沈阳市中心幼儿园教学楼建筑结构设计.docx

本科论文本科生毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本设计（论文）中没有抄袭他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。设计（论文）作者签名： 日期： 本科生毕业设计（论文）使用授权声明沈阳城市学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。本人授权沈阳城市学院可以将本科毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复印手段保存、汇编毕业设计（论文）。设计（论文）作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名： 日期： 本科论文本科论文目 录摘 要IABSTRACT引 言11 建筑方面31.1 建筑方案论述31.2 建筑设计说明42 结构方面72.1 结构设计基本说明72.2 结构计算92.3 荷载汇集92.4 框架内力分析102.5 板式楼梯计算652.6 基础设计68结 语75参考文献77附件1 沈阳市中心幼儿园教学楼建筑图纸79附件2 沈阳市中心幼儿园教学楼结构图纸81致 谢83本科论文 摘 要本设计为沈阳中心幼儿园教学楼建筑结构设计，九班幼儿园共四层。总建筑面积4562m2，总高度37.75m，室内外高差0.450m，X向建筑宽度55.240m，Y向建筑宽度38.180m，结构设计以柱、梁、板为主要受力构件，砖墙的作用是分开空间的。根据建筑物的使用功能、建筑物层高和层数、场地条件、结构材料和施工工艺等因素，采用框架结构体系。幼儿园教学楼建筑使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。建筑物的抗震设防烈度为7度，框架抗震等级为2级。本设计根据建筑设计特点、结构设计特点和现有的施工条件，绘制建筑结构图和毕业论文。随着教学楼设计规范的日益提高，如今关于幼儿园教学楼建筑设计也有了新的要求和规范。幼儿园教学楼应根据设计相关的规范，对建筑物做到其功能上的分区合理，让儿童寓教于乐；在管理上要快捷方便，出现问题能在第一时间尽快解决；朝向上应南北适宜，满足室内外光照条件。其次建筑结构上要做到造型规整、布置灵活、体型简洁、高度适中，从而采用钢筋混凝土框架结构。关键词：框架结构、独立基础、 结构设计AbstractThe structure design of Qingyang central kindergarten.There are 4 floors in 9 classes of kindergartens. The total building area is 4562 square meters, the total height is 37.75 meters, the indoor and outdoor height is 0.450 meters, the building width in X direction is 55.40 meters, and the building width in Y direction is 38.180m. The structure is designed It is a building with columns, beams and slabs as the main force. The functions of the brick walls are separated spaces, the function of the building, the height of the building and the level of the level, and the condition of the place adopts the structure of the structure by the elements of the structure and the construction work, so the year of the building of the kindergarten is 50 years, the safety class of the building structure is 2, and the safety class of the building structure is Grade 2 is the safety grade of the building structure. Based on the characteristics of architectural