毕业设计计算书-湖南长沙育才中学教学楼.doc

湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 本科生毕业设计（论文）湖南长沙育才中学教学楼学 院（部）： 土木工程学院 专 业： 土木工程 2010年6月 I摘 要本设计根据建筑结构荷载设计规范（GB500092001）、建筑抗震设计规范(GB500112001)、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）、混凝土结构设计规范（GB500102002）、建筑结构制图标准( GB/T 50105-2001)，并按毕业设计任务书的要求且基于AutoCAD、天正建筑、PKPM等专业软件完成的。设计内容包括建筑设计、结构设计、施工组织设计三大部分。设计成果主要包括建筑方案的确定、建筑平面、立面设计、结构平面布置及选型、框架结构的计算、基础和楼梯的计算、施工进度计划的制定、施工组织设计方案的确定，手工绘制的一榀框架和基础的结构施工图，电脑绘制的建筑施工图、平法结构施工图、基础和楼梯施工详图、施工网络进度计划图、施工组织设计总平面图等。按照结构计算过程及毕业设计文本格式要求编制了结构计算书。设计深度和广度达到了毕业设计任务书的要求。本设计建筑功能齐全，结构安全、合理，施工布置及进度安排合理。关键词：建筑设计,结构设计，施工组织设计,内力计算，内力组合，配筋计算ABSTRACTThis design was accomplished according to the "Load code for the design of building structures " (GB50010-2002), " Code for seismic design of building " (GB50101-2001), " Code for design of building foundation " (GB5007-2002) , " Code for design of concrete structures " (GB50009-2002) , “Standard for structural drawings”(GB/T 5105-2001), and in accordance with the requirement of the “book of design task”, and by means of use of the professional design software such as the AutoCAD2004，TC7.0、PKPM2005 etc. The contents of design include the design of architecture, structure and construction schedule. The main results of design contain the architectural program determined, the architectural plane design, the architectural elevation design, the structural layout selection, the artificial calculation of a frame structure and artificial calculation of a foundation and a stairs, the construction schedule formulated, design of constructional arrangement, the structural construction drawings done by hand for a frame and a foundation, the architectural construction drawings and the structural construction drawings and the detail drawings of construction and drawings of network plans of construction and the total plane drawing of constructional organization design by means of computer. the “calculation book” was drawn up according to the calculation process and the requirement of text format . The degree of depth and scope of design met the requirement of the “book of design task”. This building finished possesses completely architectural function, safe and reasonable structure. The scene arrangement and time schedule of construction