建筑类毕业设计--中学综合楼设计.doc

北华航天工业学院毕业设计本科生毕业设计（论文）结构计算书论文(设计)题目长城中学综合楼设计作者所在系别建筑工程系作者所在专业土木工程作者所在班级B05412作 者 姓 名作 者 学 号20054041212指导教师姓名指导教师职称讲师完 成 时 间2009年05月北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）：长城中学综合楼设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。特此声明毕业设计（论文）作者： 指导教师： 年 月 日 年 月 日摘 要该工程为长城中学综合楼工程，四层框架结构。该工程运用所学的理论知识及结合毕业实习的现场实际经验，通过设计计算及运用计算机应用软件，采用计算机出图。 该工程钢筋混凝土结构的结合形成及各种原材料计算使用对本人有很大的启发，完成一个建筑物的设计必需先进行调查研究，了解设计深度，对不同设计方案的比较，采用可行的经济合理的方案，考虑各种荷载，得出该工程的结构可靠度，按照国家设计及施工规范、强制性条文的要求，利用所学知识，在指导教师的循循善诱下，根据不同的结构，选择结构计算单元，进行荷载计算、竖向荷载作用下内力计算、水平荷载作用下的内力和侧移计算、截面设计（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、楼板设计、楼梯设计（计算配筋）、基础设计（采用柱下独立基础计算配筋），确定截面的配筋还应满足构造要求。施工图中,结构及构件尺寸的标注要齐全,受力钢筋、箍筋及构造钢筋的编号清楚、正确。受力钢筋的锚固、连接及截断位置清楚正确。 通过本次的毕业设计，使我对建筑工程的形成及起步初始阶段怎样利用所学的知识进行一个综合认识，为今后涉及进入该行业打好良好的基础。关键词 框架结构 综合楼 钢筋混凝土 PKPMAbstractThe project for a certain office building complex projects, six-storey frame structure. The project studied the use of the combination of theoretical knowledge and practical on-site graduate practical experience, through the design calculations and the use of computer application software, a computer map.Reinforced concrete structure of the project combined with the calculation of the formation and use of various raw materials are a source of inspiration I have completed the design of a building necessary to carry out investigation and study, the depth of understanding of the design of different design compared to viable economic use of reasonable The program, to consider a variety of loads, to draw the structural reliability of the project, the design and construction in accordance with national norms, the requirements of the mandatory provisions, the use of the knowledge, in the guide under the guidance of teachers, according to a different structure, choice of structural calculations unit,To load, the vertical load of the internal force, the level of load and lateral displacement of the internal forces, the cross-section design (beams, plates, column cross-section size and reinforcement), floor design (choice of two-way board, determine the reinforcement) , staircase design (calculation of reinforcement), the