土木工程毕业设计（论文）-伊川县第六高级中学教学楼建筑与结构设计.docx

洛阳理工学院毕业设计（论文）伊川县第六高级中学教学楼建筑与结构设计摘 要此次设计从实际出发，并且结合环景保的理念和人文理念，完成了教学楼的建筑设计和结构设计。建筑设计主要考虑到建筑物的使用功能的要求，建筑的外形像一把钥匙，象征着开启知识宝库的钥匙！建筑的外形简单、明了，并且反应了新时代的气息。之后结合建筑的有关规范，绘制了教学楼的立面图、平面图、剖面图等；结构的设计部分主要是完成板的计算和配筋、楼梯的计算和配筋，一品框架中梁和柱的配筋的计算以及内力组合的计算、基础内力和配筋的计算等，并在此基础上绘制了结构施工图。关键词：教学楼，框架计算，内力组合，受力分析，构建计算全套图纸加扣 3012250582Yichuan County sixth high school teaching building construction and structural designAbstractThe design from the reality, and the combined panorama protection concepts and humanistic philosophy, completed the architectural and structural design school building. Taking into account the architectural design of the main requirements for the use of the function of the building, architectural shape like a key, symbolizing the open key of knowledge! Shape building simple, clear, and reflects the atmosphere of a new era. After combining the relevant norms of the building, drawn elevations, plans, sections and other school buildings; the design part of the structure is the completion of the plate calculation and reinforcement, stair calculations and reinforcement, reinforcement of a product frame beams and columns computing and calculating internal force, the basis of calculation of internal forces and reinforcement, and construction drawing drawn on this basis.Keywords: teaching building, Frames, internal force, stress analysis, build computingV目录前言1第1章 板的计算21.1 板A、B的计算21.1.1 确定板的厚度21.1.2 计算荷载21.1.3 计算A板21.1.4计算B板41.1.5 计算配筋4第2章 楼梯得计算62.1 确定梯段板的厚度62.2 荷载的计算（应取1m板的宽度为计算单元）。62.3 梯段内力的计算72.4平台板的计算72.5 弯矩的计算82.6 配筋的计算82.7 平台梁的计算82.8 内力计算92.9 配筋的计算9第3章 框架计算103.1 确定梁柱的截面尺寸103.1.1 确定柱的截面尺寸103.1.2 梁的截面尺寸103.2 恒荷载的计算103.2.1 楼面恒荷载的计算113.2.2 屋顶恒荷载113.3 竖向荷载的计算123.3.1 横跨不含有墙的边竖柱的承载力的计算123.3.2 横跨含有墙的边竖柱的承载力的计算133.3.3 恒载偏心距的计算143.3.4 计算梁柱的线刚度及分配系数143.3.5 计算固端弯矩及分配163.3.6 计算梁端剪力及柱端剪力193.3.7 计算柱的轴力203.3.8 活荷载作用下的内力计算21第4章 风荷载作用下的内力计算304.1 风荷载的计算304.1.1水平荷载的计算30第5章 内力组合和配筋的计算375.1 荷载内力的组合方式375.2 最不利荷载的内力组合形式和控制截面的确定375.2.1 框架梁375.2.2 框架柱375.3 梁内力的调整计算385.4 梁内力的调整如下表385.5 横梁的弯矩调幅415.6 横梁的内力组合425.7 柱的内力组合475.8 梁和柱的截面设计515.8.1 梁的截面设计515.8.2 梁斜截面受剪成载力计算545.8.3 柱的截面设计54第6章 地基的计算586.1 取B柱计算，B柱荷载的设计值如下：586.2 确定基础的埋置深度（基础类型为扩展基础）。