五层教学楼毕业设计计算书.doc

1、南昌航空大学 毕业设计 毕业设计题 目： 南昌市十中某教学楼设计 学 院： 土木建筑学院专业名称： 土木工程班级学号： 11111114 学生姓名： 胡曦指导教师： 龚剑 二O一五 年 六 月 毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：南昌市十中某教学楼设计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5000m2，层高3.6m，5层。每层需设教师休息室、普通教室及男女卫生间，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 =250 kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影响。 主导风向：南、东南；

2、基本风压w0=0.50kN/m2，基本雪压s0=0.45kN/m2。 抗震设防烈度为6度，场地类别为类，该建筑属乙级建筑，安全等级为二级。 结构要求：钢筋混凝土框架结构，建筑材料自选。 材料供应：各种材料均能保证供应；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： 45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。 68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、侧立面，剖面图，大样图等建筑施工图纸。 912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

3、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。 1314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。 15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。 16周，评阅老师对设计（论文）进行评阅。 17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. 建筑设计资料集（第二版），北京：

4、中国建筑工业出版社，2003.3. GB50010-2011. 混凝土结构设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，20114. GB50009-2012. 建筑结构荷载规范. 北京：中国建筑工业出版社，2012.5. GB50007-2011. 建筑地基基础设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2011.6. GB50099-2012. 中小学校建筑设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2012.7. GB50016-2006. 建筑设计防火规范. 北京：中国计划出版社，2006.8. 沈蒲生.混凝土结构设计，北京：高等教育出版社，2003.9. 沈蒲生等.高等学校建筑工程专业毕业设计指导，北京

5、，中国建筑工业出版社，2000.10. 周果行.房屋结构毕业设计指南，北京，中国建筑工业出版社，2004. 11 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, 2008/0112 F.F. Udoeyo et al. Strength performance of laterized concrete, Construction and Building, Materials 土木建筑 学院 土木工程 专业类 班学生（签名）： 胡曦日期： 自 2015 年 3 月 23 日 至 2015 年 6 月 26 日指导教师（签名）： 助理指导教师（并指出所负责的部分） 土木工

6、程 系（室）主任（签名）： 附注：任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。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。对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体，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： 胡曦 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

7、学可以将本论文的全部或部分内容编入数据库进行检索，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。作者签名： 胡曦 日期：导师签名： 日期：2南昌市某中学教学楼设计学生姓名： 胡曦 班级：111111指导老师：龚剑摘要：该办公楼位于南昌市市区 ，交通便利，各种生活、生产设施齐全。该工程为矩形建筑，东西长55.0m，南北长16.8m，总建筑面积约4620m，建筑高度19.0m，5层高，层高3.6m，该办公楼满足教学、会议、办公等要求。结构设计密切联系建筑设计，一现行的有关规范为依据，主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设

8、计等内容 。本工程采用钢筋混凝土框架结构体系（双向承重），选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载作用采用弯矩二次分配法计算，水平荷载作用采用反弯点法计算。由于本工程位于6度抗震设防区，属于丙类建筑，所以计算时不考虑抗震要求，但必须满足规范规定的构造要求。此外还进行了框架外的楼梯和基础的设计：对楼梯采用的是梁式楼梯，计算了梯段板、梯段斜梁，平台梁、平台板；对基础采用了独立基础与联合基础，也计算了独立基础和联合基础。 关键词：教学楼 钢筋混凝土框架结构体系 弯矩二次分配法 反弯点法 指导老师签名： 4The Farm Bureau office building Design of Yi

9、Chun CityStudent Name:Qiu rong-wen Class: 10111125Supervisor: Wen yu-pingAbstrct: The village，located at the east of Nanchang City, has convenient transport facilities and a variety of living and production facilities. The rectangular building projects, is 55.0m from east to west and 16.8m from nort

10、h to south, total construction area of which is about 4620m , building height is 19.0m, has 5-storeys, the height of ground floor is 3.6m ,The office building meets the requirements of office work and entertainment.Structural design is closely contacted with architecture, based on existing relevant