is reasonable too.Keywords: architectural design, structural design, Design of construction organization, Calculate of internal force , Calculate of reinforcements目 录第1章 绪论（1）1.1 工程名称（1）1.2 工程概况（1）1.3 工程地质情况（1）1.4 荷载（1）1.5 抗震设防烈度（1）1.6 材料强度等级（1）1.7 参考图集及规范（1）第2章 结构选型（2）2.1 结构体系选型（2）2.2 其它结构选型（2）第3章 结构平面布置（3）第4章 截面尺寸估算（4）4.1 计算单元的选取（4）4.2 梁截面尺寸估算（5）4.3 柱截面尺寸估算（5）第5章 荷载计算（6）5.1 楼面恒荷载标准值的计算（6）5.2 楼面活荷载标准值的取值（6）5.3 竖向荷载下的框架受荷总图（8）5.4 横向风荷载计算（8）第6章 梁柱线刚度计算（14）6.1 框架柱线刚度的计算（15）6.2 框架梁线刚度的计算（15）第7章 框架的侧移验算（17）7.1 框架各柱侧移刚度D的计算（17）7.2 框架侧移验算（17）第8章 内力计算（19）8.1水平荷载作用下框架的内力计算（19）8.2 竖向荷载作用下框架的内力计算（24）第9章 抗震计算（35）9.1 重力荷载代表值分层总汇（35）9.2 基本周期的计算（35）9.3 计算多遇地震烈度下横向框架的弹性地震作用 （35）9.4 多遇地震烈度下横向框架的弹性变形验算（37）9.5 框架柱端弯矩计算（38）9.2 地震作用下的内力计算（38）第10章 内力组合（42）10.1 内力调幅（42）10.2 内力组合（43）第11章 框架结构的配筋计算（51）11.1 正截面受弯承载力计算（52）11.2 梁斜截面计算（55）11.3 裂缝宽度验算（57）11.4 框架柱截面设计（60）第12章 基础设计（66）12.1 基础类型及计算（66）12.2 基础底面验算（66）12.3 基础底面荷载计算（66）12.4 受冲切承载力验算（68）12.5 基础底板配筋计算（69） 12.6 基础梁的配筋计算（71）第13章 板式楼梯计算（73）13.1 设计示意图（73）13.2 基本资料（73）13.3 荷载计算过程（74）13.4 正截面承载力计算（75）13.5 斜截面承载力计算（75） 13.6 跨中挠度验算（76）13.7 裂缝宽度验算（77）13.8 施工配筋图（78）13.9 平台板的配筋计算（78）13.9 梯口梁的配筋计算（79）第14章 施工组织设计（81）14.1 编制依据（81）14.2 工程概况（81）14.3 施工总体部署（82）14.4 施工方案及主要技术控制（86）14.5 施工准备（89）14.6 施工进度计划（100）14.7 资源计划（105）14.8 施工平面图设计108）14.9 技术组织措施（108）结论（117）参考文献（118）致谢（119）V第1章 绪论1.1 工程名称湖南长沙育才中学教学楼。1.2 工程概况该大楼为现浇钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积为4275.25 m2，主体五层，底层层高3.6 m，其他各层层高为3.6m,建筑总高度21.0m，室内外高差为0.45m，总层数为5层，抗震等级7度设防，耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。1.3 工程地质情况自然地表以下0.5米内为素填土，填土以下为4米厚粉质粘土，再下层为泥质粉砂。粉质粘土地基承载力特征值240kN/m2。泥质粉砂岩层地基承载力特征值22003500KN/m2,2类场地。地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。设计地震分组为第一组。1.4 荷载按照建筑结构荷载规范1（GB50009-2001）给出50年一遇的风压和雪压以及任务书的要求，基本风压W0=0.40kN/m2；基本雪压S0=0.55kN/m2，场地类别为类，结构正常使用环境类别为二（a），地面粗糙程度为C类，楼面活荷载（楼面、办公室为2.0kN/m2,走廊为2.5kN/m2）,上人屋面活载为2.0 kN/m2 。1.5 抗震设防烈度抗震设防烈度为7度, 需要做抗震计算，按三级抗震计算和构造设防。1.6 材料强度等级砼等级C30，纵向受力主筋HRB335级，箍筋HPB235级。1.7参考图集及规范结构荷载设计规范（GB500092002）混凝土结构设计规范（GB500102002）平面整体平法表示法( 03G1011)抗震结构设计规范 ( 03G1011)98ZJ-中南标2002版1第2章 结构选型2.1 结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构（横向承重框架）体系。2.2 其它结构选型(1) 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚柔性相结合的屋面，板厚120mm。 (2) 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚120mm。