【W实验学校教学楼设计7300字（论文）】

W实验学校教学楼设计摘要此工程为崇文实验学校教学楼设计，该教学楼用的是框架结构，这个结构有五层的主体部分，按照计算书上规范查询的抗震烈度是七度。进行结构设计部分计算的时候，我是从教学楼的设计结构中截取出一榀框架来进行计算，计算内容主要包括：有关布置荷载、清理各种荷载（包括各种恒载、各种活载、所有的荷载代表值）、计算在竖向荷载作用下框架的内力、计算水平地震作用、计算荷载作用效应组合、对截面进行的的设计、对梁柱节点进行抗震验算、对基础进行设计并且对楼梯进行计算。其中，我用的是弯矩二次分配法，来进行计算竖向荷载作用。对于水平荷载作用内力，我采用的是D值法进行计算。在对梁柱进行截面设计时要根据“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱锚固”的原则调整内力。在这之后根据计算书内容使用PKPM软件对工程进行整体结构设计部分。在进行结构设计部分的过程中，不仅需要查阅资料，还得边研究最新的国家标准规范边进对照着设计。因为这个教学楼设计需要我们仔细地进行全方位、多角度的考量。关键词：布置结构清理荷载计算内力截面设计抗震验算基础设计目录1.绪论 41.1选题意义 41.2有关设计所需要的主要工作内容 51.2.2结构电算部分 61.3建筑设计部分 61.3.1建筑设计 61.3.2建筑总平面图 62.设计概况 62.1工程概况 63.结构布置 73.1体系结构 73.2结构布置方案 83.3结构构件尺寸 94. 计算单位 105. 荷载清理 105.1 恒荷载清理 115.2 活荷载清理 115.3 重力荷载代表值清理 116. 荷载作用效应计算 126.1 荷载作用效应计算 126.2水平荷载作用下内力计算 126.3水平地震作用计算 137. 荷载作用效应组合 138. 截面设计 158.1 框架梁截面设计 158.2 框架柱截面设计 159. 基础设计 1610. 楼梯设计 17PKPM电算 17结语 18参考文献 191.绪论1.1选题意义在现代科技飞速发展的今天，对于学校的要求也是随着科技的发展越来越高。学校内需要配备齐全、完善的现代化教学设施，我们得让教学楼能做到的功能尽可能完善、教学楼里的各种设施都做到最好、教学楼周围的环境很安静、教学楼内的布置让人一看就很舒心、教学楼内没有小黑屋啥惩罚孩子的地方来保护孩子的身心健康、可以体现人文底蕴、文化继承与发展的现代化新型学校，可以说现在的学校是培养二十一世纪新型人才的理想田园。相较于前瞻性的设计理念，我们的学校建筑需要具有务实性、严谨性，建筑要给人体现出严谨、务实的感觉。我们的教学楼正好可以完美地体现出在一定范围内的独特性；具有正确的导向性；办学风格相对来说具有一定的稳定性。教学楼还承载着一个学校标志的作用，教学楼的设计在艺术等方面必须符合现代人对于美的需求，起码让人看着舒心，感觉内心很稳定。除开艺术功效，教学楼的设计方面必须要具有特别高的实用性以及经济性。教学楼拥有着高选择性、多形式多方面、安全要求极高的特点。无论是建筑设计还是结构设计，其中都全方面、多角度的包含了有关土木工程的所有知识，这个设计让我巩固了四年所学的所有知识，并且还更好的锻炼了我的实际项目设计能力。最重要的是，教学楼设计可以让我模拟亲身参与祖国的基础公共设施建设事业，为现代化教学建筑设施研究与发展方面添砖加瓦，在此基础上，我选择了极具代表性的中学教学楼作为毕业研究。1.2有关设计所需要的主要工作内容计算框架（一榀横向标准框架）布置结构先思考明白并演算一下此建筑物的梁、板、柱子的尺寸，然后考虑一下其他构件的空间布置，在经过计算考虑一下它们的截面尺寸。与此同时，通过计算得出基础埋设深度是多少，之后查阅资料考虑一下基础形式到底用什么。荷载清理清理恒载：按照先前考虑的做法，考虑一下实际情况，结合之前确定的构件的截面尺寸以及做法，算出来作用在框架上的恒荷载，在绘制出来在此恒载作用下的结构简图。清理活载：按照使用功能考虑一下房屋的分类，然后找到规范，在规范上面查找相对应的荷载标准值，比如教室的荷载标准值，之后好好的计算一下作用在框架上的活载，之后再用cad画一下，就可以得到在活载作用下的框架结构计算简图。