河北农大综合教学楼设计钢筋混凝土框架结构设计说明.doc

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1、河北工业大学2013届毕业设计说明书河 北 工 业 大 学毕业设计说明书 作 者： 谷 晗 学 号： 091325 学 院： 土木工程学院 系(专业)： 土木工程 题 目： 河北农大综合教学楼设计 （钢筋混凝土框架结构） 指导者： 郭蓉 高级实验师 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2013年 5 月 26 日毕业设计中文摘要河北农大综合教学楼设计摘要：本次毕业设计的题目是河北工程大学实验中心设计，工程地点位于保定市，抗震设防烈度为7度0.10g。该实验中心结构形式是主体为5层钢筋混凝土框架结构。总建筑面积约6002.1平方米。首层设实验室10间，配电室1间，

2、中央空调机房1间，管理员办公室1间。二层以上共设研究生教室、学术报告厅、研究生机房各4间，大房间36间，预留作实验室、资料室、大办公室使用；小办公室12间；每层均设公共盥洗室及公共厕所。建筑结构设计使用年限为50年，耐火等级为二级。本设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计使用天正软件绘图，设计成果包括首层、标准层、顶层平面图及排水分区图，立面图，剖面图，楼梯详图等。总体由PKPM软件计算，楼梯部分采用手算，设计成果包括结构设计说明书及结构施工图（梁、板、柱配筋图，楼梯详图等。）关键词：建筑设计 结构设计 框架结构 钢筋混凝土毕业设计外文摘要Title The Design of Compr

3、ehensive Teaching Building of Agricultural University of Hebei AbstractThe theme of the design is the comprehensive teaching building of Agricultural University of Hebei ，which locates in Baoding with Seismic intensity of 7 degree 0.10g. The main structure of comprehensive teaching building is a 5-f

4、loor reinforced concrete frame structure.The overall floorage of the structure is around 6002.1 m，consisting 10 laboratories，1 switchhouse，1 central air-conditioning room and 1 administrator office in the first floor，4 classroom for graduate students，4 academic lecture hall，4 computer rooms for grad

5、uate students,36 large rooms reserved for laboratory, reference room and big office and 12 small rooms in the rest floors.Washroom is arranged each floor . The design working life and fireproof endurance rating of the building is 50 years and 2，respectively.The design is divided into building design

6、 and structural design. The design is divided into building design and structural design.TArch software is used for architectural design drawing includeing the first floor, the standard level ，top floor plans and drainage division area plan, elevations, sectionsl, stairs detail and so on. The PKPM i

7、s used to fulfill most of the structural computations and stairs uses hand-calculation，with design results, including structural design specifications and construction drawing (distribution of reinforcements figure of beams and columns and plates, stairs reinforcement details and so on.)Keywords arc

8、hitectural design structural design reinforced concrete frame structure 目 次 1 引言111 建筑设计112 结构设计22 建筑设计221 工程概况222 设计依据223 平面布置224 立面布置325 防火设计426 砌体工程427 楼梯设计428 建筑做法529 门窗63 结构设计631 构件尺寸的选择632 建筑材料833 计算书84 设计合理性分析35 结论36 参考文献37 致谢38 附表139 附图1440 附图51344 1 引言经过四年的学习，我对土木工程专业各方面的知识都有了一定的了解，但那都是分散的，

9、并不是全面的、系统的。毕业设计给我们提供了这样一个机会，在我们走出校园，走上工作岗位之前，将所学的知识系统的运用。通过本次设计，我们可以将理论运用于实际，为以后的工作打下坚实的基础。根据设计要求及实际建筑环境，我选择框架结构。框架结构具有建筑平面布置灵活, 能获得大空间, 建筑立面也容易处理, 结构自重轻,计算理论也比较成熟, 在一定高度范围内造价较低等优点，可以很好地满足教学楼大开间及房间布置灵活的要求。框架结构也有一些缺点，如：框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差, 在风荷载作用下会产生较大的水平位移, 在地震荷载作用下, 非结构构件破坏比较严重，因此框架结构适用于50m以下的建筑。本工程

