土木工程毕业设计（论文）-武汉市长江大学新校区教学楼设计.docx

毕 业 设 计（论 文）武汉市长江大学新校区教学楼设计学生姓名：学 号：所在系部：土木工程系专业班级：12gb土木3班指导教师：日 期：二一六年五月121摘 要公共教学楼设计是依据建筑设计规范及其他相关规范标准，结构设计所在水文、气象、抗震设防等级、地质资料，来完成混凝土框架结构教学楼设计。建筑结构设计次序，先整体设计再到要点详细设计。建筑设计有：工程设计资料、建筑设计总说明、建筑平、立、剖面设计、建筑构造详图。结构设计主要包括；结构计算和结施工图设计。结构计算：结构平面图的确定、一榀框架计算简图的确定、工程荷载的计算、内力计算、内力组合计算、一榀框架设计和配筋计算、楼板及屋面设计、楼梯及基础设计。内力组合：恒载、活载、风载、地震作用产生的内力，按结构设计规范进行不同的组合，并求出其对应构件的截面控制荷载，再进行一定的内力调幅。再用其控制截面最不利荷载进行构件截面设计和配筋计算，当然还要考虑一些抗震构造措施，加强结构设计的安全性，以满足人们的需求和社会的要求。关键词：框架结构 建筑设计 结构设计 内力组合 控制截面最不利荷载全套图纸加扣3012250582 AbstractPublic teaching building design is based on building design specifications and other relevant standards, structural design of the hydrological, meteorological, seismic fortification level, geological information, to complete the design of concrete frame structure teaching building. Order of the design of building structure, the first overall design to detailed design points Architectural design: engineering design, architectural design of the total shows that the construction of flat vertical profile design, building construction detail. Structural design mainly includes structure calculation and construction drawing design. Structure calculation: Determination of the construction plan, the determination of a pin frame calculation sketch, calculation of engineering load calculation, internal force calculation, internal force combination, a pin frame design and reinforcement calculation, floor and roof design, stair and foundation design. The combination of internal forces: the internal force of dead load, live load, wind load and earthquake action produced by different combinations according to the design specification of the structure, and find the corresponding section of the control components, load, then the amplitude modulation of internal force. Then the control section of the most unfavorable load of member section design and reinforcement calculation, of course, we should consider some structural measures, strengthen the safety of structure design, to meet the needs of people and social requirements.Keywords: Frame