11、specifications, includes selection and structural layout of the structure to determine the calculated diagram and the calculation unit, load calculation, lateral control, internal force composition, component design, stair design, foundation design and so on. The project takes reinforced concrete fr

12、ame structure (Two-way bearing system), choose a representative unit to calculate the framework. Using Moment Distribution Method for the vertical load calculation and Inflection point method for horizontal loads. During the process of Design and calculation took into account the whole technical and

13、 economic indicators and construction requirements of industrialization, as the project is located at 6 degree earthquake zone, so the calculation does not take into account the seismic requirements.But must meet the construction requirements specification Also conducted the staircase outside the fr

14、amework and foundation design: use the beam staircase, calculate the bench inclined beam, bench plate, flat beam, the platform plate; use an joint foundation and an independent basis for the calculation of,independent foundationand joint foundation.Keywords: Village Middle shool teaching building ,

15、Reinforced concrete frame structure ,Moment Distribution Method ,Inflection point methodSignature of Supervisor5 目录前言 （1）1 工程概况及原始资料 （2）1.1 工程概况 （2）1.2 设计资料 （2）1.3 平面布置 （2）2 板的计算2.1 设计资料 （5）2.2 屋面板计算 （5）2.3 楼面板计算 （8）3 框架结构设计 3.1 结构选型及材料选用（10） 3.2 框架计算简图及梁柱线刚度 （10） 3.3 荷载计算 （12） 3.4 风荷载作用下的位移验算 （19）

16、3.5 内力计算 （21） 3.6 内力组合 （31） 3.7 柱截面设计与配筋计算 （39）4 楼梯设计 4.1 标准层楼梯设计 （48）5 基础设计 5.1 设计资料 （52） 5.2 A轴柱独立基础设计(52） 5.3B,C轴柱下联合基础设计 (55) 参考文献 （57） 致谢（58） 前 言 毕业设计是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。 本次毕业设计题目为南昌市十中某教学设计。在毕设前期，我重新学习结构力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计和基础工程等知识，并借阅了抗震规范、混凝土结构设计规范

17、、荷载规范等规范。在毕设中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计并积极请教指导老师。在老师的精心指导下，在规定的时间内完成了建筑设计，结构设计，手算一榀框架及PKPM软件计算。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，排版及相应图片的插入，并得到老师和同学们在毕设中的指导批正，使我在自我所学的基础上完成了任务，在此表示衷心的感谢。 在毕设的期间，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、Word。在绘图时熟练

18、掌握了AutoCAD、天正软件及PKPM，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 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。11 建筑设计及原始资料1.1工程概况该办公楼位于南昌市市区，交通便利，各种生活、生产设施齐全。该办公楼作为村级组织活动场所满足村办公、会议、教学。建筑面积：约4620m2，共5层，层高3.6m，钢筋混凝土框架结构体系，结构抗震设防为6度，乙类建筑安全等级为二级，基础采用了柱下独立基础和联合基础。1.2 设计资料1. 地质条件：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育；

19、地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fak =250 kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影。2. 主导风向：南、东南；基本风压：0.5kN/m2；基本雪压：0.45kN/m2。3.抗震设防烈度为6度，该建筑属乙类建筑，安全等级为二级。4. 材料供应：各种材料均能保证供应；施工技术条上：各种机具均能满足要求。1.3 平面布置形式2 标准层平面图342 板的计算2.1 设计资料 宜春市农业局办公楼双向板肋梁楼盖的结构布置如图2.1所示，屋面采用不上人屋面，屋面做法：20mm厚水泥砂浆保护层，三毡四油防水卷材防水层，找平层是20mm厚的1:3水泥砂浆，找坡层是40mm厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%

