青岛浮新医院门诊楼设计计算书.doc

青岛农业大学毕 业 论 文（设计） 题 目： 青岛浮新医院门诊楼设计 姓 名： 学 院： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 学 号： 指导教师： 2011 年 6 月 10 日0青岛浮新医院门诊楼设计摘要：本次毕业设计为青岛浮新医院门诊楼设计。设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。该门诊楼为三层现浇混凝土框架结构，位于青岛市市北区，抗震设防烈度为6度，总建筑面积约4586 平方米。 建筑设计部分，主要是根据设计资料及设计思想对本建筑做初步设计。在结构设计中，首先根据框架布局确定各构件尺寸，进行恒载、活载及风荷载的统计；然后采用D值法进行风荷载作用下的结构内力计算，分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算；再进行内力组合分析，找出最不利的内力组合，进行构件计算；最后，根据计算结果，按照构造要求，绘制结构施工图。通过设计，使得本建筑在满足要求的基础上，更体现出人性化的设计理念。 关键词： 门诊楼；框架结构；建筑设计；结构设计The Design of Qingdao FuXin Hospital Outpatient Building Student majoring in Civil Engineering Lan Yufeng Tutor Name Sun Xiuli Abstract: Qingdao FuXin hospital outpatient building was designed in the graduation project .The design includes two parts: architectural design and structural design. The clinic building which is a three-story concrete frame structure located in Shibei district, Qingdao City where the earthquake intensity is 6 degrees, with a total construction area of about 4586 square meters. Based on design data and design thinking，architectural design part is mainly to do the preliminary design of the building. In structural design, the size of each component by the layout of the framework was determined firstly, then dead load, live load and wind load were gathered. The method which is called D values was used to calculate the internal forces of the wind load. Also the internal forces of the structure under vertical load were calculated by hierarchical method. Further the combination of internal forces to identify the most unfavorable combination of internal forces was calculated. Finally, according to calculations and accordance with the construction requirements, the construction blueprints were drawed. By design, the building not only meets the requirements, but also embodies more humanity design concept.Key words: outpatient building; frame structure; architectural design; structural designII 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 本工程为青岛浮新医院门诊楼设计，工程位于青岛市市北区，建筑面积约4586 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、地质条件：（1）杂填土，厚1.0m； （2）混圆砾，厚7.0m ，承载力特征值800kPa；（3）中等风化岩，厚8.0m，承载力特征值10.5Mpa。 地 下 水：最高水位地表下2.5m， 属于类场地，设计地震分组为为第一组，地震为6 度（0.05g）设防。 2、自然气候条件：（1）基本风压0.60kN/m。（2）基本雪压为0.20kN/m。（3）全年主导风向：东南风。（4）气温：年平均气温22度，最高气温38度，最低为-13度。（5）降雨量：年降雨量600mm，最大雨量145mm/日。1.3 设计思想医院门诊楼是医院的“窗口”，是患者最先接触医院的地方。门诊人流复杂，在有限的空间和时间内，易形成健康人与患者混杂的局面，造成交叉感染。因此，合理的空间布局、人性化的候诊大厅成为门诊楼设计的重要理念。1.4 建筑设计说明1.4.1 平面设计充分了解把握青岛地区的门诊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、结构合理的现代医院门诊楼。