1、沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 1 页 沈阳工业 大学 土木工程学院 专升本 毕业设计 姓 名： 学 号 ： 专 业： 设计题目： 某 教学 楼 专 题： 土木工程 指导教师： 摘 要 根据教学楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 2 页 料，设计该框架结构教学楼。 按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合
2、、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。其中附有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；纵向和横向地震荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒 荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图以及梁柱的内力组合表。 关键词： 框架 、 重力荷载代表值；现浇钢筋混凝土结构；内力组合；弯矩调幅。 Abstract According： to building design specifications and other relevant standards and design requirements and provide geo
3、logical data, the design of the framework of the classroom building. After the first building in accordance with the structure and layout of the overall after the first local node design steps design. Main contents include : design, architectural design of the total shows that the construction of th
4、e plane, Facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress, the combination of internal forces, Main beam reinforcement design and calculation, frame-section design and reinforcement, meeting beam reinf
5、orcement design, floor and roof design, stair design, infrastructure design. Enclosing wind load under the framework moment, shear and axial bid; vertical and horizontal seismic loads under the framework of the moment, shear and axial bid; Constant load and live load under the framework moment, shea
6、r and axial trying to internal forces and the combination of beam-column table. Key Words： frame, Gravity load charecter value , cast-in-place reinforced concrete structure , internal force make up , curved square amplitude modulation. 沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 3 页 目 录 摘要 2 THE ABSTRACT 3
7、1、工程概况 5 1.1 工程名称 5 1.2 工程所在地 5 1.3 设计原始资料 5 2、建筑设计说明 6 2.1 概述 6 2.2 建筑各尺寸的确定 7 2.3 平面布局设计 9 2.4 立面设计 9 2.5 剖面 设计 9 2.6 装饰 设计 10 2.7 建筑细部做法 10 3.建筑结构设计 13 3.1 设计资料 13 3.2 结构方案选取 14 3.3 结构布置计算简图 15 3.4 框架梁、柱尺寸确定 16 3.5 框架 梁柱 线刚度计算 18 3.6 恒荷载计算 19 3.7 活荷载计算 22 3.8 风荷载作用下框架结构内力计算 23 3.9 竖向荷载作用下框架结构的内力计
8、算 28 3.10 横向框架内力组合（选择一榀框架采用 PKPM 计算） 38 3.11 框架内力组合结果与配筋 51 3.12 楼面板设计 57 3.13 柱下独立基础设计 73 毕业设计总结 85 参考文献 86 致谢 沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 4 页 1.工程概况 1.1 工程名称 某 市某 技师学院 综合教学楼 1.2 工程所在地 某 市 区 1.3 设计原始资料 1.3.1 设计理念 教学楼是为人们学习提供最为良好环境的建筑。纵观教学建筑的发展历史，无不体现 着人类文化 、文明的历史进程和时代特征。教学楼建筑设计同设计其他类型建筑一样有许
