1、- 1 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 1 页 装 订 线 安徽工业大学 毕业设计（论文）任务书 课题名称： 马鞍山星光学校办公楼建筑结构设计 学 院： 建筑工程学院 专业班级： 土木工程 054班 姓 名： 丁宏 学 号： 059044319 毕业设计（论文）的工作内容： 建筑物位于马鞍山市雨花区，建筑规划总平面见设计指导书 ，本设计内容为学校办公大楼建筑设计 。 其主干道为马向路。 建筑物的总 层数应控制在 5 6层，其总高度应控制在 24m以下； 总 建筑面积 6000，根据具体情况可适当调整 。 结构设计与计算内容包括：荷载计算；计算简图、内力分析、内力组合及变形
2、验算；梁、板、柱截面设计及构造措施；基础设计；楼梯设计（可任选一部楼梯）；其它构件（如雨篷等悬挑构件）。 图纸内容及要求包括： 10 12 张 A1 图纸（其中一半为 CAD 计算机绘图，不含建筑方案设计说明和结果设计方案说明），包括总平面图；平面图、立面图和剖面图；首层平面图、标准层平面图、正立面图、侧立面图不少于 2 个；剖面图 1 个；建筑节点详图；主外墙大 样图 1个，节点大样图 3 4个；基础平面布置及基础配筋详图；结构平面布置及部分结构节点构造详图；梁、板、柱配筋图及构造详图；楼梯结构布置及配筋详图。 论文设计说明书包括任务书、中文和外文文摘、目录、文献综述、建筑设计说明书、结构设
3、计说明书、英文资料翻译等内容。 起止时间： 2009年 2月 16日至 2009年 6月 8日共 16.5 周 指 导 教师 签 字 系 主 任签 字 院 长签 字 - 2 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 2 页 装 订 线 前言 工业与民用建筑的建设是我国经济发展的重要表现之一，也是人民生活水平提高的一个体现，人们对居住的要求也越来越高了。 作为一名学习工民建的毕业生，应掌握结构设计的答题内容，并了解建筑设计的一般知识，所以毕业设计也就成了考察毕业不可或缺的一环。 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要环节，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓展、综合教学的重要过程，是
4、对大学期间所学专业知识的全面总结。 四年的大学学习，从最基础的建筑制 图学起，一步一步经过教师的精心指导，对土木工程有了一定的了解和认识，并初步掌握了 一般的基本建筑。了解建筑设计与结构设计是密切配合的，结构设计是为了满足建筑设计的要求，而建筑设计也要很好的配合结构设计，使结构设计尽可能具有可行性。 结构设计做为土木工程中一个极其重要的方面，它既体现了基础，又涵盖了重点。作为一名设计人员，要求具备扎实的理论知识，更应具备一份强烈的责任心！理论知识主要有：结构力学、混凝土设计原理、土力学、基础工程、房屋建筑学、钢结构设计原理、工程结构抗震等。要有较强的手工制图和计算机辅助制 图的能力。同时也要学
5、会利用和查找国家规范、规程和标准，以及构件构造详图。 在设计中，要充分体会各个环节知识的运用和各种理论知识之间的联系，检查以前学习中的不足，进一步巩固已掌握的理论知识。 这次设计，给我提供了一个练习的机会，也是对大学四年学习的一个考察。在设计中，得到了许多教师和同学的指导 ，在此向他们表示深深的敬意和感谢！ 限于本人水平有限，设计中定有不足之处，敬请批评指正。 - 3 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 3 页 装 订 线 马鞍山星光学校 办公楼 摘要 . 本工程为马鞍山星光学校 办公楼 工程，采用框架结构，主体为六 层，本地区抗震设防 烈度为 7 度，场地类别为类场地。 基
6、本风压为 0.45 /KN m ，基本雪压为 0.35KN/m，楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。 本设计贯彻“实用、安全、经济美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响结构设计的各种因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。 本设计主要进行了结构方案中横向框架抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用，进而求出水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪 力、轴力）。接着进行竖向荷载（恒载及活荷载）作用下结构内力的计算， 再找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的
7、室内楼梯的设计。完成了平台板、楼梯梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋设计，本设计采用柱下独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。 整个结构在设计过程中，严格遵循相关专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，实用、安全经济使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑 方案是现场施工的重要依据。 关键词：框架结构、抗震设计、荷载算内力结构配筋 - 4 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 4 页 装 订 线 Ma An Shan XingGuang School Office Building Abstrac
8、t This works for the Ma An Shan XingGuang School Office Building Framework structure for a six-story main ,in the region earthquake indensity of 7 degrees near Lan site classification as Class venues.Led to the southwest direction ,the basic Pressure 0.35 KN/m ,basic snow pressure 0.45 KN/m .Floor r