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50.4米，宽约21.6米。为满足门诊楼交通和疏散要求，共设置三个出入口和两部楼梯，楼梯均为双跑，分散布置1。门厅、走道宽敞明亮，并在中间设计了等候区，为病患及家人提供舒适的等候环境，做到人性化设计2。1.4.2 立面设计 由于该门诊楼建筑建在市区，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，既满足了门诊楼设计对光线的要求，又满足了经济要求。外墙主要采用淡蓝色与黄色饰面砖装饰，给人以安全卫生的感觉。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 本工程为青岛浮新医院门诊楼设计，一共3层，一层层高为4.2m，其余层层高为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（1）主梁 =7.2m，=(1/121/8)=600mm900mm，取=700mm。 =(1/31/2)=233mm350mm，取=300mm。（2）次梁 =7.2m，=(1/181/12) =400mm600mm，取=600mm。 =(1/31/2)=200mm300mm，取=250mm。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3.67.2m和7.27.2m， 由公式得柱截面面积为： 边柱： =133.67.23=1010.88 kN =1.1 =1.11010.88=1111.968 kN由估取边柱的尺寸为=600mm，则 1111.9681000/(14.3600600)=0.221 中柱： =137.27.23=2021.76 kN =1.1 =1.12021.76=2223.936 kN由估取中柱的尺寸为=600mm，则 2223.9361000/(14.3600600)=0.431 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+4.2=5.15m。 边跨梁： =1.5 (1/12) 0.30.73 /7.2=17.8610m 中间梁： =2 (1/12) 0.30.73 /7.2=23.8210m 上部各层柱： =(1/12) 0.60.63 /3.6=3010m 底层柱： =(1/12) 0.60.63 /5.15=2110m 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：bh300mm700mm梁自重： 0.3 (0.7-0.1)25=4.5kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.700.100.3）172=0.306kN/m合计： 4.806 kN/m次梁：bh250mm600mm梁自重： 0.25 (0.6-0.1)25=3.125kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.600.100.25）172=0.255kN/m合计： 3.38 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窗下墙体自重 60.903.60.202=7.776kN 窗下墙体粉刷 0.360.903.620.022=0.093kN 窗边墙体自重 6 （3.60.9）（3.6-2.7）0.20 2=5.832kN窗边墙体粉刷 0.36 （3.60.9）（3.6-2.7）20.022=0.07kN合计： 17.173kN底层：塑钢窗自重 0.35 1.802.702=3.402kN窗下墙体自重 6（0.90+0.45）3.60.202=11.664kN 窗下墙体粉刷 0.36（0.90+0.45）3.620.022=0.14kN窗边墙体自重 6 （3.60.9+0.45）（3.6-2.7）0.20 2=6.804kN窗边墙体粉刷 0.36 （3.60.9+0.45）（3.6-2.7）20.022=0.082kN合计： 22.092kN（7）内隔墙自重标准层：内隔墙 6（3.60.70）3.620.20=25.056kN/m水泥粉刷墙面 0.36（3.60.70）3.620.022=0.30kN/m合计： 25.356kN/m底层：内隔墙 6（4.20.70）3.620.20=30.24kN/m水泥粉刷墙面 0.36（4.20.70）3.620.022=0.36kN/m合计： 30.6kN/m（8）女儿墙自重 女儿墙自重: 0.241.26=1.728kN/m 女儿墙粉刷： 0.241.220.36 =0.207kN/m 合计： 1.935 kN/m 2.2.2 活荷载标准值 由荷载规范查得： 活荷载：门诊楼楼面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/m3.6/2m2()=17.35kN/m 梁自重= 4.806kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重=22.156kN/m 活载=板传活荷载=2.0N/m3.6/2m26.41kN/m 标准层： 楼面板传恒荷载=3.72kN/m3.6/2m211.93kN/m 梁自重= 4.806kN/m 标准层内墙自重= 25.356 kN/m 底层内墙自重= 30.6kN/m 恒载=屋面板传恒荷载+梁自重+内墙自重=47.336kN/m 活载=板传活荷载=2.0kN/m3.6/2m26.41kN/m（2）BC轴间框架梁荷载同AB轴间框架梁荷载。