土木工程毕业设计实验楼计算书.doc

1、安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 1 页 共 118 页第一部分 文献综述本设计为江宁高级中学综合实验楼建筑结构设计。江宁高级中学位于南京市江宁区，学校综合实验楼建筑面积为 40005000，层数 56 层，其总高度应控制在 24m 以下。根据使用要求为框架结构。综合楼内设有物理实验室、化学试验室、生物试验室、实验准备室、 （与实验室对应靠近布置） 、电教室、科技活动室、计算机房、语言实验室等。下面就本设计谈谈本人观点以及所引用的一些资料文献，错误之处请大家批评指正。1.1 混凝土结构设计目前，钢筋混凝土结构仍是我国主要应用的结构，因此，对钢筋混凝土结构耐久性的研究和探讨，是非常有必要的

2、。混凝土结构设计方面。应尽量选用强度等级较高的混凝土；在截面含钢量相同的情况下，尽量减小钢筋的直径，增加钢筋的数量，以增加结构的抗裂度；对重要部位的结构，应有足够的刚度，以保证其在正常使用极限状态下不产生裂缝或尽量减小最大裂缝宽度；对主要承受拉力的结构、有严格抗裂性要求的结构或承受多次重复荷载的结构，最好采用碎石混凝土，以增加骨料和水泥胶砂的结合面，增加内部密实度，减小孔隙率。裂缝成因主要有地基不均匀沉降引起的裂缝，温度变形引起的裂缝，干缩裂缝，裂缝的预防和控制措施主要有：（1） 、严格按砌体结构设计规范规定在适当的位置设置沉降缝，尽量减小地基的不均匀沉降差，当建筑物地基较差或不均匀时，应根据

3、具体情况采取不同的措施，不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上；（2） 、在墙体中设置伸缩缝；（3） 、在墙体高度或厚度突然变化处也易设置竖向控制缝或采取其他的防裂缝措施；（4） 、加强设置钢筋水泥圈梁，提高墙体的整体性；（5） 、严格规范要求设置构造柱；（6） 、提高屋面板的整体性：（7） 、屋面“挑檐”为外露结构，应适当增加“挑檐”纵向配筋并增设“变形缝”或“后浇带” ，以减少收缩；（8） 、重视屋面保温隔热层，屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层应设置分隔缝。砌体结构出现裂缝是一种较为普遍的现象。这些现象提醒我们应从设计和施工组织阶段提早采取措施来加以预防。1.2 抗震概念设计震害调查及历次大地

4、震表明，底层框架砌体结构房屋的破坏相当严重。很多底层框架砌体结构房屋，由于底层框架柱的破坏，上面几层就地坍塌，房屋全部破坏。造成底层框架砌体结构房屋破坏的主要原因是“上刚下柔” 。其破坏程度表现为底层重、上层轻，底层构件按梁、柱、墙、依次加重。1.2.1 破坏类型（1） 、结构承载力不足或变形过大而造成破坏。（2） 、结构丧失整体稳定而造成破坏。（3） 、地基失稳而引起破坏。安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 2 页 共 118 页1.2.2 概念设计主要考虑因素（1） 、场地条件和场地土的稳定性；（2） 、房屋的平面、立面布置及其外形尺寸；（3） 、抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以

5、及结构刚度、质量的分布；（4） 、非结构构件与主体结构的关系及其二者之间的锚固与拉结；（5） 、材料质量及施工质量等；1.2.3 规范中关于抗震结构体系要求（1） 、应具有明确的结构计算简图和合理的地震力传递途径；（2） 、应具备必要的强度、良好的变形能力和耗能能力；（3） 、宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位、产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应预先采取措施提高抗震能力。1.2.4 应遵守的结构布置要求（1） 、上部的剪力墙与底部的框架或剪力墙应对齐或基本对齐；（2） 、房屋的底部应沿纵横两个方向设置一定数量的剪力墙，并应均匀对称布置或基本均匀

