毕业设计（论文）-济南市志成小学教学楼设计.doc

青岛农业大学毕 业 论 文（设计） 题 目： 济南市志成小学教学楼设计 姓 名： 学 院： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 2008级1班 学 号： 指导教师： 2012 年 6 月 10 日济南市志成小学教学楼设计 摘要：本建筑为一小学教学楼，位于济南市，建筑面积为4056m2，框架结构，层数为四层，总建筑高度为15.20m，室内外高差为0.45m，无地下室，结构设计合理使用年限50年，抗震设防烈度为6度，设计耐火等级为二级，墙体材料为混凝土空心砌块。本建筑坐北朝南，建筑平面为一字形，外表美观，布局合理，主要有普通教室18间，各层布置有教室办公室和教室休息室，卫生间分别布置在各层两端，对称布置，结构简单而实用。两部楼梯板式楼梯，全部为封闭式楼梯，分别布置在北侧中间教室的两侧，底部走廊两端设有门，满足防火要求，易于紧急情况下人流疏散。结构类型为现浇钢筋混凝土框架结构，在框架结构计算时，采用PKPM软件辅助计算，因为是教学楼，关系重大，所以加强了抗震要求。关 键 词：教学楼；建筑设计；结构设计；框架结构；施工组织.全套图纸加扣 3012250582The Design of Jinan Zhicheng Primary School Teaching Building Abstract:The present building is a primary school building, located in Jinan, the gross floor area for 4056m2, frame, for the four-storey low-rise, with a total building height of 15.20m, indoor and outdoor elevation to 0.45m, no basement, the structural design of a reasonable service life 50, the seismic intensity of 6 degrees, fire-resistant design for the secondary level, material for the ceramic wall of concrete hollow block. Construction of the ride south, construction is a flat-shaped, beautiful appearance, reasonable layout, there are 18 general classrooms, at all levels of offices and classrooms are arranged Classrooms lounge, Bathrooms on each floor were arranged at both ends, symmetrical layout, the structure is simple and functional. . Two-plate staircase stairs, all closed-end staircases, were arranged on the north side in the middle of both sides of the classroom, with both ends of the corridor at the bottom of the door to meet fire safety requirements, easy flow of people to evacuate in case of emergency. Structure for the type of cast-in-place reinforced concrete frame structure, in the framework of the structure calculation, using software PKPM-assisted calculation, as is the teaching building, is crucial, so the strengthening of anti-seismic requirements. Key words: teaching building; architectural design; structural design; frame; construction.目 录中文摘要.IAbstract.第一章 建筑设计1.1 工程设计概况.11.2 设计资料.11.3 设计思想.11.4 建筑设计说明.11.5 构造做法.2第二章 结构设计2.1 结构选型及计算简图.42.2 荷载统计.62.3 风荷载计算.112.4 竖向荷载下内力计算.172.5 内力组合.372.6 框架梁柱设计.422.7 楼板设计.512.8 楼梯设计.542.9 基础设计.57总结.61致谢.62参考文献.63 毕业设计图纸目录.64 第一章 建筑设计1.1 工程概况本工程为济南志成小学教学楼设计，工程位于济南市，建筑面积约4056 平方米。