舟山某高校教学楼建筑和结构设计【毕业设计】.doc

1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 舟山某高校教学楼建筑和结构设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 土木工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 目 录 摘要 . 1 Abstract . 2 前言 . 3 1 建筑设计 . 4 1.1 平面设计 . 4 1.1.1 使用部分房间平面设计 . 4 1.1.2 交通联系部分设计 . 4 1.2 剖面设计 . 4 1.3 建筑体型和立面设计 . 5 2 结构设计 . 5 2.1 工程概况 . 5 2.2 结构布置及计算简图 . 5 2.3 重力荷截计算 . 6 2.3.1 屋面 及楼面的永久荷载标准值 . 6 2.3

2、.2 屋面及楼面内可变荷载标准值 . 7 2.3.3 梁、柱、墙重力荷载计算 . 7 2.3.4 重力荷载代表值 . 7 2.4 框架侧移刚度计算 . 8 2.5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 . 10 2.5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 . 10 2.5.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算 . 13 2.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 . 16 2.6.1 计算 单元 . 16 2.6.2 荷载计算 . 16 2.6.3 内力计算 . 20 2.6.4 横向框架内力组合 . 34 2.7 截面设计 . 38 2.7.1 梁截面设计 . 38 2.7

3、.2 框架柱截面设计 . 43 2.8 板的设计 . 45 2.8.1 跨中最大弯矩 . 46 2.8.2 弯矩计算 . 46 毕业论文 - 2.8.3 截面设计 . 49 2.9 基础设计 . 50 2.9.1 设计基础荷载 . 50 2.9.2 独立基础的计算和配筋 . 50 2.9.3 独立基础底面配筋计算 . 51 2.10 楼梯设计 . 52 2.10.1 梯 段板计算 . 53 2.10.2 平台板 TB . 54 2.10.3 平台梁 TL . 54 参考文献 . 56 结 论 . 57 致 谢 . 58 附录 . 59 毕业论文 - 舟山某高校教学楼建筑和结构设计 摘要 本设计

4、为五层高校教学楼建筑结构设计，建筑总面积 8420 平方米，建筑高度 18.4米，底层层高 4.4 米，其余各层 3.5 米，主体为框架结构，抗震设防烈度等级为 7 度，设计使用年限 50 年。设计分为两部分：第一部分是建筑设计，包括建筑平面、立面和剖面设计；第二部分为结构设计，根据 新版混凝土设计规范、建筑抗震设计规范 (混凝土结构部分 )等，对五层教学楼框架结构进行了结构方案中横向框架 15 轴框架的抗震 计算。 在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算 ；其次 利用顶点位移法求出自震周期，并 按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力

5、） ；然后 计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合 ， 选取最安全的结果 进行框架梁、柱、基础的计算 配筋并绘图。此外进行了室内楼梯的设计 ， 完成了平台板 、 梯段板 、 平台梁等构件的内力和配筋计算 及施工图绘制 ，最后写出相应的结构设计说明。设计说明书内容详尽；施工图中结构及构件尺寸的标注齐全，受力钢筋、箍筋及构造钢筋的编号清楚、正确，受力钢筋的锚固、连接及 截断位置清楚正确。 关键词 教学楼；框架结构；建筑设计 ；结构设计；抗震设计 毕业论文 - Architectural and Structural Design of a university

6、 teaching building of Zhoushan Abstract This article concerns a design of a five-floor teaching building with area of 8420 , and height of 18.4m, where the bottom story is 4.4m, others are 3.5m. The main part of the building is designed as of frame structure, with consideration of the anti-seismic i

7、ntensity degree 7 and expected working life for 50 years. The design may be classified into two parts: the first part focuses on the construction itself, involving the plane design, facade design and section design, and the second part handles structural design, which should meet the requirement of

8、the new design norm of concrete structure and anti-seismic structure (concrete structure part), where the 15th axis of the frame is taken for the anti-seismic calculation. After the frame is determined, firstly typical value of the interlaminar load is estimated. And then calculation of the vibratin

9、g cycle by utilizing the apical displacement method has been carried out. Finally the horizontal seismic force with the method of the base shear has been examined. With the result of the obtained inner force (bend moment, shear force and axial force) in the structure, the horizontal loads may be str

10、aightforwardly calculated. After ensuring the inner force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software. The purpose is to find one or several sets of the most disadvantaged internal force of the beam and the foundation. Then the safest data

