土木工程毕业设计（论文）-博翰国际学校（中学部）主楼建筑结构设计(82页).doc

《土木工程毕业设计（论文）-博翰国际学校（中学部）主楼建筑结构设计(82页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程毕业设计（论文）-博翰国际学校（中学部）主楼建筑结构设计(82页).doc（82页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-土木工程毕业设计（论文）-博翰国际学校（中学部）主楼建筑结构设计-第 75 页博翰国际学校（中学部）主楼建筑结构设计The main building structure design of Brook International School (Secondary Section) 学生姓名：XXXX学生学号：Xx专业名称：土木工程专业指导教师： XXX（讲师）土木工程学院2014 年 6 月 5 日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为

2、。毕业设计（论文）作者签名： 签字日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城建大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要本计算书的内容包括博翰国际学校（中学部）主楼建筑设计，结构设计。建筑设计包括该建筑的平面，立面，剖面。 建筑平面

3、设计集中反映了建筑平面各组成部分的特征及其相互关系、使用功能的要求、是否经济合理。框架结构的立面设计具有简洁、明快、轻巧的外观形象。框架结构剖面设计为矩形剖面。矩形剖面简单、规整、便于竖向空间的组合，容易获得简洁而完整的体型，同时结构简单，施工方便。建筑结构的基本要求：技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。建筑工作指导方针：适用、安全、经济、美观。本建筑采用的结构形式为钢筋混凝土框架结构。结构设计部分包括结构方案设计、结构计算和施工图设计。结构设计进行首先各构件的选择，选好后计算一榀横向框架在地震作用下，恒载作用下，活载作用下的内力，根据内力进行配筋。要配筋的结构有柱、梁、板、楼梯和基础。结

4、构计算部分还要进行电算，应用PKPM系列软件，建筑和结构施工图全部采用AutoCAD及天正系列软件完成。关键字：钢筋混凝土框架结构，建筑设计，结构设计，抗震设计。ABSTRACTThe present calculations include Beauhorse International School (Secondary Section) main architectural design, structural design.The buildings architectural design, including plan, elevation, section. Architectu

5、ral Graphic design reflects the characteristics of the components of relationship building plan and its requirements, functionality whether economic rationality. Facade design frame structure with simple, clean, lightweight appearance of the image. Structural frame design rectangular cross-section p

6、rofile. Rectangular section is simple, neat, easy combination of vertical space, easy access to concise and complete body, while simple in structure, easy construction. The basic requirements of building structures: technologically advanced, economical, safe application, to ensure quality. Construct

7、ion work guidelines: Suitable, safe, economical and beautiful.The building is structured as reinforced concrete frame structure. Part of the structural design including structural design, structural design calculations and construction drawings. First, the structural design of each component is sele

8、cted, a selected specimens of the calculated transverse frame under earthquake, under constant loads, internal forces under live load, according to the reinforcement of internal forces. The structure to be reinforced columns, beams, slabs, stairs and foundation. Structural calculations should be par

9、t of the ICC, PKPM family of software applications, architectural and structural construction drawings using AutoCAD and all Tengen Series software. Keywords: reinforced concrete structure, architectural design, structural design, seismic design framework.目 录第一章 建筑设计1 1.1 工程概况1 1.2 建筑设计1 1.2.1 设计原始依

10、据1 1.2.2设计依据2 1.2.3 建筑平面设计2 1.2.4 建筑剖面设计2 1.2.5建筑立面设计2 1.2.6楼梯设计31.2.7门窗设计及门窗表 3 1.2.8工程做法3第二章 结构设计5 2.1结构布置方案选择 5 2.2结构布置 5 2.2.1柱网布置 5 2.2.2框架梁布置 5 2.2.3结构计算简图 5 2.3梁柱墙截面尺寸 6 2.3.1材料选择 6 2.3.2 梁柱墙截面尺寸择 6 2.4主体工程结构的计算 7 2.4.1结构刚度计算 72.4.2计算结构各层重力荷载代表值 8 2.4.3自振周期的计算12 2.4.4横向地震作用的计算12 2.4.5抗震验算 13

