某中学五层框架结构设计_土木工程毕业设计完整计算书(74页).doc

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1、-某中学五层框架结构设计_土木工程毕业设计完整计算书-第 65 页毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：某市xx中学设计II、毕 业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求： 建筑面积：约3000m2，层高3.6m，5层。每层需设教室休息室、普通教室68间及男女卫生间，底层设值班室。 地质条件：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育；地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fak =200 kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影响。 主导风向：南、东南；基本风压及雪压按规范取值。 抗震设防烈度为7度，抗震等级三级，该建筑属乙级建筑，安全等级为二级。 材料供应：各种材料均能保证供应

2、；施工技术条上：各种机具均能满足要求。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间： 12周，查阅国内外有关教学楼的文献资料，完成开题报告和科技文献翻译。 710周，完成建筑设计：在老师指导下确定建筑设计方案，独立完成必要的建筑设计说明及门窗表，建筑总平面图，各层及屋面平面图，正立面、侧立面，剖面图，大样图等建筑施工图纸。 1114周，完成结构设计：结构布置与选型，荷载计算，选取一榀典型框架，手工进行内力分析，内力组合及其板、梁、柱及基础配筋计算，现浇楼梯设计计算，现浇雨蓬、阳台等设计计算，悬挑构件的抗倾覆计算，现浇梁板设计计算。 1516周，按照结构计算及施工图设计深度要求绘制结构施工图：绘

3、制屋面结构布置图，楼面结构平面布置图，基础平面布置图及基础详图，框架配筋图，楼梯结构施工图，雨蓬、沿口等结构施工图，施工说明。 17周，撰写和整理设计计算书、图纸等设计文件，并提交与指导老师。 18周，熟悉设计论文，准备答辩。 、主 要参考资料：1. 舒秋华.房屋建筑学，武汉：武汉理工大学出版社，2002.2. 乐荷卿.土木建筑制图，武汉：武汉理工大学出版社，2003.3. 建筑设计资料集（第二版），北京：中国建筑工业出版社，2003.4. GB50010-2011. 混凝土结构设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，20115. GB50009-2001. 建筑结构荷载规范. 北京：中国建筑工

4、业出版社，2001.6. GB500072002. 建筑地基基础设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002.7. GBJ9986. 中小学校建筑设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，1999.8. GBJ16. 建筑设计防火规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001.9. 沈蒲生.混凝土结构设计，北京：高等教育出版社，2003.10.简明建筑设计手册，机械工业出版社，2003.11.董军等.土木工程专业毕业设计指南，房屋建筑工程分册，北京，中国水利水电出版社，2002. 12.高等学校毕业设计（论文）指导手册 土建卷，北京，高等教育出版社，1999.13.龙驭球、包世华.结构力学，北京，高

5、等教育出版社，1994.14 李延成. 功能意境个性山东大学艺术学院教学楼设计理念解析 J. 建筑, 2008/0115 F.F. Udoeyo et al. Strength performance of laterized concrete, Construction and Building, Materials20 (2006) 10571062学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个

6、人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关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。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名： 日期：导师签名： 日期：某市xx中学教学楼设计摘要：本次毕业设计题目为某市xx中学教学楼设计。建筑面积约为3300m2,采用框架承重结构，主体结构层数为5层，层高均为3.6m。抗震设防烈度为7度。本毕业设

7、计主要完成下列内容：一、建筑设计阶段：根据建筑的使用功能要求,建筑的高度和层数，所属地区的设防烈度以及抗震等级来确定建筑的结构形式；绘制建筑平面图、剖面图、立面图，细部详图和总平面图；二、结构计算阶段：本设计主要进行了结构方案中横向框架A，C，D，F轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载作用下的梁端内力，然后用分层法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在竖向荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）；而水平地震作用和风荷载作用下的框架内力则通过D值法求出。接着内力组合找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图；并进行地基设计。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计

8、。完成了踏步板，梯段斜梁，平台板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。三、施工图设计阶段：根据上述计算结果来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。此设计选用常用的框架结构形式，通过计算较简单的对称一榀框架，使我对所学的专业知识能够有机的结合起来，对结构设计有了基本的了解，我也相信这次毕业设计的过程能够对以后的学习打下一定的基础。关键词：建筑设计 框架 结构设计 内力组合 指导老师签名：Design of a City xx middle school teaching buildingAbstract: The title of this design i

9、s xx middle school teaching building design. Total construction area is about 3300 sq.m, frame structure, 5 floors. The height of all floor is 3.6m, the Seismic fortification intensity is 7 degrees. First, architectural design stage: According to the requirements of the building use function, buildi

10、ng height and layers, and the district of fortification intensity and earthquake resistant level to determine the structure of building; Draw the floor plan, section and elevation, detail view details and the total floor plan; Second, structure computation stage: The design of the main structure of

