框架教学楼计算书

毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计(论文论文)题目：题目：江苏某高校教学东楼设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院：建筑工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 学 号： 提交日期： 答辩日期： 目 录 摘 要 . Abstract . 1 设计条件 .1 1.1 工程名称 .1 1.2 建筑设计资料 .1 1.3 基本数据 .2 2 结构方案设计 .3 2.1 确定结构体系 .3 2.2 梁柱截面的确定 .3 2.3 横向框架的跨度和柱高 .4 3 重力荷载代表值计算 .6 3.1 荷载统计 .6 3.2 重力荷载代表值的计算 .7 4 水平地震作用下的框架计算 .16 4.1 梁柱线刚度的计算 .16 4.2 各层柱的侧移刚度计算（D 值法） .17 4.3 框架自振周期的计算 .18 4.4 横向地震作用计算 .19 4.5 变形验算 .19 4.6 水平地震作用下横向框架内力计算（KJ-3） .20 5 风荷载作用下的框架内力计算（KJ-3） .24 5.1 风荷载标准值 .24 5.2 风荷载作用下的水平位移计算 .25 5.3 风荷载作用下横向框架结构内力计算 .25 6 竖向荷载作用下的内力计算（KJ-3） .28 6.1 横向框架的内力计算单元 .28 6.2 荷载计算 .28 6.3 内力计算 .31 7 框架结构内力组合（KJ-3） .45 7.1 框架梁内力组合 .45 7.2 框架柱内力组合 .50 7.3 框架内力设计值汇总 .57 8 截面设计 .59 8.1 框架梁截面设计 .59 8.2 框架柱截面设计 .67 9 屋盖楼盖设计 .74 9.1 屋盖设计 .74 9.2 楼盖设计 .80 10 楼梯设计 .86 10.1 梯段板 TB1 设计 .86 10.2 楼梯斜梁 TL1 设计 .86 10.3 平台板 PTB1 设计 .87 10.4 平台梁 PTL2 设计 .88 11 基础设计 .90 11.1 荷载计算 .90 11.2 桩型确定： .91 11.3 单桩承载力确定 .92 11.4 确定桩数和桩的布置： .93 11.5 承台设计 .95 11.6 桩的强度验算 .98 结 论 .99 参考文献 .100 致 谢 .101 江苏某高校教学东楼设计 摘 要 本设计是江苏某高校教学东楼，主体五层，层高 4.2 米,总面积 5377.1 平方米。本 设计为钢筋混凝土框架结构，抗震等级三级，抗震设防烈度 7 度。 依据课题任务书以建筑防火规范 、 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、结构两个方面的设计。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，使用 CAD 绘制建筑图,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。 本设计选取一榀框架，从结构选型入手，计算分析该框架的荷载，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。 设计书中选算指定框架的一个基础、楼梯，给出基础、楼梯的配筋计算并绘制施工图。 关键词：结构设计;框架;配筋 The design of one east teaching building of College in Jiangsu province Abstract This project is a east teaching building of College in Jiangsu province.This is a five layer architecture with the floor 4.2 metres high and with the total area of 5377.1 square meters. This project is the reinforced concrete frame structurewith seismic grade of three and seismic fortification intensity of 7. On 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 and structural design. First of all, considering the space in the open and air, complete the construction, Facade, and the corss-section of the design and map architectural construction blueprint; Secondly, completed a load of the structural component of the framework of the reinforcement design, painted architecture blueprint with CAD, 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, selecte 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 booklets also design a foundation and stairs, and conclude the reinforcing bar calculation of the stairs and the base, and complete their structural construction blueprint. Key words: structural design; the frame; reinforcement 1 设计条件 1.1 工程名称 江苏某高校教学东楼设计 1.2 建筑设计资料 层数为五层，各层层高为 4.2m。