10、位于河北省保定市，抗震设防烈度为7度，结构层数为5层，适宜选用框架结构。本次设计包括建筑设计和结构设计两大部分。通过这两个部分的设计，我们可以了解实际工程设计的流程，将专业知识进行一定的梳理和较为深刻的理解。11 建筑设计毕业设计的第一阶段就是建筑设计。这一阶段的工作首先根据工程使用要求、自然气候条件和工程规模大小等资料进行方案构思，做出总体布置方案。然后根据已有的设计规范，遵循建筑设计适用、经济合理、技术先进、造型美观的原则，初步确定柱网尺寸，对建筑方案分析其合理性并确定最佳方案。在此基础上，使用天正建筑软件绘制建筑施工图，并编写建筑设计说明书。本阶段的设计成果包括各层平面图，屋顶平面图，建

11、筑立面图，剖面图，楼梯详图。12 结构设计 这一阶段首先根据建筑方案确定建筑物主体框架的结构形式，然后确定受力构件的形式，进行结构布置，确保构件间传力明确合理。然后利用PKPM软件建立计算模型。根据PKPM计算参数的选择原则，合理选择适当的计算参数进行计算。对计算结果进行分析，对不合理的结果采用相应的措施改正，保证最终结果是合理的。最后绘制符合要求的结构施工图。结构施工图包括：楼板平面布置图、梁配筋图、柱配筋图、楼梯配筋详图等。2 建筑设计2.1 工程概况本设计为河北农大综合教学楼设计。本工程位于河北省保定市河北农业大学校园内。采用钢筋混凝土框架结构，5层，底层层高4.2m，其余各层层高3.9

12、m，各跨轴距7.8m，开间6.9m。本工程的设计使用年限为50年，设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组，建筑场地土类别为类，抗震设防类别为丙类，框架的抗震等级为三级，场地类别为类，地面粗糙度为C类。构件的耐火等级为二级。2.2 设计依据1.设计书内容2.保定市有关规定3.建筑设计防火规范（GB50016-2010） 中国建筑工业出版社4.民用建筑设计通则（GB50352-2005） 中国建筑工业出版社5.建筑模数协调标准（GBJI0I-86） 中国建筑工业出版社6.建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2010） 中国建筑工业出版社7.建筑抗震设计规范（

13、GB500112010） 中国建筑工业出版社8.建筑结构制图标准（GB50105-2001） 中国建筑工业出版社 9.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2010） 中国建筑工业出版社2.3 平面布置本工程为综合教学楼，根据使用功能的要求，首层设实验室（53.82m2）10间，配电室（26.91m2）1间，中央空调机房（80.73m2）1间，管理员办公室（26.91m2）1间。二层以上共设研究生教室（53.82m2）、学术报告厅（80.73m2）、研究生机房（80.73m2）各4间，大房间（53.82m2）36间，预留作实验室、资料室、大办公室使用；小办公室（26.91m2）12间；每层

14、均设公共盥洗室及公共厕所。高层建筑混泥土结构技术规程（JGJ3-2010）3.4节规定：结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀，不应采用严重不规则的平面布置。所以本工程采用矩形平面布置。L=70.8m，B=17.7m，满足高规表3.4.3不大于6的规定。各跨轴距7.8m，开间6.9m。首层、标准层、顶层平面图见图1。本工程的结构平面及结构刚度对称，抗侧力构件及质量分布均匀，结构上下层的质心刚心基本位于同一铅垂线上，能够避免地震时发生扭转效应。结构平面无内凹，不存在楼板大面积开洞及尺寸的急剧变化，也无较大的楼层错层，符合建筑抗震设计规范（GB500112010）结构平面规则性的要