11、 is adopted to calculate reinforcing bars for the final drawings. Next step is to design the indoor stairs, to calculate the internal force and reinforcing bars of landing slab, step board and landing girder, and then to finish the construction graph drawings. Besides the design of the interior stai

12、rcase, article also writes out the corresponding note of the design and tries best to make it in detail. Meanwhile, the dimensioning of the graph is ensured to be complete, where the numbering of the force steel stirrups and structural reinforcement is clear and the positions of anchors, connection

13、and disconnection of the tension reinforcement are clear and correct. Key Words university teaching building; Frame Construction; Architectural Design; Structural Design; Anti-seismic Desig毕业论文 - 前言 本设计为高校教学楼建筑物设计，内容包括建筑设计、结构设计两部分 。 教学楼 是公共建筑，其规范要 求比较严格，能体现出建筑和结构设计的很多重要方面。选择 教学楼 建筑和结构设计，从而掌握 教学楼 设计的

14、基本原理 ， 妥善解决其功能关系 ， 满足使用要求。 框架结构的设计始于欧美，二十世纪后得到了世界各地大范围的使用，其结构 平面布置灵活，使用空间大，延性较好，具有良好的抗震能力，对 教学楼 等重要建筑结构非常适用，能满足其较大的使用面积要求。 框架结构的研究，根据荷载情况，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。在对竖向荷载的计算中采用了力矩分配法，对水平荷载采用了 D 值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。 本结构计算选用一榀框架为计

15、算单元，采用手算的简化计算方法， 其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的 力矩分配法 ，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法 。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。 毕业论文 - 1.建筑设计 1.1 平面设计 1.1.1 使用部分房间平面设计 对使用房间平面设计的要求主要有： 1)房间的面积、形状、尺寸要满足室内使用活动和桌椅、设备合理布置的要求。 2)门窗的大小和位置应考虑房间的出入方便、疏散安全、采光通风良好。 3)房间的构成应使结构构造布置合理、施工方便，有利

16、于房间之间的组合，所用材料要符合相应的建筑标准。 4)室内空间以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部要考虑人们的使用和审美要求。 （ 1）教室设计 教室可分为小型教室，大型教室两种，具体功能有小型教室可供小班化教学，大型教室可供公共教学 、 讲座等。设计要点： 1） 面积满 足人体活动、桌椅及人员进出所占空间、交通路线所占空间要求。 2）形状采用矩形，以便灵活布置桌椅、施工和统一开间和进深 . 教室布置在走道两边，两教室之间用 2 40mm 空心砌块墙，每个教室设置多个窗，使房间具有良好的通风和采光 。 1.1.2 交通联系部分设计 （ 1）楼梯设计 楼梯的功能是垂直交通、楼层之间的安全疏散，每单

17、元设一部楼梯，楼梯间开间8m，进深 7m。 （ 3）门窗设计 门窗设计要满足采光通风要求、保证安全疏散、建筑立面的美观。 门宽度取决于人流安全疏散、教学用具搬运，教室门宽度取 2.0,1.0m 两种 。 窗 台高度取 0.9m，窗的高度满足采光通风要求，取 2.0m，宽度 2.0m，楼梯间 1.0m。 1.2 剖面设计 建筑剖面表示建筑物在垂直方向的房屋各部分的组合关系。剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、层数、建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系。 一层教学楼层高 4.4m，其余层高 3.5m。 对于易积水且经常用水冲洗的房间，如卫生间地面应低于同层其它教室地面 20毕业

18、论文 - 50mm。 窗台的高度主要根据室内使用要求、人体尺度和家具设备的高度来确定，高度取0.9mm，窗台的构造处理上注意防水。 楼梯间开间 8m， 进深 7m，底层取 h 175mm， b 250mm；标准层： h 175mm， b 320mm 1.3 建筑体型和立面设计 建筑物在满足使用要求的同时，它们的体型、立面以及内外空间组合等还会给人们在精神上以某种感受，建筑物的体型和立面，即房屋的外部形象必须受内部使用功能和技术经济条件所制约，并受基地环境群体规划等外界因素的影响。 本设计整个建筑体呈一型，二 五层住宅立面用铁红色外墙高级防水涂料和杏黄色外墙高级防水涂料，装饰柱用枣红色大理石。背