586.3 对地基承载力特征值进行深度修正596.4 确定基础底面积E596.5 冲切验算（采用基本组合）596.6 基础底板配筋60结 论62谢 辞63参考文献64前言此次设计的题目为伊川县第六中学教学楼建筑与结构设计，本次设计主要是考虑到了教学楼的实用情况来进行设计的，按照其性质来进行设计的。教学楼是一种大型的公共建筑，最能体现建筑设计、结构设计的很多民用建筑设计上的各种相关的要求，由对教学楼的建设可行性研究，可以真正的掌握建筑和结构设计的最基本的理论，对以后从事工作有很好的帮助，能够培养我们的独立创作的能力。按照安全、适用、耐久、经济、美观等的要求和任务书的要求，在结合考虑建筑物周围的环境、功能的要求、通风采光的要求、节能环保的要求等，来恰当的确定建筑物的外形、房间的大小以及房间的布局等；合理的确定结构的选型、建筑的材料选择。建筑的设计是根据各类教室的使用功能的要求来确定教室开间尺寸的，以及教室的采光等。整个教学楼的平面外形设计为钥匙型，采用内廊的形式，每层的层高为3.9m，室内外的高差为0.45m。结构的设计过程中严格的按照规范中各种要求，完成了楼梯、楼板、一榀框架、基础的计算和配筋。从实际出发，在设计的时候广泛的查阅了有关各种规范，同时也参考了各种有关设计的资料及案例，从而达到了建筑物的安全性、适用性、耐久性的要求。第1章 板的计算1.1 板A、B的计算1.1.1 确定板的厚度 取板厚为120mm1.1.2 计算荷载混凝土采用C30、钢筋采用HRB400级、楼面面层为水磨石地面（底层20mm厚水泥砂浆，标准值为：）、板底面及侧面用石灰砂浆抹灰15mm厚（混合砂浆的自重标准值：）。荷载计算水磨石地面 120mm厚钢筋混凝土板 15mm厚石灰砂浆抹灰 恒荷载标准值g=0.65+3+0.26=3.91 活荷载标准值q=由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合： 由以上可知板的内力计算取可变荷载控制计算。活荷载应按棋盘式布置：由可变荷载效应控制的组合： 1.1.3 计算A板图1-1 计算简图1. Lx=4.8m；Ly=7.2m；Lx/ Ly=0.67Vmax=77.03KN所以箍筋可以按构造配置8200。第3章 框架计算3.1 确定梁柱的截面尺寸3.1.1 确定柱的截面尺寸底层柱高：H=3.9+1=4.9m柱的宽度：b=（1/121/18）4900=408272mm柱的高度：h=（12）b=400800mm本设计房屋高度20m24m，有规范可查得该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.75。AcNc/fc ; Nc=1.25cAq (七度设防取=1.05；中柱c=1，边柱c=1.1；q=1214KN/m2，取q=12KN/m2；n=5)1. 边框柱A=2.43.62=17.28 Nc=1.251.11.0517.28125=1496.88KN Ac=bh=2.4105mm22. 中跨柱 A=2.43.62+1.23.62=25.92 Nc=1.2511.0525.92125=2041.2KNAc=bh=2.4105mm2有以上可知柱子的截面尺寸可都选为400600mm3.1.2 梁的截面尺寸主梁：h=7200（1/141/18）=514900mm；取h=600mm b=（1/31/2）h=（1/31/4）600=200300mm；取b=300mm过道梁：截面尺寸取为h=400mm b=300mm3.2 恒荷载的计算 图3-1 恒荷载的计算简图3.2.1 楼面恒荷载的计算水磨石地面 0.65KN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m215mm混合砂浆抹灰 170.015=0.26KN/m2 楼面恒荷载 q1=0.65+3.0+0.26=3.91KN/m2梁自重 q2=250.60.3+170.015（0.6-0.12）=4.62KN/m2墙身自重： 200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（标准值5.5KN/m3） 5.50.2（3.9-0.6）=3.63KN/m抹灰 