某学院行政办公大楼毕业设计指导书.doc

某学院行政办公大楼毕业设计指导书2012年 2月 11日 石家庄铁道大学土木工程学院建工系一、毕业设计目的和目标毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后一个主要教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的专门环节，培养土木工程专业本科生综合应用所学基础课、专业基础课及专业课知识和相应技能，解决具体的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。毕业设计中，学生在指导教师的指导下，独立系统地完成一项工程设计，解决与之相关的所有问题，熟悉相关设计规范、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的特点。对培养学生的综合素质、增强工程概念和创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用。通过毕业设计实践环节，学生应达到如下目标：1、综合所学专业知识，专业技能得到综合训练；2、巩固和深化所学专业知识，拓宽知识面，培养独立运用所学专业解决岗位实际问题的能力；3、对专业领域内的业务流程等有一个较全面的熟悉和认识，对核心专业技能有较熟练掌握和应用，对职业素质有一个综合检验与评价；4、掌握文献检索、资料查询的基本方法并能自主通过各种途径获取新信息；5、提高运用书面语言、符号、图形表达自己的想法和工作思路等方面的报告编写能力；二、毕业设计的几个阶段毕业设计过程包括设计准备、正式设计、毕业答辩三个阶段。1、设计准备阶段：主要任务是根据设计任务书要求，明确工程特点和设计要求，收集有关资料，拟定设计计划。2、正式设计阶段：需完成建筑方案设计；结构手算和电算及对比分析；这一阶段分包括：（1） 建筑设计（2） 结构设计（3） 施工设计这三个阶段之间有严格的时间制约关系，一定要按设计任务书的要求完成。3、毕业答辩阶段：总结毕业设计过程和成果，让学生清晰准确地反映所作工作，并结合自己的设计深化对有关概念、理论、方法的认识。三、毕业设计的要求（一）建筑设计部分1建筑设计的前期准备（1）熟悉设计任务书（2）收集必要的设计原始资料（3）了解建筑设计的国家法规和规范2 方案设计（1）建筑平面设计各种类型的建筑，从组合平面各部分面积的使用性质来分析，可归纳为使用部分和交通联系部分两大类。1）使用部分的平面设计使用部分是由许多房间组成的，又分为使用房间（包括生活用房间、工作用房和公共活动用房）和辅助房间。2）交通联系部分的平面设计建筑物内部交通联系部分可分为以下几个方面：A. 水平交通联系部分：走廊、过道、连廊B. 垂直交通联系部分：楼梯、坡道、电梯和自动扶梯C. 交通联系枢纽：门厅、过厅等交通联系部分设计要求：A. 交通路线简捷明确，联系通行方便；B. 人流通畅，紧急疏散时迅速安全；C. 满足一定的采光通风要求；D. 力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。3）建筑平面的组合设计（2）建筑剖面设计1）剖面高度的确定2）建筑剖面的空间组合（3）建筑立面设计3. 施工图设计（1）在方案设计的基础上深化，为现场施工服务。所以要求施工图中的尺寸完全而准确，同时在尺寸的确定上也要考虑建筑模数及施工方便的要求。（2）确定构造根据构造设计原理及方法，选择合适的建筑材料，确定合理的构造层次和节点作法，并将节点构造详图表达出来。（3）绘制施工图1）平面图A标注建筑纵横轴线（细点划线）及轴线编号B标注建筑各部分尺寸，包括：外墙：分三道尺寸，即：总尺寸 表示总长度和总进深轴线尺寸门窗洞口尺寸及墙段尺寸内墙：标注墙厚尺寸(要表明墙与轴线的关系)、洞口位置及大小C标注各层标高及室外地坪标高一般标在入口处或公共走道上，若房间或外廊地面低于同层标高时，要在该处注明高差尺寸。D标注门窗编号凡高、宽与形式均同者为同一编号，不同者另编一号门用M-1、M-2表示，窗用C-1、C-2表示；画出门的开启方式或方向。