(3) 楼梯结构：采用钢筋混凝土现浇板式楼梯。(4) 过梁：采用预制混凝土过梁。(5) 基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。(6) 基础：采用柱下独立基础。(7) 天沟：采用现浇内天沟。7第3章 结构平面布置结构布置及一榀计算框架的选取位置如图3.1所示。图3.1 标准层结构平面布置图 1：100湖南工业大学本科生毕业设计（论文）第4章 截面尺寸估算4.1 计算单元的选取计算单元的选取如图4.1 图4.1 标准层建筑平面图（局部）4.2 梁截面尺寸估算由混凝土结构设计3 知，梁宽不小于200mm，梁高不大于4倍梁宽，梁净垮不小于4倍梁高。一般情况下，框架梁的截面尺寸可按下列公式估算： （4.1） （4.2）式中 -梁的计算跨度； -梁的截面高度； -梁的截面宽度。据此选取粱截面：纵向边框架梁（KL2）：250mm×500mm ，纵向中间框架梁(KL3)：300mm×600mm，横向主框架梁(KLI)：300mm×600mm，次梁(L-1)：200mm×400mm。4.3 柱截面尺寸估算根据规范，柱截面宽b不小于250mm，柱净高与截面高度之比不宜小于4。框架柱的截面尺寸可按下列公式估算： （4.3） （4.4）式中 -第层层高； -柱的截面宽度； -柱的截面高度。由上可知，该框架柱均采用400×400 mm2，选用C30混凝土。第5章 荷载计算5.1 楼面恒载标准值的计算（1）屋面：40mm厚C30 UEA补偿收缩混凝土防水层表面压光，混凝土内配4钢筋双向中距150满铺0.5厚聚乙烯薄膜一层3厚SBS或 APP改性沥青防水卷材刷基层处理剂一遍找平层：20mm厚12.5水泥砂浆找坡层：20mm厚18水泥珍珠岩2%找坡保温层：120mm厚水泥聚苯板合计： 2.63 kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m×25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m×17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 5.80 kN/m2（2）标准层楼面：中南标楼面6具体做法：合计： 0.65kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m×25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m×17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 3.82kN/m2（3）各层走廊楼面水泥石子磨光地面：12厚12面层 18厚13水泥砂浆找平层素水泥砂浆结合层一道合计： 0.65 kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m×25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m×17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 3.82kN/m2（4）各层梁自重纵向边梁（KL2）250mm×500mm梁自重 : 25.0kN/m3 ×0.25m ×(0.5m-0.12m)=2.5kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆: 0.01m×(0.5m-0.12m) ×2+0.25m ×17.0kN/m3=0.18kN/m合计： 2.68kN/m纵向中梁（KL3）300mm×600mm梁自重: 25.0kN/m3 ×0.30m ×(0.60m-0.12m)=3.75kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆:0.01m×(0.60m-0.12m) ×2+0.30m ×17.0kN/m3=0.22kN/m合计： 3.97kN/m横向主梁（KL1）300mm×600mm梁自重: 25.0kN/m3 ×0.30m ×(0.60m-0.12m)=3.75kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆:0.01m×(0.60m-0.12m) ×2+0.30m ×17.0kN/m3=0.22kN/m合计： 3.97kN/m横向次梁（L-1）200mm×400mm梁自重: 25.0kN/m3 ×0.20m ×(0.40m-0.12m)=1.5kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆:0.01m×(0.4m-0.12m) ×2+0.20m ×17.0kN/m3=0.14kN/m合计： 1.64kN/m（5）各层柱自重400mm×400mm : 25.0kN/m3 ×0.4m ×0.4m=4.00kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆: 0.01m×0.4m×4×25.0kN/m3=0.50kN/m合计： 