19、立面除保持建筑的小巧精致的特征外，并且有着使建筑挺拔的立面效果。 2.结构 设计 2.1 工程概况 本工程为舟山市某地段的高校教学楼。总建筑面积 8420 平方米，此建筑纵向长 88m, 横向为 22.5m。主体结构共 5 层，第一层为 4.4m，二 五层均为 3.5m。 风荷载：基本风压 ow =0.85 2/kNm 雨雪条件：基本雪压为 0.5 2/kNm 抗震设计条件：建设场地的地震基本烈度为 7 度，建筑抗震类别为丙类，建筑结构抗震等级为框架三级，设计使用年限为 50 年 。 2.2 结构布置及计算简图 根据设计的建筑平面图，填充墙采用 240mm 厚的粘土空心砖砌筑。窗为铝合金窗，洞

20、口尺寸为 2.0 2.0m，楼盖及屋盖均用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取 110mm，混凝土强度等级采用 C20 ( cf =9.6 2/N mm , tf =1.10 2/N mm )。梁截面尺寸如下表： 表 1 梁截面尺寸 层次 混泥土 强度等级 横梁（ b h） 纵梁（ b h） 1 5 30C 300 600 300 600 查表可得柱的轴压比限值 wu =0.9，各层取重力近似为 15 2/kNm ，边柱及中柱的负截面积最大分为 4m 2.5m 和 4m 1.25m， 取最大柱承担楼面荷载面积 4m 2.5m 统一取边柱 应用公式 Ac Nc/ *fc（其中， Nc=C*N, C 边

21、柱取 1.2，中柱取 1.1， N=1214KN/ *S，S 近似按 1/2 柱距计算）算得： Ac 195804 平方毫米 毕业论文 - 取正方形截面，则柱截面尺寸为 1b h=600mm 600mm 第一底 柱 高取 4.4m+2-0.5=5.9m（先假设基础底标到为 -2m，基础高度为 0.5m） ， 2 5 层柱 高即层高 3.5 m 框架结构计算简图如下图所示： 图 1 框架结构计算简图 2.3.重力荷截计算 2.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 35 厚架空隔热板 0.358 25=0.875 2/kNm 防水层 0.4 2/kNm 20 厚水泥沙浆找平层 20 0.02=

22、0.4 2/kNm 110 厚钢筋 混凝土 板 25 0.11=2.75 2/kNm 12 厚纸筋石灰粉平顶 0.12 16=0.192 2/kNm 合计 4.617 2/kNm 标准层楼面恒截： 25 厚水泥砂浆面层 0.025 20=0.5 2/kNm 110 厚钢筋 混凝土 板 25 0.11=2.75 2/kNm 毕业论文 - 12 厚板底粉刷 0.012 16=0.192 2/kNm 合计 3. 44 2/kNm 2.3.2 屋面及楼面内可变荷载标准值 屋面均布活荷载标准值 2.0 2/kNm 楼面活荷载标准值 2.0 2/kNm 屋面雪荷载标准值 k r os us1.0 0.5

23、2/kNm =0.5 2/kNm 2.3.3 梁、柱、墙重力荷载计算 （ 1）梁自重： 25 2/kNm 0.25（ 0.5-0.11） =2.44 /kNm （ b h=250 500） 25 2/kNm 0.3（ 0.6-0.11） =3.68 /kNm （ b h=300 600） （ 2）柱自重： 25 2/kNm 0.5m 0.5m =6.25 /kNm （ b h=500 500） （ 3）外纵墙自重： 标准层纵墙： 1.5m 0.24m 8 /knm =2.88 /kNm 铝合金窗 2： 0.35 2/kNm 2.0=0.7 /kNm 水刷石外墙面： （ 3.5 m -2.0 m

24、） 0.5 2/kNm =0.75 /kNm 水刷粉刷内墙面 2： （ 3.5 m -2.0 m） 0.36 2/kNm =0.54 /kNm 合计： 4.87 /kNm （ 4）内纵墙自重： 标准层纵墙： 3.5m 0.24 8 /kNm =6.72 /kNm 水刷粉刷内墙面： 3.5m 0.36 2=2.52 /kNm 合计： 9.24 /kNm 2.3.4 重力荷载代表值 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 iG 为计 算单位范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等的重量，则可得如下结果： G5=6211.8kN， 432G G G=7108.9kN， 1G =7634.4 kN，即：