中学教学楼设计毕业设计(设计主体).doc

《中学教学楼设计毕业设计(设计主体).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中学教学楼设计毕业设计(设计主体).doc（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、湖南科技学院学士学位毕业设计 本科学生毕业论文（设计）题目（中文）： 中学教学楼 （英文）： Design of middle school teaching building 姓 名 学 号 200916002239 院 （系） 土木工程与建设管理系 专业、年级 土木工程09级02班 指导教师 2013年5月4日湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体

2、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 二 年 月 日 目录中学教学楼设计5设计依据6结构计算书 8第一章 设计基本情况 8第二章 梁、柱截面尺寸估算 92.1 梁截面尺寸估算 92.2 柱截面尺寸估算 9第三章 框架计算简图及梁、柱线刚度 93.1 确定框架计算简图 93.2 梁柱线刚度计算 10第四章 荷载计算 124.1 恒荷载标准值计算 124.1.1 屋面荷载标准值计算 124.1.2 各层楼面荷载标准值计算 124.1.3 梁自重 124.1.4 柱自重 124.1.5 外纵墙自重 124.1.6 内纵墙自重 134.1

3、.7 外横墙自重 134.1.8 内横墙自重 144.1.9 走廊尽头墙自重 144.1.10 女儿墙自重 154.2 活荷载标准值计算 154.2.1 屋面和楼面活荷载标准值计算 154.2.2 雪荷载标准值计算 154.3 恒荷载和活荷载作用下的框架受荷图 154.3.1 B-C轴间框架梁荷载的计算 164.3.2 C-D轴间框架梁荷载的计算 174.3.3 B轴柱纵向集中荷载的计算 174.3.4 C轴柱纵向集中荷载的计算184.4 风荷载标准值的计 194.5 重力荷载代表值计算214.5.1 屋面处重力荷载标准值计算214.5.2 标准层楼面处重力荷载标准值计算 214.5.3 底层

4、楼面处重力荷载标准值计算 224.5.4 屋顶雪荷载标准值计算 224.5.5 楼面活荷载标准值计算224.5.6 总重力荷载代表值计算224.5.7 总重力荷载设计值计算234.6 框架柱抗侧移刚度D和结构基本自重周期计算234.6.1 横向D值计算234.6.2 结构基本自震周期计算26第五章 内力计算275.1 恒荷载标准值作用下的框架内力计算275.2 活荷载标准值作用下的框架内力计算325.3 风荷载标准值作用下的框架内力计算36第六章 内力组合406.1 各种荷载作用下梁、柱控制截面的内力计算40第七章 框架梁截面设计477.1 框架梁正截面承载力计算477.2 框架梁斜截面承载力

5、计算497.3 框架柱正截面承载力计算52第八章 板截面设计558.1 B1计算 558.2 B2计算 56毕业设计总结 57参考文献 59致谢 61中学教学楼设计 【摘要】本文的毕业设计主要是讲述了中学教学楼的设计，设计的内容包括，建筑设计，结构设计两部分。毕业设计是土木工程专业的必修课，设计采用钢筋混凝土现浇框架结构体系，建筑层数三层，总高11.85m，本工程建筑面积约3263.36平方米。柱网尺寸为6.9m4.5m。梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335；板中钢筋和箍筋采用HPB235；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335。混凝土采用C30混凝土，墙体采用加气混

6、凝土砌块。设计包括建筑部分和结构部分。根据任务书定出各层平面图及平面布置。本方案主体结构是双向承重结构。在进行荷载计算和截面估算后，选取了一榀框架进行计算，计算内容包括框架梁、柱截面尺寸的选取，及线刚度计算：恒载、活载、风荷载的计算；框架内力组合；框架柱配筋计算。通过对中学教学楼平面图、剖面图、构造图、立面图的绘制和结构的设计，熟悉了设计的全过程，掌握了结构设计计算的基本方法，创造性的完成了毕业设计的全部任务。同时，对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解和认识，从而提高了自己分析和解决实际问题的能力。【关键词】土木工程、钢筋混凝土框架结构、恒载、活载、建筑面积、荷载设计值、荷载效应、结

7、构设计、加气混凝土砌块。 设计依据 设计条件一建筑设计内容及规模 总面积为20004000；建筑层数为34层； 结构类型为全现浇框架结构；耐火等级为三级。二面积分配 （一）普通教学用房； （二）辅助用房； （三）交通等辅助面积。设计内容一建筑设计： 建筑体型美观、新颖、满足各项使用功能要求，功能区组合合理；二结构设计： （一）结构方案、构件布置 （二）设计计算内容：1.层面板内力配筋计算； 2.框架内力计算、构件配筋计算； 3.基础设计计算. (三)结构施工图：1.结构平面布置图及楼板配筋图； 2.框架梁、柱配筋图.设计资料 设计原始资料：1.冬季主导风向为东北风，平均风速为2.6m/s；夏季

