湖南浏阳第一中学教学大楼设计

论文题目湖南浏阳第一中学教学大楼设计目录TOC\o"1-3"\h\u29793摘要 ⑶轴、⒄轴~⒆轴与中间部分之间设置变形缝，以达到满足造型的同时，也可适应结构抗震变形。2.1.3要充分考虑材料和施工条件结构形式与材料和施工技术有关，若材料和施工技术存在不同，建筑结构形式也会不同。钢筋混凝土具有取材方便、耐久性好、耐火性好、造价低等优点。采用商品混凝土运输至施工现场，无需装配，不占用大的施工场地。2.2结构选型的要点2.2.1结构布置要点尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其受力以最短的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线，比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。框架结构的楼层平面次梁的布置，有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但这会使主梁截面加大，减少了楼层净高，顶层边柱也有时会难以支撑。2.3结构选型的确定2.3.1结构体系选型本教学楼采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2.3.2屋面结构采用现浇钢筋混凝土屋盖，采用刚性防水屋面，板厚120㎜。2.3.3楼面结构全部采用现浇钢筋混凝肋形楼盖，板厚120㎜。砼强度为C30，板的钢筋采用HPB300，楼面活荷载2.0KN/m.2.3.4墙体结构墙体采用240厚的加气混凝土砌块。在±0.00标高以下采用240的标准砖砌块。2.3.5楼梯结构楼梯结构采用板式现浇梯段，现浇混凝土双跑楼梯，每层设置2个楼梯间，满足人流疏散需求。2.3.6基础结构根据工程地质资料可知，本场地自然地表以下0-0.5m为填土，0.5m-3.0m为粘土（地基承载力特征值230KPa）,3.0m-7.0m为粉质粘土（地基承载力特征值350KPa），7.0m以下为碎石土（地基承载力特征值440KPa）；地下水位标高为地表以下2.5m，地下水丰富。因此，本工程不宜采用天然地基。经基础方案比较，本工程采用钻孔混凝土灌注桩基础。以碎石土层作桩端主要持力层，按摩擦端承桩设计。地下水位在地面以下2.5m，对混凝土无侵蚀性。本工程基础设计采用《建筑地基基础设计规范》（GB50007_2011），采用桩承台基础。选用施工质量容易保证的钻孔混凝土灌注桩，直径D=400㎜。初步确定承台厚度为0.6m，桩长初步确定为8m。桩埋深示意图见基础大样图所示。图2-1-1桩基础配筋及位置图第三章结构设计3.1框架设计3.1.1工程概况该实验楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积11305.82m2，建筑平面为“U”型，宽度≦40m，长度≦60m。建筑方案确定，中间部分房间开间3.3m,进深7.5m，走廊宽度2.4m；两侧部分房间开间、进深视具体情况而定。底层层高4.2m，其它层层高为3.6m，室内外高差0.45m。框架平面柱网布置图3-1所示，（仅取4轴-16轴部分作为设计对象）图3-1框架平面梁、柱布置3.1.2估算构件截面尺寸a、框架柱子2～8层截面尺寸均为b=h=((1/8~1/12)H=(1/8~1/12)×3.6m=0.45~0.3m1层:b=h=((1/8~1/12)H=(1/8~1/12)×4.2m=0.52~0.35m取b×h=500mm×500mmb、横向框架梁(L1)：h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)×7.5m=0.75~0.42m取h=600mmb=(1/2~1/3)h=(1/2(1/2~1/3)1/3)×0.6=0.2~0.3m取b=250mmc、中间框架梁(L2)：由于跨度小，故取b×h＝250mm×400mmd、纵向框架梁(L3)：h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)×3.3m=0.33~0.18m取h=500mmb=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)×0.5=0.25~0.17m取b=250mme、次梁(L4)：h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)×6.6m=0.66~0.37m取h=500mmb=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)×0.5=0.25~0.17m取b=250mm(2)楼板厚度：（采用单向板）h>l/40=l/40×3.3=0.82m取h=120mm(3)梁的计算跨度梁的跨度：取轴线间距，即边跨梁为7.2m,中间梁为2.4m，(4)柱高度底层柱子高h=4.2m+0.45m+0.50m=5.15m，其中4.2m为底层高，0.45m为室内外高差，0.50m为基础顶面至室外地坪的高度。