商丘市睢阳区第一中学校教学楼设计毕业论文.doc

华北科技学院毕业设计商丘市睢阳区第一中学校教学楼设计毕业论文1设计基本资料1.1初步设计资料 1.1.1工程名称：商丘市睢阳区第一中学校教学楼设计1.1.2工程概况：首层层高4.2米，以上各层层高3.6米，主体建筑六层，室内外高差为0.6米，建筑总高度22.9米。基地面积1205.89平米，建筑面积7235平米。1.1.3气候条件：夏季南风主导风向，冬季北风主导风向，基本风压0.4 KN/m2，基本雪压0.3 KN/m2，结构基本周期为0.32s。1.1.4地质条件：表层0.20.6m为杂填土，下层为轻压粘土，厚约3.04.2m，地基承载力特征值210kPa。抗震设防烈度为6度（0.05g）。粗糙类别B类，场地类型为二类。1.1.5选用材料：（1）混凝土：框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件采用型号C20到C30（2）钢筋：采用热轧钢筋HRB335（3）墙体：采用混凝土空心砌块砖，部分墙体采用玻璃幕墙（4）门窗：窗均采用钢框玻璃窗，大门为玻璃门，办公室均为木门1.2结构选型结构体系选择钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面及楼面结构采用现浇混凝土肋型屋盖，屋面板厚120mm。2结构布置及计算简图2.1结构布置平面图及框架结构计算简图结构布置平面图图2.1 框架结构计算简图2.2梁柱截面尺寸初选本建筑主要梁跨度尺寸有8000mm，7500mm，6600mm，6500mm，4500mm，3000mm，2500mm。首层柱高5300mm，以上各层柱高3600mm。（1）框架梁：取横跨L=7500mmh=(1/81/12)L=625937.5mm，取h=800mmb=(1/21/3)h=267400mm，取b=400mm取纵跨L=6600mmh=(1/81/12)L=550825mm，取h=600mmb=(1/21/3)h=200300mm，取b=300mm（2）框架柱初定框架柱尺寸为500mm500mm，混凝土强度等级C25。3工程做法及荷载统计屋面和楼面板的荷载取自建筑荷载规范（GB500092001）。3.1主要工程做法及恒荷载统计（1）不上人屋面20mm厚1:3水泥砂浆找平 0.02020=0.400KN/m2三毡四油屋面防水层 0.4KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 KN/m220-240厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.02+0.24)7/2=0.455 KN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=3 KN/m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 KN/m2共计 4.90 KN/m2（2）室内楼面及阳台水磨石地面 0.65 KN/m2 120mm现浇混凝土楼板 0.1225=3 KN/m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 KN/m2共计 3.89 KN/m2（3）卫生间水磨石地面 0.65 KN/m240 厚 C20 细石混凝土层坡面地漏 .04025=1.000 KN/m220 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.02020=0.400 KN/m2100 厚现浇混凝土楼板 0.10025=2.5 KN/m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 KN/m2共计 4.79 KN/m23.2屋面及楼面活载标准值教室、办公室 2.0 KN/m2卫生间 2.0 KN/m2走廊、门厅、楼梯 2.5 KN/m2不上人屋面、雨篷 0.5 KN/m2风荷载 0.4 KN/m2雪荷载 0.3 KN/m23.3梁、墙体、门窗自重恒荷载（1）梁自重尺寸bh=400mm800mm框架梁边跨梁自重 0.4（0.8-0.12）25=6.8 KN/m15厚水泥石灰膏砂浆 0.015（0.8-0.12）217=0.347 KN/m共计 7.15 KN/m尺寸bh=300mm600mm框架梁中跨梁自重 0.3（0.6-0.12）25=3.6 KN/m15厚水泥石灰膏砂浆 0.015（0.6-0.12）217=0.245KN/m共计 3.85 KN/m纵向框架梁自重尺寸bh=400mm800mm框架梁边跨梁自重 0.4（0.8-0.12）25=6.8 