4.50kN/m（6）基础梁自重250mm×400mm : 25.0kN/m3 ×0.25m ×0.4m=2.50kN/m合计： 2.50kN/m（7）外纵墙自重（混凝土空心小砌块，瓷砖贴面包括水泥砂浆打底共25mm厚）标准层： 墙线荷（含墙）： (3.6m-0.4m)×（3.6m-0.5m）-(2.1m×1.8m)×0.24×10.3kN/m3 /3.6m=4.22kN/m 铝合金窗： 0.35kN/m2×2.1=0.74kN/m水刷石外墙体： (3.6m×3.6m-2.1m×1.8m)×0.36kN/m2/3.6m=0.92kN/m水泥粉刷内墙面： (3.6m×3.6m-2.1m×1.8m)×0.36kN/m2/3.6m=0.92kN/m合计： 6.8kN/m底层：同标准层（8）内纵墙自重标准层墙体线荷（含墙）： （3.6m-0.4m）×（3.6m-0.5m）-2.7×1.0 ×0.24m×10.3 kN/m3/3.6m =4.96 kN/m水泥粉刷内墙面： 3.6m ×3.6-2.7×1.0×0.36 kN/m2×2/3.6m =2.05 kN/m木门： 0.15 kN/m合计： 7.16kN/m底层同标准层（9）内横墙自重标准层墙体线荷（含墙）： （3.6m-0.6m）×0.24m×10.3 kN/m3=7.42 kN/m水泥粉刷内墙面： 3.6m ×0.36 kN/m2×2=2.59 kN/m合计： 10.01kN/m底层同标准层5.2 楼面活载标准值的取值屋面和楼面活荷载标准值：根据建筑结构荷载规范2（GB50009-2001）查得：上人屋面： 2.0 kN/m2 雪荷载：0.55 kN/m2楼面：教室： 2.0 kN/m2 走廊： 2.5 kN/m25.3 竖向荷载下框架受荷总图5.3.1 A-D框架梁受荷计算 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图见图5.1 图5.1 板荷载传递示意图 （1）屋面板传线荷载： 恒载：活载：（2）楼面板传线荷载：恒载：活载：（3）屋面梁线荷载：恒载（梁自重+板传荷载）： 活载（板传荷载）： （4）楼面梁荷载：恒载（梁自重+板传荷载）： 活载（板传荷载）：（5）基础梁均布荷载（梁自重+墙自重）：5.3.2 D-E框架梁受荷计算（1）屋面板传线荷载： 恒载：活载：（2）楼面板传线荷载：恒载：活载：（3）屋面梁线荷载：恒载（梁自重+板传荷载）： 活载（板传荷载）： （4）楼面梁荷载：恒载（梁自重+板传荷载）： 活载（板传荷载）：E-G梁同A-D梁5.3.3 框架柱受荷计算（1）A,G柱纵向集中荷载的计算² 顶层柱女儿墙自重（做法：墙高1000mm，100mm的混凝土压顶）：顶层柱恒载（女儿墙自重+梁自重+板传荷载）： 顶层柱活载（板传活载）：² 标准层标准层柱恒载（墙自重+梁自重+板传荷载）： 标准层柱活载（板传活载）：基础顶面恒载（底层外纵墙自重+基础梁自重）： （2）D,E轴柱纵向集中荷载的计算² 顶层柱顶层柱恒载（梁自重+板传荷载+次梁传荷）：顶层柱活载（板传活载+次梁L1传荷）：² 标准层标准层柱恒载（墙自重+梁自重+板传荷载+次梁传荷）： 标准层柱活载（板传活载+次梁L1传荷）：基础顶面恒载（底层外纵墙自重+基础梁自重+底层内恒墙自重）：框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图5.2所示（图中数值均为标准值）。 图5.2 框架竖向受荷总图5.4 横向风荷载计算由建筑结构荷载规范GB5000-2001查得：风荷载标准值： （5.1）-基本风压值，是以当地比较空旷平坦地面离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准确定的风压值；-风压高度变化系数；-风荷载体型系数；-高度z处的风振系数；。-下层层高；-上层层高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B-迎风面的宽度，B=3.6m。本工程为一般多层建筑，且房屋高度H=21.0m<30m，计算部分高宽比H/B<1.5，故可不考虑风振系数。（1）风荷载体型系数（查建筑结构荷载规范GB5000-2001得）(2) 风荷载高度系数本工程的地面地处城市中心地段，粗糙程度取C类。由高度和地面粗糙程度查表插值计算可得。(3)楼层风荷载的计算 （5.2） 计算如下表5.1：表5.1 楼层风荷载计算表层数H(m)zhihi+1Wi(kN)518.451.223.63.04.64414.851.143.63.64.73311.251.043.63.64.3127.651.003.63.64.1514.051.004.053.64.4第六章 梁、柱线刚度计算6.1 框架梁线刚度的计算：由混凝土结构设计3知：框架梁截面惯性矩为： （6.1）式中：为截面宽，为截面高。框架柱截面惯性矩为： （6.2）线刚度： （6.3）式中：E为砼弹性模量；I为截面惯性矩；为梁计算长度。C30混凝土弹性模量E=3.0×107 kN/m2；由房屋建筑工程毕业设计指南6知：对于现浇楼盖，中间框架,边框架。本计算单元所选取的框架为中间框架，故取。