15、求。根据高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）3.4.12的规定，当建筑物长度超过55m时，要设置伸缩缝。本工程不设缝，采用施工过程预留后浇带的方法来提高结构对温度应力的承受能力。后浇带设置在受力较小，施工方便的位置，一般每间隔3040m设一道，本工程后浇带设置如图1。图1 后浇带位置2.4立面布置当结构存在外挑或内收、结构刚度沿竖向突变等，都会出现某些楼层的变形过大，超出规范限值。本工程结构竖向体型规则、均匀，没有过大的外挑和内收。结构的抗侧力构件（主要是框架柱）上下连通，均延伸的基础内，抗侧刚度分布均匀，且不存在楼层承载力突变，符合建筑抗震设计规范（GB500112010）结构竖

16、向规则性的要求。2.5 防火设计根据建筑设计防火规范（GB500162006）表5.1.1确定本工程结构的耐火等级为二级。表5.1.7民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积的规定：民用建筑二级耐火的最多允许层数为9层，防火分区的最大允许建筑面积为2500m2。本工程共五层，一层为一个防火分区，一个防火分区的建筑面积为1210.68m2，满足规范规定。5.3.1条规定：民用建筑的安全出口应分散布置。每个防火分区、一个防火分区的每个楼层，其相邻2 个安全出口最近边缘之间的水平距离不应小于5m。本工程两个楼梯口间的距离为25.8m，大于5m，满足要求。表5.3.13直接通向疏散走

17、道的房间疏散门至最近安全出口的最大距离规定：学校（结构构件二级耐火）位于两个安全出口之间的疏散门距离安全出口的最大距离为35m，位于袋形走道两侧或尽端的疏散门距离安全出口的最大距离为22m。本工程位于两个安全出口之间的疏散门距离安全出口的最大距离为10.9m，位于袋形走道两侧或尽端的疏散门距离安全出口的最大距离为20.5m，均满足规范要求。根据表5.3.17-1走道的净宽度指标（m/百人），同时考虑其他功能要求，学校教学楼内走道净宽一般为2.43m，本工程走廊净宽2.4m，满足要求。在装修时，门窗均采用防火涂料，房间的装饰材料采用具有二级耐火能力的材料，严防火灾的发生。2.6 砌体工程外墙及内

18、部填充墙均采用加气混凝土砌块砌筑，砌块强度等级MU20，采用M10混合砂浆。外墙厚300，外贴50厚聚苯乙烯泡沫塑料板，内墙厚200。2.7 楼梯设计本工程共五层，不设电梯，仅设楼梯，楼梯兼做防火楼梯使用。建筑设计防火规范（GB500162006）5.3.14规定：安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于0.9m，疏散楼梯的净宽度不应小于1.1m。本工程楼梯门宽1.5m，疏散楼梯净宽1.7m，均满足规范要求。楼梯尺寸计算 楼梯间净宽度3500mm；梯段最大宽度。 设两侧梯段净宽度1700mm，平台宽度1700mm，取1700mm。 设踏步高度，计算踏步的数量标准层 ，取首层 ，取 第一跑梯段平面长

19、：标准层及顶层：，满足要求；首层：，满足要求。 其它层同标准层楼梯计算。 核算首层中间平台面到二层平台梁底的净高：3900mm 2000mm，满足要求。两个楼梯对称布置，均满足设计要求。2.8 建筑做法1、楼面做法采用水磨石地面，在结构层上用15厚1：3水泥砂浆找平，面铺15厚1：2水泥白石子，待面层达到一定强度厚加水用水磨石机磨光、打蜡。2、不上人屋面在卷材上涂刷水溶型浅色保护着色剂氯丁粉胶1.2厚三元乙丙橡胶卷材结合层（冷底子油，配套基层及卷材胶粘剂）15厚1：3水泥砂浆找平层50厚挤塑聚苯板保温层隔汽层（一毡二油）20厚1：3水泥砂浆找平层20厚1:8水泥炉渣找坡层（屋面坡度3%）120

