摘 要

本设计题目为华西医院门诊楼建筑结构设计，总建筑面积约为4600平方米。

设计内容主要包括建筑设计部分和结构设计部分。

建筑设计部分主要包含以下几个方面：

（1）考虑门诊楼各部门之间的配合；

（2）病人及医生的行动方便；

（3）各种医疗器具的安放以及采光，通风等要求。

结构设计部分主要包含以下几个方面：

（1）结构平面布置；

（2）恒荷载活荷载的计算，风荷载地震荷载的计算以及它们之间的效应组合；

（3）梁柱截面设计及配筋计算；

（4）楼板的内力分析和设计；

（5）楼梯的内力分析与设计；

（6）基础形式的确定及其内力分析和设计；

（7）各构件配筋图的绘制。

关键词：门诊楼；竖向荷载；水平荷载；内力组合；截面设计

Abstract

This design topic is the architectural design of the outpatient building of Huaxi Hospital, with a total construction area of approximately 4,600 square meters and a total of 5 floors.

The design content mainly includes the architectural design part and the structural design part.

The architectural design section mainly includes the following aspects：

(1)Consider the cooperation between the departments of the outpatient building;

(2)The patient and doctor's actions are convenient;

(3)Requirements for placement of various medical appliances, lighting and ventilation;

The structural design section mainly includes the following aspects：

(1)Standard floor structure layout;

(2)Calculation of live load of dead load, calculation of seismic load of wind load and effect combination between them;

(3)Beam column design and reinforcement calculation;

(4)Internal force analysis and design of standard floor slabs;

(5)Internal force gaps and design of stairs;

(6)the determination of the basic form and its internal force analysis and design;

(7) Drawing of the construction drawing of each member.

Key words: outpatient building； vertical load； horizontal load；internal force combination；cross section design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 结构选型及荷载统计 2