11、2.4.6横向框架水平地震的计算 14 2.5水平地震作用内力 16 2.5.1计算原则 16 2.5.2梁柱受水平地震荷载内力计算 16 2.6竖向荷载作用下的内力计算 262.6.1横向框架计算简图 262.6.2恒载作用下内力计算 27 2.6.3活载作用下内力计算 35 2.7内力组合 43 2.7.1弯矩调幅 43 2.7.2梁内力调整 45 2.7.3内力组合 47 2.8 截面设计55 2.8.1梁截面设计 55 2.8.2柱截面设计 63 2.8.3节点设计 69 2.8.4楼梯设计71 2.8.5基础设计75致谢81参考文献82附录83第1章 建筑设计1.1工程概况： 本工程

12、为博翰国际学校（中学部）主楼建筑，该建筑总建筑面积为5346，楼层为六层，层高均为3.6m，总高为22.2m.该建筑整体形状呈一字型，内部为中廊式空间组合。抗震设防烈度：7度设计基本地震加速度值：0.15g，设计地震分组：第一组。防火等级：二级 建筑抗震设防类别：丙类1.2建筑设计1.2.1设计原始依据（资料）：（一）自然条件1工程地址： 本工程位于天津市南开区。2工程地质条件：场地土为中软场地土，建筑场地类别为类，特征周期为0.35s，勘察深度范围内无液化土层，本场地属抗震不利地段。本场地可采用长螺旋干作业钻孔灌注桩基础，桩端持力层选2层粉质粘土，这层土强度较高，分布稳定，为良好的桩端持力层

13、。根据各层土物理力学指标，提供各层土桩的极限侧摩阻力标准值qs(Kpa)和桩的极限端阻力标准值qp(Kpa)如下：表1-1各层土物理力学指标序号土层名称土层厚度(m)土的状态桩的极限侧摩阻力标准值qs (kPa)桩的极限端阻力标准值qp(kPa)粉土2.9松散-稍密403000粉砂2.1稍密321粘土4.0可塑502粉质粘土1.0可塑503抗震设防烈度：本场地抗震设防裂度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。4防火等级：二级5建筑抗震设防类别：丙类6基本风压：W0=0.5KN/m2 7基本雪压：S0=0.4KN/m28冻土深度：本场地平均冻土深度为0.65米。9地下水

14、位：最低：-2.7m，最高：-1.4m，其水质对混凝土及混凝土中钢筋无腐蚀性。10气象条件：年平均温度：15；最高温度：38；最低温度：-16；年总降雨量：440 mm ；日最大降雨量：60mm11楼面活荷：见荷载规范。（包括楼板、楼梯、厕所等）（二）结构类型、建筑面积及层数1结构类型：钢筋混凝土框架结构2建筑面积：约5000-9000 m2。3层数：不少于3跨、不低于6层。 层高：根据实际情况自定。4. 室内外高差：600mm1.2.2设计依据1）天津市规划部门批准的定点图，红线图。2）建设单位提供的基本要求及房间分配及面积3）建设单位统一的方案4）设计单位与建设单位签订的“工程建设勘查的设

15、计合同”5）现行有关建筑设计规范，法规。6）建筑设计防火规范GBJ16-877)工程强制性条文1.2.3 建筑平面设计本工程采用走道式。使用房间与交通联系部分明确分开，各房间沿两侧并列布置，房间门直接开向走道，通过走道直接联系；各房间不被交通穿越，能较好地保持相对独立性。该建筑整体形状是矩形的，房间的进深均为6900mm，开间也比较容易设定。各个房间功能明确，易于联系，结构布置简单明了，易于施工。1.2.4 建筑剖面设计剖面设计包括剖面造型、层数、层高及各部分高度的确定，建筑空间的组合与利用。该工程的主体高度22.2m，层高均为3.6m，该工程因为是中学教学楼所以不设电梯。室内外高差为0.60

