五层中学教学楼毕业设计计算书.doc

1、毕业设计题 目： 萍乡市育才中学教学楼设计 学 院： 土木建筑学院专业名称： 土木工程班级学号： 111111学生姓名： 屈润材指导教师： 赖颖 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：萍乡市育才中学教学楼设计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3000m2，共5层，层高3.6m，钢筋混凝土框架结构。 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：0.45kN/m2；基本雪压：0.45kN/m2

2、。 抗震设防烈度为6度，该建筑属丙类建筑，安全等级为二级。 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，选取一榀典型框架，手工进行内力析，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

3、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. 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. GB50010-2002. 混

4、凝土结构设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，20025. GB50009-2001. 建筑结构荷载规范. 北京：中国建筑工业出版社，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 周果行.房屋结构毕业设计指南 北京：中国建筑工业出版社，2004.8. 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

5、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，高等教育出版社，1994. 土木建筑 学院 土木工程 专业类 111111 班学生（签名）： 日期： 自 2015 年 03 月 17日 至 2015 年 06 月 10 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

6、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： 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： 日期：导师签名： 日期：萍乡市育才中学教学楼设计学生姓名：屈润材 班级：111111指导老师：赖颖摘要：该教学楼楼位于萍乡市城区。建筑形状为矩形，东

7、西跨度为40.8m，南北跨度为15.6m，总建筑面积约3200m，建筑高度18.9m，建筑5层，层高为3.6m。该教学楼根据现行的相关规范、建筑设计，进行结构设计。建筑设计主要包括建筑平面布置、楼梯布置、门窗布置等。结构设计的内容主要有结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、屋面板楼面设计、荷载计算、风荷载作用下的侧移计算、内力组合、梁柱设计、楼梯设计、基础设计等内容 。本工程采用钢筋混凝土框架结构体系，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（风荷载）作用采用D值法计算。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

8、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：楼梯设计时采用的是板式楼梯，计算了梯段板、平台梁、平台板；基础设计时采用了独立基础与联合基础，也分别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 D值法 指导老师签名： ThetechingbuildingislocatedinUrbanareaofPinxiangCity.Student name : Qun Run Cai Class: 111111Supervisor: Lai YingAbstract:Thebuildingisarectangularbuildingwith40.8mEa

9、st-Westlength,15.6mSouth-Northlengthatotalconstructionareasofabout3200m2,fivefloors,3.6mheightofeveryfloor.Thestructureofthisbuildingisdesignedaccordingtoexistingspecifications,architcturedesign.Thearchitecturedesigninclludesthearchitecturallayoutandarrangementofstaircases,doorsandWindowsandsoon.The

10、contentofStructuraldesignisaboutchoosingstructuretype,determiningthecalculationdiagramandcomputingunit,rooffloordesign,loadcalculation,displacementcalculationundertheloadofwind,internalforcecombination,designofvolumes,staircasedesign,Foundationdesign,andsoon.Thisprojecttakestheframeworkofreinforcedc

11、oncretestructures,selectarepresentativeframetocalculatetocomputing.Usingmomentquadraticdistributionmethodtocalculateverticalloadandd-valuemethodtohorizontalloads(loadofwind).Sinetheprojectislocatedin6degreeseismiczone itbelongstoclassCbuildings,sothecalculationdoesnottakeintoaccounttheseismicrequire

12、ments,butitmustmeettheStructural requirementsofthe specifications.whatismore,thedesignofstairsandfoundationoutsidetheframeworkisneeded:usingplatestairstodesignstairs,benchplate,platforms,beams,platformsarecalculated;IndependentFoundationandjointbaseisusedinthefoundationdesignandcalculatesindependent

13、Foundationandjointbaserespectively.Keywords:techingbuildingReinforcedconcreteframestructuremethodMomentquadraticdistribution methodofD-value Signature of Supervisor:目 录前 言11建筑设计及原始资料1.1工程概况21.2设计资料21.3平面布置形式22框架结构设计2.1结构选型及材料选用53板的计算 3.1设计资料63.2屋面板计算73.3楼面板计算94荷载计算4 .1重力荷载计算114.2框架计算简图及梁柱线刚度174.3风荷载