6、对称布置；（3） 、底层框架-剪力墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度应接近；第三层与底部第二层侧向刚度的比值，6-7 度时不应大于 2.5,8 度时不应大于 2.0，且均不应小于 1.0；（4） 、底部两层框架-剪力墙房屋的纵横两个方向、底层与底部第二层侧向刚度应接近；第三层与底部第二层侧向刚度的比值，6-7 度时不应大于 2.0,8 度时不应大于 1.5，且均不应小于 1.0。1.3 施工组织施工组织设计的作用是对拟建工程施工的全过程实行科学的管理的重要手段。通过施工组织设计的编制，可以全面考虑拟建工程的各种施工条件，扬长避短，拟定合理的施工方案，确定施工顺序、施工方法、劳动组织和技

7、术经济的组织措施，合理地统筹安排拟定施工进度计划，保证拟建工程按期投产或交付使用；也为拟建工程的设计方案在经济上的合理性，在技术上的科学性和实施工程上的可能性进行论证提供依据；还为建设单位编制基本建设计划和施工企业编制施工计划提供依据。施工企业可以提前掌握人力、材料和机具使用上的先后顺序，全面安排资源的供应与消耗；可以合理确定临时设施的数量、规模和用途；以及临时设施、材料和机具在施工场地上的布置方案。 施工进度计划的编制对合理运用人力、物力及财力，如期完成工程建设任务，取得施工最佳技术经济效果有重要意义。编制施工进度计划的原则：满足国家或上级计划对施工进度的要求；根据选定的施工方法，合理安排施

8、工程序与施工强度，选用的定额与类比资料要符合实际；在施工部署与施工的开展等工期安排上，要考虑可能发生的不利情况，预先作准备；在确保重点项目施工进度的情况下，尽可能作到人力、物力、财力的综合平衡，力求均衡施工。 施工现场的平面布置要按照施工总平面图的要求，设置道路，组织排水，搭建临时设施，堆放材料和设置机械设备。施工现场按照功能分区分为作业区，辅助作业区，材料堆放区和办公生活区为了满足施工现场的实际要求，达到科安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 3 页 共 118 页学合理的布置要求，必须深入施工现场，进行踏勘，掌握第 1 手材料，疑难问题通过招标方答疑及时解决。在掌握现场具体情况下，绘制施

9、工现场平面图。 目前施工组织设计的相关制度制订的不够完善，应用在施工组织上的软件和国外发达国家相比还有很大的差距，而且在 1 些地区施工组织设计的编制形同虚设，在管理上松弛。我们的施工组织设计从改革开放以后虽然取得了长足的发展，但是我们也应清醒的看到我们存在的弊端，施工组织设计的科学、更科学还需要我们的共同努力土木工程可以说是一种文明，随着社会的产生而产生，当今的土木工程已经得到了一定的发展，土木工程是不可缺少的存在形式，未来的生活中更会得到大力的发展，以满足人们更多的需求。1.4 土木工程的可持续发展1、现代土木工程的特点适应各类工程建设高速发展的要求。人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型

10、、大型、精密设备现代化的建筑物，既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。它的发展趋向具体地表现在下述几个方面。1.1 建筑材料方面。高强轻质的新材料不断出现。比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。但是这些材料有些弹性模量偏低，有些价格过高，应用范围受到限制，因而尚待作新的探索。另外，对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，虽已取得显著成果，仍继续进展。1.2 工程地质和地基方面。建设地区的工程地质和地基的构造及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材

11、料的选择，对于地下工程影响就更大了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的。为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。1.3 工程规划方面。以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程，例如高大水坝，会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。1.4 工程设计方面。人们努力使设计尽可能符合实际情况，达到适用、经济、安全、美观的目的。为

12、此，已开始采用概率统计来分析确定荷载值和材料强度值，研究自然界的风力、地震波、海浪等作用在时间、空间上的分布与统计规律，积极发展反映材料非弹性、结构大变形、结构动态以及结构与岩土共同作用的分析，进一步研究和完善结构可靠度极限状态设计法和结构优化设计等理论；同时发展运用电子计算机的高效能的计算和设计方法等。1.5 工程施工方面。随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展，施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法，日益走向科学化；有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样，不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产

13、率，而且可以解决特殊条件下的施工作业问题，以建造过安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 4 页 共 118 页去难以施工的工程。2、未来土木工程的发展2.1 指导理论的继续发展。在可以预见的将来，土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学，新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构、流体介质等情况下的受力分析和近似上，现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展，用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用，使得对复杂的情况的模拟更有把握，更接近于现实。力学也会突破宏观框架，向微观发展，控制论，虚拟现实等技术也在力学中