Structure Architectural design Structural Design Internal force combination Control section of the most unfavorable load目 录摘 要iAbstractii1 绪论11.1 建筑设计理念及设计依据11.1.1 公共教学楼建筑结构设计理念11.1.2 工程概况21.1.3 工程地质资料21.1.4 结构抗震设计资料21.1.5 工程气象基本资料21.1.6 建筑结构设计总依据32 建筑结构设计说明概要42.1 建筑设计总概要42.1.1 建筑方案设计依据及相关要求42.1.2 建筑施工图绘制方法42.1.3 教学楼建筑设计简要42.1.4 教学楼建筑平面规划设计52.1.5 建筑立面设计62.1.6 建筑剖面设计72.1.7 装饰72.1.8 抗震设计72.1.9 楼梯的设计82.1.10 关于防火的设计82.1.11 细部构造总说明82.1.12 建筑细部具体构造做法112.2 结构设计总概要132.2.1 工程概况132.2.2 设计依据132.2.3 荷载取值142.2.4 结构总体布置152.2.5 主要承重构件及墙体截面尺寸162.2.6 基础162.2.7 建筑所用材料（见表2-8、3-9）162.2.8 结构计算原则和方法172.3 结构设计方案172.3.1 结构体系172.3.2 结构平面布置图172.3.3 构件材料及尺寸182.4 计算简图213 框架侧移刚度计算233.1 梁柱线刚度计算233.2 柱侧移刚度D值计算244 工程做法及荷载统计计算294.1 工程永久荷载计算294.1.1 屋面层单位面积荷载统计计算294.1.2 楼面层单位面积荷载统计计算：304.1.3 墙单位面积荷载统计计算304.1.4 梁单位长度荷载统计计算314.1.5 柱单位长度荷载统计计算324.1.6 门窗单位面积荷载统计计算324.2 可变荷载标准值计算324.3 梁、柱构件荷载统计334.4 重力荷载代表值计算375 水平荷载作用下框架结构内力和侧移计算405.1 横向水平地震作用下的框架内力及侧移计算405.1.1 横向自振周期计算405.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算415.1.3 水平地震作用下的位移验算445.1.4 水平地震作用下框架内力计算465.2 风荷载横向作用下的框架结构内力及侧移计算535.2.1 风荷载标准值535.2.2 风荷载作用下水平位移的验算555.2.3 水平风荷载作用下框架内力计算556 竖向荷载作用下框架结构的内力计算606.1计算单元的选择确定606.2 屋面框架梁（WKL-H）线荷载标准值606.2.1 屋面框架节点集中荷载标准值616.3 四层楼面横梁竖向线荷载标准值（一、二、三层同四层）636.3.1 楼面框架节点集中荷载标准值646.4 楼面层（屋面层）框架节点集中荷载产生的弯矩标准值676.5 框架内力计算687 框架内力组合计算757.1荷载组合757.2 框架的内力组合计算767.2.1 梁的内力组合767.2.2 柱的内力组合828 一榀框架截面设计898.1 框架梁截面设计898.1.1 框梁正截面受弯承载力计算898.1.2 框架梁斜截面受剪承载力计算918.2 框架柱截面设计948.2.1 柱正截面承载力计算948.2.2 柱斜截面受剪承载力计算978.3 楼板设计1038.3.1 楼板结构类型及设计方法的选择1038.3.2 设计荷载1048.3.3 板截面设计1048.4 基础设计1078.4.1 基础荷载设计控制值1088.4.2 H-、H-柱独立基础的计算1098.4.3 H-、H-柱基础配筋1118.4.4 基础拉梁计算113结 论116致 谢1171 绪 论建筑专业毕业设计是本科教育阶段培养学生顺利结业关键性的一个过程，是对学生在毕业前综合考察关键环节,是拓展、综合教学、学习实践、设计创新深化的过程,是对大学生在大学期间所学的所有专业理论知识和各方面实践归纳性总结，也是检验我们四年所有的收获是否让自己满意，让这四年的付出做一个综合性校核。本次毕业设计题目：武汉市长江大学新校区教学楼设计。在前期，主要重新复习房屋建筑学教程 、钢筋混凝土设计原理 、结构力学教程、钢筋混凝土设计教程、建筑结构抗震设计、建筑构造设计设计详图教程等本专业相关书籍。然而更不会错过查阅荷载与结构设计规范、混凝土结构设计规范、抗震设计规范、G101-1系列钢筋平法图集等其它重要性建筑规范。在中期，通过所学的专业基本理论、专业基本知识和专业实践经验进行教学楼建筑平面设计、结构平面设计、基础平面设计、一榀框架计算简图确定、工程荷载统计、建筑构件刚度计算、恒荷载、活荷载、风荷载及地震作用弯矩、剪力、轴力计算最终完成一榀框架的所有内力组合以求出最不利内力组合值。