design, this design is based on the characteristics of architectural design.The design standard of the school building has improved day by day, and there are new requirements and norms for architectural design of the kindergarten school building. The educational building of the kindergarten makes the functional partitions streamlined for the building and makes the children effortlessly teach. It is quick and convenient to manage and can be solved quickly in the first time. Next, the construction is made on the building structure, and the layout is flexible, and the body is simple, and the height is good, and the structure of the reinforced concrete frame is adopted by it.Keywords: Frame structure, independent foundation, structural design本科论文引 言毕业设计是四年学习成果的总结，这次我选择的毕业设计方向是教学楼建筑结构设计。毕业设计要求我们在导师的指导下独立、系统地完成工程设计。通过毕业设计这一重要的教学环节，我们熟悉了相关的设计规范、手册、标准图纸和工程实践中常用的方法。综合运用所学知识，提高分析问题、解决问题的能力，解决与之相关的所有问题，具有重要意义。毕业设计具有实践性和综合性，对培养学生初步的科研能力也具有重要意义。建筑结构设计的基础是建筑设计的基础。如何将建筑空间与周围地貌相结合，从而最大化的突出其建筑特点，让建筑看上去使人感到舒适、放松，这是每个建筑物都放在首位的最大问题。建筑物的结构应简洁明了，其设计首要理念就在于功能性和实用性，让人能准确记住空间布置，尤其需要充分考虑到学生的需求，合理布局教室类型。例如在室内采光方面，需关注学生是否会遇到反光；室内防火方面，消防栓位置是否合理等问题。幼儿园建筑从学前教育建筑中分离出来，建筑的功能、结构、形态变得更加专业，从建筑专业层面来说，对幼儿园建筑空间与环境的整体性要求日益突出。幼儿园教育的内容既有丰富的层次性，更加深了大自然与人类之间的多样拓展性，使得幼儿园的建筑空间环境构成也日益充分和健全，更加适应现在保教结合和全面发展的教育体系，并且随着学前教习教育在基础教育中的重要性日渐显著以及幼儿身心发展规律特点和阶段特征，幼儿园建筑与中小学建筑区别性越来越大，建筑内容更是由单纯的教学需求转向科学探索、音乐、美术、身心健康等需求多元化发展，使得建筑室内多专业教学区域加入幼儿园建筑中，形成了与原有保教空间并列的专业教学区域的特点。本文主要介绍了幼儿园教学楼的建筑结构设计。在建筑的首层至三层每层设置三个教室兼寝室，面积为100-120m2左右，并在其中设立幼儿卫生间，充分考虑幼儿园学龄偏小容易出现的多种状况。首层设有四个多功能活动室及一个教具制作室，满足多功能教学需求，丰富幼儿园的日常活动，同时满足全校的大型活动，如六一儿童节、毕业典礼、家长座谈会等。标准层为二到三层，主要作为教学办公区域，设置教室办公室，教室卫生间，面积为20-40m2左右。四层过高不宜作未幼儿教学区域，主要作为教师办公及开会场地，设置办公室及会议室，面积均在100-160m2左右，满足全校教职工人员开设会议。除此之外每层设有教师卫生间、医务室、隔离室、大厅、晨检室等，以保证儿童的身心健康及安全。在设计过程中得到锻炼，还需要我们更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势,更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。经过半年的忙碌工作，在老师和同学的帮助下，我对建筑结构设计有了更多的新认识，对建筑结构综合设计的整体脉络有了更清晰透彻的了解。通过毕业设计，我对过去四年所学到的东西有了更多的了解。同时，积极自主地完成毕业设计也是今后实际工作的必要准备。本科论文1 建筑方面1.1建筑方案论述建筑设计不仅要美观大方，还要方便简洁，使得教师和学生能够第一时间记住平面位置，找到所在的、房间。