中学新校区高三教学楼设计毕业设计(42页).doc

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1、-中学新校区高三教学楼设计毕业设计-第 41 页摘 要根据教学楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构教学楼。 按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。其中附有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；纵向和横向地震荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图

2、以及梁柱的内力组合表。AbstractAccording：to building design specifications and other relevant standards and design requirements and provide geological data, the design of the framework of the classroom building. After the first building in accordance with the structure and layout of the overall after the first

3、local node design steps design. Main contents include : design, architectural design of the total shows that the construction of the plane, Facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress, the combina

4、tion of internal forces, Main beam reinforcement design and calculation, frame-section design and reinforcement, meeting beam reinforcement design, floor and roof design, stair design, infrastructure design. Enclosing wind load under the framework moment, shear and axial bid; vertical and horizontal

5、 seismic loads under the framework of the moment, shear and axial bid; Constant load and live load under the framework moment, shear and axial trying to internal forces and the combination of beam-column table. 0.绪论51.工程概况52 建筑设计62.1 平面设计62.2 立面设计72.3 建筑剖面设计72.4 其它部分详细做法和说明73 截面尺寸初步估计93.1柱截面设计93.2梁的

6、截面设计104.框架侧移刚度的计算104.1横梁线刚度的计算114.2 柱线刚度的计算114.3各层横向侧移刚度计算125 竖向荷载及其内力计算135.1竖向荷载统计135.2竖向荷载内力计算165.3 重力荷载代表值计算及荷载汇总216地震荷载计算266.1 横向自振周期的计算266.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算276.3 多遇水平地震作用下的位移验算286.4 水平地震作用下框架内力计算287.框架的内力组合347.1 梁柱的内力组合357.2 轴A柱柱端弯矩设计值的调整368 截面设计368.1框架梁截面设计368.2框架柱截面设计388.3 楼板设计409 楼梯计算439.1踏

7、步板设计(按简支梁计算)439.2梯段梁计算449.3平台梁计算459.4平台板计算4710 基础设计4810.1荷载设计值4810.2初步确定基础底面尺寸4810.3地基承载力验算4810.4 验算基础高度4910.5 基础底面配筋计算49毕业设计总结51鸣 谢51参考文献52邯郸市一中新校区高三教学楼设计学生：颜小兵 指导教师：冯海英河北工程大学土木工程学院土木工程专业建工方向0.绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本组毕业设计题目为邯郸市一中新校区高三教学楼。在毕设前期，我温习了

8、结构力学、钢筋混凝土设计、建筑结构抗震设计等书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正、探索者等绘图软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的

9、目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。1.工程概况本设计为邯郸市一中高三教学楼，位于河北省邯郸市南部，西邻60米中华大街，用地15692方米，建筑物为5层，建筑高度约为20.25米，采用钢筋混凝土多层框架结构。设计标高：室内外高差：450mm。气象条件：基本风压 =0.30 ，雪压0.30。地质条件：场类土为中软场地土，建筑场地类型为三类。地震烈度：7度，设计基本地震加速度为0.15g，地基基础设计等级为丙级，设计地震分组为第一组，安全等级二级。地面粗糙度程度：B类。环境类别：基础

10、、雨篷、檐口和室外楼梯为二(b)类，厕所为二(a)类，其余为一类。上人屋面活荷为2.0，走廊、楼梯活荷载为2.5，卫生间楼面活荷载为2.0，教室楼面活荷为2.0。2 建筑设计2.1 平面设计建筑平面图2.2 立面设计结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。建筑立面上结构构件或门窗作用有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。在本设计中，正立面中所有的窗尺寸都是一样的，给人以特别整齐的感觉！房屋外部形象反映建筑类型内部空间的组合特点，美观问题紧密地结合功能要求，同时，建筑物所在地区的气候、地形、道路、原有的建筑物以及绿化等基地环境，也是影响建筑

