荷载与结构设计方法阶段性考核论文东北林业大学第二教学楼——丹青楼结构工程角度综合评价学生姓名：围城专业班级：指导教师：学院：2014年6 月东北林业大学第二教学楼——丹青楼综合评价摘要本文主要从荷载和结构的角度评价东北林业大学第二教学楼（以下简称二教）。
二教是典型的钢筋混凝土框架剪力墙结构，本文从其框架体系对结构功能予以评价。
从钢筋混凝土框剪结构设计的角度对二教进行简单估算。
从荷载角度对二教的风荷载、雪荷载等进行设计的合理性评价。
另外，本文还会对二教的一些数据进行简单地估算，拿出具体数据来说明问题。
但本文主要是从理论的角度对二教所承受的荷载以及结构所能提供的抗力对结构本身进行分析，以评价结构的优良，最后给出对结构的总体评价，分析其是否为一个优良的结构体系。
关键词荷载、结构、构造、装饰前言东北林业大学第二教学楼是东北林业大学的主要教学建筑，使用率极高，建筑面积51000平方米，拥有大中小教室250余间。
每天都有成百上千的学子在里面上课、学习，是非常重要的建筑。
所以它的结构安全性以及适用性具有重要意义。
不能仅仅保证它的极限状态，还应保证正常使用状态下的舒适性，使同学拥有一个良好的学习环境。
所以在老师布置这次论文作业的时候，我就毫不犹豫的选择了二教作为研究对象。
我很熟悉这里，但是作为一名建筑工程专业本科生，我却从没有以专业的角度分析过它。
借此机会，我会以这篇论文，从我的专业出发，利用我的专业知识，对二教进行一次全面的结构分析，以得出它的结构合理性。
我想通过这篇论文，不仅我的专业知识会得到提升，我的语言表达以及分析能力也会提高很多。
对于教育体制改革，学校通过阶段考试的方式督促我们学习。
而郭楠老师通过论文作业的形式来进行阶段考试，这是一种非常成功的创新。
写论文是我们必须具备的一种能力，以前我们很缺乏这方面的训练，这次老师给了我们这样一个机会，我一定会全力以赴，完成这个任务。
但因为以前没有过论文写作训练，可能在完成论文时会有一些瑕疵，望老师给予批评指正。
目录摘要Abstract1二教的基本荷载 (1)1.1直接作用 (1)1.1.1结构自重 (1)1.1.2土压力 (1)1.1.3雪荷载 (2)1.1.4风荷载 (2)1.2间接作用 (3)1.2.1 混凝土收缩徐变 (3)1.2.2 温度作用 (3)1.2.3地震作用 (4)2二教的结构 (5)2.1二教的楼盖 (5)2.2二教的柱 (6)2.2.1二教框架结构中的柱 (6)2.2.2 二教外部装饰承重柱 (7)2.3二教的玻璃幕墙安装 (7)结语 (8)参考文献 (9)1 二教的基本荷载土木工程结构是指土木工程材料建造的房屋、隧道、桥梁、港口及大坝等基础工程设施。
《工程结构设计基本术语和通用符号》（GBJ 132-90）定义，施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，统称为结构上的作用。
按照作用本身性质的不同，工程结构上的作用可分为两类：第一类为直接作用，即直接施加在结构上的集中力和分布力。
直接作用以外加力的形式直接施加在结构上，并且与结构特性无关。
第二类为间接作用，即引起引起结构外加变形或约束变形的原因。
间接作用不以外加力的形式直接施加在结构上，并且与结构本身特性有关。
1.1 直接作用1.1.1 结构自重由于是对二教结构进行评价，所以我们采用估算公式进行估算：W = nqi Ai mi1式中：Ai—相同荷载qi的楼层面积;m i—相同荷载qi的楼层层数;qi—由统计资料提供的某类房屋的楼面折算荷载值qi框架—剪力墙结构约为12～14kN/m2, 此处取14kN/m2mi取10层Ai约为5100m2W=714000kN可以看出，二教的自重较大，宜采用阀片基础。