9、oof were using cast-in-place reinforced . The design and implement“ practical security economic aesthetic” ,the design principles.With the architectural design,design seriously consider the influencp of the various factors .According to the structural and architectural detail and the overall relatio
10、nship. The design of the main structure of the program horizontal framework seismic design.In determining the distribution framework,the first layer of representative value of the load,then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seism
11、ic load calculation under size, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment,shear and axial force).Then Calculate vertical load(constant load and live load)under the Internal Forces.Identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations. Selec
12、t thebest safety results of the reinforcement and Mapping.In addition,the structure of the program indoor staircase design.Completion of theplatform boards,boards of the ladder,platform beam component and the reinforcement of internal forces calculation and construction mapping.On the floor reinforc
13、ement calculation,the use of pile foundation design,foundation and pile caps for the force and reinforcement calculation. - 5 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 5 页 装 订 线 The whole structure of the design process,in strit compliance with the relevant professional standar,reference to releveant information a
14、nd the latest national standards and specifications,anddesign of the various components of a comprehensive scientific considerations.In short,application,security economic and user-friendly design is the principle.Design reasonable and workable structure of the program is the construction site of th
15、e important basic of the construction. Key Words:Frame Structure,Seismic Design,Load Calculation,Internal force calculation,Calculation reinfo - 6 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 6 页 装 订 线 目录 文献综述 .8. 第一章 设计基本资料 13 第二章 结构布置及计算简图 15 2.1结构布置及梁、柱截面尺寸的初选 15 2.1.1梁柱截面尺寸初选 .15 2.1.2结构布置 .17 2.2框架计算简图 18 2.3框架梁
16、柱的线刚度计算 .18 2.3.1横梁线刚度计算 . 18 2.3.2柱的线刚度计算 .19 第三章 重力荷载代表值的计算 20 3.1荷载计算 .20 3.1.1屋面及楼面恒荷载计算 . 20 3.1.2屋面及楼面活荷载计算 .21 3.1.3梁、柱、墙、门窗重力荷载计算 .22 第四章 横向框架梁柱的线平均刚度及框架侧移刚度计算 24 4.1梁柱的线平均刚度比 24 4.2横向框架的侧移刚度 25 4.3 竖 向 荷 载 作 用 下 内 力 计算 26 第五章 横向水平荷载作用下的框架内力计算 31 5.1水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算 31 5.1.1墙自重 .31 5.1
17、.2梁、柱、墙、板、门窗重力荷载标准值汇总 .34 5.1.3集中于各楼层处的重力荷载代表值 iG 36. 5.2水平地震作用下框架内力及侧移计算 37 5.2.1横向自振周期计 算 . 37 5.2.2水平地震作用计算 .38 5.2.3水平地震作用下框架内力计算 .40 第六章 竖向荷载作用下的内力计算 46 6.1框架结构的荷载计算 .46 6.1.1板的荷载与配筋计算 .46 6.2荷载作用下的框架内力计算 51 - 7 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 7 页 装 订 线 6.2.1恒、活荷载作用下框架的弯矩计算 .51 第七章 框架结构的内力组合 62 7.1框
18、架结构梁内力 组合 .62 7.2框架结构柱内力组合 .63 7.2.1框架结构柱的内力组合 .64 第八章 框架柱截面配筋计算 67 8.1框架梁截面设计 .67 8.1.1框架梁正截面设计 .67 8.1.2框架梁斜截面设计 .71 8.2框架柱截面设计 .76 8.2.1框架柱正 截面设计 .76 8.2.2框架柱斜截面设计 .80 第九章 楼梯计算 87 9.1设计参数 88 9.2楼梯板计算 .88 9.3平台板计算 .88 9.4平台梁计算 .90 第十章 基础计算 90 10.1设计资料 .90 10.2柱独立基础设计 .91 10.2.1初步确定基础底面设计 .92 10.2.
