毕业设计（论文）-大学教学楼施工图设计.doc

本科毕业设计*大学13#教学楼施工图设计目 录1 建筑设计(1) 11设计概况(1) 12气候状况(1) 13地震设计烈度(1) 14工程地质条件(1)15荷载资料(2)2计算简图(3) 21 基本假定及计算简图(7) 211基本假定原则(7) 212计算简图(7)22 梁、柱及板截面估算(7) 221梁截面(7) 222柱截面(7) 223板(7)23 荷载计算(8) 231恒荷载标准值计算(8) 232活荷载标准值计算(11) 233竖向荷载下框架受荷总图(12) 234风荷载标准值计算(14) 235地震荷载计算(16)3框架内力计算(12) 31 恒载作用下的内力计算(12) 32活载作用下的内力计算(20) 33 风荷载作用下的内力计算(28) 34 地震作用下的内力计算(33)4 框架内力组合(44) 41 控制截面的选择(44) 42 框架梁的内力组合(47) 43 框架柱的内力组合(54)5 梁柱截面设计及配筋(59) 5. 1 梁截面设计及配筋(59) 5. 2 柱截面设计及配筋(59)6 楼梯结构设计计算(72) 6. 1 梯段板计算(72) 6. 2 休息平台板计算(73) 6.3 梯段梁计算(73)7 板的设计(75) 71 已知条件(75) 72计算A区格和B区格(77) 73双向板配筋(79)8 基础结构设计(80) 81 荷载计算(80) 82 确定基础底面积(81) 83 抗震验算(83) 84 基础结构设计(84)参考文献 (88)致谢(89)摘 要本工程为南阳大学教学楼，建筑面积为6274.8，共有七层。本设计采用的是钢筋混凝土框架结构，主要进行结构方案的布置以及中横向框架结构的设计计算，在设计计算时，首先计算各层荷载标准值和设计值；验算风荷载和地震荷载作用下的侧移；在进行恒载、活载、风荷载和地震荷载作用下的内力分析，并绘制内力图，也即是弯矩图、剪力图、轴力图；然后进行内力组合，找出最不利组合进行架梁柱的配筋计算；在进行楼面板、屋面板、楼梯、雨篷和基础配筋计算，并绘制施工图。本设计依据公共建筑设计规范及办公楼的设计要求，体现了设计合理，结构简单，对称，受力均匀。综合考虑了安全、经济、适用的原则及使用功能、美观等的要求。整体稳定性好，立面处理较为简单，且充分考虑了抗震的要求，使之能有效地发挥其功能。关键词： 教学楼设计；框架结构；抗震设计；配筋计算AbstractThis project, for the Unverciti of NAYANGin HeNan province, the floor area is 6274.8, there are seven layers in all.Design by reinforced concrete frame structure originally,last arrangement of schemes structural mainly and in calculate frame the designs of structures horizontal, while designing and calculating, calculate every layer and load standard value and designing value at first; The checking computations wind loads the side loaded with the earthquake under function to move;Carry on permanent year, live year, wind load with earthquake loading internal force under function analyze, try hard draw, curved square picture too, cut, try hard, axle try hard; Carry on internal force association, find out most unfavorable to make up, go on, set a roof beam in place to mix muscle calculate column;Carry on floor panel, roof boarding, stair, canopy, foundation mix muscle calculate, draw the construction drawing. The design specification of public buildings of this design considerations and designing requirement of the office building, have reflected the design is rational, of simple structure, symmetrical, it is even to receive strength. Have considered safe, economic, applicable principle and the function of use, esthetic requirement synthetically. Whole stability is good, it is comparatively simple for elevation to deal with, and has fully considered the requirement of antidetonation, enable it to give play to its function effectively.Key words： Frame structure ； Aseismatic design ；Match the muscle to calculate1 工程概况1.1 毕业设计概况1.1.1 建筑地点：南阳市 建筑类型：七层教学楼，框架填充墙结构。