重力荷载代表值清理：以《抗规》为凭据，确认在重力荷载作用下的代表值把各种荷载所造成的作用组合在一块设计框架各柱、梁的横截面计算一下框架的节点是否满足抗震要求7）挨个计算一下看看承载力特征值、持力层基础值都是多少，同时在验算一下。8）最后一步，进行楼梯的设计与检测。1.2.2进行结构的电算计算我采用的是pkpm软件。用PKPM来对整体的教学楼框架进行一个电算的计算1.3建筑设计部分1.3.1建筑设计我在网上的地图实际考察了一下建筑场地，然后又看了很多前辈做的教学楼设计，参考了一下他们的建筑布置情况，把他们设计的精妙的地方加以保留，最终得到了我自己的设计方案。最终确定为全对称结构。1.3.2建筑总平面图绘制建筑图的时候我使用了天正进行设计。平面设计最重要的就是规划功能分区，在心中规划好功能分区之后，在使用轴线进行初期规划绘制。在房间安放完之后，在墙上开洞，布置门窗，选择两边和正中心的位置布置楼梯，然后将各个部件尺寸以及各部分楼层高度全部清晰标注出来。2.设计概况2.1工程概况1）与建筑相关的气象资料所在地区主导风向：每年基本以东南风居多，50年能遇到一次的基本风压是w0=0.45kN/m2常年雪压：S=0.35kN/m2一月份基本平均气温：-10--00C所在地气温最大最小基本差值：260C年降水量：平均在1000mm左右建筑物所在地最大冻土深度：9cm2）地震相关资料四类场地，7度的基本地震烈度，0.15g的设计基本地震加速度3）地质条件拟建场区地形平坦，地下水位埋深3.5米，无腐蚀性，地层情况见下表。3.结构布置3.1体系结构布置规定：对于建筑结构体系来说。建以及的抗震设防类别、建筑的高度、抗震设防烈度、场地条件、地理位置基础、材料结构与施工技术等具体场景，结合经济、技术与现有条件综合比较后确定。如何选择合适的抗侧力结构体系，进行合适的构件设计布置，使构件具备有效的抗震基础性能，应该作为结构设计的重中之重。本设计工程是一个多层结构，他的高度是18.7m，本系统设计选取框架结构体系。框架结构体系自重轻，延性好，传力明确，由柱构件和梁构件通过连接节点结合布置，具备可灵活布置，可适配较大空间的优势。3.2结构布置方案在空间布局上对构件和建筑形体规范性的要求规定：不符合规范的建筑设计应该按照系统规定采用相应的加强措施；对于非常不符合规范的建筑设计应该进行专项研究与论证计算，采用非常手段加强建筑措施；如果建筑设计存在严重不规范则不应该采用。规定：实际的建筑设计应该重视自身的平面、立面与相应的竖向剖面规范性用以应对建筑抗震性能与实际经济的相关影响，应该择优选取规范的形体设计，他的抗侧力构件应该是取对称形式的。对于结构体系来说的合理性要求：按照规定来说，作为一个建筑结构，应该画出一个标准明确的建筑设计部分的简图，并仔细地考虑一下地震效应的传播途径。这个图中应该有基础抗震的承载力，基础应该具有良好的变型能力以应对减弱地震能量的作用需求。在此基础上，我们应该选择延性优秀的混凝土现浇框架结构。同时与现有的单项布置方案相比，纵横向的双向承重设计方案具有优秀的抗震设计能力，所以本设计的方案采取纵横向的双向承重方案来进行设计。基于此基础上，我画出的结构平面布置图如下：3.3结构构件尺寸板的尺寸要求规范了板的实际厚度，单向板h≥130L，双向板h≥140L，楼板的最小厚度为80板的高跨比可取h/L=（1/35~1/45）,故板厚取120mm。梁的尺寸要求要求是：宽度得是n×50mm，对于主梁来说，宽度应该大于等于n×50mm（n≥4）,对于次梁来说，宽度应该大于等于n×50mm（n≥3）。当梁的高度小于等于800mm时，梁的高度h=n×50（n大于1），当梁的高度大于800mm时，梁的高度应该是h=n×100m（n大于1），不过正常来说，梁的高度应该在300mm以上（包括300mm），并且与此同时，应该小于跨度的四分之一。主梁最次还应该比次梁长个50mm。柱构造要求：柱子的截面长度一般是d=n×50（n大于等于1）。而对于矩形柱来说，矩形柱的框架一般是d=n×50（n大于等于7）。框架柱圆形截面尺寸≥400mm。柱高度H≥4b。b=（1-2/3）h。柱宽-梁宽≥50mm。柱的截面尺寸根据轴压比确定。