8、主导风向为东南风，平均风速为2.6m/s;最大风速为23.7m/s.2.常年地下水位低于1.3m，水质对混凝土有侵蚀作用.3.最大积雪厚度为0.32m，基本雪压为So=0.4N/，基本风压o=0.4m/，土壤最大冻结深度为0.09m.4.抗震设计烈度为6度，第三组。5.地质条件：见表1.3.1 表1.3.1 地质条件表序号岩石名称厚度（M）Fak(Mpa)1耕土1.12粘土2.82503粘土9.4110结构计算书1 设计基本情况（1）工程名称：永州市某中学教学楼。（2） 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为6.9m4.5m。（3） 工程概况：建筑层数3层，层高3.6m，室内外高差450

9、mm，女儿墙高600mm，建筑高度11.85m，建筑面积3263.36m2。（4） 基本风压：0.40 kN/ m2，地面粗糙度为C类。（5） 基本雪压：0.40 kN/ m2。（6） 抗震设防烈度：六度设防。（7） 材料选用：钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335，板中钢筋和箍筋采用HPB235；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335。混凝土：采用C30混凝土；墙体：采用加气混凝土砌块，重度=5.5 kN/m3 ；窗：铝合金窗， =0.35 kN/m3 ；（8） 墙体厚度：卫生间的隔墙厚120mm，其余墙厚为240mm。结构平面布置图如图1所示。图1 结构平面布

10、置图2 梁、柱截面尺寸估算2.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度h=（1/121/8），截面宽度b(1/31/2)，本结构中取：纵向框架梁： b=240mm h=400mm横向BC、DE跨框架梁： b=240mm h=600mm横向BC跨框架梁： b=240mm h=400mm2.2 柱截面尺寸估算框架柱的截面尺寸bc=(1/201/15)Hi，hc/bc=1/2，为第层层高。本结构中层高为3.6m，故=（200300）mm。框架柱截面尺寸还应根据公式AcN/UNfc估算。式中：N/ NV =1.1/1.2，NV负荷面积（1214） kN/ m2层数，UN为轴压比，可根据规范查出。仅估算底层柱。

11、边柱和中柱负荷面积分别为（4.53.45）m2 ，（4.54.95）m2，层数为3层；该框架结构抗震设防烈度为六度，建筑高度11.75m30m，因此为三级抗震，其轴压比限值UN=0.9。C30混凝土 ，=16.7 N/mm2边柱Ac(1.24.53.45145103)/0.914.3101329mm2中柱Ac(1.24.54.95145103)/0.914.3145385mm2取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为318mm318mm，381mm381mm，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为450mm450mm3 框架计算简图及梁柱线刚度3.1 确定框架计算简图

12、框架的计算单元如图1所示，选取2轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。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，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面至室外地面的高度为0.5 m，室内外高差为0.45 m，因此基顶标高为-0.95 m，二层楼面标高为3.6 m，故底层框架柱高为4.55 m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.6 m。由此可绘出框架的计算简图，如图2所示。3.2 梁柱线刚度计算对于现浇楼板，中框架梁取I=2Io，I=(1/12)bh3，i=EcI/l。各跨框架梁和各层框架柱的线刚

13、度计算分别见表1和表 2 。由于该榀框架结构对称，因此只需计算半边结构。表1 梁线刚度的计算构件EC(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)L(mm)1.5ECI0/L(Nmm)2ECI0/L(Nmm)边框架梁BC3.01042406004.500010969002.934810103.91301010中框架梁CD3.01042404001.333310930002.000010102.66671010表2 柱线刚度的计算层EC(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)h(mm)ECI0/h(Nmm)13.01044504503.417210945502.25311010253.0104

14、4504503.417210936002.84771010令i2,3层柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：IBC、DE梁=3.91301010/2.84771010=1.37，IBC梁=2.66671010/2.84771010=0.94，I1层柱=2.25311010/2.84771010=0.79。 图2 相对线刚度 4 荷载计算4.1 恒荷载标准值计算 4.1.1 屋面高聚物改性沥青卷材防水屋面 2.20 kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 kN/m2抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15 kN/m2合计 5.35 kN/m24.1.2 各层楼面磨光大理石板 0.