在后期，根据最不利内力组合值来进行一榀框架构件设计及基础设计，再用PKPM进行电算设计来与手算结果进行对比分析，最终计算上是以手算为主，电算为之加以修改手算，导出任务书所要求所有资料。混凝土框架结构设计的计算量较大，并在计算过程中难免会有出错地方，最终的设计是检查我们专业知识是否牢固，辅以PKPM计算为之以校正。由于自己所学知识有限，难免有建筑结构设计瑕疵和疏忽遗漏之处，敬请老师不吝批评、指正。1.1 建筑设计理念及设计依据1.1.1 公共教学楼建筑结构设计理念公共教学楼是提供最好最好的学习环境地方。纵观所有教学楼建筑设计的发展历史，有一个大家不约而同观点：无不体现着人类教学文化发展、文明历史的进程和时代的进步。教学楼设计同其他建筑一样，有或多或少的共同点，但也存在很大的差别。因此，对教学楼建筑设计所运用的方法,进入深刻详细研究，经过思考总结。我认为：次教学楼设计应具备以下特点：第一：弹性。从教学楼的设计、结构到投入服务使用功能都要做到足够的开放性，以适应环境变化。第二：紧凑性。教学区以及其他辅助性区域布置要做到合理性和紧凑性。第三：足够的安全性。尤其，注意防火通道口与室内出入口安全距离，和防火楼梯及各种意外安全楼梯通道相距距离。并且要拥有一个良好的引导系统。第四：可扩建整改布局性。第五：足够的舒适性。第六：教学楼环境的稳定性第七：经济节能绿色环保。在整个教学楼的设计过程中，坚持本着“安全性，适用性，经济性，美观性，绿色环保型”的建筑设计原则，在满足设计任务书提出各项相关要求的前提下，完成建筑设计环节，并合理性的选择框架，为后面的结构设计计算巩固良好的基础。1.1.2 工程概况教学楼设计位于：湖北省武汉市，教学楼建筑面积为10638，共6层，其中每层建筑面积在2114.64，建筑占地用地4000。教学楼建筑主体结构：框架结构；结构安全等级：二级；合理使用寿命：50年。耐火等级：一级；建筑设计标高：以第一层教学楼建筑室内设计标高为：，室内外设计高差：450mm。1.1.3 工程地质资料根据地质勘探报告，在设计范围内无地下水，无冻土。地基承载力标准值220kN/mm2。地面粗糙度为：B类，二类场地。室内设计标高。相对于绝对标高44.4m，室内外高差450mm。1.1.4 结构抗震设计资料抗震设防裂度：6度；地震分组：第一组，类建筑场地。地基承载力标准值220kN/mm2。1.1.5 工程气象基本资料室外年均气温16摄氏度，最高气温39.5摄氏度，最低气温5摄氏度。最大积雪深度为56mm,基本雪压：0.50kN/m2；西北风，基本风压：0.35kN/m2 ，由于该设计位于武汉市所以地面粗糙度为：B类。不上人屋面活载值取值；走廊、楼梯值；卫生间楼面取值；教室楼面活荷为。1.1.6 建筑结构设计总依据(1) 武汉市长江大学新校区教学楼毕业设计（论文）任务书(2) 武汉市长江大学新校区教学楼毕业论文开题报告(3) 相关建筑结构设计规范标准2 建筑结构设计说明概要2.1 建筑设计总概要2.1.1 建筑方案设计依据及相关要求依据民用建筑设计通则、房屋建筑学设计教程、民用建筑设计防火规范、中南地区通用建筑标准等相识。进行建筑方案设计，并针对工程殊要求，来做较好实际可行的结构设计方案。功能分区要紧凑细致合理并且符合相关规范，使建筑物发挥出应有的和一些独特功能。2.1.2 建筑施工图绘制方法运用CAD、天正进行绘图、T20绘图，绘出教学楼建筑各层平面图、立面图、剖面图，楼梯详图及各个建筑设计要点详图等等。2.1.3 教学楼建筑设计简要本设计：湖北省武汉市长江大学新建教学楼设计。根据其建筑使用性质、建设规模与建筑使用标准的不同，对建筑用房进行规划。一般由教室、临时办公室、休息室、档案管理室、值班室、文印室等组成。教学楼内各个房间的具体设置要求、所在楼层位置，应根据建筑设计规范要求和教学楼设计任务书为依据。教学楼建筑设计应依据设计使用要求，结合建筑占地面积、建筑总面积、结构所选类型等情况按建筑常用模数来确定各个开间和进深，并为今后长久使用和后期的改造创造较为方便的技术条件和设计条件，故本建筑设计分为三个区：1号轴线到4号轴线为第一部分，可以简称I区（或左边部分），在后面以I区为简单称要：5号轴线到15号轴线为第二部分，可以简称II区（或中间部分），在后面以II区为简单称要；16号轴线到19号轴线为第三部分，可以简称III区（或右边部分），在后面以III区为简单称要，I区（左边部分）和III区（右边部分）是左右完全对称。I区和III区选取轴网为：纵向柱距以7.8m为主，其中在走廊和楼梯间是以半柱距3.9m，横向是以7.2m、3.0m、7.2m的。II区（中间部分）纵向柱距是以4.5m为单一柱距，横向柱是以7.2m和3.6m。1房间面积、形状、面积大小规划一个教室的使用面积基本包括：学生书桌及个人要求所需的面积、教师讲课及必要的走动和讲桌所需的面积、教学设备所需要面积要求；以及学生老师行走、交通和活动所需的面积。