20、找坡，抹灰层是10mm厚的混合砂浆，结构层120mm厚现浇钢筋混凝土板，屋面活载是0.5KN/m。楼面做法：25mm厚大理石面层配水泥砂浆擦缝，40mm水磨石地面，水泥浆结合层一道，120mm厚现浇混泥土楼板，20mm厚混合砂浆抹灰层，走廊活载3.5KN/m，教室活载2.5KN/m。混泥土为C30，受力纵筋为HRB335级，箍筋为HPB300级，柱截面尺寸为b*h=400mm*400mm.图2.1 结构平面布置图 52.2 屋面板计算：1. 荷载计算保护层：20厚水泥砂浆 0.02m20KN/m=0.4 KN/m防水层：三毡四油防水卷材 0.4KN/m找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 0.02

21、m20KN/m=0.4 KN/m保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08m14.5KN/m=1.16KN/m找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆 0.04m14KN/m=0.56KN/m结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m=3.0KN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01m17KN/m=0.17KN/m合计 6.09KN/m恒载设计值 6.091.2=7.308 KN/m活载设计值： q=0.5KN/m1.4=0.7KN/m合计 0.7KN/m 2. 按塑性理论计算 在求各区格板跨内正弯矩时，按恒载均布及活载棋盘式布置计算，取荷载： 荷载控制： 由恒载控制=1.356.0

22、9+1.40.51.00.7 =8.7115KN/m 由活载控制=1.26.09+1.40.51.0 =8.008 因此，由恒载控制。按沈蒲生主编，混泥土结构设计，高等教育出版社，附录8进行内力计算，区格板A：ly=7.2-0.3=6.9m; lx=4.5-0.3=4.2mn=6.9/4.2=1.64;=(1/n)2=0.3721=2;根据极限平衡条件可得mx= Plx2(3n-1)/12(6n+5.5-0.5)=8.71154.22(31.64-1)/12（1.646+5.50.3721-0.5）=4.409KN/mmy=mx=0.37214.409KNm=1.641KNmmx=mx=mx=

23、24.409 KNm=8.818 KNmmy=my=my21.641 KNm=3.282 KNm区格板B：ly=4.5-0.3=4.2m;lx=2.4-0.3=2.1mn=4.5/2.1=2;=(1/n)2=0.25KNm=2;根据极限平衡条件可得mx= Plx2(3n-1)/12(6n+5.5-0.5)=8.71152.12(32-1)/12(62+5.50.25-0.5)=1.243KN/mmy=mx=0.251.243 KNm =0.31 KNmmx=mx=mx=21.243 KNm =2.486 KNmmy=my=my20.31 KNm =0.62 KNm由表2.2.1可见，板间支座弯

24、矩是不平衡的，实际应用时刻近似取相邻两区格板支座弯矩的平均值，即：A-A支座: mx=1/2(-8.818 KNm -8.818 KNm)=-8.818 KNmA-B支座：my=1/2（-3.282 KNm -2.486 KNm）=-2.884 KNmB-B支座：my=1/2（-0.62 KNm -0.62 KNm）=-0.62 KNm 3. 配筋计算 各跨内弯矩、支座弯矩已求得（各支座均为固接，均乘以折减系数0.8），即可近似按A=m/（0.9fyho）算出相应的钢筋截面面积，取跨内及支座截面，ho=100mm。计算结果见表2.2.2。表2.2.2 屋面板配筋计算截面m/（KNm）ho/mm

25、As/mm2选配钢筋实配面积/ mm2跨中A区格lox方向loy方向3.52721.3128100100133.4349.65 8200 82002512517B区格lox方向loy方向0.99440.24810010037.639.5582008200251251支座A-A7.0544100290.38/10200322A-B1.988810081.848200251B-B0.54410022.398200251采用分离式配筋，配筋图见施工图纸。2.3 楼面板计算：1. 荷载计算 面层： 40mm厚水磨石地面 400.02 KN/m3 =0.8 KN/m3结构层：120 mm厚现浇混泥土楼板

