江苏南京仙林大学城某培训中心2号教学楼设计.doc

江苏南京仙林大学城某培训中心2号教学楼设计1 金陵科技学院学士学位论文 摘要江苏南京仙林大学城某培训中心2号教学楼设计摘 要依据课题任务书以及建筑防火规范、建筑结构荷载规范和混凝土结构设计规范等国家现行规范，规程完成了该课题建筑，结构，施工三个方面的设计,首先从总体出发，综合考虑和组织室内外的空间完成建筑平面，立面，以及剖面的设计；其次完成了一榀框架各结构构件的配筋设计，手绘结构施工图。整个设计方案在建筑、结构方面满足国家现行规范要求。本设计对一榀框架，从结构选型入手，计算分析了该框架的荷载，利用分层法和D值法分别对框架结构在竖向荷载、水平风荷载作用下产生的内力进行了计算，通过内力组合，得出框架的控制内力，最后完成框架各构件的配筋计算并绘制了该框架的施工图。设计书中同时选算了框架的一个基础、楼梯，给出了基础、楼梯的配筋计算并绘制了施工图。关键词： 建筑设计；框架；配筋金陵科技学院学士学位论文 摘要Jiangsu nanjing xianlin university city one training center no. 2 teaching building designAbstractOn the basis of mandate and the norms in the country, such as building fire protection norms, structural load norms and the design of concrete structures and so on, in order to complete the task of architecture, structural, construction designs. First of all, considering the space in the open and air, complete the construction, Facade, and the cross-section of the design and map architectural construction blueprint; Secondly, completed a load of the structural component of the framework of the reinforcement design, hand-painted structural construction blueprint, and completed the entire structure design. The whole design programs satisfy the state standard requirements in respect of architecture and structure, the construction design satisfy the reality on the ground.The instruction booklet introduce a load of frame, First of all, select the type of structure, calculate and analyze the framework of the load, by the stratification and method D calculate respectively the internal forces of frame on the act of vertical load and wind loads . Through the combination of internal forces, conclude the control framework drawn forces. Finally, finish the reinforcing bar calculation about the components of framework, and paint structural construction drawing. The booklet also will design the foundation and stairs, and conclude the reinforcing bar calculation of the stairs and the base, and complete their structural construction blueprint.Key words: the Architectural design； the Framework； Reinforcement；金陵科技学院学士学位论文 第1章结构选型与布置1结构选型与布置1.1工程名称江苏南京仙林大学城某培训中心2号教学楼设计1.2建筑设计资料本建筑的结构形式为钢筋混凝土框架结构。