南昌市某综合教学楼设计毕业论文.docx

南昌市某综合教学楼设计毕业论文目录前言2第一章 建筑设计说明31建筑概况32设计资料3第二章 结构设计说明51 结构方案选取52 楼梯方案的选择53 建筑材料的选择64 基础形式选取65 结构布置计算6第三章 楼盖设计71 楼面梁格布置图72 荷载设计值73 塑性理论计算板9第四章 框架计算141 结构选型142 材料选用143 荷载计算144 活荷载标准值165 框架计算简图及梁柱线刚度166 竖向荷载作用下框架结构内力计算187 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算228 竖向荷载作用下框架结构内力计算249 截面设计与配筋计算60第五章 楼梯设计871 设计资料872 楼梯板设计873 荷载计算884 平台板设计895 平台梁设计89第六章 基础设计911荷载计算912 A柱923 B柱94第七章 雨篷设计971雨篷板设计972雨篷梁计算98毕业设计总结101参考文献102致谢103前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本人毕业设计题目为南昌市某综合教学楼设计。在毕设期间，我温习了结构力学、钢筋混凝土设计、建筑结构抗震设计等书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正、PKPM等绘图软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第一章 建筑设计说明1建筑概况1.1设计题目 南昌市某综合教学楼设计1.2建筑面积 3013m21.3建筑总高度 14.85m（室外地坪算起）1.4建筑层数 4层1.5结构类型 框架结构1.6工程概况层数为4层，层高3.6m；框架结构；抗震设防烈度：6度；耐火等级二级；屋面防水等级三级；安全等级为二级；底层室内设计标高0.000；室内外高差为450mm，设计使用年限50年。2 设计资料2.1气象资料基本风压：0.45KN/m2；基本雪压：0.45KN/m2(建筑结构荷载规范GB50009-2001)2.2结构要求钢筋混凝土框架结构，内、外墙体均采用普通砖，现浇钢筋混凝土楼板。2.3地质条件场地平坦，地面粗糙度为B类，土质均匀，无不良地质发育，该建筑属乙类建筑；地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fa =240 kPa，地下水位低于地面3.0m，基础埋深2.1m。2.4地震设防抗震设防烈度为6度，抗震等级4级。（建筑抗震设计规范GB50011-2010)2.5材料要求（1）钢筋：框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335钢筋，纵向构造钢筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；板的受力钢筋采用HPB235钢筋，构造钢筋采用HPB235钢筋。（2）混凝土：框架梁柱、楼面板和屋面板采用C30级混凝土，基础采用C30级混凝土，基础垫层采用C20级混凝土。基础单独施工，柱筋插入，浇至基础顶面。（3）墙体：内外墙均采用普通砖，其尺寸为240mm115mm53mm，重度=18KN/m3。外墙采用瓷砖贴面=0.5KN/m2，内墙采用水泥砂浆抹=0.36KN/m2（4）窗：铝合金窗=0.4KN/m2；（5）门：钢框门=0.45KN/m2。2.6技术要求 满足工程施工图深度要求。第二章 结构设计说明1 结构方案选取1.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁、柱构件通过节点连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构的抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。本设计为四层的多层结构，根据住宅的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。1.2水平向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。2 楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同，可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中，应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯，剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系，外观美观，但结构受力复杂，设计与施工较困难，用钢量大，造价高，在实际中应用较少。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板为带有踏步的斜板，其下表面平整，外观轻巧，施工支模方便，但斜板较厚，结构材料用量较多，不经济。