一学校教学楼设计书毕业设计.doc

内蒙古农业大学本科毕业设计一学校教学楼设计书毕业设计1 建筑设计1.1 概述1.1.1 设计依据本工程以某大学土木建筑工程专业毕业设计任务书进行设计的。1.1.2 工程概况工业大学机电楼，共六层，总体呈槽型；层高3.9米，总高24.6米，建筑面积80165.22平方米。1.2 建筑平面设计1.2.1 使用部分的设计根据建筑设计防火规范的要求，共设4个出入口。本建筑周围设宽度不小于3.5米的环形消防车道，以便消防车能够靠近消防的主体结构，能在消防时有足够的流线。（1）使用房间的设计 平面使用房间主要以办公室、实验室等为主，静区与非静区有很好的隔音措施。（2）辅助房间的设计卫生间内设置了前室，这样使厕所较为隐蔽，又利于改通向厕所的走廊的卫生条件。厕所设备参数根据建筑资料集查得男厕所每50人设一个大便器，女厕所每25人设一大便器，同时在外间设置洗手盆和污水池，厕所内为防潮湿、防腐蚀、好冲刷，采用1.2m高瓷砖墙面，地面为陶瓷锦砖，室内标高低于走廊0.05m,内设地漏，防止冲刷厕所时水流入走廊。在一层入口两侧分别设有监控室、门卫室。1.2.2 交通联系部分的设计（1)走廊 走廊是联系各个房间、楼梯和门厅等各部分的重要通道，以解决层间中水平联系和疏散问题，根据防火规范要求，设计了走道的净宽不小于1.2m。（2)楼梯 楼梯是房屋及各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流疏散必经的通道。根据人流通行情况和建筑防火要求，本办公楼设三部楼梯，并有直接天然采光。本设计楼梯采用现浇板式楼梯。楼梯间开间第一种为3600mm，楼梯净跨3350mm。每跑共13步，踏步尺寸为150mm300mm，休息平台宽2000mm，每跑静宽1615mm，楼梯井120mm；另一种为3900mm，楼梯净跨3800mm。每跑共13步，每跑共13步，踏步尺寸为150mm300mm，休息平台宽2000mm，每跑静宽1840mm，楼梯井120mm。1.3 建筑剖面设计1.3.1 房屋的高度和剖面形状的确定建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋个部分的组合关系。根据建筑设计资料集有关数据取窗台高0.9m。为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，将室内地坪高出室外地坪450mm，这样不仅有利于房屋建成后的沉降，也使建筑物显得更加雄伟庄重。1.3.2 房屋层数的确定根据任务书的要求及办公楼的使用要求，该办公楼为六层，详见立面图。1.3.3 楼梯在剖面图中的位置由于采光通风和抗震、消防要求设三部楼梯。1.4 建筑立面设计建筑物在满足使用要求的同时，它的体型立面以及内外空间组合等，还在一定程度上反映社会的文化生活、精神面貌，立面采用白色水刷石白色和蓝色真石漆。1.5 建筑构造概论1.5.1 墙本设计中的框架中外墙采用水泥空心砖，该种材料强度高、耐久性好、尺寸标准、外形完整、色泽均一，具有古朴自然的外观。可做清水墙也可做任何外装饰，外墙后300mm。内墙采用混凝土空心砌块用，自重轻，并可按使用要求制成各种尺寸，还可在工地进行锯切，内墙厚为200mm。1.5.2 楼地层本设计均为现浇混凝土板结构，楼地面均采用水磨石面层。1.5.3 屋顶 屋顶采用不上人屋面。它是建筑顶部的围护结构，由保护层和屋面层及结构层三部分构成。1.5.4 顶棚 考虑自习室、报告厅的隔音要求，后期专修工程设置隔音纸板顶棚，其自重轻，隔音效果好。1.5.5 门窗 大门为全玻璃门，外墙全采用塑钢窗，可直接向厂家定做，内门为木制防火夹板门，具体尺寸见建筑平面图。1.5.6 勒脚与散水 为了保护近地墙身不因外界雨、雪的侵袭而受潮受冻以致破坏，为加固墙身，以防因外界破坏而使墙身受损，同时也为了对建筑物立面处理产生一定效果，本设计从室内地平到室外地平做450mm的拼花地板勒脚，做600mm宽散水，散水坡度为2%。1.5.7 女儿墙 此建筑为不上人屋面，立面设置女儿墙1200mm高。1.5.8 雨水管 根据建筑物的耐久等级选择铸铁雨水管，管径100mm。雨水管的数量与雨水口相等，雨水管间距不大于24m，具体布置见建筑立面图。2结构设计2.1确定框架计算简图该框架柱网平面布置基本规则，故选取其中一榀横向框架KJ-6进行计算。该榀框架的计算单元如图1中阴影范围，对边框架和其他位置框架，除荷载计算略有差别外，均可仿此进行。KJ-6的计算简图（图2）中，框架梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼板底，为5.95m，其余各层柱高从板底算至板底，均为3.9m。 