其他层柱高等于层高即为3.6m。由此得框架计算简图，见图3-2。图3-2横向框架柱布置图及柱编号3.1.3荷载计算(1)屋面均布荷载：30厚细石混凝土保护层0.03m×24=0.72kN/㎡二毡三油防水层0.35kN/㎡20厚水泥沙浆找平层0.02m×20=0.40kN/㎡150厚蛭石保温层0.15m×5=0.75kN/㎡120厚钢筋混凝土板0.12m×25=3kN/㎡约15厚天棚底装饰厚度0.015m×16=0.24kN/㎡共计：5.46kN/㎡屋面恒载标准值：（12×3.3+0.5）×（7.5×2+2.4+0.5）×5.46=3919KN/㎡图3-3横向框架计算简图及柱编号(2)楼面均布恒载（按楼面做法逐项计算）：12mm厚陶瓷地砖地面0.012m×28=0.34kN/㎡30mm厚细石混凝土0.03m×24=0.72kN/㎡120mm厚钢筋混凝土现浇板0.12m×25=3kN/㎡约15厚天棚底装饰厚度0.015×16=0.24kN/㎡合计：4.3kN/㎡楼面恒载标准值：（12×3.3+0.5）×（7.5×2+0.4+0.5）×4.3=2742kN/㎡(3)屋面均布活载计算重力荷载代表值时，要考虑雪荷载和施工荷载。0.4×（12×3.3+0.5）×（7.5×2+2.4+0.5）=287kN/㎡(4)楼面均布活载对于实验楼取均布活荷载为2.0kN/㎡，故楼面均布活载标准值为：（12×3.3+0.5）×（7.5×2+2.4+0.5）×2.0=1435kN/㎡(5)梁柱自重（包括梁侧，梁底，柱抹灰重量）梁侧、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽计算来考虑。表3-1梁柱自重表梁（柱）编号截面（㎡）长度（ｍ）根数每根重量（kN）L10.25×0.67.025×8=20030.45L20.25×0.41.9013×8=1045.51L30.25×0.52.8044×8=35210.15L40.25×0.55.904×12+2=5037.54Z10.5×0.55.15(4×7×12)+2×7=35026.24Z20.5×0.53.602×8=1621.39注：每根重量为：0.29×0.6×7×25=30.45kN（考虑抹灰）对于柱，则：0.4×0.4×5.15×25=37.54kN(6)墙体自重：墙体均为240mm厚墙。墙两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。表3-2墙体自重每片面积片数重量(kN)底层纵墙2.8×4.4512×4-2=463049底层横墙7.0×4.3517275其他层纵墙2.8×3.1462124其他层横墙6.7×3.0171818注：单位面积上墙体的重量为：0.28×19=5.32kN/㎡故：墙体自重为：5.32×2.8×4.45×46=3049kN，其他计算类同。(7)荷载分层总汇a、顶层重力荷载代表值包括顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载+50%活载+梁自重（纵横梁）+半层柱自重+半层墙体自重。b、其他层重力荷载代表值包括：其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+上下各半层的柱及纵横墙体自重（包括横墙）。将前述荷载相加，得集中于多层楼面的重力荷载代表值如下：第八层：7569KN第七至二层：9943KN第一层：12013KN建筑物重力荷载代表值为=7569+9943×6+12013=79240kN=7569+9943×6+12013=79240kN=7569+9943×6+12013=79240kN质点重力荷载值见图2-4.图3-4质点重力荷载值3.1.4截面设计(1)承载力抗力调整系数考虑地震作用时,结构构件的截面采用下面的表达式：≤/(对轴压比小于0.015的柱，偏压状态时，=0.8，受剪时=0.85)式中——承载力抗力调整系数，取值见表2-22；——地震作用效应与其它荷载效应的基本组合；——结构构件的承载力。注意在截面配筋时，组合表中地震力组合的内力均应乘以后再与静力组合的内力进行比较，挑选出最不利组合。表2-22承载力抗震调整系数材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪、偏拉0.85(2)横向框架梁截面设计取底层框架梁为例说明计算方法，其它层计算方法类似。图2-14底层梁内力示意梁控制截面的内力如图2-14所示。图中单位为kN·m，的单位为kN。混凝土强度等级（=14.3N/mm2，=1.43N/mm2）,纵筋为HRB335(=300N/=0.55)箍筋为HPB235(=210N/=0.55)。