要极大的发挥框架结构优越性，还要虑到轴网布置的要求，教学楼教室的开间取为7.8m和9m不同开间以便确定教室的分类，进深均为7.2m，厕所布置在建筑朝阳较差的一面，并设置单独的前室，前室内置两个洗手盆及水池。厕所有不通向相邻房间空气对流，要充分利用自然通风和天然采光。2门窗大小及位置的确定教学楼的所有教室及其他，高为。设备的尺寸来确定门宽取值，开启方向朝房间为内开式。一楼大厅的门和中间走廊通向室外的采用两个双扇双向无框玻璃门，左右楼梯间通道所采用一个双扇外开弹性铁门。3窗洞的面积大小以及所在位置的确定所有房间中的窗面积大小和所在的位置，主要参照：室内天然采光和自然通风的要求。本次设计中，卫生间的窗户，开洞面积以及所在位置均符合设计规范要求，具体做法参照建筑设计总说明。4交通联系走廊的建筑平面设计像教学楼大型的公共建筑物除了有满足各种使用功能性要求的房间以外，应该还有把各个使用的房间及室内外有机整体的联系起来的交通联系功能性走廊、楼梯、门厅等，以满足人们使用便利要求和安全疏散的规定。楼梯是生命通道，是楼层疏散人流的必经通道，教学楼布置楼梯的数量、确定位置及所采用的形式，应该满足方便使用和安全逃生的要求，并且注重建筑空间环境艺术效果和综合美的效果。每楼层走廊作为水平的交通联系主要功能，将同一楼层、不同区域的各个房间、楼梯通道口、大门厅和小门厅等联系起来，以便于解决教学楼内部水平联系和安全逃生疏散的问题，还应要求其设计宽度要满足人流通畅和建筑防火等相关性的要求。2.1.4 教学楼建筑平面规划设计公共教学楼建筑平面设计是关于教学楼内部使用面积部分进行划分的。建筑平面设计是建筑物在水平面上各个房屋及各个组成部分的优化组合关系。其中建筑平面平常都是集中反映建筑功能是否满足人们需求各方面问题，其中有一些建筑平面比较简单的公共民用建筑，平面布置基本上都能够反映建筑环境空间组合主要内容。对于各种公共大型的建筑，并在对组成的平面各个组成部分面积的使用要求功能来研究，主要可归纳以下：使用部分和交通部分两种类型。此外，对于一个较的建筑物来研究说明，并对其建筑结构体承重系和围护体系，如填充墙、框架柱、轻质隔断和楼面板等构件所需要结构设计面积。1建筑使用面积的平面规划设计教学楼设计使用部分是由许多房间优化组合而成的。房间是建筑物使用的最小单位，它平时是以单个的形式表示为主。但在功能使用要求上是具有不同的特点和性质上的要求，使用房间又可以划分为使用房间（包括生活用性房间、工作房间和公共活动使用房间）和辅助性房间（杂物间，卫生间等等）等等。图2-1 建筑平面图2.1.5 建筑立面设计建筑立面设计在优先满足房间的使用性能和建筑技术经济条前提下，综合运用建筑外观造型和立面构筑综合交织美学规律，加以联系建筑平面的内部空间组合而进行。在立面设计时还需考虑房屋的内部空间联系，相邻建筑物立面协调，各个立面墙面做法和门窗布局设计安排，满足建筑外观立面形式美观，有时还应考虑建筑物的各个出入口，雨篷等各个细部构件的做法处理。因此在教学楼建筑设计时，建筑立面设计应简洁明了、端庄大方。从整体立面设计为立足点进行建筑方案优化选择，考虑建筑艺术美学：主从属关系、节奏与韵律、均匀与对称、比例尺度等，还要考虑结构设计方面。在建筑立面设计中，外形线条明确，更加能够反映出建筑物本身使用功能，宽敞明亮的窗户，给人较好的感觉。2.1.6 建筑剖面设计建筑剖面设计反映的是：建筑物在竖直方向上各部分分层组合关系。建筑剖面设计主要针对：“建筑层数、建筑每层高度和竖向空间组合等问题，能够直接地反映出建筑空间不同的尺度关系。在确定房间净空高度同时，充分考虑房间使用功能、室内自然采光、自然通风室内配备教学设施和结构布置类型。” 房屋建筑学第2章，武汉理工大学出版社2012年版，第16页综合考虑多种因素，根据各层的使用要求，层高选择如下：1-6层均为3.6m，中间两个楼梯屋帽为2.1m，建筑物总高为20.1m;室内外高差取0.45m;女儿墙高0.75m。2.1.7 装饰本次设计主要任务是建筑施工设计和结构计算设计。装饰装修主要是为了便于统计墙面荷载和楼面荷载而服务的。本建筑为大学教学楼，在装饰装修方面不求奢华，在材料质量，崇尚绿色自然节能，与周围环境协调，突出建筑装饰重点，设计出与建筑物身份相称的朴实、典雅的风格。教学楼建筑外墙采用全瓷灰白色外墙釉面砖，配上白色的铝合金窗。室内采用陶瓷地砖地面，在卫生间内采用地砖防水楼面。2.1.8 抗震设计依据建筑抗震设计规范，“抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑物，进行必要的抗震设计设防。” 抗震结构设计规范第1章,第4节，重庆大学出版社2013年版，第14页设计所在地区：“湖北省武汉市，抗震设防烈度为6度” 抗震结构设计规范附录，中国建筑工业出版社2010年版，第182页，因而进行必要抗震设防构造措施。