教学楼课程设计

1 建筑设计说明
1.1 总平面设计
本设计为一幢4层教学楼，各层层高为3.6m，考虑通风和采光要求，教学楼采用了南北朝向。

设计室内外高差为0.45m，设置了3级台阶作为室内外的连接。

1.2 平面设计
本实验楼由教室,教师休息室及其他辅助用房组成。

设计时力求功能分区明确，布局合理，联系紧密，尽量做到符合现代化办公的要求。

1.2.1 使用部分设计
（1）实验室：实验室是本设计的主体细胞，占据了本设计绝大部分的建筑面积。

考虑到需保证有足够的采光和较好的通风要求，故将教室南北朝向，东西布置。

（2）门厅：门厅是建筑物主要出入口的内外过渡，人流分散的交通枢纽。

因此，门厅设计的好坏关系到整幢建筑的形象。

1.2.2交通联系部分设计
走廊连接教室、楼梯和门厅各部分，以解决房屋中水平联系和疏散问题。

过道的宽度应符合人流畅通和建筑防火的要求，本设计中走廊宽度为2.7m。

楼梯是建筑中各层间的垂直联系部分，是楼层人流疏散必经通道。

本方案中设有两部楼梯以满足需求。

1.2.3平面组合设计
该教学楼采用内廊式，以及在教室的旁边设置了与其他相关的辅助设施。

1.3 立面设计
本方案立面设计充分考虑了教学楼的对采光的要求，立面布置了很多玻璃窗，尽量拉通窗，样式新颖。

通彻的玻璃窗给人一种清晰明快的感觉。

在装饰方面采用贴瓷砖的外墙，窗框为银白色铝合金，色彩搭配和谐，给人一种亲切和谐放松自由的感觉，一改过去的沉闷和死板。

1.4 剖面设计
根据采光和通风要求，各房间均采用自然光，并满足窗地比的要求，窗台高900mm。

屋面排水采用有组织内排水，排水坡度为2%，结构找坡。

楼梯全部采用150mm踏步高，280mm宽，以满足人流疏散和消防要求。

1.5 建筑设计的体会
本建筑设计在孙老师的悉心指导下，从构思方案到定稿。

在设计的过程中注意到总平面布置的合理性、交通联系的方便，达到人流疏散和防火的要求，对房间的布置及使用面积的确定，达到舒适、方便。

立面的造型及周围的环境做到相互协调。

整个建筑满足各方面的需求，使人、建筑和环境进行完美的结合。

我们把实习所学到的知识运用到本次建筑设计中，并通过翻阅大量的资料及在老师的耐心指导下，设计中所遇到的问题得到一一解决。

这次设计让我受益匪浅，既巩固了我们的专业知识，又积累了很多的经验。

2 结构选型及布置
设计题目：邵阳市第五中学教学楼。

设计资料：见设计任务书。

2.1 结构选型
2.1.1 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系；
2.1.2屋面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，采用不上人屋面，屋面板厚100mm；
2.1.3楼面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，板厚100mm；
2.1.4楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯；
2.1.5天沟：采用混凝土现浇内天沟；
2.1.6 基础梁：采用钢筋混凝土基础梁；
2.1.7基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础。

2.2结构布置
2.2.1 结构布置
结构布置包括结构平面布置和结构剖面布置。

因为此设计中同一层楼面标高变化不大，所以不做结构剖面布置。

如屋面、各层楼面（包括门窗过梁）等结构平面布置，详见结构平面布置图。

2.2.2 结构布置图的具体内容和要求
（1）屋面结构布置图上主要的结构构件有：框架（梁和柱）、屋面梁、屋面板、天沟等构件。

（2）楼面结构布置图上主要结构构件有：框架（梁和柱）、楼面梁、楼面板、楼梯等。

3框架结构内力计算
3.1 确定框架的计算简图
选取KJ－③为框架计算单元，如图3.1所示。

图3.1板传荷载示意图
假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。

由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。

底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础标高根据地质条件，基础埋深1.3米左右，室内外高差定为-0.45m,二层楼面标高为3.6m，故底层柱高为5.35m。

第二层至第四层的柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.6m。

为了便于简化计算，选取③轴上的一榀框架进行计算，由此可绘出框架的计算简图如下图3.2所示：
图3.2 计算简图及相对线刚度
3.2 框架梁柱尺寸确定
由于各层框架为超静定结构，在内力计算之前，需预先估算梁，柱的截面尺寸及
结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及其相对线刚度。

混凝土强度等级： 32C30 (E 3010)c N mm =⨯ 框架梁：mm l h 600)4
1~81(==， ;300)2
1~31(mm h b == 框架柱：,400,3.015
515mm b m m H b ====取 mm h b 500400⨯=⨯。

3.3 框架梁柱线刚度计算
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)，考虑现浇楼板的作用，对于中跨
梁，取02I I =。