basis of design (the use of an independent basis under the column reinforcement) to determine the cross-section of the reinforcement should also be constructed to meet the requirements. Working drawings, the structure and size of the label components to complete, by the force of reinforced, structural steel stirrups and the number of clear and correct. Reinforced by the strength of the anchorage, connect and disconnect position clearly and correctly.Graduation through the design, so I started the construction of the initial stage of formation and how to make use of knowledge to carry out a comprehensive understanding for the future related to access to the lay a good foundation for the industry.Key words Frame structure Comprehensive Building Reinforced Concrete PKPM目 录产权声明摘要Abstract第1章设计条件11.1建设地点11.2自然条件11.2.1地质条件11.2.2气象条件11.2.3地震烈度 11.3材料供应及施工条件11.4使用荷载1第2章荷载计算22.1恒荷载22.1.1屋面恒载22.1.2楼面恒载22.1.3框架梁自重32.1.4外墙荷载32.1.5柱自重32.2活荷载32.2.1屋面32.2.2楼面3第3章梁截面尺寸43.1梁截面尺寸43.2柱截面尺寸5第4章梁柱线刚度计算5第5章荷载作用下的框架内力分析65.1荷载作用下的内力65.2活荷载作用下的内力75.3水平地震作用下的内力95.3.1计算重力荷载代表值95.3.2结构横向基本周期按经验公式计算95.3.3横向水平地震影响系数105.3.4结构横向总水平地震作用标准值105.3.5顶部附加地震作用105.3.6质点i的水平地震作用标准值105.3.7楼层剪力计算115.3.8水平地震作用下的框架内力计算115.4水平风荷载12第6章荷载组合和内力组合126.1横梁内力组合表126.2框架柱内力组合表17第7章框架梁、柱配筋计算217.1柱的配筋计算217.2梁的配筋计算227.2.1梁跨最大弯矩227.2.2正截面承载力验算22第8章现浇整体式板式楼梯的设计238.1梯段板设计238.1.1荷载计算238.1.2内力计算238.1.3截面强度计算238.2平台板的设计238.2.1荷载计算238.2.2内力计算248.2.3截面强度计算248.3平台梁计算248.3.1荷载计算248.3.2内力计算268.3.3截面强度计算26第9章基础的设计279.1 A柱基础计算279.1.1确定基础底面面积279.1.2基础高度计算279.1.3基础底板配筋计算289.2 B柱基础计算289.2.1确定基础底面面积299.2.2基础高度计算299.2.3基础底板配筋计算309.3 C柱基础计算319.3.1确定基础底面面积319.3.2基础高度计算329.3.3基础底板配筋计算329.4 D柱基础计算339.4.1确定基础底面面积339.4.2基础高度计算339.4.3基础底板配筋计算34致谢36参考文献37长城中学综合楼设计第1章 设计条件1.1 建设地点：本建筑位于河北省廊坊市内，地段为75m75m范围。1.2 自然条件：1.2.1 地质条件：表层为素填土，以粘性土为主，局部含块石和植物根系，层厚1m不宜作为拟建筑建筑物的基础持力层；二层粉土，层厚3m，fak=150kpa，ES=8.5Mpa；三层粉质粘土，5.5m，fak=140kpa，ES=5.0Mpa，以下为砂土，场地15m深度范围内无液化土层，不考虑地下水位影响。1.2.2气象条件：最热月平均气温26，最冷月平均气温-9.8，极端最高、最低气温分别为39.5和-21，年降水量500-700mm；最大积雪深度为200mm，基本雪压0.3KN/；最大冻土深度800mm；常年主导风向冬季为北风，夏季为西南风，强风为西北风，夏季平均风速为2.8m/s,冬季平均风速为3.3m/s，最大风速为23.5m/s，基本风压0.35KN/1.2.3地震烈度：设计烈度按8度设防。1.3材料供应及施工条件主要建筑材料均能满足供应，施工单位具备各种主要的大中型机械设备，工人和技术人员素质较高，可承担本工程的施工任务。