沈阳市沈北新区人杰湖中学教学楼建筑结构设计.doc

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1、本科论文本科生毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本设计（论文）中没有抄袭他人研究成果和伪造数据等行为。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。设计（论文）作者签名： 日期： 本科生毕业设计（论文）使用授权声明沈阳城市学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。本人授权沈阳城市学院可以将本科毕业设计（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、缩印或其他复印手段保存、汇编毕业

2、设计（论文）。设计（论文）作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名： 日期： 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52.1 结构设计基本说明52.2 截面设计62.3 荷载汇集62.4 框架内力分析82.5 楼梯计算532.6 基础设计56结 语61参考文献63附件1沈阳市沈北新区人杰湖中学教学楼建筑设计图纸65附件2沈阳市沈北新区人杰湖中学教学楼结构设计图纸67致 谢69本科论文摘 要钢筋混凝土框架结构是一种系统的结构，由梁和柱连接节点来承载竖直和水平荷载，而砌筑的砖墙仅起到保护和隔断的作用。框架结构具有平面布

3、置灵活，应用空间较大等优点，被广泛应用于各类民用，商用建筑当中。当今是经济迅速发展和技术高度发达的时代，由于人们对建筑物的需求越来越高，所以对建筑的风格、地理位置、配套实施和园林景观绿色环境的期待值也越来越高，同时对建筑物的抗震等级、防火等级等更多安全方面提出了更高的要求。结构设计是与建筑设计紧密联系的，本次设计我是已现行的相关规范为依据，先确定了结构选型及其布置，进而得到了计算简图、计算单元、荷载计算，从而对基础、构件、楼梯、走廊、门窗、外墙、卫生间及各类办公室进行统筹规划的设计，根据教学楼内各种教室和办公室的不同使用之处，做了不同侧重点的系统规划，来保证学生及老师们的使用要求，同时还考虑到

4、了各类不可抗力的情况的发生，确保教学楼的安全可靠。综上所述，我本次设计教学楼的宗旨是以安全性，实用性，可靠性和外观完美性为主进行研究。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；内力计算本科论文AbstractA reinforced concrete frame structure is a system in which beams and columns connect to each other to carry vertical and horizontal loads, while masonry walls serve only as protection and partition.

5、 The frame structure is widely used in all kinds of civil and commercial buildings due to its flexible layout and large application space.With rapid economic development and highly developed technology, people need builidings demands higher and higher, so the construction of the style, geographical

6、location, form a complete set of implementation and the expectation value of landscape green environment is becoming more and more high, the seismic grade of buildings, fire rating, and more safety aspects put forward higher requirements.Structure design are closely connected with the architectural

7、design, the design I am already present on the basis of the relevant specification, make sure the structure selection and arrangement, then get the calculation diagram, calculation unit, load calculation, thus the basis, artifacts, stairs, corridor, doors and Windows, walls, bathroom, and all kinds

8、of office for the design of overall planning, according to the different use of buildings within the various classrooms and offices, has made the different emphasis of system planning, to ensure that students and teachers use requirement, at the same time also took into account the situation of all

9、kinds of force majeure, ensure that the building of safe and reliable.To sum up, the purpose of my teaching building design is to study safety, practicability, reliability and appearance perfection.Keywords：Frame structure;Architectural design;Structural design;The internal force calculation本科论文引 言毕

10、业设计是对大学所学知识的综合，深化，扩展，总结的重要阶段，本次毕业设计的教学楼内容包括建筑设计与结构设计：建筑设计中包含了教学楼的建筑方案、平面设计、立面设计、设计方案和设计节点；结构设计包括底层、标准层和顶层的配筋设计，以及基础、柱梁的平面图等等,设计成果以图纸和说明书两部分体现。主体为现浇钢筋混凝土框架结构，由框架梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来，形成的空间结构体系。在建筑设计过程中全面贯彻“适用、安全、经济、美观”的建筑方针。教学楼设计在如今的建筑设计中占有举足轻重的地位，它是当代建筑设计领域中最为基础的设计项目之一。随着现代经济的高速发展，人们的衣食住行的要求也越