边跨梁：m kN m m m m kN l i ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=4327101.53.6)60.0(3.01212/100.3EI ＝
边梁
中跨梁： m kN m
m m m kN l i ⋅⨯=⨯⨯⨯
⨯⨯=43
27100.127.2)60.0(3.01212/100.3EI 底层柱：m kN m
m m m kN l i ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯=43
2103.235.5)5.0(4.0121/100.3EI ＝底柱 其余各层柱：m kN m m m kN l i ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==43
271047.36.3)5.0(4.0121/100.3EI 令,0.1=余柱i
则其余各杆件的相对线刚度为： 47.11047.3101.544'=⋅⨯⋅⨯= m kN m kN i 46.31047.3101244' =⋅⨯⋅⨯=m
kN m kN i 66.01047.3103.244'
=⋅⨯⋅⨯= m kN m kN i 框架梁、柱的相对线刚度如上图3.2所示，作为计算框架各杆端弯矩分配系数的
依据。

3.4 框架各种荷载计算及受荷总图
3.4.1 恒载标准值计算
（1）屋面：（不上人）05ZJ001
二层3mm 厚SBS 或APP 改性沥青卷材
面层卷材表面带绿页岩保护层刷基层处理一遍
20mm 厚1:2.5水泥砂浆找平层
20mm 厚（最薄处）1:8水泥加气混凝土碎渣找2%坡
干铺150mm 厚加气混凝土砌块
自重： 23.06kN/m
结构层：100mm 厚现浇钢筋混凝土板 320.1m 25kN/m 2.5N/m k ⨯=
合计：256.5m kN
（2）各层走廊楼面：
水磨石地面 265.0m kN 100mm 厚现浇钢筋混凝土板 235.2251.0m kN m kN m =⨯
10mm 厚混合砂浆天棚抹灰 2317.01701.0m kN m kN m =⨯
合计：232.3m kN
（3）各层楼面：
水磨石面层 2/65.0m kN
100mm 厚现浇钢筋混凝土板 23/5.2/2510.0m kN m kN m =⨯
10mm 厚混合砂浆 23/17.0/1701.0m kN m kN m =⨯
合计：2/32.3m kN
（4）框架梁自重： mm mm h b 600300⨯=⨯
梁自重： m kN m kN m m m 75.325)1.06.0(3.03=⨯-⨯
10mm 厚混合砂浆 m kN m kN m m m m 30.0172)3.01.060.0(01.03=⨯⨯+-⨯
合计：4.05m kN /
mm mm h b 500250⨯=⨯
梁自重： m kN m kN m m m 5.225)1.05.0(25.03=⨯-⨯
10mm 厚混合砂浆 m kN m kN m m m m 22.0172)25.01.05.0(01.03=⨯⨯+-⨯
合计：2.72m kN /
（5）基础梁自重：
mm mm h b 400200⨯=⨯
梁自重： m kN m kN m m 22540.02.03=⨯⨯
（6）框架柱自重：
mm mm h b 500400⨯=⨯
柱自重： m kN m kN m m 0.52550.040.03=⨯⨯
柱10m 厚混合砂浆抹灰： m kN m kN m m 34.017450.001.03=⨯⨯⨯
合计：m kN 34.5
（7）外纵墙自重
底层：
纵 墙： m kN m kN m m m m m 72.91824.0)40.060.01.235.5(3=⨯⨯---
铝合金窗： m kN m kN m 735.035.01.22=⨯
贴瓷砖外墙面： m kN m kN m m 75.05.0)1.26.3(2=⨯-
水泥粉刷内墙面： m kN m kN m m 54.036.0)1.26.3(3=⨯-
合计：11.75kN/m
标准层：
纵 墙： m kN m kN m m m m 32.41824.0)1.25.06.3(3=⨯⨯--
铝合金窗： m kN m kN m 74.035.01.22=⨯
贴瓷砖外墙面： m kN m kN m m 75.05.0)1.26.3(2=⨯-
水泥粉刷内墙面： m kN m kN m m 54.036.0)1.26.3(3=⨯-
合计：m kN 35.6
（8）内纵横墙自重
标准层：
墙体： m kN m kN m m m 96.121824.0)6.06.3(2=⨯⨯-
水泥粉刷墙面： m kN m kN m m 16.2236.0)6.06.3(3=⨯⨯-
合计： m kN /12.15
底层：
墙体： m kN m kN m m m 79.181824.0)4.06.035.5(2=⨯⨯-- 水泥粉刷墙面： m kN m kN m m m 13.3236.0)4.06.035.5(3=⨯⨯--
合计： m kN /92.21
3.4.2 活荷载标准值计算
（1）屋面和楼面活荷载标准值：
根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2001）查得：
不上人屋面： 25.0m kN
楼面：教室 20.2m kN
走廊: 25.2m kN
（2）雪荷载：2030.0m kN S =
2020.00.1m kN S S r k ⨯==μ230.0m kN =
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。