采用现浇混凝土框架结构，室内设计标高0.000，室内外高差为0.45米。1.2 设计资料1：气象条件：最热月平均温度32.1度。 最冷月平均温度1.5度。夏季极端最高温36.9度。 冬季极端最低-12.9度2：相对湿度：最热月平均湿度75%。3：主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压为w0=450N/m24:雨雪条件：年最大降雨量1350mm,月最大降水强度193mm/d.基本雪压0.3kN/m25;其他条件：（1）：建筑结构的安全等级为二级，结构设计正常使用年限为50年。（2）：抗震设防烈度6度，场地为1类场地，设防烈度类别为丙类。1.3 设计思想 小学教学楼是小学生学习活动的地方，是人员活动很大的场所，也是非常注重安全的地方。合理的空间布局，简单安全大方的教室成为小学教学楼的重要设计理念。1.4 建筑设计说明1.4.1 平面设计充分了解把握济南地区的教学楼建筑建设习惯及气候、地理位置特点,以便设计出功能实用、结构合理的现代小学教学楼。考虑到主体建筑的平面布置和结构形式，应为今后发展、改造和灵活分隔创造条件。本工程设计为长方形，长约59米，宽约17米。为满足教学楼交通和疏散要求，共设置一个出入口布置1。门厅、走道宽敞明亮。1.4.2 立面设计 由于该教学楼建筑建在市区，所以在立面上要讲究端重大方同时又与大自然融合，突出人与自然的和谐。本建筑屋面排水采取有组织排水，材料找坡，按2%排水坡度把屋面降水有组织地排到天沟，设落水管3。由于本建筑采用的是框架结构，墙体只起围护作用，不承担荷载，所以立面上门窗的设置具有很大的灵活性，不仅开启方式灵活，而且具有面积较大的特点，因此设计采用大面积的窗户设计，既满足了教学楼设计对光线的要求，又满足了经济要求1.4.3 剖面设计确定房间的剖面形状和比例关系，确定房屋的层数和各部分的标高，研究竖向空间的处理，将平面、立面和剖面密切结合。为了防止室外雨水流入室内，防止建筑因为不均匀沉降使地面降低，为了满足建筑使用的要求，取室内外高差为450mm。1.5 构造做法1.5.1 楼面做法 30mm厚水磨石面层，20mm厚水泥砂浆找平层，100mm厚钢筋混凝土板，10mm厚混合砂浆抹灰层。1.5.2 屋面做法 20mm厚细石混凝土保护层，40mm厚C20细石混凝土刚性防水，三毡四油铺小石子柔性防水 ， 聚苯乙烯板隔热层2%找坡， 20mm厚1：3水泥砂浆找平层，100mm厚钢筋混凝土板，10mm厚混合砂浆抹灰层。1.5.3 卫生间做法10mm厚防滑地砖，20mm厚水泥细砂浆面层，20mm厚水泥砂浆找平层, 100mm厚钢筋混凝土板，10mm厚混合砂浆抹灰层。1.5.4 基础基础是建筑地面以下的承重构件，是建筑的下部结构，其作用是扩散上部结构的荷载，减小应力强度，最终将荷载传给地基。基础和地基具有不可分割的关系，但又是不同的概念，基础是建筑物与土层直接接触的部分，它承受建筑物的全部荷载，并把他们传给地基，基础是建筑物的一个组成部分，而地基是基础下面的土层，承受由基础传来的整个建筑物的荷载。根据本设计的地质情况和设计的等级要求，该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础。第二章 结构设计2.1 结构选型及计算简图2.1.1 上部结构方案 本工程为济南市志成小学教学楼设计，一共4层，层高为3.6m。采用现浇楼板，现浇框架承重体系。荷载由板传到次梁，由次梁传给主梁，再由主梁将荷载传到柱上，最后传到基础上。2.1.2 下部结构方案 一般的基础体系有柱下独立基础、筏形基础、箱型基础、桩基础等。根据本设计的地质情况和设计的等级要求，该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础4。柱网布置图如下图所示： 图2-1 柱网布置图2.1.3 梁板柱截面尺寸1、 梁8主梁 =7.2m，=(1/121/8)=600mm900mm，取=600mm。=(1/31/2)=233mm350mm，取=300mm。次梁 =7.2m ， =(1/121/8)=600mm900mm，取=600mm。=(1/31/2)=233mm350mm，取=300mm。2、柱 柱截面尺寸可根据公式和确定。地震为6度（0.05g）设防。查表可知该框架的抗震等级为四级，其轴压比限值=15。选一榀框架上的边柱、中柱进行计算，由所选取的计算单元可知边柱和中柱的负荷面积分别为3.66.6m和4.956.6m， 由公式得柱截面面积为： 边柱： =133.66.63=926.64 kN =1.1 =1.1926.64=1019.3 kN由估取边柱的尺寸为=600mm，则 1019.31000/(14.3600600)=0.411 中柱： =134.956.63=1274.13 kN =1.1 =1.11274.13=1401.54 kN由估取中柱的尺寸为=6，则 1401.541000/(14.3600600)=0.561 本设计所有主要边柱和中柱截面尺寸取=600mm。