某四层教学楼结构设计毕业论文.doc

某四层教学楼结构设计毕业论文目 录中文摘要 2英文摘要 31 引言41.1 结构设计41.2结构平面布置41.3各梁柱截面寸51.4结构计算简图52 屋面的设计62.1 屋面荷载计算62.1屋面板设计73 楼面的设计103.1设计所需的资料103.2楼面结构的平面图113.3求楼面板的荷载12 3.4板面内力计算12 4 楼梯的设计 154.1 梯段板的设计164.2楼梯中的平台板的配筋设计175 次梁的设计184.1 估计次梁的截面尺寸184.2估算柱截面尺寸184.3屋面下次梁配筋计算184.4次梁的配筋计算216 竖向荷载求解 236.1 首层竖向荷载求解236.2 二至五层竖向荷载求解246.3 顶层竖向荷载求解267 水平方向荷载下框架内力与侧移大小的计算 287.1 计算构件线刚度287.2 计算建筑自震周期317.3水平方向地震求解327.4 做抗震变形方面验算337.5 地震中框架的内力分析337.6 地震作用下框架内力图358竖向荷载下框架内力分析 378.1荷载计算378.2 框架恒载图418.2 框架恒载图418.3框架图428.4求弯矩大小428.5梁端剪力及柱轴力计算469 竖向荷载下框架内力分析 529.1框架梁内力组合5210 框架梁正截面与斜截面的设计5710.1横向框架梁正截面设计5710.1横向框架梁斜截面设计6111 框架梁柱截面的设计6711.1承载力抗震调整系数5711.2框架柱正截面设计5711.2框架柱斜截面设计5712 基础设计6712.1基础顶面内力组合值5712.2外柱基础设计5712.2内柱基础设计57致谢81参考文献 82某四层教学楼结构设计摘 要：此次毕业设计的标题为教学楼的结构设计，设计的形式为现浇的混凝土形 式，建筑的尺寸为66.5m16.5m，总的面积是4389，此建筑一共有四 层，每层的层高均取做 3.3m，设计为三跨的跨架结构，设计跨度分别是7m， 2.5m，7m。结构的纵向柱子的距离是3.5m，建筑内部和外部的高度相差 0.45m，考虑教学楼应尽可能的利用公共设施，因此采用内廊式的结构。 本次设计有两个主要部分：建筑设计、结构设计。设计时要全面考虑各个学 科的的知识应用，严格的遵守各种规范的要求，在满足了适用性、耐久性要 求的同时尽量考虑经济方面的效益。设计的过程主要包含计算内容为，荷载、 简图、内力及其组合还有变形等方面的计算，最后画出建筑设计图及结构施 工图。关键词：教学楼;建筑设计;结构设计;荷载设计 A four-storey building structure designAbstract：The title of the graduation design for the building structure design,design the form of a cast-in-place concrete form,the size of the building is 66.5 m * 16.5 m.The total area is 4389,The building has a total of four layers,Each layer of the height are 3.3 m.Design of three spans across the frame structure,Design span are 7 m, 2.5 m, 7 m.Vertical pillars of the structure of distance is 3.5 m.The height of the building elevation difference of inside and outside is 0.45 meters Considering the building should be as far as possible use of public facilities,so the inside structure of existent. This design has two main parts:Architectural design, structural design.When the design should fully consider various disciplines of knowledge application.Strictly comply with the requirements of various specifications of .At the same time of satisfying the requirements of applicability and durability consider economic benefit as far as possible.Design content mainly includes the process of calculation for,Load, diagram, the internal force and deformation of combination and the aspects of calculation,Finally draw the construction drawings and structural drawings.Key words： Teaching building, Seismic design, Architectural design, Structural design 某四层教学楼结构设计1 引 言 土木工程专业是当今社会与我们的生活息息相关的一个工程学科，它是一个综合性的学科，包含了很多小的工程方向比如我们平时讲到的道桥、市政等小的学科。