在设计之初对建筑的保温、隔热防冻防风、隔音等细节都有所

17、考虑。因为沈阳地区四季分明，冬夏温差极大的特点。本教学楼的外墙外侧挂置100mm厚的保温棉板，用于保温防风防护，也能从一定程度上减少能源供应需求。91.1.5剖面设计 （1）建筑层高的确定 由于本建筑类型为公共型建筑，人流量较大且人群分布密集。为了满足空气流动畅通，室内空气清新，人类感官开阔等原因所以举架设置较高。又因一楼设置了展厅同时还是去往教室、办公室的必经之路所以人流量格外大，为防止感官压抑，呼吸不畅等事故的发生。11经以上考虑，将教学楼的首层层高设计为4.5m，其他层高为4.0m。 （2）室内外高差的确定首层室内地坪为0.000mm。由于首层对防水和防潮有较高要求，所以首层室内地面需要

18、比室外高出一定距离，本设计拟定室内地坪高度0.45m。为了将室内室外联系在一起，在教学楼外砌筑台阶，在此设计中每级台阶高147.5mm。同时设有无障碍坡道。 （3）屋面排水设计 本建筑为民用建筑，屋面设计为不上人平屋顶。按照规范的统一要求，将屋面防水的等级设为I级，二道防水设防。以全封闭防水作为本建筑的主要防水方式，全屋面覆盖防水材料，并且保证卷材搭接处全封闭，达到无缝衔接的程度。屋顶垫置出2%的坡度以保证屋面上滞留的水也以排下屋面。 1.1.6防火及安全本建筑物为多层公共建筑，耐火等级为二级。本建筑与其他相邻建筑间距满足规范要求，并在建筑周边设置尽头式消防车道。教学楼是学生和老师每人每天的必

19、经场所，人员密度较大。所以建筑内部每层都设有防火墙、防火门、防火窗等。每层建筑还都配备了消防柜、灭火器等专业防火工具。1.2建筑设计说明 本次教学楼结构是框架结构所以所有墙体为非承重墙。外墙厚度为 200mm厚或300mm厚，内墙厚度为200mm厚。墙轴线位于框架柱中心，砌筑高度在土的0.00mm以上。墙体首层设置水平防潮层，地坪若有高差，应按不同高度分别做水平防潮层。如果在墙体的两侧有高差，垂直防潮层不做在有混凝土的地方。教学楼设计设置了等级为I的屋面防水，2道防水防设。用于防水的各种管道器材均选用乳白色PVC成品管，防水层泛水高度在300mm以上的铺设SBS防水卷材。内装修工程执行建筑规范

20、，内装修选用材料时应考虑造价经济、风格大方简洁、用料舒适等方面问题综合评定，从优而择。装饰之间应彼此呼应，有协调性。为满足防火要求建筑中若需使用木材那么必须使用满涂防腐沥青的预埋木构件。 建筑与装饰中使用外露金属构件的需刷防锈漆2道后再刷调和漆。 卫生间、洗漱间应设有地漏并做防水处理。排水管周围做坡度为0.5% 坡向地漏。 2结构方面2.1结构设计基本说明2.1.1基本资料沈阳地区基本雪压0.50kN/m2, 基本风压0.55kN/m2。根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表2.1。建筑地点冰冻深度：-1.2m；建筑场地类别：类场地；地震设防烈度：7度。表2.1 地质土层信息表序号岩土分类土层

21、描述土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力(KPa)压缩模量(MPa)1杂填土建筑垃圾0.80.5-1.842粉质黏土硬塑状2.31.3-12.6150333粉质黏土硬塑状5.11.6-6.2100274粉质黏土硬塑状8.21.6-10.6160345中粗砂300注：(1)表中所给土层深度由自然地坪算起;(2)地下水位距地表：-6 m。2.1.2设计依据建筑结构荷载规范 (GB50011-2010)混凝土结构设计规范 (GB50009-2012)建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011)建筑抗震规范 (GB50011-2010)2.1.3结构布置说明本工程主体为4层钢筋混凝土框架结构，