3、板 各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，板跨L=3600mm，故板厚取100mm。2.1.4 计算简图 结构计算简图如图2-2所示，室内外高差为450mm，根据地质资料确定基础顶面距室外地面为500mm，求得底层计算高度为0.5+0.45+3.6=4.55m。 边跨梁： =(1/12) 0.30.63 /7.2=7.510m 中间梁： = (1/12) 0.30.63 /2.7=2010m 上部各层柱： =(1/12) 0.60.63 /3.6=3010m 底层柱： =(1/12) 0.60.63 /4.55=23.8710m 取标准柱 i=1.0，则其余各杆的相对线刚度如图： 图2-2 框架相对线刚度2.2 荷载统计2.2.1恒荷载计算（1）屋面920mm厚细石混凝土保护层 240.02=0.48kN/m40mm厚C20细石混凝土刚性防水 240.04=0.96kN/m三毡四油铺小石子柔性防水 0.40kN/m聚苯乙烯板隔热层2%找坡 0.50kN/m20mm厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=0.40kN/m100mm厚钢筋混凝土板 250.10=2.50kN/m10mm厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17kN/m合计： 5.41kN/m （2）楼面30mm厚水磨石面层 0.65kN/m20mm厚水泥砂浆找平层 200.02=0.40kN/m100mm厚钢筋混凝土板 250.10=2.50kN/m10mm厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17kN/m合计： 3.72kN/m（3）卫生间楼面10mm厚防滑地砖 280.01=0.28kN/m20mm厚水泥细砂浆面层 0.0220=0.4kN/m 20mm厚水泥砂浆找平层 200.02=0.40kN/m100mm厚钢筋混凝土板 250.10=2.50kN/m10mm厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17kN/m合计： 3.75kN/m（4）梁自重 主梁：bh300mm600mm梁自重： 0.3 (0.6-0.1)25=3.75kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.600.100.3）172=0.272kN/m合计： 4.022 kN/m次梁：bh300mm600mm梁自重： 0.3 (0.6-0.1)25=3.75kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.600.100.3）172=0.272kN/m合计： 4.022 kN/m（5）柱自重bh600mm600mm柱自重： 250.60.6=9kN/m抹灰层： 10mm厚混合砂浆： 0.01（0.60.6）172=0.408kN/m 合计： 9.408kN/m （6）外纵墙自重 标准层：塑钢窗自重 0.35 1.802.702=3.402kN/m窗下墙体自重 6(3.6-1.8)3.70.3=11.988kN/m 窗下墙体粉刷 0.361.83.70.320.02=0.029kN/m 窗边墙体自重 6 （3.60.9）（4.2-2.7）0.30 2=14.584kN/m窗边墙体粉刷 0.36 （3.60.9）（4.2-2.7）20.022=0.114kN/m合计： 30.117 kN/m底层：塑钢窗自重 0.35 1.802.702=3.402kN/m窗下墙体自重 6（0.90+0.45）3.60.202=11.664kN/m 窗下墙体粉刷 0.36（0.90+0.45）3.620.022=0.14kN/m窗边墙体自重 6 （3.60.9+0.45）（4.2-2.7）0.20 2=11.33kN/m窗边墙体粉刷 0.36 （3.60.9+0.45）（4.2-2.7）20.022=0.134kN/m合计： 26.67kN/m（7）内隔墙自重标准层：内隔墙 6（3.60.80）3.620.30=36.288kN/m水泥粉刷墙面 0.36（3.60.80）3.620.022=0.29kN/m合计： 36.578kN/m底层：内隔墙 6（4.20.80）3.620.30=44.06kN/m水泥粉刷墙面 0.36（4.20.80）3.620.022=0.35kN/m合计： 44.41kN/m（8）女儿墙自重 女儿墙自重: 0.240.86=1.152kN/m 女儿墙粉刷： 0.240.820.36 =0.138kN/m 合计： 1.290 kN/m 2.2.2 活荷载标准值 由荷载规范查得： 活荷载：教学楼楼面2.0 kN/m，走廊2.5 kN/m，楼梯2.5 kN/m，人流集中大厅3.5kN/m，上人屋面2.0 kN/m。 图2-3 板面荷载分配图 主梁线荷载标准值： 为计算方便，按支座弯矩等效原则，将其转化为矩形分布。