出口的设置尤为重要，应设置在交通便利的地方，并随之加设雨棚。建筑应有建筑物的抗震设计十分重要，建筑体型宜规则、对称，分析各种方案的优点和缺点，最合理的方案为主体的平面形状为 “L”字形。 1.1.1 工程概述（1）项目名称：沈阳市中心幼儿园教学楼建筑结构设计（2）建设地点：本建筑位于辽宁省沈阳市，迎春街以东，北青松路以南（3）建筑面积：4562m2（4）建筑层数：4层1.1.2 设计依据（1）国家标准、规范、规程总图制图标准 (GB/T50103-2010)房屋建筑制图统一标准 (GB/T50001-2010)办公建筑设计规范 (JGJ67-2006)建筑设计防火规范 (GB50016-2006)托儿所、幼儿园建筑设计规范 (JGJ 39-2016) （2）参考书教科书建筑设计资料集 （3）沈阳城市学院土木工程专业2020届毕业设计任务书 1.1.3 平面设计（1）柱距 该设计要求是框架结构，采用横向7.2 m的柱距，纵向6.6m进行设计，满足其使用功能要求和房间布置。（2）跨度 主体横向采用8跨，跨宽均为7.2m；纵向采用3m跨，自北向南跨宽为7.5m、3m、6.6m。中间设内走廊宽3m。1.1.4 立面设计 本建筑高37.75m，外立面在考虑采光、美观、经济方面的因素后，使用黄色、红色、白色等外墙涂料，主体为五层。本建筑设置了六个出口，分别位于正立面，背立面及侧立面。1.1.5 剖面设计（1）建筑层高的确定 根据教学楼建筑规模、建筑室内采光要求，首层层高为3.9m，2-4层层高为3.6m。 （2）室内外高差的确定 对于首层房屋，室内外高差直接决定了室内关于雨水倒灌和墙身的防潮的问题，散水的布置，因此本教学楼室内外高差为0.4500m。1.1.6 防火及安全 防火和安全是教学楼建筑中的必不可少重点考虑的因素。本建筑耐火等级二级，每层设一个防火分区，二部封闭楼梯，满足消防疏散要求。1.2 建筑设计说明1.2.1 工程设计的主要依据：（1）2020届土木工程本科毕业设计任务书（2）任务书提供的有关建筑设计要求1.2.2 墙体 （1）图中墙体标注，砌体中拉结筋做法详情见结施图中详情。 （2）外墙装饰的具体质量和施工规程应符合国家规定的标准。1.2.3 楼地面 （1）卫生间楼地面标高比相应的楼层标高低50mm，并且采用防滑地砖。 （2）图中有地漏和出水口的楼地面，除图上已标注的以外，均要做成1%坡度，坡向地漏或出水口。1.2.4 屋面 屋面防水级别为二级，耐用年限为十五年，二道设防，其他的做法详见建筑设计总说明。1.2.5 门窗 （1）外门窗均采用铝合金门窗，具体详节能设计专篇图中门窗进行列表编号，注明宽、高尺寸，数量及备注等。 （2）面积大于1.5m的窗玻璃应按规范采用安全玻璃，有框玻璃应满足建筑玻璃应用技术相关规范。1.2.6 楼梯（1）楼梯在靠墙一侧设0.6m高幼儿扶手。 （2）垂直杆间距不大于0.11m且设计为儿童不易攀登和防止花盆儿坠落。1.2.7 其他要求  （1）楼建设的同时进行园林绿化，主要由树木、花草的种植来实现。 （2）在基坑支护的过程中，对基坑侧壁及周边环境采用支挡、加固与保护措施，防止出现坍塌事故。2 结构方面2.1 结构设计基本说明2.1.1 基本资料（1）气象条件地区基本风压0.55KN/m2，基本雪压0.45KN/m2。（2）水文及工程地质条件：建筑场地类别：类场地；根据对建筑基地的勘察结果，地质情况详见土层信息表2.1。（3）地质条件a.沈阳市区位于华北地震区，郯庐断裂带北段，抗震设防烈度为7度，勘测期间地下水位稳定，深度在6-8m，冻层是1.2m。b.土层信息表：表2.1 土层信息表层号地层层厚(m)承载力特征值fak(kPa)12345678素填土粉质粘土细砂中砂粗砂砾砂中砂粗砂1.22.31.02.60.40.90.61.71.72.58.79.82.63.65.45.81401302002604403404802.1.2 设计依据（1）国家标准、规范、规程建筑结构制图标准 （GB/T50105-2010）建筑结构荷载规范 （GB50009-2012）混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）建筑地基基础设计规范 （GB50007-2011）建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）（2）参考书 教科书 钢筋混凝土、钢结构设计手册 建筑结构静力计算手册2.1.3 结构布置说明本幼儿园教学楼毕业设计为钢筋混凝土框架结构，由柱、梁、板组成结构单体，所有墙体均为非承重构件，荷载方向主要为横向与竖向荷载。钢筋混凝土构件为主要承重构件，砌体墙仅为填充作用，用于分隔空间，以满足不同空间的使用功能。