11、物立面设计的重要因素。2.3 建筑剖面设计为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，将使内地坪提高到室外地坪450mm。首层、标准层与顶层层高均为3.3m。2.4 其它部分详细做法和说明根据设计规范，采用如下设计(1). 基础（墙基）防潮层：在0.045以下基础两侧均用防水水泥砂浆防潮,20厚的1：2水泥砂浆掺5避水浆，位置一般在0.045标高处,适用于砖墙墙身。(2)地面：人造大理石板地面20厚1：2水泥砂浆找平层100厚C30混凝土100厚素土夯实(3)楼面：人造大理石板地面20厚1：2水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土楼板20厚底板抹灰(4)踢脚台度做法：釉面瓷砖踢脚台度5厚釉面砖（白瓷砖）

12、水泥擦缝5厚1：1水泥细砂结合层12厚1：3水泥砂浆打底(5)内墙面做法： 水泥砂浆粉面：刷（喷）内墙涂料10厚1：2水泥砂浆抹面15厚1：3水泥砂浆打底(6)外墙面：用15厚1：3水泥沙浆找平，20060高级无釉质瓷砖饰面。(7) 五层上人屋面做法：小瓷砖面层高聚物改性沥青防水层1:8水泥砂浆找坡层20厚1：2水泥砂浆找平层150厚水泥蛭石保温层20厚底板抹灰(8) 水泥台阶：花岗岩面层20厚1：25水泥砂浆抹面压实抹光素水泥浆一道70厚C15号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1%200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆素土夯实（坡度按工程设计）(9)散水做法： 20厚1：2水泥

13、砂浆抹面、压实抹光60厚C15混凝土素土夯实向外坡4%备注：散水宽度应在施工图中注明 每隔6m留伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝。 宽600900mm 坡度35% (10)主体为现浇钢筋混凝土框架结构，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。整个设计过程中，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，同时遵循“安全，适用，经济，美观”的 原则，结构布置合理，房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。3 截面尺寸初步估计3.1 梁截面初步设计横向框架梁:AC跨： 考虑到本结构为五层，故取CD跨：考虑便于施工及满足构造要求，故取纵向框架梁:考虑次梁承担荷载，故取取纵向次梁考虑承担面积，故取考

14、虑施工简便，取3.2框架柱截面设计框架柱选用混凝土，。抗震设防烈度为7度，框架抗震等级为三级，轴压比。由轴压比初估框架柱截面尺寸时，按下式计算，即：柱轴向压力设计值N按下式初估，即式中： 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， 柱一层的受荷面积， 柱承受荷载的楼层数 考虑水平力产生的附加系数，三级抗震时，取 边柱、角柱轴向力增大系数，边柱为1.1，角柱为1.2，中柱为1.0 柱有框架梁与剪力墙连接时，柱轴向折减系数，可取轴与A、D轴相交边柱取轴与A、D轴相交中柱取轴与A轴相交角柱考虑角柱虽然受荷面积较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂，故截

15、面尺寸取与A轴边柱相同，即取故框架柱截面尺寸为校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求。a 按构造要求，框架住截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。b 为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。取层较短柱高，c 框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/10 1/15满足要求。3.3恒荷载活荷载标准值计算查荷载规范可取：(1)非上人屋面恒荷载标准值（板厚150mm）350克沥青卷材 1.2厚合成高分子防水卷材 25厚1:3水泥焦渣 65厚聚苯乙烯泡沫板保温层 1:6水泥焦渣找坡最薄处30厚 150厚现浇钢筋混凝土板 20厚板底水泥石灰膏砂浆 合 计 (2)楼面恒荷载标准值（板厚10

16、0mm）10厚地砖铺面 20厚1:3干硬性水泥 100厚现浇钢筋混凝土板 20厚水泥石灰膏砂浆 合 计 (3)卫生间恒荷载标准值10厚地砖铺面 30厚1:3干硬性水泥砂浆 1.5厚合成高分子涂膜防水 20厚1:3水泥砂浆 80厚现浇钢筋混凝土板 20厚水泥石灰膏砂浆 合 计 (4)活荷载标准值上人屋面活荷载 办公室、教室等一般房间活荷载 走廊、门厅、楼梯活荷载 雨篷活荷载 卫生间活荷载 2.4 层间重力荷载代表值计算(1)主梁重力荷载标准值:框架梁梁自重 0.3（0.6-0.125=3.75kN/m210厚水泥石灰膏砂浆 0.01（0.6-0.1214=0.14kN/m2合 计 2.26kN/

