土木工程专业毕业设计.doc

目录第一章 建筑设计 3 1.1 方案设计3 1.2建筑材料及做法4 1.2.1 墙体工程 4 1.2.2 门窗 4 1.2.3 地面做法 4 1.2.4 楼面做法 4 1.2.5 屋面做法 4 1.2.6 散水做法 4 1.2.7 落水管及雨水口 41.2.8 踏步做法 4 1.2.9 沉降缝做法 4第二章 结构设计 4 2.1 结构选型5 2.2 连续梁设计5 2.3 框架结构计算6 2.3.1 荷载统计 6 2.3.2 水平荷载作用下的内力计算 6 2.3.3 竖向恒荷载作用下的内力计算 7 2.3.4 竖向可变荷载作用下的内力计算 8 2.3.5 内力组合 8 2.3.6 配筋计算 8 2.4 基础设计9 2.5现浇楼板设计10 2.6现浇板式楼梯设计 11第三章 施工图绘制 11第四章 设计总结 28第五章 参考文献 29某高校工科实验楼设计【摘要】:本毕业设计为拟建工科实验楼,共六层,局部七层。建筑面积为116759。本医院住院部设计本着舒适、实用、耐久的原则。严格遵循了国家“建筑设计规范”和“建筑结构设计规范”的有关规定进行设计, 并力求细节完整。结构型式定为全框架非承重墙填充结构。采用横向承重体系，以增大结构的横向刚度。本设计主要分为建筑设计和结构设计两部分,在建筑设计部分主要进行平面和立面设计。在结构设计部分进行了结构选型、确定计算单元，基础结构平面布置，各楼层结构平面布置，屋顶结构平面布置及荷载计算,内力计算与组合，梁、柱配筋，基础、板及楼梯设计。 采用AUTOCAD2004和天正建筑设计辅助软件进行了施工图设计。在计算中由于拟建建筑物在武汉市区内，按6度抗震设防。完成了建筑平面图、立面图、剖面图、部分建筑详图，基础平面布置图、各层结构平面布置图、屋顶结构平面布置图、框架配筋图、及构件(基础、连续梁、现浇板、楼梯) 配筋图。【关键词】: 建筑设计 结构设计 框架结构【Abstract】: The design for the proposed graduation mou technology in-patient departments, a total of five floors, partial or six. Area of 6319.11. The design of the hospital where he is comfortable, practical, durable principles. Strictly abide by the national Architectural Design Standards and structural design specifications, the relevant provisions for the design, and seeks to complete the details. Structure for the entire framework of the non-load-bearing walls filled structure. Transverse loading system, in order to increase the lateral stiffness. The design consists of architectural design and structural design of two parts, the architectural design of the main plane and vertical design. In the structural design of the structure models, determining the calculation modules, infrastructure layout, the layout of the floor structure, roof structure layout and load calculation, calculation of internal forces and the combination of beam-reinforced, the foundation board and design of the staircase. Tianzheng AutoCAD2004 used architectural design and software support for the