梁的正截面强度计算（见表2-23）b、梁的斜截面强度计算（见表2-24）为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时对剪力设计值进行调整如下：式中v——剪力增大系数，对二级框架取1.2；——梁的净跨，对第一层梁，＝6.7m,=1.9m；——梁在重力荷载作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值,；,——分别为梁的左、右端顺时针方向或反时针方向截面组合的弯矩值。由表2—18查得：CE跨：顺时针方向=92.21kN·m=-333.27kN·m逆时针方向=-315.21kN·m=42.32kN·mEF跨：顺时针方向=±113.91kN·m逆时针方向=195.92kN·m计算中+取顺时针方向和逆时针方向中较大值。剪力调整:CE跨：+=92.21+333.27=425.48kN·m＞315.21+42.32=357.53kN·m=(32.85+0.5×6.6)×1.2×1/2×7.0=151.83kN·mEF跨:+=113.91+195.92=309.37kN·m＞=(15.44+0.5×6.6)×1.2×1/2×1.9=21.36kN·m=1.05×425.48/7.0+151.83=213.97kN=1.05×309.83/1.9+21.36=192.34kN考虑承载力抗震调整系数：=0.85=0.85×211.48=179.76kN，=0.85×190.88=162.25kN调整后的剪力值大于组合表中静力组合的剪力值，故按调整后的剪力值进行斜截面计算。表2-24梁的斜截面强度计算截面支座支座支座设计剪力V´（kN）207.91200.37154.80（kN）176.21170.31131.58调整后的剪力（kN）211.48211.48190.88（kN）179.76179.76162.25250×565250×565250×365475.26＞V475.26＞V307.03＞V箍筋直径Φ（mm）肢数（n）2φ82φ82φ850.350.350.3箍筋间距S（mm）100100100290.59＞·V290.59＞·V237.78＞·V0.4020.4020.500(3)柱截面设计a、以第一、二层E柱为例混凝土等级为C30，=14.3N/mm2，=1.43N/mm2纵筋为HRB335,=300N/mm2，箍筋为HPB235，=210N/mm21、轴压比验算表2-25轴压比限值类别轴压比限值一二三框架柱框架梁由E柱内力组合表2-21查得:(Ⅰ-Ⅰ表示二层底部，Ⅱ-Ⅱ表示首层顶部，Ⅲ-Ⅲ表示首层底部)Ⅰ-Ⅰ=2313.47kNc==2212.12×103/(500×500×14.3)=0.642＜0.8Ⅱ-Ⅱ=2579.33kNc==2579.33103×/(500×500×14.3)=0.723＜0.8Ⅲ-Ⅲ=2611.36kNc==2611.36×103/(500×500×14.3)=0.7＜0.8均满足轴压比的要求。2、正截面承载力的计算框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关,一般框架梁的延性远大于柱子。梁先屈服使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移增大，抗震性能较好。若柱子形成了塑性铰，则会伴随产生较大的层间位移，危及结构承受垂直荷载的能力，并可能使结构成为机动体系。因此，在框架设计中，应体现“强柱弱梁”，即一、二级框架的梁柱节点处，除顶层和轴压比小于0.15者外（因顶层和轴压比小于0.15的柱可以认为具有与梁相近的变形能力）。梁、柱端弯矩应符合下述公式的要求：二级框架＞1.1式中——节点上、下柱端顺时针或逆时针截面组合的弯矩设计值之和；——节点上、下梁端逆时针或顺时针截面组合的弯矩设计值之和。第一层梁与E柱节点的梁端弯矩值由内力组合表2-18查得:左震333.27+113.91=447.18kN·m右震42.32+195.92=237.25kN·m取=447.18kN·m第一层梁与E柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-21,查得:左震226.57+222.18=448.75kN·m右震69.23＋145.39=212.49kN·m梁端取左震,也取左震:=448.62kN·m＜1.1=1.1×425=467kN·m取´=467.5kN·m将与´的差值按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上下柱端（即Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ截面）=226.57/448.75×（467.5－448.75）=9.53kN·m=222.18/448.75×（467.5－448.75）=9.35kN·m=226.44＋9.53=235.97kN·m=222.18＋9.35=231.53kN·m对柱底Ⅲ—Ⅲ截面的弯矩设计值考虑增大系数1.5=243.81×1.5=365.72kN·m根据E柱内力组合表2-21,选择最不利内力并考虑上述各种调整及抗震调整系数后，各截面控制内力如下:Ⅰ-Ⅰ截面:①=235.97×0.8=188.78kN·m=1757.75×0.8=1406.2kN②=89.21kN·m=2007.66kNⅡ-Ⅱ截面:①=231.53×0.8=185.22kN·m=1845.39×0.8=1476.31kN②=40.45kN·m=2278.23kNⅢ-Ⅲ截面:①=365.72×0.8=293..58kN·m=1874.26×0.8=1499.41kN②=20.06kN·m=2307.10kN截面采用对称配筋,具体配筋见表2-26中.