某中学多层教学楼设计.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 中国石油大学（北京）现代远程教育毕 业 设 计（论文）某中学多层教学楼设计姓 名：张婉钰学 号：性 别：女专 业: 土木工程批 次：2015学习中心：航宇中心指导教师：闫博2016年3月28日专心-专注-专业某中学多层教学楼设计摘 要本次论文的研究内容为7层教学楼的设计,主体为现浇钢筋混凝土框架结构。本次设计的主要内容包括结构的选型、材料的选用、框架结构刚度的计算、荷载计算、基础设计、楼梯设计等。通过本次建筑设计，我对建筑行业的了解更加深刻，明白了建筑行业里面的很多细节部分，对我之后的工作起到了很大的推动作用。关键词：结构刚度；荷载；建筑目 录第一章 前 言1.1

2、工程背景该工程为7层教学楼，主体为现浇钢筋混凝土框架结构，占地面积为693，建筑面积4200左右，建筑物共7层，底层层高4.1m，标准层层高3.0m，总高度18.90m，室内外高差0.450m，基础顶面距离室外地面1.1m，基础采用柱下独立基础。该教学楼楼拥有教室、教学办公室，行政办公室、实验室、音乐教室、计算机房，合班教室等。楼内设有两个楼梯，楼梯开间均为3.6m，进深均为7.2m，楼梯的布置均符合消防、抗震的要求。1.2 工程特点多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造多层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书

3、等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。 由于本次设计是教学楼设计，要求有灵活的空间布置，故采用钢筋混凝土框架结构体系。第二章 结构设计说明2.1 工程地质条件（1）地形：拟建场地地形较平坦，高差不超过1.5m（2）土层： 自

4、然地表0.6m内为杂填土，土质较差；填土下层为1.5m厚的粉质粘土，其承载力特征值为180KN/ m2；再下为砾石层，其承载力特征值为270KN/ m2。（3）地下水：地下水在地表以下3m，无侵蚀性。 材料供应：钢材、水泥、木材、砂石等供应充足。2.2 结构设计资料 建设地点：陇南市成县, 地面粗糙度为C类；场地面积：长宽= 6020m；最高气温：35 ；最低气温：-10；主导风向：冬季为西北风，夏季为东南风；基本风压：0.4kN/m2基本雪压：0.5kN/m2年降雨量：1450mm暴雨强度： 119mm/h场地地震效应：建筑物所在地区地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。拟建

5、场地土类型为中软场地土，类建筑场地，设计地震分组为第一组。建筑结构的安全等级：二级设计使用年限：50年环境类别：上部结构为I类，基础为a类建筑抗震设防类别：丙类2.3 结构选型（1）结构体系选型 采用钢筋混凝土现浇框架结构体系，选用双向承重框架体系。（2）其他结构选型 层面结构：100mm厚现浇板，上人屋面；楼面结构：100mm厚现浇钢筋混凝土板； 天 沟：采用现浇内天沟； 基 础：采用钢筋混凝土柱下独立基础； 基 础 梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。2.4 材料选用 混 凝 土：C20、C30; 钢 筋：HPB235、HRB335、HRB400； 地 面：花岗岩、大理石； 2.5 框架结构的刚

6、度计算假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁于柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础算至二楼楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差（室内外高差为-0.45m），定位-1.10m，二楼楼面标高为3.00m，故底层柱高为4.10m。第二层至第五层从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.00m。（1） 框架梁柱截面尺寸的估算 混凝土强度等级：梁柱均采用C30，EC=3.0107KN/m2 框架梁 横向框架梁： h=（1/8-1/18）L，由h=1/148400mm=600mm, 取h=600mm b=(1/2-1/4)h,由b=1/2600mm=300mm,

7、取b=300mm;故横向框架梁初选尺寸为：bh=300mm600mm。 纵向框架梁: h=（1/8-1/18）L，由h=1/148400mm=600mm, 取h=600mm b=(1/2-1/4)h,由b=1/2600mm=300mm, 取b=300mm; 故纵向框架梁初选尺寸为：bh=300mm600mm。 框架柱: b=H/12=4100mm/12=342mm取b=500mm，考虑地震效应,采用方形柱比较合适。故框架柱初选尺寸为：bh=500mm500mm。（2） 梁柱线刚度计算 框架梁惯性矩； 框架柱惯性矩； 基础梁尺寸：bh=300mm400mm； 对于中框架梁 框架梁柱的线刚度为：

