某5层教学楼建筑结构全套毕业设计方案(共84页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上xxxxxxxx大学毕业设计题 目 xxxxxxxx省某中学教学楼设计 学生姓名 xxxxxxxx 学 号 xxxxxxxx 专 业 土木工程 班 级 指导教师 日期： 20117年 4月摘 要 本毕业设计题目是xxxxxxxx省某中学教学楼设计，该教学楼的总建筑面积大约是5422.50平方米，共五层，建筑高度为19.500米。本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系。基础采用柱下独立基础。 本设计内容包括建筑设计、结构手算和结构电算三部分。其中建筑设计主要根据建筑的重要性，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式，本工程采用的是框架结构。

2、 手算部分计算书的主要内容有工程概况、构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、框架横向侧移计算、框架在水平风载、竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计、楼梯设计及基础设计。其中计算水平地震力作用下时采用极限状态设计方法。在梁柱截面设计时要采用“强柱弱梁”原则。 电算时，先用PMCAD软件进行结构平面布置，检查平面数据，输入次梁楼板，输入荷载数据，形成PK文件，画结构平面图，然后使用PK进行框架计算；最后用SAT-8软件进行框架的空间结构计算，输出楼板配筋图、框架梁柱配筋图。 在设计过程中采用了手算和电算两种方式，对计算结果进行校核，及时发现设计中的错误以及与电算不同的部分

3、，找出原因。关键词：毕业设计，教学楼，框架结构，内力组合，截面设计Abstract The topic of this graduation project is Teaching building design of a middle school in Anhui , the buildings total construction area is about 5422.50 square meters, a total of five, building height of 19.500 meters. The construction of reinforced concrete fr

4、ame structure the whole place. Foundation under column base with ladder-type place and place the joint basis. The design includes architectural design, structural calculation and structure of the ICC hands of three parts. One major architectural importance under construction, engineering geological

5、survey report, the type of construction sites and construction of the height and number of layers to determine the buildings structure, this project uses a frame structure. Hand-counted part of the calculations of the main contents of project profiles, component dimensions of the initially identifie

6、d, the framework of the calculation diagram, load calculation, calculation of the framework of horizontal lateral, the framework contained in the horizontal wind, vertical load calculation and analysis and calculation of internal forces , internal force composition, cross section design, stair desig

7、n and basic design. Which calculated the level of earthquake force limit state design method used. In the beam and column design to a strong column and weak beam principle. Computing, the first structure with PMCAD layout software, check the print data, enter the sub-beam floor, enter the load data,

8、 the formation of PK files, draw the structure plan, and then use the PK to frame calculation; Finally, SAT-8 software framework Spatial structure calculation, the output slab reinforcement plans, the framework and foundation beam reinforcement reinforcement plan map. In the design process using han

9、d and computer computation in two ways, the result for checking, to detect design errors as well as different parts of Computing, identify the causes.Key words: graduate design, residential building, frame structure, internal force composition, cross section design. 目 录专心-专注-专业1 工程概况该教学楼为五层钢筋混凝土框架结构

10、体系，建筑面积为5422.50，建筑高度19.500m，采用煤矸石空心砖，现浇钢筋混凝土楼板，层高为3.9m，室内外高差0.60m，建筑设计使用年限50年。2 设计资料2.1 气象资料基本风压0.4 KN/m2 基本雪压0.4 KN/m25、工程地质条件（1） 根据地质勘察报告，拟建教学楼地质情况如下：a. 表层为杂填土，厚0.5m（或0.9m）杂色，结构松散，主要由煤渣，随时，粘土等组成，=19KN/m。表层土以下为粉质粘土（未钻透），黄褐色，硬塑状态，分布较均匀。=19KN/m，Es=7500KPa，IL=0.38，fak=220KPa（选择柱下条基时fak=160KPa），e=0.78。

11、建筑场地类别：II类场地土；地震基本烈度：7度，第一组，基本加速度0.10g。2.2 抗震设防要求7度，第一组，基本加速度0.10g。2.3 选用材料梁板柱的混凝土均选用，梁柱纵向受力筋选HRB400，箍筋选用HPB300，板受力钢筋选用HRB400。3 结构平面布置3.1结构平面布置图根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。如图1。图1柱的负荷面积3.2框架柱截面尺寸确定（1）框架梁的截面一般为矩形，当楼盖为现浇板时，楼板的一部分可作为梁的翼缘，则梁的截面就成为T型或L型。当采用预制楼盖时，为了减少楼盖结构高度和增加建筑净空，梁的截面常取为十字型或花篮型。框架柱