当＜15时,取=1.0式中——轴向力对截面形心的偏心距；——附加偏心距；——初始偏心距；——偏心受压构件的截面曲率修正系数；——考虑构件长细比对构件截面曲率的影响系数；——偏心距增大系数；——轴力作用点到受拉钢筋合力点的距离；——混凝土相对受压区高度；、——受拉、受压钢筋面积。表2-26E柱截面配筋截面Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN·m)188.7889.21185.2240.11293.5820.06N(kN)13232007.661476.312278.231499.412307.10(mm)450051505150(m2)500×465500×465500×465(mm)142.741.6125.517.6195.18.7(mm)202020202020(mm)162.761.6145.537.6215.128.7910.310.310.89310.78510.7751.01.01.01.01.01.01.1651.3901.2421.7361.1641.952(mm)189.585.6180.765.3250.456.0e(mm)404.5300.6395.7280.3465.4271.00.3980.6140.4440.6960.4510.712偏心性质大偏心小偏心大偏心小偏心大偏心小偏心318＜0376＜01184＜0选筋418418425实配面积(mm)101710171964%0.870.871.69b、以第一、二层C柱为例。1、正截面承载力计算第一层梁端弯矩值由内力组合表2-21查得:左震92.21kN·m右震333.27kN·m取=333.27kN·m第一层梁与C柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-18,查得:左震21.20+71.24=92.44kN·m右震201.82＋170.23=372.05kN·m梁端取右震,也取右震:=372.05kN·m＞1.1=1.1×333.27=366.5kN·m取´==372.05kN·m故不需调整，取：=201.82=170.23对柱底Ⅲ—Ⅲ截面的弯矩设计值考虑增大系数1.5=238.88×1.5=358.32kN·m根据C柱内力组合表2-20,选择最不利内力并考虑上述各种调整及抗震调整系数后，各截面控制内力如下:Ⅰ-Ⅰ截面:①=201.82×0.8=161.45kN·m=1943.59×0.8=1554.87kN②=107.83kN·m=1775.24kNⅡ-Ⅱ截面:①=170.23×0.8=136.18kN·m=2231.22×0.8=1784.97kN②=51.58kN·m=2011.73kNⅢ-Ⅲ截面:①=352.32×0.8=281.85kN·m=2321.03×0.8=1856.8kN②=25.80kN·m=2040.71kN截面采用对称配筋，具体配筋见下表2-27表2-27C柱截面配筋截面Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(kN·m)161.45107.83136.1851.58281.8525.80N(kN)1542.871761.041772.922001.921796.022030.80(mm)450051505150(m2)500×465500×465500×465(mm)25.8159.612.7(mm)202020202020(mm)45.8179.632.7910.310.31110.8930.9950.8801.01.01.01.01.01.01.2171.3361.3651.6871.1951.948(mm)151.0107.0131.977.3214.663.70.4640.5300.5330.6170.5400.634偏心性质大偏心大偏心大偏心小偏心大偏心小偏心103＜078＜01256＜0选筋418418425实配面积(mm)101710171473%0.870.871.694.1板的计算：混凝土，=14.3N/；=1.43N/。采用HPB235级钢筋，=210N/。