11、来越高，我们在追求高质量、高品质生活的同时，也越来越注重优雅、舒适的学习环境，好的学习才能让未来一片光明。教学楼的设计是根据使用功能的不同而具有不同侧重点，需要考虑在解决正常学习需求的基础上，还要兼顾以多媒体室及其他一些功能区为辅的要求，可以同时满足德智体美劳等要求。本次毕业设计可以综合性地把大学四年来所听到和所学到的知识进行整理再进行运用。毕业设计能够使我更好的认识目前房建行业的现状，将理论知识与实践相结合，为今后工作实际打下良好基础。同时，通过本次教学楼的设计，我熟悉了建筑设计中所要遵循的规范原则和设计方法，我也懂得了环境设计和建筑空间相结合，并且具备了一些建筑结构设计的基本技能，能够根据

12、不同实际情况，锻炼合理的选择结构类型与构造方案的能力。在毕业设计期间，我运用到了在学校期间学习到的理论知识以及指导老师的耐心教诲，经过不断地改进完善和详细的计算，得出了最终的计算书，加之在实习期间的学习，完善了自己的绘图能力，编制了一套完整的施工图，从中我受益颇深。此外，我熟悉了建筑施工的规章制度，了解建设工程设计的基本内容和环节、结构计算与制图的整个过程，掌握了设计方向的一些基本技能、通过理解专业软件以及建筑工程专业知识，了解一般行业协同和团队合作的重要性，为未来做工程师提供所需的基本和质量技能。在土木工程设计中，对建筑结构的设计是要求非常严格的，每一个微不足道的失误都会导致非常严重的后果的

13、发生，因此，在此次设计过程中，我秉承着认真负责的态度，严格按照设计要求和相关规定、章程对教学楼的结构进行设计，关注每一个梁、板、柱的设计细节，这样才能保证每一次设计都是严谨的，最重要的就是要保证教学楼结构设计的合理性、安全性和满足人员的使用要求，通过运用全面的理论知识和分析技巧，以及解决组织管理问题和社会技能的能力，发展独立负责的工作技能，实现今后需要做的事情，为施工工作奠定基础，为毕业后自身建设奠定基础。1建筑方面1.1建筑方案论述基于安全性和经济性的应用，建筑与环境的美是设计的一个重要组成部分，以经济、安全、合适和美学的原则以及良好的室内外环境进行设计。以确保建筑是可靠的，在结构设计、施工

14、现场、场地条件和工程组织中应充分考虑以下因素：场地、土壤条件和稳定性、建筑的组织和建筑规模、抗震结构的选择和构件等。1.1.1工程概述（1）项目名称：沈阳市沈北新区人杰湖中学教学楼建筑结构设计（2）建设地点：沈阳市沈北新区（3）建筑面积：4371.84m2（4）建筑层数：4层（5）地震设防烈度：7度1.1.2设计依据（1） 国家标准、规范、规程建筑结构制图标准（GB/T501052016）房屋建筑制图统一标准 （GB/T501052016）民用建筑设计统一标准（GB/T500012017）中小学设计规范 （GB500992011）（2）参考书建筑设计资料集建筑通用图集（3）任务书沈阳城市学院土

15、木工程专业2020届毕业生设计任务书1.1.3平面设计（1）柱距该设计要求为框架结构，本次设计选取柱距7.5m进行研究设计。（2）跨度横向跨度为3跨，两侧跨度为7.5m，中间走廊一跨为2.1m。1.1.4立面设计依据本建筑物的性质、规模、高度及所处地理位置，设计要体现出现代的建筑风格以及房间内布置简单以及适宜的颜色。1.1.5剖面设计（1）层高的确定根据本建筑，根据建筑规模建筑室内采光要求（2）室内外高差的确定对于首层房屋，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）屋面排水设计屋面排水采用向两侧排水的方式。1.2建筑设计说明1.2.1防火消防是建筑安全规范设计中

