镇海区敬德小学教学楼设计方案二（土木工程专业毕业设计） .doc

编号： 本科毕业设计（论文）题目：镇海区敬德小学教学楼设计方案二design of zhen hai district, king tak primary school teaching building（plan ii）分 院 专 业 班 级 学 号 姓名 指导教师 职称 完成日期 2010年5月 宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计镇海区敬德小学教学楼设计方案二均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日 摘要【摘要】本工程是宁波市镇海区敬德小学教学楼。为多层钢筋混凝土框架结构。共4层，层高均为4.2米。建筑物总高度为17.80米。充分利用框架结构的优越性，平面上力求简单、规则、对称，柱网布置既满足建筑平面布置和使用功能的要求，又使结构受力合理，构件种类少，施工方便。柱网布置还应与建筑分隔墙布置互相协调，设计中常将柱子设在纵横建筑墙交叉点上，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。教学楼采用内廊式柱网布置，也就是中间为走廊，两边为教室。在荷载计算的基础上，建立计算模型，利用pkpm系列软件进行受力分析和结构设计，同时采用手算进行框架、楼梯、现浇楼面板、基础等设计。本计算书包括如下部分：1 设计资料；2 一榀框架计算；3 楼梯设计；4 现浇楼板设计；5 基础设计；6 电算校核。本设计最终完成22张施工图。【关键词】教学楼；钢筋混凝土；框架；结构设计。design of zhen hai district, king tak primary school teaching building（plan ii） abstract【abstract】this project is ningbo zhenhai king tak primary school teaching building. the structure is a multi-layer reinforced concrete frame. it has four stories; the heights of stories are 4.2 meters all. the height of whole building is 17.80 meters. full use of the advantages of frame structure, the plane to keep it simple rules, symmetry, both the column web layout layout to meet the construction and use of functional requirements, but also make the load reasonable, component types of small, convenient construction. column grid layout should also harmonize with the architectural barrier layout; design often will post the wall in vertical and horizontal cross-point architecture to minimize the use of column grid on the building function. teaching building with columns within the gallery-style web layout, which is the middle of the corridor, on both sides of the classroom. on the basis of load calculation, a calculation model, using pkpm series software analyzes forces and structure design, and using hand count for the design of the frame, staircases, cast floor panels, basis and so on.this paper includes the following parts:1. the information of the design.2. the calculation and design of the frame.3. the design of the staircase.4. the design of floor slab.5. the design of the pile base.6. the checking of computerthere are 22 structure drawings besides this paper.【keywords】teaching building ； reinforced concrete; frame; the design of the structure.