“建筑根据其使用功能的重要性而划分为：甲类、乙类、丙类、丁四个抗震设防类别” 建筑抗震设计规范附录，中国建筑工业出版社2010年版，第262页。本教学楼的抗震设防类别为丙类。地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防规范性的要求。本设计属于混凝土框架结构，6度设防，高度小于30m，为三级框架结构。由于本建筑在整体结构上是不规则的，也因教学楼平面为U型，决定在平面设计上划分为三个区域，左边部分（I区）、中间部分（II区）、右边部分（III区），再因其建筑平面面积较大、温度伸缩缝及抗震的要求，故让其三缝温度伸缩缝，不均匀沉降缝，抗震缝合为一道缝，故在号轴线与号轴设置一道及在号轴线与号轴线设置一道，该缝为完全断开的，包括基础。2.1.9 楼梯的设计教学楼内部的楼梯设计平面形式选用，主要参考使用性质、安全逃生最大人流量、安全重要等级来进行设计。本教学楼总共设计四个楼梯间，分别分布在左边部分（I区）和右边部分（III区）在第五层截止不通上屋面，而中间部分（II区）分布在最边缘有两部楼梯各有一个楼梯间也是使用频率较楼梯，并且最为屋面检修的楼梯通道，平时是有相关人员控制，故可在屋面活荷载按不上人屋面来取值。楼梯形式均为双跑楼梯，因为双跑楼梯在人流疏散量方面还是在直跑楼梯之上和多跑楼梯之下的，按其工程造价和结构设计上双跑楼梯还是比较简单，所以被本次设计所采用的，其相关的建筑设计和机构计算是以PKPM电算为主，并导出个楼梯对应施工图。2.1.10 关于防火的设计建筑防火等级必须采用民用建筑设计通则要求来设计。逃生疏散楼梯是安全疏散道路中重要组成部分，应设置显眼指示标志，并宜布置在便于寻找的位置。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目而明确规定。防火门：防火门分为甲、乙、丙三级，其耐火极限分别为1.2h、0.9h、0.6h。防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。用于疏散走道和楼梯间的防火门，还应具有顺序关闭的功能。2.1.11 细部构造总说明1勒脚：“墙角所处处的位置容易受到外界的碰撞和雨水、雪侵蚀作用，致使墙体破坏，影响建筑的耐久和美观效果，距地面一定度范围易受到地表水和地下水毛细作用所形成的潮气渗入侵蚀，墙体受潮，饰面脱落，影响室内外环境卫生和人体健康。”房屋建筑学第5章，武汉理工大学出版社2012年版，第85页 按照相关规范，勒脚的高度不应小于700mm。勒脚应与散水、墙身水平防潮层形成闭合的防潮系统。发挥着保护墙身和增加墙体立面美观效果。为了防止突如其来水沿着基础上升和室外地面积水通关过勒脚出渗入墙体内部，必须对墙体进行一定的防潮措施，墙身防潮的方法是在墙角铺设水平防潮层和垂直防潮层。本工程设水平防潮层，采用防水砂浆防潮层。2散水“保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水”房屋建筑学第6章，武汉理工大学出版社2012年版，第97页。本工程做散水，宽度600mm，坡度3%。并与暗沟构成排水措施。3楼地面工程（1）内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝（平头缝），“细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。”房屋建筑学第6章，武汉理工大学出版社2012年版，第98页（2）浇水磨石楼地面面层应分格，除特殊注明外，一般普通水金属条分格，分。（3）室内经常有水房间（包括室外阳台）应设地漏，“楼地面用1：2.5水泥砂浆（掺3%防水粉）作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标高低于同层房间地面标高20。”建筑构造第3章，中国建筑工业出版社2008年版，第48页 （4）特殊注明外，门外踏步、坡道的混凝土垫层厚度做法同地面。（5）建筑电缆井、管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋，待管道安装后用同样标号混凝土封闭。4屋面工程（1）屋面防水等级为二级。（2）“基层与突出屋面结构（女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口）的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。” 房屋建筑学第9章，武汉理工大学出版社2012年版，第195页（3）凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，避免做防水材料后再凿洞。（4）高屋面雨水排至低屋面时，应在雨水管下方屋面铺放一块49049030细石混凝土板保护。