9、多共同点，也有许多不同的特点和要求。随着时代的发展，办公楼的内容和形式都在不断发生变化。因此，我对教学楼的设计过程和设计方法进行了详细研究，经过一番思考，我认为本设计应该具有以下 特点：（ 1）弹性。从设计、结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。（ 2）紧凑性。教室以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。（ 3）易接近性。从楼外到楼内，从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。（ 4）可扩展性。在未来扩展时可灵活延伸，将 损失减小到低程度。（ 5）舒适性。在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境。（ 6）环境的稳定性。（ 7）安全性。建筑
10、安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化。（ 8）济性。把建设和维护一座教学楼所需要的经费和人员控制在最低限度。 在整个设计过程中，我本着 “安全，适用，经济，美观 ”的原则，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。 1.3.2设计依据 近几年来我市中、高级技术工人短缺，这种现象正随着工业形势好转 而日趋严重，有的企业因技术工人缺口太大满足不了生产需要，甚至让在校学生提前上岗。我市 技师学院 近年来纷纷根据就业市场需求调整专业设置，在专业技能培养上具有其它性质学校不可比拟的优势。 由于技校生就业形势看好， 技师学院
11、 的招生近年来也不断升温。随着大学生就业困难，一些普通高中毕业的学生甚至大学毕业生主动报考技校学习。 某 市某技师学院 办学规模的不断扩大， 招收学生 人数 逐渐 增多 ，学校现沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 5 页 有教学楼 空间 已不能满足 学生学习 的 需要。 为改善 某 市某技师学院 的教学条件， 故 现 根据 市教育局、 规划 等 相关 部门 有关批文和 初步 的设计方案、 总概算书， 并依据 甲方提出的要求及提供 的相 关资料， 故而 设计此楼。 1.3.3气象资料 年平均温度 16 相对平均湿度 71 积雪最大厚度 240mm 土壤冻结最大
12、深度 240mm 年平均降雨量 180mm 主导风向 北风 基本风压 0.35kN/ 1.3.4地震资料 地震烈度 7度（一类） 梁柱抗震等级 3级 1.3.5工程要求 本工程主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构，梁、柱、板均为现浇，混凝土强度等级主要采用 C30,钢筋主要采用 HPB235级和 HRB400级钢筋；基础采用柱下独立基础。 2建筑设计说明 2.1概述 在进行建筑设计时，综合考虑了基地环境，使用功能，结构选型，施工材料，设备和建筑艺术等问题，合理安排了建筑内部各种使用功能和使用空间，并使建筑与周围外部环境相协调。 本设计为 某 市某技师学院 综合 教 学 楼，呈 “L” 形，共五
13、层，层高 3.9米，总高 20.85 米，总建筑面积 5746 平方米。集常规教室、语言教室、实验教室、计算机教室、教师办公室、教师休息室、会议室、广播室等多功能于一体。一至四楼每层设有 7个常规教室、一个教师休息室。按照教学与办公应合理分区的原则，五层设 6个教师办公室，一个会议室，考虑到 技师学院 的实际需要，特地将顶层中间有玻璃幕墙的房间设为广播室。此外，在拐沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 6 页 角部分：考虑到化学实验室的通风及其他要求，特将其设在一层 为生物实验室 ；二层 为物理实验室 ；三层 为多媒体教室 ；四层为计算机室；五层则为语音 教室
14、。 本设计力求做到平面布局合理，功能分区明确，建筑平面利用率高，建筑立面力求简洁、大方、有学校的文化气息和时代感。 该工程为丙类建筑，类场地，耐火等级为一级，抗震设防烈度为七度，地震加速度 0.1g，设计地震第一组，抗震等级为三级。本建筑场地较为平整，地质条件较为简单，所以采用全框架结构及柱下独立基础。 2.2建筑各尺寸的确定 2.2.1教室各尺寸的确定 根据规范要求，教室开间 9.9m，进深 7.2m，层高 3.9m，满足净高不低于 3.4m的要求，按使用面积和交通面积 1.4 /人计算， 7.2m 9.9m教室可容纳 50 多人。对于普通教室采用 1200mm 400mm 的长课桌，课桌排
15、距取900mm，走道宽 550mm，黑板长 4m，高 1m。课桌第一排前端与黑板远端形成的水平视角为 30 ，满足前排与黑板的距离不小于 2m，后排距黑板不大于8.5m的要求，以满足视线要求，教室后部设置大于 600 mm 的横向走道。 2.2.2门窗尺寸的确定 （ 1）对于普通教室，一般设置 前后两个单扇门，宽 1.0m，高 2.4m，为满足走道疏散宽度的要求，采取了向内开启的方式；对于大厅，按每层 500人计算，只需 2.6m便足以满足疏散要求，本建筑为了达到美观大 气的效果，取用了宽 5.4m的弹簧门，侧厅相对人流量较少，故采用宽 1.8m的弹簧门。 （ 2）窗台高度取 900mm，窗高