17、m2 (2)次梁重力荷载标准值:框架梁梁自重 0.3（0.5-0.1）25=3kN/m210厚水泥石灰膏砂浆 0.01（0.5-0.1）214=0.112kN/m2合 计 3.112kN/m2 (3)外墙体重力荷载标准值:16厚水泥石灰膏砂浆 0.01617=0.272kN/m2 300厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 0.35.5=1.65kN/m260厚聚苯乙烯泡沫板 0.20.06=0.012kN/m212厚水泥石灰膏砂浆 0.01217=0.204kN/m26厚水泥砂浆 0.00620=0.12kN/m2合 计 2.26kN/m2 (4)内墙体重力荷载标准值值:200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌

18、块 0.25.5=1.1kN/m216厚水泥石灰膏砂浆 0.01617=0.272kN/m216厚水泥石灰膏砂浆 0.01617=0.272kN/m2合 计 1.64kN/m2(5)女儿墙重力荷载标准值:6厚水泥砂浆罩面 0.00620=0.12kN/m212厚水泥砂浆打底 0.01220=0.24kN/m2240厚粘土空心砖 0.2411=2.64kN/m26厚外墙贴砖 0.00619.8=0.119kN/m2合 计 3.119kN/m2(6)门、窗及楼梯间重力荷载标准值:门、窗重力荷载代表值塑钢玻璃窗单位面积取 0.4 kN/m2 ，木门取0.2 kN/m2 塑钢玻璃门取0.40kN/m2

19、 楼梯重力荷载标准值楼梯底板厚为100mm，平台梁截面尺寸200mm400mm 楼梯板自0.5(0.074+0.15+0.074)0.35*25/0.3=3.73kN/m2 人造理石面层 (0.3+0.15)0.336/0.3=0.504 kN/m2 板底20厚纸筋抹灰 0.340.0212/0.3=0.36 kN/m2 合 计 4.594 kN/m2 2.4.1恒荷载作用下的荷载统计六层屋面板重（25.2-0.2)(4-0.2)5.1=484.5kN 主梁重柱重0.50.54.15258=207.5kN外墙重(25.2+0.2)24.152.260.7=362KN内墙重4.024.151.6

20、4=13.07kN女儿墙重（48+13.52+4825）1.113.119=339 kN总重2067kN五层屋面板重(48+0.2)(13.5+0.2)5.1=3367.73kN主梁重1412.7kN次梁重316.8kN外墙重658.3 kN内墙重268kN楼梯重8.4421.3=87.36kN柱重665 kN阳台46.74 kN总重6775.76kN四层楼面板重1981kN主梁重1412.7kN次梁重282.67kN阳台重46.74kN柱重665kN外墙重658.3 kN内墙重268 kN楼梯重87.36kN总重5389kN三层楼面板重1981kN主梁重1412.7kN次梁重282.67kN

21、阳台重46.74kN柱重665kN外墙重658.3 kN内墙重213 kN楼梯重87.36kN总重5334kN二层楼面板重1981kN主梁重1412.7kN次梁重282.67kN阳台重46.74kN柱重665kN外墙重658.3 kN内墙重283 kN楼梯重87.36kN总重5404kN一层楼面板重1981kN主梁重1412.7kN次梁重316.8kN柱重918.75kN外墙重712.6 kN内墙重366 kN楼梯重87.36kN阳台重46.74 kN总重5754.59kN2.5活荷载荷载统计2.4.2屋面及楼面活载楼面活载： 教室： 2.0 厕所： 2.0 走廊、门厅、楼梯: 2.5屋面活载

22、： 上人屋面: 2.0雪载：本题目基本雪压：=0.3 kN/m2 ,屋面积雪分布系数=1.0屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为：=1.00.3=0.3六层 25.2+0.2)(4.0+0.2)0.5=53.34kN五层上人屋面 (48+0.2)(13.5+0.2)0.2=1320.68kN一四层一般房间 走廊楼梯卫生间(6.1-0.2)(8.4-0.2)2.0=96.76kN总计1302.56kN2.4.3荷载统计下的重力荷载代表值六层重力荷载代表值G6=2067kN五层重力荷载代表值G5=6775.76kN四层重力荷载代表值G4=5389kN三层重力荷载代表值G3=5334kN二层重力荷载代