22、建筑结构总高度为16.5m，抗震设防烈度为7度，结构正常使用年限为50年。室内外高差为0.45mm。在结构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系。在计算荷载之前，根据设计经验初估了梁，柱截面尺寸，并进行了验算。2.1.4地震作用地震作用是指由地运动引起的结构动态作用，分水平地震作用和竖向地震作用。设计时根据其超越概率，可视为可变作用或偶然作用。本建筑在选址时避开了地震带，并且本建筑设计为框架结构，框架结构的墙是非承重墙，仅是作为划分区间存在的，建筑主体是由钢筋混凝土柱、梁、板组成的，所以抗震效果本身就很优越了。这也是这种结构被广泛用于教学楼等公共建筑中的原因。2.1.5配筋计算由

23、于本工程按7度设防设计，因此进行了抗震设计，其设计原则是：“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”。2.1.6基础设计依据提供资料，选用独立基础进行设计。2.1.7结构布置该建筑为教学楼，楼层为4层，结构主体高度为16.4m。该工程采用钢筋混凝土框架结构体系，结构平面布置图如图2.1所示。 图2.1 结构平面布置图 2.2截面设计2.2.1梁柱截面设计（1）框架柱此建筑为丙类建筑，抗震设防烈度为7度，建筑高度30m ，所以抗震等级为三级，查表得框架结构轴压比限值= 0.85。根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：N/（fc bh） 0.85 （三级框架） 框架柱的负荷面积内按15kN/m2初估边柱负载

24、面积8.574.05m2中柱负载面积8.576m2 N= 式中：数，当柱分别为边柱，等跨中柱和不等跨中柱时，值分别取1.3, 1.2, 1.25；F框架柱的负荷面积；gE框架柱负荷面积上的荷载值，一般取1215kN/m2；n楼层数；c混凝土轴心抗压强度设计值。边柱：中柱：Ac 311872mm2选取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面高度分别为800m、600mm。根据上述计算结果并考虑其他因素，本设计中柱截面尺寸取值如下：取bc=hc= 600mm 800mm（1层4层）。（2）框架梁由挠度、裂度控制： h=(1/81/12)L，b=(1/21/3)h纵向框架梁截面尺寸： hb=(1/81/12

25、)L=（1/81/12)8100 = 1012.5mm675mm，取600mmbb=(1/21/3)h=(1/21/3)600=200300且bb不应小于0.5bc= 300mm则取 bb= 300mm0.5bc=300mmbbhb= 300mm 600mm横向框架梁截面尺寸： hb=(1/81/12)L=(1/81/12)8570 = 1071mm714mm，取800mmbb=(1/21/3)h=(1/21/3)714=357238且bb不应小于0.5bc=300mm则取 bb= 300mm0.5bc= 300mmbbhb= 300mm 800mm次梁截面尺寸： hb=(1/181/12)L

26、=(1/181/12)8570 = 476mm714mm，取400mmbb=(1/21/3)h=(1/21/3)400 = 200mm 133mm，取200mmbbhb=200mm400mm走廊横梁截面尺寸： hb=(1/81/12)L=(1/81/12)8570= 1071mm714mm，取800mmbb= 300mmbbhb= 300mm800mm（3）楼板边跨：1/40 4285= 107.13mm 取h=120mm 走廊：1/40 3900= 97.5mm 取h= 120mm2.3荷载汇集2.3.1恒载（1）屋面（不上人）双层SBS改性沥青防水卷材 3+4 厚 0.30KN/m1:2.