建筑概况：建筑面积约6274.8平方米，室内外高差450mm，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用非承重空心砖。1.1.2 气象条件（1） 温度：最热月平均30度，最冷月平均温4度（2）基本风压=0.35KN/ 基本雪压=0.45KN/1.1.3. 地震设计烈度：7度，设计分组第一组1.1.4. 工程地质条件（1） 地形：拟建场地地形较平坦，高差不超过1.5m（2） 地下水：地下水在地表以下3m，无侵蚀性（3）场地土层等效剪切波速为145m/s，场地为稳定场地，类别类。场地土层物理力学指标如下：土层号天然含水量天然重度 天然孔隙比塑性指数液性指数抗剪强度指标压缩指标承载力特征值()/17.2/27.619.30.80313.10.6130.110.757.12035.917.81.14713.91.2415.76.42.56528.319.30.80512.90.6334.811.28.61601.1.5. 荷载资料（1） 教学楼楼面活载，查建筑结构荷载规范（GB50009-2001），确定楼面活载标准值为2 KN/（2）上人屋面：活载标准值为0.7KN/（3）屋面构造： 35mm厚490490mm的C20预制钢筋混凝土架空板、防水层、20mm厚1：3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板，12mm厚纸筋石灰粉平顶（4）楼面构造：水泥楼面：25mm厚1：2水泥砂浆面层压实抹光，120mm厚现浇钢筋混凝土楼面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶。（5）围护墙：围护墙采用200mm厚非承重空心砖（190mm190mm90mm,重度3.6 KN/），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度3.6 KN/）。 2. 计算简图2.1 确定计算简图本工程横向框架计算单元取第12轴线，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查建筑抗震设计规范可判断该场地为2类场地土，地质条件好初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有的杂填土，基础置于第二层粉质黏土层上，柱子的高度底层为h1=3.6+2.1-0.5=5.2m，二至七层柱高h2至h8=3.6m，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：L=6m、2.4m、6m。计算简图如图2-12.2 梁、柱截面尺寸 2.2.1框架柱：所有框架柱均采用450mm450mm. 2.2.2梁：（1）框架梁AB、CD跨：250mm600mm，BC跨250mm400mm。纵向连250mm500mm系梁2.3材料强度等级混凝土：混凝土均采用C30，柱梁采用C20，钢筋直径12mm的采用HRB335钢筋，其余采用HPB235钢筋。2.4荷载计算以8轴线横向框架为计算分析对象。2.4.1屋面横梁竖向线荷载标准值 （1） 恒载（图2-3a）屋面恒载标准值：35厚架空隔热板 防水层 0.4KN/20厚1：3水泥砂浆找平层 0.4KN/120厚（100厚）钢筋混凝土现浇板 0.1225=3KN/M2（AB,CD跨板厚取120mm，BC跨板厚取100mm） 0.125=2.5 KN/M2 100厚砼现浇板 0.1025=2.5KN/ 12厚纸筋石灰粉平顶 0.01216=0.192KN/ 合计（屋面恒载标准值） 4.87 KN/ 梁自重:边跨AB、CD跨 梁侧粉刷： 4.08中跨BC跨： 0.250.425=2.5KN/梁侧粉刷： 2.69作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： 板传来的荷载： （2） 活载（图2-2b）作用在顶层框架梁上的活荷载标准值为： 0.74.5=3.15KN/m 0.72.4=1.68KN/m2.4.2 楼面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载（图2-2a）25厚水泥砂浆面层 KN/ 120厚钢筋混凝土现浇板 KN/ 12厚板底粉刷 KN/楼面恒载标准值： 3.692 KN/边跨（AB、CD跨）框架梁自重： 4.08KN/m中跨（BC）梁自重： 2.69作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为： 梁自重： 4.08,= 2.69板传来的荷载： （2）活载（图2-2b）楼面活载： 0.72.4=1.68KN/m2.4.3 屋面框架节点集中荷载标准值（图2-3）(1)恒载边跨连系梁自重： 0.250.54.525=14.06KN粉刷： 