26、 0.1225 KN/m3=3.0 KN/m2抹灰层：20mm厚混合砂浆 0.0220 KN/m2=0.4 KN/m2 合计 4.2 KN/m3 教室：2.5 KN/m3 ； 走廊：3.5 KN/m32. 按塑性理论计算在求各区格板跨内正弯矩时，按恒载均布及活载棋盘式布置计算，取荷载：区格板A： 荷载控制： 由恒载控制=1.354.2+1.42.51.00.7 =8.12 KN/m3 由活载控制=1.24.2+1.42.51.0 =8.54 KN/m3 因此，由活载控制。按沈蒲生主编，混泥土结构设计，高等教育出版社，附录8进行内力计算，ly=7.2-0.3=6.9m; lx=4.5-0.3=4

27、.2mn=6.9/4.2=1.64;=(1/n)2=0.3721=2;根据极限平衡条件可得mx= Plx2(3n-1)/12(6n+5.5-0.5)=8.544.22(31.64-1)/12（1.646+5.50.3721-0.5）=4.317KN/mmy=mx=0.37214.371KNm=1.602KNmmx=mx=mx=24.317 KNm=8.634 KNmmy=my=my=21.602 KNm=2.204 KNm区格板B： 荷载控制： 由恒载控制=1.354.2+1.43.51.00.7 =9.1KN/m3 由活载控制=1.24.2+1.43.51.0 =9.94 KN/m3 因此，

28、由活载控制。按沈蒲生主编，混泥土结构设计，高等教育出版社，附录8进行内力计算，ly=4.5-0.3=4.2m;lx=2.4-0.3=2.1mn=4.5/2.1=2;=(1/n)2=0.25KNm=2;根据极限平衡条件可得mx= Plx2(3n-1)/12(6n+5.5-0.5)=9.942.12(32-1)/12(62+5.50.25-0.5)=1.416KN/mmy=mx=0.251.416 KNm =0.354 KNmmx=mx=mx=21.416 KNm =2.832 KNmmy=my=my=20.354 KNm =0.708 KNm由表2.2.1可见，板间支座弯矩是不平衡的，实际应用时

29、刻近似取相邻两区格板支座弯矩的平均值，即：A-A支座: mx=1/2(-8.634 KNm -8.634 KNm)=-8.634 KNmA-B支座：my=1/2（-3.204 KNm -2.832KNm）=-0.186 KNmB-B支座：my=1/2（-0.708 KNm -0.708 KNm）=-0.708 KNm 3. 配筋计算各跨内弯矩、支座弯矩已求得（各支座均为固接，均乘以折减系数0.8），9即可近似按A=m/（0.9fyho）算出相应的钢筋截面面积，取跨内及支座截面h0=100mm。计算结果见表2.3.2。表2.3.2 屋面板配筋计算截面m/（KNm）ho/mmAs/mm2选配钢筋实

30、配面积/ mm2跨中A区格lox方向loy方向3.45361.2816100100142.1252.7482008200251251B区格lox方向loy方向1.13280.283210010046.6211.65482008200251251支座A-A6.9072100284.28/10200322A-B2.265610093.238200251B-B0.566410023.318200251采用分离式配筋，配筋图见施工图纸。3 框架结构设计3.1 结构选型及材料选用（1）. 结构体系选型：采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。（2）. 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋行屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋

31、面板厚120mm。（3）. 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋梁屋盖，板厚120mm。（4）. 楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。2 材料选用(1) .混凝土采用C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）(2) .钢筋；纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335(fy=300N/mm2）,其余采用热轧钢筋HPB300(fy=270N/mm2）。(3) .外墙采用普通实心粘土砖厚240mm，重度r=19KN/m3，水刷石外墙面；内墙采用普通实心粘土砖厚240mm，重度r=19KN/m3，双面水泥粉刷。(4) .窗；采用钢塑玻璃窗（r=0.35KN/m2），门；采用木门（r=0.2KN

