天津市于家堡中学中心校区教学楼建筑结构设计.docx

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1、本科论文目 录摘 要IABSTRACTII引 言11 建筑方面31.1 建筑方案论述31.2 建筑设计说明42 结构方面72.1 结构设计基本说明72.2 截面设计82.3 荷载汇集92.4 框架内力分析（附盈建科计算书）102.5 板式楼梯计算602.6 基础设计64结 语69参考文献71附件1 天津市于家堡中学中心校区教学楼建筑图纸73附件2 天津市于家堡中学中心校区教学楼结构图纸75致 谢77本科论文摘 要本毕业设计题目为天津市于家堡中学中心校区教学楼建筑结构设计，本次设计的总建筑面积为5524.45 m2，占地面积为1504.9 m2，建筑层数为5层，建筑总高度为19.5 m。结构体系

2、为框架结构体系。基础采用混凝土独立阶梯型基础。教学楼是建筑设计项目中最为普遍和基础的设计项目之一。设计首要的理念就在于其使用功能和实际运用。教室、办公室、以及一些特定的教室的设计一定要合理，符合规范要求，要充分考虑学生上课的需求以及教室的布局。如在采光方面，要考虑学生上课时是否会受到光线的影响等。其次，是建筑的结构设计。根据建筑所在地区的地质条件，气象条件等完成结构部分的设计。本次教学楼设计经过综合考虑结构体系采用的是混凝土框架结构，基础部分通过勘探选用的是独立阶梯型基础，其他结构部件也都过计算得出了符合要求的尺寸。最后是建筑的外观设计，一定要优先选用低碳环保的材料，相应国家的号召，营造出一个

3、简洁、经济、环保的校园氛围。教学楼设计虽然最为基础的设计项目，但对于我们来说却是检验和巩固专业知识的最好方法。大学期间所学的知识通过这次设计得到了实践，扎实了我们基础对于毕业后从事工作有很大的帮助。关键词：教学楼设计；建筑方案；设计说明；结构设计AbstractThis graduation project topic is the Tianjin Yujiapu Financial District Middle School Center campus teaching building structural design, this design total Gross leasable

4、 area is 5524.45 square meters, covers an area of 1504.9 square meters, the building number is five storeys, the total height of the building is 19.5 meters. The structure system is a frame structure system. The foundation adopts concrete independent step-type Foundation.Teaching building is one of

5、the most common and basic design projects in architectural design. The primary concept of design is its functional and practical application. Classrooms, offices, and some specific classroom design must be reasonable, in line with the requirements of norms, to take full account of the needs of stude

6、nts and classroom layout. If in daylighting aspect, must consider when the student attends class whether to be able to receive the light influence and so on. Secondly, the structural design of the building. According to the geological conditions and meteorological conditions in the area where the bu

7、ilding is located, the design of the structure is completed. The design of the teaching building after comprehensive consideration of the structural system is the use of concrete frame structure, the foundation part through exploration of the use of an independent stepped foundation, other structura

8、l components have also been calculated to meet the requirements of the size. Finally is the building appearance design, must give priority to the use of low-carbon environmental materials, corresponding to the call of the country, to create a simple, economic, environmental protection campus atmosph

9、ere.Although the design of the teaching building is the most basic design project, it is the best way for us to test and consolidate our professional knowledge. The knowledge we learned in college has been put into practice through this design. It is very helpful for us to take up a job after gradua

10、tion.Keywords：Teaching building design; Architectural Scheme; design description; structural design引 言经过这段时间的努力，我的毕业设计终于是完成了。根据学校安排的进度计划，我一步一步的完成学校下发的任务。在这段时间里，我每天都在努力的整理我的毕业设计，这其中就出现了很多的问题，不过这些根据老师的指导意见以及介绍给我的参考资料都一一解决了。现在看到最终的所有毕业设计成果，我的内心非常的高兴，这之前所有的付出都是值得的。下面就是我本次设计的主要内容：当今全球资源正在不断的被消耗，节能环保低碳生活方

11、式充斥着我们的生活。在建筑设计构思上这种思想也开始不断被提倡。我的本次设计是教学楼建筑的设计，作为广大学子学习的公共场所，本次建筑设计也是响应了国家的号召，营造出一个简洁、安全、经济、环保学习氛围供学生们学习,彰显出我过莘莘学子的精神面貌，因而在本次设计中根据多方面的考虑和建议，根据自己的专业知识，掌握建筑、结构设计的要求，以及教学楼建筑房屋的结构设计和结构布置，完成结构构件计算及建筑图纸和结构图纸的绘制,掌握完成教学楼建筑的基本设计。本次设计的流程：调研、收集资料，确定施工方案、完善设计构思开始图纸的初步设计、建筑设计和结构设计、完成图纸设计和毕业设计说明书、完成毕业设计文件的整理和准备答辩