在建筑设计中，大教室、小教室、教师休息室、卫 生间、楼梯等用房布置合理。 本设计采用三跨内廊式建筑，两边跨跨度均为 7.8m，中跨跨度为 3.3m。建筑物总体 呈长条形，总长为 62.95m，总宽为 19.15m，总高为 22.5m。柱网布置见图 1.1。 图 1.1 柱网布置图 1.3 基本数据 1.3.1 工程地质报告摘要 1）地下水 按照建筑场地的岩土工程勘察报告，建筑场地的地下水对混凝土结构无腐蚀性。 本工程基础为天然基础，持力层为第层全风化片麻岩，承载力特征值为 350kPa。 地基基础的设计等级为丙级。 2）土层描述 第层 耕土：该层分布于场地地表，层厚 0.31.00 米。松散，稍湿，高压缩性。 第层 粘土：层厚 1.22.3 米。可塑，高压缩性，承载力特征值为 70kPa。 第层 淤泥：层厚 1.503.3 米，流塑，高压缩性，承载力特征值为 40kPa。 第层 粘土夹粉土：层厚 4.05.4 米。软塑，湿，中高等压缩性。承载力特征 值为 80kPa。 第层 含角砾粉质粘土：层厚 3.76.4 米。可塑，湿，中等压缩性。承载力特征 值为 180kPa。 第层 全风化片麻岩：层厚 1.56.7 米。承载力特征值为 350kPa。 第层 强风化片麻岩：层厚 1.92.8 米。承载力特征值为 600kPa。 3）抗震要求 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。 建筑的场地类别为类。抗震等级为三级。 1.3.2 气象条件摘要 基本风压： W0=0.40 kN/m2 ，基本雪压： S0=0.35 kN/m2 1.3.3 活荷载 1） 楼面活载： 查建筑结构荷载规范(GB500092010)，确定楼面活载标准值为 2 kN/m2； 2）屋面活载： 按上人的承重钢筋混凝土屋面一般取标准值为 2 kN/m2。 2 结构方案设计 2.1 确定结构体系 本设计采用框架承重，现浇整体式钢筋砼楼板，外墙 250 厚空心砖墙，内墙 200 厚 空心砖墙。 2.2 梁柱截面的确定 2.2.1 横向框架梁 1）截面高度 h1=L=7800650975mm ) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( h2=L=3300275413mm) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( 取 h1=800mm，h2=300 mm 2）截面宽度 b=h=800267400mm ) 2 1 3 1 () 2 1 3 1 ( 考虑地震区 b250mm，故取 b=300mm 2.2.2 纵向框架梁 1）截面高度 框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高 h=L。) 8 1 12 1 ( h1=L1=90007501125mm) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( h2=L1=3300275413mm) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( h3=L1=3000250375mm) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( h4=L1=86007171075mm) 8 1 12 1 () 8 1 12 1 ( 取 h1=800mm，h2=300mm，h3=300mm，h4=800mm 2）截面宽度 b=h=800267400mm ) 2 1 3 1 () 2 1 3 1 ( 考虑地震区 b250mm，故取 b=300mm 2.2.3 次梁 1）截面高度 h=L=7800433650mm ) 18 1 12 1 () 18 1 12 1 ( 取 h=450m 2）截面宽度 b=h=450150225mm ) 2 1 3 1 () 2 1 3 1 ( 故取 b=250mm 2.2.4 框架柱 框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： 1）柱组合的轴压力设计值 (2-1) ngFN E 注：作用组合后柱轴压力增大系数。 支状态计算柱的负载面积。F 建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取 14kN/ mm2。 E g 计算截面以上的楼层层数。n 2） (2-2) / 注：框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查抗震规范可知取为 N u 0.9。 混凝土轴心抗压强度设计值，对 C30，查得 14.3N/ mm2。 c f 3）计算过程 对于边柱： =FgEn=1.38.4975145=773.27kNngFN E =773.271000/(0.914.3)=60083.14 mm2 / 取 600mm600mm 对于中柱： =1.2541.2145=3605kN ngFN E =36051000/(0.914.3)=.78 mm2 / 取 600mm600mm 2.3 横向框架的跨度和柱高 2.3.1 框架的跨度 框架的跨度应取柱形心间的距离。 2.3.2 框架底层柱的高度 框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离。规范要求柱在基础内最小 高度为 0.6m，室内外高差为 0.45m，二层板顶的标高为 4.2m，所以底层柱高应取为 5.35m。 2.3.3 其余各层柱高 除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高，故本设计其余各层柱高均为 4.2m。 框架跨度与柱高见图 2.1。 