某职业技术学院教学楼计算书毕业论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第 页 共 页某职业技术学院教学楼计算书毕业论文目 次1 工程概况 12 建筑设计说明 12.1 建筑略图 23 结构设计说明 13.1 结构设计与分析概述 33.2 设计内容43.3 设计准备44 三层楼盖设计44.1 楼盖设计45 框架结构计算155.1 结构布置及计算简图的确定155.2 荷载计算165.3 内力计算205.4 内力组合395.5 截面设计485.6 PKPM电算校核636 楼梯设计656.1 设计资料656.2 楼梯结构设计657 基础设计697.1 设计资料697.2 基础设计697.3 连梁设计71结论 74致谢 75参考文献76附录A 建筑平面缩略图77本科毕业设计说明书（论文）第 79 页 共 77 页1 工程概况本工程为南京市某高校教学楼。建设地点位于南京；建筑面积3000m2；结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，主体部分四层，局部二层，无地下室；建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，三级框架，抗震设防烈度为7度，设计分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g；地基基础设计等级为丙级。建设场地位于光华路北侧，地势较平坦。根据南京地区地质图，场地无影响其稳定性的断裂通过。根据地质勘测报告，场地积岩为沉积岩，岩体完整性好，建设场地属基本稳定场地，场地土为类。地基基础设计等级为丙级，岩土层自上而下为： 1杂填土：褐灰色，松散，层厚0.5m。2灰黄色粉质粘土：灰黄褐灰色，硬塑，层厚4.0m。3粉砂杂粉质粘土粉砂：灰黄灰色，硬塑，层厚4.27.5m。选择选择2为基础持力层，承载力特征值。设计应遵循相应的国家建筑与结构设计规范。2 建筑设计说明本毕业设计课题为南京市某高校教学楼设计。建筑总面积为3000平方米左右，混凝土框架结构，主体四层，局部二层。具有教学、休息、活动和办公等设施和功能。教学楼立面图见下图2.1、图2.2、图2.3。3 结构设计说明结构设计根据建筑施工图确定结构方案。划分板块，布置次梁（墙下，洞口边应布置次梁，以及结构上需要的布梁），根据规范，由跨度确定梁板的截面尺寸；柱的截面尺寸由轴压比限值初步确定，也可假定一配筋率根据轴心受压柱来计算柱的截面尺寸。2.1 建筑略图平面图见附录A：建筑平面缩略图。图2.1 南立面图图2.2 西立面图图2.3 1-1剖面图3.1 结构设计与分析概述3.1.1 上部结构的设计1）楼盖的设计：本设计选择第三层楼盖进行设计。按照荷载分析、内力计算及配筋的一般过程，先设计楼板再设计次梁。2）框架的设计：选取轴所在框架进行设计。按照荷载分析、内力分析（包括恒载、活载和水平地震三种作用下的内力分析）、侧移分析和验算（由于多层框架结构的整体弯曲变形很小，故仅验算其整体剪切变形）、内力组合、截面设计的一般过程进行。其中：竖向荷载作用下的内力分析采用分层法；水平荷载作用下采用D值法。最后，进行电算校核，分析误差，并为基础设计提供数据。3）楼梯的设计：采用现浇板式楼梯。包括梯段板的设计、平台板的设计以及平台梁的设计。3.1.2 基础的设计采用柱下独立基础。先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用；而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。总之，在框架结构设计中，不论工程简单还是复杂，终究还是由梁、板、柱形成的基本单元组合而成的，因此在设计过程中对梁、板、柱以及结构体系中的一些注意点应该有清晰的认识，使设计既经济又合理。3.2 设计内容本设计计算书包括三层楼盖、屋盖的设计计算；一榀框架的计算、楼梯、基础等部分的计算和设计。计算方法及原理应满足结构设计规范标准。3.3 设计准备工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：防水等级为级，一道防水设防，使用年限10年。采用SBS改性沥青卷材防水屋面。材料找坡。墙身做法：内、外墙采用240厚加气混凝土砌块，自重5kN/m3；雪荷载标准值：0.65kN/m2（n=50年）4 三层楼盖设计4.1 楼盖设计4.1.1 设计资料1）屋面做法：SBS改性沥青卷材防水屋面2）屋面荷载：均布活荷载标准值0.5kN/m2(不上人屋面)，雪荷载标准值为0.65kN/m2（n50年）。3）材料：混凝土强度等级为C30，；次梁受力纵筋为HRB400，；板内钢筋及次梁箍筋均为HPB300，。4.1.2 楼盖结构平面布置图如图4.1所示。图4.1 三层楼盖平面布置图4.1.3 板的设计(1）荷载计算：水磨石面层 0.65 kN/m220mm厚水泥混凝土找平 0.0220=0.46 kN/m2110mm厚钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75 kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34 kN/m2 恒荷载标准值： g k =4.2 kN/m2恒荷载设计值： g=1.2g k=5.04 kN/m2活荷载设计值：（楼面） q=1.42=2.8 kN/m2活荷载设计值：（走廊） q=1.42.5=3.5 kN/m2总荷载设计值： p=g+q=7.84 kN/m2p=g+q=8.54 kN/m2(2）弯矩计算首先假定边缘板带跨中配筋率与中间板带相同，支座截面配筋率不随板带而变，取同一数值。