教学综合楼结构设计

余阳明

摘要：随着经济的不断发展，学校教学综合楼的建设的要求也发生了变化，需要确保其经济适用性、布局的合理性、视觉的美观性。其次是应合理选择结构的材料和受力体系，充分发挥所用材料的作用，使结构具有抵御自然界各种作用的能力，如结构自重、使用荷载、风荷载和地震作用等。教室一般需求大空间，框架结构能满足此要求，因此教学综合楼一般都采用框架结构。在结构设计上应根据实际的需求合理设计。本文主要结合工程实例对教学综合楼结构设计进行探讨。

关键词：教学综合楼；结构；设计

1工程概况

清远万科城后期学校教学综合楼，建筑高度20.300米，地上6层，地下0层，采用现浇钢筋混凝土框架结构。主体结构使用年限50年。（1）基本风压值Wo=0.35kN/m2（n=50年）。（2）抗震设防：根据《广东省地震烈度区划图》（1990年版）、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008），本工程抗震设防类别为重点设防类，场地地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。本工程地震作用按6度考虑，结构的抗震措施按7度考虑。

2荷载取值

2.1活荷载

本工程荷载按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及业主要求取值，如表1。

表1活荷载取值

2.2风荷载

基本风压值Wo=0.35kN/m2（n=50年），地面粗糙度为B类，建筑风载体形系数ms=1.40。

2.3地震作用

根据《广东省地震烈度区划图》（1990年版）、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008），场地地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。本工程地震作用按6度考虑，结构的抗震措施按7度考虑，多遇地震下αmax=0.042，Tg=0.35。

3结构材料

3.1钢材

采用热轧钢筋：HRB400（），fy=360N/mm2；HPB300（Φ），fy=270N/mm2。

3.2混凝土强度等级

各层竖向构件混凝土强度等级取值如表2，水平构件混凝土强度等级取值如表3。

表2竖向构件砼强度等级取值表

3.3砌体填充墙

本工程普通墙采用采用加气混凝土砌块，卫生间隔墙采用灰砂砖。砌体自重：普通墙不大于10kN/m3，卫生间隔墙不大于18kN/m3。砌体强度等级：外墙不低于A7.5，内墙不低于Mu10。地面以下墙体用M10水泥砂浆砌筑，地面以上墙体用Mb7.5及M5.0混合砂浆砌筑。需要挡土部分的墙体厚不小于240mm。

4上部结构设计（本工程无地下室）

4.1结构选型

根据建筑平面体型和层数，本工程采用钢筋混凝土框架结构；为了消除结构不规则，收缩，和温度应力对结构变形破坏的影响，本工程设置了1道变形缝。

4.2竖向构件尺寸

（1）框架柱：400x400、500x500、500x600、600x900；

（2）有关墙柱尺寸及平面定位见初步设计图纸。

4.3楼盖结构体系

（1）楼盖结构

采用梁板体系，板厚100mm，120mm。

（2）天面层楼盖结构

采用梁板体系，板厚有h=120mm。各层平面的结构布置详结构初步设计图纸。

5地基基础设计

根据岩土工程勘察报告及本工程的结构特点，本工程拟主要采用柱下独立基础，局部采用钻（冲）孔灌注桩基础。

A区独立基础以第（2）层砾质粘性土层或第（3-1）层全风化花岗岩层为基础持力层，地基承载力特征值分别按200kN/m2，300kN/m2。灌注桩桩端以第（3-2）层强风化花岗岩层或第（3-3）层中风化花岗岩层为桩端持力层，桩端岩的承载力特征值qpa=1300，2300KPa。

B区独立基础以第（2）层砾质粘性土层或第（3-1）层全风化花岗岩层、第（3-2）层强风化花岗岩层作为基础持力层，地基承载力特征值分别按180kN/m2，300kN/m2，600kN/m2。灌注桩桩端以第（3-3）层中风化花岗岩层为桩端持力层，桩端岩的承载力特征值qpa=2300KPa。

C区独立基础以第（2）层砾质粘性土层或第（3-2）层强风化花岗岩层作为基础持力层，地基承载力特征值分别按180kN/m2，600kN/m2。灌注桩桩端以第（3-3）层中风化花岗岩层为桩端持力层，桩端岩的承载力特征值qpa=2300KPa。

6结构分析结果

6.1计算软件及力学模型

本工程结构整体结构分析采用中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司PKPM2010-V3.20（软件序列号：SZYH0197）。

6.2基本假定及主要参数取值

（1）计算层间位移、层侧向刚度比和位移比时，采用实际楼板模型；计算内力配筋时，采用实际楼板模型。

（2）主要参数取值如下：中梁（H<800mm）刚度放大系数取1.8，中梁（H≥800mm）刚度放大系数取1.5；梁负弯矩调幅系数取0.8；梁扭矩折减系数取0.4。

（3）自振周期及第一扭转平动周期比

结构的自振周期及周期比详表4、表5、表6，可见以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期的比值≤0.90。

表4A区自振周期及周期比

7结束语

综上所述，对于教学综合楼结构的作用不仅是承担竖向荷载!还需承受较大的水平荷载如风和地震作用等。其中水平荷载往往成为设计的控制因素，必须对其进行准确的分析计算，同时根据建筑物的高度尺寸和其它条件合理选择结构体系。通过计算本工程各项整体指标均能满足相关规范的有关要求；墙、柱的轴压比和各构件的强度及变形也均能满足规范的要求。