3.4.2竖向荷载作用下框架受荷总图
（1）B-C 轴间框架梁：
板传至框架梁上的梯形荷载和三角形荷载等效为均布荷载。

屋面板传荷载：
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载如图3.1所示： 恒载： m kN m m kN 70.192)36.036.021(2/5.456.5322=⨯+⨯-⨯⨯ 活载： m kN m m kN 77.12)36.036.021(2/5.4/5.0322=⨯+⨯-⨯⨯ 楼面传来荷载：
恒载： m kN m m kN 76.112)36.036.021(2/5.432.3322=⨯+⨯-⨯⨯ 活载： m kN m m kN 09.7)36.036.021(2/5.4/0.2322=+⨯-⨯⨯ 梁自重： m kN /05.4
B-C 轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
= m kN /05.4+m kN /70.19=m kN /75.23
活载=板传荷载
=m kN /77.1
楼面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
=m kN /05.4+m kN /76.11=m kN /81.15
活载=板传荷载
=m kN /09.7
（2）C-D 轴间框架梁：
屋面板传荷载：
恒载： m kN m m kN 38.928/52/7.256.52=⨯⨯⨯⨯
活载： m kN m m kN 84.028/52/7.25.02=⨯⨯⨯
楼面传来荷载：
恒载： m kN m m kN 60.528/52/7.232.32=⨯⨯⨯
活载： m kN m m kN 22.428/52/7.25.22=⨯⨯⨯
梁自重： m kN /05.4
C-D 轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
=m kN /05.4+m kN /38.9=m kN /43.13
活载=板传荷载
=m kN /84.0
楼面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
=m kN /05.4+m kN /60.5=m kN /65.9
活载=板传荷载
=m kN /22.4
（3）D-E 轴间框架梁：
屋面板传荷载：
恒载： m kN m m kN 70.19279.025.256.52=⨯⨯⨯ 活载： m kN m m kN 77.1279.025.25.02=⨯⨯⨯ 楼面传来荷载：
恒载： m kN m m kN 76.11279.025.232.32=⨯⨯⨯ 活载： m kN m m kN 09.7279.025.20.22=⨯⨯⨯ 梁自重： m kN /05.4
D-E 轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
=m kN /05.4+m kN /70.19=m kN /75.23
活载=板传荷载
=m kN /77.1
楼面梁：
恒载=梁自重+板传荷载
=m kN /05.4+m kN /76.11=m kN /81.15
活载=板传荷载
=m kN /09.7
（4）B 、E 轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层柱：采用内天沟
女儿墙自重：（做法：墙高1100㎜，100㎜的混凝土压顶）
3320.24 1.118/25/0.10.24(1.220.24)0.5/G m m kN m kN m m m m m kN m =⨯⨯+⨯⨯+⨯+⨯
6.67/kN m = 6.67/kN m =
顶层柱恒载＝女儿墙自重＋梁自重＋板传荷载
m
m m kN m m m kN m m kN 5.48/525.2/56.5)4.05.4(/72.25.4/67.62⨯⨯⨯+-⨯+⨯=＝76.35kN
顶层柱活载＝板传活载
＝kN m m m kN 16.35.48/525.25.02=⨯⨯⨯
标准层柱恒载＝墙体自重+梁自重+板传荷载
2/32.3)4.05.4(/72.2)4.05.4(35.6m kN m m m kN m m m kN +-⨯+-⨯=
m m 5.48/525.2⨯⨯⨯
=41.86kN
标准层柱活载＝板传活载
＝m m m kN 5.48/525.2/0.22⨯⨯⨯＝kN 66.12
基础顶面恒载＝底层外纵墙自重+基础梁自重
)4.05.4(75.11m m m kN -⨯=)4.05.4(/2m m m kN -⨯+
= kN 38.56
（5）C 、D 柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载＝梁自重+板传传载
＝m m m kN m m m kN 5.48/525.2/56.5)4.05.4(/72.2⨯⨯⨯+-⨯
+89.05.42/7.2/56.52⨯⨯⨯m m m kN =kN 40.76
顶层柱活载=板传活载
＝0.52m kN ⨯2.25m ⨯5/8⨯4.5m+0.589.05.42/7.22⨯⨯⨯m m m kN =5.87 kN
标准层柱恒载＝梁自重＋板传荷载+墙自重
=)4.05.4(/72.2)4.05.4(/12.15m m kN m m m kN -⨯+-⨯+
89.05.42/7.2/32.35.48/525.2/32.32⨯⨯⨯+⨯⨯⨯m m m kN m m m kN
=kN 76.95
标准层柱活载＝板传活载
＝2.02m kN ⨯2.25m ⨯5/8 ⨯4.5m +2.52m kN ⨯2.7m /2⨯4.5m ⨯0.89 =26.17kN
基础顶面恒载＝基础梁自重+墙自重
=21.92m kN ⨯(4.5m-0.4m)+2m kN ⨯(4.5m -0.4m )=98.07kN
图3.3 竖向受荷总图（单位：KN ）
3.5 风荷载作用下的位移验算与内力计算 3.5.1 风荷载作用下的位移验算与内力计算
（1） 集中风荷载标准值计算
根据设计任务书知道有关风荷载的参数，并根据《建筑结构规范》GB50009-2001知，作用在屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值：
2)(0B h h W j i z s z k +=ωμμβ
式中，基本风压0ω＝0.30kN/m 2
；
z μ--风压高度变化系数，因在邵阳市区，地面粗糙度为C 类；
s μ--风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得μs ＝=-21s s μμ0.8-（-0.5）＝1.3；
z β--风振系数；
i h --下层柱高；
j h --上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；
B —迎风面的宽度，B ＝4.5m 。