=0.6144.1.1单向板的配筋计算(1)板的计算跨度和荷载计算板的计算跨度及荷载：45/=0.31＞0.2，取=0.31%因板两端与梁固接，按调幅法计算板的计算跨度取净跨：边跨：==3300—250/2=3175mm中间跨：==3300—250=3050mm屋面：活荷载设计值q=1.4×2=2.8lkN/恒荷载设计值：g=4.96×1.2=5.95kN/楼面：活荷载设计值：q=1.4×2=2.8lkN/恒荷载设计值：g=3.8kN/g+q=2.8+4.56=7.36kN/屋面板和楼面板的编号，详见图3-5。图3-5计算简图(2)计算截面的弯矩设计值及配筋：取板的计算宽度为一米，按端支座是固定的五跨等跨连续板计算，见图2-16。若板的四个周边都是与梁连接的，考虑拱作用，将弯矩设计值降低20%，其它的弯矩不予降低，采用HPB235钢筋，采用分离式配筋，弯矩及配筋计算见表2-28。图3-6板布置图表3-28连续单向板的截面弯矩及配筋计算截面楼面B1、B2、B3端支座边跨跨中第一内支座中间跨中中间支座计算跨度3.1753.1753.053.053.05弯矩系数-1/161/14-1/111/16-1/14弯矩-4.645.30-6.224.28-4.89()283327381261294配筋ф8@180ф8@150ф8@120ф8@180ф8@150实配面积279.0335419279335续表3-28截面屋面B4、B5、B6端支座边跨跨中第一内支座中间跨中中间支座计算跨度3.1753.1753.053.053.05弯矩系数-1/161/14-1/111/16-1/14弯矩-5.516.30-7.405.09-5.81()338392463316354配筋ф8@150ф8@120ф8@100ф8@150ф8@120实配面积3354195033354194.1.2双向板的配筋计算(1)板的计算跨度和荷载计算屋面：g+q/2=5.95+1/2×2.8=7.35kN/g+q=5.95+2.8=8.75kN/q/2=2.8/2=1.4kN/计算跨度：内跨：=，为轴线间距离；边跨：=+b,为净跨，b为梁宽楼面：g+q/2=4.56+1/2×2.8=5.96kN/g+q=4.56+2.8=7.36kN/q/2=2.8/2=1.4kN/(2)计算截面的弯矩设计值及配筋：(弯矩计算见表2-29)截面有效高度选用ф8钢筋作为受力主筋，则（短跨）方向跨中截面的=h-c-d/2=100-20-8/2=76mm;(长跨)方向跨中截面的=h-c-3/2d=100-20-3/2×8=68mm;支座截面处均为76mm.截面弯矩设计值：该板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减。⑴区格的跨中截面与—（或—）支座截面折减20%；⑵区格的跨中截面与—(或—)支座截面折减20%表2-30双向板的配筋计算截面m配筋实有跨中761.52×0.8=1.2281ф8@150335681.10×0.8=0.8865ф8@150335761.72×0.8=1.3891ф8@150335680.98×0.8=0.7858ф8@150335761.79×0.8=1.4394ф8@150335681.25×0.8=1.0074ф8@150335761.98×0.8=1.58104ф8@150335681.13×0.8=0.9066ф8@150335—76-2.40×0.8=-1.92127ф8@150335—76-2.40×0.8=-1.92127ф8@150335－76-3.11205ф8@150335－76-2.97×0.8=-2.38157ф8@150335－76-2.86×0.8=-2.29151ф8@150335－76-2.86×0.8=-2.29151ф8@150335－76-3.70244ф8@150335－76-3.53×0.8=-2.82186ф8@150335边支座76-2.41159ф8@150335边支座76-2.87189ф8@150335第三章结论本设计包括建筑设计,结构设计两部分。通过这两部分的设计使我对大学以来所学的各门课程有了一个系统而全面的了解，加深了各专业课程知识的融会贯通。建筑设计是对拟建建筑物预先进行设想和规划，根据建筑物的用途和要求确定其各部分的形状和尺寸，并将各部分有机地组织到一起，创造出优美协调的建筑空间环境。通过对设计任务书的认真研究和分析，综合考虑各个方面的因素，本设计进行了抗震概念下的建筑和结构设计，根据教学楼的特点，确定了其结构形式为钢筋混凝土框架结构。设计中选取一榀框架进行计算，按照框架设计计算的步骤：结构布置；荷载的计算包括恒荷载、活荷载；框架结构的内力计算和内力组合；针对控制截面按最不利内力组合进行截面设计和配筋计算。对于框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。整个毕业设计过程，理论与实践相结合，通过对本设计的设计原理和构造的基础知识，掌握建筑施工图的设计方法和步骤，提高绘制和识别建筑施工图的基本技能。使我对结构设计的全过程有了初步的认识，为今后的工作和学习打下了良好的基础，并培养了我们吃苦耐劳的精神，严谨周密的思考方式，认真负责的态度，达到了毕业设计应有的要求和目的。通过毕业设计的锻炼也使我明白处理不同难题的方法，在遇到难题时不能避而远之，应