大同大学实验楼设计.doc

i 摘摘 要要 建筑地点：大同大学 结构形式：框架结构 建筑面积：5893 m2 层数/高度：5 层/21.0m 主要用途：实验 根据教学要求入手，从“灵活使用”的角度出发，绿化与建筑相结合，改善校 园内部的学习环境。内部采用大、中、小不同的空间尺寸以及斜线、曲线等不同的 要素，构成了富于层次流动感强的浓郁的气氛。 实验楼是一座以实验为主，集办公、教学等功能的建筑物。在设计方法与理念 上，力求在整体造型上突出现代、新颖、做到简洁、明快、虚实相接、给人以蓬勃 向上的感觉。 、新材料，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。 透过通透落地玻璃幕墙，使室内、室外空间相互交融，同时作为窗口，起到了一定 的美化校园的作用。 关键词： 框架结构 现浇混凝土 条形基础 屋面板 正截面 ii Abstract construction Site： DangTong construction System: Frame structure floor Area: 5893m2 stories/Height: 5stories/21.0 m Flexible use “and combination of greening and building largely improve its outside shopping environment. In the inside,laige,medium and small-sized spice, together with the various building elements like diagonal and curve, creates a dense atmosphere.XinPlaza conveys the traditional charm of modern architecture, and effectively billboards. Geri Plaza is an integrated including shopping, restaurants, entertainment center and offices. In terms of design concept, the designers tried to fully materialize both the general features of first-class modem shopping mall and the unique identity of Friendship Shopping Mall. In terms of overall form, this shopping mall gives priority to modernism and novelty -its concise and lively shape conveys a sense of vigor and aggression. Steel strure, aluminum plate outer decoration and suspended cable point glass curtain wall and other mew technique and materials are introduced into thedesign,giving prominence to the characteristic of steel structure. The harmonious combination of steel, glass and aluminum pate creates an identity of modem architecture that can not only meet the functional requirements but also assort with the envuribnebt.The transparent floor glass curtain wall makes the outdoor and indoor space meet. And it is also a window, showing the passersby the indoor scenery of the shopping mall. Key words: frame structure cast-in-place concreate spread footings roof plate normal section iii 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT .II 第一篇 建筑设计说明.1 一 工程简介.1 二 建筑技术条件资料.1 第二篇 结构设计计算部分.5 一 工程概况.5 二 框架侧移刚度的计算.7 三 重力荷载代表值的计算.14 四 横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算.20 五 横向水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算.25 六 竖向荷载作用下框架结构的内力计算（横向框架内力计算）.28 七 截面设计.37 八 楼板设计.45 九 楼梯设计.48 十 雨蓬设计.53 十一 基础设计.56 第三篇 施工组织设计.60 一 具体工程概况及现场条件.60 二 施工部署.60 三 主要施工机具计划.61 四 人员配备情况.61 五 施工的临时设施.61 六 施工技术和施工方法.62 七 施工要点.63 八 保证工程质量的技术措施.64 九 安全保证技术措施.66 英文资料.69 中文译文.75 参考文献.79 致 谢.81 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 1 - 第一篇第一篇 建筑设计说明建筑设计说明 一一 工程简介工程简介 1.1.1 设计题目：大同大学实验楼 1.1.2 设计依据：本工程系根据大同市规划部门批准之方案和有关建筑设计规范 进行设计。 