14、作用下的位移验算194.4内力计算214.5内力组合354.6柱截面设计与配筋计算434.7梁截面设计与配筋计算485楼梯设计5.1标准层楼梯设计525.2楼梯设计资料535.3平台板计算545.4平台梁计算556基础设计6.1设计资料576.2 A轴柱下独立基础设计576.2.1荷载取值规定576.2.2内力计算576.3 B,C轴柱下联合基础设计616.3.1联合基础的基本假定616.3.2内力计算.62参考文献64致 谢650前 言毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节，它是对我们大学所学知识的一次综合运用，通过毕业设计可以使我们的学习的知识系统化、实践化。 本次毕业设计题目为萍乡市育才中

15、学教学楼设计。在毕设期间，我参考了房屋建筑学、混凝土结构设计原理、混凝土结构与砌体结构设计和基础工程、土力学等书籍，并查阅了抗震设计规范、混凝土结构设计规范、荷载规范、基础设计规范等。我结合所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计并虚心请教指导老师和同学。在老师和同学的帮助下，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，主要内容是一榀框架计算手稿的电脑输入，手绘一榀框架配筋图，结构施工图修改等。对于老师和同学们在我毕设过程中对我的指导和批正，在此我表示衷心的感谢。 通过毕业设计，我了解建筑设计的全过程，毕业设计培养我独立分析及解决问题的能力，

16、并锻炼我收集、查阅资料的能力，使我得到类似工程师的训练。经毕设过程中通过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了我对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了所学的专业知识。在进行内力组合的计算时，更是使我进一步了解了Excel、Word。在绘图过程中熟练掌握了CAD、天正建筑及PKPM等软件，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。1 建筑设计及原始资料1.1工程概况该教学楼位于萍乡市城区，交通便利，各种生活、生产设施齐全。该教学楼

17、建筑面积：约3200m2，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，丙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；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。2. 主导风向：南、东南；基本风压：0.45kN/m2；基本雪压：0.45kN/m2。3.抗震设防烈度为6度，该建筑属丙类建筑，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 平面布置形式图1.3.1平面布置图1图1.3.2 首层平面

18、图3图1.3.3 1-11轴立面图42框架结构设计2.1 结构选型及材料选用（1）确定结构体系选型：采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。（2）梁柱截面初步确定： 横向框架梁 a截面高度 h=(1/14-1/8)L=（1/14-1/8）6600=417mm-825mm 取h=600mm b截面宽度 b=（1/3-1/2）h=（1/3-1/2）600=200mm-300mm 取b=300mm 纵向框架梁 a截面高度 h=(1/14-1/8)L=（1/14-1/8）6600=417mm-825mm 取h=600mm b截面宽度 b=（1/3-1/2）h=（1/3-1/2）600=200mm-300mm

19、取b=300mm（3）楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝楼盖，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；梁、柱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/m2）。

20、3 板的计算3.1 设计资料 萍乡市育才中学教学楼双向板肋梁楼盖的结构布置如图3.1所示，屋面采用不上人屋面，屋面做法：10mm厚水泥砂浆保护层，三毡四油放水卷材防水层，20mm厚的1:3水泥砂浆找平层，30mm厚水泥石灰焦渣砂浆0.2%找坡层，10mm厚的石灰砂浆抹灰层，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：小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底），20mm厚1:3水泥砂浆找平，120mm厚现浇混凝土楼板，10mm厚混合砂浆抹灰层，走廊活载3.5kN/m，教室活载2.5kN/m。混凝土为C30，受力纵筋为HPB300级，箍筋为HPB300级，柱截面尺寸为：b*h=40

21、0mm*400mm.图3.1 结构平面布置图 173.2 屋面板计算：1. 荷载计算保护层：10厚水泥砂浆 0.01m20kN/m=0.2 kN/m防水层：三毡四油放水卷材 0.4kN/m找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 0.02m20kN/m=0.4 kN/m找坡层：30mm厚水泥石灰焦渣砂浆 0.03m14kN/m=0.42kN/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厚石灰砂浆 0.01m17kN/m=0.17kN/m合计 4.59kN/m荷载设计值： 以活为主： P=4.59kN/m1.2+0.51.4=6.20kN/m以恒为主