2.1 设计资料 2

2.2 结构选型及梁柱截面尺寸估计 3

2.2.1 结构选型 3

2.2.2 梁柱截面尺寸估算 3

2.2.3 计算简图的确定 3

2.3 荷载统计 6

2.4 活载标准值 8

2.5 竖向荷载下框架受荷总图 9

2.5.1 A-B/C-D轴间框架梁自重 10

2.5.2 B-C轴间框架梁 11

2.5.3 A /D 轴柱纵向集中荷载 11

2.5.4 B轴柱纵向集中荷载 12

2.6 风荷载标准值计算 14

2.6.1 风振系数的计算 14

2.6.2 风压高度变化系数 15

2.6.3 振型系数 15

2.6.4 集中风荷载标准值 16

2.6.5 柱抗侧移刚度D的计算 16

2.6.6 风荷载作用下的位移计算 18

2.7 水平地震作用计算 18

第3章 内力计算及组合 21

3.1 内力计算 21

3.1.1 恒载标准值作用下的框架内力计算 21

3.1.2 分配系数计算 21

3.1.3 固端弯矩计算 23

3.1.4 横向风载作用下框架内力计算 34

3.1.4.1 各柱反弯点处剪力值计算 34

3.1.4.2 各柱反弯点高度计算 35

3.1.4.3 框架各柱的杆端弯矩及梁端弯矩计算 36

3.1.4.4 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力计算 37

3.1.5 活荷载标准值作用下的框架内力计算 40

3.1.6 水平地震作用下的框架内力计算 44

3.2 内力组合 47

3.2.1 竖向荷载作用下梁端弯矩调幅计算 47

3.2.2 控制截面处内力值的计算 49

3.2.3 内力组合 49

第4章 构件设计及配筋 54

4.1 框架柱设计 54

4.1.1 轴压比验算 54

4.1.2 截面尺寸复核 54

4.1.3 框架柱正截面受弯承载力计算 54

4.1.4 垂直于弯矩作用平面的受压承载力计算 56

4.1.5 斜截面受剪承载力计算 56

4.1.6 裂缝宽度验算 56

4.2 框架梁截面计算 56

4.2.1 正截面受弯承载力计算 56

4.2.2 斜截面受剪承载力计算 57

4.3 楼面板设计 59

4.3.1 荷载统计 59

4.3.2 配筋计算 59

4.3.2.1 弯矩计算 59

4.3.2.2 配筋计算 59

4.4 楼梯设计 61

4.4.1 踏步计算 61

4.4.2 楼梯斜梁计算 62

4.5 平台板设计 63

4.6 平台梁计算 64

4.7 基础设计 65

4.7.1 基础地面尺寸及埋置深度 66

4.7.2 基础高度验算 67

4.7.3 基础底板配筋计算 68

第5章 结束语 71

参考文献 72

致 谢 73

第1章 绪论

门诊楼是一个医院的重要组成部分，是病人治病就医的起点。因此门诊楼除了需要设计的美观以外，更为重要的是给病人和医生方便，毕竟对于某些重病病人来说，时间就是生命，耽误一分钟就可能危及到生命。

这次设计主要任务是设计出一个完整的能满足要求的建筑，在遇到各种自然灾害时，例如大风，地震等，能够保证建筑的安全进而保证内部人员的人身安全；另外，设计过程中需要使用各种软件来协助完成，包括内力计算的pkpm，绘制结构图的CAD，使计算更加便捷的excel等等。

目前我国建筑主要是框架结构建筑。所以这次设计也采用框架结构，框架结构具有多种优点，包括空间分隔灵活，自重轻，节约材料等，最为主要的还是框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，这让结构设计更加趋于标准化，一定程度上保证了设计的安全性；并且当采用现浇整体式框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处的结构也具有较好的抗震能力，并且还可以把梁或柱浇筑成各种需要的截面形状，这也让施工更加灵活。但相对的，框架结构也存在节点应力集中明显的问题，由于框架结构的侧向刚度小，属于柔性结构框架，故而在遇到强烈地震时，结构会产生相对较大的水平位移，这很容易造成结构性破坏等危险，因此，加强框架结构的结构设计是至关重要的。

第2章 结构选型及荷载统计

2.1 设计资料

（1）工程名称：华西医院门诊楼建筑结构设计

（2）建设地点：湖北省十堰市房县

（3）工程概况：总建筑面积约为4600平方米，建筑总高18.5m，建筑层数为5层，各层层高为3.6m，室内外高差为0.45m。具体情况如图2.1^[1]所示

（4）气象资料：基本风压ω₀=0.30kN/m^{2 [2]}

图2.1 标准层分布图

（5）地质条件：地面粗糙度类别为B类，基础场地类别为Ⅱ类。

（6）抗震设防：抗震烈度为7度。

（7）材料选用：

混凝土：框架梁柱和楼面板采用C30混凝土，基础和楼梯采用C20混凝土；

钢筋：框架梁柱纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，楼梯斜梁、平台梁中纵向受力钢筋和基础底板受力钢筋采用HRB335级，其余热轧钢筋采用HPB300；

墙体：240厚空心砌块填充墙，用1:2.5水泥砂浆砌筑，重度11.8kN/m³。

2.2 结构选型及梁柱截面尺寸估计

2.2.1 结构选型

进行结构设计时，首先是要选择各类结构的形式。结构选型是否合理，不但关系到是否满足使用要求和结构受力是否可靠，而且也关系到是否经济、施工是否方便等问题。

结构选型基本原则：

（1）满足使用要求；

（2）受力性能好；

（3）施工方便；

（4）经济合理。

综合建筑重要性，设防烈度，房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素考虑，本工程选择如下结构类型：

（1）结构体系：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系；

（2）屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120mm；

（3）楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚120mm；

（4）楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。

2.2.2 梁柱截面尺寸估算

（1）框架梁的最小截面高度h=(1/8-1/14)l₀ ^[3]，其中为柱与柱或柱与墙之间的距离。根据结构计算简图，l₀最大值为7200mm，因此选取梁高度700，矩形截面亮的高宽比h/b一般取2.0-2.5，据此选取梁宽度b=350mm.