（2）风荷载作用下的位移验算
①横向框架的侧移刚度D 的计算
由前面所求梁柱线刚度求侧移刚度如表3.2和3.3所示：
②风荷载作用下框架侧移计算：
水平荷载作用下框架的层间位移按：∑=∆ij
j
j D
V u
∑D =72806m kN
∑D =52930m kN
式中 j V ---第j 层的总剪力；
∑ij
D
---第j 层所有柱的抗侧刚度之和；
ij u ∆---第j 层的层间侧移。

第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移
值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，点侧移是所有各层层间侧移之和。

j 层侧移 u j ＝∑=∆j
j j u 1
顶层侧移 u ＝∑=∆n
j j u 1
侧移验算：
层间侧移最大值：1/1111<1/550(满足) （3）风荷载标准值作用下的内力计算：
框架在风荷载（从左到右吹）下的内力用D 值法（改进的反弯点法）进行计算。

其步骤为：
①求各柱反弯点处的剪力值； ②求各柱反弯点高度；
③求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩； ④求各柱的轴力和梁剪力。

第i 层第m 柱所分配的剪力i im
im V D
D V ∑=，i I W V ∑= 框架柱反弯点位置，3210y y y y y +++=
表3.6 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力
注：只考虑左侧向风荷载作用3.6 内力计算
为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：
（1）恒载作用；
（2）活荷载作用在B~C轴跨间；
（3）活荷载作用在C~D轴跨间；
（4）活荷载作用在D~E轴跨间；
（5）风荷载作用（从左向右，或从右向左）。

