某中专教学楼设计评优摘要.doc

某中专教学楼设计轴线框架设计学生姓名： 学号： 专业：土木工程指导教师 姓名： 摘要：本设计是教学楼设计。总建筑面积为4233.6，底层占地面积为1058.4，总高为16.5m。根据设计要求，设防烈度为8度，抗震等级为二级，设计中要考虑抗震设计。本方案采用钢筋混凝土现浇框架结构。主体结构为双向承重框架，横向框架等跨。在进行荷载计算和构件截面估算后，选取一榀框架进行计算，用结构力学算出内力，并对最不利活荷载和最不利内力进行分析，通过底部剪力法求出地震荷载。本方案基础形式采用柱下独立基础.整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的创造性和合理性。关键词：钢筋混凝土结构，框架结构，荷载设计值，荷载效应Abstract：It is that the school building designs to originally design. The total construction area is 4233.6, the floor space of ground floor is 1058.4, the total height is 16.5m. According to the designing requirement , the earthquake intensity is 8 degrees to set up defences, the grade of antidetonation is two grade, consider aseismatic design in the design. This scheme adopts the cast-in-place frame structure of armored concrete . The agent structure is a two-way bearing frame , horizontal frame ,etc. are stepped. In is it is it calculate and component section after estimating , choose one Pin frame calculate to load to go on, calculate the internal force by changing and taking the place of the law, and the live load and the most unfavorable internal force disadvantageous that most are analysed , cut strength law is it happen through bottom earthquake load to ask. This basic form of scheme adopts the independent foundation under the post. The whole conceptual design accords with the design and structure demand basically, have certain creativity and rationality. Keywords: Reinforced concrete structure，frame structure，design value of a load，load combination点评评语：XXX同学能独立查阅文献，能提出较好的建筑方案设计，独立工作能力，获取新知识能力强；专业英语翻译通顺，符合字数要求。能按期圆满地完成任务书中规定的任务；课题工作量饱满；平时工作努力、认真，出勤好，遵守纪律。其完成建筑、结构图纸工作量饱满，图纸整洁、正确，符合修相关标准；结构计算、分析正确，结论合理。结构计算书条理清楚、通顺，论述充分，符合专业技术用语要求，图表完备、正确。答辩时思路清楚，介绍全面；回答问题正确，基本概念清楚，报告时间符合要求，对自己的工作掌握得比较透彻。设计中有一定的创新意。一、建筑设计 本工程的设计项目为教学楼设计。工程建设地点为A市地区某中专校区内。根据毕业设计任务书要求，该设计为一栋教学楼，在设计时不仅要考虑功能要求，还要满足经济、美观、安全适用的各种要求，因此在设计方面从开始的框架柱网布置都认真考虑，并在计算过程中不断演算，以下为我的方案选择。考虑到教学楼楼的基本使用功能要求，需设置教室、男女卫生间、教师休息室等，根据使用及防火要求，本设计采用了两个楼梯通道和三个出入口，屋面采用不上人屋面。另外在外观上外部的墙体偏移，柱子不会在外观上显露出来，让建筑更加美观。一层主通道处设置大厅，美观实用，外设大台阶，上设雨篷，充分保证实用性和美观性。图1 建筑平面布置图二、结构设计2.1 设计资料A市市某中专学校拟兴建四层教学楼，建筑面积4233.6，拟建房屋所在地的设计地震动参数max=0.16,Tg=0.20g,地震分组为第三组，基本雪压S0=0.30KN/m2,基本风压W0=0.35KN/m2,地面粗糙度为C类。年降雨量996.8mm,最大降雨量53.1mm/h,暴雨阵雨强度196mm/h。场地内地下水位距地表2.22.6m,水质对混凝土不具侵蚀性。2.2 结构平面布置及计算简图根据教学楼的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其建筑平面、结构平面和剖面图如下。主体结构共4层，一层层高4.2m，二至四层层高3.9m。平面柱网采用：4.2m7.5m、4.2m3.0m图2 结构平面布置图2.3 现浇框架设计2.3.1 材料选用及截面尺寸初步估算1、材料选用填充墙采用200mm厚的混凝土空心砌块砌筑。门有铝合金玻璃门、木门；窗有铝合金窗。楼盖、屋盖、梁和柱均采用现浇钢筋混凝土结构。混凝土强度等级C30，其设计强度:C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2钢筋采用HPB235 fy=210N/mm2 fy=210 N/mm2和HRB400 fy=360N/mm2 fy=360 N/mm2）2、梁、柱重力荷载标准值计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计量出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。2.3.2 侧移刚度计算利用D值法（，为柱侧移刚度修正系数）分别计算边框架柱、中框架柱和楼梯间框架柱将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，见下表：横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次1234Di1241011.58 1754153.48 754028.72 749627.64 由上表可见，D1/D2=1241011.58/1754153.48=0.70750.7, 故：该框架为规则框架。