土木工程(建工方向)毕业设计结构设计-某小学教学楼结构和施工组织设计.doc

毕业设计（论文） 题目： 某小学教学楼 结构和施工组织设计（一） 结构设计 学 院 土木建筑工程学院 专 业 土木工程（建筑工程方向） 班 级 建工 111 学 号 1103110100 姓 名 叫学长 指导教师 某某某 日 期 2015.05.30 I 某小学教学楼结构和施工组织设计(一) 摘摘 要要 本毕业设计是一栋钢筋混凝土框架结构的小学教学楼，结构标高 18.0m，建筑防火等 级为一级，建筑使用年限为 50 年，主体部分为五层框架结构。地震设计烈度为 6 度，场 地类别为类。遵循在原有的建筑图纸上先结构后施工再基础的设计过程，根据任务书 和指导书的要求完成的结构、施工设计。 已有的图纸包括总首层、标准层和屋顶平面图，正立面、侧立面和背立面图，楼梯 和主体的剖面图，以及若干详图。结构设计时紧密结合建筑设计，力求经济合理，造型 美观。结构分析的重点在于框架内力及构件承载力满足要求。考虑毕业设计的特殊要求， 以手算为主、电算为辅。 结构设计大体可以分为四个阶段： 1.结构方案确定阶段：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，建筑场地类 别和设计说明书等确定建筑的高度、布置、选型和建筑的结构形式，本工程采用的是框 架结构。 2.结构计算阶段：主要有荷载计算、框架构件计算和基础计算。 3.施工图设计阶段：根据上述计算结果和规范的相关要求，最终确定结构平面布置图， 基础平面布置图以及板配筋图和框架配筋图。 4.PKPM 电算阶段：进行电子计算，与手算结果进行比较。 施工组织设计大体可以分为四个阶段： 1.手工算量：根据已有图纸计算工程量，采用手算的方式。 2.编制预算书：根据手工算量的结果，结合广龙计价软件，列清单套定额，得到该工 程的预算书。 3.编写施工组织设计计算书：结合所学知识，合理安排，编写本工程的施工组织设计。 4.出施工图：包括施工进度计划横道图和网络图以及施工现场平面布置图。 关键词：教学楼 框架结构 结构设计 施工组织 II A Primary School Teaching Building Structure and Construction Organization Design () ABSTRACT This graduation design is a house of reinforced concrete frame structure of primary school teaching building, structural elevation 18.0m, building fire rating for a level, the useful life of 50 years of construction, the main part is a five story frame structure. The intensity of seismic design is 6 degrees and the site is class II Follow the original construction drawings on the basis of the structure of the construction and then the basis of the design process, according to the requirements of the book and guide book to complete the structure, construction design. Existing drawings include the total for the first layer, the standard floor and roof plane figure, facade, side of the facade and the back elevation, the stair and the main profile, as well as a number of details. The structure design is closely integrated with architectural design, and strive to economic reasonable, beautiful shape. The emphasis of structural analysis is on the internal force and the bearing capacity of the member. Consider the special requirements of the graduation design, with the hand as the main, the electricity as a supplement. The structure design can be divided into four stages: 1. The structure of the program to determine the stage: according to the importance of the building, the building is the seat of the seismic fortification intensity, building site categories and the design specification and determine the construction height, layout, type selection and construction of the structure, adopted in this project is frame structure. 2.The structure calculation stage: the main load calculation, the frame member calculation and basic calculation. 