2170.015（3.9-0.6）=1.68 KN/m墙身自重 q3=3.63+1.68=5.31 KN/ma=2.4 L=7.2 1=a/L=0.333板传荷载 P1=(1-212+13)q=（1-20.3332+0.3333）3.912.4=7.656 KN/m没有墙：G1=2P1+q2=27.656+4.62=19.932 KN/m有墙： G2=2P1+q2+q3=27.656+4.62+5.31=24.402 KN/m计算过道梁H=2400（1/141/8）=171.4300mm 取h=400mm b=0.5h=150mm 取b=300mm梁自重 q4=25（0.4-0.12）0.3+170.015（0.4-0.2）=2.17KN/m板传的荷载 P2=5/8q=5/83.911.2=2.93 KN/mG3=2P2+q4=22.93+2.17=8.03 KN/m3.2.2 屋顶恒荷载屋顶恒荷载取 7.0 KN/m2 P1=(1-212+13)q=（1-20.3332+0.3333）7.02.4=13.69 KN/mG1=2P1+q2=213.69+4.62=32 KN/m过道 P2=5/8q=5/87.01.2=5.25 KN/mG2=2P2+q4=25.25+2.17=12.67KN/m图3-2屋顶恒载图3.3 竖向荷载的计算 3.3.1 横跨不含有墙的边竖柱的承载力的计算 确定边梁的尺寸h=4800（1/14-1/8）=342.8600mm 取h=500mm b=（1/31/2）h=166.7250mm 取b=300mm边梁的截面尺寸为： 300500mm边梁自重:q5=（0.5-0.12）250.3+2170.015（0.5-0.12）=2.95KN/m板传给边梁的：P1=5/8q=5/83.912.4=5.865 KN/m墙自重：N=5.310.2(3.9-0.6) (4.8-0.4)-4.22.10.2+0.34.22.1 4.8=1.36KN/m （注：窗的尺寸为21004200mm；铝合金窗的标准值取为0.3KN/m2）边梁、板、边墙传给柱的竖向荷载为： F1=（q5+P1+N）4.8=（5.865+2.95+1.36）4.8=48.84KN横梁、板传给柱的竖向荷载为： F2=19.323.62=143.5KN柱的自重： F3=250.40.63.9=23.4KN边柱的竖向荷载为：F=F1+0.5F2+F3=48.84+0.5143.5+23.4=144KN3.3.2 横跨含有墙的边竖柱的承载力的计算边梁的截面尺寸为： 300500mm边梁自重: q5=2.95KN板传给边梁的： P1=5.865KN墙自重： N=1.36KN边梁、板、边墙传给柱的竖向荷载为： F1=（q5+P1+N）4.8=（5.865+2.95+1.36）4.8=48.84KN横梁、板、横墙传给柱的竖向荷载为：F2=24.4027.2=175.69KN柱的自重： F3=23.4KN边柱的竖向荷载为：F=F1+0.5F2+F3=48.84+0.5175.69+23.4=160.33KN1. 中间柱1 （19.932KN/m） 中间纵梁的截面尺寸为： 300500mm中间纵梁自重:q1=（0.5-0.12）250.3+2170.015（0.5-0.12）=3.04KN/m边跨板传给梁的荷载： P1=5/8q=5/83.912.4=5.865 KN/m中间板传递给梁的荷载： a=1.2 L=4.8 2=a/L=1.2/4.8=0.25 P2=（1-222+23）q=（1-20.252+0.253）3.911.2=4.18 KN/m中间墙的荷载：N=5.31【（0.2（3.9-0.6）（4.8-0.4）-2.110.2）】+0.22.110.24.8=2.77KN/m中间柱1的竖向荷载为：F=19.9323.6+8.031.2+(q1+P1+P2+N) 4.8=157.93KN2. 中间柱2 （24.402KN/m）中间纵梁自重: q1=3.04KN/m边跨板传给梁的荷载： P1=5.865 KN/m中间板传递给梁的荷载： P2=4.18 KN/m中间墙的荷载： N=2.77KN/m中间柱2的竖向荷载为：F=24.4023.6+8.031.2+(q1+P1+P2+N) 4.8=173.61KN3. 屋顶边柱的竖向承载力女儿墙的重： N=5.310.50.2=0.531KN/m板传的荷载： P=5/8q=5/87.02.4=10.5 KN/m梁自重: q=（0.5-0.12）250.3+2170.015（0.5-0.12）=3.04KN/m边柱的竖向承载力：F=（N+P+q）4.8+323.6=182.736KN4. 