（1） AB轴间框架梁 顶层： 屋面板传恒荷=5.41kN/m4.2/2m 2()=23.74kN/m 梁自重= 3.75kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重=27.49kN/m 活载=板传活荷载=2.0N/m4.2/2m27.14kN/m 标准层： 楼面板传恒荷载=3.72kN/m4.2/2m213.28kN/m 梁自重= 3.75kN/m 标准层内墙自重= 36.518 kN/m 底层内墙自重= 44.41kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重+内墙自重=71.9kN/m活载=板传活荷载=2.0kN/m4.2/2m27.14kN/m（2）BC轴间框架梁荷载 顶层： 屋面板传恒荷=5.41 kN/m4.2/2m2()=6.82 kN/m 梁自重= 3.75 kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重=10.57kN/m 活载=板传活荷载=2.0 N/m4.2/2m22.76 kN/m 标准层： 楼面板传恒荷载=3.72 kN/m4.2/2m24.66 kN/m 梁自重=3.75 kN/m 标准层内墙自重= 36.518 kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重+内墙自重=47.09 kN/m活载=板传活荷载=2.0kN/m4.2/2m22.76kN/m（3）CD轴间框架梁荷载亦同AB轴间框架梁荷载。（4）A轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱： 顶层柱恒载=梁自重板传荷载女儿墙 梁自重3.75kN/m（3.6m-0.6m）11.25kN 板传荷载5.41 kN/m4.2/2m5/84.2m=59.64kN 女儿墙自重1.29kN/m3.6m4.644kN 所以，顶层柱恒载11.25kN+59.64kN+4.644kN=75.534kN 顶层柱活载2.0kN/m4.2/2m5/84.2m11.03kN 标准层柱： 标准层柱恒载梁自重板传荷载外墙重 梁自重3.75kN/m（3.6m-0.6m）11.25kN 板传荷载3.72 kN/m4.2/2m5/84.2m20.5kN 外墙自重30.117（3.6m-0.6m）90.351kN 所以，标准层柱恒载11.2520.590.351122.1kN 标准层柱活载2.0kN/m4.2/2m5/84.2m11.03kN 基础顶面恒载=基础梁自重+底层外墙自重=3.75kN/m（3.6m-0.6m）+26.67kN/m（3.6m-0.6m）=91.26kN（5）B轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱: 顶层柱恒载=梁自重板传荷载 梁自重3.75kN/m（3.6m-0.6m）11.25kN 板传荷载5.41 kN/m4.2m5/8(4.2/2+4.2/2)m59.64kN 所以，顶层柱恒载11.25kN+59.64kN=70.89kN 顶层柱活载=2.0 kN/m4.2m5/8(4.2/2+4.2/2)m =22.05kN 标准层柱： 标准层柱恒载梁自重板传荷载内墙重 梁自重3.75kN/m（3.6m-0.6m）11.25kN 板传荷载3.72 kN/m(4.2/2+4.2/2)m5/84.2m41.013kN 内墙自重36.578kN/m（3.6m-0.6m） 109.7kN 所以，标准层柱恒载11.25+41.013+109.7162.0kN 标准层活载=2.0 kN/m4.2m5/8(4.2/2+4.2/2)m =22.05kN 基础顶面恒载=基础梁自重+底层内墙自重=3.75kN/m（3.6m-0.6m）+44.41kN/m（3.6m-0.6m）=144.48kN C轴柱纵向集中荷载同B轴柱纵向集中荷载，D轴柱纵向集中荷载同A轴柱纵向集中荷载。2.3 风荷载计算2.3.1 风荷载标准值计算 为简化计算，将计算单元内外墙面的分布风荷载化为等量作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值，计算公式如下4： (2-1) 式中：基本风压0.45kN/m 风荷载体型系数，本工程H/B=3.64,取=1.3 风压高度变化系数 风振系数，当房屋高度小于30米时取1.0 集中风荷载 (2-2) 一榀框架各层节点的受风面积， 下层柱高 上层柱高，对于顶层为女儿墙高度的2倍 计算单元迎风面宽度表2-1 风荷载标准值计算层次(m)(kN)41.31.00.7415.353.63.60.450.4333.68.4=30.2414.0331.31.00.7411.753.63.60.450.4333.68.4=30.2414.0321.31.00.748.153.63.60.450.4333.68.4=30.2414.0311.31.00.744.554.553.60.450.433（3.6/2+4.55/2）8.4=34.2314.822.3.2 