12、。本次设计主要包括建筑、结构两个部分：建筑部分分为建筑方案论述和建筑设计说明两个方面。建筑方案论述包括：本次毕业设计的工程概述；设计过程中所依照参考的各种相关规范以及书籍；平面、立面、剖面的设计；建筑设计的防火及安全。建筑设计说明包括：建筑设计的墙体、楼地面、屋面、门窗、楼梯，以及其他部分的说明。其中楼地面中卫生间地面的标高比楼层标高低50mm，设有地漏和出水口的地方坡度均为1%。其他部分的说明以及要求，在结构施工图以及任务书中均有体现。结构部分分为结构设计基本说明、截面设计、荷载汇集、框架内力分析、板式楼梯设计、基础的设计这几个方面。结构设计基本说明：包括建筑所处地区的气象条件以及水文地质条

13、件等基本资料；结构设计的设计规范以及参考书；结构布置、配筋计算、基础设计、地震作用等基本说明。截面设计：主要包括梁柱截面的设计，通过计算确定框架柱与框架梁截面尺寸取值。荷载汇集：分为恒荷载活荷载两个部分。恒荷载根据不同部位的材质厚度计算出恒荷载值，活荷载根据荷载规范确定。框架内力分析：采用盈建科进行计算，结果以计算书的形式体现。板式楼梯设计：根据楼梯的荷载分布以及其结构信息，进行梯段板的设计、平台板的设计、平台梁的设计、梯柱的设计。基础的设计：根据基础构件信息，以及基础内力组合表，确定出基础底面尺寸和基础底面内力，然后是地基承载力验算和抗冲切验算，最后是底面配筋的计算。此外我还对梁柱截面设计、

14、板式楼梯设计、基础设计的内容做了详细的描述，通过计算设计出符合要求的截面尺寸以及配筋。通过本次毕业设计我将大学期间所学的知识全部整理了一遍。并且将这些知识一一投入到毕业设计中。在此次设计过程本人持着实事求是、严谨务实的态度，完成毕业设计，对我将来步入社会具有珍贵的指导意义。1 建筑方面1.1建筑方案论述包括方案设计、初步设计、施工图设计和结构图设计四大部分，外观要体现出当代建筑特点。结构部分，依据规范设计出梁板柱的尺寸、结构的形式和基础的类型、荷载的分布及其传递、边柱基础的设计。本次设计是依照国家提出的指导方针，在建筑面积、平面布局、文明施工环境、结构安全把控、防火设计、使用年限以及经济效益等

15、方面，考虑全面，设计出一个能满足使用要求教学楼设计。1.1.1工程概述（1）项目名称：天津市于家堡中学中心校区教学楼建筑结构设计（2）建设地点：天津市塘沽区，新华路以南，融义路以北（3）建筑面积：5524.45 m2 （4）建筑层数：5层（5）地震设防烈度：7度。1.1.2设计依据（1）国家标准、规范、通则建筑设计防火规范 GB50016-2014房屋建筑制图统一标准 GB/T50001-2017民用建筑设计统一标准 GB50352-2019（2）参考书教科书建筑设计资料集天津市建筑通用图集（3）沈阳城市学院土木工程专业2020届毕设任务书 1.1.3平面设计（1）柱距 本建筑主体结构采用内廊

16、式，其中间有一条公共走廊，走廊两排房间并列相，通风条件差并且采光也受到限制，所以在设计中一定要满足建筑规范的要求。（2）跨度 主体横向采用一个5跨和一个8跨的梁，梁两边各跨均不相同中间教室的跨度相同，设有走廊。柱网为9m6.9m，走廊尺寸为80.4 2.4 m。1.1.4立面设计 依据建筑物的功能性、审美、造价以及所处环境等因素，设计出符合当代建筑风格的建筑。1.1.5剖面设计（1）确定建筑的层高和整体建筑的高度 根据建筑整体使室内及内廊采光满足要求。（2）确定一层的地面与室外地坪的高差，室内外高差直接决定了室内关于雨水倒灌和墙身的防潮的问题，散水的布置。（3）屋面排水设计 1.1.6防火及安