E家具及设备布置（阅览室、卫生间）F标注剖面图、详图的位置及索引编号，剖切线只能绘在底层平面图中G标注房间名称、图名及比例。H楼梯间要求绘出踏步数、平台、栏杆扶手及上下行箭头方向。2）立面图A表明建筑外形、门窗、雨篷、外廊或阳台及雨水管等的形式与位置B标注尺寸：C总高：从室外地坪至屋顶高处。D各层高度尺寸。E门窗高度尺寸、标高。F必要部位的标高，如：门廊、雨篷等的标高G注明外墙材料及做法，饰面分格线，立面细部详图索引号。H节点详图索引号。I立面名称及比例，立面名称用所表示的立面的边轴线表示。3）剖面图(应剖在门厅、楼梯间位置)A要表明建筑内外部位的高度关系，标三道尺寸：第一道：建筑总高。第二道：层间尺寸，楼地层标在面层表面；屋顶标在屋面板表面。当平屋面为结构找坡时，要标出屋面坡度。第三道；门窗洞及窗间尺寸。B标注标高：包括楼地面、层高、室外地坪、门窗洞口、雨篷底及楼梯平面等处的标高。C节点详图索引。D楼地面、屋顶构造做法。E剖面图名称、比例。4）屋顶平面图：屋顶平面图是假设由天上俯视屋顶所得的平面图，因而所有线条均为可见线(细实线)A标注各转角部位定位轴线及其间距，出水口旁轴线及尺寸。B标注四周围的出檐尺寸及屋面各部分标高（指结构层表面标高）。C屋面排水方向，坡度及各坡面交线、天沟、檐沟、泛水、出水口、水斗等位置。D屋面上人孔或出入口，女儿墙等的位置尺寸。E图名及比例。5）图纸尺寸要求及图标A 图纸应按建筑制图标准GBJl86图纸幅面，采用2或1图。1#图纸：841mm594mm 2#图纸：594mm420mm2#加长图纸：(594mm+594mm/3)420mm或(594mm+594mm/2)420mmB 设计成果图用铅笔按比例绘制于白色绘图纸上，图幅尺寸规范，图签格式正确，图面布置均衡，标注完整，线型等级清晰，字体采用工程仿宋体，各种制图符号及字体大小符合制图规范。（二）结构设计部分1.结构设计准备（1）熟悉设计任务书设计任务书是进行设计的依据性文件，应仔细阅读、明确设计任务书对结构的要求及最后设计成果的表达要求。（2）正确处理建筑设计和结构设计的关系结构设计是在建筑设计的基础上进行的，但在建筑方案设计阶段就应考虑到主体结构方案。通过协调二者的关系，力争将合理的结构形式与建筑使用和美观需要统一起来。（3）明确结构设计应满足哪些建筑功能要求不同用途的建筑有不同的功能要求，这往往对房屋的跨度、柱距提出相应要求，对梁、柱的截面需加以控制。（4）掌握拟建场地相关资料在开始结构设计之前，应初步掌握建筑场地的地质情况，明确建筑物所在地区设防烈度和结构抗震等级，才能对结构做出正确的总体规划。1）阅读和应用工程地质勘察报告2）明确地区设防烈度和结构抗震等级（5）了解结构设计的依据及有关资料2.结构方案设计（1）建筑结构体系选型包括：合理选用结构材料、选择结构受力体系。（2）结构布置1）结构总体布置原则包括：控制高宽比、减少平面和竖向布置的不规则性、变形缝的设置等。2）框架结构体系布置A结构布置原则B柱网和层高C钢筋混凝土承重框架的布置包括：(A)横向框架承重方案；(B)纵向框架承重方案；(C)纵横向框架混合承重方案。3.结构设计要求结构设计时，要考虑可能发生的各种荷载的最大值以及它们同时作用在结构上产生的综合效应。在地震作用下，结构用两阶段设计方法，要求达到三水准目标。在第一阶段设计中，除要满足承载力及侧向位移限制要求，还要满足延性要求。延性要求通过采取一系列抗震措施来实现。在某些情况下，要求进行第二阶段验算，即进行罕遇地震作用下的计算，以满足弹塑性层间变形的限制要求。（1）荷载效应组合所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分项系数与组合系数加以组合。抗震规范也规定了抗震设计时荷载效应的组合方法。（2）承载力计算（3）水平位移验算（4）内力组合及最不利内力4.结构分析与设计1）结构设计步骤1、框架结构布置。2、梁、柱截面尺寸估算。3、确定计算单元，计算简图。4、荷载计算。5、框架内力计算。6、框架内力组合。7、框架梁截面设计及构造措施。8、框架柱截面设计及构造措施。9、框架节点设计及构造措施。10、基础设计。