对于（1）、（2）、（3）、（4）四种情况，框架在竖向荷载作用下，采用迭代法计算。

对于第（5）种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。

3.6.1 竖向恒载作用下内力计算
根据弯矩的计算公式得梁固端弯矩如图3.4所示。

将固端及节点不平衡弯矩填入图3.4中的节点方框后，即可进行迭代计算，直至杆端弯矩趋于稳定，最后求得各杆端弯矩，如图3.5所示。

70.39
46.43
-74.73
-49.06
49.06
74.73
-0.192
-0.308
-0.139
-0.222
-0.139
-0.192
-0.308
-0.222
-0.139
-0.139
-0.079
-0.295
-0.126
-0.068-0.255
-0.109
-0.068
-78.5523.0225.1626.3426.7326.80
4.434.414.504.494.82
14.3515.6816.4216.6616.71
-5.10
-5.81-5.76-5.65-5.667.717.187.187.047.08
9.829.7310.279.789.72
10.3811.8512.2112.4112.43
-11.77-15.28-16.55-16.69-16.73
-5.78-6.88-7.09-6.95-6.93-6.01-7.81-8.34-8.39-8.40
4.824.494.504.414.43
6.096.136.436.096.15
6.156.096.436.136.09
7.817.797.677.446.52
4.55
5.195.355.435.44
78.55-3.53-3.53-3.59-3.63
-3.18-7.38
-9.58-10.37-10.46-10.49-8.16-27.56-35.77-38.74-39.07-39.18-26.82-26.42-26.78-26.80-26.81
78.55-16.72-16.47-16.69-16.70-16.71
-4.44-4.44-4.45-4.39-5.26
-52.2952.29
-5.86-3.18
-3.63-3.59-3.53-3.53-4.32-4.33-4.42-4.29
-3.61-11.92-13.60-13.47-13.22-13.24
-8.40-7.01-7.10-7.09-7.09
52.29-6.08-6.08-6.08-6.04-6.94
-5.26-4.39-4.45-4.44-4.44
-3.61-4.29-4.42-4.33-4.32-5.28
-5.27
-5.24-4.90
-3.78
-11.09 -9.64 -9.71 -9.71 -9.71
-6.94-6.04-6.08-6.08-6.08
-7.81-7.81-7.81-7.81-8.43
-2.66-3.45-3.69-3.71-3.72-13.42-12.43-12.43-12.43-12.43
-5.88-5.44-5.44-5.45-5.45
-13.53-16.11-16.58
-16.25
-16.21
-14.15-18.38-19.64-19.75-19.76
49.06
49.06
6.418.338.388.398.40
6.16
7.186.966.936.932.843.693.713.713.72
5.285.275.275.24
4.03
3.84
4.484.344.324.32
5.525.935.675.665.664.324.324.344.48
3.843.44
3.703.543.533.53-52.29
5.8612.341
6.3216.6116.7216.74
-78.553.533.533.543.70
3.44
8.1615.0919.6219.7319.7619.76
14.4116.8016.2916.2216.21
12.9113.8613.2613.2413.25
-0.295
-0.126
-0.079
-46.43
-46.43
-46.43-70.39
-52.2952.29
-5.86 5.86-52.29
52.29-52.2952.29-5.86 5.86-52.2952.29-0.139
-49.06
-0.139
-0.222
-0.152
-49.06
-0.106
-0.242
-0.068-0.109
-0.068
-0.255
46.43
-0.050
-0.113
-0.071
-0.266
46.43
-0.068
-0.109
-0.068
-0.255
-0.068
-0.109
-0.068
-0.255
-0.071
-0.113
-0.050
-0.266
-0.139
-0.222
-0.139
-0.152
-0.242
-0.106
28.9038.2138.9039.1539.19
7.74
10.2310.4210.4810.49
图3.4 恒载作用下的迭代计算
-5.8652.29
-52.29-70.39
-46.43-46.43
-46.43
-0.079
-0.126
-0.295
8.16-78.555.86-52.29
49.06
49.06
52.29
-5.8652.29
-52.2978.55
-8.16
78.5516.7121.1437.85
4.4321.142
5.57
-78.55-0.068
-0.109
-0.255
-0.068-0.126
-0.295
-0.079-0.139-0.139
-0.222
-0.308
-0.192
-0.139
-0.222
-0.139
-0.308
-0.192
74.73
49.06
-49.06
-74.7346.43
70.39
4.4310.5214.95
6.0913.9019.99
5.44 5.4410.88
26.80 10.07-41.68
7.08 1.42-43.79
9.72 2.79-39.78
6.0910.5216.61
7.8113.9021.71
12.43 4.03-35.83
-10.49-14.02-24.51
-3.53-7.85-11.38
-4.32-9.60-13.92
-3.72-3.72
-7.44
10.49
14.02
24.51
3.53
7.85
11.38
4.32
9.60
13.92
3.723.72
7.44-16.71-21.15
-37.86
-4.44-10.52
-14.96
-6.08-13.89
-19.97
-5.45-5.45
-10.9
-3.53-14.02-17.55
-4.32-7.85-12.17 -5.28 -9.6-14.88
3.531
4.0217.55
4.32 7.8512.17
5.28 9.6014.88
-4.44-21.15-25.59-6.08-10.52-16.60-8.02-17.52-25.54
-39.18 0.01-47.33
-13.24 0.01-19.09
-16.21 0 -22.07
-19.76 0 -25.62
16.74-10.07-71.88 5.66 -1.43-48.06 6.93 -2.78-48.14 8.40-4.03-47.92
-26.81-10.07
41.67-7.09-1.4343.77-9.71
-2.78
39.80-12.43
-4.03 35.8319.76
0 25.6216.21 0 22.0713.25 0.0119.1239.19 0.0147.36-16.73 10.07 71.89-5.66 1.4248.05-6.93 2.7948.15-8.40 4.0347.92-0.106-0.242
-0.152
-0.139-0.222
-0.139
-0.266
-0.050-0.113
-0.071-0.255
-0.068
-0.109
-0.068
-0.255
-0.068
-0.109
-0.068
46.43
-0.266
-0.071-0.113
-0.05046.43
-0.255
-0.068
-0.109
-0.068-0.242
-0.106
-49.06
-0.152-0.222
-0.139
-49.06
-0.139
52.29
-52.295.86
-5.8652.29-52.2952.29
-52.29
5.86
图3.5 恒载作用下的最后杆端弯矩（单位：kN m ）
恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图分别如图3.6、图3.7、图3.8示。

图3.6 恒载标准值作用下的弯矩图
图3.7 恒载标准值作用下的剪力图
图3.8 恒荷载标准值作用下的轴力图
3.6.2竖向活载作用下内力计算
（1）活荷载标准值作用在BC跨的弯矩图、剪力图、轴力图如图3.9、3.10、3.11所示。

`
图3.9 活荷载作用在BC跨的弯矩图
图3.10 活荷载作用在BC跨的剪力图
图3.11 活荷载作用在BC跨的轴力图
（2）活荷载标准值作用在CD跨的弯矩图、剪力图、轴力图如图3.12、3.13、3.14所示。