20、厚钢筋混凝土结构层3、墙体及顶棚内墙面：基层（钢筋混凝土或砌块） 12厚1：0.5：4水泥石灰砂浆打底，二次成活 6厚1：2.5水泥砂浆找平 白色乳胶漆顶棚：混凝土基层 刷水泥浆一遍 1：3水泥砂浆找平、10厚抹面 3厚1：2.5水泥砂浆抹面 V型轻型龙骨吊顶 外墙面:： 基层（钢筋混凝土或砌块） 20厚1：3防水砂浆打底，两次成活，扫毛 7厚1：2防水砂浆抹平 10厚1：1（重量比)水泥专用胶黏剂 50厚聚苯乙烯泡沫塑料板 3厚专用胶 喷涂彩色涂料4、公共盥洗室及厕所（地面低于同层楼地面50mm）做法为：结构层 刷水泥浆一道 20厚1：3水泥砂浆找坡层，2%坡向地漏，最薄处不小于15厚 1.

21、2厚防水材料 粘防滑地砖2.9 门窗 本工程中窗均采用白色塑铝型材窗；南北向外门均采用塑钢玻璃门，东西向外门及楼梯间门均采用乙级防火门，内门为普通木门。3 结构设计3.1构件尺寸的选择3.1.1 柱截面尺寸根据轴压比估算框架柱的截面尺寸，即： （1）框架柱的截面面积，mm2；框架柱的边长，mm；柱轴向压力设计值，按式（2）进行估算，N或kN；框架柱的轴压比限值，抗震等级为三级时，为保证后期结构验算能够满足要求，取。柱混凝土抗压强度设计值，本工程柱子采用C40级混凝土，。估算柱的轴向压力设计值，即 （2）竖向荷载分项系数（已包含活载）可取1.25；每个楼层上单位面积的竖向荷载标准值，kN/m2，

22、根据高规5.1.8条说明，取；柱一层的受荷面积，对于本工程：中柱，边柱，角柱；柱承受荷载的楼层，取；考虑水平力产生的附加系数，二级抗震等级时，取；边柱、角柱轴向力增大系数，边柱，角柱，中柱；柱由框架梁与剪力墙连接时，柱轴力折减系数，取。角柱 边柱 中柱 取计算。 ，取。3.1.2 梁截面主梁：纵向框架 ，取；，取。横向框架 ，取；，取。走廊 ，取，为了使梁中钢筋能够贯通，取横向框架梁的截面宽度，即。楼梯平台梁，取； ，取。次梁：次梁跨度，取，取 3.1.3 板截面根据构造要求，双向板的板厚应满足：简支板h/ l0 1/45，连续板h/l01/50(其中l0为双向板较短跨长)。本结构连续板的最大

23、跨度为3900mm，故板厚至少为。而按照构造要求，双向板板厚不少于80mm。本结构中初选现浇板厚为120mm。板的跨厚比，双向板应不大于40。，满足限值的要求。3.1.4 梯柱梯柱应至少有一边不小于300mm，所以取200300，正好嵌于墙。3.2 建筑材料1、混凝土强度等级：本框架结构中梁、板的混凝土均选用C35，柱C40。2、钢筋：梁、柱(包括梯梁、梯柱)中的主要受力钢筋及板（包括楼梯梯段板）中的主要受力钢筋均采用HRB400级钢筋。所有箍筋、分布钢筋等均采用HRB400级钢筋。3.3 计算书3.3.1 工程概况表1 设计概况设计名称：河北农大综合教学楼结构类型：现浇钢筋混凝土框架结构工程

24、地址：河北省保定市河北农大校园内室内外高差： 0.60m建筑材料混凝土 ：梁板C35；柱C40 钢筋 ： 梁柱板HRB400 墙砌体 ： 蒸压粉煤灰加气混凝土砌块；结构层数地上 5 层；地下 0 层层高：首层4.2m，以上各层3.9m；总高20.8m结构高度 20.6m；宽度17.7 m；长度70.8m；结构特点：整个建筑是由一个矩形结构组成，中间设后浇带，能够满足建筑平面布置规则性的要求。框架无错层，层高较均匀，能够满足立面规则性的要求。抗震设防烈度 7度，0.10g，抗震等级三级，场地类别类 ； 地震分组第二组抗震设防类别为丙类；基本风压：0.40kN/建筑根据建筑结构可靠度设计统一标准（