27、5水泥砂浆保护层 2 0厚 0.020x20=0.40KN/m干炉渣找坡 平均100厚 0.100x14=1.40KN/m挤塑板保温 100 厚 0.100x0.5=0.05KN/m1:2水泥砂浆找平层 20厚 0.020x20=0.40KN/m混凝土楼板 板底抹灰 20厚 0.020x17=0.34KN/m合计 2.89KN/m （2）楼面大理石地面 20厚 0.020x28=0.56KN/m1:3干硬性水泥砂浆结合层 30厚 0.030x24=0.72KN/m混凝土楼板 120厚 0.120x25=3.00KN/m板底抹灰 20厚 0.020x17=0.34KN/m合计 1.62KN/m（

28、3）梁重（考虑梁上抹灰，取梁自重26kN/m3） 软件自行计算 （4） 墙重外墙（200mm厚）内墙抹灰 20厚 0.020x17=0.34KN/m混凝土砌块 190厚 0.190x 14=2.66KN/m外侧找平 30厚 0.030x20=0.60KN/m岩棉 80厚 0.080x2.5=0.20KN/m墙面装饰 1.00KN/m合计 4.80KN/m内墙（200mm厚）单面抹灰 20厚 0.020x20=0.40KN/m混凝土砌块 190厚 0.190x14=2.66KN/m单面抹灰 20厚 0.020x20=0.40KN/m合计 3.46KN/m（5）柱（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27k

29、N/m3）软件自行计算 （6）门、窗门 0.20kN/m2 窗 0.40kN/m22.3.2活荷载教室、会议室、办公室等： 2.0 kN/m2厕所： 2.5kN/m2仓库、档案室： 5.0 kN/m2走廊、楼梯、门厅： 3.5 kN/m2不上人屋面： 0.5 kN/m22.4框架内力分析2.4.1结构总体信息结构体系框架结构结构材料信息钢筋混凝土结构地区全国恒活荷载计算信息施工模拟三风荷载计算信息一般计算方式地震作用计算信息计算水平地震作用是否计算吊车荷载否是否计算人防荷载否是否生成传给基础的刚度否上部结构计算考虑基础结构否施工模拟加载层步长12.4.2计算控制信息水平力与整体坐标夹角()0.

30、00梁刚度放大系数按规范取值否中梁刚度放大系数1.00梁刚度放大系数上限2.00边梁刚度放大系数上限1.50板元细分最大控制长度(m)1.00弹性楼板荷载计算方式平面导荷膜单元类型经典膜元(QA4)考虑梁端刚域否考虑柱端刚域否墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点是结构计算时考虑楼梯刚度否梁与弹性板变形协调是弹性板与梁考虑梁向下相对偏移否刚性楼板假定不采用梁墙自重扣除与柱重叠部分否楼板自重扣除与梁墙重叠部分否是否输出节点位移否地震内力按全楼弹性板6计算否求解器设定内存0是否考虑 P-Delt 效应否进行屈曲分析否自动计算现浇板自重是2.4.3风荷载信息执行规范GB50009-2012地面粗糙程度A修正

31、后的基本风压(kN/m2)0.10风荷载计算用阻尼比(%)5.0结构X向基本周期(s)0.20结构Y向基本周期(s)0.20承载力设计时风荷载效应放大系数1.0考虑顺风向风振是多方向风角度考虑横向风振否考虑扭转风振否自动计算结构宽深是风荷载体型系数分段数1第一段最高层号5X迎风0.80X背风-0.50X侧风0.00X挡风1.00Y迎风0.80Y背风-0.50Y侧风0.00Y挡风1.002.4.4地震信息设计地震分组一按地震动区划图计算否设防烈度7 (0.1g)场地类别1特征周期(s)0.25周期折减系数1.00特征值分析类型WYD-RITZ振型数确定方式用户定义用户定义振型数15按主振型确定地

32、震内力符号否砼框架抗震等级三级抗震构造措施的抗震等级降低一级阻尼比确定方法全楼统一结构的阻尼比(%)5.0是否考虑偶然偏心否减震隔震附加阻尼比算法强制解耦最大附加阻尼比0.25调整后的水平向减震系数(/)1.00是否考虑双向地震扭转效应否自动计算最不利地震方向的作用否活荷载重力荷载代表值组合系数0.50地震影响系数最大值0.080罕遇地震影响系数最大值0.500使用自定义地震影响系数曲线否地震作用放大方法全楼统一全楼地震力放大系数1.00是否考虑性能设计否2.4.5设计信息是否按抗震规范调整楼层地震力是是否扭转效应明显否是否自动计算动位移比例系数否第一平动周期方向动位移比例0.50第二平动周期