construction design. In the calculation due to the proposed buildings in the district of Wuhan City, by 6 degree earthquake. Completion of the construction plan, elevation, section map, part of the construction detail, basic layout map, floor structure layout plan, the roof structure layout plan, the framework of reinforcement plans, and component (base, continuous beam, Slab, staircases) reinforcement plans.【key words】:Building construction design Structure design Frame structure1建筑设计 本工程为拟建高校工科实验楼，有效使用年限50年13。该工程总建筑面积约为116759，建筑高度为28.5m。建筑层数六层，层高3.9m。本工程建筑耐火等级为二级，设计满足耐火等级要求12。1.1方案设计1）在平面设计上，考虑到建筑建于高校校园内，建筑场地平整，交通便利,用地不受限制,建筑功能上的适用要求以及结构上尽量做到规整、传力明确。在进行方案设计时，要考虑到自然采光13，以及建筑功能上的合理性。由于医院使用面积的要求，建筑物水平长度过长，与建筑物的高度比大于3，因此考虑到结构计算合理，方案设计选择为“凹”字型内廊式。2）该建筑在立面上采用宽大而明亮的铝合金窗，有效的满足病房采光的要求。同时可以表现简洁和现代感，还增加了立面的美观效果。在排水方面采用女儿墙外排水，使用直径为100PVC落水管。平屋顶女儿墙外排水施工较为简便，经济性好，建筑体型简洁。在剖面上，主要反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。室内外高差为0.45m。考虑室内外采光通风，窗台高度见施工图。 1.2 建筑材料及做法1.2.1 墙体工程外墙均采用240mm厚加气混凝土砌块，内墙均采用200mm厚加气混凝土砌块。1.2.2 门窗入口出采用双扇玻璃门，楼梯处使用玻璃门、内门有实木门、玻璃木门，内外窗均采用塑钢窗，凡木料与砌体结构接触部位均应涂满防水柏油二度。1.2.3地面做法100厚C10垫层，30mm水磨石地面，做彩色水磨石，3mm厚玻璃条分格，方格尺寸为：2400mmx1600mm。基础底采用100mm垫层，埋深为室外地面以下1.9m，形式为柱下独立基础和柱下条形基础。1.2.4楼面做法30mm水磨石地面，120mm钢筋混凝土现浇板，20mm混合砂浆抹底。1.2.5屋面做法三毡四油防水层，20mm水泥砂浆找平，膨胀珍珠岩保温隔热层（最薄处80mm），120mm现浇混凝土板。20mm混合砂浆抹底。1.2.6 散水做法水泥砂浆散水宽600mm，做法见建筑标准图集。1.2.7 落水管及雨水口屋面雨水口做法见建筑标准图集；落水管材料采用100PVC管。1.2.8踏步做法踏步面用彩色水磨石加铜防滑条。1.2.9沉降缝做法外墙及屋面沉降缝做法见建筑标准图集98ZG111。2 结构设计建筑物高度为28.5m，结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年。室内地面设计标高0.000 m，室内外高差-0.450m。图纸中标高以米计，尺寸以毫米计。由于建筑物有高度变化，因此在高度有变化处设置了变形缝12，为了同时满足抗震、沉降、伸缩的要求，在结构上从屋面到基础把建筑断开，根据规范综合考虑，设定缝宽为100mm。公共厕所采用现浇双向板。结构材料：混凝土C25、C30，钢筋HPB235、HRB335、HRB400，材料特性由相关资料查得。该工程所在地区属于6度抗震设防烈度14，根据建筑抗震设计规范(GB5001-2001)查得现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度在采用框架结构时为60m，在设防烈度为6度时，除甲类建筑外，可不进行地震作用计算。根据建筑物的使用功能分类，本建筑为乙类建筑，但应满足抗震规范结构抗震构造要求。