目录摘要iiabstractiii1设计资料11.1设计资料11.2基本要求11.2.1 建筑部分11.2.2结构部分11.3地质条件12一榀框架计算22.1框架结构构件截面确定22.1.1梁、柱截面尺寸的确定22.1.2结构计算简图32.2恒载内力计算42.2.1恒载标准值计算42.2.2恒载作用下内力计算92.3活载内力计算202.3.1活载标准值计算202.3.2活载作用下内力计算212.4横向框架侧移刚度计算322.4.1横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算342.5地震作用计算392.5.1建筑物重力荷载分层汇总392.5.2横向地震作用计算402.5.3横向框架抗震变形算422.6内力组合432.6.1弯矩调幅计算432.6.2横向框架梁内力组合432.6.3横向框架柱内力组合452.7截面设计472.7.1横向框架梁截面设计472.7.2柱截面设计483楼梯设计493.1楼梯布置493.2楼梯梯段斜板设计493.2.1确定斜板厚度t493.2.2荷载计算503.2.3荷载效应组合503.2.4计算简图503.2.5内力计算513.2.6配筋计算513.3休息平台板设计513.3.1休息平台板计算513.3.2荷载计算523.3.3荷载效应组合523.3.4内力计算523.3.5配筋计算533.4平台梁设计533.4.1平台梁计算简图533.4.2荷载计算533.4.3荷载效应组合543.4.4内力计算543.4.5截面设计544现浇楼面板设计554.1楼板计算554.1.1跨中最大弯矩554.1.2求支座中点最大弯矩554.2c区格564.2.1求跨内最大弯矩mx（c）, my（c）564.2.2求支座中点固端弯矩mx（c）, my（c）564.3d区格564.3.1求跨内最大弯矩mx（d）, my（d）574.3.2求支座中点固端弯矩mx（d）, my（d）574.4配筋计算575基础设计595.1地质条件595.2确定桩型595.3确定单桩承载力设计值595.4初选桩的根数595.5初选承台尺寸595.6计算桩顶荷载设计值605.6.1承台设计616电算校核626.1 pmcad楼板布置：626.1.1 构件平面图626.1.2 恒载图636.1.3 相关参数设置646.2 利用pmcad生成框架：666.2.1 框架计算模型666.2.2 恒载作用下内力计算686.2.3 活载作用下内力计算716.2.4 参数设置746.3 satwe参数设置：756.3.1 总信息756.3.2 设计信息766.3.3 配筋信息776.3.4 荷载组合776.3.5 风荷载信息786.3.6 地震信息796.3.7 活载信息806.3.8 调整信息81参考文献82致 谢83- 83 -宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）1 设计资料1.1 设计资料本设计项目的建设地点为宁波市镇海区敬德小学，该教学楼包括教室、实验室等，包括6个年级，每个年级5个班，每个班3040人。无地下室，采用独立基础，上部采用框架结构。1.2 基本要求1独立完成敬德小学教学楼建筑施工图、结构施工图设计任务； 2所设计的教学楼应该满足作为小学教学楼的必要的建筑使用功能要求； 3所设计的教学楼，根据小学教学楼建筑物的特点，合理布置，并注意建筑物的美观；并符合主要任务的要求； 4施工图设计内容应满足建筑工程设计文件编制深度规定中对施工图设计的要求；结构施工图应尽可能按平法施工图的作图规则设计。 1.2.1 建筑部分建筑部分，应完成以下内容： 1图纸目录及建筑设计总说明； 2建筑平面图； 3建筑立面图； 4建筑剖面图； 5内外墙节点、楼梯、卫生间等局部平面放大和构造详图。 1.2.2 结构部分结构部分，应完成以下内容： 1图纸目录及结构设计总说明； 2基础平面图，包括桩位图和基础详图； 3结构平面图； 4钢筋混凝土构件详图； 5节点构造详图；1.3 地质条件工程位于地震区,抗震设防烈度为7度,iv类场地土,设计地震分组为第一组，查建筑抗震设计规范特征周期为0.65s;基本风压为0.50kn/m2,地面粗糙长度为c类;基本雪压为0.35kn/m2。2 一榀框架计算2.1 框架结构构件截面确定2.1.1 梁、柱截面尺寸的确定横 梁：，取 ，取纵 梁：，取 ，取 次 梁：取 取各层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表，梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层次混凝土强度 等 级横梁bh纵梁次梁de跨，fg跨ef跨14c30300600300600300600200400柱截面尺寸估算该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值为=0.9,各层重力荷载代表值近似取15kn/m2，边柱及中柱的负荷面积分别为6.0/28.4 m2和（2.4+6.0）/28.4 m2，可得一层柱截面面积为:边柱 中柱 取柱子截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为338mm和393mm。根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：14层 450mm450mm 基础选用柱下独立基础，基础顶面距室内地面为950mm。2.1.2 结构计算简图 框架结构计算简图，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板顶，24层高度即为层高，取4.2m；底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h14.2+0.955.15m。见下图:图2-1-3 结构计算简图（10-3e）梁柱线刚度（其中e=3.0104n/mm2）de、fg跨梁：i=2e1/120.30.63/6.0=1.810-3eef跨： i=2e1/120.30.63/2.4=4.510-3e上部各层柱： i=e1/120.54/4.2=1.210-3e底层柱： i=e1/120.54/5.15=1.010-3e2.2 恒载内力计算2.2.1 恒载标准值计算1、屋面为刚性防水屋面(不上人)a.保护层： 40厚的c20细石混凝土 230.040.92b.隔离层： 油毡一层 0.05c.保温层： 40厚挤塑聚苯板 0.12 d.防水层： 4厚高聚物改性沥青防水卷材 0.04e.