16、重要组成部分，消防疏散设计要求严格，需设置防火梯，但考虑到设计的毕业设计的研究较浅。因此，在这个设计没有防火梯。1.2.2墙体（1）图中墙体标注，砌体中拉结筋做法详情见图中；（2）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屋面（1）屋面防水级别为二级，耐用年限为十年2。1.2.4门窗（1）外门窗均采用铝合金门窗，图中门窗进行列表编号，注明基本情况；（2）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。1.2.5楼梯（1）楼梯栏杆扶手高度0.9m当水平栏杆长度大于0.5时扶手高1.1m；（2）杆间距不大于0.11m且设计为儿童不易攀登止花且防止物品坠落。

17、1.2.6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）在基坑支护的过程中，为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用支挡、加固与保护措施6。2结构方面2.1结构设计基本说明2.1.1基本资料（1）气象条件地区基本风压0.55KN/m2，基本雪压0.45KN/m2。（2）水文及工程地质条件建筑场地类别：类场地表2.1 建筑地层一览表序号土层深度/m承载力/KPa1杂填土1.51022中细砂0.61483中砂21802.1.2设计依据（1）国家标准、规范、规程建筑抗震设计规范（GB500112011）建筑荷载设计规范（GB500092012）混

18、凝土结构设计规范(GB500102010)建筑地基基础设计规范(GB500072011)（2）参考书钢筋混凝土设计手册建筑结构静力计算手册建筑结构构造资料集2.1.3结构布置说明本工程为4层钢筋混凝土框架结构，建筑结构总高度为18m，抗震设防烈度为7度，结构正常使用年限为50年，室内外高差为300mm5。2.1.4地震作用适合地震突发状况疏散人群，依照所选参考书目。2.1.5基础设计通过查阅资料，选用独立基础进行设计。2.1.6结构布置该建筑为教学楼，楼层为4层，结构主体高度为18.0m。图2.1 结构平面布置图竖向荷载传力途径：楼板的均布活载和横载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱

19、，最后传至地基，根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本楼框架的承重方案主要为横纵向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度4。2.2截面设计（1）梁截面设计梁：L1：取，取L2：取，取；（2）梁截面设计柱截面尺寸估算:该框架结构的抗震设防烈度为7度，且高度18.0m，故查规范该结构抗震等级为四级，其轴压比限值为；各层重力荷载代表值近似取15kN/m2，可得一层柱截面面积为:由可知。综上所述，考虑多重原因，柱截面尺寸应取值如下：。2.3荷载汇集（1）屋面改性沥青防水层0.3kN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平200.02=0.40kN/m280mm厚再生聚苯乙

20、烯保温板3.50.08=0.28kN/m2150厚焦渣找坡最薄处30mm100.15=1.50kN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平200.02=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土板27.50.1=2.75kN/m220mm厚板下抹灰170.02=0.34kN/m25.97kN/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/m23.8kN/m2（3）卫生间地面20mm厚大理石地面0.0228=0.56kN/m220厚水

21、泥砂浆0.0220=0.4kN/m21.5厚聚氨酯防水材料0.02kN/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/m24.08kN/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=0.68kN/m21.68kN/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=0.68kN/m280厚苯板保温0.083.5=0.28kN/m22.46kN/m2（5）活荷载雪活载：0.50kN/m2风活载：0.55kN/m2客房等：2.0kN

22、/m2厕所：2.0kN/m2娱乐室：2.0kN/m2不上人屋面：0.5kN/m22.4框架内力分析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（1）计算控制信息水平力与整体坐标夹角()0.00梁刚度放大系数按2010混凝土规范取值否中梁刚度放大系数1.00梁刚度放大系数上限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经典膜元(QA4)考

23、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（2）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/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考虑顺风向风振是考虑横向风振否考虑扭转风振否自动计算结构宽深