25、GB50068-2010），本工程的设计使用年限为50年3.3.2 设计依据1、建筑设计防火规范（GB50016-2010） 中国建筑工业出版社2、建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2010） 中国建筑工业出版社3、建筑抗震设计规范（GB500112010） 中国建筑工业出版社4、建筑结构荷载规范（GB50009-2012） 中国建筑工业出版社5、混凝土结构设计规范（GB50010-2010） 中国建筑工业出版社6、高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010） 中国建筑工业出版社7、建筑结构制图标准（GB50105-2001） 中国建筑工业出版社8、房屋建筑制图统一标准（GB/T

26、50001-2010） 中国建筑工业出版社3.3.3 荷载统计3.3.3.1 可变荷载标准值查建筑结构荷载规范（GB50009-2012）表5.1.1民用建筑楼面均布活荷载标准值，教室、卫生间、盥洗室的均布活载标准值为2.5kN/，走廊及楼梯间的均布活载标准值为3.5kN/，不上人屋面的的均布活载标准值0.5kN/。3.3.3.2 恒载标准值 1、楼面荷载（kN/）（1） 教室及走廊楼面 水磨石地面 0.65 15厚1：3水泥砂浆 V型轻型龙骨吊顶： 0.20 合计： 1.2（2）卫生间楼面（kN/） 10厚防滑地面砖面层 1.2厚CR65防水宝 50厚C20细石混凝土 （向地漏找坡最低处不低

27、于20）： 20厚1：3水泥砂浆 V型轻型龙骨吊顶： 0.20 洁具 1.0 总计 : 3.12、屋面荷载1.4厚三元乙丙橡胶卷材： 0.220厚1:3水泥砂浆找平： 40厚挤塑聚苯板保温层： 20厚1:3水泥砂浆找平： 1:8水泥炉渣找坡层： V型轻型龙骨吊顶： 0.20 合计： 2.73、墙体荷载本结构填充墙材料选用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，其容重为5.5kN/m3。考虑到某些墙的开门窗面积较大，本工程在荷载的统计时，人为将相应的外墙墙体荷载乘以0.8的折减系数。（1）墙体做法荷载（kN/m）外墙做法（聚苯乙烯泡沫塑料板保温）：20厚1：3水泥砂浆打底，两次成活，扫毛 7厚1：2 防水砂浆

28、抹平 10厚1：1（重量比）水泥专用胶黏剂 50厚聚苯乙烯泡沫塑料板 3厚专用胶刷（喷）涂料层 合计： 0.565 kN/m2 内墙做法（乳胶漆涂料面）：12厚1：0.5：4水泥砂浆打底，二次成活 6厚1：2.5水泥砂浆找平 内墙乳胶漆涂料面 合计： 0.36 kN/m2（2） 墙体恒荷统计 外墙(300厚)：120高踢脚 300厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 外墙做法 内墙做法 合计： 8.72kN/m，取8.8kN/m折减： ，取7.1kN/m 外墙(单面瓷砖)：120高踢脚 300厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 外墙做法 内墙做法 单面瓷砖 合计： 9.34kN/m，取9.4kN/m门窗折减：

29、，取7.6kN/m 内墙（200厚）：200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 2面内墙做法 120高踢脚 合计： 6.48 kN/m，取6.6kN/m 内墙（卫生间，两面瓷砖）：200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 2面内墙做法 双面瓷砖 合计： 7.68 kN/m，取7.8kN/m 内墙（卫生间，单面瓷砖）：200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 2面内墙做法 单面瓷砖 合计： 7.06kN/m，取7.1kN/m门窗折减： ，取5.7kN/m注：无洞口或洞口少的墙采用折减前的恒荷载，多的墙采用折减后的恒荷载。（3）屋顶女儿墙荷载统计（高4.2m）20厚水泥砂浆抹灰 250厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 合计：