22、： P=1.35kN/m4.59+1.40.50.7=6.69kN/m所以 P=6.69kN/m 2. 按塑性性理论计算 计算中各区格板短跨为，长跨为。 P=g+q=8.128kN/mA区格板:=2.4m-0.3m=2.1m，=4.2m-0.3m=3.9m,n=/=1.86,=0.29,2根据极限平衡条件：0.290.92=0.2720.92=1.8420.27=0.54B区格板:=4.2m-0.3m=3.9m，=6.6m-0.3m=6.3m,n=/=1.62,=0.38,20.382.89=1.1022.89=5.7821.10=2.203. 配筋计算 (1)确定截面有效高度：假定板底钢筋选

23、用8，短方向跨中截面=120-15-8/2=101mm，长方向跨中截面的=101-8=93mm；板顶钢筋也采用8，则支座截面=120-15-8/2=101mm。（2） 对于中间区格板A的跨中弯矩和支座弯矩可以减小20%，对于变区格板B，4.2/6.6=0.641.5,弯矩也可以减小20%。（3） 受拉钢筋的计算近似取内力臂系数，按下式计算各区格板受拉钢筋截面面积：=表3.2.1 屋面板配筋计算截面M(kNm)ho/mmAs/mm2选配钢筋实配面积/ mm2跨中A区格方向方向0.220.736931019.7329.99 8200 8200251251B区格方向方向0.882.319310138

24、.9494.1282008200251251支座A-A1.47210159.988200251A-B4.62101188.248200251B-B1.7610171.718200251采用分离式配筋，配筋图见结施图08。3.3 楼面板计算：1. 荷载计算 面层：小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m2找平层： 20mm厚1:3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2结构层：120mm厚现浇混泥土楼板 0.12m25 kN/m3=3 kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01m17 kN/m3=0.17kN/m2 合计 4.12 kN/m2 教室活荷载： =2.5kN/

25、m2 走廊活荷载： =3.5kN/m2 荷载设计值： A:由恒荷载控制的荷载效应组合 P=1.354.12+1.43.50.7=8.99kN/m2 由活荷载控制的荷载效应组合 P=1.24.12+1.43.5=9.84kN/m2 所以P=9.84kN/m2 B:由恒荷载控制的荷载效应组合 P=1.354.12+1.42.50.7=8.01kN/m2 由活荷载控制的荷载效应组合 P=1.354.12+1.42.50.7=8.44kN/m2 所以P=8.44kN/m22. 按塑性性理论计算计算中各区格板短跨为，长跨为。A区格板:=2.4m-0.3m=2.1m，=4.2m-0.3m=3.9m,n=/

26、=1.86,=0.29,2根据极限平衡条件：0.291.35=0.3921.35=2.720.39=0.78B区格板:=4.2m-0.3m=3.9m，=6.6m-0.3m=6.3m,n=/=1.62,=0.38,20.383.62=1.4123.62=7.2421.41=2.823. 配筋计算表3.3.1 楼面板配筋计算截面M(kNm)ho/mmAs/mm2选配钢筋实配面积/ mm2跨中A区格方向方向0.311.069310113.7243.2 8200 8200251251B区格方向方向1.132.909310150118.1682008200251251支座A-A2.1610188.182

27、00251A-B5.94101242.028200251B-B2.2610191.928200251采用分离式配筋，配筋图见结施图07。4 荷载计算4 .1重力荷载计算1. （1）屋面荷载由前面计算可知：屋面恒荷载： 4.59kN/m屋面活荷载： 不上人屋面 0.5 kN/m雪载 0.45 kN/m （2)楼面荷载由前面计算可知：楼面恒荷载： 4.12kN/m屋面活荷载： 教室、卫生间 2.5kN/m走廊、楼梯 3.5kN/m(3)梁自重：bh=300mm600mm自重:25kN/m30.3m（0.60m-0.12m）+17kN/m3（0.48m20.01m) =3.75kN/m(4)柱自重：

28、bh=400mm400mm自重: 25kN/m30.4m0.4m +0.01m0.5m417kN/m3=4.34kN/m(5)外纵墙自重：女儿墙： 0.9m0.24m19kN/m+0.5kN/m0.9m=4.55kN/m标准层： 纵墙 (3.6m-0.6m)0.24m19 kN/m3-(0.24m2.4m2.119kN/m3)/4.2m=8.21 kN/m钢塑玻璃窗： 0.35 kN/m22.1m2.4m/4.2m=0.42kN/m贴瓷砖外墙面： 0.5 kN/m2(4.2m3.6m-2.4m2.1m)/4.2m=1.2kN/m水泥粉刷内墙面： 0.36kN/m2(4.2m3m-2.1m2.4