KN/m15厚水泥石灰膏砂浆 0.015（0.8-0.12）217=0.347 KN/m共计 7.15 KN/m（2）柱自重柱截面尺寸500mm500mm自重 gk=0.50.525=6.25KN/m（2）墙自重外填充墙 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2 45厚自熄型挤塑聚苯乙烯保温层 0.5 KN/m2水泥胶一道（内含建筑胶） 12.50.005=0.063 KN/m2200厚蒸压加气混凝土砌块 5.50.2=1.1 KN/m2 12厚水泥砂浆 200.012=0.024 KN/m26厚水泥石灰膏砂浆罩面 200.006=0.12 KN/m2共计 2.207 KN/m2内填充墙 5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面） 140.0052=0.14 KN/ m215厚水泥石灰膏砂浆打底（两面） 140.0152=0.422 KN/ m2200厚蒸压加气混凝土砌块 5.50.2=1.1 KN/ m2 共计 1.66 KN/ m2卫生间隔墙 瓷砖贴面 0.5 KN/ m2 13厚水泥石灰膏打底（两面） 140.0132=0.364 KN/ m2 100厚陶粒混凝土空心砌块 50.1=0.5 KN/ m2 5厚水泥石灰膏砂浆罩面 140.005=0.07 KN/ m2 共计 2.064 KN/ m2女儿墙 水刷石墙面 0.5 KN/ m2 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/ m2 100厚钢筋混凝土 250.1=2.5 KN/ m2 12厚水泥砂浆 200.012=0.024 KN/ m2 6厚水泥石灰膏砂浆罩面 200.006=0.12 KN/ m2 共计 3.544 KN/ m2（3）门窗重量标准值木门 0.2 KN/ m2塑钢窗 0.45 KN/ m2乙级防火门 0.45 KN/ m24楼板计算根据混凝土结构设计规范（GB500102002）规定：两对边支承的板应按单向板计算；对于四边支承板，当长边与短边之比小于或等于2时，应按双向板计算；当长短边长度之比介于2与3之间时，宜按双向板计算；亦可按沿短边方向受力的单向板计算，但应沿长边方向布置足够的构造钢筋。根据本工程的实际尺寸，大部分楼板应为双向板，另外B1，B2，B3，B8，B10为单向板，楼板按照弹性方法进行计算。4.1双向板弹性计算4.1.1多跨连续双向板跨中最大正弯矩为了求得连续双向板跨中最大正弯矩，荷载分布情况可以分解为满布荷载g+q/2及间隔布置q/2两种情况，前一种情况可以近似认为各区格板都固定支承在中间支承上，对于后一种情况可以近似认为在中间支承处都是简支的。沿楼盖周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩，然后叠加得到各区格板的跨中最大弯矩。4.1.2多跨连续双向板支座最大负弯矩支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得。连续双向板的计算图示标准层楼板区格划分4.2楼板配筋计算4.2.1板4的计算（1）基本资料：边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/荷载：永久荷载标准值：g4.01 KN/m2可变荷载标准值：q2.00 KN/m2g=g+q/2=5.01KN/m2q=q/2=1.0KN/m2计算跨度Lx =4500 mm；计算跨度Ly =7600 mm板厚H =120 mm；砼强度等级：C20；钢筋强度等级：HRB335泊松比：1/5（2）计算结果：Lx/Ly=0.59Mx=（0.0367g+0.082q）lx2=5.38KN/m2My=（0.0076g+0.0242q）lx2=1.26KN/m2Mxv=Mx+1/6My=5.59KN/m2Myv=My+1/6Mx=2.16KN/m2Mx=-0.0793（g+q）lx2=-9.65KNmMy=-0.0571（g+q）lx2=-6.95KNm由，及可求得在Mxv的方向上As= 250.33mm2，实配8200 (As 251.mm2)min 0.200%，0.209%在Myv的方向上Asy= 240.00mm2，实配8200 (As251.mm2)min0.200%，0.209%在Mx的方向上Asx= 430.51mm2，实配10180 (As 436.mm2)min0.200%，0.364%在My的方向上As= 308.31mm2，实配8150 (As 