14、加深影响。另一方面，土木工程学科将向周围继续发散，与材料，环境，化学，电子信息，机械，城市规划，建筑等相关学科进一步的交叉，融合，互相支持，互相服务。土木工程内部的次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科，如对城市地下空间的大规模利用就使得新的地下规划学科有了产生和发展的必要。不同次级学科的理论也会相互渗透，比如现在就有一些大型体育场馆采用了类似桥梁的悬索结构。2.2 工程实现的变化。土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物，从设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程。这也是土木工程一个重要的组成部分。甚至可以说是土木工程最重要的方面，有了好的理论和设计，没有好的工程实践，

15、一样不会产生一个优秀的作品。信息时代正在迎面走来，其他学科和其他方面的新观点新技术，必然的也会影响到土木工程。并且为这一传统学科注入新的活力。包括控制理论，施工技术，新材料，环境工程，经济理论等等。2.2.1 全过程信息化。信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中，重点不仅仅限于 CAD 方面，也包含对工程进度的管理、运行中数据资料的收集，分析，整理；对建筑物结构，强度，可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。全过程信息化对今后的土木建筑构造物的维护有很大的意义。比如可以使用植入的传感器配合电子计算机实现对建筑全方位的实时的监控，及时掌握整个建筑物的状态。我国现在

16、正是基本建设的高潮，2030 年后，现在这些建筑物逐渐进入维护期。如果能在现在建造过程中就做好各种信息化准备工作，对今后维护也大有帮助。信息化也成为专家系统技术的基础。程序的解题能力不仅取决于它所采用的形式化体系和推理模式，而且取决于它所拥有的知识。要使一个程序具有智能，必须向它提供大量有关问题领域的高质量的信息输入。2.2.2 可持续发展和人性化。这两个要求是与社会经济的发展相适应的，社会的发展要求更加充分合理的利用资源，社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求。整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的，在可持续发展成为整个社会的主题的时候，土木工程也必然的要面对这个问

17、题。对资源和能源的节约，包括在建设中的和使用过程中的，成为土木工程以后的一个方向，这要求有良好的设计和有效的运作管理机制，土木工程构筑物在它的整个寿命周期，从规划，设计，建造到建成后的使用，维护，拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小，同时尽可能大发挥它的社会经济效应。这对土木工程提出了新的要求。具体的要求包括，资源的保护，资源再利用，污染控制和全方位的安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 5 页 共 118 页质量。我国正在施工中的青藏铁路较好的体现了可持续发展的特性，从设计环节开始就注意了对青藏高原脆弱生态环境的保护，全路设计为封闭构造，杜绝了固体废弃物的污染，也严格的控制了噪音污染。施工

18、过程中也相当注重对周围环境的影响。2.3 主动控制技术。迄今，绝大部分的土木工程建筑都是被当作一个静态的，被动的物体。对周围环境的影响，如风动，温度变化，突发事件等只能依靠自身的结构进行被动的抵御。显得缺少灵活性和应变能力。今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控制技术在建筑构造物中的应用。运用计算机技术和模糊控制技术，以及一些预设的控制结构。使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应。土木工程当今的发展是人类智慧的成果，土木工程是为了人类存在而存在。坚持可持续发展道路，努力创新，土木工程定会走向新的高峰!安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 6 页 共 118 页第二部分 建筑设计说明

19、2.1 建筑总平面设计根据地形考虑，该地段三面环路，交通便捷。由于本建筑选址位于一个280m280m 的矩形场地，且考虑到已有建筑的使用功能及规划建筑使用功能，所以将此综合实验楼建筑布置成 L 形，更加突出了此办公选址的优越。2.2 建筑平面设计建筑平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的，及有机的组合内部使用空间，使其更能满足使用者的要求，虽然本设计是从平面设计入手，但是着眼于建筑空间的组合，结合本工程的具体特点进行设计。本设计，主主体部分应设置物理实验室、化学实验室、生物实验室、电教室、计算机房、语言实验室等等。辅助房间有实验准备室、卫生间、休息室、开水间等，对于一些使用面积较大的厅、电教室