17、全本建筑设计的耐火等级为二级，设计中未设置消防楼梯。1.2建筑设计说明1.2.1工程设计的主要依据：（1）沈阳城市学院土木工程专业2020届毕设任务书（2）关于建筑设计的其他要求在任务书中体现1.2.2墙体（1）墙体标注、砌体中拉结筋做法详情见结施图中详情。（2）图中所有的钢筋混凝土构造柱详情详见结施图，门窗过顶梁截面配筋详情见结施图 。（3）外墙装饰的具体质量和施工规程应符合国家规定的标准。1.2.3楼地面（1）洗浴室，卫生间楼地面标高比相应的楼层标高低50mm，并且采用防滑地砖。（2）图中标注出有地漏和出水口的坡度均为1%，未标注以外的坡度也做成1%坡度。1.2.4屋面（1）屋面的防水等级

18、为二级，使用年限为十年。（2）其他的做法详见建筑设计总说明。1.2.5门窗（1）门窗均采用铝合金材质，具体详节能设计专篇图中门窗进行列表编号，注明宽、高尺寸，数量及备注等。 （2）面积大于1.5m的窗玻璃应按规范采用安全玻璃，有框玻璃应用应满足建筑玻璃应用技术相关规范。1.2.6楼梯楼梯采用钢筋混凝土现浇板式楼梯，楼梯扶手高1000mm,梯井宽100mm。1.2.7其他要求（1）楼建设的同时进行园林绿化，主要由树木、花草的种植来实现（2）基坑支护时，为保障施工安全，支护形式采用土钉墙的形式。2结构方面2.1结构设计基本说明2.1.1基本资料（1）气象条件基本风压：0.55 kN/ m2。（2）

19、水文及工程地质条件：拟建基地情况说明该工程地处天津市,位于塘沽区，其地貌类型单一，场地地势平坦。建筑场地类别：类场地；根据对建筑基地的勘察结果，地质情况如表2.1所示。表2.1 地质情况序号土层深度/m承载力/KPa123杂填土粉质粘土中砂1.532102150180注：（1）表中所给土层深度由自然地坪算起（2）地下水位距地面：-2.3m；建筑地点冰冻深度：-1.3m2.1.2设计依据（1）国家制图标准、设计规范、设计通则建筑结构制图标准 GB/T50105-2010混凝土结构设计规范 GB50011-2016建筑结构荷载规范 GB50009-2012建筑地基基础设计规范 GB50007-20

20、11（2）参考书课本教材天津市通用图：结构构件通用图集中小学校设计规范图示2.1.3结构布置说明本建筑为5层，结构形式采用的是钢筋混凝土框架结构，结构总高度为19.5m，抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年。在进行截面设计时初步估算了框架梁和框架柱的尺寸并在后期荷载的计算中检验并确定最终尺寸。2.1.4 地震作用当出现地震突发状况疏散人群时，依照所选参考书目，使地震等级达到设计要求。2.1.5 配筋计算本建筑的抗震设防烈度为7度，在进行配筋计算时优先设计主要承重构件在考虑其他受力构件。2.1.6基础设计根据地质条件等因素，本建筑采用独立阶梯型基础进行设计。2.1.7结构布置本建筑为教学楼，

21、共分为5层，主体高19.5m。结构体系采用框架结构体系，结构平面布置简图，如图2.1所示。图2.1 结构平面布置图根据结构的平面布置和荷载传递，确定建筑的承重方式为框架承重体系。2.2 截面设计2.2.1梁柱截面设计（1）框架柱本建筑抗震等级为三级，所以框架结构轴压比限值取=0.9。已知轴压比公式，如式2-1所示： N/（fc bh） 0.9（三级框架） 2-1框架柱的负荷面积上的荷载值取15kN/m2；根据图纸确定边柱负载面积：5.72.4 m2，中柱负载面积：5.73.6 m2；综上所示，根据公式2-2、2-3，可以求得柱的截面面积 ： AcNfc 2-2N=FgEn 2-3边柱：Ac10

22、3636.3636mm2中柱：Ac149475.5245mm2根据计算出的截面面积，本设计框架柱尺寸取bc=hc=400mm400mm。（2）框架梁由挠度、裂度控制： h=(1/81/12)L，b=(1/21/3)h纵向梁：L1：h=112L=1127228.57=597.38mm，h取600mm；b=12h=12600=300mm，b取300mm，横向梁与纵向梁取值相同。2.3荷载汇集2.3.1恒载（1）屋面：(不上人屋面)改性沥青防水层（二毡三油上铺小石子） 0.3kN/m225mm厚1:3水泥砂浆找平 250.02=0.50kN/m280mm厚再生聚苯乙烯保温板 3.50.08=0.28