12、的截面常为矩形或正方形。框架梁、柱的截面尺寸应满足承载力、刚度和施工的要求，设计尺寸时可参考以往经验确定，同时满足构造要求。以下给出截面尺寸估算公式：外纵向框架梁：h=(1/81/12)L= (1/81/12) 7200(取跨度较大)=600900 L纵向外柱距， 取h=700mm ，考虑抗震取b=300mm 内纵向框架梁：h=(1/81/12)L= (1/81/12) 7200(取跨度较大)=600900 L纵向外柱距， 取h=700mm ，考虑抗震取b=300mm 横向边跨梁：h=(1/81/12)L= (1/81/12) 7200(取跨度较大)=600900 L纵向外柱距， 取h=700

13、mm ，考虑抗震取b=300mm横向中跨梁：取h=400mm，b=250mm （2）柱的截面尺寸：式中：根据抗震设防烈度为7度时取0.85，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25， gE各层的重力荷载代表值取14kN/m2S柱的负荷面积，如图2所示，对于中柱为7.204.95=35.64m2，对于边柱为7.203.60=25.92m2 图2柱的负荷面积边柱 中柱如取柱截面为矩形，初选柱的截面尺寸为：边柱为bh=600mm600mm=360.0103mm268.4103mm2中柱为bh=600mm600mm=360.0103mm299.9103mm2其惯性矩（3） ，取楼板厚h=100mm框架的计算

14、单元如图3所示，取轴的一榀框架计算。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，故梁跨等于轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼层，持力层标高根据地址条件定为地面以下1.40m（考虑基础进入持力层200mm），一层楼面标高为3.90m，室内外高差为0.60m，暂定基顶标高为400mm；故底层的柱子高度=1.40+0.6+3.90-0.7=5.20m，二层柱高楼面算至上一层楼面(即层高)故均为3.90m。由此给出框架计算简图如图3所示。框架截面尺寸见图3：图3 框架截面尺寸图4 楼板设计图4标准层楼板平面布置图各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，梁系把楼盖分为一些双向

15、板和单向板，大部分板厚取120mm，卫生间部分板取100mm。4.1恒荷载表2 屋（楼）面恒载计算表名称及部位用料做法厚度(mm)容重(kN/m3)重量(kN/m2)恒荷载标准值非上人屋面(18.000)屋6高聚物改性沥青防水卷材30.105.401:3水泥砂浆找平层20200.40聚苯保温板1003.00.301:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20100151.501:3水泥砂浆找平层20200.40钢筋混凝土楼板100252.50板底吊顶0.20铺地砖楼面（房间）（厚30mm）楼1010厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.203.3020厚1:4干硬性水泥砂浆结合层20200.4

16、0钢筋混凝土楼板100252.50板底轻钢龙骨吊顶0.20铺地砖防水楼面(卫生间)（厚100mm）楼2710厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.205.25卫生间25厚1:4干硬性水泥砂浆结合层25200.5015厚水泥砂浆找平层15200.3050厚C15细石砼找坡，最薄处不小于3050251.25钢筋混凝土楼板100252.50板底吊顶0.504.2活荷载 不上人层面活荷载 0.5 KN/ 房间活荷载 2.0 KN/ 楼梯活荷载 2.0 KN/ 卫生间活荷载 2.0 KN/ 走廊楼面活荷载 2.5KN/m24.3荷载设计值计算屋面板：楼面板：卫生间板：4.4屋面板配筋计算4.4.1双向板

17、配筋计算1、屋面板A的配筋计算：（1）荷载设计值：，（2）计算跨度： ，弯矩计算：跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。混凝土的泊松比取；支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。，查表得 板保护层厚取20mm，选用8钢筋作为受力主筋，则lx短跨方向跨中截面有效高度为：96mm；ly方向跨中弯短截面有效高度为：88mm；支座处h0均为96mm截面处弯短设计值不考虑折减，取内力臂系数=0.95，板筋选用HRB400,=360N/mm2,配筋表如下：表2 A区格配筋计算位置截面ho(mm)M(KN.m)As(mm2)选配