30、1.78kN/m（4）楼梯荷载 楼梯标准层：斜板水平投影净长：斜板斜向净长： 斜板厚度：，取t=140mm荷载计算（kN/m）栏杆自重： 0.2斜板自重： 30厚水磨石地面： 板底15厚混合砂浆板底抹灰： 恒荷载合计： 7.52活荷载： 3.5 平台荷载（kN/m）平台板自重 30厚水磨石地面： 板底15厚混合砂浆板底抹灰： 恒荷载合计： 4.05活荷载： 3.5 传给主梁的集中荷载A、恒载下半梯板传来 上半梯板传来 平台板恒荷载合计： 合计： ,取30.2kN（加在距离D轴线1800mm处）B、活载下半梯板传来 上半梯板传来 平台板恒荷载合计： 合计： ,取15.7kN（加在距离D轴线180

31、0mm处） 传给楼层间平台梁的均布荷载 A、恒载 下半梯板传来 上半梯板传来 合计： 13.54,取13.6kNB、活载下半梯板传来 上半梯板传来 合计： 6.3kN3.3.4 结构布置1、结构平面布置见附图1、附图22、荷载布置见附图3、附图43.3.5 SATWE参数选择依据1、总信息（1）初步计算最大地震力作用方向为0.001度，基本与X轴方向重合，所以水平力夹角取0.00度。（2）恒活荷载是竖向力的计算参数。高规第5.1.9条规定：高层建筑结构在进行重力荷载作用效应分析时，柱、墙、斜撑等构件的轴向变形宜采用适当的计算模型考虑施工过程的影响。按模拟施工荷载的方法求竖向力作用下的结构内力，

32、可以避免一次性加荷带来的轴向变形过大的计算误差。（3）考虑到结构均有偏心及衡量结果是否合理等，本工程采用节点地震作用CQC组合方法。2、风荷载本工程位于保定市，周围有密集建筑群，地面粗糙度为C类。根据荷规附表D查的基本风压为0.4kN/m2。结构基本周期取程序默认值，初步计算出的结构与默认值相差较大，修改后进行二次计算。根据高规4.2.3条的规定：矩形截面，体形系数。3、地震信息（1）根据高规第4.3.17条的规定：当非承重墙体为砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数框架结构可取0.60.7。本工程横墙较少，所以折减系数取0.7。（2）梁端负弯矩调整系数考虑塑性内力重分布，通过调整使梁端

33、负弯矩减少，增加跨中弯矩，是梁上下配筋均匀一些。根据高规第5.2.3条的规定：现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.80.9。本工程取0.85。（3）中梁刚度放大系数现浇楼板对梁起作用，楼板和梁共同按照T型截面梁工作，而计算时梁截面取矩形，因此考虑梁的刚度放大系数。根据高规第5.2.2条的规定：现浇楼板梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.32.0。本工程中梁刚度放大系数取2，中梁刚度放大系数取1.5。（4）梁活荷载内力增大系数通过此参数可以调整梁的设计弯矩。“梁活荷载内力增大系数”是不考虑活载不利布置时乘以的系数，一般工程取1.2。当考虑活载的不利布置时，此系数为1。3.3.6 参数具体设置总信息

34、 . 结构材料信息： 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3) Gc = 26.00 钢材容重 (kN/m3) Gs = 78.00 水平力的夹角(Degree) ARF = 0.00 地下室层数 MBASE= 0 竖向荷载计算信息 模拟施工加载1 风荷载计算信息 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息 计算X,Y两个方向的地震力 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2) WO = 0.40 风荷载作用下舒适度验算风压(kN/m2) WOC= 0.40 地面粗糙程度: C 类 结构X向基本周期（秒） Tx = 0.75 结构Y向基本周期（秒） Ty = 0.90 各段体形系数 USi = 1.30 地震信息 . 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数 NMODE= 15 地震烈度 NAF = 7.00 场地类别 KD =II 设计地震分组 二组 特征周期 TG = 0.4 周期折减系数 TC = 0.70 框架的抗震等级