20、等布置在建筑物的一侧，设置为两层并与主要房间组合形成 L 形，按要求总建筑面积为 4000-5000，层数 5-6 层，其总高度应控制在24m 一下。建筑层数设计为 5 层，初步设计每层建筑面积约为 940 平方米。2.3 房间平面设计根据设计任务书中建筑总面积、层数及房间使用面积的要求，对各个房间之间的面积比例关系及其在每层平面中所占的比例初步确定每层及各个房间的面积、形状与尺寸，根据功能分析、流线分析等进行平面组合设计。首先确定组合方式。且为了提供一个较大的教学空间，使得内部的划分比较灵活，本设计采用了柱网尺寸 6m6m，为满足计算机房、科技活动室等的使用要求设计采用了 6m6m 的柱网。

21、楼梯设计符合消防要求及疏散快捷等要求。2.4 公共设施尺寸确定参用关于建筑设计的资料，厕所离最远的工作房间不应大于 50m，尽可能的布置在建筑的次要面，或朝向较差的一面。厕所设计应包含前室，前室要有洗手盆。每层设计安排男女卫生间各两个，厕所总平面尺寸为 6m6m，设有前室设有洗手盆、盥洗池等。男厕所设 6 个大便器 900mm1400mm，6 个小便器每 750mm 安放一个。女厕所设 6 个大便器 900mm1400mm。2.5 楼梯设计根据使用人数及消防规范的要求，每层设置三部楼梯，根据便于疏散，安全，尽量减少交通面积并有利于房间平面布置，并根据办公平面的规模、形状与尺寸确定楼梯形式都为两

22、跑楼梯。下面对楼梯进行尺寸的计算。参阅关于楼梯建筑设计的资料，确定楼梯的踏步尺寸与楼梯段净宽：办公楼的楼梯应采用平行的踏步，踏步高取 h=162.5mm，踏步宽取 b=300mm，则每层踏面数为安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 7 页 共 118 页N=H/h=3900/162.5=242.6 建筑立面设计为了满足使用要求，照顾到立面造型，本设计的建筑型体组合与造型是办公建筑设计中的重要环节。建筑型组合与造型是建筑空间组合的外在因素，它是内在诸因素的反映。建筑的内部空间与外部体型是建筑造型艺术处理问题中的矛盾双方，是互为依存不可分割的，往往完美和谐的建筑艺术形象总是内部空间合乎逻辑的反映

23、。立面设计是反映整个办公建筑型体组合的一个方面，是生动的、富有表现力的信息来源。通过立面门、窗及各种构配件的位置、大小、外形等变化，使办公楼的外观与使用功能、经济技术的合理性达到统一，给人以简洁、明快、朴素、大方的感受。立面处理的好坏，将影响建筑设计的效果。在钢筋混凝土框架承重结构中，因竖向荷载全部由柱承担，墙体仅起隔断维护作用，所以在墙面上开窗的位置与尺寸较为灵活，以这种结构为骨架形成的里面形象，往往给人以明朗、轻快、舒畅的感觉。同一类型的窗，在墙面上的布置如不恰当，易产生单调、呆板的感觉，因此在立面设计是应在满足功能要求的基础上，注意合理确定窗子与墙面上其他构件间的比例和组合关系。本设计着

24、重注意到了这一点，把墙面按水平、垂直或混合划分并与窗进行组合，在整个立面上形成有规律的重复和有组织的变化。主要出入口布置的恰当与否对建筑的体型与立面处理有很大影响，适当的处理能使整个建筑的体形统一而富有变化，能使建筑立面设计显得更为生动、活泼，使立面更为生动、雄伟。2.7 层高确定楼梯间踏步高为 162.5mm，共 24 步，所以层高为 162.524=3900mm。2.8 门窗尺寸确定根据采光通风要求，本设计的门地尺寸主要有：正门宽 3.6m，高 3 米。侧门宽 1.8 米，高 2.1 米。大房间门 1.8 米，小房间门 0.9 米。窗户尺寸主要为1.52.1 米。具体见门窗表。2.9 水平

