五层框架教学楼毕业设计计算书.doc

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1、南昌航空大学学士学位毕业设计 毕业设计题 目： 新建县第二中学教学楼设计 学 院： 土木建筑学院专业名称： 土木工程班级学号： 11111127学生姓名： 徐绍勇指导教师： 张少钦 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：新建县第二中学教学楼设计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3200m2.；层数：共5层；层高：3.6m。每层需设办公室、教师休息室、开水房等。 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 =235 kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影响。 主导风向：南

2、、东南；基本风压：0.45kN/m2；基本雪压：0.45kN/m2。 抗震设防烈度为6度，该建筑属乙类建筑，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：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

3、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 龙驭球、包世华.结构力学，北京，高等教育出版社，1994.3 沈蒲生.混凝土结构设计，北京：高等教育出

4、版社，2003.4 周果行.房屋结构毕业设计指南 北京：中国建筑工业出版社，2004.5 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，2002.6 建筑设计资料集（第二版），北京：中国建筑工业出版社，2003.7 乐荷卿.土木建筑制图，武汉：武汉理工大学出版社，2003.8 GB50010-2002. 混凝土结构设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，20029 GB50009-2001. 建筑结构荷载规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001.10 GB500072002. 建筑地基基础设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2002. 11 GB50099-2

5、012. 中小学校建筑设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，2012.12 GBJ16. 建筑设计防火规范. 北京：中国建筑工业出版社，2001.13 徐兴声.智能建筑的发展与可持续发展方向J. 建筑学报. 1997(06)14 Peter F Smith. Architecture in a climate of change-a guide to sustainable designM.Architecture Press,2001. 土木工程 系 土木工程 专业类 111111 班学生（签名）： 日期： 自 2015 年 3 月 23 日至 2014 年 6 月 16日指导教师（签名）：

6、 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

7、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：新建县第二中学教学楼设计学生姓名：徐绍勇 班级：111111指导老师：张少钦摘要：本工程为中学教学楼，该教学楼位于南昌市新建县城区。该工程为矩形建筑，东西长45m，南北长16m，总建筑面积3511.7m，共5层，层高3.6m。采用钢筋混凝土框架结构，整个设计包括建筑设计和结构设计两个部分。建筑设计部分，根据建筑规范和使用功能等因素初步确定建筑布局，其中包括建筑体形；合理安排厕所、楼梯、教室位置等。再结合选用的材料、做法进

8、一步确定具体尺寸。结构设计部分，根据建筑设计、各类规范要求、教学楼使用要求、场地地质条件和材料供应情况等确定结构布置方案。选择有代表性的一榀框架进行计算，确定计算简图及计算单元。进一步进行荷载计算（包括底层，屋面，楼面恒、活载）、内力计算（风荷载采用D值法计算，竖向荷载作用采用弯矩二次分配法计算）、内力组合、梁和柱的配筋计算、楼梯设计、基础设计等内容 。由于本工程位于6度抗震设防区，属于乙类建筑，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。在上述工作的基础上，采用天正、AutoCAD及PKPM等软件绘制出建筑施工图和结构施工图。关键词：中学教学楼 钢筋混凝土框架结构 建筑设计 结构

9、设计 指导老师签名： The building design of the second teching building in Xinjian CountryStudent name : Xu ShaoYong Class: 111111Supervisor: Zhang Shao QinAbstract:The project is to build a middle school teching building and it is located in Xinjian Country.The building is a rectangular building with the 45m

10、 East-West length,16m South-North length and a total construction areas of about 3511.7m2,five floors,3.6m height of every floor.Using reinforced concrete frame structure,the whole building includes two parts which are architectural design and structural design.For the part of architectural design a

11、nd structural design,according to the construction standards and using function to ascertain the preliminary architectural layout,including building shape,reasonable place for toilets,stairs,classroom and so on.Then combined with the selected material and methods to ascertain the specific sizes.For

12、the structional design,it should be based on building design,specification build-ing requirements, geological conditions and the availability of materials to ascertain the structure layout. Select a representative frame to calculate to determine calculation diagram and calculated cells. Further calc

13、ulations should be taken on load calculations (including ground floor, roof, and floor dead and live loads), internal force calculation (d-value method was used to calculate wind loads, quadratic distribution method was used to calculate vertical load moment)，combinations of internal forces，volume r

14、einforcement , staircase design, Foundation design, and so on. Since the project is located in 6 degree seismic zone，it belongs to class b buildings, so the calculation does not take into account the seismic requirements, but it must meet the structural requirements of the specifications. On the bas

15、is of the above work,using Tianzheng, AutoCAD,PKPM and other softwares to plot architectural working drawing and structural working drawing.Keyword: Middle school teaching building Reinforced concrete frame structure Architectural design Structure design Signature of Supervisor:目 录前 言11 建筑设计说明1.1 工程