图3.12 活载作用于CD跨的弯矩图
图3.13 活载作用于CD跨的剪力图
图3.14 活载作用于CD跨的轴力图
（3）活荷载作用于DE跨的弯矩图、剪力图、轴力图如图3.15、3.16、3.17所示。

图3.15 活载作用于DE跨的弯矩图
图3.16 活载作用于DE跨的剪力图
图3.17 活载作用于DE跨的轴力图
4 内力组合及内力调整
进行承载力计算时，采用荷载设计值及相应的内力设计值，荷载设计值=分项系数×内力标准值，本设计分项系数为： 恒载γg =1.2 活载 1.4Q γ= 风载 1.4Q γ= 楼面活载 1.4Q γ= 可变荷载控制组合考虑以下三种： (1) 1.2恒载+1.4活载 (2)1.2恒载+1.4风载
(3) 1.35恒载+0.98活载+0.84风载
各种荷载情况作用下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。

计算承载力。

此验算所取值全为梁支座边缘处控制截面内力值，计算公式如下： 在竖向荷载作用下：2b k k M M V b =-，2b k k V V q b =-
在水平荷载作用下：2b k k M M V b =-，b k V V =
4.1 内力组合
33
表4.1 用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合表
注：1、活载②、③、④分别为活载作用在BC 跨、CD 跨、DE 跨；
2、恒载①为1.2GK M 和1.2GK V ；
3、活载为②、③、④和左风⑤、右风⑥为1.4QK M 和QK V 4.1；
34
4、以上各值均为支座边的M 和V ；
5、表中弯矩单位为m kN ⋅，剪力单位为kN 。

表4.2 用于承载力计算的框架梁由永久荷载效应控制的基本组合表
注：1、活载②、③、④分别为活载作用在BC 跨、CD 跨、DE 跨；
2、恒载①为1.35GK M 和1.35GK V ；
3、活载为②、③、④分别为1.40.7QK M ⨯和1.40.7QK V ⨯；
4、以上各值均为支座边的M 和V ；
35
5、表中弯矩单位为m kN ⋅，剪力单位为kN 。

表4.3 用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合表(C 轴柱)
注：1、活载②、③、④分别为活载作用在BC 跨、CD 跨、DE 跨；
2、恒载①为1.2GK M 、1.2GK V 和1.2GK N ；
3、活载②、③、④和左风⑤、右风⑥为1.4Qk M 、1.4QK V 、1.4QK N ；
4、表中弯矩单位为m kN ⋅，剪力单位为kN 。

36
表4.4 用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合表(C 轴柱)
注：1、活载②、③、④分别为活载作用在BC 跨、CD 跨、DE 跨；
2、恒载①为1.35GK M 、1.35GK V 和1.35GK N ；
3、活载②、③、④和左风⑤、右风⑥为1.40.7Qk M ⨯、1.40.7QK V ⨯、1.40.7QK N ⨯；
4、表中弯矩单位为m kN ⋅，剪力单位为kN 。

表4.5 用于正常使用极限状态验算的框架梁基本组合表
37
5 截面设计
5.1 梁的正截面承载力计算
梁在跨中截面正弯矩作用下、在支座正弯矩作用下、在支座处负弯矩作用下都按矩形截面计算。

梁的有效高度： 060040560h mm mm mm =-=
梁采用30C 混凝土：2/43..1mm N f t =，2/3.14mm N f c =，纵向钢筋为HRB400级2/360mm N f y =，箍筋为HPB235级2/210mm N f y =。

注：表中的ξ应小于0.518。

5.2 梁斜截面承载力计算
受剪承载力设计值：025.0bh f V c c b β≤
5.3 柱截面设计
混凝土为22/43.1,/3.14,30mm N f mm N f C t c ==，纵向筋为HRB400级
2/360mm N f y =，箍筋为HPB235级2/210mm N f y =。

5.3.1 轴压比验算
底层柱N=1689.16kN 轴压比21689.160.591[1.05]14.3/400500n c c N kN
f A N mm mm mm
μ=
==≤⨯⨯满足要求。

5.3.2 截面尺寸复核
取050040460h mm mm mm =-= Vmax=20.75kN
/460/400 1.154w h b mm mm ==≤
025.0bh f c c β=0.25×1.0×14.3×400×460=657.8kN>20.75kN
满足要求。

计算结果见表5.5
5.3.3柱斜截面的承载力计算
注：2、3、4层的箍筋同第1层。

.
5.3.4裂缝宽度验算
6 楼板的计算 6.1 楼面板的计算
板厚100mm ,楼面均布永久荷载标准值23.32/g kN m =，楼面等效均布活载标准值
21/0.2m kN q =（教室），22/5.2m kN q =（走廊），
混凝土强度2230(14.3/, 1.43/)c t C f N mm f N mm ==，钢筋采用235HPB 级钢筋，受力钢筋的混凝土保护层厚度长边方向取30mm ，短边方向取20mm 。