NA计算单位在实际的工程设计中，框架结构可被简化为平面结构进行运算，计算时只使用与水平荷载在平行作用起方向的榀框架进行工作，不过对于平面外的刚度来说，就并不需要去考虑了。假设说楼板自己在自己所在的平面里边有无限大的刚度，同时我们忽略构件扭转产生的效应。我们就可以截下来并横向与纵向框架并分别计算，计算原则按照平面抗侧力体系来。本教学楼计算结构部分我采用截取一榀框架计算（④号轴）一般来说，当水平力在同一方向时，水平力只取决于该方向的抗侧力结构，垂直的方向并不受力。水平荷载的作用施加上之后，并不会让楼板产生相对位移。水平荷载有扭转，但是扭转作用并没有啥影响。有关清理荷载部分计算单元选用4轴该榀典型框架，规定，四边支承的板长边/短边<=2.0时，就应该用双向板来计算；当长边大于二倍的短边但是小于三倍的短边时，就应该用双向板了。当长边大于三倍的短边时，就应该按照单向板来计算了。本教学楼采用的是双向板来进行计算。活荷载清理上面有规定活载标准值，同时计算方法可以参考恒载的来，步骤和公式基本都是差不多的。同时在计算完之后，也是按照恒载的方式在最后画一下其框架对应的计算简图。重力荷载代表值清理规定：当确实是遇到了地震作用的时候，这时候的设计荷载代表值。就应该把结构和构件的可变。荷载代表值和自身重量。代表值加在一起。楼面活荷载组合系数这一块应该是0.5.有关荷载作用带来的效应计算计算荷载作用带来的效应一共有三种方法来计算竖向荷载作用下框架结构的内力：分层、迭代、弯矩分配法。分层法适用于本结构和他的荷载沿着高度分配的很均匀的情况，同时框架的节点梁柱线刚度比也需要≥3；迭代法适用于没有侧移，十分均匀的框架这种情况。有关于本设计来说，我所选用的是弯矩分配法，在计算的时候需要假定：①不用分析清空轴向变形的情况；②忽略框架侧向移动这个情况。由于弯矩分配法十分简洁并且计算精度也还可以，他的计算精度也可以用来满足工程需要。我横向对比了一下这三种计算方法，相比于剩下那两种计算方法，需要计算的东西少了很多，相对于分层法，因为分层法这东西考虑了荷载对于其他杆件，有内力产生的影响。所以考量之后，我认为弯矩分配法是要比分层法准确不少的。所以最后我还是选择了用弯矩二次分配法来进行我的结构计算。计算步骤如下：对于各层建筑结构梁端和固端的弯矩，计算一下他们在竖向荷载作用下的数值；分配系数由梁柱线刚度确定；各节点的杆端弯矩值由弯矩的分配和传递确定；依据静力平衡条件来计算各个梁跨的中弯矩。随时间变化的楼面活荷载的作用位置，会改变构件的内力。随着楼面活荷载不利布置而引发的内力增大，通常有四种方法计算方法。本次教学楼设计，我所采用的方法是“满布活荷载法”。在这个情况下，获得的楼面梁弯矩在支座处与按最不利荷载布置原则于最终求得的弯矩非常相似，问题是跨中弯矩好像有点小。因为跨中弯矩有点小，所以我采用了用1.1到1.2的系数来把跨中弯矩给放大一下。同时，将跨中弯矩放大，也可以同时考虑一下（近似的）楼面的活载在实际的情况下有什么不利影响。在水平荷载作用下，内力的计算有两种方法来计算内力，分别是反弯点法。另一种是D值法。但是反弯点法这块有一个假设。这个假设是梁柱有无穷大的线刚度比。所以在这部分我们就可以不考虑节点转动的问题，就只让柱侧移刚度和它的线刚度有关就行。而且对于柱子来说，它的反弯高度是一个定值。这样就能使用简化反弯点法来进行计算。但是有一个问题，对于梁柱的线刚度之比来说，他俩有点接近。所以我们考虑一下抗震情况，当柱子的线刚度比梁的线刚度要大的时候，我们用反弯点法来进行计算的时候出现的误差就会有点大。反弯点的基本假设要求不可以精确的反映出框架的梁柱线刚度的对框架结构抗侧移的刚度的影响。我们可以用D值法来修正一下反弯点的高度。6.3在水平地震作用下的计算对于抗震计算来说，一般是有三种方法的：底部剪力法和时程法和振兴分解法。按照规定，如果高度<=40m可采用底部剪力法用以稍微让计算简单点。除开上面说过的结构外，应该使用振形分解反应谱法来进行计算。对于极度不符合规范的建筑、甲类和高层建筑应该使用时程分析法进行计算。结合实际，我使用的是底部剪力法计算水平地震效应。荷载作用效应组合规定：建筑结构设计是要考虑一下所有会一起出现的荷载的情况的。我们一般会采用。对大伙都不利的组合来进行设计。