2.1 结构选型本工程采用梁柱全现浇框架结构35，楼屋盖为钢筋混凝土现浇板，内外墙用加气混凝土砌块填充。框架结构是由梁和柱连接而成，梁柱交接处的框架节点通常为刚接。框架结构是多次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平荷载。它的优点是：建筑平面布置灵活，能获得较大空间，建筑立面容易处理，结构自重较轻，计算理论比较成熟，在一定高度范围内造价较低。综合考虑各混凝土结构施工方法的优缺点，故本设计采用框架结构。在选择柱网布置时考虑到设计为内廊式结构，两边病房进深分别为6000mm和7800mm，中间走道为2700mm。这样布置，柱网结构简单规则，施工方便，在竖向荷载作用下框架结构内力分布较均匀合理。框架结构是空间受力体系，在手算条件下，可把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。根据荷载的传递方式楼面竖向荷载主要为横向框架传至柱，故采用横向框架承重体系，纵向框架侧按连续梁考虑。2.2 连续梁设计以A轴LL3连续梁（见图纸14）为例计算。取截面为300mmx450mm，连续梁上的荷载有连续梁自重，梁上墙体重，还有窗重。由于所设计的连续梁为等跨且跨度差小于10%，等截面，而且各跨荷载也相等，故在计算时不能借助现成的等跨弹、塑性连续梁内力系数表，直接查表计算。必须按照结构力学中的弯矩分配法进行该连续梁的弹性内力计算。根据结构实际情况和连续梁规程规定，该梁可按照塑性法计算25。故可对该梁端弯矩进行调幅，取调幅系数为0.8。支座弯矩降低后，经过塑性内力重分布，在相应荷载作用下的跨中弯矩将增加，即跨中弯矩为调幅后梁端弯矩的平均值与按简支梁计算的跨中弯矩之和。且保证调幅后，支座及跨中控制截面的弯矩值均不小于按简支梁计算的跨中弯矩值的1/3。再进行连续梁的抗弯、抗剪控制截面配筋计算。2.3 框架结构计算以手算一榀框架KJ-1为例：在计算单元范围内，各层柱高均为3.9m。拟定框架梁截面为300mmx600mm、300mmx350mm框架边柱截面为600mmx600mm，中柱截面为600mmx600mm。根据建筑结构荷载规范查得楼面活荷载标准值：住院大楼内病房、走道、厕所、门厅、楼梯楼面活荷载均为2.0KN/，上人屋面14活荷载为2.0KN/，不上人屋面活荷载为0.5KN/；建筑物所在地区基本风压为0.35KN/；基本雪压为0.5KN/。2.3.1 荷载统计 屋面恒载作用：屋面板自重与纵向框架梁的自重以均布荷载的形式作用于框架梁上；纵向女儿墙自重和连续梁自重通过连续梁以集中力的形式作用在柱上；因为柱与墙平齐，则框架梁中心偏离柱轴线，作用于节点的集中力考虑偏心，产生节点弯矩。屋面活载作用：屋面为上人屋面，屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中的较大值，所以屋面活荷载标准值为2.0KN/。楼面恒荷载作用：楼面扳自重，框架梁自重，还有内隔墙自重以均布荷载的形式作用于框架梁上，在CE跨框架梁上还作用有由连续梁自重产生的集中力，因此楼面CE跨框架梁上作用有均布荷载、集中力，还有局部的均布荷载；连续梁自重通过连续梁以集中力的形式作用在柱上；同理，考虑作用于节点的集中力偏心，产生节点弯矩。楼面活荷载作用：楼面活荷载标准值为2.0 KN/。2.3.2 水平荷载作用下的内力计算在框架结构中，水平荷载14为风荷载（在设防烈度为6度时，除甲类建筑外，可不进行地震作用计算）。根据建筑结构荷载规范查得武汉市区基本风压w0 =0.35KN/，风压高度变化系数按照地面粗糙程度C类（按有密集建筑群的城市市区取），风荷载体型系数取封闭式房屋和构筑物中的L型平面，风向从90方向吹来,S=1.3（迎风面为+0.8，背风面为-0.5），风振系数因房屋高度小于30m取系数为1。根据负荷面积宽度，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。采用计算较为简单的反弯点法计算，但是由于该框架梁柱线刚度之比小于3，柱的侧移刚度不仅与柱的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度等因素有关；另外，柱的反弯点高度不是个定值，它随着该柱与上下层梁的线刚度比，该柱所在的楼层位置，上下层梁的线刚度比及上下层层高的变化而变化。因此反弯点法的计算精度难以满足工程要求。与反弯点法23相比，D值法对柱的反弯点位置及侧移刚度进行了改进与修正，其精度较高，故在水平荷载作用下采用D值法计算。