图 2.1 框架的跨度与柱高 3 重力荷载代表值计算 3.1 荷载统计 1屋面恒载标准值（上人） 防水层 三毡四油上铺小石子 0.40kN/m2 找平层 15 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.01520=0.30kN/m2 保温层 70 厚沥青珍珠岩块保温层 (0.07+0.235)/27=1.07kN/m2 找平层 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.0220=0.40kN/m2 结构层 120 厚现浇钢筋砼屋面板 0.1225=3.00kN/m2 粉刷层 10 厚粉平顶 0.0117=0.17kN/m2 合计： 5.34kN/m2 2. 2-5 层楼面恒载标准值(教室、走廊) 面 层 瓷砖地面（10mm 面层、20mm 水泥砂浆结合层） 0.55kN/m2 找平层 25 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.02520=0.50kN/m2 结构层 120 厚现浇钢筋砼楼板 0.1225=3.00kN/m2 粉刷层 10 厚粉平顶 0.0117=0.17kN/m2 合计 4.22kN/m2 3. 卫生间恒载标准值 10 厚防滑地砖面层，干水泥擦缝 200.01=0.2kN/m2 20 厚水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m2 40 厚细石混凝土（向地漏找坡） 220.04=0.88kN/m2 聚氨脂三遍涂膜防水层 1.8 厚 0.05kN/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平（表面用 JS 防水涂料） 200.02=0.4kN/m2 80 厚现浇钢筋混凝土板 250.08=2.0kN/m2 6 厚 1:0.3:3 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 170.006=0.102kN/m2 6 厚 1:0.3:3 水泥石灰膏砂浆粉面 170.006=0.102kN/m2 合计： 4.134kN/m2 4. 墙体恒载标准值计算 1） 外墙荷载标准值 20 厚水泥砂浆，刷乳胶漆（内外） 20.0220=0.80kN/m2 250 厚普通砖墙 0.2518=4.50kN/m2 合计： 5.30kN/m2 2）内墙荷载标准值 20 厚水泥砂浆，刷乳胶漆（内外） 20.0220=0.80kN/m2 200 厚普通砖墙 0.2018=3.60kN/m2 合计： 4.40kN/m2 3）内隔墙（卫生间） 10 厚面砖（双面） 0.0119.82=0.396kN/m2 10 厚混合砂浆粘结层（双面） 0.01172=0.34kN/m2 10 厚水泥砂浆扫底打毛（双面） 0.01202=0.40kN/m2 200 厚普通砖墙 0.2018=3.60kN/m2 合计： 4.54kN/m2 5. 楼梯休息平台 10 厚普通地砖面层 0.0120=0.20kN/m2 20 厚水泥砂浆结合层 0.0220=0.40kN/m2 80 厚钢筋混凝土板 0.1225=3.00kN/m2 12 厚混合砂浆，刷乳胶漆 0.01217=0.204kN/m2 合计： 3.804kN/m2 6. 门窗恒载标准值 钢窗玻璃门 0.4kN/m2 铝合金玻璃窗 0.4kN/m2 木门 0.2kN/m2 7. 梁柱恒载标准值 密度 25kN/m3 8. 女儿墙 20 厚水泥砂浆，刷乳胶漆（双面） 0.02202=0.80kN/m2 250 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 0.255.5=1.38kN/m2 合计： 2.18kN/m2 9. 活载标准值计算 上人屋面活荷载标准值 2.00kN/m2 楼面（教室）活荷载标准值 2.00kN/m2 走廊及楼梯活荷载标准值 2.50kN/m2 卫生间活荷载标准值 2.00kN/m2 屋面雪荷载标准值 Sk=urS0=1.00.35=0.35kN/m2 3.2 重力荷载代表值的计算 1. 梁柱自重计算，见表 3.1。 表 3.1 梁柱重力计算表 层次 构 件 bh（m m） (kN/ m3) g=bh( kN/m) L(m)n Gi=gLn (kN) G(kN) L1300800 251.056.3007.215680.4 L2300300 251.052.36252.7744.6513 L3300800 251.056.3008.418952.56 L4300300 251.052.36252.7425.515 L5300300 251.052.36252.4211.34 L6300800 251.056.30082100.8 一五 层梁 L7250450 251.052.9537.29191.363 2006.63 一层柱 KZ 600600251.1510.355.35341882.671882.665 二五 层柱 KZ 600600251.1510.354.2341477.981477.98 2. 楼板自重的计算 1）二五层楼面 卫生间 4 .134（8.68.15）289.752kN 教室、走廊 3.41（48.318.97.86.02.853.3） 2985.370kN 合计： 3275.122kN 2）屋面 5.34(48.319.258.67.88.60.35) 5339.279kN 3. 门窗自重的计算,见表 3.2。 