335.mm2)min0.200%，0.279%4.2.2板5的计算（1）基本资料：边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 荷载：永久荷载标准值：g4.01KN/m2可变荷载标准值：q2.00KN/m2g=g+q/2=5.01KN/m2q=q/2=1.0 KN/m2计算跨度Lx =4000 mm；计算跨度Ly =7550 mm板厚H =120 mm；砼强度等级：C20；钢筋强度等级：HRB335泊松比：1/5（2）计算结果：Lx/Ly=0.53Mx=（0.0390g+0.0951q） lx2=4.65KN/m2My=（0.0041g+0.0182q） lx2=0.62KN/m2Mxv=Mx+1/6My=4.75KN/m2Myv=My+1/6Mx=1.40KN/m2Mx=-0.0823（g+q）lx2=-7.91KNmMy=-0.0570（g+q）lx2=-5.48KNm由，及可求得在Mxv的方向上As= 240.00mm2，实配 8200 (As 251.mm2)min0.200%，0.209%在Myv的方向上As= 240.00mm2，实配8200 (As 251.mm2)min0.200%，0.209%在Mx的方向上As= 345.35mm2，实配10180 (As 436mm2，可能与邻跨有关系)min0.200%，0.364%在My的方向上As=240.75mm2，实配 8200 (As 251.mm2,可能与邻跨有关系)min 0.200% ， 0.209%4.2.3板1的计算（1）基本资料：边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 荷载：永久荷载标准值：g 4.01 KN/m2 可变荷载标准值：q 2.50 KN/m2g=g+q/2=5.26 KN/m2q=q/2=1.25 KN/m2计算跨度Lx =6600 mm；计算跨度Ly =2900 mmB1板长宽比为7500/3300=2.27以单向板方式计算。板厚H =120 mm；砼强度等级：C20；钢筋强度等级：HRB335泊松比：1/5（2）计算结果：在此两块B1板相连，可当作两连续跨板计算。查表可计算得最不利组合M=K1gl2+K2ql2=5.81kNm由，及可求得As= 240.00mm2，实配 8200 (As 251.mm2)min0.200%，0.209%5竖向荷载作用下框架结构的内力计算5.1横向框架计算单元根据结构布置和荷载计算，对一榀横向中框架进行计算，结构荷载传导方式如下图所示。本次计算选取轴线所在框架为计算单元。本框架结构取用混凝土强度等级为C20，钢筋强度等级为HRB3355.1.1计算梁线刚度ib及线刚度相对值构件截面尺寸bh（mm）跨度l（mm）(m4)(KNm)相对线刚度边跨4008007500中跨3006003000混凝土强度等级为C20，则E=Pa；混凝土强度等级为C25，则E=Pa5.1.2计算柱的线刚度及相对值层次截面尺寸bh（mm）柱高（mm）(m4)（KNm）相对线刚度2顶层5005003600首层5005004800所计算的中框架是对称结构，在计算竖向荷载时取一半计算，断开的中跨线刚度是原来的2倍。下图所示为横向中框架梁柱线刚度相对值。5.2恒荷载计算5.2.1线荷载计算屋面线荷载边跨屋面板传来的恒载 4.92.252=22.03KN/m中跨屋面板传来的恒载 4.93.0/22=13.70KN/m标准层楼面线荷载边跨楼面板传来的恒载 3.892.252=17.50KN/m梁上墙自重 1.66（3.6-0.8）=4.65 KN/m中跨楼面板传来的恒载 3.893.0/22=10.87KN/m首层梁上无墙体边跨楼面板传来的恒载 3.892.252=17.50KN/m中跨楼面板传来的恒载 3.893.0/22=10.87KN/m5.2.2集中荷载屋面框架集中荷载边柱联系梁自重 3.854.5=17.33 KN边梁上女儿墙自重 3.5440.74.5=11.16KN框架梁自重 7.157.5/2=26.81KN合计 56.20KN中柱联系梁自重 3.854.5=17.33 KN框架梁自重 3.853/2+7.157.5/2=32.59KN合计 66.31KN楼面框架集中荷载边柱联系梁自重 3.854.5=17.33 KN边梁上墙体自重 2.2073.04.5=29.79KN框架梁自重 7.157.5/2=26.81KN合计 69.7KN中柱联系梁自重 3.854.5=17.33 KN联系梁上墙体自重 1.663.04.5=22.41KN框架梁自重 3.853/2+7.157.5/2=32.59KN合计 79.22KN屋面集中荷载引起的偏心弯矩 66.310.10=6.6KNm楼面集中荷载引起的偏心弯矩 79.220.10=7.9 