33、方向动位移比例0.50与柱相连的框架梁端M、V不调整否考虑双向地震时内力调整方式考虑双向地震再调整梁端负弯矩调幅系数0.85梁扭矩折减系数0.40支撑临界角(度)20按竖向构件内力统计层地震剪力否位移角小于此值时，位移比设置为10.00020剪力墙承担全部地震剪力否2.4.6活荷载信息柱、墙活荷载是否折减否楼面梁活荷载折减不折减考虑活荷不利布置的最高层号0梁活荷载内力放大系数1.002.4.7构件设计信息柱配筋计算原则单偏压连梁按对称配筋设计否矩形混凝土梁按T形梁配筋否按简化方法计算柱剪跨比是梁压弯设计控制轴压比0.40梁端配筋内力取值位置0.00梁保护层厚度(mm)20柱保护层厚度(mm)2

34、02.4.8材料信息混凝土容重(kN/m3)25.00梁箍筋间距(mm)100柱箍筋间距(mm)1002.4.9钢筋强度HPB300钢筋强度设计值(N/mm2)270HRB335钢筋强度设计值(N/mm2)300HRB400钢筋强度设计值(N/mm2)3602.4.10荷载组合结构重要性系数1.00恒载分项系数1.30活载分项系数1.50活荷载组合值系数0.70活荷载频遇值系数0.60活荷载准永久值系数0.50考虑结构使用年限活荷载调整系数1.00风荷载分项系数1.50风荷载组合值系数0.60风荷载频遇值系数0.40风荷载是否参与地震组合否水平地震力分项系数1.302.4.11属性（1）楼层属

35、性表2.2 楼层属性层号 塔号 属性5 1标准层54 1标准层43 1标准层32 1标准层21 1标准层1（2）塔属性表2.3 塔属性塔号 属性 值1结构体系框架结构结构X向基本周期(s)0.20续表2.3 塔属性结构Y向基本周期(s)水平风荷载体型分段数0.201分段号1最高层号挡风系数51.00迎风面系数0.80背风面系数-0.50侧风面系数0.000.2V0调整分段数00.2V0调整时楼层剪力最小倍数0.200.2V0调整时各层框架剪力最大值的倍数1.50（3）构件统计表2.4 各层构件数量、构件材料和层高(单位：m)层号 塔号 梁数 柱数 支撑数 墙数 层高 累计高度511924600

36、4.00018.9004118546004.00014.9003118546004.00010.9002119646004.5006.9001120646002.4002.400表2.5 保护层(单位：mm)层号 塔号 梁保护层 柱保护层 墙保护层51202004120200312020021202001120200表2.6 混凝土构件层号 塔号 梁数(混凝土/主筋) 柱数(混凝土/主筋) 支撑数(混凝土/主筋) 墙数(混凝土/主筋)51192(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)41185(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)311

37、85(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)21196(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)11206(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)表2.7 箍筋(墙分布筋)层号 塔号 梁数(箍筋) 柱数(箍筋) 支撑数(箍筋) 墙数(水平/竖向） 边缘构件 (箍筋)51192(360)46(360)0(0)0(0/0)(270)41185(360)46(360)0(0)0(0/0)(270)31185(360)46(360)0(0)0(0/0)(270)21196(360)46(360)0(0)0(0/0)(270)11206(360)46(360)0(0)0(0/0)(270)（4）楼层质量表2.8 各层质心坐标(单位：m)层号 塔号 质心X 质心Y 质心Z51415.703193.67016.50041414.764193.62912.50031415.087193.9738.50021415.151194.0354.50011414.603193.929-0.000表2.9 各层质量和层质量比层号 塔号 恒载质量 活载质量 活载质量 附加质量