11、the program carried out in the horizontal frame A, C, D, F shaft frame design.After in determining the frame layout, first to calculate the dead load and live load under the action of the beam end of internal forces, and internal force distribution with the layered method, then each layer overlay, a

12、nd then calculate the structural internal force under the vertical load (bending moment, shear force, axial force).And level of the framework of internal forces under earthquake and wind load through the D-value method.Then identify the most unfavorable combination of internal forces of a group or s

13、everal groups combined forces.Select the safest results reinforcement and drawing; And for the foundation design.In addition, the program for the structural design of the staircases. Completed treads, bench inclined beams, platforms plate, platform beams and other components of internal forces and r

14、einforcement calculation and construction drawings.Third, construction drawing design stage: Based on the above calculation results to determine the final component layout and components as well as reinforcement in accordance with the requirements of standardized components to determine the structur

15、e of the structural measures.This design selects the commonly used portal frame construction form, by calculating a symmetrical specimens of relatively simple framework that I have learned expertise to organically combine the structural design of a basic understanding, I also believe that this gradu

16、ation design can lay a foundation for future learning process Keywords : Architectural design Frames Structural design Combine inside the dint Signature of supervisor:目 录引言1第1章 建筑设计说明21.1 建筑概况21.2 设计资料2第2章 结构设计说明42.1 结构方案选取42.2 楼梯方案的选择42.4 基础形式选取52.5 结构布置计算5第3章 框架设计63.1 结构选型63.2 设计资料63.3 框架计算简图及梁柱线刚

17、度73.4 荷载计算93.5 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算123.6 地震荷载作用下框架的内力计算213.7 竖向荷载作用下框架结构内力计算293.8 截面设计与配筋计算58第4章 楼盖设计694.1 楼面梁格布置图694.2 荷载设计值计算694.3 塑性理论计算板71第5章 楼梯设计785.1 设计资料785.2 梯段板设计79第6章 基础设计856.1 设计资料856.2 A轴柱下基础设计856.3 C、D轴柱下基础设计88参考文献93致 谢94引 言本次毕业设计的目的旨在通过综合运用本科学习中所学到的专业知识，充分利用图书馆，网络等现有资源完成一个包括建筑方案和结构方案的确定

18、，结构计算，建筑施工图和结构施工图的绘制以及中英文摘要等内容的一个完整的设计任务，从而让我们通过设计了解建筑设计的一般过程，掌握建筑设计的全部内容，同时也可以培养我们综合运用基础理论和基本技能的能力，分析和解决实际问题的能力，还可以掌握多种绘图设计软件，以及office软件的操作。本说明书全部内容包含了荷载计算、水平荷载作用下框架内力分析、竖向荷载作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计等，这些内容容纳了本科生毕业设计要求的全部内容，其中的计算方法都来自于本科四年所学知识，可以说是大学四年所学知识的一个很好的复习总结。本毕业设计说明书根据任务书要求以及相关规范编写，内容全面、明确，既给

19、出了各类问题解决方法的指导思想，又给出了具体的解决方案，并且明确地给出了各类公式及符号的意义和必要的说明。本说明书概念清晰、语言流畅，每章都有大量的计算表格，并且对重点说明部分配置图解。应该说本说明书很好地完成了本次毕业设计的任务要求、达到了本次毕业设计的预定目标。第1章 建筑设计说明1.1 建筑概况1.1.1设计题目 xx中学教学楼设计1.1.2建筑面积 3236m21.1.3建筑总高度 18.45m（室外地坪算起）1.1.4建筑层数 5层1.1.5结构类型 框架结构1.1.6工程概况 层数为5层，各层层高均为3.6m；室内外高差为0.45m；框架结构；抗震设防烈度为7度；耐火等级二级；设计

20、使用年限50年。1.2 设计资料1.2.1气象资料1.温度：夏季最高温度：40，冬季最低温度：-5；相对湿度：75%。2.主导风向：全年为南、东南风，基本风压为：0.45kN/m2。3.雪荷载条件：最大积雪深30mm，基本雪压：0.45kN/m2。1.2.2结构要求 钢筋混凝土框架结构，外、内墙体均采用普通砖，内隔墙采用大空页岩砖，现浇钢筋混凝土楼板。1.2.3地质条件根据工程地质勘察报告：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育，地基土为厚度较大的粘性土层，地基承载力标准值，地下水埋藏较深，对建筑物基础无影响。1.2.4地震设防 抗震设防烈度为7度1.2.5材料要求 混凝土C25，C30；钢筋级、

21、级钢筋。1.2.6技术要求 满足工程施工图深度要求。第2章 结构设计说明2.1 结构方案选取2.1.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁、柱构件通过节点连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合