8、梁 柱令=1.0，则其余各杆的相对刚度为： 各柱梁的相对线刚见下图2-1。 图2-1 柱梁线刚度第三章 荷载计算3.1 恒载标准值计算（1）屋面板找平层：15mm厚1:3水泥砂浆 0.015m20KN/m3=0.30KN/m2防水层：40厚C20细石混凝土防水 1.00KN/m2找平层：15mm厚1:3水泥砂浆 0.015m20KN/m3=0.30KN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.04m14KN/m3=0.56KN/m2 保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.5KN/m3=1.16KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m25KN/m3=2.50KN/m2抹灰层：

9、10厚混合砂浆抹灰 0.01m17KN/m3=0.17KN/m2合计： 5.99KN/m2 （2）各层走廊楼面板大理石地面：10厚面层，20厚水泥砂浆打底，素水泥砂浆结合层一道 0.68KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m25KN/m3=2.50KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆抹灰 0.01m17KN/m3=0.17KN/m2合计： 3.35KN/m2（3）标准层楼面陶瓷地砖：10厚面层，水泥砂浆擦缝，水泥砂浆结合层一道 1.99KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m25KN/m3=2.50KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆抹灰 0.01m17KN/m3=0.17K

10、N/m2合计： 4.66KN/m2 （4）框架梁自重bh=300mm600mm主梁自重（除去100厚板）： 25KN/m30.3m（0.6m-0.1m）=3.75KN/m抹灰层：10厚混合砂浆0.01m（0.6m-0.1m）2+0.3m17KN/m3=0.22KN/m合计： 3.97KN/m （5）基础梁自重bh=300mm400mm梁自重： 25KN/m30.3m0.4m=3.00KN/m（6）框架柱自重bh=500mm500mm柱自重：25KN/m30.5m0.5m=6.25KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.5m17KN/m34=0.34KN/m合计：6.59KN/m（7）外墙

11、自重底层纵墙（窗高1500mm） 18KN/m30.24m(4.1m-1.5m-0.6m-0.4m)=6.91KN/m外墙面贴瓷砖：1.99KN/m2(3.0m-1.5m-0.6m)=1.80KN/m铝合金窗： 0.35KN/m21.5m=0.53KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(3.0m-2.1m)17KN/m3=0.15KN/m合计：9.39KN/m底层横墙 18KN/m30.24m(4.1m-0.6m-0.4m)=13.40KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(3.0m-0.6m)17KN/m3=0.41KN/m合计： 13.81KN/m标准层纵墙（窗高1500mm） 1

12、8KN/m30.24m(3.0m-1.5m-0.6m)=3.89KN/m外墙面贴瓷砖：1.99KN/m2(3.0m-1.5m-0.6m)=1.80KN/m铝合金窗： 0.35KN/m21.5m=0.53KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(3.0m-2.1m)17KN/m3=0.15KN/m合计： 6.37KN/m标准层横墙 18KN/m30.24m(3.0m-0.6m)=10.37KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(3.0m-0.6m)17KN/m3=0.41KN/m合计： 10.78KN/m（8）内墙自重底层内墙 18KN/m30.24m(4.1m-0.6m-0.4m)=13

13、.40KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 20.01m（3.0m-0.6m）17KN/m34=0.82KN/m合计： 14.22KN/m标准层内墙 18KN/m30.24m(3.0m-0.6m)=10.37KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 20.01m（3.0m-0.6m）17KN/m34=0.82KN/m合计：11.19KN/m3.2 活荷载标准值计算（1） 屋面和楼面活荷载标准值 根据建筑结构荷载规范 （GB500092001）查得：上人屋面： 2.0KN/m2 楼 面： 教室： 2.0KN/m2 走廊： 2.0KN/m2 办公室： 2.0KN/m2 厕所： 2.0KN/m2（2）雪荷载 屋面活

14、荷载与雪荷载不同时考虑，取两者中较大值。3.3 竖向荷载作用下框架受荷计算板传递至梁上的三角形或梯形荷载，为了简化计算近视等效为均布荷载。考虑到本设计的整个楼层的结构设计的对称性，取号轴线框架梁计算。楼面梁的布置图3-1，楼面板荷载传递图3-2，屋面梁布置图3-3，屋面板荷载传递图3-4。图3-1 楼面梁布置图 图3-2 楼面板荷载传递图 图3-3 屋面梁布置 图3-4 屋面板荷载传递图（1） A-B轴间框架梁 -0.85楼面板传荷载：按照图3-2计算恒载：（-）=16.64KN/m活载：（-）=7.14KN/m屋面板传荷载：按照图3-4计算恒载：（-）=21.39KN/m活载：（-）=7.1

15、4KN/m梁自重：3.97KN/mA-B轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m+21.39KN/m=25.36KN/m 活载=板传荷载 =7.14KN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m+16.64KN/m =20.61KN/m 活载=板传荷载 =7.14KN/m（2） B-C轴间框架梁 1-=0.971屋面板传荷载：按照图3-4计算恒载：（1-）活载：（1-）楼面板传荷载：按照图3-2计算恒载：（-）=9.50KN/m活载：（-）=4.08KN/m梁自重：3.97KN/mB-C轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3