KNm框架结构上恒载作用图如下5.3活荷载计算5.3.1线荷载计算屋面线荷载边跨屋面板传来的活载 0.52.252=2.25KN/m中跨屋面板传来的活载 0.53.0/22=1.50KN/m标准层楼面线荷载边跨楼面板传来的活载 2.02.252=9.00KN/m中跨楼面板传来的活载 2.53.0/22=7.50KN/m边跨楼面板传来的活载 2.02.252=9.00KN/m中跨楼面板传来的活载 2.53.00.52=7.50KN/m5.3.2集中荷载计算屋面集中活荷载边柱联系梁上屋面活荷载 0.54.54.50.50.5=2.53KN中柱联系梁上屋面活荷载 61.50.5=4.50KN楼面集中活荷载边柱联系梁上屋面活荷载 2.04.54.50.50.5=10.13KN中柱联系梁上屋面活荷载 61.52.5=22.50KN屋面集中荷载引起的偏心弯矩 4.500.11=0.50KNm楼面集中荷载引起的偏心弯矩 22.500.09=2.10KNm框架结构上活载作用图如下5.4竖向恒荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力，用力矩分配法进行计算。恒荷载的固端弯矩 在均布荷载作用下 在梯形荷载作用下在三角形荷载作用下将框架上的梯形恒荷载与三角形恒荷载转化为均布荷载后计算。5.4.1顶层内力计算5.4.2标准层内力计算5.4.3底层内力计算5.4.4竖向恒荷载作用下内力图恒载弯矩图恒荷载剪力图恒荷载轴力图5.5竖向活荷载作用下框架结构的内力计算竖向活荷载作用下框架结构的内力，用力矩分配法进行计算。活荷载的固端弯矩在均布荷载作用下 在梯形荷载作用下在三角形荷载作用下将框架上的梯形恒荷载与三角形恒荷载转化为均布荷载后计算。5.5.1顶层内力计算5.5.2标准层内力计算5.5.3标准层内力计算5.5.4竖向活荷载作用下内力图活荷载作用下框架弯矩图（KNm）活荷载作用下框架剪力图（KN）活荷载作用下框架轴力图（KN）6横向荷载作用下框架结构的内力计算本次结构设计横向荷载以风荷载为主，以左风为例。用D值法进行计算。各楼层高度处风荷载标准值：高度Z处的风振系数：由于建筑高度小于30m，所以取1.0风荷载体形系数：建筑体型为规则的长方形，取1.3风压高度变化系数：根据场地粗糙度类别B类，及各层建筑高度查询确定。基本风压：0.4 KN/m26.1风荷载作用楼层剪力的计算层次z（m）（KN/m2）A（m2）（KN）61.01.34.81.00.40.5211.255.8551.01.38.41.00.40.5216.28.4241.01.312.01.060.40.5516.28.9131.01.315.61.140.40.5916.29.5621.01.319.21.230.40.6416.210.3711.01.322.81.300.40.6818.912.85注：A为建筑受风面积，取受风面宽度与各楼层处上下层高各半之和，顶层取至女儿墙顶。=A，为楼层剪力6.2梁、柱线刚度6.2.1计算梁线刚度ib 构件截面尺寸bh（mm）跨度l（mm）(m4)(KNm)相对线刚度边跨40080075001.3中跨30060030001混凝土强度等级为C20，则E=Pa；混凝土强度等级为C25，则E=Pa6.2.2计算柱的线刚度及相对值柱的线刚度及相对值层次截面尺寸bh（mm）跨度l（mm）(m4)（KNm）0.9（KNm）2顶层5005003600首层50050048006.3 框架柱侧移刚度D值的计算6.3.1值的计算值的计算公式如下楼层简图一般层底层6.3.2框架柱侧移刚度D值的计算框架柱侧移刚度D值层次柱的类型相对D值层相对值26层中柱（2）6.370.762.38.4边柱（2）3.560.641.9底层柱的类型相对D值层相对值中柱（2）8.490.861.081.14.2边柱（2）4.740.780.981D值法计算框架简图第95页 共94页6.4风荷载作用下框架内力计算D值法计算框架弯矩柱层次层高h（m）（KN）相对D值相对值（KN）（KNm）（KNm）中柱63.65.852.38.43.206.370.460-00.466.225.3053.614.272.38.47.816.370.500000.5014.0614.0643.623.182.38.412.696.370.500000.5022.8422.8433.632.742.38.417.936.370.500000.5032.2732.2723.643.112.38.423.616.370.500000.5042.5042.5014.855.961.14.230.648.490.55-0-0.5566.1980.89边柱63.65.851.98.42.653.560.450-00.455.244