23、kN/m2150mm厚焦渣找坡最薄处30mm 100.15=1.50kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平 200.02=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 250.1=2.75kN/m220mm厚板下抹灰 170.02=0.34kN/m2 5.42kN/m2（2）楼面：20mm厚大理石地面 0.0228=0.56kN/m220厚水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 0.125 =2.50kN/m220mm厚板下混合砂浆抹灰 0.0217=0.34kN/m2 3.8kN/m2 （3）卫生间地面：20mm厚大理石地面 0.0228=0.56kN/m220厚水泥

24、砂浆 0.0220=0.4kN/m21.5厚聚氨酯防水材料 0.02 kN/m225厚细石混凝土找坡 0.02524=0.6kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 0.125 =2.50kN/m2 3.66kN/ m2 （4) 墙体 内墙：200厚陶粒空心砌块 0.25=1.0kN/m2双层粉刷：（20厚混合砂浆） 0.02217=0.68 kN/m2 1.68kN/m2外墙：300厚陶粒空心砌块 0.35=1.5kN/m2双层粉刷：（20厚混合砂浆） 0.02217=0.68 kN/m280厚苯板保温 0.083.5=0.28 kN/m2 2.46kN/m2 2.3.2活荷载（1）风活载： 0.

25、55 kN/m2（2）客房等： 2.0kN/m2（3）厕所： 2.0kN/m2（4）娱乐室： 4.0 kN/m2（5）走廊、楼梯、门厅： 2.0 kN/m2（6）不上人屋面： 0.5 kN/m2 2.4框架内力分析（附盈建科计算书）2.4.1设计参数（1）结构总体信息结构体系框架结构结构材料信息钢筋混凝土结构所在地区全国恒活荷载计算信息施工模拟三风荷载计算信息一般计算方式地震作用计算信息计算水平地震作用是否计算吊车荷载否是否计算人防荷载否是否生成传给基础的刚度否上部结构计算考虑基础结构否施工模拟加载层步长1（2）计算控制信息水平力与整体坐标夹角()0.00中梁刚度放大系数1.00梁刚度放大系数

26、上限2.00边梁刚度放大系数上限1.50板元细分最大控制长度(m)1.00弹性楼板荷载计算方式平面导荷膜单元类型经典膜元(QA4)考虑梁端刚域否考虑柱端刚域否墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点是结构计算时考虑楼梯刚度否梁与弹性板变形协调是弹性板与梁协调时考虑梁向下相对偏移否刚性楼板假定不采用强制刚性楼板假定地下室楼板强制采用刚性楼板假定否梁墙自重扣除与柱重叠部分否楼板自重扣除与梁墙重叠部分否是否输出节点位移否地震内力按全楼弹性板6计算否求解器设定内存0是否考虑 P-Delt 效应否进行屈曲分析否自动计算现浇板自重是（3）风荷载信息执行规范GB50009-2012地面粗糙程度A修正后的基本风压(kN

27、/m2)0.10风荷载计算用阻尼比(%)5.0结构X向基本周期(s)0.20结构Y向基本周期(s)0.20承载力设计时风荷载效应放大系数1.0考虑顺风向风振是多方向风角度考虑横向风振否考虑扭转风振否（4）地震信息设计地震分组一按地震动区划图GB18306-2015计算否设防烈度7度场地类别特征周期(s)0.25周期折减系数1.00特征值分析类型WYD-RITZ振型数确定方式用户定义用户定义振型数15按主振型确定地震内力符号否砼框架抗震等级三级抗震构造措施的抗震等级不改变（5）设计信息是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力是是否扭转效应明显否是否自动计算动位移比例系数否第一平动周期方向动位移比例

28、（01）0.50第二平动周期方向动位移比例（01）0.50与柱相连的框架梁端M、V不调整否考虑双向地震时内力调整方式先考虑双向地震梁端负弯矩调幅系数0.85框架梁调幅后不小于简支梁跨中弯矩的倍数0.50非框架梁调幅后不小于简支梁跨中弯矩的倍数0.33梁扭矩折减系数0.40支撑临界角(度)20按竖向构件内力统计层地震剪力否位移角小于此值时，位移比设置为10.00020（6）构件设计信息柱配筋计算原则单偏压连梁按对称配筋设计否抗震设计的框架梁端配筋考虑受压钢筋是矩形混凝土梁按T形梁配筋否按简化方法计算柱剪跨比（Hn/2h0）是（7）材料信息混凝土容重(kN/m3)25.00梁箍筋间距(mm)100