22、理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构的抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。本设计为五层的多层结构，根据住宅的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。2.1.2水平向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种

23、复杂的楼面荷载。2.2 楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同，可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中，应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯，剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系，外观美观，但结构受力复杂，设计与施工较困难，用钢量大，造价高，在实际中应用较少。梁式楼梯由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成。当梯段水平方向跨度大于3m时，宜用梁式楼梯。本结构中的梯段水平方向跨度为3.3m，因此本设计采用梁式楼梯。2.3建筑材料的选择梁柱采用C30、楼梯均采用C25的混凝土，用以提高整个结构的强度。由于施工工艺的改进，技术的提高，提高混凝土的

24、强度不会引起整个结构的造价大幅提高。2.4基础形式选取本设计的基础形式选取边柱采用柱下独立基础，中柱边柱采用联合基础。多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比较。2.5结构布置计算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm。一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的

25、空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。第3章 框架设计3.1结构选型3.1.1结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。3.1.2屋面结构采用现浇钢筋混凝土肋型屋盖，柔性屋面，屋面板厚100mm，屋面采用双向板。3.1.3楼面结构全部采用现浇钢筋混凝土肋型楼盖，板厚为100mm，楼面采用双向板。3.1.4楼梯结构采用钢筋混凝土梁式楼梯3.1.5天沟采用现浇天沟3.2设计资料3

26、.2.1设计题目xx中学教学楼设计，层数为5层，各楼层层高均为3.6m；室内外高差为0.45m。3.2.2地质条件根据工程地质勘察报告：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育，地基土为厚度较大的粘性土层，地基承载力标准值，地下水埋藏较深，对建筑物基础无影响。3.2.3气象资料1.温度：夏季最高温度：40，冬季最低温度：-5；相对湿度：75%。2.主导风向：全年为南、东南风，基本风压为：045kN/m2。3.雪荷载条件：最大积雪深30mm，基本雪压：0.45kN/m2。3.2.4材料选择混凝土：采用C30（fc=14.3，ft=1.43）；C25（fc=12.7， ft=1.27）钢筋：梁柱中受力纵

27、筋采用HRB335级（fy=300），其余采用HPB235级（fy=210）；墙体：外墙和内隔墙均采用粘土砖，其尺寸为240mm120mm60mm，重度=18kN/m；门窗：木门，=0.2kN/m；钢塑门窗，=0.45kN/m。3.3 框架计算简图及梁柱线刚度3.3.1梁柱截面尺寸的初步确定横向框架梁：h=l/（818）=1/（818）6300=350787.5mmb=(1/21/3)h，取b=250mm bh=250mm600mm (横向主梁、次梁) bh=250mm500mm(纵向主梁) 框架柱：N=Fgn=1.14.54.5145=1559.25 KN,负载面积取中柱中柱Ac=bchcN

28、/unfc=1559.251030.8514.3=128280.54 mm(抗震等级三级)即 b=h=358mm 取bh=500mm500mm故柱统一取500500mm3.3.2确定框架计算简图框架计算单元如图3.1所示，取9轴上的一榀框架进行计算，假定框架柱固定于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的尺寸不变，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，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定位-0.95m，二层楼面标高为3.60m，故底层柱高为4.55m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.60m。由此可绘出框架的计算简图，如图3.2所示。图3.1 结构

29、平面布置图3.3.3框架梁柱的线刚度计算：对于中框架梁取I=2I0左边跨梁：i左边梁=EI/l=3.0107kN/m21/120.25m（0.5m）3/6.3m=2.5104kNm中跨梁：i中跨梁=EI/l=3.0107kN/m21/120.25m（0.5m）/2.7m=5.8104kNm 右边跨梁：i左边梁=i左边梁=2.5104kNm底层边柱：i底边柱=EI/h=3.0107kN/m1/12（0.5m）4/4.45m=3.4104kNm其余各层边柱（A轴和D轴）：i余边柱=EI/h=3.0107kN/m1/12（0.5m）4/3.6m=4.3104kNm令i余边柱=1.0，则其余各杆件的相

30、对线刚度为：则i左=i右=2.5104/4.3104 =0.58 i中=5.8104/4.3104 =1.35 i底=3.4104/4.3104=0.79 图3.2 计算简图3.4荷载计算3.4.1恒载标准值计算（1）屋面 防水层（刚）30厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m2 防水层（柔）三毡四油铺小石子 0.4kN/m2 找平层：20厚1：3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2 找平层：20厚1：3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.0414=0.56kN/m2 保温层：80厚 矿渣水泥 0.0814.5=1.1