1.1.3 设计要求：建筑耐久年限二级（50 年） ，耐火等级二级，抗震设防为 7 度。 1.1.4 建筑地点及地基平面图： 本建筑位于大同大学内，场地地形平坦。其拟建基地平面图见附图 篮球场 宿舍 食 堂 教学楼 主干道 建筑 基地 北 图 1 建筑场地 1.1.5 结构形式：钢筋混凝土框架结构 1.1.6 建筑规模： 本建筑为五层、三跨框架结构。建筑面积大约为 5893mm2,其中教室面积大约为 825mm2，办公区面积大约为 425mm2，实验室面积大约为 3100mm2，其他房屋面积大约为 1543mm2，层高为 4.2m； 二二 建筑技术条件资料建筑技术条件资料 2.1 气象条件 基本风压 0.55KN/m2 基本雪压 0.25KN/m2。 2.2 工程地质条件（见设计任务书） 2.3 建筑方案简要说明 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 2 - 2.3.1.朝向： 实验楼就是为学生提供正常教学的场所空间。由于它的功能要求，故此建筑选 择坐东朝西的朝向。 2.3.2 本楼各层均采用自然排风。 2.3.3 采用自然和人工采光相结合的方式。 2.3.4 开间模数： 根据我国自己的实践建议采用三种开间模数，3M.采用这相关模数的优点有三： 能满足学生实验教学的正常要求 考虑结构的互换性，有利于预制构件的大量生产 与我国统一的标准窗扇采用 0.3m 为倍数尺度结合起来，故本建筑采用建筑模 数为 3m。 2.3.5 进深： 采用 6.9m 进深，能够满足教学的要求。 2.3.6 层高： 根据资料层高取 4.2 m。 2.3.7 顶棚： 均采用粉底。 2.3.8 地面：教学楼地面均采用水磨石做法。 2.3.9 墙体： 采用加气混凝土空心砌块，内外墙厚均为 250 厚，对于小于 500 的墙 垛用粘土砖砌。 2.3.10 安全疏散和防火分区： 本建筑要求耐火等级为级， 规范要求防火分区间 的最大允许面积为 1000mm2,每层设一个防火分区每层最大面积 864mm2，均符合防火要求。对房间超过 60mm2以上的均设置两个以上的门。各层均设消防栓。底层开一个大门，楼内设有两 部楼梯，以满足人流的疏散与防火要求。 2.3.11 走廊宽度 决定宽度的因素包括交通量、建筑物长度及门的开启方向，为防止突发性火灾 或减少火灾危害程度，人流量较大，故取 2.4m 宽度。 2.4 建筑物的优缺点 本建筑根据不同要求做了不同的设计布置与处理。对防震、通风、采光等都做了 具体的设计安排。对人流的疏散、防火、照明、等都做了比较合理的布置，总的来说是 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 3 - 合理的。 第二章第二章结构设计说明结构设计说明 一一 结构方案确定说明结构方案确定说明 1.1.1 建筑介绍 建筑面积为 5893，本实验楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，楼盖及屋盖均采用现 浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度采用 120，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。 1.1.2 优缺点 主要优点：结构整体性好，建筑布置灵活性大，能满足使用要求高，功能复杂，有抗震 要求的高层建筑的要求。本建筑梁、柱、屋面板、楼面板全为现浇，以便房间灵活布置和施 工方便（预留孔洞） 。 主要缺点：现场工作量大，模板耗用量大。 二二 设计资料设计资料 1.2.1 基本参数 气象条件: 基本风压 0.55KN/m2 基本雪压 0.25KN/m2。 工程地质条件:根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表 1 建筑地点冰冻深度：-0.7 米； 建筑场地类别：类场地土； 地震设防烈度：7 度。 表 1 建筑地层一览表 序 号 岩土分 类 土层描述 土层深度 (m) 厚度范 围(m) 地基承载 力(KPa) 压缩模量 (MPa) 1 杂填土 由砖块、碎石、粘性 土等组成、松散 1.01.2 1.11. 5 2 粉质粘 土 黄褐色、湿、可塑 2.02.4 1.51. 8 2005.0 3 中、粗 砂 黄褐色、石英长石 质、混粒结构、稍湿 3.64.3 1.82. 1 3009.5 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 4 - 序 号 岩土分 类 土层描述 土层深度 (m) 厚度范 围(m) 地基承载 力(KPa) 压缩模量 (MPa) 4 砾砂 4.815.035021.0 注：表中所给土层深度由自然地坪算起 1.2.2 楼地面做法 屋面做法：三毡四油绿豆砂 20 厚水泥砂浆找平层 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 20 厚水泥砂浆找平层 平均厚度 120厚矿渣找坡层 120 厚钢筋混凝土板 20厚板底抹灰 楼面做法：30厚水磨石地面 120 厚钢筋混凝土板 20厚板底抹灰 1.2.3 材料 梁柱强度等级为 C30，受力筋采用 HPB335。箍筋采用 HPB235，分布筋采用 HPB235 级钢筋。本建筑楼盖按弹性方案考虑 L1/L22 按双向板设计，本建筑楼盖全部 采用混凝土强度等级为 C30 现浇双向板且设次梁。本建筑柱网尺寸为 4.5m6.9m。 三三 设计内容设计内容 （1） 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图； （2） 荷载计算； （3） 框架横向侧移计算； （4） 框架在水平及竖向力作用下的内力分析； （5） 内力组合及截面设计； （6） 板的计算； （7） 楼梯的计算； （8） 雨篷的计算； 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 5 - （9） 基础的计算。 