25层: 6.2 框架柱线刚度的计算：底层： 其余各层：令，则，则其余杆件的相对线刚度见图6.1图6.1 框架杆件相对线刚度示意图第七章 框架侧移验算7.1 框架各柱的侧移刚度D的计算由混凝土结构设计3知： （7.1） 式中：柱抗侧移刚度修正系数。各层柱D值的计算详见表5.15.2。表7.1 25层柱D值的计算构件名称A,G轴柱2.830.5869658.9D,E轴柱9.940.83213713.7 表7.2 底层柱D值的计算构件名称A,G轴柱3.700.7375442.6D,E轴柱13.010.9006646.37.2 框架侧移验算由混凝土结构设计3 得验算公式如下：层间位移：； （7.2）式中：第j层的总剪力； 第j层所有柱的抗侧刚度之和； 第j层的层间侧移。； （7.3）顶点位移：； （7.4）； （7.5）验算结果如下表7.4。表7.4 风荷载作用下框架侧移计算层号54.644.6446745.20.000101/3600044.739.3746745.20.000201/1800034.3113.6846745.20.000291/1241424.1517.8346745.20.000381/947414.4022.2324177.80.000921/5109由上表可知，均小于1/550，满足要求。第八章 内力计算8.1 水平荷载作下框架的内力计算本设计采用D值法计算风荷载作用下框架内力。（1）计算修正后的反弯点高度y 。（2）将反弯点处剪力乘以反弯点到柱顶和柱底距离，得到各柱顶和柱底弯矩。（3）由节点弯矩平衡求得各梁端弯矩。求法如下： 顶部边节点： （8.1）一般边节点： （8.2）中间节点处的梁端弯矩可将节点处柱端不平衡弯矩按梁的相对线刚度进行分配，故： （8.3） （8.4）8.1.1 框架柱反弯点位置的确定： 由混凝土结构设计3 查得： （8.5）式中：标准反弯点高度比，是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比； 因上、下层梁刚度比变化的修正值； 因上层层高变化的修正值； 因下层层高变化的修正值； 框架柱高度。各柱反弯点位置的计算详见表8.18.2。表8.1 A（G）轴柱反弯点位置层号h /m53.62.830.4420000.4421.5943.62.830.4420000.4421.5933.62.830.4420000.4421.5923.62.830.4420000.4421.5914.73.700.550000.552.59（资料来源：混凝土结构设计3 第199-201页表3.6.3，202页表3.6.4、3.6.5）表8.2 D（E）轴柱反弯点位置层号h /m53.69.940.4500000.4501.6243.69.940.4500000.4501.62033.69.940.4500000.4501.6223.69.940.4500000.4501.6214.713.010.5500000.5502.59（资料来源：混凝土结构设计3 第199-201页表3.6.3，202页表3.6.4、3.6.5）8.1.2 风荷载作用下内力计算：风荷载作用下各柱剪力及梁柱端弯矩计算详见表8.38.4。表8.3 风荷载作用下A（G）轴柱剪力及梁柱端M计算层号54.644674596590.2070.961.591.931.531.9349.374674596590.2071.941.593.903.095.433 13.684674596590.2072.831.595.684.508.77217.834674596590.2073.681.597.395.8611.89122.232417754430.2255.002.5910.5812.9316.44表8.4 风荷载作用下D（E）轴柱剪力及梁柱端M计算层号54.6446745137140.2931.361.622.6902.200.771.9249.3746745137140.2932.751.625.4504.462.185.47313.6846745137140.2934.011.628.0006.503.558.91217.8646745137140.2935.231.6210.368.4704.8112.05122.232417766460.2756.112.5912.9215.796.1015.29由上表计算结果绘出左风荷载作用下的框架内力M、Q、N图，详见图8.1，8.2，8.3 图8.1 左风荷载作用下框架弯矩图（单位：） 图8.2 左风荷载作用下框架剪力图（单位：）图8.3 左风荷载作用下框架轴力图（单位：）（注：图中“+”表示轴向拉力，“-”表示轴向压力。）8.2 竖向荷载作用下框架内力的计算本设计采用迭代法计算竖向荷载作用下框架内力。在本框架的设计中，由于活荷载与恒载的比值不大于1，可不考虑活荷载的最不利位置，而把活荷载同时作用于所有的框架上，这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法求得的内力极为相近，可直接进行内力组合。 在垂直荷载作用下，对于侧移可忽略不计的情况，可按下列步骤进行计算： 绘出结构的计算简图，在每个节点上绘两个方框。 计算汇交于每一个节点各杆的转角分配系数 （8.6）并检查是否满足 ，以作校核。当框架中出现铰接情况及利用对称性时，要注意对有关杆件的线刚度进行修正。如当一端为铰接时，乘以3/4的修正系数，当利用正对称的奇数跨框架时