建筑物重要性类别为丙类，安全等级为二级，建筑耐火等级为一级；楼层高度为3.6米，培训中心教学楼中包括，教室、教师休息室、卫生间、管理办公室、值班室、开水房。本建筑采用三跨内廊式建筑，两边跨度均为6.3m，中跨跨度为2.7m，建筑物总体是5层呈长条形，总建筑面积约为4800m2 图1.1平面布置图1.3基本数据1建设地点:南京仙林。2土层分布及承载力图1.2土层分布图3基本风压：0.40kN/ ,地面粗糙度为B类。4基本雪荷载:0.65kN/5地震烈度：抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度为0.1g，建筑场地类别为三类，设计地震分组为第一组6 教学楼楼面活载为2.0KN/m2 7不上人屋面活载为0.5KN/m22 金陵科技学院学士学位论文 第2章计算简图2 计算简图2.1确定计算简图本工程横向框架计算单元取图1.1中7轴为计算单元。框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层黏土层上，基底标高为设计相对标高2.10 m。柱子的高度底层为：h1 = 3.6+2.10.5 = 5.2 m（初步假设基础高度0.5 m），二四层柱高为h2h4 = 3.6 m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l =6300、2700、6300。计算简图见图2-1。图 2.1 计算简图 梁尺寸确定：该工程为横向承载。 横向框架梁AB跨、CD跨：h=(1/8-1/12) L=788mm-525mm .取h=600mm。 b=(1/2-1/3) h=300mm-200mm .取b=250mm。BC跨：取250mm400mm 纵向连系梁取为250mm500mm。AB、CD跨厚度取为120mm，BC跨厚度取100mm。 柱截面尺寸的确定 : 利用公式，由于框架结构价教学楼荷载较小，按12KN/m2考虑；设防烈度7度、小于60 m高的框架结构抗震等级为三级,因此取0.9，初步选定柱截面500500mm混凝土均采用C30级。钢筋直径采用HRB335级钢筋。2.2 荷载计算 1，屋面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载屋面恒载标准值：35厚架空隔热板 0.03525=0.875kN/m2SBS改性沥青防水层 0.4 kN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02 KN/m3=0.4 kN/m260厚水泥蛭石保温层 5 KN/m30.06=0.3 kN/m2120（100）厚钢筋砼板 25 KN/m30.12=3 kN/m2（25 KN/m30.10=2.5 kN/m2）12厚纸筋石灰粉平顶 16 KN/m30.012=1.92 kN/m2屋面恒载标准值： 4.87 kN/m2 （4.37 kN/m2）梁自重边跨AB、CD跨： 0.250.63 25 KN/m3 =3.94 kN/m梁侧粉刷 2(0.630.12)0.0 217 KN/m3=0.35 kN/m合 计： 4.29 kN/m中跨BC跨 0.250.4 25 KN/m3 =2.5 kN/m梁侧粉刷 2(0.40.1)0.0 217 KN/m3=0.19 kN/m合 计： 2.69 kN/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为： 梁自重： g4AB1= g4CD1=4.29KN/m, g4BC1=2.69 kN/m板传来的荷载： g4AB2= g4CD2=4.874.5=21.9 kN/m g4BC2=4.372.7=11.799 kN/m（2）活载作用在顶层框架梁上的线活载标准值为： q4AB= q4CD=0.54.5=2.25 kN/m q4BC=0.52.7=1.35 kN/m2.楼面横梁竖向线荷载标准值(1)恒载 25厚水泥砂浆面层 0.02520=0.50 kN/m 2120（100）厚钢筋混凝土现浇板 0.1225=3 kN/m 2 （0.1025=2.5 kN/m 212厚板底粉刷 0.01216=0.192 kN/m 2楼面恒载标准值 3.692 kN/m 2 （3.192 kN/m 2）边跨AB、CD跨框架梁自重 4.29 kN/m中跨BC跨梁自重 2.69 kN/m作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： gAB1=gCD1=4.29 kN/m gBC1=2.69 kN/m板传来的荷载： gAB2=gCD2=3.6924.5=16.61 kN/m gBC2=3.1922.7=8.62 kN/m(2)活载 楼面活载： qAB=qCD=24.5=9.0 kN/m qBC=22.7=5.4 kN/m3.