2.3.3横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算1、横向自振周期计算:(见下表)结构顶点的假想侧移计算层次Gi/(kN)Vgi/(kN)Di/(N/mm)ui/(mm)ui/(mm)44150.127 4150.127 749627.64 5.54 54.10 37323.896 11474.023 754028.72 15.22 48.57 27683.390 19157.413 1754153.48 10.92 33.35 18678.064 27835.477 1241011.58 22.43 22.43 计算基本周期T1，其中uT的量纲为m，取T=0.7，uT=0.0541，则2、水平地震作用及楼层地震剪力计算该结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值计算如下：查抗规1=，则 因，所以不需要考虑顶部附加水平地震作用。各质点水平地震作用按该式计算：(见下表)各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/(m)Gi/(kN)GiHi/(kN*m)GiHi/GjHjFi/(kN)Vi(kN)416.94150.13 70137.15 0.250 1449.9 1449.9 3137323.90 95210.65 0.340 1968.2 3418.1 29.17683.39 69918.85 0.249 1445.4 4863.5 15.28678.06 45125.93 0.161 932.9 5796.3 3、水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移ui和顶点位移ui计算见下表：横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kNDi/(N/mm)ui/(mm)ui/(mm)hi/(mm)e=ui/hi41449.9749627.641.9313.9139001/202133418.1754028.724.5311.9839001/86124863.51754153.482.777.4439001/140815796.31241011.584.674.6752001/1113 由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第三层，其值为1/8611/550，满足要求。4、水平地震作用下框架内力计算取轴线横向框架进行内力计算。框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算： 底层柱需考虑，二层柱考虑，其余柱均无修正。水平地震作用下框架的弯矩、剪力、轴力图：图3 水平地震作用下框架弯矩图(KNm) 图4 水平地震作用下框架剪力轴力图(KN)2.3.4 竖向荷载作用下框架结构内力计算取轴线横向框架作为计算单元进行计算，计算单元宽度为4.2m，如左图所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。利用结构力学求解器，分别计算恒荷载、活荷载、屋面雪荷载作用下的框架的弯矩、剪力、轴力值。 图5 号轴线框架梁上作用的恒载 图6 轴线框架上作用的活载（雪载）2.3.5 框架内力组合1、结构抗震等级该建筑结构类型为钢筋混凝土现浇框架结构，地震设防烈度为八度，房屋总高度16.5m，根据表现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级可知，本工程的框架为二级抗震等级。2、框架梁内力组合本工程考虑三种内力组合，即:1.2SGK+1.4SQK，1.35SGK+1.0SQK及RE1.2（SGE+0.5SQ2K）+1.3SEK。各层梁的内力组合结果见下表，表中SGK、SQ1K、SQ2K三列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）。3、框架柱的内力组合。取每层柱顶和柱底两个控制截面。考虑地震作用效应的组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合：2.3.6 截面设计第一层AB跨（1）梁的正截面受弯承载力计算实取420（）， /=0.90.3，满足要求。第一层BC跨实配520（）， /0.3，满足要求。（2）梁斜截面受剪承载力计算AB跨：加密区长度0.9m，非加密区取4肢8150,箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密区取4肢10100，由于非加密区长度较小，故全跨均可按加密区配置4肢8150。2、框架柱（1）剪跨比和轴压比验算:（2）柱上端正截面承载力计算采用构造配筋：最小总配筋率，单边最小配筋率，故500方向配518（）。柱底端正截面承载力计算采用构造配筋：最小总配筋率，单边最小配筋率，故500同柱上端方向配518（）。3、柱斜截面受剪承载力计算柱端加密区选用4肢10100。柱底轴压比n=0.0478，查得VE=0.08，则最小体积配筋率，取10，Asv=78.5mm2,则S213.32。根据构造要求，取加密箍筋为410100，加密区位置及长度按规范要求确定。非加密区还应满足S10d=220mm，故箍筋取4102002.3.7 基础设计（1）基础类型及计算形式基础类型：锥型柱基；计算形式：验算截面尺寸（2）依据规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）图24.基础尺寸图（3）几何数据及材料特性几何数据：基础沿x方向的长度l = 2 m；基础沿y方向的长度b= 2.5 m计算基底压力及验算地基承载力（4）基础高度验算故基础高度满足要求。（5）基础底板配筋计算基础底板配筋计算时长边和短边方向的计算截面。长短边均选用8120（）结论本设计通过手算对结构进行计算，并使用电算方法进行辅助计算，在使用了两者方法后，比较一下，两者还是存在一定的差距。 从手算，PKPM计算结果看，在结构总体计算信息中主要参数基本一致的情况下，将手算结果与电算结果进行比较，可以看出：电算结果与手算结果基本吻合，有些地方几乎相同，差别不大，而有些地方则相差较大，但整体误差保持在30%以内，说明手算结果基本满足，而且误差范围内，设计成功。框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足建筑功能要求。所以一般多层建筑多选用框架结构体系较经济合理且易得到业主的肯定。总结与体会这次的毕业设计使得大学四年以来所学的专业知识得到了系统上的贯通，弥补了许多在平时落下的专业知识漏洞，也让我对将来的工作有了系统性的认识，让我更加期待毕业之后的工作。在设计期间，我们组的同学互相帮助，曾强了同学间的友谊，俗话说得好“高手在民间”，在不同方面，我们组都有较强的同学，同学们之间互相教授，合理缩短了设计时间，提高了工作效率。建筑行业的知识很多很多，我们大学四年学习的其实只是冰山一角，毕业之后我一定要不断学习，尽量完善自己的知识体系，充实自己，使自己在工作中能够游刃有余。致谢毕业设计的三个月很快就过去了，我顺利的完成了毕业设计，