5门窗工程（1）在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行复测。（2）玻璃幕墙按施工合同约定确专业厂家，由厂家提供安装图纸，经业主及设计部门认可后方可施工。玻璃幕墙安装和施工应严格遵守目前玻璃幕墙工程施工技术的要求。（3）玻璃幕墙的物理性能、雨水渗透性能、风压变形性能、空气渗透性能和须预埋，不可使用膨胀螺栓，不得在安装是将预埋件打入墙主体内。6油漆构件防腐、防锈工程（1）所有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防蛀、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。（2）所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆二道；所有露明金属构件（不锈钢构件除外），均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。（3）所有室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。7基础工程根据现行建筑地基基础设计规范和地基损坏造成建筑物破坏后果危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性的严重性，“将基础分为三个安全等级：一级、二级、三级。本设计基础的安全等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。”建筑地基基础设计规范总则，中国建筑工业出版社,第193页基础按其刚度分类可分为：刚性基础和柔性基础；按构造分类分为：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础。其中，独立基础是柱基础中最常用和最经济的型式。本工程采用独立基础和多柱联立基础。基础埋置深度的选择应考虑：(1）建筑物结构条件和场地环境条件。在保证建筑物基础安全稳定，耐久性前提下，应选择深基础浅埋，以便节省工程造价，简单施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响基础埋置深度的选择。“为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m ，且基础顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置。”土力学与基础工程设计第7章，武汉理工大学出版社2014年版，第160页（2）工程水文地质条件。确定基础埋深时应注意地下水动态。 地基冻融条件,规范规定所考虑的因素。 建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造。 作用在地基上的荷载大小和性质。 工程地质和水文地质条件。 相邻建筑物的基础埋深。 地基土冻胀和融陷的影响。综合以上因素：本设计初选基础埋置深度取2.3m，基础高度取0.85m，室内外高差为450mm,则底层柱高=3600+450+2300850100=5400mm。2.1.12 建筑细部具体构造做法1屋面做法：基层处理剂，高聚物改性沥青防水卷材两道20mm厚水泥砂浆找平层190mm后的水泥膨胀珍珠岩板为保温层20mm厚1:3的水泥膨胀珍珠岩板找坡3%；最薄处为20mm，其余各处进行安坡度 进行施工计算高聚物改性沥青防水卷材一道为隔汽层20mm厚水泥砂浆找平层120mm厚钢筋混凝土板12mm厚顶棚抹灰层2楼面做法：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 120厚钢筋混凝土板 12mm厚顶棚抹灰层3内墙做法：4外墙做法：20mm厚2:1:8水泥砂浆找平10mm厚1:1（质量比）水泥专用胶粘剂适于板的背面60mm厚聚乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板的背面打磨成细麻面1.5mm厚专用胶贴加强网于需加强的部位1.5mm厚专用胶粘标准网于整个墙面，并用抹刀将网压入胶泥中基层整修平整，不露网纹和抹刀纹一底二涂高弹丙烯酸涂料5墙基防潮：采用防水砂浆防潮层20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处。6踢脚做法：采用水磨石踢脚、台度10厚1：2水泥白石子磨光打蜡12厚1：3水泥砂浆打底7卫生间做法：4mm厚马赛克，素水泥浆擦缝3-4mm厚水泥胶合层20mm厚1：3水泥砂浆找平层素水泥浆结合层一道80mm厚钢筋混凝土楼板8女儿墙做法：6mm厚水泥砂浆罩面12mm厚水泥砂浆打底200mm混凝土小型砌块砌筑20mm厚水泥砂浆找平2.2 结构设计总概要2.2.1 工程概况工程名称：长江大学新建教学楼设计工程地点：湖北省武汉市长江大学建筑面积：10638mm2左右建筑高度：20.10m层 高：3.6m层 数：5层2.2.2 设计依据(1)国家技术相关规范标准(2)工程地质资料建筑场地形较平坦，地基土承载力特征值，fak=220kPa，场地为II级。