A区格板：； ；。将上列各值代入虚功方程：；其余板计算结果见弯矩值计算表4.1:表4.1弯矩值计算表板号l01 /ml02/ml02/ l01m1um2um1um1um2um2uA3.606.601.832.980.895.965.961.771.77A13.606.601.832.980.895.965.961.771.77B4.506.601.473.881.807.767.763.613.61C4.206.601.573.611.467.227.222.922.92D2.407.203.001.760.203.513.510.390.39D12.407.203.001.760.203.513.510.390.39E2.405.102.131.570.353.133.130.690.69E12.405.102.131.570.353.133.130.690.69F2.404.802.001.520.383.043.040.760.76F12.404.802.001.520.383.043.040.760.76G3.605.101.422.401.194.794.792.392.39G13.605.101.422.391.194.794.792.392.39G23.605.101.422.391.194.794.792.392.39G33.605.101.422.611.305.225.222.602.60I2.003.601.800.910.281.821.820.560.56J3.604.601.282.121.304.234.232.592.59K3.607.202.003.420.856.836.831.711.71L3.305.101.552.200.924.394.391.841.84L13.305.101.552.200.924.394.391.841.84N3.003.601.201.330.932.672.671.851.85Q3.604.001.111.871.513.733.733.023.02Q13.604.001.111.871.513.733.733.023.02R4.004.501.132.161.714.324.323.413.41R14.004.501.132.161.714.324.323.413.41R24.004.501.132.161.714.324.323.413.41其中H、M板,按单向板计算。H区格板：计算跨度： 选配10200 M区格板： 选配10200。(3）截面设计采用C30混凝土，梁内受力纵筋为HRB400(），其余为HPB300钢筋（）。截面有效高度：方向跨中截面 方向跨中截面 支座截面 截面设计时取用的弯矩设计值：不考虑板的穹顶作用，弯矩设计值不折减，作为安全储备。为了便于计算，近似取=0.95， 。计算过程见表4.2和表4.3。最小配筋率：因为最小配筋率，则。经验算，均符合要求。4.1.4 次梁的设计采用C30混凝土，梁内纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，表4.2 楼面板配筋计算表(跨中截面)截面h0/mmm/(kNm)As/mm配筋实As /mm跨 中A区格l01方向903.13135.4010200393 l02方向800.9345.3210200393A1区格l01方向904.47193.6510200393 l02方向801.3364.8210200393B区格l01方向904.22182.8010200393 l02方向801.9695.6010200393C区格l01方向905.41234.5610200393 l02方向802.19106.8610200393D区格l01方向901.7676.1010200393 l02方向800.209.5110200393D1区格l01方向901.7877.0210200393 l02方向800.209.6310200393E区格l01方向901.5767.7910200393 l02方向800.3516.8910200393E1区格l01方向901.6269.9910200393 l02方向800.3617.4410200393F区格l01方向901.5265.7710200393 l02方向800.3818.5010200393F1区格l01方向902.1693.4610200393 l02方向800.5426.2910200393G区格l01方向902.40103.7510200393 l02方向801.1958.1610200393G1区格l01方向902.62113.6010200393 l02方向801.3163.6810200393G2区格l01方向903.59155.6210200393 l02方向801.7987.2410200393G3区格l01方向903.46150.0010200393 l02方向801.7384.0910200393H区格l01方向902.499.5010200393 l02方向80无无10200393I区格l01方向901.2755.0310200393 l02方向800.3919.1110200393J区格l01方向902.1291.6310200393 l02方向801.3063.1410200393K区格l01方向905.12221.9610200393 l02方向801.2862.4310200393L区格l01方向902.2095.1010200393 