18、钢筋实配钢筋跨中方向963.17 96.4 8200251方向882.11 70.2 8200251支座A边支座（l01向）96-6.86 209.1 8200251A边支座（l02向）96-5.79 176.4 82002512、 其余屋面板的配筋计算：表3弯矩值计算表B3.653.651.0000 2.21 2.27 -5.32 -5.32 表4 屋面板配筋计算区格位置截面(mm)M(KN.m)As(mm2)选配钢筋实配钢筋B跨中方向962.21 67.3 8200251方向882.27 75.3 8200251支座支座（l01向）96-5.32 162.0 8200251支座（l02向）

19、96-5.32 162.0 82002514.5楼面板配筋计算4.5.1双向板配筋计算1、楼面板A的配筋计算：（1）荷载设计值： 普通房间：，卫生间板：，表8 弯矩值计算表B3.653.651.0000 2.34 2.66 -5.03 -5.03 表9 楼面板配筋计算区格位置截面(mm)M(KN.m)As(mm2)选配钢筋实配钢筋B跨中方向962.34 71.2 8200251方向882.66 88.3 8200251支座支座（l01向）96-5.03 153.2 8200251支座（l02向）96-5.03 153.2 82002515 重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算

20、出单位长度上重力荷载；对墙、门、窗等计算出单位面积上重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表3：表3 梁、柱重力荷载标准值层次构件mmm1边横梁0.30.6251.054.73 6.42 18546.02 1813.60 中横梁0.30.3251.052.36 2.46 952.31 次 梁0.250.3251.051.97 6.90 16217.35 纵 梁0.30.6251.054.73 6.60 32997.92 柱0.60.6251.19.90 4.10 361461.24 1461.242边横梁0.30.6251.054.73 6.42 18546.02 1813.60 中横梁0.3

21、0.3251.052.36 2.46 952.31 次 梁0.250.3251.051.97 6.90 16217.35 纵 梁0.30.6251.054.73 6.60 32997.92 柱0.60.6251.19.90 3.50 361247.40 1247.43边横梁0.30.6251.054.73 6.42 18546.02 1813.60 中横梁0.30.3251.052.36 2.46 952.31 次 梁0.250.3251.051.97 6.90 16217.35 纵 梁0.30.6251.054.73 6.60 32997.92 柱0.60.6251.19.90 3.50 3

22、61247.40 1247.44边横梁0.30.6251.054.73 6.42 18546.02 1813.60 中横梁0.30.3251.052.36 2.46 952.31 次 梁0.250.3251.051.97 6.90 16217.35 纵 梁0.30.6251.054.73 6.60 32997.92 柱0.60.6251.19.90 3.50 361247.40 1247.45边横梁0.30.6251.054.73 6.42 18546.02 1813.60 中横梁0.30.3251.052.36 2.46 952.31 次 梁0.250.3251.051.97 6.90 16

23、217.35 纵 梁0.30.6251.054.73 6.60 32997.92 柱0.60.6251.19.90 3.50 361247.40 1247.4注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；2）梁长度取净长；梁高度取梁高减去板厚；柱长度取层高。外墙体为240mm厚煤矸石空心砖，外墙面做保温层再刷涂料（），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位长度重力荷载为：=3.92kN/m内纵墙为200mm厚煤矸石空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内纵墙单位长度重力荷载为：=4.69kN/m内横墙为200mm厚煤矸石空心砖，两侧均为20

24、mm厚抹灰，则内横墙单位长度重力荷载为：=5.80kN/m女儿墙体为240mm厚的普通转，外墙面刷涂料（），内面为水泥粉刷（），则女儿墙单位面积重力荷载为：。自重为=5.35kN/m6 风荷载计算6.1框架梁柱线刚度计算 表12 框架柱线刚度计算表框架梁柱线刚度计算边跨梁0.30.70.00858 7.253593.8 0.595 中跨梁0.30.40.00160 2.735555.6 0.395 （25）层柱0.60.60.01080 3.990000.0 1.000 底层柱0.60.60.01080 5.262307.7 0.692 6.2框架柱抗侧移刚度计算具体详见下面的各柱D值及剪力分

25、配系数表：表13 各柱D值及剪力分配系数表层号及层高柱位置25层（3.9m）边柱0.595 0.229 19119 93443 0.205 中柱0.991 0.331 27602 93443 0.295 1层(5.2m)边柱0.860 0.476 13150 57423 0.229 中柱1.431 0.563 15562 57423 0.271 6.3集中风荷载标准值的计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值见表12： w=Z S Z 0 本地区基本风压为：w0=0.35KN/m2 Z 风压高度变化系数，地面粗糙度为B类 S 风荷载体型系数。根据建筑物的体型查的S=1.3 Z 以为房屋