(3)结构设计参数（见表2-1）表2-1 结构计算参数施工技术指标技术条件参考依据建筑结构安全等级二级建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.8条设计使用年限50年建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.5条抗震设防烈度6度建筑抗震设计规范3.2.4条建筑抗震设防类别丙类建筑工程抗震设防分类标准第6.0.8条设计基本地震加速度0.05g建筑抗震设计规范第3.2.4条设计地震分组第一组建筑抗震设计规范第3.2.4条场地类别类建筑抗震设计规范第4.1.6条房屋抗震等级三级建筑抗震设计规范第6.1.2条地基基础设计等级丙级建筑地基基础设计规范第3.0.1条混凝土环境类别以上一类混凝土结构设计规范3.4.1条以下一类b(4) 抗震设计参数（见表2-2）表2-2 抗震设计参数地震影响水平地震影响系数最大值特征周期参考依据多遇地震建筑抗震设计规范第5.1.4条罕遇地震-2.2.3 荷载取值(1) 风荷载、雪荷载（见表2-3）表2-3 风荷载、雪荷载荷载类型取值（）参考依据基本风压0.35建筑结构荷载规范第7.1.2条基本雪压0.50建筑结构荷载规范第6.1.2条注：武汉属于大城市故地面粗糙度为B类(2) 楼面、屋面活荷载标准值（见表2-4）表2-4 楼面、屋面活荷载标准值荷载类型取值（）取值依据教室、休息室、办公室、杂物间2.0建筑结构荷载规范第4.1.1条卫生间2.0走廊、门厅、楼梯2.5屋面（不上人）0.5(3) 结构重要性系数、荷载分项系数、可变况系数取值（见表2-5、2-6）表2-5 非抗震设计极限状态系数名称系数取值取值依据承载能力结构重要性系数建筑结构可靠度设计统一标准第7.0.3条永久荷载分项系数当其效应对结构不利时由可变荷载效应控制的组合建筑结构可靠度设计统一标准第7.0.4条由永久荷载效应控制的组合当其效应对结构有利时承载能力可变荷载分项系数当其效应对结构不利时建筑结构可靠度设计统一标准第7.0.4条当其效应对结构有利时正常使用楼面活荷载组合值系数建筑结构荷载规范第4.1.1条屋面活荷载组合值系数建筑结构荷载规范第4.3.2条风荷载组合值系数建筑结构荷载规范第7.1.4条表2-6 抗震设计系数名称系数取值取值依据承载力抗震调整系数梁（受弯）：0.75建筑抗震设计规范第5.4.2条轴比小于0.15的柱：0.75轴压比不小于0.15的柱：0.8各类构件（受剪）：0.85重力荷载分项系数建筑抗震设计规范5.4.1条水平地震作用分项系数竖向地震作用分项系数2.2.4 结构总体布置1平面、立面布置结构平面布置规则、对称，质量和刚度变化均匀。2柱网布置左边部分（I区）和右边部分（III区）采用大柱网，柱网尺寸（7.2m+3.0m+7.2m）7.8m,在楼梯间和与中间部分连接的走廊柱距采用半柱距。中间部分（II区）采用大柱网，柱网尺寸（7.2m+3.6m）4.5m3变形缝设置本工程结构左右对称、荷载及地基土质均匀，但由于建筑分区较大需设置变形缝，变形缝，抗震缝，沉降缝为三缝合一，设置在5号和6号轴线之间和15号和16号轴线之间，贯通整个建筑物。 2.2.5 主要承重构件及墙体截面尺寸表2-7 构件尺寸表构件项目左边部分（I区）和右边部分（III区）中间部分（II区）层数1234512345楼梯平屋顶柱尺寸梁纵梁横梁楼（屋）面板厚度墙体外墙内墙女儿墙2.2.6 基础1基础形式：柱下独立基础和多柱独立基础；2基础埋置深度：2.3m；3.基础拉梁：底部标高：；截面尺寸：2.2.7 建筑所用材料（见表2-8、3-9）表3-8 混凝土强度等级选用表梁、板一至六层：C30柱一至六层：C30基础C30表3-9 钢筋选用表构件受力钢筋箍筋或构造钢筋板（基础底板）HPB300HPB300梁HRB400HPB300柱HRB400HRB3002.2.8 结构计算原则和方法(1) 手算采用简化方法进行结构内力和位移计算，即沿纵、横两主轴方向，按平面抗侧力结构来计算结构的内力和位移。并选取一榀框架进行截面设计，并与电算配筋进行比较。(2) 电算1软件名称：PKPM2版 本：2010.V2.23编制单位：中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部2.3 结构设计方案2.3.1 结构体系本设计为：长江大学新建教学楼设计，内部设有教室、休息室、办公室等，杂物间，每个房间的使用面积变化比较大，因此选择建筑平面布置较为灵活的框架结构体系，框架结构建筑立面设计好处理，结构自重小。