2）确定结构计算模型（1）结构计算的一般假定1)结构分析的弹性静力假定2)平面结构假定3)楼板在自身平面内刚性假定（2）截面尺寸估算A框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。 一般情况下，框架梁的截面尺寸可参考受弯构件按下式估算：梁高h(1/81/12)l，其中l为梁的跨度。梁宽b(1/21/3)h。在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。当采用预应力混凝土梁时，其截面高度可以乘以0.8系数。B框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多为方形、矩形。柱截面的宽与高一般取层高的1/151/20，同时满足hl0/25、bl0/30，l0为柱计算长度。多层房屋中，框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm；高层建筑中，框架柱截面的高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。柱截面高度与宽度之比为12。柱净高与截面高度之比宜大于4。 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比、剪跨比、轴压比限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，C材料要求当按一级抗震等级设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜低于C30，按二四级抗震等级和非抗震设计时不应低于C20。 梁、柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa。如超过时，梁、柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。装配整体式框架结构的混凝土强度等级不宜低于C30，其节点区混凝土强度等级还宜比柱提高5MPa。D计算简图的确定 确定框架结构体系计算简图要综合考虑结构体系特征、计算精度要求及计算复杂程度限制，不同的结构体系采用不同的计算简图。a) 计算单元选取在通常情况下，为了简化计算，忽略它们之间的空间联系，而按横向平面框架和纵向平面框架分别计算。这样，就可单独取出一榀框架作为计算单元。b) 梁、柱简化在框架计算简图中，框架梁、柱以其轴线表示，均用单线条代表。框架梁、柱连接区以节点表示，杆件长度用节点间的距离表示，荷载的作用点也转移到轴线上。 当各跨跨度相差不超过10时，可当作具有平均跨度的等跨框架。斜形或折线形横梁当倾斜度不超过1/8时，仍可视为水平横梁计算。c) 节点简化在现浇钢筋混凝土框架结构体系中，由于梁和柱的纵向受力钢筋都穿过结点或留有足够的锚固长度，且现浇混凝土整体性和刚度较好，所以，一般将其简化成刚接结点。框架柱与基础一般采用整体现浇混凝土连接，故通常简化成刚接结点。3）荷载及地震作用计算 作用在多层和高层建筑结构上的荷载有竖向荷载和水平力作用(包括风力与地震作用)。随着建筑物高度增加，水平力的影响越来越大。a）竖向荷载 多、高层建筑的竖向荷载主要是结构自重(恒载)和使用荷载(活载)。 结构自重可由构件截面尺寸、长度、装修材料等直接计算，建筑材料单位体积重量、使用荷载(活荷载)及楼面活荷载折减系数均按荷载规范取用。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑。b）风荷载 对于非抗震设计，水平荷载以风荷载为主；对于抗震设计，60m以下的建筑物不考虑风的影响，其水平力以地震作用为主。c）地震作用 多、高层建筑一般在69度范围内进行抗震设防。6度设防时一般不必计算地震作用，只须采取必要的抗震措施；79度设防时，要计算地震作用的影响。 地震作用的计算方法可分静力法、反应谱方法(拟静力法)、时程分析法(直接动力法)三大类。抗震设计规范中规定等效水平地震荷载的计算方法分以下三种情况：1 高度不超过40m、刚度和质量沿高度分布均匀的建筑，可采用底部剪力反应谱法。2 除(1)中所说的情况外，一般高层建筑都要用振型分解反应谱法计算等效地震荷载。