屋顶中间柱板传的荷载： P1=5/8q=5/87.02.4=10.5 KN/m中间板传递给梁的荷载：P2=（1-222+23）q=（1-20.252+0.253）7.01.2=7.48 KN/m梁自重: q=3.04KN/m中间柱的竖向承载力：F=（P1+P2+q）4.8+12.761.2=116.1KN3.3.3 恒载偏心距的计算标准层 偏心距e=300-150=150mm中间柱1 F=(q1+P1+P2+N) 4.8=(3.04+5.865+4.18+2.77) 4.8=76.128KN M1=eF =0.1576.128=11.42KNm中间柱2 M2=-M1=-11.42KNm屋顶 F=(P1+P2+ q)4.8=(10.05+7.48+3.04) 4.8=100.9KN M=Fe=100.90.15=15.13KNm3.3.4 计算梁柱的线刚度及分配系数1. 框架柱底层：二五层： 2. 框架梁8轴梁为中框架梁，对于现浇整体式框架梁：中框架梁，边框架梁BD、EG跨梁 DE跨梁3. 相对线刚度的计算令边跨梁线刚度i3，=1.0，则其余各杆的相对线刚度为：底层柱子： 二层到五层柱子：DE跨梁： 图3-3 竖向荷载和杆端力偶5. 计算节点弯矩分配系数6.表3-1 弯矩的分配系数BDEG左右左右五层中0.3790.2620.3090.3090.2620.379下0.6210.4290.4290.621四层上0.3830.3000.3000.383中0.2340.1830.2160.2160.1830.234下0.3830.3000.3000.383三层上0.3830.3000.3000.383中0.2340.1830.2160.2160.1830.234下0.3830.3000.3000.383二层上0.3830.3000.3000.383中0.2340.1830.2160.2160.1830.234下0.3830.3000.3000.383底层上0.4150.3200.3200.415中0.2530.1950.2300.2300.1950.253下0.3320.2550.2550.3323.3.5 计算固端弯矩及分配 1. 计算固端弯矩表3-2 固端弯矩MBDMDB MDEMEDMEGMGE顶层-138.24138.24-6.086.08-138.24138.24四层-86.11 86.11 -3.85 3.85 -105.42 105.42 三层-105.42105.42-3.853.85-86.1186.11二层-86.11 86.11 -3.85 3.85 -105.42 105.42 底层-105.2 105.2 -3.85 3.85 -86.1 86.12 . 弯矩分配及传递过程如下表3-3 弯矩的分配顶层B节点D节点E节点G节点力偶0.0力偶15.1力偶-15.1力偶0.0上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱系数0.60.40.30.40.30.30.40.30.40.6固端-138.2138.2-6.16.1-138.2138.2分配85.952.4-38.6-63.2-45.545.563.238.6-52.4-85.9传递16.5-19.326.2-14.122.7-22.717.0-26.219.3-20.2分配1.71.1-9.10.0-15.0-10.89.90.013.78.40.30.00.6传递-10.5-4.60.53.44.9-5.4-3.00.24.29.4分配9.35.7-2.30.0-3.8-2.72.50.03.52.1-5.10.0-8.4小计0.0103.0-103.0114.90.0-92.7-37.435.80.094.5-115.2104.50.0-104.5四层B节点D节点E节点G节点力偶0.0力偶11.4力偶-11.4力偶0.0上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱系数0.40.40.20.20.30.30.20.20.30.30.20.20.40.4固端-86.186.1-3.93.9-105.4105.4分配33.033.020.1-17.2-28.1-28.1-20.224.433.933.920.7-24.6-40.4-40.4传递42.920.2-8.610.1-31.6-13.512.2-10.131.610.6-12.310.3-42.9-16.5分配-20.9-20.9-12.74.26.96.94.9-4.3-6.0-6.0-3.611.518.818.8传递0.9-4.72.1-6.4-