24、是风荷载体型系数分段数1第一段最高层号5X迎风0.80X背风-0.50X侧风0.00X挡风1.00Y迎风0.80Y背风-0.50Y侧风0.00Y挡风1.00（3）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(0.1g)场地类别特征周期(s)0.35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阻尼比确定方法全楼统一结构的阻尼比(%)5.0是否考虑偶然偏心否减震隔震附加阻尼比算法强制解耦最大附加阻尼比0.25调整后的水平向减震系数(/)1.00有效刚

25、度和阻尼自动采用直接积分法否是否考虑双向地震扭转效应否自动计算最不利地震方向的作用否活荷载重力荷载代表值组合系数0.50地震影响系数最大值0.080罕遇地震影响系数最大值0.500使用自定义地震影响系数曲线否地震作用放大方法全楼统一全楼地震力放大系数1.00是否考虑性能设计否（4）设计信息是否按抗震规范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0.50第二平动周期方向动位移比例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调整梁端负弯矩调幅系数0.85调幅后不小于简支梁跨中弯矩倍数0.50调幅不小于简支梁跨中弯矩的

26、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活荷载信息柱、墙活荷载是否折减否楼面梁活荷载折减不折减考虑活荷不利布置的最高层号0梁活荷载内力放大系数1.00（5）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框架梁端配筋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）是梁压弯设计控制轴压比0.40梁端配筋内力取值位置0.00不计算地震作用时按重力荷载代表否框架柱轴压比限值按框架结构采用否梁保护层厚度(mm)20柱保护层厚度(mm)20（6）材料信息混凝土容重(kN/m3)

27、25.00梁箍筋间距(mm)100（7）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（8）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0.60活荷载准永久值系数0.50结构设计使用年的活荷载调整系数1.00风荷载分项系数1.50风荷载组合值系数0.60风荷载频遇值系数0.40风荷载是否参与地震组合否水平地震力分项系数1.302.4.1结构基本信息 （1）楼层属性表2.2 楼层属性层号塔号属性51标准层241标准层131标准层12

28、1标准层111标准层1（2）塔属性表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水平风荷载体型分段数1分段号1最高层号5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）构件统计表2.4 各层构件数量、构件材料和层高(单位：m)层号塔号梁数柱数支撑数墙数层高累计高度5111259003.60015.9004111561003.60012.3003111561003.6008.7002111561003

29、.6005.1001111561001.5001.500表2.5 保护层(单位：mm)层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层612020051202004120200312020021202001120200表2.6 混凝土构件层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层51202004120200312020021202001120200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)51112(270)59(360)0(0)0(0/0)(270)41115(270)61(360)0(0)0(0/0)(270)31115(270)61(360)0(0)

30、0(0/0)(270)21115(270)61(360)0(0)0(0/0)(270)11115(270)61(360)0(0)0(0/0)(270)（4）楼层质量表2.8 各层质心坐标(单位：m)层号塔号质心X质心Y质心Z5110.7797.07715.9004110.5206.85512.3003110.5206.8558.7002110.5206.8555.1001110.5236.8541.500表2.9 各层质量和层质量比层号塔号恒载质量(t)活载质量(t)活载质量(不折减)(t)附加质量(t)质量比比值判断51956.220.841.70.01.23满足41716.479.9159

31、.80.01.00满足31716.479.9159.80.01.00满足21716.479.9159.80.01.09满足11652.479.9159.80.01.00满足合计3757.8340.4680.80.0恒载总质量(t)：3757.848活载总质量(t)：340.412附加总质量(t)：0.000结构总质量(t)：4098.260图2.2 恒载,活载,层质量分布曲线(塔 1)图2.3 质量比分布曲线（5）楼层基本信息表2.10 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BMIN51833.5810.687.1248.5017.3948