26、总高度小于30米所以Z=1.0 下层柱高 上层柱高，对顶层为女儿墙的2倍B 迎风面的宽度B=7.2m表14集中风荷载标准值离地高度(Z/m)ZZSw0 (kN/m2 )(m)(m)k(kN)18.61.1411.30.353.91.216.006 15.01.0611.30.353.93.917.859 11.4111.30.353.93.916.848 7.8111.30.353.93.916.848 4.2111.30.353.95.220.592 图11风荷载作用下荷载分布图(kN)表15各层柱反弯点位置、剪力、柱梁端弯矩计算表层号柱号5边柱16.01 0.205 3.275 93443

27、 0. 0. 1.071 2.529 8.28 3.51 8.28 6.65 中柱0.295 4.728 1.260 2.340 11.06 5.96 4.41 4.41 4边柱33.86 0.205 6.929 93443 0. 0. 1.260 2.340 16.21 8.73 19.72 16.57 中柱0.295 10.003 1.440 2.160 21.61 14.40 10.99 10.99 3边柱50.71 0.205 10.376 93443 0. 0. 1.611 1.989 20.64 16.72 29.37 26.49 中柱0.295 14.980 1.620 1.98

28、0 29.66 24.27 17.57 17.57 2边柱67.56 0.205 13.823 93443 0. 0. 1.800 1.800 24.88 24.88 41.60 36.18 中柱0.295 19.957 1.800 1.800 35.92 35.92 24.01 24.01 1边柱88.15 0.205 18.037 57423 0. 0. 3.653 1.547 27.90 65.89 52.79 56.51 中柱0.295 26.039 2.907 2.293 59.71 75.69 39.12 39.12 图8 风荷载作用下弯矩图(kNm)图9 风荷载作用下剪力图（KN

29、）图10 风载作用下柱轴力图（KN）7 竖向荷载下框架受荷总图7.1板荷载传递的计算方法确定 在A-B 及C-D轴内 按双向板计算在B-C 轴内 按双向板计算 7.2 在A-B 轴间框架梁板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图4-1所示。图12板传荷载示意图屋面板传递荷载 恒载：梯形荷载 5.401.801-2(1.8/7.2)2+(1.8/7.2)3)2=17.31kN/m 三角形荷载 5.401.805/8=6.08kN/m 活载：梯形荷载 0.51.801-2(1.8/7.2)2+(1.8/7.2)3)2=1.60kN/m 三角形荷载 0.51.805/8=0.

30、56kN/m楼面板传递荷载 恒载：梯形荷载 3.301.801-2(1.8/7.2)2+(1.8/7.2)3)2=10.58kN/m 三角形荷载 3.301.805/8=3.71kN/m 活载：梯形荷载 2.01.801-2(1.8/7.2)2+(1.8/7.2)3)2=6.41kN/m 三角形荷载 2.01.805/8=2.25kN/m边跨梁自重： 4.73kN/m 次梁： 1.97kN/m 在A- B 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=边跨梁自重+板传荷载=4.73+17.31=22.04kN/m 恒载=次梁自重+板传荷载= 1.97+17.31=19.28kN/m 活载=板传荷载=1

31、.60kN/m楼面梁 恒载=边跨梁自重+板传荷载= 4.73+10.58=15.31kN/m 恒载=次梁自重+板传荷载= 1.97+10.58=12.55kN/m 活载=板传荷载=6.41kN/m7.3 在B- C轴间框架梁屋面板传递荷载恒载：三角形荷载 5.40(2.7/2)5/82=9.11KN/m 梯形荷载 5.401.351-2(1.35/3.6)2+(1.35/3.6)3=5.62KN/m活载：三角形荷载 0.50(2.7/2)5/82=0.84kN/m 梯形荷载 0.501.351-2(1.35/3.6)2+(1.35/3.6)3=0.32kN/m楼面板传递荷载恒载：三角形荷载 3