16、 2400mm，使得光线在房间里的照射深度较大，避免了在房间天棚处出现暗角；在两侧布置的窗宽为 1800mm，最大限度满足了采光和通风的要求，但存在的一个缺点是保温隔热隔声效果不好，必须进行一些特殊处理。门厅设置于第一层，上方采用玻璃幕墙，直至五层，共四层，为了安全需要，在有玻璃幕墙的每一层安装了高 1200mm的栏杆。 （ 3）走廊作为水平交通联系，其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等， 以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。按规范要求，教室用房且双面布置的内廊的最小净宽为 2.1m，考虑到中学生活泼好动的特点，要为其留有较充足的活动空间，故
17、适当放大取走道宽 3.6m，净宽 3.05m，可让三至四人并行通过。 2.2.3楼梯间的确定 沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 7 页 本建筑共设三部楼梯，其中两端的双跑楼梯作为消防楼梯之用，大厅主入口处选取一部双分平行楼梯，典雅庄重。 （ 1）楼梯形式的选择：楼梯常见 形式有板式楼梯和梁式楼 梯。梁式楼梯由踏 步板、斜梁、平台板和平台梁组成，踏步板支承在斜梁上，斜梁 支承在平台梁上，作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁 ，再由斜梁传至平台梁。梁式楼梯梯段板较薄，可 节省材 料，当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，但这种楼梯施工复杂，外观 显得比较笨重。板式
18、楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上，作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小时，采用板式楼梯较为合适，但其斜板较厚，为跨度的 1/25 1/30。本工程均采用板式楼梯。 （ 2）楼梯踏步的尺寸 ：考虑到人们行走的舒适性，便于疏散等要求，取踏面宽 300mm，踢面高 150mm，楼梯坡度小于 30度。 （ 3）梯段和平台的尺寸：梯段宽取决于同时通过的人流的股数及是否经常有通过一些设备的需要，一般按每股人流宽度 0.55m + 0 0.15m计算，并不应少于两股人流，再结合本建筑的一些布置特点，两端的疏散楼梯分别取梯段宽 1.6m和 1
19、.8m。平台的深度不应小于梯段的宽度，取 1.8m；中间的双分平行楼梯取梯段宽 分别为 2.4m、 1.6m、 2.4m，平台深度取 2.2m。 （ 4）楼梯扶手的确定：楼梯的扶手应坚固适用，且在 两侧都设有扶手，其高度为 1100 mm。在楼梯的起始及终结处，扶手均自其前缘向前伸出 300mm，且出于安全因素，扶手末端向下布置。 2.2.4厕所各尺寸的确定 厕所内设有带洗手池的前室，厕所有直接自然风和天然采光。 （ 1）卫生洁具数量按规范要求：男厕每 50人设大便器一只，每 50人设小便槽 1000 mm；女厕每 25人设大便器一只。本建筑每层楼最多 500人，考虑到现实中男女比例的问题，按
20、男女 =3 2计算，本设计每层男厕共设 10个大便器，小便槽 7000m，女厕共设 10 个大便器。洗手池及各卫生洁具的尺寸均按建筑设 计图集的要求确定。 （ 2）为遮挡视线，在男厕的小便槽处设置了 1100宽、 1200高的挡板。 2.3平面布局 设计 建筑平面设计是在熟悉使用空间及其使用要求的基础上，进一步分析建筑整体的使用要求，分析各使用空间之间及使用空间与交通联系空间之间的相互关系，综合考虑技术、经济和建筑艺术等方面的要求，结合整体规划、沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 8 页 场地环境等具体条件，将各使用空间和交通联系空间在水平方向上相互联系和结
21、合，组成一个有机的建筑整体。 在建筑平面设计过程中，由于设计题目为 综合教学楼 ，建筑的功能要求比较多，所以我首先从建筑的功能着手，分析其使 用空间的结合。先把建筑中使用功能相同或联系紧密的使用空间组合在一起形成一区。平面设计必须按不同的功能要求分类并进行分区布局，使之既有明确的分区和隔离，又有必要的联系，一般而言，对于使用中联系密切的各部分要相近布置，对于使用中有干扰的部分，则要求适当地分隔。同时考虑“闹静”与“动静”的关系和特点，将需要安静环境的用房尽可能离开产生噪声的用房布置。 由于教室对于采光要求较高，所以开了较大的窗子；对于走道，为了达到一定的采光效果，故在走道两侧的纵墙上开有高窗。
22、另外，建筑中作为垂直交通的联系手段，常有楼梯、电梯、自 动扶梯及坡道等形式。本设计中，建筑为五层，故采用了楼梯作为垂直交通手段。同时考虑到建筑的防火要求，所以在建筑两侧各布置一个防火楼梯。 2.4立面设计 建筑 立面设计是在符合使用功能和结构构造等要求的前提下对建筑空间造型的进一步美化，运用建筑造 型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行 。因此在立面设计中一应反映出建筑的性格，即建筑的使用性质；二应反映内部空间及其组合情况；三应反映自然条件和民族特点的不同；四应适应基地环境和建筑规划的总体要求。 本设计在立面上看 来 比较简单， 在墙面涂料的色彩上， 用分格条把这个立面