16、m。该建筑房间的剖面形状考虑到使用要求和使用特点，同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术构思考虑。本建筑是教学楼，房间的剖面形状主要采用矩形，便于交通，便于施工。1.2.5建筑立面设计建筑立面设计很大程度上要受到使用功能、材料、结构、施工技术、经济条件及周围环境的制约。该工程采用框架结构，框架结构建筑由于墙体仅起围护作用，给空间处理赋予了比较大的灵活性。这种结构使得立面开窗比较自由，既可形成大面积独立窗，也可组成带形窗，甚至底层可以全部取消窗间墙而形成完全通透的形式。框架结构具有简洁、明快、轻巧的外观形象的特点。该工程窗户均采用统一高度，宽度按房间具体尺寸设计。本工程根据该建筑所处地

17、域设计立面。1.2.6楼梯设计楼梯计算：踏步高h为150mm，宽b为300mm，则踏步数N=H/h=3600/150=24，水平投影长度L=（N/21）b=（121）300=3300，采用双跑楼梯，每跑踏步数应为12步，梯段开间净宽为A=2800mm，梯井宽度为C=100mm则楼梯段宽度a=（A-C）/2=（2800100）/2=1350，中间平台宽度选为1600mm。1.2.7门窗设计及门窗表该建筑窗户均采用铝合金的，门：房间的门均为木门，楼道侧门和建筑正门采用钢铁门。表1-2门窗表编号洞口尺寸1层2层3层4层5层6层合计M-110002100171717171717102M-2150021

18、0033333318M-31800240033333318M-4150021002000002C-121001800293434343434199C-2270018001111116C-390018001111116C-412001800222222121.2.8工程做法表1-3营造做法说明名 称营造做法屋面（适用用于屋顶）结构层：钢筋混凝土屋面板 找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡 保温层：100厚加气保温条板 找平层：1:3水泥砂浆，砂浆中掺聚丙烯 防水层：防水卷材 保护层：涂料或粒料地面1（地砖地面）（除卫生间、厨房外全部工程）素土夯实 80厚C15混凝土 素水泥浆结合层一遍 18厚1

19、:3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一遍 12厚1:2水泥石子磨光地面2（防水地面）（适用于卫生间）素土夯实 80厚C15混凝土 60厚C15细石混凝土防水层找坡不小于0.5%，最薄处不小于30厚 素水泥浆结合层一遍 18厚1:3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一遍 12厚1:2水泥石子磨光楼面1（地砖楼面）（除卫生间外全部工程）钢筋混凝土楼板 素水泥浆结合层一遍 18厚1:3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一遍 12厚1:2水泥石子磨光楼面2（防水楼面）（适用卫生间）钢筋混凝土楼板 50厚C15细石混凝土防水层找坡不小于0.5%，最薄处不小于30厚 15厚1:2水泥砂浆找平层 刷基层处理剂一遍 2

20、厚氯丁沥青防水涂料，面撒黄沙，四周沿墙上翻150高 18厚1:3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一遍 12厚1:2水泥石子磨光 内墙1（除卫生间外全部工程）18厚1:3石灰砂浆 2厚1:0.1石灰细砂面内墙2（适用卫生间）25厚1:2水泥砂浆掺入水泥用量3%的硅质密实剂，分三次抹灰，收水时压实 5厚1:2水泥砂浆抹面压光外墙面115厚1:3水泥砂浆 刷素水泥浆一遍 10厚1:1.5水泥石子，水刷表面 外墙面215厚1:3水泥砂浆 刷素水泥浆一遍 10厚1:1.5水泥石子，水刷表面 踢脚15厚1:3水泥砂浆 10厚1:2水泥砂浆抹面压光散水素土夯实，向外坡4% 15厚3:7灰土 40厚C15细石混

21、凝土，面上加5厚1:1水泥砂浆随打随抹光 台阶素土夯实 300厚3:7灰土 60厚C15混凝土台阶 素水泥浆结合层一遍 18厚1:3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一遍 12厚1:2水泥石子磨光 第2章 结构设计2.1结构布置方案选择框架结构空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。砌体结构容易就地取材,砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性

22、和较好的耐久性,砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备。砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大,砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因而抗震性能较差。框剪结构适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。由上可知，针对于本建筑选择框架结构比较合适。2.2结构布置2.2.1柱网布置选柱截面500mm500mm。为了使空间大房间布置整齐且符合模数，所