.2953.614.271.98.46.463.560.470000.4712.3310.9343.623.181.98.410.493.560.500000.5018.8818.8833.632.741.98.414.813.560.500000.5026.6626.6623.643.111.98.419.503.560.500000.5035.1035.1014.855.9614.225.324.740.55-0-0.5551.6966.84风荷载作用下的弯矩图（KNm）风荷载作用下的剪力图（KN）风荷载作用下的轴力图（KN）6.5风荷载作用下框架侧移计算由于本框架楼高度较小，宽度相对较大，因此在风荷载作用下，由柱轴向变形产生的侧移在总侧移中所占比例相当小，故不予考虑，仅计算由框架梁、柱弯曲变形所引起的侧移量。框架的顶点侧移量可近似地看作由各楼层处层间侧移累加而得；各层侧移值可由公式求得；层间柱总刚度由前面已算得的框架柱修正刚度D值求得，混凝土强度等级为C30，弹性模量为3.0104 N/mm2。风荷载作用下框架侧移量计算结果如下。风荷载作用下框架梁柱弯曲变形引起的侧移量计算表楼 层 （KN）(kN/m) (mm) (mm) (mm)六 层13.595.2810439000.2665.261/146611/500五 层23.635.2810439000.455.01/86661/500四 层32.955.2810439000.624.551/62901/500三 层42.245.2810439000.83.931/48751/500二 层51.535.2810439000.983.131/39801/500一 层61.872.8810452002.152.151/24191/500本框架结构总高度（从基础顶面算起）：H5.23.9524.7（m）框架顶点侧移量u5.26（mm）u/H5.26/247001/46961/650，满足“规范”要求。7框架内力组合本结构考虑了三种内力组合方式，即：或本框架取值：梁端弯矩取0.75；梁、柱剪力取0.85；柱端弯矩及轴力的取值：轴压比小于0.15时，0.75，轴压比不小于0.15时，0.80，经计算，仅第五、第六层的柱轴压比小于0.15，其余各层均大于0.15，故仅对第五、第六层柱的柱端弯矩及轴力取0.75，其余各层取0.80。在前面的计算中，、及均已求得，现只需对其进行组合即可，组合时，考虑风向方向可能向左，也可能向右两种情况，即考虑其最不利作用。由于框架轴剪力相对较小，经试算，构造配筋已足够抗剪，故对框架柱剪力不予组合。对于需考虑地震作用的组合项，已按“规范”要求进行了调整，即对柱上、下端的弯矩设计值有：a、底层：按考虑地震作用的弯矩设计值乘以系数1.15b、其余层：7.1框架梁内力组合结果如下。框架梁内力组合表（单位：MkNm，VkN）楼层构件名称截面位置内力各种作用效应下的内力标准值内力组合项内力设计值SGkSQkSWkSEhk六层边跨梁A端M-48.917.1124.08-58.69-49.73-67.65-13.20-67.50-67.65V99.981.655.57119.98+122.06+108.14122.06跨中M+125.091.354.58+150.11+151.81+148.41+117.05+108.12+151.81B端M-87.324.4114.93-104.78-110.34-99.22-93.1450.93-110.34V112.181.655.57134.61136.69-120.57136.69中跨梁B端M-50.53.7612.72-60.6-55.86-65.34-25.47-57.85-65.34V43.02.518.4851.654.7653.2354.76跨中M-23.8600-23.86-23.86-17.90-23.86五层边跨梁A端M-69.83-19.015.755.63110.40-87.95-127.52+1.87-117.09+1.87-127.52V103.1927.753.7513.28162.68163.52119.93163.52跨中M+114.98+31.612.569.14+182.23+181.03+174.58+112.35+94.57+182.23B端M-91.17-27.8610.5837.36-148.41-157.84-131.18-118.48-31.95-157.84V109.9634.983.7513.28180.92180.75126.83180.92中跨梁B端M-38.08-17.209.0231.83-69.78-56.0-78.73+2.47-65.31+2.47-78.73V31.626.236.0121.2274.6478.5455.6878