2.1.4 地震作用适合地震突发状况疏散人群，依照所选参考书目，使教学楼的地震等级达到设计要求。2.1.5 配筋计算根据建筑结构设计规范的原则，设计原则是：“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”。2.1.6 基础设计根据地质条件等因素考虑，选用独立基础进行设计。 2.1.7 结构布置 该建筑为幼儿园教学楼，楼层为4层，结构主体高度为37.75m。该工程采用钢筋混凝土框架结构体系，结构平面布置图如图2.1所示。图2.1 结构平面布置图2.2 结构计算2.2.1 梁柱截面设计梁：L1:取，取； L2:取，取；柱截面尺寸估算: 该框架结构的抗震设防烈度为7度，且高度37.75m，故查规范该结构抗震等级为四级，其轴压比限值为；各层重力荷载代表值近似取15kN/m2，中柱的负荷面积分别为4.25.7 m2，可得一层柱截面面积为: 由可知根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：；基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面为700mm。2.3 荷载汇集屋面（1）屋面：(不上人屋面)改性沥青防水层（二毡三油上铺小石子） 0.3kN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平 20×0.02=0.40kN/m280mm厚再生聚苯乙烯保温板 3.5×0.08=0.28kN/m2150厚焦渣找坡最薄处30mm 10×0.15=1.50kN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平 20×0.02=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 25×0.1=2.75kN/m220mm厚板下抹灰 17×0.02=0.34kN/m2 5.32kN/m2（2）楼面：20mm厚大理石地面 0.02×28=0.56kN/m220厚水泥砂浆 0.02×20=0.4kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 0.1×25 =2.50kN/m220mm厚板下混合砂浆抹灰 0.02×17=0.34kN/m2 3.8kN/m2 （3）卫生间地面：20mm厚大理石地面 0.02×28=0.56kN/m220厚水泥砂浆 0.02×20=0.4kN/m21.5厚聚氨酯防水材料 0.02 kN/m225厚细石混凝土找坡 0.025×24=0.6kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 0.1×25 =2.50kN/m2 3.66kN/m2 （4) 墙体 内墙：200厚陶粒空心砌块 0.2×5=1.0kN/m2双层粉刷：（20厚混合砂浆） 0.02×2×17=0.68 kN/m2 1.68kN/m2 外墙：300厚陶粒空心砌块 0.3×5=1.5kN/m2双层粉刷：（20厚混合砂浆） 0.02×2×17=0.68 kN/m280厚苯板保温 0.08×3.5=0.28 kN/m2 2.46kN/m2 （5）活荷载雪活载： 0.50 kN/m2风活载： 0.55 kN/m2厕所： 2.0kN/m2走廊、楼梯、门厅： 2.0 kN/m2不上人屋面： 0.5 kN/m2 2.4 框架内力分析附盈建科计算书2.4.1 结构总体信息结构体系框架结构结构材料信息钢筋混凝土结构所在地区全国恒活荷载计算信息施工模拟三风荷载计算信息一般计算方式地震作用计算信息计算水平地震作用是否计算吊车荷载否是否计算人防荷载否是否生成传给基础的刚度否上部结构计算考虑基础结构否施工模拟加载层步长12.4.2 计算控制信息水平力与整体坐标夹角(°)0.00梁刚度放大系数按2010混凝土规范取值否中梁刚度放大系数1.00梁刚度放大系数上限2.00边梁刚度放大系数上限1.50墙元细分最大控制长度(m)1.00板元细分最大控制长度(m)1.00弹性楼板荷载计算方式平面导荷膜单元类型经典膜元(QA4)考虑梁端刚域否考虑柱端刚域否墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点是结构计算时考虑楼梯刚度否梁与弹性板变形协调是弹性板与梁协调时考虑梁向下相对偏移否刚性楼板假定不采用强制刚性楼板假定梁墙自重扣除与柱重叠部分否楼板自重扣除与梁墙重叠部分否是否输出节点位移否地震内力按全楼弹性板6计算否求解器设定内存0是否考虑 P-Delt 效应否进行屈曲分析否自动计算现浇板自重是2.4.3 