16、.97KN/m+12.21KN/m =16.18KN/m 活载=板传荷载 =4.08KN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m+9.50KN/m =13.47KN/m 活载=板传荷载 =4.08KN/m（3） C-D轴间框架梁 -0.85楼面板传荷载：按照图3-2计算恒载：（-）=16.64KN/m活载：（-）=7.14KN/m屋面板传荷载：按照图3-4计算恒载：（-）=21.39KN/m活载：（-）=7.14KN/m梁自重：3.97KN/mC-D轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m+21.39KN/m=25.36KN/m 活载=板传荷载

17、 =7.14KN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m+16.64KN/m =20.61KN/m 活载=板传荷载 =7.14KN/m（4） A轴柱纵向集中荷载计算顶层柱：女儿墙自重：（做法：墙高900mm，100mm厚的混凝土压顶。）挑板自重：内檐天沟自重：顶层柱恒载=女儿墙及挑板天沟自重+梁自重+板传荷载 =（4.70KN/m+1.73KN/m+0.83KN/m）7.2m+3.97KN/m （7.2m-0.5m）+21.39KN/m7.2m/2 =155.88KN顶层柱活载=板传荷载 =7.14KN/m7.2m/2 =25.70KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =

18、6.37KN/m（7.2m-0.5m）+3.97KN/m（7.2m-0.5m） +4.66KN/m20.894.2m23.6m =194.70KN标准层柱活载=板传荷载 =2.00.893.6m24.2m =26.91KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =9.39KN/m（7.2m-0.5m）+3.0KN/m（8.4m-0.5m） =86.61KN（5） B轴柱纵向集中荷载计算 1-=0.971顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =3.97KN/m（8.4m-0.5m）+21.39KN/m7.2m/2+5.99KN/m21.05m 0.9718.4m =159.67KN顶层柱活载=板传活载

19、 =7.14KN/m4.2m+2.0KN/m20.9711.05m8.4m =47.12KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =11.19KN/m（7.2m-0.5m）+3.97KN/m（8.4m-0.5m） +4.66KN/m20.97123.6m1.05 +4.66KN/m20.8923.6m4.2 =270.79KN标注层柱活荷载=板传荷载 =2.0KN/m23.6m0.9717.2m =50.34KN基础顶面恒载=基础梁自重+底层内纵墙自重 =3.00KN/m（7.2m-0.5m）+14.22KN/m（7.2m-0.5m） =115.38KN（6） C轴柱纵向集中荷载计算 1-=

20、0.971顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.97KN/m（8.4m-0.5m）+21.39KN/m7.2m/2+5.99KN/m21.05m 0.9718.4m =159.67KN顶层柱活载=板传活载 =7.14KN/m3.6m+2.0KN/m20.9711.05m8.4m =47.12KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =11.19KN/m（7.2m-0.5m）+3.97KN/m（8.4m-0.5m） +4.66KN/m20.97123.6m1.05 +4.66KN/m20.8923.6m4.2 =270.79KN标注层柱活荷载=板传荷载 =2.0KN/m23.6m0.9717.2m

21、 =50.34KN基础顶面恒载=基础梁自重+底层内纵墙自重 =3.00KN/m（7.2m-0.5m）+14.22KN/m（7.2m-0.5m） =115.38KN（7） D轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=女儿墙及挑板天沟自重+梁自重+板传荷载 =（4.70KN/m+1.73KN/m+0.83KN/m）7.2m+3.97KN/m （7.2m-0.5m）+21.39KN/m7.2m/2 =155.88KN顶层柱活载=板传荷载 =7.14KN/m7.2m/2 =25.70KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =6.37KN/m（7.2m-0.5m）+3.97KN/m（7.2m-0.5m） +4

22、.66KN/m20.894.2m23.6m =194.70KN标准层柱活载=板传荷载 =2.00.893.6m24.2m =26.91KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =9.39KN/m（7.2m-0.5m）+3.0KN/m（8.4m-0.5m） =86.61KN3.4风荷载计算（1） 集中风荷载标准值计算 为了简化计算，作用在外墙上的风荷载可近似作用在屋面梁处的等效集中荷载代替。 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值： 式中，是基本风压=0.4kN/m2 风压高度变化系数，建筑所在地常德地面粗糙度为C类 风荷载体型系数，根据建筑物的体型查的=1.3 风振系数，本设计楼层只