故当梯段水平方向跨度小于或等于3.5时，才宜用板式楼梯。结构中的楼梯采用板式楼梯。3 建筑材料的选择梁柱、基础、楼梯均采用C30的混凝土，以提高整个结构的强度。由于施工工艺的改进，技术的提高，提高混凝土的强度不会引起整个结构的造价大幅提高。4 基础形式选取本设计的基础形式选取边柱采用柱下独立基础，中柱采用联合基础。多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比较。5 结构布置计算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm。一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。第三章：楼盖设计1 楼面梁格布置图2 荷载设计值2.1活荷载标准值q=2.0kN/(标准层) 走廊q=2.5kN/ q=0.5kN/(屋面) (建筑结构荷载规范GB50009-2001)2.2荷载计算2.2.1板A标准层：20厚水泥砂浆面层：0.02m20KN/m3 =0.4 kN/m215厚水泥砂浆找平层 ：0.015m20kN/m3=0.3kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2恒载标准值： gk =3.37kN/m2线恒载设计值： g=1.2 gk =1.23.37kN/m = 4.044 kN/m线活载设计值： q=1.42.0kN/m=2.8kN/m合 计 ： p=g+q=6.844kN/m顶层屋面：保护层：30厚水泥蛭石砂浆 0.03m7kN/m3=0.21kN/m2防水层：10厚高聚物改性沥青防水卷材一道0.01m0.4kN/m3=0.004kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2保温层：120厚水泥聚苯保温板0.12m1.13kN/m3=0.136kN/m2找坡层：1：6水泥焦渣找坡最薄处30厚，最厚处200厚（0.03m+0.2m）0.516kN/m3=1.8kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2恒载标准值： gk =5.22kN/m2线恒载设计值： g=1.2 gk =1.25.22kN/m = 6.26 kN/m线活载设计值： q=1.40.5kN/m=0.7kN/m合 计 ： p=g+q=6.96kN/m2.2.2板B标准层：20厚水泥砂浆面层：0.02m20KN/m3 =0.4 kN/m215厚水泥砂浆找平层 ：0.015m20kN/m3=0.3kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2恒载标准值： gk =3.37kN/m2线恒载设计值： g=1.2 gk =1.23.37kN/m = 4.044 kN/m线活载设计值： q=1.42.5kN/m=3.5kN/m合计 ： p=g+q=7.544kN/m顶层屋面：保护层：30厚水泥蛭石砂浆 0.03m7kN/m3=0.21kN/m2防水层：10厚高聚物改性沥青防水卷材一道0.01m0.4kN/m3=0.004kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2保温层：120厚水泥聚苯保温板0.12m1.13kN/m3=0.136kN/m2找坡层：1：6水泥焦渣找坡最薄处30厚，最厚处200厚（0.03m+0.2m）0.516kN/m3=1.8kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2恒载标准值： gk =5.22kN/m2线恒载设计值： g=1.2 gk =1.25.22kN/m = 6.26 kN/m线活载设计值： q=1.40.5kN/m=0.7kN/m合 计 ： p=g+q=6.96kN/m3塑性理论计算板板的梁格布置图选7轴所在的一榀框架进行计算。采用C30混凝土，板内受力筋和分布筋均采HPB235，fy=210N/2 。板A： 2L02/L01=7500/3600=2.083，按单向板进行计算；板B： L02/L01=3600/2100=1.710.25s，所以考虑风压脉动对结构发生顺风向风振影响计算过程见下表集中风荷载标准值层次414.851.001.001.141.431.30.453.629.61311.250.760.711.041.341.30.453.63.610.5727.650.520.391.001.191.30.453.63.69.0214.050.270.141.001.071.30.454.053.68.627.2风荷载作用下的水平位移验算7.2.1 侧移刚度D见下表横向2-4层D值的计算构件名称( kN/m)A轴柱0.216667B轴柱0.541667横向底层D值的计算构件名称( kN/m)A轴柱0.4317696B轴柱0.67275737.2.2 