1.4使用荷载项目 活荷载标准值（KN/） 准永久值系数 教室 1.5 0.4走廊门厅楼梯间 2.0 0.4厕所 2.0 0.4不上人屋面 0.7 0雪荷载 0.3基本风压 0.35木材 4-8钢材 7.85机制砖及砌体 19粘土空心砖 12.5（不能承重）混凝土 24钢筋混凝土 25加气混凝土 5.5-7.5瓷砖 17.8水泥石灰焦渣 14贴瓷砖墙面 0.5水刷石墙面 0.5水磨石墙面 0.55水泥粉刷墙面 0.36钢框玻璃窗 0.4-0.45木门 0.1-0.2油毡防水屋面 0.35-0.4水泥砂浆地面 0.5水磨石地面 0.65外纵墙：2.1m高钢框玻璃窗，窗下900mm高，300mm厚加气混凝土砌块砖墙，水刷石外墙面，中级抹灰内墙面。第2章 荷载计算2.1恒荷载Gk G2.1.1屋面恒载：防水层 三毡四油做法 0.4KN/ 找平层 20mm水泥砂浆 0.4KN/ 找坡层 120mm厚水泥焦渣 1.2 KN/ 结构层 100mm现浇钢筋混凝土楼板 2.5 KN/ 合计 恒载标准值 4.5 KN/ 恒载设计值 1.24.5=5.4 KN/ 2.1.2楼面恒载：面层 水磨石面层 0.65 KN/ 整浇层 35mm厚细石混凝土 0.84 KN/ 结构层 100mm现浇钢筋混凝土楼板 2.5 KN/ 合计 恒载标准值 4 KN/ 恒载设计值 1.24=4.8KN/ 2.1.3框架横梁自重（预估）：取梁宽b=300mm 梁高600mm 则有 0.30.625=4.5 KN/ m设计值 1.24.5=5.4 KN/ m2.1.4外纵墙及钢窗等传至边柱连系梁及边柱上的荷载为：钢窗 0.452.1=0.945KN/ m纵墙 0.90.3512.5=3.375KN/ m粉刷 （3.6-2.1）（0.55+0.34）=1.335KN/ m连系梁自重 0.50.825=10.000KN/ m合计 恒载标准值 15.655 KN/ m 恒载设计值 1.215.655=18.786 KN/ m2.1.5柱自重：它仅使柱在x轴心受压，因此，作用在框架上的恒载标准值Gk为屋面 4.54.5+4.5=24.75KN/m楼面 44.5+4.5=22.5KN/m设计值G为屋面 5.44.5+5.4=29.7KN/m楼面 4.84.5+5.4=27KN/m2.2活荷载Rk R2.2.1屋面 雪荷载：0.3 KN/ 按不上人屋面：0.7 KN/ 两者不同时取较大者，即为：Rk=0.74.5=3.15 R=1.43.15=4.41KN/m2.2.2楼面Rk=2.04.5=9KN/m R=1.49=12.6KN/m第3章 初估梁柱截面尺寸3.1梁截面尺寸框架梁跨度大者为6.6m取h=（1/81/12）l=825550mm,初选h=600mm，b=（1/21/3）h =300200mm,取b=300mm,初选截面bh=300600mm作用在梁上的荷载设计值屋面： 29.7+4.41=34.11KN/m楼面： 27+12.6=39.6KN/m取跨度l=6600mm，荷载设计值为0.839.6=31.68KN/m的简支梁，则弯剪设计值为V=1/2ql=1/231.686.6=104.5KN按M,V对截面进行验算满足要求梁截面惯性矩为：3.2柱截面尺寸按轴心受压估算，对于底层柱其轴压力标准值为：恒载：活荷载：则轴力设计值为：考虑弯矩的影响，将轴力乘以增大系数1.2，则N=1.2780=936KN按层高选择截面尺寸，取柱高为h=3.6m则有：选bh=500500惯性矩第4章 梁柱线刚度计算线刚度因框架采用同样强度等级的混凝土，故在计算相对刚度时不必算入E值（E=Ei）算出各杆的i值后，以其中某一i值为基准，即可求得各杆的相对线刚度，取底层线刚度值为基准值1，算得各杆的相对线刚度如下图第5章 荷载作用下的框架内力分析所有荷载取荷载设计值，由于框架对称，故只计算半榀的内力5.1荷载作用下的内力取半榀框架进行计算，右端为空间支座，简图如下采用分层法进行计算，先根据梁柱相对线刚度值求各节点弯矩分配系数，然后按各杆固端弯矩进行分配和传递，最后将固端弯矩分配弯矩，传递弯矩相加，得出各杆杆端弯矩，进而求得在荷载作用下的跨中弯矩。给出框架的弯矩图如下根据力的平衡法则算出各杆的剪力和轴力如下图5.2活荷载作用下的内力采用分层法计算，共计4个计算单元，在计算前先对2，3，4层各柱的相对线刚度乘以0.9，然后按计算单元分别用弯矩分配法进行计算1、顶层计算单元因屋面活荷载较小，不考虑活荷载的最不利组合，将活荷载满跨布置，活荷载设计值为4.41KN/m，计算结果如图7。因活荷载较小，不考虑活荷载的最不利组合，将活荷载满跨布置，活荷载设计值为12.6KN/m，2、3层的计算图完全一样，故有相同的结果，如图8。1层的计算结果可见图9。