l02方向800.9244.7910200393L1区格l01方向902.36102.3710200393 l02方向800.9948.2210200393截面h0/mmm/(kNm)As/mm配筋实As /mm跨 中M区格l01方向902.2191.0010200393 l02方向80无无10200393N区格l01方向902.69116.5610200393 l02方向801.8791.0610200393Q区格l01方向902.1794.1010200393 l02方向801.7685.7510200393Q1区格l01方向902.80121.3210200393 l02方向802.27110.5510200393R区格l01方向902.1693.5910200393 l02方向801.7183.1910200393R1区格l01方向902.69116.3810200393 l02方向802.12103.4510200393表4.3 屋面板配筋计算表(支座截面)截面h0/mmm/(kNm)As /mm配筋实As /mm支 座A-A90-6.25270.7410180436A-A190-8.94387.2610150523A-B90-8.44365.6110150523B-B90-8.44365.6110150523A-D90-1.8680.5710200393A1-D90-2.66115.2310200393A-G90-6.25270.7410180436A-H90-6.25270.7410180436A-I90-6.25270.7410180436A-J90-6.25270.7410180436A-L90-6.25270.7410180436B-F90-3.92169.8110200393B-F190-4.31186.7010200393C-F90-4.39190.1710200393C-I90-10.83469.1410100785C-J90-10.83469.1410100785D-E90-0.6929.8910200393D-F190-1.0846.7810200393D-F90-0.7632.9210200393D-D90-0.3916.8910200393D-J90-3.51152.0510200393D-H90-3.51152.0510200393E-G90-4.79207.4910200393E-L90-4.39190.1710200393E-E190-0.7231.1910200393E1-L90-4.39190.1710200393截面h0/mmm/(kNm)As /mm配筋实As /mm支 座E1-H90-3.23139.9210200393E1-K90-3.23139.9210200393G-H90-2.4103.9610200393G-G390-6.93300.1910150523G1-G290-7.19311.4610150523G1-H90-2.61113.0610200393G2-H90-3.58155.0810200393G3-H90-3.45149.4510200393G3-N90-5.38233.0510200393G3-Q90-4.34188.0010200393H-K90-10.25444.0110100785L-L90-4.39190.1710200393L-L190-1.9885.7710200393L-M90-4.73204.8910200393Q-Q90-4.34188.0010200393Q-Q190-4.54196.6610200393Q-R90-3.52152.4810200393Q-R190-4.25184.1010200393Q1-R190-5.6242.5810200393R-R90-3.41147.7110200393R-R190-5.37232.6210200393R1-R190-4.25184.1010200393R1-R290-6.48280.7010200393一、CL1的设计（1）荷载设计值；等效；次梁尺寸取。板传的荷载 次梁的自重 次梁的粉刷 总荷载 （2）内力计算弯矩设计值：跨中 剪力设计值：跨中 支座 （3）承载力计算跨中考虑现浇楼板的作用，按T形截面设计。因弯矩较大，截面宽度较小，预计受拉钢筋排成两排，故取，所以，取由于：，属第一类T型截面。A、正截面承载力计算配置320() B、斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用8双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm取8200。二、CL5的设计：（1）荷载设计值隔墙采用加气混凝土砌块5kN/m3,高度为4.1m，厚度为240mm，石灰砂浆抹面。；等效；次梁尺寸取bh=250mm500mm。板传的荷载 次梁的自重 次梁的粉刷 隔墙重 总荷载 （2）内力计算弯矩设计值：跨中 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度=1700mm 故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算配置318(As=763mm2) （4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm取6200。