31、6kN/m2 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/ m3=0.17kN/ m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/ m3=0.17kN/ m2 合计 6.59kN/ m2（2）标准层楼面 瓷砖地面（水泥砂浆擦缝） 30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 水泥浆结合层一道 1.05 kN/m2 结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2 合计： 3.72kN/m2 （3）梁自重bh=250mm600mm梁自重： 25kN/m30.25m(0.6m-0.10m

32、)=3.13kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 1.30.0117=0.22 kN/m 合计： 3.35kN/m bh=250mm500mm梁自重： 25kN/m30.25m（0.5-0.10）m=2.5kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.117(0.5-0.1)2+0.3=0.19kN/m 合计： 2.69kN/m基础梁bh=250mm400mm梁自重： 25kN/m30.25m0.4m=2.5kN/m（4）柱自重 bh=500mm500mm 柱自重： 25kN/m30.5m0.5m=6.25kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 40.50.0117=0.34kN/m 合计： 6.59kN/

33、m（6）纵墙自重 标准层： 纵墙： 18 kN/m30.9m0.24m=3.89 kN/m 铝合金窗： 0.45 kN/m22.1m=1.05 kN/m 水刷石外墙面： 0.5 kN/m20.9m=0.45 kN/m 水泥粉刷内墙面： 0.360.9=0.32kN/m 合计： 5.65kN/m 底层： 纵墙： 18 kN/m3(4.55-2.1-0.6-0.4)m0.24m=7.56kN/m 铝合金窗： 0.45 kN/m22.1m=1.05 kN/m 水刷石外墙面： 0.5 kN/m20.9m=0.45 kN/m 水泥粉刷内墙面： 0.360.9=0.32kN/m 合计： 9.38kN/m（

34、6） 横墙自重 标准层： 横墙 18 kN/m33.1m0.24m=12.96kN/m 水泥粉刷内墙面： 20.363=2.16 kN/m 合计： 15.12 kN/m 底层： 横墙： 18 kN/m3(4.55-0.5-0.4)m0.24m=15.34kN/m 水泥粉刷内墙面： 20.363.55=2.56 kN/m 合计： 17.9 kN/m3.4.2活荷载标准值计算（1）屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得：不上人屋面：0.5 kN/m2楼面：2.0 kN/m2走廊：2.5kN/m2（2）雪荷载 Sk=1.00.45 kN/m2=0.45 kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者

35、中取较大值3.5横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算3.5.1集中风荷载标准值 为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效 集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中基本风压=0.5 kN/ m2；-风压高度变化系数,因建设地点位于有密集建筑群的城市市区，所以地面粗糙度为C类；-风荷载体型系数,根据建筑物的体型查表得=1.3；-风振系数,对于建筑物高度小于30m的建筑,取1.0；-下层柱高；-上层柱高；B迎风面的宽度,B=4.5m. 计算过程见下表3.1表3.1 集中风荷载标准值离地高度z/m (kN/m2)/m/m/kN18.451.20

36、1.461.30.53.609.2214.851.141.361.30.53.63.616.3311.251.041.251.30.53.63.613.697.651.001.151.30.53.63.612.114.051.001.061.30.54.053.611.863.5.2风荷载作用下的水平位移验算（1） 侧移刚度D 表3.2 横向2-5层D值的计算构件名称( kN/m)A轴柱 0.2258598C轴柱 0.49119594D轴柱 0.49119594F轴柱0.2258958 表3.3 横向底层D值的计算构件名称( kN/m)A轴柱0.4528908B轴柱 0.66213047C轴柱

37、 0.66213047D轴柱0.4528908（2） 风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算:式中 -第j层的总剪力 -第j层所有柱的抗侧移刚度之和 -第j层的层间侧移第一层的层间侧移值求出以后,就可计算各楼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侧移的计算见下表3.4表3.4 风荷载作用下框架侧移计算层次/kN/kN/( kN/m)/m/h59.229.22570140.00021/18000416.3325.55570140.00041/9000313.6

38、939.24570140.00071/5143212.1151.35570140.00091/4000111.8663.21439100.00141/2571=0.0036m侧移验算：层间侧移最大1/25711/550(满足要求)（3） 风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载下的内力用D值法进行计算。其步骤为： （1）求各柱反弯点处的剪力值； （2）求各柱反弯点的高度； （3）求各柱杆端弯矩及梁端弯矩； （4）求各柱的轴力及梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力： ，框架柱反弯点位置，y=y0+y1+y2+y3，计算结果如表3.5表3.8表3.5 A轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.61.40.300000.301.0843.61.40.400000.401.4433.61.40.450000.451.6223.61.40.500000.501.8014.551.90.680000.683.09表3.6 C轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.64.80.400000.401.4443.64.80.450000.451.6233.64.80.500000.501.8023.64.80.500000.501.8014.556.50.580000.582.64表3.7 D轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.