大学生物系教学楼设计计算书

大学生物系教学楼设计计算书内容摘要：

，为避免在房间顶部出现暗角，窗户上沿到房间顶棚的距离应尽量小，考虑到房间的结构构造要求，即窗过梁或房间圈梁等必要尺寸。 内墙开设高窗，门上没亮子，使气流通过内 外墙 的窗户，组织室内通风。 窗的尺寸为： C1 2 .1m C2 3） 围护结构 所有外墙及内墙均采用 200mm。 4） 地面 底层地面设计，具体做法见图 12 ，楼面设计具体见图 13。 5） 楼梯 考虑到防火要求，房间内最远一点到房门的距离不应超过走廊两侧或尽端的房间从房门到外部出口或楼梯间最大距离 22m。 设两部楼梯，楼梯间的开间为 ,踏步的尺寸为300150mm,具体尺寸见附图。 6） 屋面 屋面为不上人屋面 立面设计 为使建筑里面富有表现力，使其有节奏韵律和虚实对比部分柱子外出与窗台形成网 7 格。 窗采用铝合金窗，门采用铝合金玻璃门。 第二章 框架结构布置及计算简图 结构选型及结构 布置 结构体系的选择 对于一座建筑的设计首先要进行结构 形式 结构体系的选择，并在满足功能要求的同时做到经济合理 技术先进。 1） 结构形式的选择 建筑物有四种结构形式：砖石结构 砖混结构 钢筋混凝土结构及钢结构。 砖石结构在我国已经很少用到。 砖混结构多用于 36 层的多层房屋，但结构强度低，抗震性能差，地震时的破坏和灾害较严重，在设防烈度为 7 度的地区砖混结构的高度不大于 13m，若加构造柱不大于 19m。 本建筑物高为 ，过不采用砖混结构。 钢结构虽然质量轻 强度大 延性好，但根据我国目前的经济情况，因其造价过高，故不宜使用。 钢筋混凝土结构是有较高的强度 较高的抗震性 工业化和机械化程度高，且用钢量不大 耐火性好 造价较低 适用范围广泛的特点，故建筑采用钢筋混凝土结构。 2） 结构类型选择 钢筋混凝土结构通常有：框架结构 框架 剪力墙结构 剪力墙结构和筒体结构。 以下对几种结构的优缺点进行分析： 框架结构体系 ： 框架结构有建筑平面布置灵活造型活泼等优点，可以有较大的使用空间因以满足使用要求。 在结构受力性能方面，框架属于柔性结构，自振周期较大，地震反映较小，经过合理的结构设计，可以有较好的延性。 缺点是结构抗侧刚度较小， 地震力作用下侧向位移较大，以使填充墙产生裂缝，并引起非结构件的破坏，当建筑层数较多或荷载较大时，要求框架柱的截面较大，既减少了建筑的使用面积，又会影响室内家具的布置。 因此框架结构适用于非地震区或抗震烈度在 8 度以下的多层建筑。 剪力墙结构体系：剪力墙结构体系是由剪力墙同时承担竖向荷载和侧向力的结构。 剪力墙与水平不住的楼盖结构组成一个具有很大的竖向和水平较差横隔的空间盒子结构，所以具有刚度大 用钢量少 侧向位移小 抗震性能好等优点。 布置剪力墙不会影响各个房间的使用功能，房间内没有梁 柱外凸构件。 既整齐美观，又有 利于室内家具的布置。 剪力墙结构的缺点是难于满足建筑整体上的使用功能 大空间等使用功能，所以剪力墙结构不能满足大空间教室的要求。 筒体结构体系：筒体结构体系抗侧刚度大 整体性好 建筑布置灵活 能够提供很大的可以自由分隔的使用空间，特别是超过 30 层或 100m以上的超高层建筑。 缺点是核心筒越大，服务性用房面积就越大，建筑的使用面积就越小。 因此筒体结构在高度上或使用功能上不符合工程要求。 框架 剪力墙结构体系：框架 剪力墙结构体系的优点是既保留了框架结构的建筑布置灵活 使用方便的优点，又有剪力墙的抗侧刚度大 抗震性 能好的优点，同时还可以发挥材料的强度作用，具有较好的经济指标，但是与框架结构相比造价较高。 