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 6 - 第二篇第二篇 结构设计计算部分结构设计计算部分 一一 工程概况工程概况 1.1 柱网与层高 本实验楼采用内廊式小柱网，中间跨为 2.4m，边跨为 6.9m，层高取 4.2m，如下图所示： 柱网布置图 1.2 框架结构承重方案的选择 竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传 至框架柱，最后传至地基。 根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架 承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 7 - 框架结构的计算简图 横向框架组成的空间结构 1.3 梁、柱截面尺寸的初步确定： 1.3.1 梁截面高度： 梁截面高度一般取梁跨度的 1/12 至 1/8。本方案取 L1、L4 取 bh=250500 L2、L3、L6 取 bh=300600 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 8 - L5 取 bh=300850 L7 取 bh=300800 L8、L9 取 bh=300600 1.3.2 柱的截面尺寸： 框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1）柱组合的轴压力设计值 N=F n g 注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。 F：按简支状态计算柱的负载面积； ：折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取 14KN/m2；g N：为验算截面以上的楼层层数； （2）AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知取为 0.8。 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对 C30，查得 14.3N/mm2。 计算过程：对于边柱： N=Fg E n=1.320.79145=1891.89（KN） AcN/uNfc=1891.89103/0.8/14.3=165375（mm2） 取 700mm700mm 对于内柱： N=Fg E n=1.2525.83145=2260.125（KN） AcN/uNfc=2260.125103/0.8/14.3=197563.37（mm2） 取 700mm700mm 柱截面尺寸（mm） 层次混凝土等级 bh 1-5C30700700 二二 框架侧移刚度的计算框架侧移刚度的计算 2.1 梁柱线刚度的计算 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 9 - 2.1.1 横梁线刚度的计算： b i 类别 Ec （N/mm2 ） bh （mmmm ） I0 （mm4） l （mm） EcI0/l（N mm） 1.5EcI0/l （Nmm） 2EcI0/l（ Nmm） BC 跨、DE 跨 3.0104300600 5.401 09 6900 2.35101 0 3.53101 0 4.70101 0 CD 跨 3.0104 300 600 5.401 09 2400 6.75101 0 10.1101 0 13.5101 0 AC 跨、DF 跨 3.0104300850 1.501 09 9900 4.55101 0 6.83101 0 9.10101 0 AB 跨、EF 跨 3.0104300600 5.401 09 3000 5.40101 0 8.10101 0 10.8101 0 2.1.2 柱线刚度的计算：I=/12 c i 3 bh 层次hc（mm）Ec（N/mm2） bh （mmmm ） Ic （mm4） EcIc/hc （Nmm） 155003.01047007002.0101010.911010 2-542003.01047007002.0101014.291010 2.2 各层横向侧移刚度计算： (D 值法) a.底层 、B-2、B-3、B-4、B-12、E-2、E-3（6 根） K=0.431 =(0.5+K)/(2+K)=0.383 c =12/h2 1 Di c c i =0.3831210.911010/55002 =16576 、B-1、B-13、E-1、E-4、E-12、E-13 （6 根） K=3.53/10.91=0.324 =(0.5+K)/(2+K)=0.355 c =12/h2 2 Di c c i =0.3551210.911010/55002 =15364 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 10 - 、C-1、D-1、C-13、D-13、D-4 、D-5、D-11、D-12 （8 根） K=（10.13+3.53）/10.91=1.252 =(0.5+K)/(2+K)=0.539 c =12/h2 3 Di c c i =0.5391210.911010/55002 =23328 、C-2、D-2、C-3、D-3、C-4、C-5、C-11、C-12、C-7 、C-9（10 根） K=（13.5+4.7）/10.91=1.668 =(0.5+K)/(2+K)=0.591 c =12/h2 4 Di c c i =0.5911210.911010/55002 =25578 、B-5、B-11（2 根） K=（8.1+4.7）/10.91=1.173 =(0.5+K)/(2+K)=0.527 c =12/h2 5 Di c c i =0.5271210.911010/55002 =22808 、A-5、A-11、F-5、F-11 （4 根） K=8.1/10.91=0.742 =(0.5+K)/(2+K)=0.453 c =12/h2 6 Di c c i =0.4531210.911010/55002 =19606 . E-5、E-11（2 根） K=（3.53+8.1）/10.91=1.066 