32、.30(2.7/2)5/82=5.57KN/m 梯形荷载 3.301.351-2(1.35/3.6)2+(1.35/3.6)3=3.44KN/m活载：三角形荷载 2.5(2.7/2)5/82=4.22kN/m 梯形荷载 2.51.351-2(1.35/3.6)2+(1.35/3.6)3=2.60kN/m中跨梁自重： 2.36kN/m次梁： 1.97kN/m 在B- C 轴间框架梁均布荷载为 屋面梁：恒载=中跨梁自重+板传荷载=2.36+9.11=11.47kN/m 恒载=次梁自重+板传荷载= 1.97+9.11=11.08kN/m 活载=板传荷载=0.84kN/m楼面梁 恒载=中跨梁自重+板传

33、荷载= 2.36+5.57=7.93kN/m 恒载=次梁自重+板传荷载= 1.97+5.57=7.54kN/m 活载=板传荷载=4.22kN/m7.4 C-D轴间框架梁同A-B 轴间框架梁7.5 A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒载=女儿墙自重+梁自重(纵梁)+板传荷载 =5.357.2+4.73(7.2-0.6)+6.08(7.2-0.6)+19.287.2/2=182.89kN 活载=板传荷载=0.567.2=4.05kN标准层柱：恒载=墙自重+梁自重(纵梁)+板传荷载=3.92(7.2-0.6)+4.73(7.2-0.6)+3.71(7.2-0.6)+12.557.2/2=129.00k

34、N 活载=板传荷载=2.257.2=16.20kN7.6 B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒载=梁自重(纵梁)+板传荷载=4.73(7.2-0.6)+19.287.2/2+11.082.7/2+(6.08+5.62)7.2=199.82kN活载=板传荷载+次梁传递荷载=(0.56+0.52)7.2+0.842.7/2=8.94kN标准层柱：恒载=梁自重+墙自重+板传荷载=4.73(7.2-0.6)+12.557.2/2+7.542.7/2+4.69(7.2-0.6)+(3.71+3.44)7.2=169.01kN 活载=板传荷载=(2.25+2.60)7.2+4.222.7/2=40.64kN

35、C轴柱纵向集中荷载的计算与B轴柱的相同，轴柱纵向集中荷载的计算与A轴柱的相同。框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图13所示(图中数值均为标准值)图13竖向受荷总图(kN)注：带括号者表示活荷载8 内力计算8.1 恒活荷载作用下的弯矩计算表16 恒（活）线载作用下的跨中及固端弯矩表线载性质楼层位置线载位置线载大小梁计算长度(m)固端弯矩跨中弯矩恒线载屋面边跨22.04 7.295.23 142.84 中跨11.47 2.76.97 10.45 楼面边跨15.31 7.266.14 99.21 中跨7.93 2.74.82 7.23 活线载屋面边跨1.60 7.26.93 10.39 中跨0.84

36、2.70.51 0.77 楼面边跨6.41 7.227.70 41.55 中跨4.22 2.72.56 3.84 弯矩分配法竖向荷载作用下的内力一般可采用近似法，有分层法，弯矩二次分配法和迭代法。当框架为少层少跨时，采用弯矩二次分配法较为理想。这里竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。 竖向荷载作用下，框架的内力分析除活荷载较大的工业与民用建筑。可以不考虑活荷载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯距较考虑活载不利布置法求得的弯局偏低，但当活载占总荷载的比例较小时，其影响很小.若活荷载占总荷载的比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯距乘以1.11.2的较大系数。恒荷载作用下的弯矩、剪力可按下面公

37、式求得： 根据梁、柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数: 弯矩分配及传递弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。在分层法中，用弯矩分配法计算分层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。而弯矩二次分配法假定任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传递、再一次分配。梁端柱端弯矩采用弯矩分配法计算。除底层柱外的其于各层柱的相对线刚度乘以0.9。用弯矩分配法计算每一个敞口单元的杆端弯矩，底层柱的传递系数为0.5，其余各层柱的传递系数为1/2。计算过程如表17、表18所示：表17 恒载作用下的框架弯矩内力二次分配表上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.627 0.373 0.299 0.502 0.198 -95.23 95.23 -6.97 59.69 35.54 -26.40 -44.34 -17.52 12.74 -13.20 17.77 -10.25 0.29 0.17 -2.25 -3.78 -1.49 72.72 -72.72 84.35 -58.37 -25.98 0.385 0.385 0.229 0.199 0.334 0.334 0.132 -66.14 66.14 -4.82 25.48 25.48 15.18 -12.21 -20.51