32、/m2）。3.2 框架计算简图及梁柱线刚度101. 确定框架计算简图（KJ-5） 框架的计算单元如图3.3.1所示，取5轴上的一榀框架计算。假定框架嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸不变，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，基顶标高根据地址条件、室内外高差，定为-0.95m，二层楼面标高为3.6m，故底层标高为4.55m。其余各层柱从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.6m。由此可绘出框架的计算简图，如图3.3.1所示。图3.3.1 计算简图112. 框架梁柱的线刚度计算对于中框架梁取I=2I0（1）左边梁：i左边梁=EI/l=3.0107KN

33、/m21/120.3m（0.7m）3/7.2m=7.15104KNm（2）中跨梁：i中跨梁=EI/l=3.0107KN/m21/12（0.3m）4/2.4m=1.69104KNm（3）右边梁：i右边梁=EI/l=3.0107KN/m21/120.3m（0.7m）3/7.2m=7.15104KNm （4）底层柱（A-D轴）：i底柱=EI/l=3.0107KN/m1/12（0.4m）4/4.55m=1.41104KNm （5）其余各层柱；i其余层柱= EI/l=3.0107KN/m1/12（0.4m）4/3.6m=1.78104KNm令i其余层柱=1.0。则其余各杆件的相对线刚度为： i左边梁=7

34、.15104KNm/1.78104KNm=3.30 i右边梁=1.69104KNm/1.78104KNm=3.30 i中跨梁=7.15104KNm/1.78104KNm=3.96 i底层柱=1.41104KNm/1.78104KNm=0.78 框架梁柱的相对线刚度如图3.3.1所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。3.3 荷载计算1. 恒载标准值计算（1） 屋面保护层：20mm厚水泥砂浆 0.02m20KN/m=0.4 KN/m防水层：三毡四油防水卷材 0.4KN/m找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 0.02m20KN/m=0.4 KN/m保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08m14.5K

35、N/m=1.16KN/m找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆 0.04m14KN/m=0.56KN/m结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m=3.0 KN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01m17KN/m=0.17KN/m合计 6.09KN/m12（2） 各层标准层25mm厚大理石配水泥砂浆擦缝面层： 40mm厚水磨石地面 400.02=0.8 KN/m2结构层：120mm厚现浇混泥土楼板 0.12m25 KN/m3=3.0 KN/m2抹灰层：20mm厚混合砂浆 0.02m20 KN/m3=0.4KN/m2 合计 4.2 KN/m2（3） 梁自重： bh=300mm7

36、00mm 自重： 25KN/m30.3m（0.70m-0.12m）=3.91KN/m 抹灰层20mm厚混合砂0.02m【0.70m-0.12m）2+0.30m】17KN/m=0.44KN/m 合计 4.35KN/m bh=300mm500mm 自重： 25KN/m30.3m（0.50m-0.12m）=2.49KN/m 抹灰层：20mm厚混合砂浆 0.02m【（0.50m-0.12m）2+0.3】17KN/m=0.36KN/m 合计 2.85KN/m 基础梁： bh=300mm300mm 自重： 25KN/m30.3m（0.30m-0.12m）=1.13KN/m 抹灰层：20mm厚混合砂浆 0.

37、02m【（0.30m-0.12m）2+0.3】17KN/m=0.22KN/m合计 1.35KN/m （4） 柱自重： bh=400mm400mm 自重： 25KN/m30.4m0.4m=4.0KN/m 抹灰层：20mm厚混合砂浆 0.02m0.4m17KN/m=0.14KN/m 合计 4.14KN/m （5）墙自重： 梁bh=300mm300mm下墙自重： 19（3.6-0.3）0.24=15.048 KN/m 梁bh=300mm500mm下墙自重： 19（3.6-0.5）0.24=14.136 KN/m梁bh=300mm700mm下墙自重： 19（3.6-0.7）0.24=13.224 KN/m2. 活载标准值计算（1） 屋面和楼面活载标准值： 根据荷载规范查得： 不上人屋面：0.5KN/m2 楼面：教室 2.5KN/m2 走廊 3.5KN/m2（2） 雪荷载:基本雪压0.45KN/m2 sk