19、2地基承载力计算 .92 10.2.3冲切计算 .92 10.2.3配筋计算 .93 10.3柱联合基础设计 .95 10.3.1初步确定基础底面设计 .95 10.3.2地基承 载力计算 .95 10.3.3冲切计算 .95 10.3.3配筋计算 .95 英文及译文 . 97 致谢 . 104 参考文献 .105 - 8 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 8 页 装 订 线 文献综述 纵观人类文明史，土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中，土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。 同时，随着社会和科技的发展，建筑物的规模、功能、造型和相应的建
20、筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异，节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合，建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用，谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学 科的新纪元。 一、土木工程的概念 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各类工程设施，也指所应用
21、的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。它是最古老的工程科学，与人类的发展和生存息息相关。土木工程领域涵盖了工程力学、结构工程、工程施工、工程管理、市政工程、防灾减灾与防护工程、岩土工程、桥梁工程等学科，不仅涉及工程学科，还与经济学、人文社科、管理学科交叉。 建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便 捷地满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程学科的出发点和归宿。 土木工程本身具有四个基本特征：（ 1）综合性；（ 2）社会性；（ 3）实践性；（ 4）技术，经济，建筑艺术的统一性。 “材料，施工，理论”
22、是土木工程的三要素。正是这三要素的相互影响和促进，才有了土木工程的不段发展，而其中又以材料最为关键。砖瓦的出现使得古代的土木工程发生了第一次飞跃；十九世纪中叶，钢材和钢筋混凝土在建筑营造中应用则使近代土木工程发生了革命性的变化，实现了第二次飞跃；至二十世纪中叶，预应力混- 9 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 9 页 装 订 线 凝土的发明和广泛 使用则是土木工程的第三次飞跃，标志着现代土木工程的开始。 二、土木工程的主要结构 土木工程的主要结构有钢结构和混凝土结构。 钢结构是由钢筋构件制成的工程结构。构件之间用焊接，螺栓或铆钉连接，与其他结构形式诸如钢筋混凝土结构，木结构
23、和砖瓦结构相比，钢结构在结构形式，构建计算方面，连接的计算与构件处理方面等都有显著的特点。钢结构内在的特征是由其原材料及加工过程决定的。钢结构的特点有： 1、强度高，重量轻。与其他材料相比强度要高得多。在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，自重轻，构件重量轻也利于运输和安装。 2、材质 均匀，可靠性高。钢结构在冶炼和轧制过程中，质量得到严格控制，材质波动范围小。材质组织均匀，接近于各向同性，其实际工作性能与构件计算理论符合较好，所以其可靠性较高。 3、塑性韧性好。建筑工程中钢结构所选用的钢材是有很好的塑性，在拉力作用下，应力 应变曲线有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。结构在一般工
24、作条件下，不会因为超载而突然断裂。构件采用制造，采用机械化程度高的专业化生产有严格的工艺要求，制造精确度高，周期短。 钢结构以其优越的性能在高层超高层建筑中担当着重要的角色，至 1998年，我国 已建成的 300米以上的建筑有 3座，其中 2座为钢架加筋混凝土或劲性混凝土核心的结构。 利用水泥掺以极配合理的粗细骨料，加水拌合并浇注在模型之中，经硬化后就可以得到人们需要的各种形状的人工石料 混凝土。它的抗压能力较强但抗拉能力较弱，为了克服这个缺陷，人们就自然的想到利用抗拉强度很高的钢筋来弥补。混凝土的优点： 1、可以就地取材 2、耐久性好 3、耐火学好 4、整体性强 5、可模型好。 三、 建筑结
25、构类型 建筑结构主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再 用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。 框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考- 10 - 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 页 第 10 页 装 订 线 虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔
26、作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。 剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构 中的梁柱，能承担各类荷载 引起的内力，并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力，它的刚度很大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱楞角，便于室内布置，方便使用。剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。 框架剪力墙结构与框架结构的主要区别就是多了剪力墙 ,框架结构的竖向刚度不强 ,高层或超高层的框架结构建筑更是如此 !为了解决这个问题故使用剪力墙。框架 -剪力墙结构，又称为框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供
27、较大的使用空间，又具有良好的抗侧 力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。框剪结构的变形是剪弯型。众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。水平荷载主要由剪力墙来承受。从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得 多，在水平荷载作用下，一般情况下，约 80%以上用剪
28、力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比较均匀，各层梁柱的弯矩比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。 筒体结构由框架 -剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。 四、土木工程的发展现状 我国的土木工程建设从 20 世纪 50 年代起一直没有停过，且发展很快，尤其在近年来，发展极为迅猛， 几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现，新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快，数量之巨，令世界各国惊叹不已。 截止 2006年底，我国铁路运营路程已达 7.71万公里，居世界