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 11 - =(0.5+K)/(2+K)=0.511 c =12/h2 7 Di c c i =0.5111210.911010/55002 =22116 . F-6、F-7、F-8、F-9、F-10、A-6、A-10（7 根） K=9.1/10.91=0.834 =(0.5+K)/(2+K)=0.471 c =12/h2 8 Di c c i =0.4711210.911010/55002 =20385 .A-7、A-9（2 根） K=10.8/10.91=0.99 =(0.5+K)/(2+K)=0.498 c =12/h2 9 Di c c i =0.4981210.911010/55002 =21553 . C-6、C-10、D-6、D-7、D-8、D-9、D-10 （7 根） K=(13.5+9.1)/10.91=2.071 =(0.5+K)/(2+K)=0.632 c 3=12/h2 c c i =0.6321210.911010/55002 =27353 . B-7、B-9 （2 根） K=(10.8+4.7)/10.91=1.421 =(0.5+K)/(2+K)=0.562 c =12/h2 6 Di c c i 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 12 - =0.5621210.911010/55002 =24323 D1=165766+153646+233288+2557810+228082+196064+22116 2+203857+215532+273537+243232=1228234 b.第二层第五层 、B-2、B-3、B-4、B-12、E-2、E-3（6 根） K=4.72/（14.292）=0.329 =K/(2+K)=0.141 c =12/h2 1 Di c c i =0.1411214.291010/42002 =13707 、B-1、B-13、E-1、E-4、E-12、E-13 （6 根） K=3.532/（14.292）=0.247 =K/(2+K)=0.11 c =12/h2 2 Di c c i =0.111214.291010/42002 =10693 、C-1、D-1、C-13、D-13、D-4、D-5、D-11、D-12（8 根） K=(10.1+3.53)2/(14.292)=0.956 =K/(2+K)=0.323 c =12/h2 3 Di c c i =0.3231214.291010/42002 =31399 、C-2、D-2、C-3、D-3、C-4、C-5、C-11、C-12、 C-7 、C-9（10 根） K=（13.5+4.7）/（14.292）=1.274 =K/(2+K)=0.389 c 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 13 - =12/h2 4 Di c c i =0.3891214.291010/42002 =37815 、B-5、B-11（2 根） K=（8.1+4.7）2/（14.292）=0.896 =K/(2+K)=0.309 c =12/h2 5 Di c c i =0.3091214.291010/42002 =30038 、A-5、A-11、F-5、F-11 （4 根） K=8.12/（14.292）=0.567 =K/(2+K)=0.221 c =12/h2 6 Di c c i =0.2211214.291010/42002 =21484 、E-5、E-11（2 根） K=（3.53+8.1）2/（14.292）=0.814 =K/(2+K)=0.289 c =12/h2 7 Di c c i =0.2891214.291010/42002 =28094 、F-6、F-7、F-8、F-9、F-10、A-6、A-10（7 根） K=9.12/（14.292）=0.542 =K/(2+K)=0.242 c =12/h2 8 Di c c i =0.2421214.291010/42002 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 14 - =23525 、A-7、A-9（2 根） K=10.82/（14.292）=0.756 =K/(2+K)=0.274 c =12/h2 9 Di c c i =0.2741214.291010/42002 =26636 .C-6、C-10、D-6、D-7、D-8、D-9、D-10 （7 根） K=(13.5+9.1)2/(14.292)=1.582 =K/(2+K)=0.442 c =12/h2 9 Di c c i =0.4421214.291010/42002 =42967 . B-7、B-9 （2 根） K=(10.8+4.7)2/(14.292)=1.085 =K/(2+K)=0.352 c =12/h2 6 Di c c i =0.3521214.291010/42002 =34218 D2=137076+106936+313998+3781510+300382+21484 4+280942+235257+266362+429677+342182 =1565094 由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为： 层次 12345 Di（N/mm ） 12282341565094156509415650941565094 D1/D2=1228234/15650940.7，故该框架为规则框架。 