3 当房屋高度较高、地震烈度较高或房屋沿高度方向刚度和质量极不均匀时，要采用时程分析法进行补充分析。毕业设计要求手算，一般只需用底部剪力法。4）框架结构内力与位移计算 平面框架内力的计算方法较多，如弯矩分配法、无剪力分配法、迭代法等，也可以用矩阵位移法进行电算内力分析。选用计算方法时一定要注意方法的适用性，不能误差过大。毕业设计手算时竖向荷载作用下要求采用分层法或二次弯矩分配法、水平荷载作用下采用修正反弯点法(D值法)。A框架梁、柱的抗弯刚度梁、柱线刚度按下式计算： 在框架结构中，考虑楼板参加梁的工作，框架梁截面惯性矩按下列规定采用：（1）对于装配式楼面结构，梁按本身截面惯性矩计算I = I0(I0为矩形截面的惯性矩)。（2）对于有整浇层的装配式楼面结构，中间框架梁取I1.5 I0；边框架梁取I1.2I0。（3）对于现浇楼面结构，中间框架梁取I2.0I0；边框架梁取I=1.5 I0。框架柱的惯性矩按实际截面尺寸确定。B分层法或二次弯矩分配法（参见混凝土设计教材）C修正的反弯点法(D值法)（1）修正柱抗侧移刚度：考虑结点转角时，框架柱的侧移刚度不仅与本身的线刚度有关，而且还与梁的线刚度有关。修正后柱抗侧刚度D为 （2）修正反弯点高度：各层柱反弯点高度比为 y = yn + y1 + y2 + y3 （3）计算步骤： （参见混凝土设计教材）D水平荷载作用下侧移的近似计算水平荷载作用下框架的侧移，可认为是由梁柱弯曲变形引起的侧移和柱轴向变形引起的侧移叠加。前者呈剪切形变形，后者呈弯曲形变形。对于建筑物高度不大于50m，或高度比H/B4的办公楼、住宅、旅馆类的框架结构，柱轴向变形引起的顶点侧移约为框架梁柱变曲变形产生的顶点侧移的5%11%，因此当房屋高度或高宽比低于上述值时，可不计框架轴向变形对侧移的影响。 计算侧移应采用荷载标准值，并满足结构侧向变形的限值，常采用D值法计算。 5）框架梁柱截面及节点设计 框架结构截面设计包括梁、柱及节点的配筋计算。要根据荷载效应组合所得内力按构件正截面抗弯、斜截面抗剪承载力要求计算构件的配筋数量。对梁、柱及节点还有相应的构造要求。A构件配筋计算非抗震设计 当不考虑地震作用进行框架结构设计时，框架梁柱的正截面、斜截面配筋计算分别与普通钢筋混凝土受弯和偏心受压构件的配筋计算方法相同。 在配筋计算的过程中，应注意以下问题： (1)当楼板与框架整浇时，梁跨中应按T形截面计算，支座处按矩形截面计算。 (2)梁的控制截面在柱边，应将粱柱轴线交点处的内力值换算成柱边的内力值作为梁配筋计算的内力值。 (3)柱的控制截面在梁底(柱上端)、梁顶(柱下端)，按轴线计算简图求得的柱端内力值宜换算到控制截面处，为简化起见，可采用轴线处内力值，柱钢筋用量会略微增加。 (4)一般多层房屋的钢筋混凝土框架，其平面内和平面外各层柱的计算长度(l0)：当为现浇楼盖时底层柱l01.0H，其余各层柱l01.25H；当为装配式楼盖时底层柱l0=1.25H，其余各层柱l01.5H。 (5)框架柱除平面内按偏心受压计算外，尚应对平面外按轴心受压柱验算。抗震设计 抗震结构在地震作用下，为了有良好的耗能能力以及在强震下结构不倒塌，其构件应有足够的延性。要设计延性框架结构，应满足“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的要求，并进行相应的内力调整，然后用调整后的内力值进行配筋计算。 (1)强柱弱梁设计控制塑性铰的位置。(2)强剪弱弯控制构件的破坏形态，(3)强节点弱构件合理设计节点区及各部分的连接和锚固，防止节点连接的脆性破坏，保证节点区的承载力。 (4)用调整后的内力值进行梁柱正截面、斜截面计算配筋时，应注意以下问题： 1)抗震设计时，需考虑抗震承载力调整系数。2)梁柱正截面计算时，除了考虑抗震承载力调整系数外，抗震设计与非抗震设计的计算公式相同。 3)梁柱斜截面计算时，除了考虑抗震承载力调整系数外，抗震设计计算公式是非抗震设计公式乘以0.8的系数。 4)其他注意事项同非抗震设计。B节点核芯区设计节点核心区抗震设计的原则要求是框架节点核心区不先于梁、柱破坏。 框架节点核芯区的抗震验算应符合下列要求：一、二级框架的节点核芯区，应进行抗震验算；三、四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。