风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算:式中-第j层的总剪力-第j层所有柱的抗侧移刚度之和-第j层的层间侧移第一层的层间侧移值求出以后,就可计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值,各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和,顶点侧移是所有各层层间侧移之和j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见下表风荷载作用下框架侧移计算层次/kN/kN/( kN/m)/m/h49.619.611166680.000081/45000310.5720.181166680.000171/2117629.0229.201166680.000251/1440018.6237.82905380.000421/10833=0.00092m侧移验算:层间侧移最大值1/108331/550 (满足)8竖向荷载作用下框架结构内力计算8.1单元计算取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为3.6m，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重和，因此在框架节点上作用有集中力矩。为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用；（2）活载作用于AB轴跨间；（3）活载作用于BC轴跨间；（4）风荷载作用（从左向右或从右向左）。对于第一、二、三种情况，框架在竖向荷载作用下，采用弯矩二次分配法进行计算。对于第四种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法进行计算。本框架结构对称，荷载分布对称，利用对称性原理可取其一半计算即可，此时中跨梁的相对线刚度应乘以2。如下图所示：各节点的分配系数：L节点：M节点：I节点：J节点：F节点：G节点：C节点：D节点：固端弯矩计算：1、 均布恒载作用下的内力计算：框架梁层数简图固端弯矩边跨框架梁屋顶三、四层二层中间跨框架梁屋顶中间跨框架梁三、四层二层集中恒载产生的偏心弯矩：A柱：顶层：M=32.97KN0.15m=4.94KNm标准层：M=27.7KN0.15m=4.16KNmB柱：顶层：M=-25.29KN0.15m=-3.79KNm标准层：M=-32.64KN0.15m=-4.9KNm2.活载作用下的内力计算:框架梁层次计算简图固端弯矩（KNm）边 跨 梁屋顶二、三、四层中 框 架 梁屋顶二、三、四层集中活载产生的偏心弯矩：B柱：顶层：M=1.62KN0.15m=0.24KNm标准层：M=8.09KN0.15m=1.21KNm8.2采用二次弯矩分配法计算框架弯矩8.2.1.恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算过程和横向框架的弯矩如图所示AB跨的跨中弯矩计算表：(单位：KNm)层号Mb左Mb右简支均布荷载下的跨中弯矩M0M中=M0- （Mb左+ Mb右）/2478.14101.77ql2/8=1/822.767.142=145.0455.083123.04135.55ql2/8=1/831.327.142=199.5870.292119.72135.15ql2/8=1/831.327.142=199.5872.14162.1869.94ql2/8=1/816.107.142=102.6036.54恒载作用下的弯矩二次分配计算恒载作用下的弯矩二次分配计算8.2.2梁端剪力及柱轴力AB跨梁端剪力:，BC跨梁端剪力: ql/2,各跨梁端剪力计算结果见下表：梁跨层号Mb左Mb右1/2 ql2LVb左Vb右AB跨428.14101.77580.157.1470.94-91.563123.04135.55798.347.14110.06-113.562119.72135.15798.347.14109.65-113.56162.1869.94410.397.1456.39-58.56BC跨465.7965.7932.742.4613.31-13.31367.8167.8125.392.4610.32-10.32270.2470.2425.392.4610.32-10.32135.1335.1325.392.4610.32-10.32柱的轴力计算:N柱顶=Vb左+Vb右+偏心力+Nc上N柱底= N柱顶+N柱自重柱轴力计算表：柱层号Vb右Vb左Nc上柱自重偏心力N柱顶N柱底A4070.94033.8832.97103.91137.7930110.06137.7933.8827.70275.55309.4320109.65309.4333.8827.70446.78480.661056.39480.6642.8227.70564.75607.57B491.5613.31033.8825.29130.16164.043113.5610.32164.0433.8832.64320.56354.442113.9710.32354.4433.8832.64511.37545.25158.5610.32545.2542.8232.64646.77689.59恒载作用下的弯矩图（单位：KNm）恒载作用下的剪力图（单位：KN）恒载作用下的轴力图（单位：KN）8.2.3 活荷载标准值作用下的内力计算活载作用在A-B轴间，线刚度如下图所示：节点L、I、F、C的分配系数与恒载作用对称结构时相同，在这里计算与之前不一样的M、N、J、K、G、H、D、E节点。