对于竖向荷载作用来考虑，我们应该把内力调幅放在内力组合前面来进行计算并完工。对于梁端来说，在水平荷载作用下的弯矩我们可以不用去理会。同时梁端的负弯矩系数等于零点八五。有关截面的设计对框架梁进行截面设计对于框架梁来说，要对它的正、斜截面进行设计。与此同时，我们还得去算一下梁的正截面承载力这一块。我们要对梁的正截面承载力进行计算，控制截面取支座处和跨中。下面这个公式主要是用来计算一下框架梁梁端的剪力设计值的。对框架梁的截面进行设计验算轴压比：但我们使用的钢筋是对称的时候，有可能会出现框架柱的某一个可怜的截面承受到变号弯矩这种情况。我们看一下柱端内力的组合值。看完之后，选择一下最不利的设计值。与此同时，我们看一下柱子的上端和柱子的下端的内力设计值，哪个大选哪个，用来当作截面配筋计算基础。柱子端点的弯矩设计值：下面选取部分表格放入。基础设计多层框架结构的一般具有柱下条形基础、独立基础以及片筏基础，如果需要应该使用桩设计等。基础类型的选择，主要取决于施工工地现场的地质与地貌情况。上面结构对地基上产生的不均匀沉降现象，对倾斜的敏感情况，还得考虑一下施工现场的实际情况与条件等因素，同时技术经济也是重要的衡量要点。正常来说，在稍密的卵石层来安排设计持力层是最好的。规定：基础埋的深度应该大于等于0.5米，与此同时，应该在地下水位上面埋基础。保证不会受到干湿交替的影响。选择基础埋深dm2。对于基础的类型来说，我们一般使用的主要是柱下独立基础，使用了柱下独立基础，我们就必须先休整一下地基承载力的宽和深。紧接着我们还得研究一下基础底面的尺寸问题。在最后我们还得算一下配筋，我们要选取过程中最大的配筋方法，用于进行最后的配筋。楼梯设计对于楼梯来说，一般情况下基本大家伙都会使用梁式楼梯和板式楼梯这两种东西，用别的东西主要是不太好算。别的楼梯主要是配置太复杂了，计算起来不是一般的麻烦。在这其中板式的楼梯和梁式的楼梯被广泛运应，空间受力体系类型的剪刀式楼梯和螺旋式楼梯外型美观，但结构受力复杂，在公共建筑中不经常使用。板式楼梯的组成：平台板、平台梁和梯段板。根据梯段宽度大小，梁式楼梯的梯段可采用双梁式，也可以采用单梁式。梁式楼梯楼梯板比较薄，混凝土和钢筋用量较为省一些。但是梁式楼梯支模有点费劲，施工难度相比之下有点大。综合考虑下来，作为教学楼的楼梯，我更倾向于使用板式楼梯。使用PKPM来进行电算本工程电算采用PKPM系列软件，最开始就按初步计算的尺寸进行设计，将轴网绘制好，将各个构件安在轴网上，在这之后按照各个楼层的计算数值将其修改一下并组装，将清理后的荷载加在构件上，之后进行荷载校核。校核完毕并没有问题之后，进行模型分析前处理。将各种参数调整正常，然后进行计算并且得到数据，数据得出之后，再检查一下配载是否超限；轴压比和剪跨比是否正常等情况，如果有什么地方出现了一些问题，那么就回到结构建模的部分，调整构件和荷载，之后就是重复这个过程直到所有数据都满足要求，得到电算计算书。之后就是得到施工图部分，从软件中我们输入的数据可以直接得到梁板柱的平法施工图，但是基础施工图则要单独设计。在输出梁板柱的图纸时，会稍微有些问题。钢筋配筋的标注有时候会糊在一起，这时候就需要我们自己调整，让它看起来尽量干净。结语此次毕业设计我选择的是教学楼，在研究了很多的教学楼设计情况之后，我决定修成对称类型的教学楼，因为给人看起来很严谨。本教学楼采用钢筋混凝土结构，纵横双向承重。整个主体设计由建筑、结构设计构成，结构设计又由手算和电算共同构成。设计的重点主要在于建筑图的构思以及结构设计的手算部分，在手算部分中，荷载的清理与效应组合占据了一大部分时间，但是我使用了excel表格自动计算，这帮我节省了很多时间，大大的提高了效率。本次设计让我对四年内学过的课程有了一个全新的认识，之前都是感觉学的很零碎，但是现在感觉所有东西都串起来了。比如：你在计算荷载效应的时候，就要考虑地震作用产生的影响。还有很多这样的计算内容之中互有影响。电算看起来有点简单，但是实际操作的时候却并不简单，比如配筋超限、轴压比过大等等问题，它们都存在，而后面调整之后还存在着很多的问题，比如排版太过拥挤什么的。不过在解决这些问题的过程当中，我也学到了很多东西，这会让我在之后设计过程中更为严谨，让我更好的把握软件。手绘图纸