3. The design stage of the construction drawing: according to the relevant requirements of the above calculation results and the specification, the structure plane layout plan, the basic plane layout plan and the frame reinforcement map are determined 4. PKPM phase: electronic calculation, and hand calculation results are compared. The construction organization design can be divided into four stages: 1. Manual calculation: according to the amount of the existing drawings, the use of manual III calculation method. 2. The preparation of the budget: according to the results of manual calculation, combined with the wide dragon valuation software, listing sets of quotas, get the budget book for the project. 3. Written statement of construction organization design: the combination of knowledge, reasonable arrangement, compile the construction organization design. 4. Out of the construction plan: including the construction progress plan horizontal road map and the network plan and the construction site plan. Key words: Teaching building Frame structure Structure design Construction organization 1 目目 录录 第一章第一章 设计资料设计资料 1.11.1 工程概况工程概况 工程名称：某小学教学楼 建设地点：广西省南宁市 工程规模：地下 0 层，地上主体大楼 5 层，层高 3.60m，建筑总高 18.0m。 结构形式：现浇整体框架结构 框架抗震等级 ：三级 建筑工程等级：二级 耐火等级：一级 屋面防水等级：二级 结构设计使用年限：50 年 1.21.2 气象条件气象条件 基本风压：0= 0.35kN/m2，主导风向：东南季风； 温度：最热月平均 28，最冷月平均 8；极端最高温度 38，极端最低温度为 4； 相对年降雨量：1326； 相对湿度：年平均 34； 水文资料：经勘探无侵蚀性地下水。 1.31.3 地质条件地质条件 抗震设防烈度：6 度，不考虑抗震设防计算，仅进行抗震构造设计； 持力层：50cm 表土以下为亚粘土，可作为持力层； 地基承载力标准值：200kpa。 1.41.4 工程材料工程材料 混凝土：使用 C30 商品混凝土； 钢筋：基础、框架柱、框架梁受力钢筋采用热轧钢筋 HRB400，楼板钢筋采用 HPB300，构造筋采用 HPB300； 水泥：硅酸盐水泥 32.5MPa; 砂：均采用 M5 中砂； 墙体：墙体采用烧结普通空心粘土砖，尺寸为 390mm190mm190mm，11.8 2 N/m2。 第二章第二章 结构结构选型与布置选型与布置 2.12.1 结构选型结构选型 2.1.12.1.1 主体结构体系选型主体结构体系选型 多层及高层建筑常用的受力结构体系有：混合结构、框架结构、剪力结构、框架 剪力墙结构、筒体结构。结构布置应根据工程设计的原始资料和设计任务要求，综合考 虑技术、经济、建筑要求，合理选择建筑的结构体系，对其进行结构布置，满足安全、 适用、经济的要求。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。不同结构体系 的特点各不相同，具体如下： 1.混合结构体系 混合结构承重主要用砖或砌块砌筑，其优点为：施工方便，造价低廉；缺点为砌体 强度较低，房屋的层数受到限制，同时抗震性能较差，在墙体的布置上，建筑使用空间 受到限制。混合结构一般适宜用于六层及六层以下的楼房，如住宅、办公室、医院等民 用建筑及中小型工业建筑混合结构。 2.框架结构体系 框架结构是由梁、柱通过节点构成承载结构，由梁、柱分别承受竖向荷载和水平荷 载，墙起分隔维护作用。其优点为：整体性和抗震性较混合结构要好，平面布置灵活， 使用空间较大。其缺点为：框架结构水平刚度较小，抗震性能相对差，地震中非结构性 破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较大。 框架结构特别适用于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂 房、公寓以及住宅类建筑中采用。但是，由于框架结构构件的截面尺寸一般都比较小， 它们的抗侧移刚度较弱，随着建筑物高度的增加，结构在风荷载和地震作用下，侧向位 移将迅速加大。为了不使框架结构构件的截面尺寸过大和截面尺寸过大和截面内钢筋配 置过密，框架结构一般只适用于不超过 20 层的建筑物中。 3.剪力墙结构体系 剪力墙结构以剪力墙承重，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。其特点为：刚度 大，比框架结构刚度大，结构水平位移和层间位移较小，抗震性能好。