2（0.5-0.12）0.024.517=1.16KN1.3m高女儿墙： 1.34.53.6=21.06KN粉刷： 1.320.024.517=3.98KN连系梁传来屋面自重： 0.54.54.50.54.7=24.65KN 顶层边节点集中荷载： =64.91KN中柱连系梁自重： 0.250.54.525=14.06KN粉刷： (0.50-0.12)20.024.517=1.16KN连系梁传来屋面自重： 0.54.50.54.54.7=24.65KN 0.5(4.5+4.5-2.4)2.4/24.7=17.31KN顶层中节点集中荷载： =57.21KN（2）活载 =0.54.54.520.7=3.54KN=0.54.54.50.52+（4.5 +4.5-2.4）0.52.40.7=6.32KN2.4.4楼面框架节点集中荷载标准值（图2-4）（1）恒载边柱连系梁自重： 14.06KN粉刷： 1.16KN连系梁传来楼面自重： 0.54.54.50.53.6 =18.69KN 33.91KN中间层边节点集中荷载： =33.91KN 框架柱自重： =0.40.43.625=14.4KN中柱连系梁自重： 14.06KN粉刷： 1.91KN连系梁传来楼面自重： 0.54.54.50.53.69=18.69KN 0.5（4.5+4.5-2.4）2.40.53.69=12.64KN 46.58KN中间层中节点集中荷载： =46.58KN 柱传来集中荷载： =14.4KN（2）活载 =0.54.54.50.52=10.125KN=0.54.54.50.52+0.5（4.5+4.5-2.4）2.40.52 =18.05KN2.4.5 风荷载已知基本风压=0.35KN/，地面粗糙度属B类，按荷载规范（1） 风载体型系数：迎风面为0.8，背风面为了-0.5，因结构高度H=27.45m30m（从室外地面算起），职风振系数=1.0，计算过程如表2-1所示，风荷载图见图2-5。(2)风荷载计算 表2-1层次Z（m）(KN/)A()(KN)71.01.325.81.3490.3510.87.5761.01.322.21.2870.3512.968.6851.01.318.61.220.3512.968.2241.01.315.01.140.3512.967.6831.01.311.41.0480.3512.966.7421.01.37.810.3512.966.7411.01.34.20.90.3514.047.3图2-52.4.6 地震作用(1) 建筑物总重力荷载代表值的计算1)顶层总重力荷载代表值： 50%雪载： 0.50.45(14.458.5+69)=201.69KN 屋面恒载： 4.758.562+58.54.72.4=4295.268KN横梁： ( 4.0862+2.692.4)14=849.2KN女儿墙： 1.33.6（58.5+14.4）=475.96KN纵梁： （14.06+1.16）132+(14.06+1.19) 132=821.88KN柱重 250.450.451.866=601.4KN 横墙 3.6 2561.8+(2.41.8-1.52.1/2) 2 =991.26KN纵墙 (4.51.8-3.32.10.5) 203.6+(4.51.8-1.52.10.5) 63.6+3.61.83.625=858.28KN钢窗 203.32.10.40.5+61.52.10.50.4=31.5KN =9226.4KN2)二六层重力荷载代表值：50%楼面活载： 0.52.0(14.458.5+69)=896.4 KN楼面恒载： 3.6958.562+3.19258.52.4=2620.52KN横梁： 849.27KN纵梁： 821.88KN柱重： 601.42=1202.8KN横墙： 991.262=1982.52KN纵墙： 858.282=1716.56KN钢窗 31.52=63KN 10152.95KN 二层重力荷载代表值：50%楼面活载： 896.4KN 楼面恒载： 2620.52KN横梁： 849.27KN纵梁： 821.88KN柱重： 0.450.452564（1.8+2.68）=1381.05KN横墙： 991.26+991.262.6/1.8=2423.08KN纵墙： 821.28+821.282.6/1.8=1988.12KN钢窗： 63KN =11043.32KN（2）地震作用计算框架柱的抗侧移刚度：在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取=2；边框架梁取=1.5；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取=1.5；边框架梁取=1.2；为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度见表2-2，每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-3。 