找平层： 20厚的1：2.5水泥砂浆 200.02=0.4f.找坡层： 1：6水泥焦渣找坡2%，最薄处30厚 140.11.4g.结构层： 120厚钢筋砼屋面板 250.12=3.0h.天棚抹灰：10厚纸筋石灰抹底 0.12合计： 6.052、标准层层楼面(水磨石楼面)a.12厚的水磨石地面 180.0120.22b.现浇120厚的钢筋混凝土楼板 250.123.0c.8厚水泥石灰膏砂浆 140.0080.11 合计: 3.33 3、梁、柱自重梁、柱自重梁（柱）编号层别截面bh（）跨度（m） 根数每根重量（kn）kl1（3）一四0.300.6014.434.8414.4=69.70kl2（3）一四0.300.6014.454.8414.4=69.70kl3（3）一四0.300.6014.414.8414.4=69.70kl4（8）一四0.300.6050.424.8450.4=243.94kl5（8）一四0.300.6050.424.8450.4=243.94ll1（3）一四0.200.4014.442.20414.4=31.74kz1一0.450.455.15225.675.15=29.20二四0.450.454.20225.674.2=23.81kz2一0.450.455.1545.675.15=29.20二四0.450.454.2045.674.2=23.81kz3一0.450.455.1565.675.15=29.20二四0.450.454.2065.674.2=23.81kz4一0.450.455.1545.675.15=29.20二四0.450.454.2045.674.2=23.81例：kl1： l1自重 0.3 0.625=4.5 kn/m 抹灰（混合砂浆） （0.6-0.1）2 0.0217=0.34 kn/m 合计 4.84 kn/m ll1： l1自重 0.2 0.425=2.0 kn/m 抹灰（混合砂浆） （0.4-0.1）2 0.0217=0.204 kn/m 合计 2.204 kn/mz1： z1自重 0.450.4525=5.06 kn/m 抹灰（混合砂浆） 0.4540.0217=0.61 kn/m 合计 5.67 kn/m 4、墙及门窗自重 墙体计算门窗表层别编号尺寸（bh）数量重量一c13.01.82547.25c31.81.81820.41m11.02.1197.98m21.82.123.02m31.82.743.89二四c13.01.872136.08c21.51.865.67c31.81.86674.84m11.02.16627.72墙体自重计算（a）底层： 纵墙 d轴1-2 （5.15-0.6）（4.2-0.45）-3.01.8（0.1918+20.0217）+31.80.4/（4.2-0.45）=13.33 kn/mc轴1-2 （5.15-0.6）（4.2-0.45）-1.81.8-1.02.1（0.1918+20.0217）+1.81.80.4+1.02.10.2/（4.2-0.45）=13.27 kn/ma轴6-7 （5.15-0.6）（4.2-0.45）-2.71.8（0.1918+20.0217）+2.71.80.2/（4.2-0.45）=14.72 kn/mb轴6-7 （5.15-0.6）(0.1918+20.0217) =18.66 kn/m 横墙1轴d-c （5.15-0.6）(0.1918+20.0217) =18.66 kn/m1轴c-b （5.15-0.6）（2.4-0.45）-2.11.8（0.1918+20.0217）+2.11.80.2/（2.4-0.45）=11.10 kn/m（b）标准层： 纵墙d轴1-2 （4.2-0.6）（4.2-0.45）-3.01.8（0.1918+20.0217）+31.80.4/（4.2-0.45）=9.43 kn/mc轴1-2 （4.2-0.6）（4.2-0.45）-1.81.8-1.02.1（0.1918+20.0217）+1.81.80.4+1.02.10.2/（4.2-0.45）=9.38 kn/m 横墙1轴d-c （4.2-0.6）(0.1918+20.0217)=14.76kn/m1轴c-b （4.2-0.6）（2.4-0.45）-1.51.8（0.1918+20.0217）+1.51.80.4/（4.2-0.45）=5.01 kn/m 则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为： 边框架梁自重及粉刷 4.84kn/m 中框架梁自重及粉刷 4.84kn/m 边跨填充墙自重及粉刷 14.75kn/m 则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为： 荷载传递示意图5、屋面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重 0.30.68.425=37.8kn纵向框架梁粉刷 2(0.6-0.1)0.028.417=2.86kn纵向框架梁传来的屋面恒荷载 2(4.2/2)26.05=57.18kn次梁自重及粉刷0.40.2256.0/2+20.02(0.4-0.1)6.0/2=6.04kn次梁传来的屋面恒荷载 (1-20.352+0.353)6.054.26.0/2=66.62kn1m高女儿墙自重及粉刷 18.40.2418+218.40.0217=42kn 则顶层边节点集中荷载为：g4a=212.5kn纵向框架梁自重及粉刷 37.8+2.86=40.66kn纵向框架梁传来的屋面恒荷载57.18+(1-20.282+0.283)6.058.42.4/2=128.43kn次梁自重、粉刷及传来的屋面恒荷载 6.04+71.38=72.66kn 则顶层中节点集中荷载为：g4b=241.75kn6、楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重及粉刷 