（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4.806kN/m（3.6m-0.6m）14.418kN 板传荷载5.41 kN/m3.6/2m5/83.6m=43.82kN 女儿墙自重1.935kN/m3.6m6.966kN 所以，顶层柱恒载14.418kN+43.82kN+6.966kN=65.204kN 顶层柱活载2.0kN/m3.6/2m5/83.6m16.2kN 标准层柱： 标准层柱恒载梁自重板传荷载外墙重 梁自重4.806kN/m（3.6m-0.6m）14.418kN 板传荷载3.72 kN/m3.6/2m5/83.6m30.132kN 外墙自重17.173kN/m（3.6m -0.6m）51.519kN 所以，标准层柱恒载14.41830.13251.51996.069kN 标准层柱活载2.0kN/m3.6/2m5/83.6m16.2kN 基础顶面恒载=基础梁自重+底层外墙自重=4.806kN/m（3.6m-0.6m）+22.092kN/m（3.6m-0.6m）=80.694kN（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4.806kN/m（3.6m-0.6m）14.418kN 板传荷载5.41 kN/m3.6m5/8(3.6/2+3.6/2)m43.82kN 所以，顶层柱恒载14.418kN+43.82kN=58.238kN 顶层柱活载=2.0 kN/m3.6m5/8(3.6/2+3.6/2)m =32.4kN 标准层柱： 标准层柱恒载梁自重板传荷载内墙重 梁自重4.806kN/m（3.6m-0.6m）14.418kN 板传荷载3.72 kN/m(3.6/2+3.6/2)m5/83.6m60.264kN 内墙自重30.6kN/m（3.6m-0.6m） 91.8kN 所以，标准层柱恒载14.41860.26491.8166.482kN 标准层活载=2.0 kN/m3.6m5/8(3.6/2+3.6/2)m =32.4kN 基础顶面恒载=基础梁自重+底层内墙自重=4.806kN/m（3.6m-0.6m）+30.6kN/m（3.6m-0.6m）=106.218kN 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0.6kN/m 风荷载体型系数，本工程H/B=2.314,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)31.31.00.7411.853.63.60.60.577（3.6/2+21.2）7.2=30.2417.4521.31.00.748.253.63.60.60.5773.67.2=25.9214.9511.31.00.744.654.653.60.60.5771/2(3.6+4.65) 7.2=29.717.142.3.2 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=0.85 =kN/m 同理可得，B、C柱： =17786kN/m =(13511+17786)2=62594kN/m 标准层： A、D柱： K=0.595 =kN/m 同理可得，B、C柱： =34166kN/m =(19083+34166)2=106498kN/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）/317.4517.451064980.0001640.45510214.9532.41064980.0003040.84410117.1449.54625940.0007911.70010 =0.001259m 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1.7010=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33.600.6017.45106498190830.1793.120.301.087.863.377.8623.600.6032.4106498190830.1795.800.401.4412.538.3515.9015.150.8549.5462594135110.21614.680.653.3526.4649.1834.81表2-3 A、D柱弯矩计算表层号(m)/上下左右33.60 1.39 17.4510649834166 0.325.58 0.40 1.44 12.05 8.04 7.864.19 23.60 1.39 32.410649834166 0.3210.37 0.40 1.44 22.4014.93 15.9014.54 15.15 1.99 49.546259417786 0.28 13.87 0.55 2.83 32.14 39.25 34.8112.26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)/(+ )/( + )37.863.377.8612.05 8.04 0.600.790.430.575.186.87212.538.3515.9022.4014.93 0.600.790.430.5713.0917.35126.4649.1834.8132.14 39.25 0.600.790.430.5720.2426.83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37.865.187.21.816.876.877.21.91-1.81-0.1215.9013.097.24.0317.3517.357.24.82-5.84-1.79134.8120.247.27.6526.8326.837.27.45-13.49-1.59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33.607.863.371.2512.05 8.04 1.1123.6012.538.351.1622.4014.93 2.0715.1526.4649.184.4132.14 39.25 1.38风荷载作用下弯矩、剪力、轴力图7见图 2-52-7 图2-5 风荷载作用下框架的弯矩图(kN.m) 图2-6 风荷载作用下框架的剪力图(kN) 图2-7 风荷载作用下柱轴力图(kN)2.4 竖向荷载下内力计算 竖向荷载作用下的内