屋面框架节点集中荷载标准值（图2.2）图 2.2 恒载顶层集中力（1）恒载边跨连系梁自重： 0.250.54.525=14.06 kN 粉刷： 2（0.50-0.12）0.024.517=1.16 kN1.3m高女儿墙 1.34.53.6=21.06 kN粉刷： 1.320.024.517=3.98 kN连系梁传来屋面自重 0.54.50.54.54.87=24.65 kN顶层边节点集中荷载： G4A=G4D=64.91 kN中柱连系梁自重： 0.250.54.525=14.06 kN粉刷： （0.50-0.12）+（0.50-0.10）0.024.517=1.19 kN连系梁传来屋面自重： 1/24.51/24.54.87=24.65 kN 0.5（4.5+4.5-2.7）2.7/24.37=18.58 kN顶层中节点集中荷载： G4B=G4C=58.48 kN （2）活载 Q4A=Q4D=1/24.51/24.50.5=2.53 kNQAB=QAC=1/24.51/24.50.5+1/2(4.5+4.5-2.7）2.7/20.7=8.48 kN4.楼面框架节点集中荷载标准值（图2.3）图 2.3 恒载中间层结点集中力（1）恒载（此处未考虑填充墙重量） 边柱连系梁自重 14.06 kN 粉刷： 1.16 kN连系梁传来楼面自重： 1/24.51/24.53.692=18.69 kN 33.91 kN中间层边节点集中荷载： GA=GD=33.91 kN框架柱自重： GA= GD=0.50.53.625=22.5 kN中柱连系梁自重： 14.06 kN粉刷： 1.19 kN连系梁传来楼面自重： 0.5（4.5+4.5-2.7）2.7/23.192=13.57 kN 0.54.51/24.53.692=18.69 kN 47.51 kN中间层中节点集中荷载： GB=GC=47.51 kN 柱传来的集中荷载 GB=GC=22.5 kN（2）活载 QA=QD=1/24.51/24.52.0=10.125 kN QB=QC=1/24.51/24.52.0+1/2(4.5+4.5-2.72.7/22.0=18.63 kN2.3风荷载已知基本风压o=0.40 KN/ m2，地面粗糙度属B类，按荷载规范k=zszo.风载体型系数s；迎风面0,.8,背风面-0.5；因结构高度H=19.6m1.4g=1.40.35=0.495，故考虑框架顶部附加集中力作用。 n=0.08T1+0.07=0.1133框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：FEK= Geq1=2657.02 kN各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表2-4计算列出图示2.5。GiHi=694478Fn= n FEK 0.11332657.02=301.04 kN图 2.5 横向框架上的地震作用43 金陵科技学院学士学位论文 第3章框架内力计算第3章框架内力计算3.1恒载作用下的框架内力弯矩分配系数 计算弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3.1。图3.1横向框架承担的恒载节点A1：（相对线刚度见表2-3）节点B1：B1A1=0.327B1B2=0.33B1D1=0.113B1B0=0.229节点A2=A2A1=A2A3=0.334A2B2=0.331节点B2：B2A2=0.297B2B1=B2B3=0.3B2D2=0.102节点A5：A5B5=0.498A5A4=0.502节点B5：B5A5=0.425B5B4=0.429B5D=0.146与相应的A2，B2相同杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针方向为正如图3.2。（1）横梁固端弯矩（2）顶层横梁自重作用：A5B5=-A5B5=-q图 3.2 杆端及节点弯矩正方向B5D5=q=-=-1.63kN.mD5B5=B5D50.5=-0.817kn板传来的恒载作用：A5B5=-B5A5=-q（1-+）=-(1-2+)=-50.18B5D5=-q=-=-4.48kN.mD5B5=-q=-=-2.69kN.m二至五楼横梁：自重作用：A1B1=-B1A1=-q=-=-14.19kN.mB1D1=-=-2.69=-1.63kN.mD1B1=D1B10.5=0.817kN.m板传来的恒载作用：A1B1=-B1A1=-q（1-+） =-（1-2+）=-38.06kN.mB1D1=-q=-=-3.273kN.mD1B1=-q=-=-1.964kN.m纵梁引起杠端附加弯矩（本例中的框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧）顶层外纵梁 A5=-D5=64.910.075=4.87kN.m（逆时针为正）楼层外纵梁 A1=-D1=33.910.075=2.54kN.m顶层中纵梁 B5=-5=-58.480.075=-4.39kN.m横层中纵梁 B1=-1=-47.510.075=-3.56kN.m节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各种杆件（不包括纵向框架梁）在节点处的围端弯矩与通过该节点的纵梁引起杠端横向附加弯矩之和。