某4层中学教学楼全套设计

3 结构设计说明

3.1 工程概况

某中学教学楼，设计要求建筑面积约2000--4000m2，3-4层。经多方论证，初步确定设为四层，结构为钢筋混凝土框架结构。

3.2 设计主要依据和资料

3.2.1 设计依据

a) 国家及江苏省现行的有关结构设计规范、规程及规定。

b) 本工程各项批文及甲方单位要求。

c) 本工程的活载取值严格按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）执行。

3.2.2 设计资料

1 房屋建筑学武汉工业大学出版社

2 混凝土结构（上、下）武汉理工大学出版社

3 基础工程同济大学出版社

4 建筑结构设计东南大学出版社

5 结构力学人民教育出版社

6 地基与基础武汉工业大学出版社

7 工程结构抗震中国建筑工业出版社

8 简明建筑结构设计手册中国建筑工业出版社

9 土木工程专业毕业设计指导科学出版社

10 实用钢筋混凝土构造手册中国建筑工业出版社

11 房屋建筑制图统一标准（BG50001-2001）中国建筑工业出版社

12 建筑结构制图标准（BG50105-2001）中国建筑工业出版社

13 建筑设计防火规范（GBJ16—87）中国建筑工业出版社

14 民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）中国建筑工业出版社

15 综合医院建筑设计规范（JGJ49-88）中国建筑工业出版社

16 建筑楼梯模数协调标准（GBJI0I-87）中国建筑工业出版社

17 建筑结构荷载规范（GB5009-2001）中国建筑工业出版社

18 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）中国建筑工业出版社

19 混凝土结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社

20 地基与基础设计规范（GB5007-2002）中国建筑工业出版社

21 建筑抗震设计规范（GB50011—2001）中国建筑工业出版社

22 砌体结构中国建筑工业出版社

23 简明砌体结构设计施工资料集成中国电力出版社

24 土木工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社

25 土建工程图与AutoCAD 科学出版社

26 简明砌体结构设计手册机械工业出版社

27 砌体结构设计手册中国建筑工业出版社

28 砌体结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社

本工程采用框架结构体系，抗震等级为四级。本工程耐火等级为二级，其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）执行.

全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。

3.3 结构设计方案及布置

钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。

按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。

本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。

3.4变形缝的设置

在结构总体布置中，为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响，可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。

当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝合并设置。对有抗震设防要求的的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应该符合防震缝的要求，并进可能做到三缝合一。

3.5 构件初估

3.5.1 柱截面尺寸的确定

柱截面高度可以取()1/151/20h H =-，H 为层高；柱截面宽度可以取为

()12/3b h =-。选定柱截面尺寸为500 mm ×500mm 3.5.2 梁尺寸确定

框架梁截面高度取梁跨度的l/8~l/12。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定框架梁300mm ×600mm 3.5.3 楼板厚度

楼板为现浇双向板，根据经验板厚取130mm 。

3.6 基本假定与计算简图

3.6.1 基本假定

第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。

第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。

3.6.2 计算简图

在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。

3.7荷载计算

作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。

高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m 以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。

竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。

3.8 侧移计算及控制

框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。

当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：650，1：700。

框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值。

3.9 内力计算及组合

3.9.1 竖向荷载下的内力计算

竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。

3.9.2 水平荷载下的计算

利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。

3.9.3 内力组合

第一：荷载组合。荷载组合简化如下：

（1）恒荷载+活荷载、（2）恒荷载+风荷载、（3）恒荷载+活荷载+风荷载、（4）恒荷载+地震荷载+活荷载。

第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。

框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，－M

max ，V

max

，跨中截面，M

max

。

框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，N

max

及相

应M、V，N

min

及相应M、V。