25、交通设计走廊是交通联系工具。根据疏散通行要求走廊的宽度设计为 3000mm。2.10 小结本章是设计的最初开始阶段，主要是对建筑的整体性设计。这是一个完整的设计所不可缺少的最关键的。本章主要包括对建筑整体的平面设计，房间的尺寸设计，公共设施的尺寸设计。立面设计，本设计为一框架结构的综合实验楼。所以本设计的建筑风格有简约大方的一面。设计中对立面的处理上尽可能的做到简洁、明快、朴素、大方。最后是剖面设计，根据建筑面积的要求和设计任务书地要求楼层层数设计为 5 层，每层设计高度为 3.9m。考虑到本设计为框架结构，以及本设计的建筑风格又是趋向于简洁、明快、朴素、大方，所以设计中对门窗的设计，都是比较

26、大的尺寸，这有利于采光通风，给人以明快的安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 8 页 共 118 页感觉。第 3 章 结构选型3.1 梁柱截面尺寸初步确定梁高度一般取梁跨度的 1/12-1/8。本方案取 750mm，截面宽度取750（1/2-1/3）,可得梁截面初步定 bh=300750。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 N=FgEn注： 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数F 按简支状态计算柱的负载面积gE 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可取 14KN/m2 楼层层数。2、AcN/UNfcn 为验算截面以上的UN 为框架柱轴压比限值，本方

27、案为二级抗震等级，可知取 0.8fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对 C30，可查 14.3KN/mm23、计算过程对于柱：N=FgEn=1.320.5Ac=N/UNfc=1842.75103/（0.814.3）=161079.55（）取 450mm450mm。3.2 重力荷载代表值计算（1）根据荷载规范，上人屋面均布活荷载标准值取 2.0KN/（2）屋面基本构造30 厚 C20 细石混凝土防水层，配直径 4 间距 150 双向钢筋，15 厚1:2 水泥找平层，1:10 水泥砂浆珍珠岩找坡，最薄处 30 厚，100 厚阻燃型苯乙烯泡沫塑料保温板，20 厚 1:3 水泥砂浆找平层刷聚氨酯防水涂料

28、一层， 100 厚钢筋混凝土板，10 厚混合砂浆刮大白。3.2.1 恒载标准值计算（1）屋面永久荷载标准值（不上人）4mm 厚 APP 改性沥青防水卷材防水层（上带混凝土保护层）100.004=0.04kn/安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 9 页 共 118 页30 厚 C20 细石混凝土防水层 200.03=0.6kn/15 厚水泥砂浆找平层 200.015=0.3kn/1:10 水泥砂浆珍珠岩找坡，最薄处 30 厚 200.03=0.6kn/100 厚阻燃型苯乙烯泡沫塑料保温板 0.50.1=0.05kn/100 厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kn/10 厚抹灰层 170.01

29、=0.17kn/合计 4.26kn/（2） 15 层楼面10 厚 1:1 水泥砂浆 200.01=0.2kn/20 厚 1:3 水泥砂浆找平 200.02=0.4kn/100 厚钢筋混凝土板 250.10=2.5kn/20 厚大理石 280.02=0.56kn/20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 200.02=0.40kn/10 厚抹灰 170.01=0.17kn/合计 4.23kn/3.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值屋面雪荷载标准值 0.5kn/楼面活荷载标准值 2.0kn/3.2.3 梁柱密度梁柱密度 25 kn/安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书第 10 页 共 118 页第 4 章

30、屋盖和楼盖设计4.1 结构布置的相关尺寸依据单向板和双向板的受力性质及他们的定义，屋盖可采用单向板和双向板混合布置的方案。具体结构布置见布置图。4.1.1 主、次梁该建筑的主梁跨度有不等跨现象，具体情况可参看板布置图。4.1.2 板、梁截面尺寸（1） 、板厚：兼顾单向板和双向板对板厚的要求，我们先确定板厚的范围：80mm160mm。单向板要求 hl01/40=3000/40=75 所以可取 h=100mm又，双向板要求 hl01 /50=4000/50 所以也可以取 h=100mm综上所述，取板厚度为 100mm4.2 荷载计算4.2.1 屋面恒载标准值： 4.26KN/恒载设计值： g=4.261.2=5.112KN/活载设计值： q=0.51.3=0.65KN/4.2.2 楼面恒载标准值： 4.23KN/恒载设计值： g=4.231.2=5.076KN/活载设计值： q=2.01.3=2.6KN/屋面： P=g+q=5.762KN/楼面： p=gq=7.676KN/