风荷载信息执行规范GB50009-2012地面粗糙程度A修正后的基本风压(kN/m2)0.10风荷载计算用阻尼比(%)5.0结构X向基本周期(s)0.20结构Y向基本周期(s)0.20承载力设计时风荷载效应放大系数1.0考虑顺风向风振是多方向风角度考虑横向风振否考虑扭转风振否自动计算结构宽深是风荷载体型系数分段数1第一段最高层号5X迎风0.80X背风-0.50X侧风0.00X挡风1.00Y迎风0.80Y背风-0.50Y侧风0.00Y挡风1.002.4.4 地震信息设计地震分组一按地震动区划图GB18306-2015计算否设防烈度7 (0.1g)场地类别1特征周期(s)0.25周期折减系数1.00特征值分析类型WYD-RITZ振型数确定方式用户定义用户定义振型数15按主振型确定地震内力符号否砼框架抗震等级三级抗震构造措施的抗震等级降低一级阻尼比确定方法全楼统一结构的阻尼比(%)5.0是否考虑偶然偏心否减震隔震附加阻尼比算法强制解耦最大附加阻尼比0.25调整后的水平向减震系数(/)1.00连接单元的有效刚度和阻尼自动采用直接积分法时程计算结果否是否考虑双向地震扭转效应否自动计算最不利地震方向的作用否活荷载重力荷载代表值组合系数0.50地震影响系数最大值0.080罕遇地震影响系数最大值0.500使用自定义地震影响系数曲线否地震作用放大方法全楼统一全楼地震力放大系数1.00是否考虑性能设计否2.4.5 设计信息是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力是是否扭转效应明显否是否自动计算动位移比例系数否第一平动周期方向动位移比例（01）0.50第二平动周期方向动位移比例（01）0.50与柱相连的框架梁端M、V不调整否考虑双向地震时内力调整方式先考虑双向地震再调整梁端负弯矩调幅系数0.85框架梁调幅后不小于简支梁跨中弯矩的倍数0.50非框架梁调幅后不小于简支梁跨中弯矩的倍数0.33梁扭矩折减系数0.40支撑临界角(度) (与竖轴夹角小于此值的支撑将按柱考虑)20按竖向构件内力统计层地震剪力否位移角小于此值时，位移比设置为10.000202.4.6 活荷载信息柱、墙活荷载是否折减否楼面梁活荷载折减不折减考虑活荷不利布置的最高层号0梁活荷载内力放大系数1.002.4.7 构件设计信息柱配筋计算原则单偏压连梁按对称配筋设计否抗震设计的框架梁端配筋考虑受压钢筋是矩形混凝土梁按T形梁配筋否按简化方法计算柱剪跨比（Hn/2h0）是梁压弯设计控制轴压比0.40梁端配筋内力取值位置(0-节点，1-支座边)0.00不计算地震作用时按重力荷载代表值计算柱轴压比否框架柱的轴压比限值按框架结构采用否梁保护层厚度(mm)20柱保护层厚度(mm)202.4.8 材料信息混凝土容重(kN/m3)25.00梁箍筋间距(mm)100柱箍筋间距(mm)1002.4.9 钢筋强度HPB300钢筋强度设计值(N/mm2)270HRB335钢筋强度设计值(N/mm2)300HRB400钢筋强度设计值(N/mm2)3602.4.10 荷载组合结构重要性系数1.00恒载分项系数1.30活载分项系数1.50活荷载组合值系数0.70活荷载频遇值系数0.60活荷载准永久值系数0.50考虑结构设计使用年限的活荷载调整系数1.00风荷载分项系数1.50风荷载组合值系数0.60风荷载频遇值系数0.40风荷载是否参与地震组合否水平地震力分项系数1.302.4.11 楼层属性表2.2 楼层属性层号塔号属性51标准层341标准层231标准层221标准层211标准层12.4.12 塔属性表2.3 塔属性塔号属性值1结构体系框架结构结构X向基本周期(s)0.20结构Y向基本周期(s)0.20水平风荷载体型分段数1分段号1最高层号5挡风系数1.00迎风面系数0.80背风面系数-0.50侧风面系数0.000.2V0调整分段数00.2V0调整时楼层剪力最小倍数0.200.2V0调整时各层框架剪力最大值的倍数1.502.4.13 构件统计表2.4 各层构件数量、构件材料和层高(单位：m)层号塔号梁数柱数支撑数墙数层高累计高度518637003.60018.300418637003.60014.700318637003.60011.100218637003.6007.5001115556003.9003.900表2,5 保护层(单位：mm)层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层51202004120200312020021202001120200表2.6 