23、以横向采用三跨。该建筑柱网布置对称均匀。横向框架方向柱网尺寸为AB轴6900mm，BC轴2700mm，CD轴6900mm纵向框架方向柱网尺寸均为6000mm。2.2.2框架梁布置横向框架方向框梁不偏轴，轴线与柱轴线重合纵向框梁方向，外围框梁均偏轴布置，向外偏100mm。过道纵向框梁也偏轴布置，均向过道偏100mm。2.2.3结构计算简图 图2-1结构计算简图2.3梁 板 柱 墙截面尺寸2.3.1材料选择柱采用C40混凝土，梁、板采用C30混凝土，主筋均用HRB400钢筋，箍筋用HPB300钢筋2.3.2 梁、板、柱、墙截面尺寸的选择框架梁： 横向： h=（1/121/8）L=（1/121/8）

24、6900=575862.5取h=700mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）700=234350取b=300mm 纵向： h=（1/121/8）L=（1/121/8）6000=500750取h=600mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）600=200300取b=300mm过道横梁： h=（1/121/8）L=（1/121/8）2700=225337.5取h=500mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）500=167250取b=300mm框架柱：=1.21328.861.21.05=3396.56KN =209212.20求得b=h=457mm，所以取b=h=500mm

25、.横向次梁： h=（1/181/12）L=（1/181/12）6900=383575取h=450mm b=（1/31/2）h=（1/31/2）450=167250取b=200mm板：房间板： h=（1/451/40）L=（1/451/40）3000=67mm75mm h=（1/451/40）L=（1/451/40）3600=80mm90mm h=（1/451/40）L=（1/451/40）4200=93mm105mm楼道板： h=（1/451/40）L=（1/451/40）2700=60mm68mm所以取板厚均为100mm2.4主体工程结构的计算2.4.1结构刚度计算（1） 梁柱刚度的计算（C

26、30混凝土：）计算结果见表2-1表2-1 梁的线刚度 断面 跨度截面惯性矩边框架梁中框架梁0.300.706.900.300.502.70（2）柱的侧移刚度柱的侧移刚度D值按下式计算计算结果见表2-2表2-2柱的侧移刚度 楼层柱类别根数ic(kN*m)h(m)KDiDi(kN/m)首层边框架边柱43.45*1044.91.6230.58610104474656边框架中柱43.45*1044.93.3160.70812208中框架边柱163.45*1044.92.1620.64011035中框架中柱163.45*1044.94.1800.757130532-6层边框架边柱44.70*1043.6

27、1.1920.37316232729728边框架中柱44.70*1043.62.3020.53523282中框架边柱164.70*1043.61.5880.44319279中框架中柱164.70*1043.63.6080.605263922.4.2计算结构各层重力荷载代表值1. 3轴框架1-7层自重计算：1） 板： 水磨石地面 小计 中跨梁 （2700mm） 钢筋混凝土梁 石灰砂浆顶棚 小计 横向次梁 （6900mm） 钢筋混凝土梁 石灰砂浆顶棚 小计 3） 纵向框架梁边跨梁 （6000mm） 钢筋混凝土梁 外墙面 内墙涂料 小计 中跨梁 （6000mm） 钢筋混凝土梁 内墙涂料 小计 4）

28、柱边柱 （500mm500mm） 钢筋混凝土柱 外墙面 内墙涂料 小计 中柱 （500mm500mm） 钢筋混凝土柱 内墙涂料 小计 5) 墙陶粒混凝土砌块（200mm） 砌体 内墙涂料 小计 2) 陶粒混凝土砌块（300mm） 砌体 内墙涂料 外墙涂料 小计 6)顶层自重计算板： 防水屋面 1.309 100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1025=2.5 石灰砂浆顶棚 0.24 小计 4.094女儿墙： 砌体 0.60.36=1.08 外墙面砖 0.60.5=0.3 内墙面20厚水泥粉刷 0.60.0220=0.24 小计 1.62门窗： 木门 0.2 钢铁门 0.4 铝合金窗 0.42.计算重