6.1.1 内力计算
可按3跨连续双向板计算，计算跨度取梁中心至梁中心的距离并取1000mm 宽度的板进行计算。

（1）荷载计算
恒载标准值 23.32/g kN m =
恒载设计值 223.32/ 1.2 3.98/g kN m kN m =⨯= 活载设计值 222.5/ 1.3 3.25/q kN m kN m =⨯= 合计 27.23/p g q kN m =+=
（2）按塑性理论计算弯矩
中间区格板A
计算跨度： 2.70.25 2.45ox l m m m =-=
4.50.30 4.20oy l m m m =-=
/ 4.20/2.45 1.71ox oy n l l m m ===
20.321/n α= 2β= 采用分离式钢筋
4.20x oy x x M l m m ==
0.34 2.450.833y ox x x x M l m m m α==⨯=
'''
2 4.208.4x X oy x x x M M l m m m β===⨯=
'''20.34 2.45 1.666y y ox x x x M M l m m m βα===⨯⨯=
代入''''''2
22(3)/12x y x x y y ox oy ox m m m m m m pl l l +++++=-
得：0.93/x m kN m m =⋅
故得：
0.340.93/0.316/y x m m kN m m kN m m
α==⨯⋅=⋅'''
20.93/ 1.86/x x x m m m kN m m kN m m
β===⨯⋅=⋅
'''20.316/0.623/y y y m m m kN m m kN m m β===⨯⋅=⋅
（2）边区格板B
由于B 区格为三边连续一边固支，内力不作折减。

荷载 23.98 1.3 2.0 6.58/p g q kN m =+=+⨯= 计算跨度： 4.50.300.1/2 4.25ox l m m m m =-+=
6.30.25 6.05oy l m m m =-=
/ 6.05/4.25 1.42ox oy n l l m m ===
20.491/n α= 2β= 采用分离式钢筋
6.05x oy x x M l m m ==
0.49 4.25 2.08y ox x x x M l m m m α==⨯=
'''2 6.05 1.21x X oy x x x M M l m m m β===⨯= '''20.49 4.25 4.165y y ox x x x M M l m m m βα===⨯⨯=
代入''''''2
22(3)/12x y x x y y ox oy ox m m m m m m pl l l +++++=-
得： 2.83/x m kN m m =⋅
故得：
0.51 2.83/ 1.44/y x m m kN m m kN m m
α==⨯⋅=⋅'''
2 2.83/ 5.66/x x x m m m kN m m kN m m
β===⨯⋅=⋅'''2 1.44/ 2.88/y y y m m m kN m m kN m m β===⨯⋅=⋅
6.2 配筋计算
表6.1 板配筋表
7 楼梯计算
7.1 建筑设计 7.1.1楼梯间建筑平面图
如图7.1所示：楼梯开间为4.5m ,进深为8.4m ；
图7.1 标准层楼梯布置图
7.1.2楼梯形式尺度：
采用双跑楼梯，踏步尺寸采用150280mm mm ⨯，层高为3.9m ，共需踏步
3.9/0.1526m m =步；详图见建施图。

7.2 结构设计 7.2.1 结构选型：
由于楼梯梯段的水平投影长度在3m 左右，故采用板式楼梯。

7.2.2 材料选型：
踏步底面为20mm 厚混凝土砂浆抹灰层，采用30C 混凝土
2214.3/, 1.43/c t f N mm f N mm ==，钢筋采用235HPB 级钢筋，2210/y f N mm =。

另
由《建筑结构荷载设计规范》有：楼梯使用活荷载标准值为22.5/kN m 。

7.2.3 楼梯板计算
踏步尺寸mm mm 280150⨯,
αcos
0.88=，
取截面高度： 120h mm =。

取1m 宽板带计算. （1）荷载计算 恒荷载：
三角形踏步： 0.280.1525/20.525/kN m ⨯⨯= 斜板：
0.1225/0.88 3.41/kN m ⨯=
板底抹灰: 0.0217/0.880.386/kN m ⨯= 使用活荷载： 2.5/kN m
荷载总计： 1.2 1.48.36/p g q kN m =+= （2）截面设计
板的水平计算跨度为：
3.360.2 3.56n l m =+=
踏步板跨中弯矩：22/108.36 3.56/1010.60.n M Pl kN m ==⨯=
mm a h h s 1000=-=
s α=201bh f M c α=6222
10.60100.0741.014.31000100N mm
N mm mm mm ⨯⋅=⨯⨯⨯
10.077ξ==
22102
1.014.3/10001000.077524.33210/c s y
f bh N mm mm mm A mm f N mm
αξ
⨯⨯⨯⨯=
== min 0.306%ρ=
2,min 0.306%1000120367.2s A mm mm mm =⨯⨯=
取Φ212@200(565)s mm A mm =，支座配筋与跨中相同，分布筋每个踏步下1Φ6。