M节点：N节点：J节点：K节点：G节点：H节点：D节点：E节点：活载作用下AB轴间的弯矩二次分配计算活载作用下AB轴间的弯矩二次分配计算AB跨的跨中弯矩计算表：(单位：KNm)层号Mb左Mb右简支均布荷载下的跨中弯矩M0M中=M0- （Mb左+ Mb右）/247598.05ql2/8=1/81.87.142=11.473.65327.8029.94ql2/8=1/87.27.142=45.8817.01228.6530.31ql2/8=1/87.27.142=45.8816.4126.7630.03ql2/8=1/87.27.142=45.8817.48各跨梁端剪力计算结果见下表：梁跨层号Mb左Mb右M=1/2 ql2LVb左Vb右AB跨47.598.0545.887.146.36-6.49327.8029.94183.527.1425.41-26.00228.6530.31183.527.1425.47-25.94126.7630.03183.527.1425.25-26.16BC跨42.5-0.9602.461.411.41310.56-3.5702.465.745.7429.5-3.5702.465.315.31111.75-3.6402.466.266.26CD跨4-0.32007.14-0.04-0.043-0.73007.14-0.1-0.12-0.73007.14-0.1-0.11-0.78007.14-0.11-0.11柱轴力计算表：柱层号Vb右Vb左Nc上N柱顶N柱底A40-6.3606.366.363025.416.3631.7731.772025.4731.7757.2457.241025.2557.2482.4982.49B4-6.491.4107.97.93-26.005.747.939.6439.642-25.945.3139.6470.8970.891-26.166.2670.89103.31103.31C41.41-0.040-1.45-1.4535.74-0.1-1.45-7.29-7.2925.31-0.1-7.29-13.13-13.1316.26-0.11-13.13-19.5-19.5D4-0.04000.040.043-0.100.040.140.142-0.100.140.240.241-0.1100.240.350.35活载作用在A-B轴间的剪力图（单位：KN）活载作用在A-B轴间的轴力图（单位：KN）活载作用下BC轴间的弯矩二次分配计算活载作用下BC轴间的弯矩二次分配计算BC跨的跨中弯矩计算表：(单位：KNm)层号Mb左Mb右简支均布荷载下的跨中弯矩M0M中=M0- （Mb左+ Mb右）/240.300.30ql2/8=0.50.231.101.10ql2/8=2.481.3821.201.20ql2/8=2.481.2811.011.01ql2/8=2.481.47由于结构受力对称，所以BC跨的梁端剪力为ql/2,其他跨梁未受均布荷载，其剪力计算公式：V=-（Mb左+Mb右）/L.各跨梁端剪力计算结果见下表：梁跨层号Mb左Mb右LVb右Vb左AB跨40.030.067.14-0.01-0.0130.140.377.14-0.07-0.0720.140.357.14-0.07-0.0710.140.407.14-0.08-0.08BC跨4-0.300.302.46-0.810.813-1.101.102.46-4.034.032-1.201.202.46-4.034.031-1.011.012.46-4.034.03CD跨40.030.067.14-0.01-0.0130.140.377.14-0.07-0.0720.140.357.14-0.07-0.0710.140.407.14-0.08-0.08柱端剪力值：V=（Mc上+Mc下）/H.柱端剪力计算表：柱层号Mc上Mc下HVcA40.030.073.60.0330.070.073.60.0420.070.083.60.0410.060.034.550.02B40.480.843.60.3731.101.023.60.5921.041.183.60.6210.640.324.550.21柱轴力计算表：柱层号Vb右Vb左Nc上偏心力N柱A400.01000.01300.070.0100.08200.070.0800.15100.080.1500.23B40.010.8101.622.4430.074.032.448.0914.6320.074.0314.638.0926.8210.084.0326.828.0939.02活载作用在B-C轴间的弯矩图（单位：KN）活载作用在B-C轴间的剪力图（单位：KN）活载作用在B-C轴间的轴力图（单位：KN）8.3