29、力荷载代表值（1）中间层（2-5层）：1) 楼盖面积（扣除柱、楼梯所占的面积）为（16.5+0.5）（54+0.5）-0.50.540-6.933=854.4m楼盖部分自重为:854.43.39+76.933=3331.17KN2）梁柱自重：横向框架梁：纵向框架梁：附加次梁：柱：标准层梁自重为：3） 填充墙、门窗自重： 外墙门窗面积：外墙门窗自重： 外墙面积：外墙自重： 内墙门窗面积：内墙门窗面积： 内墙面积：内墙自重：4） 活荷载： 卫生间活荷载：走廊、楼梯等活载：教室等活载：活载：综上所述，中间层重力荷载代表值为：一层重力荷载代表值为：（3）六层： 屋顶屋面自重：女儿墙自重：梁自重：柱自重

30、：989.6/2=494.8KN外墙门窗自重：55.73/2=27.86KN活载：0.5916.50=458.25KN六层重力荷载代表值为：2.4.3自振周期的计算 按顶点位移法（适于质量、刚度沿高度分布均匀的框架）计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本自振周期调整系数，计算公式为,式中为顶点位移，按D值法计算，计算结果见表2-3 表2-3 横向框架顶点位移计算 层次Gi（kN)Gi（kN）Dii-i-1=Gi/D(m)i(m)67213.057213.057297280.00990.274858619.0415832.097297280.02170.264948619.0424451.13

31、7297280.03350.242338619.0433070.177297280.04530.209728619.0441689.217297280.05710.164419248.8950938.104746560.10730.10732.4.4横向地震作用的计算1.（1）水平地震影响系数根据“建筑抗震设计规范”（GB50011-2001）（2010年版）附录A的规定，判定本场区建筑的场地类别为类，第一组场地，7度设防设计，查抗规，多遇地震下，水平地震影响系数最大值。已经求出0.62s，由于,一般混凝土结构，所以（2） 利用底部剪力法求各楼层的水平地震作用 结构等效总重力荷载：，则结构总水

32、平地震作用标准值 为了考虑高振型对水平地震作用沿高度分布的影响，需在顶部附加一集中力，由于且，故顶部附加地震作用系数为：i楼层处的水平地震作用：其中因此，第一层的水平地震作用为：同理，可得顶部附加集中力：2.4.5抗震验算（1） 抗规5.5.1规定：“表5.5.1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求：”，计算过程如表2-4所示表2-4抗震变形验算楼层水平地震力Fi（kN）层间剪力（kN）层间刚度Dii-i-1=Vi/Di(m)层高hi（m)层间相对弹性转角61031.081031.087297280.00143.61/25715661.641

33、692.727297280.00233.61/15654538.232230.957297280.00353.61/11613414.812645.767297280.00363.61/10002291.402937.167297280.00403.61/9081180.263117.424746560.00664.91/742由抗规5.5.1中查表5.5.1，知钢筋混凝土框架的层间位移角限制为1/550,中计算结果均满足规范要求。（2） 抗规5.2.5规定：“抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合：，查抗规表5.2.5，取,则满足要求2.4.6横向框架水平地震的计算上面计算的水平地震作

34、用，是每个结构层所承受的总的荷载；进行框架计算时，需要按照各品框架的抗侧刚度D将层间水平地震作用分配到每品框架上去。这里手算将只计算一品框架上分配的水平地震作用。一品框架每层的分配系数为：，式中，i为层号，m为本榀框架柱数目，n为本层总的柱数目。将D代入可分别计算出横向框架各层的分配系数：号横向框架各层所分配到的水平地震作用：图2-2横向框架地震作用计算简图2.5水平地震作用内力2.5.1计算原则利用D值法计算水平荷载作用下框架的弯矩。根据各柱D值，将该层剪力分配至各个柱的反弯点处，其中反弯点处无弯矩，仅有剪力，由此便可利用求得的剪力与反弯点高度求出柱端弯矩；然后利用节点平衡，按梁抗弯刚度求出各个梁端弯矩；最后，利用求得的弯矩，可解出剪力与轴力。以下以底层梁柱为例，计算其弯矩。