23、表值G2=5404kN一层重力荷载代表值G1=5754.59kN3.框架侧移刚度计算3.1 梁的线刚度 梁的线刚度计算跨Ec (kN/m2)断面b*h(m)跨度 l(m)矩形截面惯性矩Io(m4)EcIo/l(kN/m)1.5EcIo/l(kN/m)2EcIo/l(kN/m)AC83.25E+070.3*0.66.10.005439836AC73.25E+070.3*0.66.10.005453115CD83.25E+070.3*0.67.40.005432838CD73.25E+070.3*0.67.40.005443784CB63.25E+070.3*0.63.40.005495294BD

24、63.25E+070.3*0.64.00.0054810003.2柱的侧移刚度计算柱的侧移刚度计算层数混凝土强度等级断面 层高h(m)惯性矩Ic(m4)线刚度Kc=EIc/h(kN.m)K=Kb/2Kc(一般层) K=Kb/Kc(底层)=K/2+K（一般层） D=12Kc/h bh(m)=0.5+K/2+K（底层）AC轴边框架边柱1C400.505.250.0052321901.240.5475682C400.504.20.0052402380.990.3390333-5C400.503.80.0052444740.90.3111457AC轴中框架中柱1C400.505.250.0052321

25、902.260.6591102C400.504.20.0052402381.810.48131383-5C400.503.80.0052444741.630.4516632AC轴中框架边柱1C400.505.250.0052321901.650.5982692C400.504.20.0052402381.320.4109493-5C400.503.80.0052444741.190.3713675AC轴中框架中柱1C400.505.250.0052321903.010.798102C400.504.20.0052402382.410.55150553-5C400.503.80.00524447

26、42.180.5219218CD边框架边柱1C400.505.250.0052321901.020.570072C400.504.20.0052402380.820.2979383-5C400.503.80.0052444740.740.279978CD中框架边柱1C400.505.250.0052321901.360.5577082C400.504.20.0052402381.090.3595803-5C400.503.80.0052444740.980.3312196C轴柱（-轴）1C400.505.250.0052321904.610.77107912C400.504.20.005240

27、2383.690.65177923-5C400.503.80.0052444743.340.6323284楼梯边柱1C400.505.250.0052321902.520.6793902C400.504.20.0052402382.010.5136863-5C400.503.80.0052444741.820.48177406C400.504.150.0052407221.980.514187楼梯中柱1C400.505.250.0052321905.480.8112122C400.504.20.0052402384.380.69188873-5C400.503.80.0052444743.96

28、0.66243936C400.504.150.0052407224.330.68192943.3横向侧移刚度统计表横向侧移刚度统计表层次123456Di257592376642448100448100448100133924该框架为横向承重框架，不计算纵向侧翼刚度。D1/D2=241306/361904，故该框架为规则框架。结构在重力荷载代表值作用下的顶点位移计算见下表3.4横向框架顶点位移计算横向框架顶点位移计算层次Gi(KN)GiDii-i-1=Gi/D(m)i(m)6206720671339240.01540.29656775.768842.764481000.01970.2806453

29、8914231.764481000.03160.26093533419565.764481000.04370.22932540424969.763766420.06630.185615754.5930724.352575920.11930.1193采用顶点位移法计算结构基本自震周期的计算公式为考虑填充墙对框架的影响，取周期折减系数=0.6，则结构基本自震周期为3.5地震影响系数地震作用按7度设计，基本地震加速度0.15g，三类场地，设计地震分组按第一组，则，采用底部剪力法计算。由于则地震影响系数为，其中r=0.9，3.6各层位移计算此房屋高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故采用

30、底部剪力法计算多遇地震作用标准值。结构底部总水平地震作用标准值Tg=0.45s不需要考虑结构顶部附加水平地震作用的影响根据公式计算结果如下表3.6各层地震及楼层地震剪力各层地震作用及楼层地震剪力层次hi(m)Hi(m)Gi(KN)GiHiGiHi/GiHiFi(KN)Vi(KN)64.1525.25206752191.80.117311.6793553.821.16775.76142968.50.322857.741169.443.817.3538993229.70.210559.41728.833.813.55334720090.162431.542160.424.29.7540452418