风荷载作用下的位移验算 水平荷载作用下框架的层间侧移按以下公式计算6： (2-3) 第i层的总剪力 第j层所有柱的抗侧移刚度之和 第j层的层间侧移 各层横向侧移刚度计算： 底层： A、D柱： K=0.6 =kN/m 同理可得，B、C柱： =16352kN/m =(15446+16352)2=63596kN/m 标准层： A、D柱： K=0.52 =kN/m 同理可得，B、C柱： =19563kN/m =(16749+19563)2=72624kN/m风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算，计算如表2-2 表2-2 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算层数(kN）/414.0314.03726240.0001930.17410314.0328.06726240.0003860.34810 214.0342.09726240.0005790.52210 114.8256.91635960.0008941.76410 =0.002808m 侧移验算：对于框架结构，楼层间最大位移与层高之比的限值为6，本框架结构的层间侧移与层高之比的最大值满足1.76410=18.110的要求，则框架抗侧移刚度满足要求。2.3.3 风荷载作用下内力计算 框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算： =/ (2-4) = (2-5) =（1-） (2-6) =+ (2-7) 注：框架柱的标准反弯点高度比。 为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 、为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 框架柱的反弯点高度比。 底层A、D柱的反弯点高度为： 查表得 =0.65 =0 =0 =0 所以=0.65。 同理可算出各层的反弯点高度，各层的反弯点高度详见弯矩计算表2-3、2-410。层号(m)/上下43.600.5214.0372624167490.2313.240.351.267.584.087.5833.600.5228.0672624167490.2316.480.411.4713.769.5217.123.600.5242.0972624167490.2319.720.501.817.517.527.0214.550.656.9163596154460.24313.830.652.9617.440.934.9表2-3 A、D柱矩计算表 层号(m)/上下左右43.60 1.0414.0372624195630.2703.780.351.268.844.763.583.3033.60 1.0428.0672624195630.2707.560.401.4416.3310.8811.8612.4123.601.0442.0972624195630.27011.340.471.6921.6319.1618.4217.7814.551.2756.9163596163520.25714.620.602.3721.0534.6521.0220.17表2-4 B、C柱弯矩计算表 框架柱杆端弯矩、梁端弯矩的计算如下： 图2-4 计算简图 上=(1-) (2-8) 下= (2-9) 中柱： (2-10) (2-11) 边柱： 总=下+上 （2-12） 剪力和轴力按下式计算： =1/（+） （2-13） =(- ) （2-14） 风载作用下各轴框架柱剪力和梁弯矩的计算见表2-5表2-7所示：表2-5 风荷载作用下梁端弯矩计算层数上(A.D)下(A.D)上(B.C)下(B.C)/(+ )/( + )47.584.087.588.844.760.250.670.270.733.679.92313.769.5217.8416.3310.880.250.670.270.737.3519.86217.5017.5027.0221.6319.160.250.670.270.7311.0119.77117.440.934.9021.0534.650.250.670.270.7315.0425.78表2-6 风荷载作用下梁端剪力和轴力计算层次AB,CD梁剪力计算BC梁剪力计算 柱轴力计算A.B柱轴力B.C柱轴力47.583.677.21.569.929.922.77.35-1.56-5.79317.847.357.23.5019.8619.862.714.71-5.06-17.0227.0211.017.25.2819.7719.772.714.64-10.34-26.36134.9015.047.26.9425.7825.782.718.72-17.28-38.14表2-7 风荷载作用下柱剪力计算 层号层高A柱剪力B柱剪力上下A柱剪力上下B柱剪力43.607.584.080.978.844.761.1333.6013.769.521.1816.3310.881.5123.6017.5017.