16、概况21.2 设计资料21.3 设计说明22 结构方案2.1 结构选型82.2 材料选用83 板的设计3.1 设计资料93.2 屋面板计算103.3 楼面板计算124 荷载计算4.1 重力荷载计算144.2 框架计算简图及梁柱线刚度204.3 风荷载作用下的位移验算224.4 风荷载标准值作用下的内力计算244.5 内力计算284.6 内力组合374.7 柱截面设计与配筋计算454.8 梁截面设计与配筋计算495 楼梯设计5.1 标准层楼梯设计545.2 设计资料555.3 楼梯设计计算556 基础设计6.1 设计资料596.2 A轴柱下独立基础设计596.2.1 荷载取值规定596.2.2

17、内力计算596.3 B,C轴柱下联合基础设计626.3.1 联合基础的基本假定626.3.2 内力计算64参考文献66致 谢67前 言本设计是按照南昌航空大学2015年毕业设计要求编写的，题目为新建县第二中学教学楼设计。内容包括建筑设计、结构设计两个部分。中学教学楼是公共建筑，其规范相对要求严格。所以前期查阅了各类规范、文献，其中包括中小学校建筑设计规范、建筑设计防火规范、混凝土结构设计规范、房屋建筑学等。结合各类规范及文献，选择合理的中学教学楼建筑和结构设计方案，从而掌握中学教学楼设计的基本原理，满足其使用要求。框架结构的设计源于欧美，二十世纪后得到了世界各地的广泛使用。其结构平面布置灵活、

18、使用空间大、延性较好、具有良好的抗震能力。对于中学教学楼十分的适用，能满足其较大的使用面积要求。框架结构计算部分，分析建筑荷载的受力情况，分别采用不同的方法计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力。然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法。鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。01 建筑设计说明1.1 工程概况该教学楼位于南昌市新建县城区，交通便利，各种生活、生产设施齐全。该中学教学楼建筑面积3511.7m2，共5层，层高3.6m，钢筋混凝土框架结构体系，结构抗

19、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；地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fak =235 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 设计说明1.3.1 总平面设计建筑总平面布置原则：1.人与自然的和谐能在建筑领域体现，合理改造自然，实现人与自然和谐相处。依据当地环

20、境景观设计，结合所处位置和用地条件、有关技术要求，通过绿色建筑的通风和采光进行合理设计，充分考虑自然通风与采光等问题，使建筑在最大程度上保持阳光的照射，实现节能、环保的目的绿化率具体化，同时外部结构和环境要与其周边的环境相融合，实现两者的和谐统一、静动互补，达到保护自然环境、维持生态平衡应根据一栋楼或一个建筑群的组成和使用功能。合理进行布局，使场地内各组成部分成为有机的整体并与周围环境相和谐进行的设计。 2.建筑物的布置应符合抗震、防火等现行规范及各种安全要求，并应满足规划要求。3.建筑物周围布置应与城市交通及周边环境相协调，合理结合各种交通线路，并安排好道路出入口，并结合风向及学生出入的便利

21、。（布置形式如图1.3.1）1.3.2房间设计及布局各房间是建筑的主要部分，是供学会生活学习的必要房间。房间设计应考虑要求有合理的尺寸，足够的使用使用面积，适用的平面布置，充足的采光和室内通风，合理的结构布置和便于施工等，建筑柱网横纵向尺寸都要尽量符合以上要求并采用模数尺寸。（布置形式如图1.3.1）1.3.3 剖面设计本建筑为五层，层高为3.6m。1. 室内外高差的确定为防止室内受室外雨水的倒流，室内与室外应有一定的高差，取设计室内外高差为0.45m。2. 屋面排水设计本建筑中屋面利用防水材料找3坡，采用有组织女儿墙外排水，为了满足各个落水管的排水面积小于200m2, 共设8个D100的落水

22、管。又因31/12，故为平屋顶。3. 楼梯设计所有楼梯采用现浇式钢筋混凝土结构，整体性好。楼梯踏步面要求美观、防滑。踏步高为150mm,宽为270mm。（布置形式如图1.3.2）4. 梁柱截面梁：bh=300500mm 柱：bh=400400mm1.3.4立面设计建筑立面可以看成是由许多构件组成，如墙、梁柱、门窗及女儿墙等。本结构是钢筋混凝土框架，具有开朗、轻巧以及房间布局灵活等特点。建筑体型设计，依据方案整栋建筑物采用矩形结构，结构和房间布局方面都容易满足。（布置形式如图1.3.3）1.3.5 构造设计构造设计主要包括楼地面设计、屋面设计、女儿墙设计等。地面设计应选择适宜的面层和附加层，从构