适用于开间较小、 3 墙体较多的多层建筑如住宅、旅馆等。但由于剪力墙的布置，平面布置受到一定的影响。 4.框架-剪力墙结构体系 框架剪力墙结构竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，水平荷载作用主要由抗 侧刚度较大的剪力墙承担。其优点为框架结构布置灵活、使用方便、具有较大的刚度和 较强的抗震能力，适用于高层办公建筑和旅馆建筑中。 5.筒体结构 筒体结构是以剪力墙构成空间薄壁筒体，或者密柱、密梁形成空间框架筒，这种结 构体系作为一个空间构件受力，具有更好的的抗侧移刚度和更好的抗震性能。常用的有 筒中筒、成束筒等形式。 本工程为教学楼，要求较大的使用空间。本地区抗震设防烈度 6 度，6 度设防的钢筋 混凝土现浇框架结构房屋适用的最大高度是 60m，该教学楼房屋高度为 18.0mNb，为小偏压，选用 M 大、N 大的 0 1.04.5lHm 组合。 最不利内力组合： 109.55 2489.15 59.15 MkN m NkN VkN 73 1 2 109.55 0.850.9 129.63 MkN m MkN m 4 1/12 500 144.3 500 500 I imm A 1 2 34 1234 12 ( 0.85)44.2 M M /4500/144.331.244.2 c limmmm 满足要求，故不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩影响。 3 0 109.55 1044.01 2489.15 MkN m emm NkN max(20,500/3016.7)20 a emmmmmmmm 0 64.01 ia eeemm 500 64.0140274.01 22 is h eeamm 10 2 10 10 10 0.74 0.43 ()() bc bb c c bs Nf bh Nef bh f bh ha 2 10 0 (1 0.5 ) () c sS ys Nef bh AA fha = 32 2489.15 10274.01 1.0 14.3 500 4600.74 (1 0.5 0.74) 0 360 (46040) 22 ,min,min 0.55% 500 / 2688 ss AAmm ，因此每侧实配 4C16,As=804mm2 ,min 0 ss AA 6.1.46.1.4 垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算 1 层： Nmax=2684.07kN 查表得： 0/ 4.5/0.59lbmm0.99 74 2 max 0.9 ()0.9 0.99 (14.3 500360 804 2)3701.11 cys f AfAkNN 满足要求。 6.1.56.1.5 斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 1 层 A 轴柱最不利内力组合： 109.55 2489.15 59.15 MkN m NkN VkN 因为剪跨比 ，所以。 0 4.50.8 4.023 22 0.46 n H h 3 因为 ,所以 N=1072.5kN 2 0.30.3 14.3 5001072.52489.15 c f AkNkN 0 1.75 0.07218.9759.15 1 t f bhNkNVkN 可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍，采用复式箍 4A10250。 6.1.66.1.6 裂缝宽度验算裂缝宽度验算 ，可不验算裂缝宽度。 00 /44.01/ 4600.0960.55eh 6.26.2 框框架梁截面设计架梁截面设计 6.2.16.2.1 正截面受弯承载力计算：正截面受弯承载力计算： 梁 AD（300mm800mm）： 跨中截面：M=339.33kNm 6 22 10 339.33 10 0.137 1.0 14.3 300 760 s c M f bh 11 211 2 0.1370.148 sb 2 10 1.0 14.3 300 760 0.148 1340 360 c s y f bh Amm f min max0.2%,(45/)%0.2% ty ff 2 ,minmin 0.2% 300 800480 s Abhmm 75 下部实配 3C25（As=1473mm2），上部按构造要求配筋。 梁 AD 各截面的正截面受弯承载力配筋计算见下表： 表 6-1 框架梁正截面配筋计算 计算公式支座左截面跨中截面支座右截面 M/(kNm)-228.35339.33-244.51 2 10 s c M f bh 0.0920.1370.099 112 s 0.097 () b 0.148 () b 0.104 () b 10c s y f bh A f /mm2 8781340942 ,mins A /mm2 480480480 实配钢筋/mm2 4C18 （1017） 3C25 （1473） 4C18 （1017） 6.2.26.2.2 斜截面受剪承载力计算：斜截面受剪承载力计算： 287.12 b VkN ，满足要求。 0 0.250.25 1.0 14.3 300 760815.1 ccb f bhkNV ，应按计算配箍。 0 0.7228.23287.12 htb f bhkNVkN 由得： 00 0.7 sv tyv A Vf bhfh s 0 0 0.7287120228230 0.287 270 760 svt yv AVf bh sf h 采用双肢箍 A8 76 2 50.3 351 0.2870.287 sv A smm 取 s=250mm，满足设计要求和构造要求。 ,min 2 50.31.43 0.134%0.240.240.127% 300 250270 svt svsv yv Af bsf 配箍率满足要求。 综上，箍筋采用 2A8250。 77 第七章第七章 柱下独立基础设计柱下独立基础设计 7.17.1 设计资料设计资料 1.基础形式：柱下独立阶型现浇基础； 2.