5.3水平地震作用下的内力5.3.1计算重力荷载代表值=（5.24.515.9+0.60.244.5219）+0.814.51/2+5.2515.9+0.60.53.625+0.53.1515.9=529.5KN=4.494.515.9+(0.90.374.52+3.60.244.52) 19+5.2515.9+0.50.53.625+0.814.5+12.60.515.9=735.74KN=4.494.515.9+(0.90.374.52+3.950.244.52) 19+5.2515.9+0.50.53.9525+0.814.5+12.60.515.9=752.29KN5.3.2结构横向基本周期按经验公式计算5.3.3横向水平地震影响系数，按8度类场地计算5.3.4结构横向总水平地震作用标准值5.3.5由于T1=0.71.4Tg应考虑顶部附加地震作用顶部附加地震作用系数Sn=0.08T1+0.01=0.066顶部附加地震作用Fn=nFek=0.066140.4=9.26KN5.3.6质点i的水平地震作用标准值5.3.7楼层剪力计算四层： F4=Fn+F4=9.26+51.88=61.14KN V1=V2=V3=V4=61.14/4=15.28KN三层： F3=61.14+54.9=116.04KN V1=V2=V3=V4=116.04/4=29.01KN二层： F2=116.04+37.7=153.74KN V1=V2=V3=V4=153.74/4=38.43KN一层： F1=153.74+21=174.74KN V1=V2=V3=V4=174.74/4=43.68KN 5.3.8水平地震作用下的框架内力计算计算弯矩采用反弯点发，得出各杆端弯矩后根据力的平衡求得各杆轴力和剪力，计算结果如图5.4水平风荷载由于水平风荷载比地震作用小的多，所以内力组合时不用考虑水平风荷载的破坏作用，即不计算水平风荷载下的框架内力第6章 荷载组合和内力组合本次设计考虑以下两种组合：（1）1.2恒载+1.4活荷载（2）1.2（恒载+活荷载）+1.3水平地震作用 =0.85 在组合各种内力时，水平地震作用分别考虑左右作用，活荷载满跨布置6.1横梁内力组合表根据各种荷载的组合情况，得出横梁内力组合表，表中支座截面的控制值为柱边，由内力组合表可见，各层楼面梁采用相同的配筋，组合项编号按内力计算图编号，其中 恒载活荷载水平地震左作用水平地震右左右6.2框架柱内力组合表第7章 框架梁、柱配筋计算7.1柱的配筋计算根据受弯构件承载力计算公式，分别算得各横梁的纵向受拉钢筋和横向抗剪钢筋，根据纵向钢筋切断和弯起的有关规定，可将部分跨中正弯赶紧在支座附近弯起，本设计由于活荷载所占比例不算大，可参照连续次梁的钢筋弯起和切断规定，将部分跨中正弯矩在支座附近弯起和切断。柱的内力组合，从框架柱内力组合表知，同层每根柱的M、N组合有多种，由于M、N的相关性严格说来应对每种情况进行配筋计算，最后决定选择哪一种配筋，但在实际工程中，可从列表的三种荷载组合中，分别取内力M、N均为较大者进行计算。同时为便于施工，可对几层柱选择同一配筋量，经过此种简化柱的配筋计算便简单了。柱截面尺寸为500500mm，2、3、4层框架柱计算长度l=1.53.6=5.4m。一层框架柱计算长度l=1.254.3=5.375m。控制值轴向力计算值二、三、四层为N=406.46KN（外柱）N=261.43KN（内柱），一层N=646.41KN（外柱）N=304.09KN（内柱）弯矩统计值二、三、四层M=156.7（外柱）M=116.1（内柱），一层为M=118.17（外柱），M=71.15（内柱）采用C25混凝土，级钢筋，采用对称配筋，由于抗震的需要,框架柱最小配筋率中边柱不得小于0.7%，角柱不得小于0.9%，故5005000.7%=1750（边柱、中柱）选818+420 =3292 5005000.9%=2250（角柱）选820+422=4033图形如下图 角柱配筋 边柱、中柱配筋7.2梁的配筋计算7.2.1为了施工方便和设计计算简单，横梁配筋采取相同的配筋，选择弯矩最大的梁跨计算配筋，按简支梁计算，根据框架梁内力组合表=126.6KNm7.2.2正截面承载力验算跨中截面 =288.3KNm 取h=60060=540mm 求得=0.29 即选422+416+412支座截面 M=172.43 KNm 求得=0.160.55 即选222+416+412框架梁配筋图如下 跨中截面 支座截面第8章 现浇整体式板式楼梯的设计踏步面层为20mm混合砂浆抹灰，梯段板厚100mm，平台板厚80mm，所用材料混凝土为C20，所用钢筋：梯段板与平台板采用级钢筋，其余均采用级钢筋，楼梯使用活荷载2.08.1梯段板设计8.1.1荷载计算梯段板自重 KN/m踏步抹灰重 下表面抹灰重 栏杆重 恒载 g=18.17KN/m活载 q=1.42.02.66=7.45KN/m合计 g+q=18.17+7.45=26.2KN/m8.1.2内力计算梯段板的水平投影计算跨度为3.5m梯段板跨中最大弯矩M=8.1.3截面强度计算取h=ha=10020=80mm 则查表得=0.1888 选26101008.2平台板的设计平台板取1m宽板带作为计算单元8.2.1荷载平台板自重 1.20.0825=2.4KN/m板底抹灰重 1.20.0217=0.408KN/m板面抹灰重 1.20.0220=0.48KN/m恒载 g=3.29KN/m活荷载 q=1.42.01=2.8KN/m合计 