7.51.2-2.12.56.9-2.15.7-1.80.36.5分配0.70.70.42.74.44.43.2-2.8-3.9-3.9-2.4-1.2-1.9-1.9小计56.628.2-84.879.5-55.9-29.1-5.913.562.632.6-97.399.6-66.1-33.5三层B节点D节点E节点G节点力偶0.0力偶-11.4力偶11.4力偶0.0上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱系数0.40.40.20.20.30.30.20.20.30.30.20.20.40.4固端-105.4105.4-3.93.9-86.186.1分配40.440.424.6-16.5-27.1-27.1-19.515.321.321.313.0-20.1-33.0-33.0传递16.516.5-8.312.3-14.1-14.17.7-9.717.017.0-10.16.5-20.2-20.2分配-9.5-9.5-5.81.52.52.51.8-3.1-4.2-4.2-2.67.913.013.0传递-10.5-6.40.7-2.93.40.9-1.50.9-3.00.14.0-1.39.44.6分配6.26.23.80.00.00.00.0-0.4-0.6-0.6-0.4-3.0-4.9-4.9小计43.147.2-90.399.9-35.2-37.8-15.46.830.433.5-82.276.1-35.7-40.5二层B节点D节点E节点G节点力偶0.0力偶11.4力偶-11.4力偶0.0上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱系数0.40.40.20.20.30.30.20.20.30.30.20.20.40.4固端-86.186.1-3.93.9-105.4105.4分配33.033.020.1-17.2-28.1-28.1-20.224.433.933.920.7-24.6-40.4-40.4传递20.221.9-8.610.1-13.5-14.412.2-10.110.611.3-12.310.3-16.5-17.9分配-12.8-12.8-7.81.01.71.71.20.10.10.10.15.69.29.2传递-4.7-1.60.5-3.91.2-1.20.10.6-2.10.72.80.06.52.8分配2.22.21.40.71.11.10.8-0.4-0.6-0.6-0.4-2.2-3.6-3.6小计37.842.7-80.576.8-37.6-40.9-9.818.442.045.5-94.594.6-44.8-49.9一层B节点D节点E节点G节点力偶0.0力偶-11.4力偶11.4力偶0.0上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱系数0.40.30.30.20.30.30.20.20.30.30.20.30.40.3固端-105.4105.4-3.93.9-86.186.1分配43.835.026.7-17.6-28.8-23.0-20.716.322.618.113.8-21.8-35.8-28.6传递16.50.0-8.813.3-14.10.08.1-10.417.00.0-10.96.9-20.20.0分配-3.2-2.6-2.0-1.4-2.4-1.9-1.71.01.41.10.83.45.54.4传递-6.40.0-0.7-1.00.90.00.5-0.90.10.01.70.44.60.0分配3.02.41.8-0.1-0.1-0.1-0.1-0.2-0.3-0.2-0.2-1.3-2.1-1.7小计53.634.8-88.498.7-44.5-25.0-17.79.740.819.0-80.973.7-47.9-25.8柱低B节点D节点E节点G节点上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱取二17.4-12.59.5-12.9各节点分配过后的弯矩如下表表3-4BDEG左右左右五层中-103.20 114.31 -35.71 34.19 -114.60 104.75 下103.20 -93.73 95.54 -104.75 四层上56.63 -56.34 63.14 -66.21 中-84.80 79.63 -5.66 12.96 -97.30 99.66 下28.18 -29.05 32.62 -33.45 三层上43.16 -35.39 30.48 -35.66 中-90.34 99.71 -14.82 6.62 -82.16 76.13 下47.19 -38.08 33.65 -40.47 二层上37.85 -37.74 42.27 -44.78 中-80.54 76.80 -9.36 17.63 -94.34 94.68 下42.69 -41.11 45.86 -49.90 一层上53.66 -44.87 41.01 -47.94 中-88.45 98.52 -16.97 9.30 -80.79 73.76 下34.79 -25.26 19.06 -25.82 底柱上17.40 -12.63 9.53 -12.91 3. 