C抗震构造措施 6）.建筑地基基础设计任何建筑物都必须有可靠的地基和基础，建筑物的全部荷载最终将通过基础传给地基，如果地基基础设计处理不好，在使用阶段就会引起整个结构功能丧失。因此，建筑地基基础设计是结构设计成功与否的重要环节，不能忽视。A地基基础设计一般原则a）基础类型和选型原则基础结构的形式有很多种，设计时应选择能满足地基稳定性和变形要求以及能适应上部结构使用要求的基础结构方案。一般建筑物应该充分利用浅层天然地基土的承载力，尽量采用浅基础。若浅层土质不良而无法满足建筑物对地基稳定性和变形方面的要求时，可以利用下部坚实的土层或岩层作为持力层，这就需要采用深基础。浅基础的类型：各类基础的材料性能、构造特点及大致适用范围如下。 (1)扩展基础：扩展基础多适用于柱下钢筋混凝土独立基础、墙下钢筋混凝土条形基础。 (2)柱下条形基础：当多、高层房屋上部传来荷载较大而地基承载力较低；或地基土质变化较大并有局部软弱土层；或各柱荷载较不均匀会引起独立扩展基础产生不均匀沉降；或需要增加基础整体刚度来调整地基反力时，多用柱下条形基础。当柱距较密、相邻独立基础的底边已很接近时宜连成条形基础。 条形基础可分为单向与双向两种。双向柱下条形基础在荷载与地基比较均匀时，可简化为正交(条形基础的)交叉梁系来计算，因此也称为十字交叉条形基础或交梁基础。深基础的类型 深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种形式，其中以桩基础最为常用。 桩基础适用于下列地基情况： (1)上部结构荷载大，地基承载力不足的情况，需将上部荷载直接传递到下层较好地基土时。 (2)上部结构对沉降、不均匀沉降有严格要求，或计算沉降量、不均匀沉降不能满足使用条件时。 (3)地震区的甲、乙类建筑为处理液化土层时。 常用的桩基础为钢筋混凝土预制桩、普通灌注桩、大直径(扩底)灌注桩。b）确定基础埋置深度的原则：满足建筑物的使用功能要求 符合基础结构的布置要求 满足地基土的承载力和变形要求 c）考虑场地的环境条件 基础应埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m，基础顶面至少应低于设计地面0.1m。当存在相邻建筑物时，新建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础。当埋深大于原有建筑物基础时，两基础间应保持一定的净距，其数值与荷载及土质条件有关，一般取相邻两基础底面高差的12倍。B 地基基础设计一般步骤 基础设计可按下列步骤进行： (1)选择基础的材料、类型，进行基础平面布置。 (2)选择地基持力层。 (3)地基承载力验算。 (4)地基变形验算。 (5)基础结构设计。 (6)基础施工图绘制(包括施工说明)。C 地基基础设计基本规定（见规范及地基基础教材）D浅基础地基设计a）地基承载力地基土承载力的确定方法：（略） b）地基承载力设计值(1)基础深宽修正后的地基承载力设计值：当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，除岩石地基外，其地基承载力设计值可按下式计算： 式中：f为地基承载力设计值；、分别为基础宽度、深度的承载力修正系数；、分别为基底下土的重度、基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；b为基础底面宽度，当基础宽度小于3m时按3m计算，大于6m时按6m考虑；d为基础埋置深度。 （2）地基承载力设计值在下列情况时不作深度修正：根据地基土的抗剪强度指标，按理论公式确定的地基承载力不作深度修正；岩石地基不作深度修正。c）基础底面积计算 当持力层承载力设计值确定后，就可进行基础底面尺寸的计算。 （1）基底压力计算： 式中：N为设计地面标高处上部结构的竖向荷载设计值；G为基础自重设计值和基础上的土重标准值；Ix、Iy分别为基础对x、y轴的惯性矩；Mx、My分别为竖向荷载在x、y方向对基底形心的力矩（x、y坐标轴通过基底形心）。 当只有一个方向存在偏心且偏心距el/6时，基础边缘的最大与最小压力分