表 3.2 门窗自重计算表 层 次 类 别 规格 （mm ） 面积 （m2 ） 密度 (kN/m2) 单重 （kN ） 数 量 总重 （kN ） 合计 （kN） 1.52.13.150.200.63106.3 1.02.12.10.200.4283.36 3.02.78.10.201.6211.62 木门 1.62.13.360.200.67210.672 3.62.79.720.403.88813.888 2.42.76.480.402.59225.184 玻璃 门 3.03.39.90.403.9613.96 2.11.42.940.401.1761922.34 3.62.17.560.403.0241854.43 4.51.25.40.402.1612.16 一 铝合 金玻 璃窗 1.53.34.950.401.9811.98 108.28 0.93.32.970.401.18822.376 1.52.13.150.200.63106.3 1.02.12.10.200.4283.36 3.02.78.10.201.6211.62 木门 1.62.13.360.200.67210.672 2.11.42.940.401.1761922.34 3.62.17.560.403.0241854.43 4.51.25.40.402.1612.16 1.53.34.950.401.9811.98 0.93.32.970.401.18822.376 1.82.64.680.401.87223.744 3.61.24.320.401.72811.728 二 四 铝合 金玻 璃窗 3.01.23.60.401.4411.44 102.16 1.52.13.150.200.63106.3 1.02.12.10.200.4283.36 3.02.78.10.201.6211.62 木门 1.62.13.360.200.67210.672 2.11.42.940.401.1761922.34 3.62.17.560.403.0241854.43 4.51.25.40.402.1612.16 1.53.34.950.401.9811.98 0.93.32.970.401.18822.376 1.82.64.680.401.87223.744 3.61.24.320.401.72811.728 四 五 铝合 金玻 璃窗 3.01.23.60.401.4411.44 102.16 4. 楼梯自重的计算 一个台阶重： （0.50.270.151.385）250.7012kN 斜板： 1.72（1.38523.512）1/20.122519.471kN 休息平台板 1： 1.85525.821.518kN 休息平台板 2： 2.43525.828.246kN 休息平台梁： 0.30.385.82516.530kN 一层楼梯重： 0.701228219.4706421.51816.53155.198kN 二五层楼梯重： 0.701228219.4706428.2416.53161.920kN 5. 墙自重计算 一层： AC 跨、DE 跨外墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 250 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3850 mm。 单跨重量： 7.83.855.3159.159kN 数量：6 总重： 159.596954.954kN BD 跨外墙： 墙厚 250 mm，计算长度 6000 mm，计算高度 3850 mm。 单跨重量： 63.835.3121.794kN 数量：1 总重： 121.7941121.794kN AC 跨、DE 跨内墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.44.4120.12kN 数量：8 总重： 120.12896.96kN AC 跨、DE 跨墙（卫生间） 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.44.54123.942kN 数量：1 总重： 123.9421123.942kN E 轴线墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3850 mm 计算长度： 56900600852100mm 墙上门窗面积： 3.62.182.11.413(3.62.4)2.71114.9m2 重量： (52.13.85114.9)5.3868.3255kN D 轴线墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 624506008330054350mm 墙上门窗面积: 2.11.480.93.31.52.1512.1232.754.54m2 重量： (54.353.4054.54)4.41039.423kN C 轴线墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 48075600644475mm 墙上门窗面积: 2.11.4101.52.1512.1453.55m2 重量：(44.4753.4053.55)4.4811.3215kN B 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 14125600212925mm 墙上门窗面积: 0.93.313.03.3112.87m2 重量：(12.9253.4012.87)5.3298.2774kN A 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3850 mm 计算长度： 48075600644475mm 重量： (44.4753.8575.6)5.3860.4086kN 合计： 7033.412kN 二四层： AC 跨、DE 跨外墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 250 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.45.3173.628kN 数量：6 总重： 173.62861041.768kN BD 跨外墙： 墙厚 250 mm，计算长度 6000 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 63.45.3133.56kN 数量：1 总重： 133.561133.56kN AC 跨、DE 