32、.5017.3941766.2610.467.1248.9817.3248.9817.3231766.2610.467.1248.9817.3248.9817.3221766.2610.467.1248.9817.3248.9817.3211766.2610.467.1248.9817.3248.9817.32单位面积质量：gi单位面积质量比：max(gi/gi-1，gi/gi+1)表2.11 各楼层质量、单位面积质量分布层号塔号楼层质量单位面积质量单位面积质量比519.77E+0051172.131.24417.96E+005947.411.00317.96E+005947.411.0021

33、7.96E+005947.411.09117.32E+005871.210.922.4.2周期、振型（1）振型计算表2.12 振动周期、平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数(Z)10.741389.261.00(0.00+1.00)0.0020.6828176.550.31(0.31+0.00)0.6930.66800.490.69(0.69+0.00)0.3140.223786.340.98(0.00+0.98)0.0250.2177175.110.97(0.97+0.01)0.0360.207735.710.04(0.03+0.01)0.9670.12600.741.

34、00(1.00+0.00)0.0080.117791.340.93(0.00+0.93)0.0790.111182.200.07(0.00+0.07)0.93100.09090.041.00(1.00+0.00)0.00110.077290.100.98(0.00+0.98)0.02120.073987.600.02(0.00+0.02)0.98130.04660.041.00(1.00+0.00)0.00140.040490.041.00(0.00+1.00)0.00150.03820.000.00(0.00+0.00)1.00表2.13 质量系数振型号X向平动质量系数%(sum)Y向平动质

35、量系数%(sum)Z向扭转质量系数%(sum)10.01%(0.01%)72.80%(72.80%)0.07%(0.07%)223.25%(23.26%)0.08%(72.88%)50.07%(50.14%)351.44%(74.70%)0.00%(72.88%)22.89%(73.03%)40.03%(74.74%)9.94%(82.82%)0.13%(73.16%)58.22%(82.96%)0.07%(82.89%)0.32%(73.48%)60.24%(83.20%)0.15%(83.05%)9.52%(83.00%)72.76%(85.96%)0.00%(83.05%)0.00%(8

36、3.00%)80.00%(85.96%)3.29%(86.34%)0.27%(83.28%)90.00%(85.96%)0.22%(86.56%)3.18%(86.46%)100.80%(86.76%)0.00%(86.56%)0.00%(86.46%)110.00%(86.76%)1.19%(87.75%)0.04%(86.50%)120.00%(86.76%)0.02%(87.77%)1.18%(87.67%)1313.24%(100.00%)0.00%(87.77%)0.00%(87.67%)140.00%(100.00%)12.23%(100.00%)0.00%(87.67%)150.

37、00%(100.00%)0.00%(100.00%)12.33%(100.00%)（2）振型阻尼比表2.14 振型阻尼比振型号阻尼比1-150.052.4.3X、Y向地震单振型楼层反应力F-x-xX方向的耦联地震力在X方向的分量F-x-yX方向的耦联地震力在Y方向的分量F-x-tX方向的耦联地震力的扭矩表2.15 振型1的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)510.086.51-3.33410.064.41-2.19310.043.10-1.55210.021.55-0.76110.000.16-0.08表2.16 振型2的地震力层号塔号F-x-x(kN)F

38、-x-y(kN)F-x-t(kN-m)51168.51-12.03-3913.0241115.49-5.73-2747.353184.54-4.04-1942.322144.83-2.07-978.28114.39-0.21-101.50表2.17 振型3的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)51371.705.194004.0541263.830.942818.1931193.780.621996.7021103.200.331008.601110.080.03104.42表2.18 振型4的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(k

39、N-m)51-1.08-16.5139.22410.173.41-9.99311.0016.12-32.62210.9314.31-27.58110.111.83-3.48表2.19 振型5的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)51-258.2821.49613.524133.38-3.74-162.5331240.48-21.25-651.9921228.21-19.26-568.651125.71-2.46-71.66表2.20 振型6的地震力层号塔号F-x-x(kN)F-x-y(kN)F-x-t(kN-m)51-7.41-5.05-686.50410.550.46136.71317.065.27666.20216.975.03595.69110.780.6474.55