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 15 - 三三 重力荷载代表值的计算重力荷载代表值的计算 3.1 荷载计算资料 查荷载规范可取： 1、屋面永久荷载标准值（不上人） 三毡四油绿豆砂 0.4 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.025 KN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2 平均厚度 120厚矿渣找坡层 0.128=0.96 KN/m2 120 厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2 20厚板底抹灰 170.02=0.34 KN/m2 合计 5.35 KN/m2 2、1-4 层楼面均布恒载： 30厚水磨石地面 0.65 KN/m2 120 厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2 20厚板底抹灰 170.02=0.34KN/m2 合计 3.99 KN/m2 3、屋面及楼面可变荷载标准值： 不上人屋面均布活荷载标准值 0.7 KN/m2 楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2 屋面雪荷载标准值 0.35 KN/m2 4、梁柱密度 25 KN/m2 蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m3 3.2 重力荷载代表值的计算： 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 16 - 3.2.1 第一层荷载计算 （1） 、梁、柱重量计算： 类别 净 跨 （mm） 截 面 （mm） 密 度 （KN/m3 ） 体 积 （m3） 数 量 (根) 单 重 （KN） 总 重 （KN） 6200300600251.1161927.9530.10 1700300600250.306137.6599.45 9200300850252.346758.65410.55 横 梁 2300300600250.414710.3572.45 3800250500250.4752411.88285.12 3500250500250.4382010.95219.00 纵 梁 7700300800251.848346.20138.60 柱 4200700700252.0585651.452881.2 （2） 、内外填充墙重的计算： 横墙部分计算： BC 跨、DE 跨墙：墙厚 250mm，计算长度 6200mm，计算高度 4200-600=3600mm。 单跨体积：0.256.23.6=5.58m3 单跨重量：5.585.5=30.69KN 数量：13 总重：30.6913=398.97KN CD 跨墙：墙厚 250mm，计算长度 1700mm，计算高度 4200-600=3600mm。 单跨体积：（1.73.6-1.72.7）0.25=0.383m3 单跨重量：0.3835.5=2.11KN 数量：2 总重：2.112=4.22KN AB 跨、EF 跨墙：墙厚 250mm，计算长度 2300mm，计算高度 4200-600=3600mm。 单跨体积：0.252.33.6=2.07m3 单跨重量：2.075.5=11.39KN 数量：6 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 17 - 总重：11.396=68.34KN DF 跨墙：墙厚 250mm，计算长度 9200mm，计算高度 4200-850=3350mm。 单跨体积：0.259.23.35=7.71m3 单跨重量：7.715.5=42.41KN 数量：1 总重：42.41KN BC 跨墙：墙厚 250mm，计算长度 6200mm，计算高度 4200-600=3600mm。 单跨体积：6.23.60.25=5.58m3 单跨重量：5.585.5=30.69KN 数量：2 总重：30.692=61.38KN 横墙总重：398.97+4.22+68.34+42.41+61.38=575.32KN 纵墙： 12 跨外墙：单个体积：（3.83.7）-（2.73.8） 0.25=0.95m3 数量：10 总重：0.95105.5=52.25KN 56 跨外墙：单个体积：（3.83.7）-（3.52.7） 0.25=0.875m3 数量：10 总重：0.875105.5=48.125KN 厕所纵墙：体积：（3.83.7-12.1）0.25=2.99 m3 数量：2 总重：2.9925.5=32.89KN 楼梯间外纵墙：体积：（3.53.0-1.82.1）0.25=2.375 m3 数量：2 总重：2.37525.5=26.125KN 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 18 - 12 跨内纵墙：单个体积：（3.83.7）-（12.1） 0.25=2.99m3 数量：8 总重：2.9985.5=131.56KN 56 跨内纵墙：单个体积：（3.53.7）-（12.1） 0.25=2.713m3 数量：6 总重：2.71365.5=89.53KN 56 跨内纵墙：单个体积：（3.83.7）0.25=3.238m3 数量：4 总重：3.23845.5=71.236KN 纵墙总重：52.25+48.125+32.89+26.125+131.56+89.53+71.236=451.72KN （3） 、窗户计算（钢框玻璃窗）： C-1：尺寸：3800mm2700mm 自重：0.4KN/m2 数量：10 重量：3.82.70.410=41.04KN C-2：尺寸：1700mm2700mm 自重：0.4KN/m2 数量：1 重量：1.72.70.41=1.836KN C-3：尺寸：3500mm2700mm 自重：0.4KN/m2 数量：10 重量：3.52.70.410=37.8KN C-4：尺寸：3800mm1200mm 自重：0.4KN/m2 太原理工大学阳泉学院太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书毕业设计说明书 - 19 - 数量：2 重量：3.81.20.42=3.648KN 总重：41.04+1.836+37.8+3.648=84.324KN （4） 、门重计算： 木门：M-1:尺寸：1000mm2100mm 自重：0.