29、柱箍筋间距(mm)100（8）钢筋强度HPB300钢筋强度设计值(N/mm2)270HRB335钢筋强度设计值(N/mm2)300HRB400钢筋强度设计值(N/mm2)360（9）荷载组合结构重要性系数1.00恒载分项系数1.30活载分项系数1.50活荷载组合值系数0.70活荷载频遇值系数0.602.4.2结构基本信息（1）楼层属性，如表2.2所示。表2.2 楼层属性层号塔号属性61标准层251标准层141标准层131标准层121标准层111标准层1（2）塔属性，如表2.3所示。表2.3 塔属性塔号属性值1结构体系框架结构结构X向基本周期(s)0.20结构Y向基本周期(s)0.20水平风荷载

30、体型分段数1分段号1最高层号6挡风系数1.00迎风面系数0.80背风面系数-0.50侧风面系数0.000.2V0调整分段数00.2V0调整时楼层剪力最小倍数0.200.2V0调整时各层框架剪力最大值的倍数1.50（3）构件统计各层构件数量、构件材料和层高(单位：m)，如表2.4所示。表2.4 各层构件数量、构件材料和层高层号塔号梁数柱数支撑数墙数层高累计高度6113380003.90021.6005113380003.90017.7004113380003.90013.8003113380003.9009.9002113380004.5006.0001113380001.5001.500保护层

31、(单位：mm)，如表2.5所示。表2.5 保护层层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层612020051202004120200312020021202001120200混凝土构件，如表2.6所示。表2.6 混凝土构件层号塔号梁数(混凝土/主筋)柱数(混凝土/主筋)支撑数(混凝土/主筋)墙数(混凝土/主筋)61133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)51133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)41133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)31133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)

32、0(C0/0)21133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)11133(C30/360)80(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)箍筋(墙分布筋)，如表2.7所示。表2.7 箍筋(墙分布筋)层号塔号梁数(箍筋)柱数(箍筋)支撑数(箍筋)墙数(水平/竖向)边缘构件(箍筋)61133(270)80(360)0(0)0(0/0)(270)51133(270)80(360)0(0)0(0/0)(270)41133(270)80(360)0(0)0(0/0)(270)31133(270)80(360)0(0)0(0/0)(270)21133(270)80(360)

33、0(0)0(0/0)(270)11133(270)80(360)0(0)0(0/0)(270)（4）楼层尺寸、单位质量各楼层等效尺寸(单位:m, m2)，如表2.8所示。表2.8 各楼层等效尺寸(单位:m, m2)层号塔号面积形心X形心Y等效宽B等效高H最大宽BMAX最小宽BMIN611734.4847.0126.2092.7726.7192.7726.71511661.0447.0126.2092.7726.7192.7726.71411661.0447.0126.2092.7726.7192.7726.71311661.0447.0126.2092.7726.7192.7726.71211

34、661.0447.0126.2092.7726.7192.7726.71111661.0447.0126.2092.7726.7192.7726.71单位面积质量: gi单位面积质量比: max(gi/gi-1,gi/gi+1)楼层质量、单位面积质量分布(单位:kg/ m2) 如表2.9所示。表2.9 楼层质量、单位面积质量分布(单位:kg/ m2)层号塔号楼层质量单位面积质量单位面积质量比612.05E+0061179.771.22511.68E+006970.011.00411.68E+006970.011.00311.68E+006970.011.00211.73E+006994.921

35、.14111.51E+006870.380.872.4.3周期、振型（1）振型阻尼比振型号阻尼比1-150.05（2）X、Y向地震单振型楼层反应力振型1的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)610.00-0.000.00510.00-0.000.00410.00-0.00-0.0031-0.00-0.00-0.0021-0.00-0.00-0.0011-0.00-0.000.00振型2的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)610.160.00-104.93510.140.00-76.73410.120.00-61.7131

36、0.080.00-42.58210.040.00-22.19110.000.00-1.65振型3的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)61163.04-0.00108.6251117.81-0.0078.684195.93-0.0062.693167.41-0.0042.942136.07-0.0022.27112.75-0.001.65振型4的地震力：层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)610.354.334.49510.263.303.42410.212.672.77310.151.851.95210.080.981.07110.010.070.08振型5的地震力：层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)610.62-5.806.09510.46-4.234.52410.37-3.423.65310.25-2.372.56210.13-1.251.40110.01-0.090.10振型6的地震力：层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)6153.21-5.36126.525140.04-4.1396.024132.13-3.3377.31