并且本教学楼层数为五层，因此选用钢筋混凝土框架结构可以获得较好的经济效益。2.3.2 结构平面布置图根据该建筑物的建筑设计要求，进行了建筑平面、建筑立面及建筑剖面设计，其标准层建筑平面图、建筑剖面图分别见附录。柱网设计为：左边部分（I区）和右边部分（III区）采用大柱网，柱网尺寸（7.2m+3.0m+7.2m）7.8m,在楼梯间和与中间部分连接的走廊柱距采用半柱距。中间部分（II区）采用大柱网，柱网尺寸（7.2m+3.6m）4.5m结构布置图如图2-2所示。图2-2 建筑平面图2.3.3 构件材料及尺寸1现浇板楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构“因板长边与短边之比为7.2/3.91.852.0，所以设计为双向板设计计算，沿边方向布置足够数量的构造钢筋。”混凝土结构设计设计规范第9章，中国建筑工业出版社2010年版，第111页 根据工程经验，板厚h应满足：左边部分（I区）和右边部分（III区）中间部分（II区）由于便于建筑施工设计和计算设计，故统一取板厚：2框架梁主梁截面尺寸设计： 左边部分（I区）和右边部分（III区）纵向框架梁尺寸估算：综上所述： 横向框架梁：综上所述： 中间部分（II区）横向框架梁：综上所述： 纵向框架梁尺寸估算：综上所述： 3框架柱本教学楼主体结构5层，总高度小于30m，武汉地区抗震设防烈度为6度，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第6.1.2条和第6.3.7条规定，本框架结构房屋的抗震等级为二级，柱轴压比限值0.75，取柱混凝土强度等级为由此可估算出柱的截面尺寸。各层的重力荷载代表值近似取为。“边柱轴力增大系数取1.3，中柱轴力增大系数取1.2。” 多层民用建筑混凝土框架结构设计第8章，机械工业出版社2014年版，第105页柱承受荷载的从属面积：则柱截面尺寸估算为：左边部分（I区）和右边部分（III区）框架内边柱：框架内中柱：中间部分（II区）框架内边柱：框架内中柱：综上所述：柱的截面尺寸2.4 计算简图本教学楼建筑基础设计选用柱下独立基础和多柱独立基础，基础取值2.3m，：。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取到板底，则26层柱高度即为层高（3.6m），底层柱高度从基础顶面取至一层板底，。本设计只进行横向框架H轴号来结构计算，故以下说明中提到的框架均指横向框架。本结构横向框架计算简图如图2.3所示。图2-3 横向框架计算简图3 框架侧移刚度计算3.1 梁柱线刚度计算框架梁线刚度计算：（其中:混凝土弹性模量；：梁的计算跨度；:框梁的截面惯性矩)。本栋教学楼为现浇式钢筋混凝土楼盖，需顾虑现浇楼板的作用，对于中间框架梁（），取；对于两边的边框架梁（L形截面），取；对于中间的楼梯间梁，取。其中为矩形框架梁的。柱的线刚度，其中为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度。左边部分（I区）、右边部分（III区）的框架横梁、柱线刚度计算和中间部分（II区）的框架梁柱线刚度，如表3-1、3-2。表3-1 左边部分（I区）和右边部分（III区）的框架横梁、柱线刚度计算杆件截面尺寸相对线刚度/mm边框架边梁300600305.48.172000.375边框架中梁300600305.48.130000.9中框架边梁300600305.410.872000.5中框架中梁300600305.410.830001.2中层框架柱6006003010.810.836001.0底层框架柱6006003010.810.854000.67边框架边梁300600305.48.172000.375表 3-2 中间部分（II区）的框架梁柱线刚度计算杆件截面尺寸相对线刚度/mm边框架边梁300600305.48.172000.375边框架中梁300600305.48.136000.75中框架边梁300600305.410.872000.5中框架中梁300600305.410.836001.0顶层框架柱6006003010.810.821001.7中层框架柱6006003010.810.836001.03.2 柱侧移刚度D值计算框柱的侧移刚度D值按下式计算：式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下式计算： 一般层： 底 层： 其中表示梁柱线刚度比。表3-3 左边部分（I区）和右边部分（III区）的框架柱侧移刚度计算项目I区III区根数层柱类型及截面2至5层边框边柱6006000.3750.1613.30.3750.1613.34边框中柱6006001.2750.3932.51.2750.3932.54中框边柱6006001