对于二教，已经设置了地下室，地下室的作用有：1.减小地基附加压应力；2.锚固好基础，提高房屋稳定性。
由此可见二教的地下室设计从荷载角度考虑是很有必要的，对于二教这样一个自重较大的公共建筑，很大程度上减小了结构自重对结构本身的不利性。
1.1.2 土压力土的侧向压力一般简称为土压力，它是指构筑物与土体的接触面处存在的侧向压力。
土的侧压力一般由土的自重或外荷载引起，是作用在挡土结构上的主要荷载。
二教的地下室并不是完全埋在地下，而是在周围设置了一圈围护挡土墙。
这个设计可以给地下室提供良好的光线和通风条件。
但此围护结构也带来了一个问题，那就是土的侧向压力问题。
这是一个简单的单层土静止土压力问题，在此不进行计算。
图1-1 二教挡土墙1.1.3 雪荷载东北林业大学位于哈尔滨，哈尔滨是一座年降雪量较大的城市，所以在进行结构设计时必须考虑雪荷载。
在进行雪荷载计算时，先要确定基本雪压（指空旷平坦地面上，积雪厚度均匀的情况下，经统计得出的50年一遇的雪压）。
基本雪压由公式：S=hρgS——雪压；h——积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度，m；ρ——雪密度（东北地区取0.15），t/m3；g——重力加速度，取9.8m/s2。
计算可得。
在进行雪荷载标准值计算时，还要考虑风的飘积作用、屋面坡度、屋面温度、以及屋面积雪分布系数等对计算的影响。
1.1.4 风荷载在非地震区，风荷载是房屋主要的水平力。
二教相对比较稳定，不属于高柔性结构，所以不用考虑横风向结构风效应以及扭转风振，只需考虑顺风向风振即可满足结构的稳定。
在方案阶段的总体分析中，一般只需考虑作用在房屋上风荷载的合力Hω，它是作用在房屋迎风面及背风面Aω上风荷载标准值ωk的合力：Hω=ωk×Aω当计算主要承重结构时：ωk=βZ×μS×μZ×W0当计算围护结构时ωk=βgZ×μSl×μZ×W0W0_ —基本风压，它是气象部门以当地空旷平坦地面上,离地10m高处所得的10分钟平均最大风速V O为标准，根据不同年限按具体公式确定的风压值。
哈尔滨W0(10年、50年、100年）=（0.35、0.55、0.65）kN/m2μS—风荷载体型系数。
房屋体型不同将直接影响风的方向和流速，改变风压大小。
一般迎风面的风荷载为压力，背风面的风荷为吸力(μS 为负值)，房屋受到的总的风荷载应为迎风面风荷载和背风面风荷载的叠加βZ— Z高度处的风振系数，它考虑了高耸结构风压脉动的影响。
μZ—风压沿高度的变化系数，与周围环境有关。
βgZ—阵风系数。
μSl—局部体形系数。
图1-2 风荷载示意图1.2 间接作用1.2.1 混凝土收缩徐变对二教这种混凝土结构而言，还有两种特殊的变形的作用，即收缩和徐变。
收缩：混凝土在空气中结硬时，其体积会缩小，这种现象叫做混凝土的收缩。
徐变：混凝土在荷载长期作用下保持应力不变其塑性变形随着荷载作用时间延长而不断增加的现象。
1.2.2 温度作用温度作用是指结构或构件内部的温度变化。
当结构物所处环境温度发生变化时，结构或构件会发生温度变形，即热胀冷缩；当结构或构件的热胀冷缩受到边界条件约束或相邻部分的制约，不能自由胀缩时，则会发生温度应力。
对于温度作用，二教主要采用伸缩缝来解决。
二教在长度方向设置了两道伸缩缝，将二教整体分成了三个部分。