它是国民经济增长的重要支柱同时也改善了我们的生活条件，让我们的生活质量有了很大的提高。随着社会的发展与进步，人们现在不仅仅要求建筑数量的增长而且更加注重建筑的结构的质量以及建筑美观和舒适性等方面的要求。因此建筑装修得到了很快的发展。1.1 结构设计此教学楼框架结构体系，查找相关要求，采用三跨的框架结构，设计跨度分别为7m，2.5m，7m。 纵向柱距均为3.5m，建筑总66.516.5m。柱的截面选用0.6m0.6m 的矩形柱。1.2 结构平面布置如下图所示1.3 各梁柱截面尺寸 查找相关的规范 1.次梁尺寸：h=139583mm区间内，在此范围内取得次梁高度h=0.5m,次梁截面宽度取b=0.25m。2. 主梁尺寸：h=467700mm区间内，在此范围内取得主梁高度用h=0.6m，主梁截面宽度用b=0.3m。3.双向板板厚根据h短板的跨度，即h=0.0555m。取双向板板厚为h=0.1m。1.4 结构计算简图 1. 建筑结构竖向荷载的传力路径：建筑结构楼板的恒荷载和均布活载首先传到次梁，荷载到达次梁后在传到主梁，之后次梁与主梁上的荷载通过主梁在传到柱，然后以上荷载在传到基础。 建筑承重方式取为横向承重。采用此种布置方式的优点是避免了结构横向和纵向刚度差距较大的弊端，并且结构联系梁的高度往往比主梁小，这样做的好处就是可以使教室的采光效果更好，可以吧采光的构建做的大一些，这样也可以是空气的流通更加顺畅。一品框的计算简图如图所示：建筑结构内部和外部的高度相差是0.45m，底层柱子的高度为3.75m，因此第一层柱高度为3.75m，其余珠子的高度为3.6m，如上图所示。 2. 屋面设计2.1 屋面荷载计算1. 设计资料屋面组成设计 1.防水层沥青， 2.水泥砂浆找平层， 3.保温层， 4.石灰抹面。 5.材料：选用C30级混凝土，板面受力筋与其余钢筋筋均应用强度等级为HRB335级钢。 2. 屋面恒荷载标准值刚性防水层30厚C20混凝土防水层 1.0kN/m2柔性防水层 0.4kN/m2保温层应用厚度为0.07m厚矿渣水泥 0.0714.5= 1.01 kN/m2 0.1m厚板面重 0.10 25 = 2.5kN/m2底层抹灰重 0.01517=0.255kN/m2合计 5.175kN/m2屋面恒荷载设计值 5.1751.2 = 6.21kN/m23. 屋面活荷载查询荷载规范没有人活动的顶层屋面活荷载值为： 0.5kN/m2屋面上的活荷载设计值求得结果为： 0.501.4 = 0.70kN/m22.2 屋面板设计 1. 板的布置简图 2. 板的设计 取板WB-A区格的计算为例：区格板WB-A的计算简图是四边固支的, 如图示： 板的计算简图 根据弹性理论进行设计 荷载的设计值 g 等于6.21kN/m2，q 等于0.70kN/m2 kN/m2 g+q=6.21kN/m2+0.7kN/m2=6.27kN/m2 板中弯矩的大小计算： L1=3.5m L2=7.0m L1/L2=0.5 L2/L1=7/3.5=23所以此板为双向板，按双向板计算 查相应表格，各弯矩为：查相应表格，各弯矩为： 屋面板的 配筋计算如下，根据公式:计算L1方向的截面=100-20=80mm，L2方向的截面=100-30=70mm，支座的截面的=80mm。区隔板求得的配筋如下表：根据弹性理论计算得截面配筋截面目标配筋方式实际的配筋跨中配筋板AL1方向803.838159.918250201L2方向701.777689.26250113板BL1方向801.54761.066250113L2方向700.83842.016200113 截面目标配筋方式实际配筋支座配筋A-支座B80.0mm-5.58195.788200252A-A支座80.0mm-7.02246.38200252B-B支座80.0mm-4.14145.36200142 3.0 楼面的设计3.1设计所需的资料1.楼面的结构成份共三层分别为：水泥砂浆面层，现浇的钢筋混凝土板，混合砂浆抹底层面。2.所用的施工材料：选用C30级混凝土C30，板面受力筋与其余钢筋筋均应用强度等级为HRB335级钢。3.2楼面结构的平面图 1.楼面平面的布置图如图所示：查找相关的规范 1.次梁尺寸：h=139583mm区间内，在此范围内取得次梁高度h=0.5m,次梁截面宽度取b=0.25m。3. 主梁尺寸：h=467700mm区间内，在此范围内取得主梁高度用h=0.6m，主梁截面宽度用b=0.3m。3.双向板板厚根据h短板的跨度，即h=0.0555m。取双向板板厚为h=0.1m。3.3求楼面板的荷载1. 楼面板上面的恒荷载厚度为30mm的水泥砂浆的面层 0.03020 kN/m2= 0.60kN/m2现浇形式的板面重力荷载值为 混合砂浆抹底层荷载值 总合计： 3.27kN/m2楼面板的恒荷载的设计值 1.23.27 = 3.92kN/m22. 楼面板上的活荷载楼面板上面的活荷载标准值取 2.00kN/m2楼面板上的活荷载设计值 1.42.00 = 2.80kN/m23.4板面的内力计算取板WB-A区格的计算为例：区格板WB-A的计算简图是四边固支的,如图示：根据弹性理论进行设计荷载的设计值g 等于3.kN/m2，q 等于2.8kN/m2g+q=3.92kN/m2+2.8kN/m2=6.72kN/m2板中弯矩的大小计算：L1=3.5mL2=7.0mL1/L2=0.5L2/L1=7/3.5=21.4Tg=0.49s，所以要把顶点附加地震作用考虑进去。