钢筋等级：HRB400 ， ； 2 /360mmNfy 3.基础结构砼等级：C30 ， ； 2 14.3/ c fN mm 4.垫层砼：C10 ， 厚 100mm； 5.持力层：粘性土层 ，；200 ak fkPa 3 18.2/kN mm 6.由内力组合得相应于荷载效应标准组合时的柱荷载： 87.64kN m 47.32 1991.32kN M VkN N 由内力组合得相应于荷载效应基本组合时的柱荷载： 109.55kN m 59.15 2489.15kN M VkN N 7.27.2 地基承载力验算地基承载力验算 7.2.17.2.1 确定基础埋深及地基承载力确定基础埋深及地基承载力 根据“宽基浅埋”原则，初步取基础埋深1.3m（自室外地面起算）。 三级抗震等级，纵向受力钢筋的最小锚固长度： (弯折锚固)，初步取基础高度mm83327 . 1 /2036014 . 0 05 . 1 /05 . 1 05 . 1 tyaaE fdfll 为，下阶，上阶。00mm6 1 300mmh mm300 2 h 基础埋深及基础高度如下图所示： 78 图 7-1 基础埋深与基础高度 持力层选择在粘性土,承载力修正系数： 0, 0 . 1 bd =214.56kPa5 . 03dbff mdbaka 200 1.0 18.21.30.5 7.2.27.2.2 基础初步尺寸计算基础初步尺寸计算 由公式: A =10.67m ，考虑偏心作用，基础 0 k aG F fd 3 1991.32 214.5620/1.4 kN kPakN mm 2 底面积按 10%增大即: =1.1 A =11.74m2。A 0 按长宽比=1 计算,则： = 取 =b=3.5m。 l n b l3.43bAm，l 基础平面尺寸如下图所示： 图 7-2 基础平面尺寸 79 7.2.37.2.3 承载力验算承载力验算 基础平埋深：d=（1.3m+1.5m）/2=1.4m； 3 20/3.53.5m 1.4343.0 kG GAdKN mmmKN基础及回填土重：。 87.64.47.320.6116.03. k MMVhkN mkNmkN m 偏心距 116.03. 0.05 1991.32343.0 k kk MkN m em FGkNkN 基底最大最小压力为: 206.89 1991.32343.06 0.05 1 174.223.53.53.5 kPa kNkNm kPammm ax KK in FG6e 1 bll km km p p 偏心荷载作用下，应满足如下要求： max 206.891.21.2 214.56257.47 ka pkPafkPakPa minmax 206.89174.22 p190.56214.56 22 kk ka ppkPakPa kPafkPa 满足要求。 7.37.3 基础抗冲切验算基础抗冲切验算 7.3.17.3.1 基底净反力计算基底净反力计算 地基土净反力： F2489.15 p203.2kPa bl3.53.5 j kN mm 偏心距： MMVh e FF 109.55.59.150.6 0.058/60.58 2489.15 kN mkNm mlm kN 基底最大和最小净反力设计值： = max min F6e 1 bll j j p p 6 0.058 203.21 3.5 m kPa m 223.4kN 183.0kN 80 7.3.27.3.2 柱边截面冲切验算柱边截面冲切验算 柱边截面：h = 600mm，h0 = 550mm = 0.5 + 2 0.55 = 1.6m541.2kN 第一阶满足要求。 7.3.37.3.3 变阶处截面冲切验算变阶处截面冲切验算 变阶处截面：= 300mm，h01 = 250mm 1 h = 1.75m + 2 0.25m = 2.25m401.4kN 第二阶满足要求。 7.47.4 基础配筋计算基础配筋计算 钢筋选用 HRB400 级，。由于 b=l=3.5m，b1=l1=1.75m，只需计算一个 2 y 360N/mmf 方向即可。 81 图 7-3 基础配筋计算截面 截面 I-I（柱边）： minmaxmin 2 3.50.5 183.0223.4 183.0 2 3.5 206.1 c jIjjj la pppp l mm kPakPa m kPa 2 maxmax 2 1 2b-b 48 1 (223.4206.1)2 3.50.5223.4206.1 48 3.5 3.50.5615.34 IjjIcjjIc Mppbppla kN m （） 6 2 0 615.34 10 3451 0.90.9 360 550 I sI y M Amm f h 截面 II-II： 82 1 IIminmaxmin 2 3.51.75 183.0223.4 183.0 2 3.5 213.3 jjjj ll pppp l mm kPakPa m kPa 2 IImaxII1maxII1 2 1 2b-b 48 1 (223.4213.3)2 3.5 1.75223.4213.33.5 3.5 1.75 48 140.6 jjjj Mppbppll kN m （） 6 2 0 140.6 10 1736 0.90.9 360 250 s y M Amm f h 综上： 实配钢筋选用截面I-I（柱边）处配筋； 1 综合构造要求配 18C16，3451mm，间距为 200mm； 2 2 3618 s Amm 基础配筋及基础大样图如下图所示： 图 7-4 基础配筋及基础大样图 83 参考文献参考文献 1 陈希哲. 土力学地基基础. 北京：清华大学出版社，2003； 2 沈蒲生,梁兴文. 混凝土结构原理. 北京：高等教育出版社出版，2002:3494; 3 沈蒲生,苏三庆.高等学校建筑工程专业毕业设计指导. 北京：中国建筑工业 出版社，2000.6； 4 陈文斌、章金良. 建筑工程制图. 上海：同济大学出版社，1996； 5 梁兴文、史庆轩. 土木工程专业毕业设计指导. 北京：科学出版社，2002； 6 朱育万. 土木工程制图. 北京：高等教育出版社，2000； 7 龙驭球. 结构力学. 北京：高等教育出版社，2002； 8 同济大学,西安建筑