.54跨中M-18.62-7.8600-33.35-32.25-22.34-33.35四层边跨梁A端M-69.83-19.023.5584.20110.40-78.06-137.41+29.72-144.94+29.72-144.94V103.1927.755.5720.56162.68166.04127.97166.04跨中M+114.98+31.613.4312.26+182.23+182.13+173.48+115.40+91.53+182.23B端M-91.17-27.8616.6959.69-148.41-165.54-123.48-140.25-10.18-165.54V109.9634.985.7520.56180.92183.27134.88183.27B端M-38.08-17.214.2250.84-69.78-49.45-85.29+21.01-83.84+21.01-85.29中跨梁A端V31.626.239.4833.8974.6482.9169.6882.91跨中M-18.62-7.8600-33.35-32.25-22.34-33.35三层边跨梁A端M-69.83-19.031.9784.20110.40-78.09-137.41+29.72-144.94+54.93-170.15V103.1927.757.7420.56162.68166.04127.97168.55跨中M+114.98+31.614.9012.26+182.23+182.13+173.48+115.4+91.53+183.98B端M-91.17-27.8622.1859.69-148.41-165.54-123.48-140.25-10.18+6.02-172.45V109.9634.987.7420.56180.92183.27134.88185.78中跨梁B端M-38.08-17.218.8950.84-69.78-49.45-85.29+21.01-83.84+34.82-97.66V31.626.2312.5933.8974.6482.9169.6886.83跨中M-18.62-7.8600-33.35-32.25-22.34-33.35二层边跨梁A端M-69.83-19.040.23128.93-110.40-57.05-158.43+73.33-188.55+73.33-188.55V103.1927.759.7031.08112.68171.02139.60171.02跨中M+114.98+31.616.2920.16+182.23+185.73+169.88+123.14+83.83+185.73B端M-91.17-27.8627.6588.01-148.41-179.35-109.67-168.45+18.02+18.02-179.35V109.9634.989.7031.08180.92188.25164.50188.25中跨梁B端M-38.08-17.2223.5675.4969.78-37.68-97.05+45.04-107.87+45.04-107.87V31.6026.2315.7150.3374.6490.7687.8590.76跨中M-18.62-7.8600-33.35-32.25-22.34-33.35一层边跨梁A端M-66.19-18.0353.19152.98-104.67-35.13-169.17+99.51-208.73+99.51-208.73V102.6132.2012.7836.78168.21179.81145.30179.81跨中M+116.57+32.068.4524.26+184.77+190.93+169.63+128.57+81.26+190.93B端M-91.17-27.9136.30104.46-148.48-190.31-98.83-183.90+33.47+33.47-190.31V110.5435.1712.7836.78181.98193.07153.39193.07中跨梁B端M-38.52-17.6730.9288.98-70.96-29.53-107.45+57.87-121.42+57.87-121.42V31.626.5220.6159.3275.0597.397.7897.78跨中M-19.10-7.9800-34.0-32.97-22.92-34.097.2框架柱内力组合结果如下。框架柱内力组合表(单位MkNm NkN)楼层构件名称截面位置内力各种作用效应组合项内力设计值SGkSQkSWkSEhk六层边柱柱顶MMmax+63.01+2.367.1124.08+78.91+87.54+80.19Nmax相应的M+63.01+2.36+78.91+87.54+80.19NNmax+130.281.655.