绘弯矩图图3-4 弯矩图3.3.6 计算梁端剪力及柱端剪力1. 计算梁端剪力和柱端剪力剪力的计算公式如下：图3-5通过Excel表格计算得表3-5 剪力计算BDEG左右左右顶层计算高度中113.66-116.7415.84-14.57116.57-113.833.90下-40.9838.48-40.6943.84四层上-40.9838.48-40.6943.84中72.47-71.046.59-12.6887.52-88.183.90下-18.2916.52-16.1817.72三层上-18.2916.52-16.1817.72中70.45-73.0613.05-6.2288.68-87.013.90下-21.8119.44-19.4721.86二层上-21.8119.44-19.4721.86中72.28-71.246.19-13.0887.80-87.893.90下-24.7022.05-22.2725.09一层上-24.7022.05-22.2725.09中70.36-73.1512.83-6.4488.82-86.874.90下-10.657.73-5.837.90柱底上-10.657.73-5.837.903.3.7 计算柱的轴力标准层柱自重：底层柱自重：通过计算得柱的轴力如下表：表3-6 轴力BDEG顶层下-296.39-248.68-247.24-296.56四层上-319.79-272.08-270.64-319.96下-512.86-484.21-521.33-545.07三层上-536.26-507.61-544.73-568.47下-743.64-744.22-774.14-776.08二层上-767.04-767.62-797.54-799.48下-959.92-979.55-1048.92-1024.30一层上-983.32-1002.95-1072.32-1047.70下-1190.61-1239.44-1302.08-1255.17柱底上-1220.01-1268.84-1331.48-1284.57绘制柱的轴力图图3-7 轴力图3.3.8 活荷载作用下的内力计算 楼面活荷载标准值：2.5KN/m2，走道是3.5 KN/m21. 计算计算跨度内的均布荷载值（楼面） 两边跨：P=(1-212+13)q=（1-20.3332+0.3333）2.52.4=4.91KN/m 注：a=2.4 L=7.2 1=a/L=0.333P1=2P=9.82KN/m中间跨：P=5/8q=5/83.51.2=2.625 KN/m P2=2P=5.25KN/m2. 计算柱的竖向承载力 边柱的竖向承载力P=5/8q=5/82.52.4=3.75 KN/mF1=3.754.8+9.823.6=53.35KN中间柱的竖向承载力P=5/8q+（1-222+23）q=5/82.52.4+（1-20.252+0.253）3.50 1.2=7.49 KN/m注：a=1.2 L=4.8 2=a/L=1.2/4.8=0.25F2=7.494.8+9.823.6+5.251.2=77.604KN3. 屋顶的均布活荷载标准值：0.5KN/m（不上人屋面） P=(1-212+13)q=（1-20.3332+0.3333）0.52.4=0.98KN/mP1=2P=1.96KN/m边柱的竖向承载力P=5/8q=5/80.52.4=0.75 KN/mF1=0.754.8+1.963.6=10.66KN中间柱的竖向承载力P=5/8q+（1-222+23）q=5/80.52.4+（1-20.252+0.253）0.50 1.2=1.28 KN/mF2=1.284.8+1.963.6+0.751.2=14.1KN4. 屋顶活荷载偏心距的计算 偏心距计算e=300-150=150mm中间层中间柱1 M1=eF =0.15（77.604-9.823.6-5.251.2）=5.39KNm中间柱2 M2=-M1=-5.39KNm屋顶中间柱1 M1=eF =0.15（10.66-1.963.6-0