运用D值法，求得柱上下端的弯矩，通过节点平衡得出梁端弯矩，由此得到水平风荷载作用下梁柱弯矩和梁端剪力以及柱端轴力。根据规程，对水平荷载不需要进行调幅。2.3.3 竖向恒荷载作用下的内力计算因本工程横向框架结构的自身特点和结构形式，在竖向恒荷载作用下的侧移较小，按无侧移框架计算影响不大，则可近似的按无侧移框架进行分析，故采用弯矩二次分配法14计算。这样做概念明确，计算精度较高。计算梁固端弯矩时，因梁与柱整浇，可作刚性节点，把梁两端看作固定端。由于CE跨框架梁上有三种荷载作用，则把每种荷载分别作用所得到的固端弯矩求出在进行相加而得。采用弯矩二次分配法计算。要注意的是，由横向框架梁偏心而引起的弯矩要与梁端弯矩相加共同作为节点处的不平衡弯矩进行分配。通过弯矩二次分配得到各端部弯矩值，但是梁端实际弯矩小于按照弹性法计算出来的值。按照框架结构在强震下的合理破坏模式，塑性铰应在梁端出现，同时，为了便于浇注混凝土，也往往希望减少节点处梁的上部钢筋，因此对梁端弯矩进行调幅，即人为地减小梁端负弯矩，减少节点附近梁的上部钢筋，取弯矩与连系梁同理要对梁端弯矩进行调幅，取调幅系数为0.8。支座弯矩降低后，经过塑性内力重分布，在相应荷载作用下的跨中弯矩将增加，即跨中弯矩为调幅后梁端弯矩的平均值与按简支梁计算的跨中弯矩之和。且保证调幅后，支座及跨中控制截面的弯矩值均不小于按简支梁计算的跨中弯矩值的1/3。跨内各节点弯矩、梁端剪力可根据梁端弯矩及梁上荷载通过内力平衡求得；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到；柱底轴力还要考虑柱自重。2.3.4 竖向可变荷载作用下的内力计算由于竖向活荷载不大，且根据实际计算值活荷载与恒荷载相比：q/g= ，比值小于3，由活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力所产生的内力，因此在手算条件下，采用较简单的满布荷载法。求出竖向活荷载的框架内力，对比满布荷载作用下的内力与考虑活荷载不利布置的内力，根据对比结论，需对满布荷载的跨中弯矩进行调整，因此要对梁跨中弯矩乘以1.1-1.2的系数予以增大。即可认为满布竖向活荷载作用下的内力即为考虑活荷载不利布置的内力。采用分层法14计算，方法与竖向恒荷载作用下内力计算相同。2.3.5 内力组合控制截面14：梁的控制截面为支座边缘截面和跨中截面。柱的控制截面为柱顶截面和柱底截面。组合目标：梁的组合目标为以下两种内力：支座边缘处 -Mmax、+Mmax及V max；跨中处-Mmax及+Mmax；柱的组合目标为以下四种内力： Mmax及相应的N、V； Nmax及相应的M、V； Nmin及相应的M、V。 M比较大（非最大），但N 比较小或比较大。因为第种组合无法求出，由前三种组合目标所得到的内力计算配筋能够满足要求，因此在计算时可不考虑第种组合方式。荷载组合：根据结构类型、房屋高度等因素，针对梁柱的某一控制截面的某一组合目标，考虑以下四种内力组合形式： (1) 1.2SGk1.4SQk(2) 1.2SGk1.4SWk(3) 1.2SGk+0.91.4(SQk+SWk)(4) 1.35SGk+0.71.4(SQk+SWk) （注：SGK为恒荷载标准值，SQk为活荷载标准值，SWk为风荷载标准值.）2.3.6配筋计算由于本工程按6度设防区设计，形成延性框架结构。其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。 在进行梁的配筋计算时，分别选取支座及跨中最不利内力值控制值进行配筋计算。对框架梁进行正截面受弯承载力56计算时，应满足受弯构件最小配筋率的要求。斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。因为本设计的一榀框架中在梁的2/3处有一集中荷载作用，因此在计算梁斜截面受剪承载力计算时，要计算集中荷载对支座边缘处截面所产生的剪力值。通过计算，该剪力值小于总剪力值的75%，则按均布荷载下矩形的简支梁计算斜截面受剪。框架梁与连续梁的搭接处的局部剪力，但考虑到局部剪力有可能在搭接处产生裂缝，故在中间跨连续梁两侧加设间距为50mm的附加箍筋。框架柱的内力控制值取值，应预先判断大小偏心。当时XXb 时(其中X为受压区高度，Xb 为界限破坏时，受压区计算高度)，按照矩形截面大偏心受压构件正截面受压承载力计算配筋；当XXb时，按照矩形截面小偏心受压构件正截面受压承载力计算配筋。