8 综上所述，高层建筑结构体系的选择和结构材料的布置要考虑到建筑的使用功能 建筑平面 建筑高度 抗震等级 地质条件 施工技术等各方面因素。 使之在安全使用的前提下，经济合理 技术先进。 鉴于以上理由，本建筑选用框架结构体系，主要原因是在 7 度抗震设防地区的框架结构在满足侧移的情况下，延性较好，同时造价也较低。 所以经过综合分析，拟建筑采用框架结构。 框架类别的选择 框架结构可以采用多种不同的结构布置方案，根据施工方法的 不同分为：现浇式 装配式和装配整体式。 1） 现浇式 框架的全部构件都是现场浇筑，此方法的优点是抗震性能好，但模板用量大，施工工期长，本设计为 6 层框架，抗震设防烈度为 7 度，抗震要求较高，故选现浇式。 2） 装配式及装配整体式 装配式及装配整体式由于整体性不好，故不采用。 结构布置 1）承重框架布置 结构有梁 柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，在地震中容易产生震害，所以应在纵横两个方向上布置框架。 2）构件布置 根据柱网布置，在建筑轴线相交处设柱。 梁柱截面尺寸初选 截面尺寸 1） 柱 截面尺寸必须满足： ① 最小构造尺寸（ hc≥400 b≥300） ,hc/b≤,不宜小于 250250mm,为了避免长细比过大 ,承载力降低过多 ,常取 l0/b≤30 l0/h≤25,l0 为柱的计算高度， b 为矩形截面短边边长， h为长边边长； ② 轴压比的要求： (μc=)。 ③ 截面的抗弯要求 ： 本工程框架的抗震等级为三级 ∴ μc= 轴压比是指柱组合轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土抗压强度设计值之比： 即 μc≤NC/ACfc 式中： NC 为柱组合压力设计值， NC=αSWNs α为考虑地震作用的放大系数，本工程 7 度抗震， II 类场地框架结构， α取。 9 Ns 为主截面以上楼层层数 W 为单位建筑面积的竖向荷载，本工程取 W=15kN/m2 S 为柱的楼面负荷面积 fc 混凝土抗压强度设计值，强度 C30, fc= μc 为轴压力，此处取 μc= S== , 则： AC=NC/μcfc=1561000247。 247。 = 柱截面为正方形，则： hc=b= cA =540mm ∴ 柱的截面尺寸为 hcb=600济起见，本设计柱子到二层变截面为 hcb=550550mm。 2） 梁的截面选择 框架梁的截面必须满足： ⑴ 最小构造尺寸要求； ⑵ 抗剪要求； ⑶ 受压高度限制。 梁高取跨度的 1/8～ 1/12，梁宽取跨度的 1/2～ 1/3，且大于等于 1/2 柱宽。 对纵向框架梁 h=（ 1/8～ 1/12） 7 200=600～ 900mm，取 h=600mm. b=(1/2～ 1/3)700mm 且 b≥1/2600mm, 取 b=350mm. 对横向框架梁 h=（ 1/8～ 1/12） 4500=375～ ，取 h=500mm. 过道梁 bh=350500mm ∴ 取 KL 1 bh=350600mm KL 2 bh=350500mm CL 1 bh=250500mm 梁的编号见图 21，其中括号内为底层梁的编号，括号外为其它层的编号，若只有一个编号，则表示底层与其它层的梁相同。 3） 板厚选择 板的长边 l02=7200mm, 短边 l01=, l02/ l01=7200/3600≤2,故本设计板为双向板。 双向板的厚度不宜小于 80mm,由于设计为现浇钢筋混凝土，所以为连续板。 h/ l01=1/50 则： h≥l01/50=3600/50=72mm ∴ 可取板 厚为 100mm。 梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱的形心线为准，由于建筑轴线与上柱的形心线不重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同。 10 11 图 21 梁柱布置图 柱高度 底层柱的高度 h=﹢ +=,其中 ， 差， 埋深 ，其他柱 高均相等，即。 计算简图见图 22 和 23。 底层梁计算跨度二六 层梁计算跨度 图 22 二 六层梁计算跨度 图 21 框架结构柱的计算高度 12 第三章 荷载计算 荷载计算 屋面均布恒载 25mm厚 1： 3 水泥砂浆找平层 20=3mm厚麻刀灰隔离层 16= =25mm厚 1： 3 水泥砂浆找平层 20=150mm水泥蛭石保温层 5=1： 6 水泥焦渣找坡最薄处 30mm 14=20mm粉灰石灰砂浆 17=共计 屋面恒载标准值为：（ 12++） （ 2++） = 屋面均布活载 计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面活荷载 活荷载标准值为：（ 12++） （ 2++） = 均布荷载 水磨石地面 100mm厚钢筋混凝土板 25=吊顶或粉底 共计 楼面恒载标准值为：（ 124 ++） （ 2++） = 楼面均布荷载 对 于教室楼面的均布荷载为 ，走廊 门厅 楼梯处为 ，为计算方便，均布活荷载取。 楼面均布荷载标准值为：（ 12++） （ 2++） = 13 梁 柱自重 梁侧 梁底抹灰及柱围抹灰近似按加大梁宽 柱宽考虑： 例： L1 bh= 长度为 每根梁的重量为 : 25= Z1 bh= 长度为 每根柱的重量为 : 25=。 其它梁柱自重见下 21： 表 21：梁柱自重表 编号 截面（ m2） 长度 (m) 根数 每根重量 (kN) KL1 46=24 KL2 26=12 CL1 26=12 Z1 134=52 Z2 1345=260 墙体自重 外墙贴面砖，其自重为 ，包括打底，近似按加厚墙体重量考虑。 单位面积上墙体的重量为 15+=内墙两面抹灰，单位面积上墙体的重量 为： 15=。 1） 底层墙体 底层纵墙：外墙面积： 22= 内墙面积： 20= 底层横墙：外墙面积： 4+2= 内墙面积： 12= 底层门窗面积及自重： 查建筑规范得，铝合金玻璃窗自重为 ，木门自重为 ，铝合金玻璃门自重为 ，则底层门窗面积及自重为： C1 18= = C2 2 2= = M1 18=54m2 54= M2 4= = M3 2= = 底层外墙净面积： += 14 底层内墙净面积： += 底层墙体自重： ++= 2） 二 六层墙体 二 六层纵墙：外墙面积： 24= 内墙面积： 22= 二 六层横墙：外墙面积： 4+2= 内墙面积： 12= 二 六层门窗面积及自重： 查建筑规范知，铝合金玻璃窗自重为 ，木门自重为 ，铝合金玻璃门自重 为 ，则底层门窗面积及自重为： C1 20= = C2 2= = M1 20=60 m2 60=12kN M2 4= m2 = 二 六层层外墙净面积： += 二 六层层内墙净面积： += 二 六层层墙体自重： ++++++12+= 荷载分层总汇 顶层重力荷载代表值 包括：屋面恒载 50%屋面活载 纵横梁自重 半层柱的自重 半层墙自重。 二 六层重力荷载代表值包括：楼面荷载 50%楼面均布活荷载 纵横梁自重 楼面上 下各半层的主及纵横墙自重。 各层重力荷载如下： G6=++ （ 4+2+22+11+48 ）+413+G5=G4=G3=G2=++（ 4+2+22+11+48） +413+= G1=++ （。