23、造设计到施工质量上确保地面具有 耐磨、平整、防火、保温、隔热、防潮、防水、防腐蚀等特点。34图1.3.1标准层平面图图1.3.2 1-1剖面图图1.3.3 - 12立面图图1.3.4平面布置图2结构方案2.1 结构选型（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 框架梁高度可按照高跨比来确定，即梁高： b.截面宽度 纵向框架梁 a.截面高度 b.截面宽度 （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。（5）屋面：采用捷罗克防水层2.2 材料选用（1）混凝土采用C30(fc=14.3

24、N/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r1=19kN/m3，水刷石外墙面；内墙采用普通实心粘土砖厚240mm，重度r1=19kN/m3，双面水泥粉刷，重度r2=17kN/m3。（4）窗：采用钢塑玻璃窗（r=0.35kN/m2）；门：采用木门（r=0.2kN/m2）。3 板的设计3.1 设计资料 新建县第二中学教学楼双向板肋梁楼盖的结构布置如图3.1.1所示，板厚=l/40=4500/40=112.5,取120mm

25、。屋面采用不上人屋面，屋面做法：10mm厚水泥砂浆保护层，8mm厚捷罗克防水层8 ，20mm厚的1:3水泥砂浆找平层，30mm厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%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/m2。楼面做法：25厚1:2水泥砂浆面层铁板赶光1，15mm厚水泥砂浆结合层，120mm厚现浇混泥土楼板，10mm厚混合砂浆抹灰层，走廊活载3.5kN/m2，教室活载2.5kN/m2。混凝土为C30。图3.1.1 结构平面布置图3.2 屋面板计算1. 荷载计算 恒载保护层：10mm厚水泥砂浆 0.01m20kN/m=0.2kN/m2防水层：8mm厚捷罗

26、克 0.1kN/m2找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 0.02m20kN/m=0.4 kN/m2找坡层：30mm厚水泥石灰焦渣砂浆 0.03m14kN/m=0.42kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kN/m=3.0kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01m20kN/m=0.2kN/m2合计 4.32kN/m2 活载 0.5kN/m22.荷载组合 由恒载控制： 由活载控制： 荷载由恒载控制：3.板的内力计算按塑性性理论计算该建筑为梁板柱整体现浇的框架结构，因此每块板均为四周固定支撑，计算中各区格板短跨为lx，长跨为lya.区格板A:lx=2.4m-梁宽=2.4-

27、0.3=2.1m，ly=4.2m-0.3m=3.9m，n=ly/lx=1.86，=(1/n)2=0.29，=2根据极限平衡条件：0.290.87=0.2520.87=1.720.25=0.5b.区格板B:=4.2m-0.3m=3.9m，=6.6m-0.3m=6.3m，n=/=1.62，=(1/n)2 =0.38，20.382.73=1.0422.73=5.4621.04=2.084. 配筋计算 (1)确定截面有效高度h0：假定板底钢筋选用8，短方向跨中截面h0=板厚-保护层厚度-钢筋直径/2=120-15-8/2=101mm，长方向跨中截面的h0=101-8=93mm；板顶钢筋也采用8，则支座

28、截面h0=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3，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/kNmho/mmAs/mm2选配钢筋实配面积/mm2跨中A区格ly方向lx方向0.2000.696931018.8528.3682008200251251B区格ly方向lx方向0.8322.1849310136.8288.998200251251支座A-A1.39210156.728200251A-B4.36

29、8101177.978200251B-B1.64410167.808200251采用分离式配筋，配筋图见结施08号图纸。3.3 楼面板计算：1. 荷载计算面层：25mm厚1:2水泥砂浆面层铁板赶光 0.5kN/m2结合层：15mm厚1:3水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.3kN/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 3.97kN/m2教室活荷载： =2.5kN/m2走廊、楼梯活荷载： =3.5kN/m22. 荷载设计值： A：由恒荷载控制的荷载效应组合 P=1.3

30、53.97+1.43.50.7=8.79kN/m2 由活荷载控制的荷载效应组合 P=1.23.97+1.43.5=9.66kN/m2 所以P=9.66kN/m2 B：由恒荷载控制的荷载效应组合 P=1.353.97+1.42.50.7=7.81kN/m2 由活荷载控制的荷载效应组合 P=1.353.97+1.42.50.7=8.26kN/m2 所以P=8.26kN/m23. 按塑性性理论计算 计算中各区格板短跨为lx，长跨为ly。 a.区格板A： lx=2.1m，ly=3.9m,n=ly/lx=1.86, =(1/n)2=0.29, =2 根据极限平衡条件： kN/m 0.291.33=0.3