图 1 局部计算单元图 图2 KJ-3计算简图1) 拟定梁柱截面尺寸 拟定梁：H=L/12L/8=6300/126300/8=525788mm 取H=700mm。B=H/22H/3=266350mm 取H=300mm。 框架柱： 取B=500mm，H=500mm。 纵向连系梁： 内纵梁mm，外纵梁mm兼作窗户过梁。 次梁： 取B=200mm，H=400mm。2) 材料选用 混凝土C30，。3) 荷载计算及荷载分部图 不上人屋面，活荷载标准值为0.5 ，雪荷载标准值为0.4 ，风荷载标准值为0.55 ，由建筑工程勘察设计规范，无谬安均布荷载不应与雪荷载同时组合，取屋面均布活荷载为0.5 ，实验室、多媒体教室、办公室活荷载标准值为，走廊、门厅、楼梯活荷载标准值为2.5 .a) 屋面梁上均布荷载三毡四油绿豆沙子 20mm厚水泥砂浆找平 100mm厚焦渣保温层 120mm厚现浇混凝土板 20mm厚混合砂浆板底抹灰 合计 5.14/ 框架横梁重 横梁抹灰 合计 5.828屋面梁上均布恒荷载标准值 设计值 屋面活荷载：雪荷载与屋面活荷载不同时考虑取 0.5KN/m 屋面梁上均布活荷载标准值 设计值 b) 楼面梁上均布荷载一类，水磨石楼面（实验室、办公室、多媒体教室）10mm厚1：2水泥彩色石于地面，表面磨光打蜡20mm厚1：3水泥砂浆结合层，干后卧铜条分格水泥浆一道 40mm厚1：3水泥砂浆找平抹灰 120mm厚现浇钢筋混凝土板 合计 二类，水磨石楼面（实验室、办公室、多媒体教室）5mm厚陶瓷锦砖，干水泥擦缝 30mm厚1：3感应性水泥砂浆结合层， 2mm厚聚合物水泥基防水材料 30mm厚1：3水泥砂浆找平抹灰 120mm厚现浇钢筋混凝土板 合计 一类楼面梁上均布恒载标准值 设计值 一类楼面梁上均布活荷载标准值 设计值 二类楼面梁上均布恒载标准值 设计值 二类楼面梁上均布活荷载标准值 设计值 c) 屋面纵梁传来作用柱顶集中荷载屋面外纵梁传来荷载挑檐自重 纵梁自重 纵梁抹灰重 合计 38.24屋面纵梁传来恒载标准值 设计值 活荷载（天沟装满水）通过纵梁传至柱顶为： 标准值 设计值 屋面内纵梁传来荷载:屋面重传至纵梁 纵梁自重（含抹灰） 17.55+0.796=18.346KN 合计 20.106标准值 设计值 d) 楼面纵梁传来作用柱顶集中荷载屋面外纵梁传来荷载钢窗重 900mm高纵墙重 外纵墙粉刷重（外水刷石，内20mm抹灰） 纵梁抹自重（含抹灰） 18.346KN 合计 36.68楼面纵梁传来恒载标准值 设计值 屋面外纵梁传来荷载钢窗重 纵墙重 外纵墙粉刷重（外水刷石内20mm抹灰） 纵梁抹自重（含抹灰） 18.346KN 合计 55.87楼面纵梁传来恒载标准值 设计值 楼面内纵梁传来荷载内纵墙重 内纵墙重双面抹灰 纵梁自重 18.346KN合计 55.168KN标准值 设计值 e) 楼面横梁上内墙线荷载内横墙重 内横墙双面抹灰 合计 9.728KN标准值 设计值 f) 柱自重底层柱自重 其余各层层柱自重 底层柱设计值 其余各层柱设计值 g) 该榀框架荷载分布图如下： 图3 荷载分布图2.2梁初拟尺寸核算2.2.1横梁核算框架横梁（）屋面荷载设计值为31.05KN/m，楼面荷载设计值为39.495KN/m。取L=6.3m，荷载设计为的简支梁： 混凝土选用： C30， 。钢筋为： HRB335， 。防止超筋破坏截面尺寸要求： 按斜截面抗剪承载力计算对截面尺寸要求故梁初拟尺寸满足要求，截面惯性矩为：2.2.2柱子核算只需对受力最大的底层内柱的基础顶面截面承载力进行核算按轴心受压核算：故柱初拟尺寸满足要求，截面惯性矩为：梁柱线刚度计算： 边跨梁 中跨梁 底层柱 其余各层柱 内力分析只需要梁柱相对线刚度比，取边跨i作为基础值1，算得各杆件相对刚度比。边跨梁为1 中跨梁为2.63底层柱为0.32 其余各层柱为0.492.3荷载作用下的内力分析2.3.1恒载设计值作用下的框架内力计算 固端弯矩顶层：边梁： 中梁：1-5层：A-B边梁： 中梁：C-D边梁： 弯矩分配系数顶层A 节点： 其他节点的弯矩分配系数同理可求出，见弯矩二次分配表中。 计算杆端弯矩（见图4） 横梁跨中弯矩计算。取脱离体，按简支梁则有，各横梁跨中弯矩计算结果列于表1，框架在恒载作用下弯矩图见图5。 梁端剪力及柱的剪力计算。取节点平衡可求得梁端及柱的剪力，计算结果列于表2。