根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反一律以逆时针方向为正。如图3.2节点A4的不平衡弯矩： 本例计算的横向框架的节点不平衡弯矩见图3.3。内力计算根据对称原则，只计算AB,BC跨。在曲行弯矩分配时，应将节点不平衡弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。节点弯矩使用交于该节点杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点定分配确定，远端产生的弯矩传递系数（近端弯矩与远端弯矩的比值确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关）。恒载弯矩过程如图3.3，恒载作用下弯矩见图3.4，梁剪力，柱轴力见图3.5。图3.3恒载弯矩分配过程图3.4恒载作用下弯矩图(kN.m)图3.5恒载作用下梁剪力、柱轴力(kN)依据所求出的梁端弯矩再通过平衡条件即可求出恒载作用下梁剪力，柱力，表3.1 AB跨梁端剪力（kN）层q（kN.m）g（kN.m）a(m)L（m）u=（L-a）AB(kN.m)BA(kN.m)Mik/L1/AB521.94.092.256.312.8544.35-51.7750.81-0.1557.35-57.0416.614.092.256.312.8533.64-57.648.77-1.447.89-45.0316.614.092.256.312.8533.64-43.6747.260.5745.92-47.2216.614.092.256.312.8533.64-44.0547.740.5945.9-47.2116.614.092.256.312.8533.64-31.4544.182.0244.47-48.7表3.2 BC跨梁端剪力（kN）层q（kN/m）板传作用g（kN/m）自重作用L（m）Vb=+Vc=-（+）511.7992.692.72.6957.9610.66-10.6648.622.692.72.6955.828.514-8.51438.622.692.72.6955.828.514-8.51428.622.692.72.6955.828.514-8.51418.622.692.72.6955.828.514-8.514表3.3 AB跨跨中弯矩（kN.m）层q（）g（）a(m)L（m）u=（L-a）AB(kN.m)Mik/LM521.94.082.256.312.8544.35-51.77-0.1557.35-62.08416.614.082.256.312.8533.64-57.6-1.447.89-37.69316.614.082.256.312.8533.64-43.670.5745.92-45.4216.614.082.256.312.8533.64-44.050.5945.9-44.9116.614.082.256.312.8533.64-31.452.0244.47-53.0表3.4柱轴力（kN）层边柱 A轴 D轴中柱 B轴 C轴横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力5柱顶57.3564.9122.5122.2667.7158.4822.5126.19柱底144.76148.694柱顶47.8933.9122.5226.5653.60447.5122.5249.83柱底249.06272.333柱顶45.9233.9122.5328.8755.7747.5122.5375.61柱底351.37398.112柱顶45.933.9122.5431.1855.8047.5122.5501.42柱底453.68523.921柱顶44.4733.9122.5532.0657.2247.5122.5628.62柱底554.56651.123.2活载作用下的框架内力注意：各不利荷载布置时计算简图不一定是对称形式，为方便近似采用对称结构荷载形式简化计算。梁固端弯矩顶层A5B5=-A5B5=- q（1-）=- （1-2+）=-5.89kN.mB5D5=-=-1.35=-0.513kN.mD5B5=-=-1.35=-0.31kN.m二至五层横梁A1B1=-B1A1=q（1-）=- （1-2+）=-23.53kN.mB1D1=-=-5.4=-2.05kN.mD1B1=-=-5.4=-1.23kN.m纵梁偏心引起柱端附加弯矩（本例中边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧）。