23、有6层，不是高层建筑故取1.0 下层柱高 上层柱高，对顶层为女儿墙高度的两倍 迎风面的宽度，=7.2m集中荷载标准值计算如下表3-1表3-1集中风荷载标准值离地高度 Z/m （kN/m2 ） （m） （m） （kN） 18.450.81 1.0 1.3 0.40 3.0 2.07.5815.450.75 1.0 1.3 0.40 3.0 3.07.0212.450.74 1.0 1.3 0.40 3.0 3.06.939.450.74 1.0 1.3 0.40 3.0 3.06.936.450.74 1.0 1.3 0.40 3.0 3.06.933.450.74 1.0 1.3 0.40 3

24、.45 3.06.93（2）风荷载作用下的位移验算 横向框架的侧移刚度D的计算： 通过查前面梁柱线刚度采用D值法求侧移刚度 横向2-6层D值的计算如下表3-2 横向底层D值的计算如下表3-3 表3-2横向2-6层D值的计算构件名称A轴柱0.870.3020800B轴柱3.830.6645760C轴柱3.830.6645760D轴柱0.870.3020800 表3-3横向底层D值的计算构件名称 A轴柱1.180.5326924B轴柱5.230.7940132C轴柱5.230.7940132D轴柱1.180.5326924 风荷载作用下框架的侧移计算： 第一层的层间侧移值求出来之后，就可以计算各楼

25、板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间的侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。 j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下框架侧移计算见表3-4 层次 67.587.580.000061/5000057.0214.60.000111/2750146.9321.530.000161/1875036.9328.460.000211/1428526.9335.390.000271/1111116.9342.320.000321/9375 侧移验算： 层间侧移最大值1/93751/550（满足要求）第四章 基础设计B柱柱下基础，混凝土C30，钢筋采用HPB300级5.1

26、确定基础尺寸及埋置深度（1） 按构造要求拟定高度 取h=900mm 基础顶面标高为-1.1m，d=0.9+1.1=2.0mm（2） 基础埋置高度d=2000mm，独立基础高度为900mm，室内外的高差为450mm5.2确定基础的底面积d=1.55m，A取A=11，取矩形基础长短边之比，取5.3基础高度h=900mm，=900mm-45mm=855mm基础混凝土的强度等级根据其所处得的环境类别为二类，基础底面以下有C10混凝土垫层（厚度为100mm），因此基础最外层纵向受力钢筋得混凝土保护层厚度取45mm。第五章 楼梯设计结构选型：本楼梯结构设计统一采用梁式楼梯较为经济。材料选型：采用C30混凝

27、土=14.3N/mm，=1.43N/mm； 梁中纵向钢筋采用HRB335级钢筋，=300N/mm，其余钢筋采用HPB235级钢筋，=210N/mm。另由建筑结构荷载规范有：楼梯活载标准值为2.0kN/m。踏面采用30mm厚水磨石，底面为20厚混合砂浆抹灰层。第六章 结 论本次论文的研究内容为7层教学楼的设计,主体为现浇钢筋混凝土框架结构。本次设计的主要内容包括结构的选型、材料的选用、框架结构刚度的计算、荷载计算、基础设计、楼梯设计等。通过本次建筑设计，我对建筑行业的了解更加深刻，明白了建筑行业里面的很多细节部分，对我之后的工作起到了很大的推动作用。参考文献1 同济大学， 东南大学等四院校合编.

28、房屋建筑学.北京：中国建筑工业出版社， 2003.2 沈蒲生.混凝土结构设计原理. 北京：高等教育出版社，2005.3 赵明华.基础工程. 北京：高等教育出版社，2003.4 建筑制图标准 GB/T 50104-2001.北京：中国建筑工业出版社， 2002.5 民用建筑设计通则 JGJ 3787.北京：中国建筑工业出版社， 1987.6 建筑地基基础设计规范 GB500072002.北京：中国建筑工业出版社， 2002.7 建筑结构荷载规范 GB500092001.北京：中国建筑工业出版社， 2002.8 砌体结构设计规范 GB500032001.北京：中国建筑工业出版社， 2002.9 混

29、凝土结构设计规范 GB500102010.北京：中国建筑工业出版社， 2010.10 民用建筑设计规范 GB500112010.北京：中国建筑工业出版社， 2010.致 谢毕业设计已经接近尾声，意味着我的教育生活将要结束了。首先特别感谢我的指导老师闫博老师，从开题报告的编写到论文的写作整理，他严谨细致，对我们这些参加工作的学生认真负责。从2013年至今，在闫博老师的指导下，我学到了很多东西，让我对建筑行业有了更深刻的了解，谢谢你在我的设计修改的过程中对我一如既往的支持和无微不至的关怀。同样感谢各位领导和老师，谢谢大家对我的设计创作提供的便利条件和资料支持。在本次设计的编写过程中，我虽力求系统性、准确性和科学性，但由于水平有限，设计中不妥之处在所难免，恳请各位老师批评指正。