跨内墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.44.4144.144kN 数量：8 总重： 144.14481153.152kN AC 跨、DE 跨墙（卫生间） 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.44.54148.7304kN 数量：1 总重： 148.73041148.7304kN E 轴线墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 56900600852100mm 墙上门窗面积： 3.62.182.11.4133.61.22.42.6109.26m2 重量： (52.13.4109.26)5.3580.668kN D 轴线墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 624506008330054350mm 墙上门窗面积: 2.11.480.93.31.52.1512.1232.754.54m2 重量： (54.353.454.54)4.4764.412kN C 轴线上墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 48075600644475mm 墙上门窗面积: 2.11.4101.52.1512.1453.55m2 重量： (44.4753.453.55)4.4586.278kN B 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 14125600212925mm 墙上门窗面积: 0.93.313.01.216.57m2 重量： (12.9253.46.57)5.3252.8895kN A 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 4200 mm 计算长度： 48075600644475mm 墙上门窗面积: 3.62.11075.6m2 重量： (44.4753.475.6)5.3589.3335kN 合计： 5250.7914kN 五层： AC 跨、DE 跨外墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 250 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.45.3140.556kN 数量：6 总重： 140.5566843.336kN BD 跨外墙： 墙厚 250 mm，计算长度 6000 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 63.45.3108.12kN 数量：1 总重： 108.121108.12kN AC 跨、DE 跨内墙（除卫生间与非柱间墙）： 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量： 7.83.44.4116.688kN 数量：10 总重： 116.688101168.88kN AC 跨、DE 跨墙（卫生间） 墙厚 200 mm，计算长度 7800 mm，计算高度 3400 mm。 单跨重量：7.83.44.54148.7304kN 数量：1 总重： 148.73041148.7304kN E 轴线墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 56900600852100mm 墙上门窗面积： 3.62.182.11.4133.61.22.42.6109.26m2 重量： (52.13.4109.26)5.3580.668kN D 轴线墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 624506008330054350mm 墙上门窗面积: 2.11.480.93.31.52.1512.1232.754.54m2 重量： (54.353.454.54)4.4764.412kN C 轴线上墙： 墙厚 200mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 48075600644475mm 墙上门窗面积: 2.11.4101.52.1512.1453.55m2 重量： (44.4753.453.55)4.4586.278kN B 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 14125600212925mm 墙上门窗面积: 0.93.313.01.216.57m2 重量： (12.9253.46.57)5.3252.8895kN A 轴线上墙： 墙厚 250mm, 计算高度 3400 mm 计算长度： 48075600644475mm 墙上门窗面积: 3.62.11075.6m2 重量： (44.4753.475.6)5.3589.3335kN 合计： 5539.0794kN 女儿墙： 墙厚 250mm, 计算高度 1500 mm 计算长度： 56900483251925022504mm 重量： 142.7251.52.18466.7108kN 6.恒载计算值 1）二层 梁板： 2006.63+3275.122=5281.752kN 楼梯： 0.5(155.198 +161.92)=158.559kN 柱： 0.5(1882.665+1477.98) =1680.3225kN 墙： 0.5(7033.412+5250.7914) =6142.1017kN 门窗： 0.5(108.276+102.156) =105.216kN 合计： 13367.9512kN 2）三层 梁板： 2006.63+3275.122=5281.752kN 楼梯： 0.5(161.92 +161.92)= 161.92 kN 柱： 0.5(1477.98+1477.98)= 1477.98kN 墙： 0.5(5250.7914+52