顶层外纵梁 A4=-D4=2.530.075=0.19kN.m（逆时针为正）楼层外纵梁 A1=-D1=10.130.075=0.76kN.m顶层中纵梁 B4=-CA=-8.480.075=-0.64kN.mB4=-CA=-5.950.075=-0.45kN.m（仅BC跨作用活载时）楼层中纵梁 B1=-C1=-18.630.075=-1.40kN.m B1=-C1=-8.5050.075=-0.64kN.m（仅BC跨作用活载时）本工程考虑如下四种最不利组合（1）顶层边跨梁跨中弯矩最大，图3.6。（2）顶层边柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩，图3.7。（3）顶层边跨梁梁端最大负弯矩，图3.8。（4）活载满跨布置，图3.9。 图3.6活载不利布置a 图3.7活载不利布置b 图3.8活载不利布置c 图3.9 活载不利布置d当AB跨布置活载时：A5=A5B5+A5=-5.89+0.19=-5.7kN.mA1=A2=A3=A4=A1B1+A1=-23.53+0.76=-22.77kN.mB5=B5A5+B5=5.89-0.27=5.62kN.mB1=B2=B3=B4=B1A1+B1=23.53-0.76=22.77kN.m当BC跨布置活载时：B5=B5D5+B5=-0.513-0.45=-0.963kN.mB1=B2=B3=B4=B1D1+B1=-2.05-0.64=-2.69kN.m当AB跨跟BC跨均布置活载时：A5=A5B5+A5=-5.89+0.19=-5.7kN.mA1=A2=A3=A4=A1B1+A1=-23.53+0.76=-22.77kN.mB5=B5A5+B5+B5D5=5.89-0.64-0.513=4.737kN.mB1=B2=B3=B4=B1D1+B1+B1A1=23.53-1.4-2.05=20.08kN.m内力计算采用“迭代法” 迭代计算次序同恒载，如图3-10，图3-13，图3-16，图3-19.活载（a）作用下梁弯矩，剪力，轴力如图3-11，图3-12。活载（b）作用下梁弯矩，剪力，轴力如图3-14，图3-15。活载（c）作用下梁弯矩，剪力，轴力如图3-17，图3-18。活载（d）作用下梁弯矩，剪力，轴力如图3-20，图3-21。图3.10 活载a迭代过程图3.11 活载a弯矩图（kN.m）图3.12 活载a剪力、轴力（kN）图3.13 活载b迭代过程图3.14 活载b弯矩图（kN.m）图3.15 活载b剪力轴力（kN）图3.16 活载c迭代过程图3.17 活载c弯矩图（kN.m）图3.18活载c剪力轴力（kN）图3.19 活载满跨迭代过程图3.20 活载满跨弯矩图（kN.m）图3.21 活载满跨剪力轴力（kN）根据所求的梁端弯矩，在通过平衡条件，即可求出恒载作用下的梁剪力，柱轴力，表3.5活载（a）作用下AB梁端剪力层q（）a(m)u=（L-a）AB(kN.m)BA(kN.m)Mik/L1/A B52.252.254.57-1.783.90.344.23-4.91402.250-1.33.160.3-0.300.3392.2518.22-17.9319.260.2118.01-18.43202.250-0.292.380.33-0.330.33192.2518.22-17.4319.020.2517.97-18.47表3.6活载（a）作用下BC梁跨端剪力层q（）L（m）（kN）B=(kN)C=(kN)502.700045.42.73.6453.645-3.645302.700025.42.73.6453.645-3.645102.7000表3.7活载（a）作用下AB跨跨中弯矩（kN.m）层q（）a(m)L（m）u=（L-a）q/2ABMik/L1/AM5-2.252.256.34.57-1.780.344.23-6.75402.256.30-1.30.30-0.302.245392.256.318.22-17.930.2118.01-19.67202.256.30-0.290.33-0.331.33192.256.318.22-17.430.2517.97-20.05表3.8活载（a）作用下柱轴力层边柱(A轴)中柱（B轴）横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力（kN）横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力（kN）54.232.536.67+4.918.4813.394-0.3010.12516.585+3.34518.6335.37318.0110.12544.73+18.4318.6372.432-0.3310.12554.52+3.31518.6394.37117.9710.12582.62+18.4718.63131.47表3.9 活载（b）作用下AB跨梁端剪力层qa(m)u=（L-a）q/2ABBAMik/L1/AB52.252.254.57-5.115.560.0084.562-4.578492.2518.22-18.3819.450.1718.05-18.39302.250-1.8651.