但对于二教这种纵向比较长的结构，设置两条伸缩缝是相对比较浪费的，设置一条甚至不设置就足以缓解温度变化对结构的影响。
图1-3 二教伸缩缝2 二教的结构2.1 二教的楼盖二教为单向板肋梁楼盖。
因为二教的跨度相对较大，所以二教的楼盖都是采用预应力设计。
预应力：以特定的方式在结构构件上预先施加的，能产生与构件所承受的外荷载效应相反的应力状态的力称为预加力，预加力在结构构件上引起的应力称为预应力。
二教为整体现浇的施工方法施工，所以在采用预应力时都是使用后张法施工。
后张法：后张法是先浇筑混凝土，待混凝土结硬并达到一定的强度后，再在构件上张拉预应力筋的方法。
由这张照片可以看出，楼板直接搭在主梁上，主梁搭在柱子上。
即荷载的传递方向是由板到主梁再到柱子。
没有设置次梁。
这样的设计很大一部分原因是因为楼板设计时采用了预应力，很大程度上增大了跨度，不用设置次梁就可以满足。
图2-1 二教教室内楼盖前面提到二教因采用了预应力楼盖而很少使用次梁，但在如图2-1所示的大跨度空间内不使用次梁很难满足结构受力要求，所以会配置如图所示的次梁。
此时的荷载传递方式变为由板传给次梁，次梁传给主梁，主梁再传给柱或者剪力墙。
图2-2 二教的次梁一部分。
二教的楼梯都是板式楼梯，荷载的传递路线是梯段板到平台梁，再由平台梁传给柱。
因为楼梯处相当于一个洞口，刚度较小，容易发生破坏，所以在楼梯洞口处的柱要有足够强度，截面相对较大。
由图也可以看出这一点。
图2-3 二教的楼梯2.2 二教的柱2.2.1 二教框架结构中的柱载。
柱对于结构本身具有重要意义，一旦发生破坏，后果非常严重。
图2-4为二教大厅承重柱。
虽然外面有装饰材料包裹，但依然不难看出柱体本身截面尺寸较大。
图2-4 二教大厅承重柱大柱体的截面尺寸以提高强度。
从此图片还可以看出，为了增大水平方向刚度，柱体中间还设置了肋。
通过查阅有关网站得知，竖向加劲肋是为了抗剪屈曲强度。
楼梯洞口抗剪强度较低，这一设计是非常合理的。
从图中还可以看出框架结构主体柱截面尺寸也较大，作为框架结构竖向主要承重构件，必须保证足够的强度。
图2-5 二教楼梯处柱2.2.2 二教外部装饰承重柱图2-6 二教外部承重柱1 图2-7 二教外部承重柱2从图中可以看出，二教的这些柱并不是框架结构的一部分，只是用于支撑装饰材料，所以相对来说截面尺寸很小。
2.3 二教的玻璃幕墙安装图2-8 二教的玻璃幕墙安装细节图2-9 二教的玻璃幕墙安装概图二教的二层和三层采用了玻璃幕墙作为外墙材料，安装方法为用四角螺栓构件固定四块玻璃，螺栓构件固定在混凝土圆柱上，将玻璃幕墙自重以及风荷载逐级传递下去。
结语东北林业大学第二教学楼——丹青楼从结构角度分析是一座比较合理的建筑，整个结构体系从基础到楼盖的设计都符合规范要求。
教学楼对光线的要求比较高，二教采用框架体系对采光很有利，开门开窗都比较方便，增大了使用中的舒适度。
哈尔滨地区土质较好，适合做地下室，而二教也正是利用了这一点采用地下室来提高基础强度。
二教的竖向受力构件柱以及剪力墙的设计也非常合理，能够满足受力要求。
二教采用预应力楼板是非常成功的一种方案，增大了跨度，在满足使用要求的基础上减少了材料的使用同时也减轻了结构本身的自重。
总而言之，二教对荷载传递以及结构设计的合理性考虑都很全面，没有出现设计上的大失误，有部分小瑕疵也不影响二教的使用以及安全，所以说二教是一个成功的结构作品。
通过这次论文写作，我从宏观角度分析结构体系的能力得到了很大提升，也熟悉了论文写作的基本流程，收集资料以及整理资料的方法变得更加熟练。