37.8+2.86=43.56kn纵向框架梁传来的楼面恒荷载 2(4.2/2)23.33=27.97kn次梁自重及粉刷 6.04kn次梁传来的楼面恒荷载 (1-20.352+0.353)3.334.26.0/2=36.67kn钢窗自重 23.01.80.4=4.32kn墙体自重 （4.2-0.6）8.423.01.80.1918=66.48kn墙面粉刷 2（4.20.6）8.423.01.80.0217=13.22kn框架柱自重 0.452 4.225=26.25kn柱面粉刷 40.450.0217=0.68 kn 中间层边柱节点集中荷载为：gd=223.73kn纵向框架梁自重及粉刷 40.66kn纵向框架梁传来的楼面恒荷载27.97+(1-20.282+0.283)3.338.42.4/2=59.34kn次梁粉刷、自重及传来的楼面恒荷载 6.04+36.67=42.71kn木门自重 21.02.10.2=0.84 kn墙体自重 （4.20.6）8.421.02.1-21.81.80.1918=66.90kn墙面粉刷 20.02（4.20.6）8.421.02.1-21.81.817=13.30kn框架柱自重及粉刷 26.25+0.68=26.93kn 中间层中柱节点集中荷载为：gb=253.27kn2.2.2 恒载作用下内力计算1、计算简图 荷载等效顶层边跨：顶层中跨：中间层边跨：中间层中跨：荷载等效后计算简图如下： 2、固端弯矩计算顶层边跨：顶层中跨：中间层边跨：中间层中跨：3、分层计算弯矩（取半边结构计算）（1） 顶层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）1-41-22-12-52-30.4000.6000.3430.2280.429-79.8679.86-6.6831.9447.9223.96-17.81-35.62-22.15-41.677.1210.695.35-0.92-1.84-1.21-2.190.370.550.28-0.10-0.07-0.1239.43-39.4374.09-23.43-50.66 m图见下页（单位：knm）（2） 第三层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.290.290.420.280.190.190.34-92.2592.25-4.7226.7526.7538.7519.38-14.97-29.93-20.31-20.31-36.354.344.346.293.15-0.44-0.88-0.60-0.60-1.070.130.130.180.09-0.03-0.02-0.02-0.0331.2231.22-62.4484.03-20.93-20.93-42.17 m图见下页（单位：knm） （3） 第二层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.290.290.420.280.190.190.34-92.2592.25-4.7226.7526.7538.7519.38-14.97-29.93-20.31-20.31-36.354.344.346.293.15-0.44-0.88-0.60-0.60-1.070.130.130.180.09-0.03-0.02-0.02-0.0331.2231.22-62.4484.03-20.93-20.93-42.17 m图见下页（单位：knm） （4） 底层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.250.300.450.260.190.160.36-92.2592.25-4.7223.0627.6841.5120.76-15.70-31.40-20.58-17.33 -38.983.934.717.073.54-0.52-1.03-0.67-0.57-1.280.130.150.230.12-0.03-0.02-0.02-0.0427.1232.54-59.6684.21-21.27-17.92-45.02 m图如下（单位：knm） 4、跨端弯矩计算顶层： 39.4320.80.6=51.91 knm 74.096.980.343=76.49 knm 50.666.980.429=47.67 knm 23.436.986.980.228=28.82 knm第三层： 62.44（13.1420.8）0.42=76.69 knm 31.2213.14（13.1420.8）0.29=34.51 knm 31.2220.8（13.1420.8）0.29=42.18 knm 84.03（7.816.98）0.28=88.17 knm 20.937.81（7.816.98）0.19=25.93 knm 42.17（7.816.98）0.34=37.14 knm 20.936.98（7.816.98）0.19=25.10 knm第二层： 62.44（10.414.00）0.42=72.68 knm 31.2210.4（10.414.00）0.29=34.54 knm 31.2214（10.414.00）0.29=38.14 knm 84.03（6.987.09）0.28=87.97 knm 20.936.98（6.987.09）0.19=25.24 knm 42.17（6.987.09）0.34=37.39 knm 20.937.09（6.987.09）0.19=25.35 knm底层：59.6610.40.45=63.44 knm32.5410.410.40.3=39.82 knm27.1210.40.25=24.52 knm84.216.980.29=83.19 knm21.276.986.980.19=25.88 knm17.926.980.16=15.80 knm45.026.980.36=41.51 knm5、跨中弯矩计算 恒载弯矩图（单位：knm）6、剪力计算梁间剪力： 