29、m)/4.2m=0.65kN/m合计 10.48kN/m 底层： 纵墙: (4.55m-0.6m)0.24m19 kN/m3-（0.24m2.4m2.119kN/m3）/4.2m=12.54kN/m钢塑玻璃窗： 0.35 kN/m22.1m2.4m/4.2m=0.42kN/m贴瓷砖外墙面： 0.5 kN/m2(4.2m3.6m-2.4m2.1m)/4.2m=1.2kN/m水泥粉刷内墙面 0.36kN/m2（4.2m3m-2.1m2.4m）/4.2m=0.65kN/m合计 14.81kN/m (5)内纵墙自重标准层： 纵墙：(3.6m-0.6m)0.24m19 kN/m3-（0.24m1m2.1

30、19kN/m3）/4.2m=11.4 kN/m木门： 0.2 kN/m22.1m1m/4.2m=0.1kN/m水泥粉刷内墙面： 2 0.36kN/m2(4.2m3m-2.1m1m)/4.2m=1.8kN/m合计 13.3kN/m底层： 纵墙： （4.55m-0.6m）-2.1m1m0.2419kN/m3/4.2=15.73 kN/m水泥粉刷内墙面： 2（0.36kN/m24.2m3.0m-2.1m1m0.36 kN/m2） /4.2m=1.80kN/m合计 17.53kN/m （6）内隔墙自重：标准层： 纵墙： （3.6m-0.60m）0.24m19kN/m3=13.68kN/m水泥粉刷内墙面

31、： 20.36kN/m2(3.6m-0.6m)=2.16kN/m 合计 15.84 kN/底层： 纵墙： （4.55m-0.6m）0.24m19kN/m3=18.01kN/m 水泥粉刷内墙面： 20.36kN/m2(3.6m-0.6m)=2.16kN/m合计 20.17kN/m2. 竖向荷载作用下框架受荷总图 图4.1.1 板传荷载示意图（1） A-B轴间框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载，为简化计算近似按课本图1.3.15方法等效为均布荷载,荷载的传递示意图见4.1.1。=2.1m/6.6m=0.318恒载：4.59kN/m22.1m（1-20.3182+0.3183）2=16

32、kN/m活载：0.50kN/m22.1m（1-20.3182+0.3183）2=1.74kN/m楼面板传荷载：恒载：4.12kN/m22.1m（1-20.3182+0.3183）2=14.36kN/m活载：2.5kN/m22.1m（1-20.3182+0.3183）2=8.71kN/m 梁自重：3.76.00kN/mA- B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.76kN/m+16.00kN/m=19.76kN/m 活载=板传荷载 =1.74kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =3.76kN/m+14.36kN/m+15.84N/m=33.96kN/m 活载=板

33、传荷载 =8.71kN/m（2） B-C轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载：4.59kN/m21.2m5/82=6.89kN/m 活载：0.50kN/m21.2m5/82=0.75kN/m 楼面板传荷载： 恒载：4.12kN/m21.2m5/82=6.18kN/m 活载：3.50kN/m21.2m5/82=5.25kN/m 梁自重：3.76kN/mB- C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.76kN/m+6.89kN/m=10.65kN/m 活载=板传荷载 =0.75kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =3.76kN/m+6.18kN/m=9.94kN/m 活

34、载=板传荷载 =5.25kN/m 由于左右对称，C-D轴间梁与A-B轴间梁相同。（1） A轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层住：顶层柱恒载=梁自重+女儿墙自重+板传荷载 =3.76kN/m4.2m+4.55kN/m4.2m +4.95kN/m22.1m5/824.2m =60.2kN顶层柱活载=板传活载 =0.5kN/m25/82.1m4.2m =2.76kN标准层柱恒载=梁自重+墙自重+板传荷载 =3.76kN/m4.2m+10.48kN/m4.2m+4.12kN/m2.1m5/84.2m =82.52kN标准层柱活载=板传活载 =2.5kN/m22.1m5/84.2m=13.78kN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =14.81kN/m4.2m+3.13kN/m4.2m =75.35kN（2） B轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =3.76kN/m4.2m+4.59kN/m22.1m5/84.2+4.74kN/m4.2m =61kN顶层柱活载=板传活载 =0.52kN/m