混凝土构件层号塔号梁数(混凝土/主筋)柱数(混凝土/主筋)支撑数(混凝土/主筋)墙数(混凝土/主筋)5186(C30/360)37(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)4186(C30/360)37(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)3186(C30/360)37(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)2186(C30/360)37(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)11155(C30/360)56(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)表2.7 箍筋(墙分布筋)层号塔号梁数(箍筋)柱数(箍筋)支撑数(箍筋)墙数(水平/竖向)边缘构件(箍筋)5186(360)37(360)0(0)0(0/0)(270)4186(360)37(360)0(0)0(0/0)(270)3186(360)37(360)0(0)0(0/0)(270)2186(360)37(360)0(0)0(0/0)(270)11155(360)56(360)0(0)0(0/0)(270)2.4.14 楼层质量表2.8 各层质心坐标(单位：m)层号塔号质心X质心Y质心Z5115.6626.28518.3004115.8586.11914.7003115.8586.11911.1002115.8586.1197.5001110.691-0.6063.900表2.9 各层质量和层质量比层号塔号恒载质量(t)活载质量(t)活载质量(不折减)(t)附加质量(t)质量比比值判断51977.122.945.70.01.23满足41727.488.3176.70.01.00满足31727.488.3176.70.01.00满足21727.488.3176.70.00.63满足111150.5138.4276.80.01.00满足合计-4310.0426.3852.50.0图2.2 恒载,活载,层质量分布曲线(塔 1)图2.3 质量比分布曲线(塔 1)2.4.15 楼层尺寸、单位质量表2.10 各楼层等效尺寸(单位:m,m*2)层号塔号面积形心X形心Y等效宽B等效高H最大宽BMAX最小宽BMIN51914.0915.796.3353.5316.9953.5416.9941883.3215.796.3353.5316.9953.5416.9931883.3215.796.3353.5316.9953.5416.9921883.3215.796.3353.5316.9953.5416.99111383.9010.83-0.3451.3735.8254.5030.85表2.11 各楼层质量、单位面积质量分布(单位:kg/m*2)层号塔号楼层质量单位面积质量单位面积质量比511.00E+0061093.951.23418.16E+005892.451.00318.16E+005892.451.00218.16E+005892.451.00111.29E+006911.111.022.4.16 软件版本软件版本：2.0.22.4.17 振型基本计算结果表2.12 考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数(Z)11.0510123.991.00(0.31+0.69)0.0021.040034.230.99(0.68+0.31)0.0130.919614.850.02(0.01+0.00)0.9840.3235122.770.98(0.28+0.69)0.0250.320433.050.99(0.69+0.30)0.0160.28453.370.03(0.02+0.01)0.9770.2338114.750.65(0.07+0.57)0.3580.231124.350.93(0.70+0.23)0.0790.2048102.660.09(0.02+0.07)0.91100.1717122.030.94(0.26+0.69)0.06(续表2.12 考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数)110.170532.310.99(0.70+0.29)0.01120.1521159.700.06(0.04+0.02)0.94130.1109116.680.94(0.18+0.76)0.06140.110326.860.99(0.77+0.21)0.01150.0988134.810.07(0.04+0.03)0.93表2.13 质量系数振型号X向平动质量系数%(sum)Y向平动质量系数%(sum)Z向扭转质量系数%(sum)123.48%(23.48%)51.57%(51.57%)0.12%(0.12%)2