表1 恒载作用下横梁跨中弯矩层数A-B边跨梁中跨梁C-D边跨梁678.70-56.2479588.35-52.7787.79488.47-52.3987.95388.47-52.3987.95288.07-52.3989.07195.71-60.895.11上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.3290.6710.2430.1190.6380.6380.1190.2430.6710.329-102.70102.70-14.9014.90-102.70102.700.0033.7968.91-21.340.00-10.45-56.0256.020.0010.4521.34-68.910.00-33.790.0016.13-10.6734.460.00-5.9228.01-28.010.005.86-34.4610.670.00-16.000.00-1.80-3.67-13.740.00-6.73-36.0836.110.006.7413.753.580.001.750.0048.12-48.12102.080.00-23.09-78.9879.020.0023.04-102.0748.030.00-48.030.2470.2470.5050.2170.1060.1060.5710.5710.1060.1060.2170.5050.2470.247-130.61130.61-18.9618.96-129.52129.5232.2632.2665.96-24.23-11.83-11.83-63.7563.1311.7211.7223.99-65.41-31.99-31.9916.8916.13-12.1132.98-5.22-5.9231.56-31.885.225.86-32.7012.00-16.89-16.00-5.16-5.16-10.56-11.59-5.66-5.66-30.4930.555.675.6711.6110.555.165.1643.9943.23-87.33127.77-22.72-23.41-81.6480.7622.6123.25-126.6286.66-43.72-42.830.2470.2470.5050.2170.1060.1060.5710.5710.1060.1060.2170.5050.2470.247-130.61130.61-18.9618.96-129.52129.5232.2632.2665.96-24.23-11.83-11.83-63.7563.1311.7211.7223.99-65.41-31.99-31.9916.1316.13-12.1132.98-5.92-5.9231.56-31.885.865.86-32.7012.00-16.00-16.00-4.98-4.98-10.17-11.44-5.59-5.59-30.1030.185.605.6011.4710.104.944.9443.4143.41-86.94127.92-23.34-23.34-81.2480.4023.1823.18-126.7686.21-43.05-43.050.2470.2470.5050.2170.1060.1060.5710.5710.1060.1060.2170.5050.2470.247-130.61130.61-18.9618.96-129.52129.5232.2632.2665.96-24.23-11.83-11.83-63.7563.1311.7211.7223.99-65.41-31.99-31.9916.1316.13-12.1132.98-5.92-5.9231.56-31.885.865.86-32.7012.00-16.00-16.00-4.98-4.98-10.17-11.44-5.59-5.59-30.1030.185.605.6011.4710.104.944.9443.4143.41-86.94127.92-23.34-23.34-81.2480.4023.1823.18-126.7686.21-43.05-43.050.2470.2470.5050.2170.1060.1060.5710.5710.1060.1060.2170.5050.2470.247-130.61130.61-18.9618.96-129.52129.5232.2632.2665.96-24.23-11.83-11.83-63.7563.1311.7211.7223.99-65.41-31.99-31.9916.1317.70-12.1132.98-5.92-6.1431.56-31.885.866.08-32.7012.00-16.00-11.46-5.36-5.36-10.97-11.39-5.56-5.56-29.9730.065.585.5811.427.813.823.8243.0344.59-87.73127.97-23.32-23.54-81.1280.2723