15、56 kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 kN/m2抹灰层粉刷石膏砂浆 0.15 kN/m2合计 3.71 kN/m24.1.3 梁自重（1）bh=240 mm 600 mm梁自重 250.24（0.6-0.12）=2.88 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15（0.6-0.12）2+0.24=0.18 kN/m合计 3.06kN/m（2）bh=240 mm 400 mm梁自重 250.24（0.4-0.12）=1.68 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15（0.4-0.12）2+0.24=0.12 kN/m合计 1.80 kN/m4.1.4 柱自重bh=450

16、 mm450 mm柱自重 250.450.45= 5.06kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.150.454=0.27 kN/m合计 5.33 kN/m4.1.5 外纵墙自重（1）标准层纵墙在计算单元内相当于高度为(4.5-0.45) (3.6-0.4)-2.42.11/(4.5-0.45)=1.96m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为2.42.11/(4.5-0.45)=1.24m的窗。纵墙 1.96 0.245.5=2.59kN/m铝合金窗 1.240.35=0.43 kN/m水刷石外墙面 1.960.5=0.98 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.960.15=0.29 kN/m合计 4

17、.29 kN/m （2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为(4.5-0.45) (4.55-0.4-04)-2.42.11/(4.5-0.45)=2.51m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为1.24m的窗。纵墙 2.510.245.5=3.31 kN/m铝合金窗 1.240.35=0.43 kN/m水刷石外墙面 2.510.5=1.26 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.960.15=0.29 kN/m合计 5.30 kN/m4.1.6 内纵墙自重（1）标准层 内纵墙在计算单元内相当于高度为(4.5-0.45) (3.6-0.4)-1.50.9/(4.5-0.45)=2.87 m的墙 纵墙墙体

18、 2.870.245.5=3.78kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 2.870.152=0.86kN/m合计 4.63 kN/m（2）底层内纵墙在计算单元内相当于高度为(4.5-0.45) (4.55-0.4-0.4)-1.50.9/(4.5-0.45)=3.42 m的墙 纵墙 3.420.245.5=4.51 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 2.870.152=0.86 kN/m合计 5.37kN/m4.1.7 外横墙自重（1）标准层横墙 （3.6-0.6）0.245.5=3.96 kN/m水刷石外墙面 （3.6-0.6）0.5=1.50 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.6）0.15=0.9

19、0 kN/m合计 5.91kN/m（1）标准层横墙 （4.55-0.6-0.4）0.245.5=4.69 kN/m水刷石外墙面 （3.6+0.45-0.6）0.5=1.73 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.6）0.15=0.45 kN/m合计 6.87kN/m4.1.8 内横墙自重（1）标准层横墙 （3.6-0.6）0.245.5=3.96 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.6）0.152=0.90 kN/m合计 4.86 kN/m（2）底层横墙 （4.55-0.6-0.4）0.245.5=4.69kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.6）0.152=0.90 kN/m合

20、计 5.59 kN/m4.1.9 走廊尽头墙（1）标准层纵墙在计算单元内相当于高度为(3-0.45) (3.6-0.6)-2.42.1/(3-0.45)=1.02m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为2.42.1/（3-0.45）=1.98m的窗。走廊尽头墙 1.0.20.245.5=1.35 kN/m铝合金窗 1.980.35=0.69 kN/m水刷石外墙面 1.020.5=0.51 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.020.15=0.21 kN/m合计 2.76kN/m（2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为(3-0.45) (4.55-0.6-0.4)-2.42.1/(3-0.45)=1.

21、57m的墙，铝合金在计算单元内相当于高度为1.98m的窗。走廊尽头墙 1.570.245.5=2.07 kN/m铝合金窗 1.980.35 =0.69 kN/m水刷石外墙面 1.570.5=0.79 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.020.15=0.15 kN/m合计 3.70kN/m4.1.10 女儿墙自重做法：100 mm混凝土压顶，500 mm加气混凝土墙 0.50.245.5=0.66 kN/m压顶的混凝土 0.10.2425=0.63 kN/m水刷石外墙面 （0.62+0.24）0.5=0.72 kN/m合计 2.01kN/m4.2 活荷载标准值计算4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值

22、不上人屋面 0.5 kN/ m2房间 2.0 kN/ m2走廊 2.5 kN/ m24.2.2 雪荷载标准值=1.00.40 kN/ m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。4.3 恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图BC轴间梁上板的Ioy/Iox=6900/4500=1.532，按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布；CD轴间梁上板的，Ioy/Iox=4500/3000=1.52按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布。本结构楼面荷载的传递示意图见图3。 图3板传荷载示意图板传至梁上的三角形荷载等效为均布荷载q1=（5