横梁、柱线刚度 表2-2杆件截面尺寸I=相对刚度B（）H（）边框架梁25060025.54.56.7560003.3751边框架梁25040025.51.332.024002.50.74中框架梁25060025.54.59.060004.051.2中框架梁25040025.51.332.6624003.3250.985底层框柱45045025.53.423.4252002.290.583中层框柱45045025.53.423.4236003.690.83 框架柱横向侧移刚度D值 表2-3项目或或（KN/）根数层柱类型及截面二至七层边框架边柱（450450）1.180.379.74边框架中柱（450450）2.060.5113.44中框架边柱（450450）1.420.4211.0824中框架中柱（450450）2.580.5614.8724底层边框架边柱（450450）1.710.597.84边框架中柱（450450）2.980.699.195中框架边柱（450450）2.060.638.4424中框架中柱（450450）3.740.739.924注：为梁的线刚度，为柱的线刚度。二七层： =49.7+13.45+2411.08+2914.87=802.95KN/底层： =47.8+59.19+258.44+299.9=575.25KN/框架自振周期的计算：考虑填充墙刚度对框架结构的影响，取折减系数=0.6，则=1.70=1.70.6=0.6s 框架顶点假想水平位移计算表 表2-4层（KN）（KN）（KN/）=总位移（）79226.49226.4802.9510.24346.56610152.9519379.35802.9521.74336.32510152.9529532.3802.9533.25314.58410152.9539685.25802.9544.76281.33310152.9549838.2802.9556.27236.57210152.9559991.15802.9567.28180.3111043.3264729.65575.25112.52112.52地震作用计算由抗震规范采用底部剪力法计算水平地震作用。本结构所在场地为7度设防，第一组，类场地，查表得=0.35，=0.08。因1.4=0.49s，所以需要考虑顶部附加水平地震作用=0.08+0.07=0.1180.1182695.99=318.13KN主体结构顶层（第七层）水平地震作用为：在计算第七层层间剪力时，考虑鞭梢计算效应，其剪力设计值乘以3倍矛以放大，但放大部份仅用于本层地震作用效应分析而不下传，计算数据见表2-5楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表2-5层（m）(KN)或(KN)726.89226.4212045.04849.74849.74623.210152.95205174.62514.391364.13519.610152.95171903.6430.971795.141610152.95138631.5347.562142.66312.410152.95105359.94264.142406.828.810152.9572088.38180.732587.5315.211043.3243261.47108.462695.993 框架内力计算3.1恒载作用下的框架内力3.1.1弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3-1。 图3-1 横向框架承担的恒载（a）及节点不平衡弯矩(b)节点A1： =4=40.583=2.332 =4=41.2=4.8 =4=40.84=3.36（相对线刚度见表2-2） =10.492 =2.332/10.492=0.222 =4.8/10.492=0.457 =3.36/10.492=0.321节点B1： =20.985=1.97 =12.46=0.187 =0.27=0.385 =0.158节点A2： =0.292 =0.416节点B2： =0.356 =0.249 =0.146节点A7： =0.588 =0.412节点B7： =0.474 =0.332 =0.194A3、B3、A4、B4、A5、B5、A6、B6与相应的A2、B2相同。3.1.2 杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针方向为正，如图3-2。 图3-2 杆端及节点弯矩正方向（1）横梁固端弯矩顶层横梁：自重作用： = =-12.24KNm=1.29KNm=0.64KNm板传来的恒载作用： =() =-16.92() =-42.99KNm=-11.28=-3.384 KNm=-=-11.28=-2.03 KNm二七层横梁：自重作用： =-12.24 KNm =-1.29 KNm =0.646KNm板传来的恒载作用： =() =-13.29() =-33.77KNm=-8.86=-2.658 KNm=-=-8.86=-1.595 KNm（2）纵梁引起柱端附加弯矩顶层外纵梁： =-=47.440.1=4.744 KNm楼层外纵梁： =-=39.880.1=3.988KNm顶层中纵梁： =-=-40.950.1=-5.989 KNm楼层中纵梁： =-=-59.890.1=-5.989 KNm3.1.3 节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件（不包括纵向框架梁）在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正，如图3-2。节点F7的不平衡弯矩： +=-12.24-42.99+4.744=-50.486 KNm本例计算的横向框架的节点不平衡弯矩如图3-1。3.1.4 内力计算根据对称原则，只计算AB、BC跨。在进行弯矩分配时，应将节点不平衡弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数C（近端弯矩与远端弯矩的比值）确定。