.1623.38-126.8183.92-44.17-39.630.2710.1770.5520.2250.110.0720.5930.5930.110.0720.2250.5520.1770.271-130.61130.61-18.9618.96-129.52129.5235.4023.1272.10-25.12-12.28-8.04-66.2165.5612.167.9624.88-71.50-22.93-35.1016.13-12.5636.05-5.9232.78-33.105.86-35.7512.44-16.00-0.97-0.63-1.97-14.16-6.92-4.53-37.3137.356.934.5414.171.960.630.9650.5622.49-73.04127.38-25.12-12.57-89.6988.7724.9512.50-126.2272.43-38.29-34.1411.24-6.286.25-17.07 图4 恒载作用下弯矩二次分配计算 图5 恒载作用下弯矩图表 2 恒载作用下梁端剪力计算层数A-B边跨梁端剪力中跨梁端剪力C-D中跨梁端剪力 左右左右左右689.32106.337.2437.27106.3989.235117.97130.8147.0247.76129.79117.114117.89130.8947.0447.74129.89117.013117.89130.8947.0447.74129.89117.0121184130.7847.0447.74130.26116.641115.76133.0247.0147.77131.99114.91表 3 恒载作用下Z柱端剪力计算层数柱剪力 柱A柱B柱C柱D6-23.6211.75-11.7123.535-22.2211.99-11.9122.024-22.2611.97-11.8922.083-22.1611.96-11.8822.362-24.4012.48-12.3919.981-5.673.17-3.158.61 图5 恒载作用下剪力图 框架柱的轴力计算。根据荷载分布图及剪力图进行计算边柱 ，计算结果见表4。 表4 恒载作用下的柱轴力计算层数A柱B柱柱顶柱底柱顶柱底6142.07171.32167.67196.925333.31362.56418.77448.024524.47553.72669.97699.223715.63744.88921.17950.422906.6935.951172.261201.5111095.731140.361425.561470.19层数C柱D柱柱顶柱底柱顶柱底6167.79197.04141.98171.235384.72413.97355.38384.634635.54664.79568.68597.943886.44915.69781.98811.2321137.711166.96994.911024.1611390.741435.371206.111250.74 图6 恒载作用下轴力图2.3.2活荷载作用时框架内力计算在活荷载作用下，该框架的结构、荷载对称，则变形对称，中跨中点无转角和水平位移，可取其中一半进行计算，各节点弯矩分配系数与恒载作用时计算方法相同。固端弯矩计算表如下。表5 固端弯矩计算层数楼（屋）面活载设计值固端弯矩KNm边跨梁中跨梁顶层其它层（1） 用弯矩二次分配法计算，得出各杆端弯矩（见图7）。（2） 取各层横梁为脱离体，便可求得框架在竖向荷载作用下的梁端剪力及柱力。 框架横梁的跨中弯矩计算，见表6。表6 活荷载作用下横梁跨中弯矩计算层数边跨梁跨中中跨梁跨中65.82-3.35525.43-11.01424.45-10.40324.45-10.40224.32-10.35126.73-12.44上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.3290.6710.3560.1750.469-9.039.03-1.310.002.976.06-2.750.00-1.35-3.620.004.46-1.373.030.00-2.200.000.00-1.02-2.07-0.290.00-0.14-0.390.006.42-6.429.020.00-3.70-5.320.2470.2470.5050.3030.1490.1490.399-36.1236.12-6.558.928.9218.24-8.96-4.41-4.41-11.801.494.46-4.489.12-0.68-2.200.00-0.36-0.36-0.74-1.89-0.93-0.93-2.4910.0413.02-23.