23、/8）q；梯形荷载等效为均布荷载q1=（1-22+3）q, =a/l=2.25/6.9=0.326, 1-22+3=1-20.3262+0.3263=0.822, q1=0.822q。 4.3.1 BC轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：5.352.250.8222=19.79 kN/m活荷载：0.52.250.8222=1.85 kN/m楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载： 3.712.250.8222=13.72 kN/m活荷载： 2.02.250.8222=7.40 kN/mBC轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒

24、荷载=3.18+19.79=22.97 kN/m 活荷载=板传活荷载=1.85 kN/m楼面梁 恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=3.18+5.03+13.72=21.93 kN/m 活荷载=板传活荷载=7.40kN/m4.3.2 CD轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个三角形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：5.351.50.6252=10.03 kN/m活荷载：0.51.50.6252=0.938 kN/m楼面板传给梁（即楼面板两个三角形荷载等效为均布荷载）：恒荷载： 3.711.50.6252=6.96 kN/m活荷载： 2.01.50.6252=3.75 kN/mCD轴间框架梁均布荷

25、载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒荷载=3.18+10.03=13.21 kN/m 活荷载=板传活荷载=0.938 kN/m楼面梁 恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=3.18+5.03+6.96=15.17 kN/m 活荷载=板传活荷载=3.75kN/m4.3.3 B轴柱纵向集中荷载的计算屋面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：5.352.25=7.52 kN/m活荷载：0.52.25=0.70 kN/m楼面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：3.712.25=5.22 kN/m活荷载：2.02.25=2.81kN/m顶层柱恒荷载=女儿墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载

26、=2.054.5+1.87(4.5-0.45）+7.52（4.5-0.45）+(19.796.92)/4 =115.53kN 顶层柱活荷载=板传活荷载=1.87（4.5-0.45）+(1.850.92)/4 =13.96kN标准层柱恒荷载=外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =4.40（4.5-0.45）+1.87（4.5-0.45）+5.22（4.5-0.45）+(13.726.92)/4 =93.87kN 标准层柱活荷载=板传活荷载=2.81（4.5-0.45）+（7.406.92）/4 =36.91 kN基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重 =5.43（4.5-0

27、.45）+2.5（4.5-0.45） =32.12 kN4.3.4 C轴柱纵向集中荷载的计算走廊屋面板均布荷载（即屋面板梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：5.351.50.822=6.60 kN/m活荷载：0.51.50.822=0.62 kN/m走廊楼面板均布荷载：恒荷载：3.851.50.822=4.75 kN/m活荷载：2.01.50.822=2.47kN/m顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载 =1.87（4.5-0.45）+7.52（4.5-0.45）+（19.696.92）/4+6.60 （4.5-0.45）；=133.04kN顶层柱活荷载=板传活荷载=0.70（4.5-0.4

28、5）+（1.856.92）/4+0.62（4.5-0.45） =11.73 kN标准层柱恒荷载=内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载 =4.63（4.5-0.45）+1.87（4.5-0.45）+5.22（4.5-0.45）+（13.726.92）/4+4.75（4.5-0.45）； =113.03 kN 标准层柱活荷载=板传活荷载=2.81（4.5-0.45）+（7.406.9）/2+2.47（4.5-0.45） =48.05kN基础顶面恒荷载=底面内纵墙自重+基础梁自重 =5.34（4.5-0.45）+2.5（4.5-0.45） =31.75 kN图4 恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图注

29、：1.图中集中力的单位为kN，均布力的单位为kN/m；2.图中数值均为标准值；3.括号外数值表示恒荷载，括号内数值表示活荷载。框架在恒荷载和活荷载作用下受荷图如图4所示，竖向荷载与柱轴心有偏心，偏心距均为100mm。4.4 风荷载标准值计算为简化计算，将计算单元范围内外墙面的风荷载化为等量的作用于楼面的集中风荷载，计算公式为：k=zszo（hi+hj）B/2式中：o基本风压，为0.40 kN/m2z风压高度变化系数，地面粗糙度为C类s风荷载体形系数, s=0.8-(-0.5)=1.3（迎风面、背风面叠加）z风振系数，因房屋高度小于30m，所以z=1.0下层柱高上层柱高，对于顶层为女儿墙高2倍B计算单元迎风面宽度，B=6.9m计算过程见表3。表3 各层楼面处集中风荷载标准值离地高度(m)zzs(m)(m)k (kN)11.850.741.01.33.63.611.227.650.741.01.33.63.611.224.050.741.01.34.053.611.92风荷载作用下结构的受荷图如图5所示图5 风荷载作用下框架的受荷图注：1.图中各值的单位为