23、的色调区别开来，分别刷有淡蓝色乳胶漆和白色乳胶漆，显的质朴、典雅。在窗户处理上，整个立面大体上采用了两种形式的窗户，较大的截面尺寸使得整个建筑显的很稳重。总 之 ，整个建筑在立面设计上力求达到活泼、简洁、朴素、典雅的效果。通过对空间的综合利用，以端庄朴实无华的形象来表达教学建筑的丰富文化内涵，达到形式和内容的统一，使环境得到改善。 2.5剖面设计 建筑剖面设计任务是确定建筑各部分空间的高度、建筑的层数、建筑空间的利用及处理建筑剖面中结构构造关系等问题。建筑剖面设计 实质是对使用空间、交通联系空间 进行竖向 组合布局。建筑剖面设计和建筑的使用、造价、节约用地 等有很大关系，而且要结合平面一起考虑
24、，才能有助于剖面设计 完成。层高是剖面设计的重要数据，是工程常用的控制尺寸。本设计中层沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 9 页 高的确 定除了考虑室内净高与结构、构造所需的高度外，还使其符合建筑模数 要求。建筑剖面组合则是根据建筑竖向使用要求，解决层高、层数和建筑在高度方向的安排方式，并协调这些因素与“造型力求简洁”之间的矛盾。 2.6装饰 设计 本设计在装饰上不追求豪华，重视材质、材色、崇尚自然，协调和谐，突出重点，创造出与建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙为乳胶 漆墙面，配上浅色塑钢窗，黄色分隔条纹。在门厅、语 音 教室、 多媒体教室、 计算机室作重点装
25、修处理。一般教室采用彩色水磨石楼面；在卫生间，做成防水地砖楼面，以利于防水；在化学实验室内，做成耐酸地砖楼面；而在语 音 教室 、多媒体教室 及计算机室，则做成导静电聚氯乙烯塑料楼面。 2.7建筑细部做法 1. 墙基防潮：防水砂浆防潮层 20厚 1： 2水泥砂浆掺 5%避水浆，位置一般在 -0.06标高处 2. 地面做法：水磨石地面 1) 15厚 1 : 2 水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡 2) 20厚 1 : 3水泥沙浆找平层 3) 60厚 C20 混凝土 4) 100厚碎石夯实 5) 素土夯实 备注：石子粒径 6 15mm嵌 每间距约 800 1000（或按设计）用玻璃或钢条分格，如用
26、铜条应打眼穿 22号镀铁丝卧牢，每米 4根 彩色磨石子地面采用白水泥加色，并用有色石子 3. 楼面做法：水磨石楼面 1) 15厚 1:2 白水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡 2) 20厚 1:3 水泥砂浆找平层 3) 捣制混凝土楼板 备注：石子粒径 6 15 每间距约 1000（或按设计）用玻璃或钢条分格，如用铜条应打眼穿22号镀铁丝卧牢，每米 4根 彩色磨石子地面采 用白水泥加色，并用有色石子 4. 踢脚台度：水磨石踢脚台度 沈阳工业 大学 土木工程 学院 2010 届 专升本 毕业 生设计 第 10 页 1) 10厚 1:2 水泥白石子磨光打蜡 2) 12厚 1:3 水泥砂浆打底 备注：
27、混凝土墙刷素水泥浆结合一道。 加气混凝土墙刷 107胶水泥浆一遍，配比： 107:水泥 :水 1:1:4 踢脚面台度高由设计人定 5. 内墙墙面：乳胶漆墙面 1) 刷乳胶漆 2) 5厚 1: 0.3: 3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光 3) 12厚 1: 1: 6水泥石灰砂浆打底 备注：乳胶漆颜色由设计人定 混凝土墙刷素水泥浆一道内掺入重 3 5 的 107 胶 硅酸盐、加气混凝土 墙刷（喷）一道 107胶水泥浆，配比： 107胶 :水泥 :水 1 : 1 : 4 用 6 8厚 1 : 1 : 6水泥石灰加气砂轻质砂浆涂刷及填补在砌块上 6. 外墙面：乳胶漆墙面 1) 刷乳胶漆（外墙用） 2) 6
28、厚 1 : 2.5 水泥砂浆粉面压实抹光，水刷带出小麻面 3) 12厚 1 : 3水泥砂浆打底 备注：乳胶漆宜在抹灰后干燥不小于 3天，温度不低于 +15 条件下施工 7. 屋面：刚性防水屋面（有保温层） 1) 40厚 C30 细石混凝土 ,内配 4 双向钢筋中距 150，粉平压光 2) 洒细砂一层，再干铺 纸胎油毡一层 3) 20厚 1:3 水泥砂浆找平层 4) 70 250厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块保温层 (2%找平 ) 5) 20厚水泥砂浆找平层，现捣钢筋混凝土屋面 备注：刚性防水层需要设分格缝： 用细石混凝土作保护层或为刚性防水层时，应按纵横间距 6m设置分缝，缝中钢筋必须切断，缝宽 20mm，与女儿墙之间留缝 30mm，缝内嵌填密封材料； 用块体材料作保护层时，按 100m2设置分格缝，用水泥砂浆作保护层时每 1m2设表面分格缝。 铺贴卷材防水层的水泥 砂浆或细石混凝土找平层宜设置分格缝，纵横间距 6m，缝宽 20mm，当兼作排汽屋面的排汽道时可适当加宽，与保温层连通。缝内必须嵌填密封油膏。缝上加铺 300mm宽卷材一