1034.39-6.01-7.54-20.840.2470.2470.5050.3030.1490.1490.399-36.1236.12-6.558.928.9218.24-8.96-4.41-4.41-11.804.464.46-4.489.12-2.20-2.200.00-1.10-1.10-2.24-1.43-0.70-0.70-1.8812.2912.29-24.6034.85-7.31-7.31-20.230.2470.2470.5050.3030.1490.1490.399-36.1236.12-6.558.928.9218.24-8.96-4.41-4.41-11.804.464.46-4.489.12-2.20-2.200.00-1.10-1.10-2.24-1.43-0.70-0.70-1.8812.2912.29-24.6034.85-7.31-7.31-20.230.2470.2470.5050.3030.1490.1490.399-36.1236.12-6.558.928.9218.24-8.96-4.41-4.41-11.804.464.89-4.489.12-2.20-2.320.00-1.20-1.20-2.46-1.39-0.68-0.68-1.8312.1812.61-24.8234.89-7.29-7.41-20.180.2710.1770.5520.320.1570.1020.421-36.1236.12-6.559.796.3919.94-9.46-4.64-3.02-12.454.46-4.739.97-2.200.000.070.050.15-2.49-1.22-0.79-3.2714.326.44-20.7634.14-8.06-3.81-22.273.22-1.90图7 恒载作用下弯矩二次分配计算 框架梁端及柱剪力计算 见表7表7 活荷载作用下框架剪力计算层数边跨梁端剪力中跨梁端剪力柱剪力外柱A外柱B68.199.013.284.222.49532.6136.1916.386.493.78432.7736.0316.386.303.75332.7736.0316.386.273.74232.8036.0016.386.913.97132.2836.5216.381.620.96 框架柱在活荷载作用下轴力的计算边柱 6层 = +梁端剪力=6.87+8.19=15.06KN5层 =15.06+36.19=51.25KN4层 =51.25+36.03=87.28KN3层 =87.28+36.03=123.31KN2层 =123.31+36=159.31KN1层 =159.31+36.52=195.83KN 中柱6层 =（左+右）梁端剪力=12.29KN5层 =12.29+36.19+16.38=64.86KN4层 =64.86+36.03+16.38=136.44KN3层 =136.44+36.03+16.38=208.5KN2层 =260.88+36+16.38=260.88KN1层 =260.88+36.52+16.38=3KN图8 活载作用下轴矩图 图9 活载作用下弯矩图 图10 活载作用下剪力图2.3.3水平地震作用时框架内力计算该建筑物的高度为24.6m40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。4.1 重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5屋面活荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内的结构及构配件自重。（1） 屋面处得重力荷载标准值的计算：女儿墙的重力荷载代表值的计算： 屋面板结构层及构造层自重标准值： 梁的重力荷载代表值的计算： 柱的重力荷载代表值的计算 顶层的墙重： （2）其余各层楼面处重力荷载标准值计算： （3）底层楼面处重力荷载标准值的计算： （4）屋顶雪荷载标准值计算：（5）楼面活荷载标准值计算：（5）总重力荷载代表值的计算：顶层重为荷载代表值包括：屋面恒载，女儿墙，50%屋面活荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙自重。屋面处：面处： 建筑物总重力荷载代表值为=8950.47+7943.554+8169.34=48894.01KN框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算（1） 横向抗侧刚度D值的计算各层每一柱的D值和各层柱的总D值见表1和表2。