其余次梁列于下表4.4：表4.4次梁配筋表次梁号尺寸mmmm总荷载kN/m跨中弯矩kNm剪力kN纵向配筋箍筋CL-130060032.51177107.33206200CL-21002002.83按最小配筋率配筋2166200CL-315030015.6525.3628.22166200CL-430060036.32233133.44206200CL-525050032.9210783.953206200CL-630060037.02239.91334206200CL-725050032.9210783.953206200CL-825050024.144.1/-78.476.82216/3166200CL-930060031.17202112.242062005 框架结构计算 选取轴所在位置处的一榀框架进行结构计算。5.1 结构布置及计算简图的确定（一）梁柱尺寸1梁高 hb=(1/121/8)lb横向 hb=(1/121/8)6600550825mm，取700mm纵向 hb=(1/121/8)5100425650mm，取700mm过道 hb=(1/121/8)2400208312mm，考虑到次梁高度,取为500mm。2柱截面尺寸柱截面尺寸根据长细比估计，初定长细比=100，柱子长度为5200mm，可得，查表选定柱截面为600mm600mm，上下截面不变。（二）梁柱线刚度考虑到现浇楼板的作用，梁截面惯性矩，对于中框架取I=2I0；边框架取I=1.5I0ED、CB跨梁 i=2E0.30.73/6.6=2.610-3EDC跨梁 i=1.5E0.20.53/2.4=1.7410-3E上部各层柱 i= E0.64/4.2=2.5710-3 E底层柱 i= E0.64/5.2=2.0810-3 E将梁柱线刚度标于计算简图中（单位：10-3E m3）。（三）计算简图初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为4.2+0.5+0.5=5.2m。计算简图如图5.2所示。图5.2 框架结构计算简图5.2 荷载计算5.2.1 恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：20厚水泥混凝土找平 0.0220=0.46kN/m230170厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 (0.03+0.17)27=0.7 kN/m2SB防水层 0.36 kN/m2110mm厚钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75 kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34 kN/m2 屋面恒荷载 4.61 kN/m2边框架梁自重 0.30.725=5.25 kN/m边框架梁粉刷 2(0.7-0.11)0.0217=0.4 kN/m中框架梁自重 0.30.525=3.75 kN/m中框架梁粉刷 2(0.5-0.11)0.0217=0.27 kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g4AB1= g4CD1=5.65 kN/mg4BC1=4.02 kN/mg4AB2= g4CD2=4.616.6=30.43 kN/m g4BC2=4.612.4=11.06 kN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平 0.0220=0.46 kN/m2110mm厚钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75 kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34 kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2 楼面恒荷载 4.2 kN/m2 边框架梁自重及粉刷 5.65 kN/m中框架梁自重及粉刷 4.02 kN/m边跨填充墙自重 0.244.15=4.92 kN/m填充墙粉刷 20.024.117=2.79 kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1= gCD1=5.65+4.92+2.79=13.36 kN/mgBC1=4.02 kN/mgAB2= gCD2=4.26.6=27.72 kN/mgBC2=4.22.4=10.08 kN/m(3)屋面框架节点集中荷载标准值 纵向框架梁自重 0.30.76.625=34.65kN纵向框架梁粉刷 2(0.7-0.11)0.026.617=2.65 kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 0.56.63.64.61=54.77 kN次梁自重及粉刷 0.60.3256.6/2+20.02(0.6-0.11)6.6/2=14.91 kN次梁传来的屋面恒荷载 (1-20.272+0.273)4.613.66.6/2=47.86 kN0.5m高女儿墙自重及粉 0.57.20.245+20.57.20.0217=6.77 kN 则顶层边节点集中荷载为： G4A=161.61kN纵向框架梁自重及粉刷 34.65+2.65=37.3kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载54.77+(1-20.172+0.173)4.617.22.4/2=92.49kN次梁自重、粉刷及传来的屋面恒荷载 14.91+47.86=62.77kN 