31、8kN/m 21.33=2.66kN/m 20.38=0.76kN/m b.区格板B： lx=3.9m，ly=6.3m,n=ly/lx=1.62,=(1/n)2=0.38,=2 kN/m 0.383.55=1.39kN/m 23.55=7.10kN/m 21.39=2.78kN/m4. 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ly方向lx方向0.3041.0649310113.5043.4082008200251251B区格ly方向lx方向1.1122.8409310149.20115.7282008200251251支座

32、A-A2.12810186.708200251A-B5.680101231.48200251B-B2.22410190.608200251采用分离式配筋，配筋图见结施图07号图纸。4荷载计算4.1 重力荷载计算1.计算过程（1）屋面荷载由前面计算可知： 屋面恒荷载： 4.32kN/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： 3.97kN/m 楼面活荷载： 教室、卫生间 2.5kN/m 走廊、楼梯 3.5kN/m（3）梁自重： bh=300mm500mm 自重: r1抹灰厚度（梁高-板厚）+r2(梁高-板厚)2抹灰厚度=

33、25kN/m30.3m （0.50m-0.12m）+17kN/m3（0.38m20.01m)=3.01kN/m（4）柱自重： bh=400mm400mm 自重: 25kN/m30.4m0.4m +0.01m0.5m417kN/m3=4.34kN/m（5）基础梁： bh=250mm500mm自重: 25kN/m30.25m 0.5m=3.13kN/m（6）外纵墙自重： 女儿墙： 1.0m0.24m19kN/m+0.5kN/m1m=5.06kN/m 标准层： 纵墙 (3.6m-0.5m)0.24m19 kN/m3-（0.24m2.4m2.119kN/m3） /4.2m=8.66kN/m钢塑玻璃窗：

34、 0.35 kN/m22.1m2.7m/4.2m=0.47kN/m贴瓷砖外墙面： 0.5 kN/m2(4.2m3.6m-2.7m2.1m)/4.2m=1.2kN/m水泥粉刷内墙面： 0.36kN/m2(4.2m3m-2.7m2.1m)/4.2m=0.59kN/m合计 10.84kN/m底层：纵墙：(4.55m-0.5m)0.24m19 kN/m3-（0.24m2.7m2.119kN/m3）/4.2m=12.31kN/m钢塑玻璃窗： 0.35 kN/m22.1m2.7m/4.2m=0.47kN/m贴瓷砖外墙面： 0.5 kN/m2(4.2m3.6m-2.7m2.1m)/4.2m=1.12kN/m

35、水泥粉刷内墙面： 0.36kN/m2(4.2m3m-2.7m2.1m)/4.2m=0.59kN/m合计 14.49kN/m （7）内纵墙自重标准层： 纵墙： (3.6m-0.5m)0.24m19 kN/m3-（0.24m1m2.119kN/m3）/4.2m=11.86kN/m木门： 0.2 kN/m22.1m1m/4.2m=0.1kN/m水泥粉刷内墙面： 0.36kN/m2(4.2m3m-2.1m1.0m)/4.2m=1.8kN/m合计 13.76kN/m底层： 纵墙： （4.55m-0.5m）0.24m19kN/m3-2.1m1m0.2419kN/m3/4.2=16.18 kN/m水泥粉刷内

36、墙面： （0.36kN/m24.2m3.0m-2.1m1.0m0.36 kN/m2）/4.2m=1.80kN/m合计 17.98kN/m （8）内隔墙自重：标准层：纵墙： （3.6m-0.5）0.24m19kN/m3=14.14kN/m水泥粉刷内墙面： 20.36kN/m2(3.6m-0.5m)=2.23kN/m 合计 16.37kN/m底层：纵墙： （4.55m-0.5m）0.24m19kN/m3=18.47kN/m水泥粉刷内墙面： 20.36kN/m2(3.6m-0.5m)=2.23kN/m合计 20.70kN/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

37、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：4.32N/m22.1m(1-20.3182+0.3183)2=15.06kN/m活载：0.50kN/m22.1m(1-20.3182+0.3183)2=1.74kN/m 楼面板传荷载：恒载：3.97kN/m22.1m(1-20.3182+0.3183)2=13.84kN/m活载：2.50kN/m22.1m(1-20.3182+0.3183)2=8.71kN/m 梁自重：3.01kN/mA- B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.01kN/m+15.06kN/m =18.07kN/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 =3.01kN/m+13.84kN/m+16.37N/m =33.22kN/m 活载=板传荷载 =8.71kN/m梯形部分：屋面板传荷载：=1.2/4.2=0.286恒载：4.32kN/m21.2m(1-20.2862+0.2863)=4.46kN/m活载：0.50kN/m21.2m(1-20.2