柱间剪力： 恒载剪力图 (单位：kn)7、轴力计算 恒载轴力图 （单位：kn）2.3 活载内力计算2.3.1 活载标准值计算 1、屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值 0.50kn/ 楼面活荷载标准值 2.0kn/ 走廊活荷载标准值 2.5kn/ 屋面雪荷载标准值 式中：为屋面积雪分布系数，取 2、屋面框架梁线荷载标准值 q4ab=0.54.2=2.1 kn/mq4bc=0.52.4=1.2 kn/m 3、楼面框架梁线荷载标准值 qab=2.04.2=8.4 kn/mqbc=2.52.4=6.0 kn/m 4、屋面框架节点集中荷载标准值边节点： 纵向框架梁传来的雪荷载 4.220.35/2=3.09 kn 次梁传来的雪荷载 (1-20.272+0.273)0.354.26.0/2=3.85 kn 则q4a=3.09+3.85=6.94 kn 中节点： 纵向框架梁传来的雪荷载 3.09+(1-20.192+0.193)0.358.42.4/2=6.39 kn 则q4b=6.39+3.85=10.24 kn 5、屋面框架节点集中荷载标准值边节点： 纵向框架梁传来的活荷载 4.222.0/2=17.64 kn 次梁传来的活荷载 (1-20.272+0.273)2.04.26.0/2=22.02 kn 则qa=17.64+22.02=39.66 kn 中节点： 纵向框架梁传来的雪荷载 17.64+(1-20.192+0.193)2.08.42.4/2=36.48 kn 则qb=36.48+22.02=58.50 kn2.3.2 活载作用下内力计算1、计算简图 2、荷载等效顶层边跨：顶层中跨：中间层边跨：中间层中跨：荷载等效后计算简图如下： 3、固端弯矩计算顶层边跨：顶层中跨：中间层边跨：中间层中跨： 4、分层计算弯矩（取半边结构计算）(1) 顶层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）1-41-22-12-52-30.4000.6000.3430.2280.429-5.045.04-0.362.023.021.51-1.13-2.25-1.43-2.510.450.680.34-0.11-0.08-0.152.47-2.474.53-1.51-3.02 m图见下页（单位：knm） (2) 第三层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.290.290.420.280.190.190.34-20.120.1-1.85.835.838.444.22-3.41-6.81-4.02-4.02-7.700.990.991.430.72-0.20-0.13-0.13-0.236.826.82-13.6418.03-4.15-4.15-9.73 m图见下页（单位：knm） (3) 第二层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.290.290.420.280.190.190.34-20.120.1-1.85.835.838.444.22-3.41-6.81-4.02-4.02-7.700.990.991.430.72-0.20-0.13-0.13-0.236.826.82-13.6418.03-4.15-4.15-9.73 m图见下页（单位：knm） (4) 底层 分配系数计算如下 内力计算过程如下（单位：knm）3-63-13-44-34-24-74-50.250.300.450.260.190.160.36-20.120.1-1.85.036.039.054.53-3.57-7.14-4.04-3.29 -8.370.891.071.600.80-0.23-0.14-0.13-0.295.927.10-13.0218.06-4.18-3.42-10.46 m图如下（单位：knm） 5、跨端弯矩计算顶层： 2.472.270.6=3.83 knm 4.531.380.343=5.00 knm 1.511.380.429=0.91 knm 3.021.381.380.228=4.09 knm第三层： 13.64（0.822.27）0.42=14.93 knm 6.820.82（0.822.27）0.29=6.74 knm 6.822.27（0.822.27）0.29=8.19 knm 18.03（1.011.38）0.28=18.70 knm 4.151.01（1.011.38）0.19=4.70 knm 9.73（1.011.38）0.34=8.92 knm 4.151.38（1.011.38）0.19=5.08 knm第二层： 13.64（0.822.37）0.42=14.98 knm 6.820.82（0.822.37）0.29=6.72 knm 6.822.37（0.822.37）0.29=8.26 knm 18.03（1.381.39）0.28=18.81 knm 4.151.38（1.381.39）0.19=5.01 knm 9.73（1.381.39）0.34=8.79 knm 4.151.39（1.381.39）0.19=5.01 knm底层：13.022.270.45=63.44 knm7.102.272.270.3=8.69 knm5.922.270.25=5.35 knm18.061.380.29=17.66 knm4.181.381.380.19=5.30 knm3.421.380.16=3.20 knm10.461.380.36=49.96 knm6、跨中弯矩计算 活载弯矩图（单位：knm）7、剪力计算梁间剪力： 柱间剪力：活载剪力图 (单位：kn)8、轴力计算 活载轴力图 （单位：kn）2.4 横向框架侧移刚度计算1、计算梁柱的线刚度梁线刚度计算梁柱混凝土标号均为，。在框架结构中，现浇楼面或预制楼板但只有现浇层的楼