g+q=6.09KN/m8.2.2内力计算平台板跨中最大弯矩8.2.3截面强度计算取h=8015=65mm 则查表得=0.065 选用82008.3平台梁计算8.3.1荷载由梯段板传来的均布荷载 由平台板传来的均布恒载 由平台板传来的均布活荷载 平台梁自重 平台梁侧抹灰 合计 q+g=26.79KN/m8.3.2内力计算平台梁计算跨度为M=平台梁端最大剪力为V=8.3.3截面强度计算取h=40035=365mm1 垂直截面强度计算判别T型梁类别属于第一类T型截面，则：查表得=0.0748 选用选用4162 截面抗剪强度计算 无腹筋梁抗剪强度为：按计算需配置箍筋，选择箍筋6200 即：选配6200即可满足抗剪要求第9章 基础的设计9.1 A柱基础计算：Mmax=71.15kNm，Vmax=162.47kN，Nmax=304.09kN，9.1.1确定基础底面面积先按轴心受压估算基础底面积, 初步确定基础底面尺寸考虑偏心受压，将基础底面增大20%，即取A=1.2A=1.23.38=4，取矩形基础长短边之比l/b=1.5,故，取b=2m；a=b=2m验算基础底面尺寸取值是否合适故基础底面尺寸取ab=2m2m，符合设计要求。9.1.2基础高度计算bt=0.5m，h0=0.95m,bb=bt+2h0=0.5m+20.95m=2.4m按线性插值法，得：h=0.975故基础高度满足要求。9.1.3基础底板配筋计算长方向弯矩计算：长边方向的受力钢筋截面面积AsI计算：配筋：1012200，As=724mm2。A柱基础施工图见图纸。9.2 B柱基础计算：Mmax=99.12kNm，Vmax=162.47kN，Nmax=646.14kN，9.2.1确定基础底面面积先按轴心受压估算基础底面积, 初步确定基础底面尺寸考虑偏心受压，将基础底面增大20%，即取A=1.2A=1.26.46=7.91，取矩形基础长短边之比l/b=1.5,故，取b=2.5m；a=b=2.5m验算基础底面尺寸取值是否合适故基础底面尺寸取ab=2.5m2.5m，符合设计要求。9.2.2基础高度计算bt=0.5m，h0=0.95m,bb=bt+2h0=0.5m+20.95m=2.4m按线性插值法，得：h=0.975故基础高度满足要求。9.2.3基础底板配筋计算长方向弯矩计算：短方向弯矩计算：长边方向的受力钢筋截面面积AsI计算：配筋：1310150，As=1106mm2。短边方向的受力钢筋截面面积As计算：选筋：1310150，As=1106mm2。9.3 C柱基础计算：Mmax=99.12kNm，Vmax=162.47kN，Nmax=882kN，9.3.1确定基础底面面积先按轴心受压估算基础底面积, 初步确定基础底面尺寸考虑偏心受压，将基础底面增大20%，即取A=1.2A=1.29.8=11.76，取矩形基础长短边之比l/b=1.5,故，取b=3m；a=b=3m 验算基础底面尺寸取值是否合适故基础底面尺寸取ab=3m3m，符合设计要求。9.3.2基础高度计算bt=0.5m，h0=0.95m,bb=bt+2h0=0.5m+20.95m=2.4m按线性插值法，得：h=0.975故基础高度满足要求。9.3.3 基础底板配筋计算长方向弯矩计算：长边方向的受力钢筋截面面积AsI计算：选筋：2310130，As=1807mm2。C柱基础施工图见图纸。9.4 D柱基础计算：Mmax=99.12kNm，Vmax=162.47kN，Nmax=646.14kN，9.4.1确定基础底面面积先按轴心受压估算基础底面积, 初步确定基础底面尺寸考虑偏心受压，将基础底面增大20%，即取A=1.2A=1.26.46=7.91，取矩形基础长短边之比l/b=1.5,故，取b=2.5m；a=b=2.5m验算基础底面尺寸取值是否合适故基础底面尺寸取ab=2.5m2.5m，符合设计要求。9.4.2基础高度计算bt=0.5m，h0=0.95m,bb=bt+2h0=0.5m+20.95m=2.4m按线性插值法，得：h=0.975故基础高度满足要求。9.4.3基础底板配筋计算长方向弯矩计算：短方向弯矩计算：长边方向的受力钢筋截面面积AsI计算：配筋：1310150，As=1106mm2。短边方向的受力钢筋截面面积As计算：选筋：1310150，As=1106mm2。致 谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。通过这次设计，使我得到了一次综合训练，我把先前学到的分散、零乱的知识，进一步加强与巩固，并使之系统化，理论和实际相结合，加深了我们对土木工程的整体性理解和认识。并使我在查阅文献、编写计算书和说明书、计算机绘图等各方面的技能也得到了相应的提高。毕业设计是我从学校走向社会的一个过渡，它不仅仅让我全面的巩固了大学几年所学的知识，还让我明白了时间对人生的重要性，通过毕业设计中遇到的种种问题和解决过程中老师给我的启示，对我以后的工作与学习都是很好的帮助、很宝贵的经验。特别是通过此次设计，锻炼了我发现问题、分析问题、解决问题的能力，尤其是独立处理问题的能力，使我获得了宝贵的设计经验，这更有利于我今后的工作与学习。在这里首先要感谢我的导师冯秀苓老师。冯老师平日里工作