因为，所以顶部附加地震作用系数。结构底部剪力：顶点附加地震作用：所有楼层地震作用于地震剪力求解如图；层次43.313.65102001392300.3796639.59857.8933.310.3510699110734.70.3019507.41365.323.37.0510699754280.2056343.71170913.753.751103741388.80.1128189.571899（注：只加入主体的顶层；） 水平地震作用及地震剪力7.4 做抗震变形方面验算楼层层间剪力层间刚度层高层间相对弹性转角注明4857.8912374880.000693.30.00021层间相对转角全都满足要求31365.312374880.00113.30.000332170912374880.001383.30.000411189912374880.0015353.750.000427.5 地震中框架的内力分析采用D 值法调整反弯点的位置 层次40.1750000.17530.350000.3520.5750000.57510.90-0.0500.895层次40.30000.330.40000.420.50000.510.730-0.0100.072地震下框架弯矩剪力求解楼层层高层间剪力43.3857.891237488109060.0097.720.17521.024.4621.0233.31365.31237488109060.00912.290.3526.3614.1930.8223.317091237488109060.00915.380.57521.5729.1935.7613.7518992180556243300.01120.890.8958.2370.1137.42（注：表中；。）楼层层高层间剪力43.3857.891237488206250.01714.580.333.6814.4333.6815.1618.5233.31365.31237488206250.01723.210.445.9630.6479.6435.8443.823.317091237488206250.01729.050.547.9347.9378.5735.443.1713.7518992180556305230.01426.5860.7128.9270.876.8534.642.25（注：表中；。）楼层AB跨BC跨柱轴力LL4721.0215.16-5.172.518.5218.5214.825.179.653730.8235.84-9.522.543.843.835.0414.6935.172735.7635.4-10.172.543.1743.1734.5424.8659.541737.4234.6-10292.542.2542.2533.835.1583.057.6 地震作用下框架内力图框架弯矩图如下图所示；地震作用下框架剪力 梁柱端剪力大小地震作用下框架柱轴力8. 竖向荷载下框架的内力分析8.1 荷载计算 计算简图如图所示AB、CD 跨：梯形荷载传递 三角形荷载传递 BC 跨：梯形荷载传递 三角形荷载传递 计算荷载简图恒载计算简图活载计算简图1. 顶层屋面重力荷载恒荷载：均布线荷载AB、CD 跨屋面均荷传递到梁 横梁自重 0.250.425+0.420.0220=2.82kN/m总受力 18.95kN/mBC 跨屋面均匀荷载传递到梁 横梁自重 0.20.325+0.320.0220=1.74kN/m合计 9.79kN/m集中荷载边柱屋面荷载通过纵梁 纵梁自己的重量 女儿墙重量 总受力 中柱屋面荷载通过纵梁 纵梁自重 合计 活荷载 均布AB、CD 跨屋面均荷传递到梁 BC 跨屋面均荷传给梁 集中边柱 屋面荷载通过纵梁 中柱 屋面荷载通过纵梁 2. 楼面竖向荷载恒载：均布线荷载AB、CD 跨楼板均荷传递到梁 横梁重量 0.250.425+0.420.0220=2.82kN/m横墙重量 总受力 31.84kN/mBC 跨楼面均布荷传递到梁 3.270.782=5.10kN/m横梁重量 0.20.325+0.320.0220=1.74kN/m合计 6.8kN/m集中传荷边柱楼面荷载通过纵梁 纵梁重量 纵墙重量 总重力 中间柱楼面荷载经过纵梁 纵梁重 量 纵墙重量 总受力 3. 活荷载均荷AB、CD 跨楼面均布荷载传给梁 BC 跨楼面均布荷载传给梁 集中荷载边柱 楼面荷载通过纵梁 中柱 楼面荷载通过纵梁 8.2 框架恒载图布置如图所示8.3 框架图布置如图所示；8.4 求解固定端弯矩恒荷载下求解的固端弯矩如表所示 楼层简图弯矩顶层一到五层 活载下的 弯矩如表所示楼层简图弯矩六层一到五层计算横在下框架弯矩值，根据弯矩分配法计算如图恒载情况下弯矩图活荷载作用下弯矩图：活荷载作用下弯矩图8.5 梁端剪力及柱轴力计算框架梁两端的剪力大小： 柱子上所受轴力=梁端产生的剪力+节点集中荷载的力+柱子自身重力8.5 恒荷载情况下梁端剪力和柱子轴力计算计算流程如下表； 恒荷载情况下梁端剪力楼层荷载情况下的剪力弯矩情况下的剪力A-B跨B-C跨C-D跨A-B跨B-C跨C-D跨VAVBVBVCVCVDVAVBVBVCVCVD466.3366.3312.3412.3466.3366.330.30.3000.30.33111.44111.444.434.43111.44111.440.020.02000.020.022111.44111.444.434.43111.44111.4