则顶层中节点集中荷载为： G4B=155.26kN(4)楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重及粉刷 37.3kN纵向框架梁传来的楼面恒荷载 0.56.63.64.2=49.9kN次梁自重及粉刷 14.91kN次梁传来的楼面恒荷载 (1-20.272+0.273)4.23.66.6/2=43.6kN钢窗自重 2.16.80.4=5.71 kN墙体自重 (4.17.2-2.16.8)0.245=18.29kN墙面粉刷 2(4.17.2-2.16.8)0.0217=10.36kN框架柱自重 0.624.225=37.8kN柱面粉刷 40.60.0217=0.82kN 中间层边柱节点集中荷载为： GA=173.69kN纵向框架梁自重及粉刷 37.3kN纵向框架梁传来的荷载49.9+(1-20.172+0.173)4.27.22.4/2=84.27kN次梁粉刷、自重及传来的楼面恒荷载 14.91+43.6=58.5kN木门自重 20.92.60.2=0.94kN墙体自重 (4.27.2-20.92.6)0.245=30.67kN墙面粉刷 20.02(4.27.2-20.92.6)17=17.38kN框架柱自重及粉刷 37.8+0.82=38.62kN 中间层中柱节点集中荷载为： GB=267.68kN实际受力跨中弯矩顶层边跨梁顶层中跨梁标准层及底层边跨梁标准层及底层中跨梁（5）恒荷载作用下的结构计算简图见图5.3。图5.3 恒荷载作用下的结构计算简图注：图中，线荷载单位：kN/m；节点集中荷载单位：kN5.2.2 活荷载计算屋面为不上人屋面，活荷载为0.5kN/m2；屋面雪荷载为0.65kN/m2；其他均为2.5kN/m2。（1）屋面框架梁线荷载标准值q4AB=(2.0+0.65)6.6=17.49kN/mq4BC=(2.0+0.65)2.4=6.36kN/m（2）楼面框架梁线荷载标准值qAB=2.06.6=13.2kN/mqBC=2.52.4=6.0kN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值边节点：纵向框架梁传来的雪荷载 3.620.65/2=4.21kN次梁传来的雪荷载 (1-20.272+0.273)0.653.66.6/2=6.75kN Q4A=10.96kN中节点：纵向框架梁传来雪荷载 4.21+(1-20.172+0.173)0.657.22.4/2=9.53kNQ4B=9.53+6.75=16.28kN（4）楼面框架节点集中荷载标准值边节点：纵向框架梁传来的活荷载 3.622.0/2=12.96kN次梁传来的活荷载 (1-20.272+0.273)2.03.66.6/2=20.76kNQA=33.72kN中节点：纵向框架梁传来雪荷载 12.6+(1-20.172+0.173)2.57.22.4/2=33.06kNQB=33.06+20.76=53.82kN5.3 内力计算5.3.1 恒荷载作用下的内力计算分层法除底层柱下端是固端外，其余各层柱各节点均有一定程度的转动，假定为固端会产生的一定的误差，故除底层柱外，各层柱的线刚度乘以0.9；除底层柱以外的其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3，以考虑此影响。（1）荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 .荷载等效后的计算简图如下图5.4图5.4荷载等效后的计算简图（2）固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 （3）分层计算弯矩（取半结构计算）1.顶层计算弯矩分配系数边跨（AB、CD跨）梁.中跨（BC跨）梁内力计算过程如下（单位：kNm）AdABBABdBC0.4970.5030.430.4250.145-117.03117.03-5.2558.1658.8729.43-30.36-60.72-60.02-20.4815.0915.277.64-1.64-3.28-3.25-1.110.820.8374.07-74.0790.09-63.26-26.83顶层弯矩计算结果如下图5.5图5.5 顶层M图（单位：kNm）2.标准层计算弯矩分配系数边跨（AB、CD跨）梁中跨（BC跨）梁内力计算过程如下（单位：kNm）AuAdABBABuBdBC0.3320.2440.5120.4370.2080.2080.147-136.42 136.42-4.9545.2945.2945.8422.92-23.31-46.63-46.01-46.01-15.597.747.747.833.92-0.59-1.18-1.17-1.17-0.400.200.200.2053.2353.23-106.46115.45-47.17-47.17-20.94标准层弯矩计算结果如下图5.6图5.6 标准层M图（单位：kNm）3.底层计算弯矩分配系数边跨（AB、CD跨）梁中跨（BC跨）梁内力计算过程如下（单位：kNm）AuAdABBABdBuBC0.3540.2870.3590.3200.2560.3170.429-136.42136.42-4.9548.2939.1548.9724.49-24.95-49.91-39.93-49.44-66.918.837.168.964.48-0.72-1.43-1.15-1.42-1.920.250.210.2657.3846.52-103.90114.05-41.07-50.86-73.78底层弯矩计算结果如下图5.7图5.7 底层M图