31、.80.12319.66248015.255.55754.5931650.20.071189.1326693.7变形验算结果如下表表3-7变形验算变形验算层次层间剪力Vi(KN)层间刚度Diui-ui-1=Vi/Di (m)层高hi(m)层间相对转角备注51169.44481000.00263.81/1462层间相对弹性转角均满足 cc=1/550的要求41728.84481000.00393.81/97432160.44481000.00483.81/792224803766420.00664.21/636126092575920.0985.51/5614.水平地震作用下框架内力计算4.1

32、以第1轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法各柱反弯点高度比y按进行修正，本例中底层柱需考虑修正值y2，第2层柱需考虑修正值和；其余柱均无修正计算柱端弯矩用下式 ： 横向框架梁KJ-8轴柱弯矩计算层次层高层间剪力层间刚度A轴柱DtmVimkyM上M下53.8117044810011457300.981.7162.751.343.8172944810011457440.981.719275.233.8216044810011457550.981.9104.5104.524.224803766429033601.092.112612615.526692575927568781.363.48157.

33、6271.4B轴柱D轴柱DtmVimkyM上M下DtmVimkyM上M下16632431.631.7189.973.59978260.741.5259.339.516632641.631.82126.5116.59978390.741.7181.566.716632801.631.91521529978480.741.7110082.113138871.812.1112.7182.77938520.821.8912098.39110942.263.51883297007731.023.57140.9260.64.2 地震作用下的弯矩图梁端弯矩，剪力及柱轴力分别按下式计算计算梁端弯矩 计算梁端剪

34、力 计算柱轴力 具体计算过程在此忽略，数据见表5.5计算梁端弯矩 计算梁端剪力 计算柱轴力 地震作用下的轴力和剪力5竖向荷载及其内力计算5.1竖向荷载内力计算荷载示意图5.2 恒载作用的内力计算，以第轴为例对于第5层由于AB轴为双向板，而BC轴为单向板。由公式得；对于双向板的三角形荷载： Pe=5/8P P=gLo/2对于双向板的梯形荷载: P=gLo/2 P=（1求得三角形的Pe=5.42 梯形的Pe=7.54q1表横梁自重，q2女儿墙重，q3 屋面板传来的荷载，都化为均布荷载进行计算。P1 、P2 、P3 分别由纵梁直接传给柱的恒载，计算如下：P1 =0.5(3.45.42+3.41.11

35、3.119+3.43.89)=21.7 KNP2 =0.5（3.43.89+3.41.113.119）=19.4KNP3 =0.5(3.43.89+3.47.54)=12.5 KNAB轴的q=7.54+3.89+3.1191.11=14.89 KN/mBD轴的q=16.02 KN/m A柱的偏心弯矩M=P1*e=2.53 KNB柱的偏心弯矩=1.25 KN对于第24层由于AB轴为双向板，而BC轴为单向板。由公式得；对于双向板的三角形荷载： Pe=5/8P P=gLo/2对于双向板的梯形荷载: P=gLo/2 P=（1求得三角形的Pe=3.38 梯形的Pe=4.7P1 =27.22KNP2 =1

36、1.88KNP3 =21.21 KNAB轴的q=17.18 KN/mBD轴的q=17.578 KN/ma柱的偏心弯矩=3.05 KNb柱的偏心弯矩=2.1对于1层P1 =28 KNP2 = 11.88KNP3 =22.8KNAB轴的q=17.68 KN/mBD轴的q=18.482 KN/ma柱偏心弯矩=3.178 KNb柱的偏心弯矩=2.285.3活载作用下轴柱的内力计算由于AB轴为双向板，而BC轴为单向板。由公式得；对于双向板的三角形荷载： Pe=5/8P P=gLo/2对于双向板的梯形荷载: P=gLo/2 P=（1求得三角形的Pe=2.12 梯形的Pe=3q1表横梁自重，q2女儿墙重，q3 屋面板传来的荷载，都化为均布荷载进行计算。P1 、P2 、P3 分别由纵梁直接传给柱的恒载.同理可以计算出活荷载的内力。5.4 荷载作用下的内力分析如图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱五层0.530.470.340.380.280.430.57-57.8857.88-93.7793.7730.6827.212.213.6410.05-40.3-53.4511.326.113.65.19-20.165.036-18.82-9.23-8.190.470.520.385.937.8632.77-32.7784.1