恒载弯矩分配过程如图3-3，恒载作用下弯矩图3-4，梁剪力、柱轴力见图3-5。根据所求出的梁端弯矩再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3-1表3-4。 AB跨梁端剪力（KN） 表3-1层q(KN/m)（板传来作用）g(KN/m)（自重作用）a(m)L(m)U=(l-a)q/2KN/mKN/m716.924.081.8612.2435.532-33.82944.071.746.07-48.84613.294.081.8612.2427.909-38.94342.330.5639.59-41.85513.294.081.8612.2427.909-36.39542.761.0639.09-41.21413.294.081.8612.2427.909-37.04147.200.7039.46-40.84313.294.081.8612.2427.909-36.2541.230.7739.38-40.62213.294.081.8612.2427.909-37.29741.510.7039.45-40.85113.294.081.8612.2427.909-33.455401.0939.06-41.24注：= - =-(+) BC跨梁端剪力（KN） 表3-2层q（KN/m）（板传来作用）g（KN/m）（自重作用）L(m)gl/2ql/4=gl/2+ql/4=-gl/2-ql/4711.282.692.43.237.7310.96-10.9668.862.692.43.234.818.04-8.0458.862.692.43.234.818.04-8.0448.862.692.43.234.818.04-8.0438.862.692.43.234.818.04-8.0428.862.692.43.234.818.04-8.0418.862.692.43.234.818.04-8.04 AB跨跨中弯矩（KN） 表3-3层q(板传来作用)g(自重作用)aLgL/2U=(l-a)q/2M716.924.081.8612.2435.53-33.831.7146.06-48.7613.294.081.8612.2427.91-38.940.5639.59-32.16513.294.081.8612.2427.91-36.391.0639.09-33.2413.294.081.8612.2427.91-37.010.6939.46-33.66313.294.081.8612.2427.91-36.630.7837.38-33.85213.294.081.8612.2427.91-37.300.739.45-33.38113.294.081.8612.2427.91-33.461.0939.06-36.06注：=gl/2+u- M=-+u1.05-L/2 柱轴力（KN） 表2-4层边柱（A轴 D轴）中柱（B轴C轴）横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力7柱顶46.0647.4418.2393.5148.85+10=58.8540.9518.2399.80柱底111.73118.026柱顶39.5939.8818.23191.241.86+8.55=50.1359.8918.23228.04柱底209.42246.275柱顶39.0939.8818.23288.3941.21+8.55=49.7659.8918.23355.92柱底306.6374.144柱顶39.4639.8818.23385.9540.84+8.55=49.3959.8918.23483.42柱底483.51501.653柱顶37.3839.8818.23562.7840.92+8.55=49.4659.8918.23611.00柱底581.00629.232柱顶39.4539.8818.23660.3340.85+8.55=49.4059.8918.23738.51柱底678.55756.731柱顶39.0639.8821.26751.4841.24+8.55=49.7959.8921.26866.41柱底778.75887.673.2 活载作用下的框架内力注意：各不得荷载布置时计算简图不一定是对称形式，为方便近似采用对称结构对称荷载形式简化计算。3.2.1梁固端弯矩（1）顶层 =() =-7.2() =-21.62KNm =-4.8=-1.44 KNm=-=-4.8=-0.86 KNm（2）二七层横梁 =() =-7.2 () =-16.26KNm=-4.8=-1.44 KNm=-=-4.8=-0.86 KNm3.2.2 纵梁偏心引起柱端附加弯矩（本例中边框架纵梁偏向外侧）顶层外纵梁： =-=6.480.1=0.648 KNm顶层中纵梁： =-=-12.240.1=-1.244KNm楼层外纵梁： =-=6.480.1=0.648 KNm楼层中纵梁： =-=-12.240.1=-1.244KNm3.2.3本工程只考虑活载满跨布置，如图3-6。 图3-6 活载满跨布置3.2.4 各节点不平衡弯矩当FE跨和EF跨均布置活载时： =+=-15.612KN/m =-15.612KN/m =13.956KN/m =+=18.3-2.81=13.956KN/m3.2.5 内力计算：采用“迭代法”计算，迭代计算次序同恒载，如图3-7，活载满布作用下梁弯矩、剪力、轴力如图3-8、图3-9。根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即右