（2）框架柱截面采用方形，截面尺寸一般取b=（l/12-l18）H，其中H为层高。根据结构计算简图，H最大值为5050mm，选取柱截面尺寸b=h=600mm。

2.2.3 计算简图的确定

不同的楼面结构与框架梁的连接构造不同，在现浇楼面中，楼面板的钢筋与框架梁的钢筋交织在一起，混凝土同时浇灌，整体性较好。在计算框架梁的截面惯性矩时，需要考虑楼面板与梁连接使梁的惯性矩增加的有利影响。简化起见，采用现浇楼面时，中框架梁取I₀=2I₀,其中，I₀为按矩形截面计算得到的惯性矩I₀=bh³/12，。梁的线刚度为i=EI/l，其中E为混凝土弹性模量，l为框架计算跨度。

框架的梁柱在计算简图中都采用单线条代表，各单线条表示构件的形心轴所在位置线。则梁的跨度等于梁左右柱中轴线的距离。简化起见，底层柱高为基础顶面算至楼面标高处，标准层柱高从下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可从顶层楼面标高算至屋面标高。取⑤轴上的一榀框架进行设计计算，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间距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础埋深为1.0m，室内外高差为0.45m，首层层高为3.6m，则底层柱高为5.05m，标准层柱高3.6m，顶层柱高3.6m。

边跨梁，即A-B/C-D轴间框架梁：

中跨梁，即B-C轴间框架梁：

底层柱

标准层柱

令=1.0，则其余各杆件的相对刚度为

==0.93 =2.47 =0.71

则计算简图如图2.2所示

图2.2 框架计算简图

2.3 荷载统计

（1）屋面恒载标准值（不上人）

保护层：5mm厚粒径1.5-2mm厚沙粒 0.13 kN/m²

防水层：4mm厚SBS改性沥青卷材 0.05kN/m²

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

找平层：15mm厚水泥砂浆 2×0.015×20=0.60kN/m²

保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16kN/m²

找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆 3‰找平 0.04×14=0.56kN/m²

结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kN/m²

合计 5.67kN/m²

（2）楼面恒载标准值

大理石面层，水泥砂浆擦缝

30mm厚 1:3 干硬性水泥砂浆，面上撒 2 厚素水泥 1.16kN/m²

水泥浆结合层一道

结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kN/m²

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

合计 4.33kN/m²

（3）梁自重

b×h=350mm×700mm

梁自重 25×0.35×（0.70-0.12）=5.08kN/m

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×[(0.70-0.12)×2 0.35]×17=0.26kN/m

合计 5.34kN/m

（4）柱自重

b×h=600mm×600mm

柱自重 25×0.6×0.6=9 kN/m

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×0.6×4×17=0.41kN/m

合计 9.41kN/m

（5）外墙自重

标准层

240mm 厚空心砌块填充墙 （3.6-1.8-0.7）×0.4×18=4.75kN/m

水刷石外墙面 1.1×0.5=1.68kN/m

水泥粉刷内墙面 1.1×0.36=0.4kN/m

合计 5.7kN/m

底层：

240mm 厚空心砌块填充 （5.05-0.7-0.4-1.8）×0.24×18=9.29kN/m

水刷石外墙面 2.15×0.5=1.08kN/m

水泥粉刷内墙面 2.15×0.36=0.77kN/m

合计 11.14kN/m

（6）内墙自重

标准层

240mm厚空心砌块填充墙 （3.6-0.7）×0.24×18=12.53kN/m

水泥粉刷内墙面 2.9×0.36×2=2.09kN/m

合计 14.62kN/m

底层：

240mm厚空心砌块填充墙 （5.05-0.7-0.4）×0.24×18=17.06kN/m

水泥粉刷内墙面 3.95×0.36×2=2.84kN/m

合计 19.9kN/m

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