7.2.4 平台板的计算
平台板取1m 板宽计算，假定板厚为100mm ， 计算跨度/2(2.10.2)0.05 1.95n l l b m m m m =+=-+=。

（1）荷载计算（取1m 板宽计算）
平台板20mm 厚找平层： 30.1 1.025/0.4/m kN m kN m ⨯⨯= 平台板底20mm 抹灰： m kN m kN m m 34.0170.102.03=⨯⨯
100mm 厚砼板： 30.1 1.025/ 2.5/m m kN m kN m ⨯⨯= 使用活荷载： m kN 5.2
总计： 1.2 3.24 1.4 2.57.39p kN m =⨯+⨯=
（2）截面设计
22
7.39 1.95 3.51.88Pl M kN m ⨯===
01002080s h h a mm mm mm =-=-=
αs ==6
22
10 3.51100.0381.014.3100080c M f bh α⨯==⨯⨯⨯
10.039ξ==
210 1.014.31000800.039
212.46210
c s y
f bh A mm f αξ
⨯⨯⨯⨯=
=
=
2,min 0.306%1000100306s A mm mm mm =⨯⨯= 按最小配筋率配筋，选28@150(335)s A mm Φ=。

7.2.5 梯梁计算
梯梁截面尺寸，取300,200h mm b mm ==，钢筋采用400HRB 。

（1）荷载计算：
梯段板传来： 8.36 3.36/214.04/kN m ⨯= 平台板传来： 7.39 2.1/27.76/kN m ⨯= 梯梁自重： 1.20.2(0.30.1)25 1.2kN m ⨯⨯-⨯= 总荷载： 23/kN m （2）内力计算
平台梁计算跨度0(4.50.24)0.12 4.38n l l a m =+=-+=，
0 1.05 1.05(4.50.24) 4.473/n l l kN m ==⨯-=
取0 4.38l m =
梁跨中最大弯矩：
22
23 4.3855.16.88n ql M kN m ⨯===
030035265s h h a mm mm mm =-=-=
αs =62
222
1055.1610/0.2751.014.3/200(265)s c M N mm f bh N mm mm mm αα⨯===⨯⨯⨯
10.329ξ==
22102
1.014.3/2002650.32969
2.6360c s y
f bh N mm mm mm A mm f N mm
αξ
⨯⨯⨯⨯=
== 2,min 0.2%200300120s A mm mm mm =⨯⨯= 故按计算配筋，选用4Φ16(2(804)s A mm = （3）斜截面抗剪能力计算
1/21/223/ 4.2648.99n V ql kN m m kN ==⨯⨯=
200.70.7 1./20026553.05433t kN mm mm mm kN V f bh ⨯⨯=⨯>=
按构造配置箍筋
22,min 0.24/0.241.43//210/0.163%sv t yv f f N mm N mm ρ==⨯=
2,min ,min 0.163%20030097.8sv sv A bh mm mm mm ρ==⨯⨯= 选用Φ2,min 6@250(113)sv A mm =。

8 柱下钢筋混凝土独立基础计算
8.1 造型
选用阶梯形基础，混凝土30C ，钢筋采用235HPB 级。

8.2 确定基顶荷载
由柱传来的荷载标准值：
11122.51.1689.16 5.99C C C M kN m N kN V kN ===- 故作用于基底的荷载标准值：
11122.51.1689.16 5.99C C C M kN m
N kN V kN ===-
8.3 确定基础的埋置深度
d=1300mm,将独立基础设计成阶梯形，基础高度为600mm ,基础分二级。

室内外高差为450mm 。

8.4 确定地基承载力特征值a f
假设3b m <,因d=1.3m>0.5m,故只需对地基承载力特征值进行深度修正。

由设计任务书可知地基承载力设计值为fak=210kpa ，则：fa=210+1.5*19.3*(1.3—0.5)=233kpa
8.5 确定基础的底面面积
基底面积估算；
Ao=1689.16/(233—20*1.3)=8.16
考虑偏心不利影响A=8.16*1.1=8.98 采用方形基础2339A m m m =⨯= 且3b m ≤，不需再对a f 进行修正。

8.5.1 验算持力层地基承载力：
G=20*1.3*9=234KN
偏心距：
(22.51 5.990.7)0.009/63/60.5(1689.16271)
e b -⨯==<==+
最大基底反力m ax P :
Pmax=(1689.16+234)/9 ±(22.51/4.5—5.99*0.7/4.5)=217.75<1.2fa=282 最后确定该柱基础底面3b m =，满足要求。