表8 横向2-6层D的值计算构件名称i=ib2icc=i2+iD=Cic12h2（KN/M）数量D(KN/M)A轴柱227.2105213.35105=2.040.5015819694914B轴柱2(27.2+71.46)105213.35105=7.390.79249956149970C轴柱2(27.2+71.46)105213.35105=7.390.79249956149970D轴柱227.2105213.35105=2.040.5015819694914D=94914+149970+149970+94914=489768KN/M 表9横向底层D值的计算 构件名称i=ib2icc=0.5+i2+iD=Cic12h2（KN/M）数量D(KN/M)A轴柱27.21058.75105=3.110.716338638028B轴柱(27.2+71.46)1058.75105=11.280.897943647658C轴柱(27.2+71.46)1058.75105=11.280.897943647658D轴柱27.21058.75105=3.110.716338638028D=38028+47658+47658+38028=171372KN/M（2） 结构基本自振周期计算结构基本自振周期有多种计算方法，本次计算采用经验公式法。S此建筑为8度地区，场地为II，设计基本地震加速度值为0.20g 设计地震分组为第一组，于抗震规范查得特征周期=0.35s，水平地震影响系数最大值=0.16，抗震等级为二级。 ，所以顶部不需要附加地震作用系数-0.09541559.1=3948.19kN质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力计算过程见表10所示，横向变形验算见表11。表10 各层横向地震作用及楼层地震剪力层号（kN）Hi(m)Hi(kNm)(kNm)(kN)68169.3424.45207909.9760019.91080.0657943.5521.55171183.5760019.9889.2747943.5517.65140203.8760019.9728.3437943.5513.75109223.8760019.9567.4027943.559.8578243.9760019.9406.4718950.475.9553255.3760019.9276.65横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图11和图12。 图11 水平地震作用 图12 地震剪力表11 横向变形验算层数(kN)(kN/m)61080.064897680.002215889.274897680.004024728.344897680.005513567.404897680.006672406.474897680.007501276.651713720.00806多遇地震作用下，层间弹性相对转角均满足要求QeQe= ，于表中数据可知，表中最大数据1/5781/550层间弹性相对转角均满足要求。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，框架柱端弯矩及柱剪力如表12表15。 表12 A和D轴框架柱反弯点位置 层号h(m)iy0y1y2y3yyh(m)63.92.040.40000.41.5653.92.040.450000.451.7643.92.040.450000.451.7633.92.040.500000.501.9523.92.040.500000.501.9515.953.110.550000.553.27 表13 B和C轴框架柱反弯点位置层号h(m)iy0y1y2y3yyh(m)63.97.390.450000.451.7653.97.390.450000.501.9543.97.390.450000.501.9533.97.390.450000.501.9523.97.390.450000.501.9515.9511.280.550000.553.27 表14 A和D轴框架柱剪力和柱端弯矩层号Vi（KN）DDimDimDVim（KN）y（m）MC上（KN.M）MC下（KN.M）61080.06489768158190.03234.560.480.8753.9151969.33489768158190.03263.020.45135.18110.6042697.67489768158190.03286.330.45185.18151.5133265.07489768158190.032104.480.50203.74203.7423671.54489768158190.032117.490.50229.11229