试验表明，小偏心受压情况下，随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之减小，但在大偏心受压情况下，轴向压力的存在反而使构件正截面的受弯承载力提高。在界限破坏时，正截面受弯承载力达到最大值。因此，当为大偏心时，应取弯矩较大，轴力较小；当为小偏心时，应取弯矩较大，轴力较大。根据此原则，可确定出所需最大钢筋面积。除此之外，框架柱全部纵筋的配筋率不应小于0.6%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4根，钢筋直径不宜小于12mm，通常在16至32mm 范围内选用。为了减少钢筋在施工时可能产生的纵向弯曲，宜采用较粗的钢筋并配置箍筋。从经济、施工以及受力性能等方面来考虑，全部纵筋配筋率不宜超过5%。平面框架柱的平面外稳定按轴心受压构件验算。梁与柱为刚接的钢筋混凝土框架柱，其计算长度应根据框架不同的侧向约束条件及荷载情况确定。2.4 基础设计根据水文地质资料，本工程所在地的地质情况良好，土质均匀，持力层地基承载力达到200Kpa，为浅基础类型67，按乙级地基基础设计。由于上部结构整体刚度较好，基本上无不均匀沉降，因此，本次设计选用柱下钢筋混凝土独立基础（阶梯形基础）。相对于其他基础，柱下钢筋混凝土独立基础78是柱基础中最常用的形式，其结构规则，计算简单，施工方便，造价较低；还有较好的抗弯抗剪性能。又由于此类基础的高度不受台阶允许宽高比的限制，故适宜需要“宽基浅埋”的场合使用。基础埋置深度的大小，对于建筑物的安全和正常使用、基础施工技术措施、施工工期和工程造价等影响很大，因此，确定基础埋置深度是基础设计工作中的重要环节。本工程在设计时综合考虑建筑物自身条件以及所处的环境例如，应注意地下水的埋藏条件和动态。从实际出发，在满足地基稳定和变形要求的前提下，以基础宜浅埋的原则，合理选择基础埋置深度除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。本设计的基础埋深为室外地面以下1.550m，高度为0.70m。根据上部结构传来的内力值，偏心距的大小，选择基础尺寸，长宽比为1.2，然后进行冲切验算和底板配筋。柱下钢筋混凝土独立基础满足底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm；间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。混凝土强度等级为C25。设有100mm垫层，垫层混凝土强度等级为C10。在墙下设条形基础，由于只承受底层墙体的重量，根据计算及构造取基础截面600mmX250mm。在建筑物约长50米处设置了变形缝，并且变形缝必须满足沉降功能的要求，因此基础必须断开，缝宽90mm。沉降缝一侧的基础，采用独立基础；另外在沉降缝的两侧均设截面为250mmx250mm的基础圈梁用来支撑底层墙体。支撑底层中间平台梁的构造柱从基础圈梁起，截面为200mmx200mm，和墙下条形基础结合。2.5 现浇楼板设计考虑到建筑的防火要求89，故取公共厕所处楼板厚为120mm。取混凝土强度等级为C25，钢筋为HPB235。在荷载统计时，有蹲位处采用150mm高砖块填高，还有隔墙，洗漱台处，均为局部荷载。这些荷载在计算时，按照建筑结构荷载规范局部恒荷载等效为均布恒荷载来计算，等效的恒荷载再与板的自重相叠加就得到作用于现浇板上总的恒荷载；活荷载标准值为2.0 KN/。公共厕所现浇板长边与短边跨度比等于2，现浇双向板设计，按照弹性理论计算，在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算，取跨中最大正弯矩可由满布荷载g+q/2及间隔布置q/2分别求出的单区格板的跨中弯矩进行叠加得到，支座最大负弯矩可近似按恒活荷载满布时求得。楼屋盖根据荷载计算结果，查建筑标准图集03ZG401，楼盖用100mm屋盖用100mm厚钢筋混凝土板。2.6现浇板式楼梯设计 考虑到本工程楼梯开间不大且层高较低，从经济适用、结构简单方面出发本工程楼梯采用现浇板式楼梯19。楼梯的结构设计包括梯段板，平台板，平台梁三个部分。在进行梯段板的设计时通常取1m宽板带作为计算单元，统计板上荷载，选取斜板的计算简图，由于梯段板是一块两端均与梁整结的斜板，故计算简图可以用一根假想的跨度等于斜板水平投影净长的水平梁代替，斜板内分布钢筋可采用8200，每级踏步不少于1根，放置在受力钢筋内侧。在进行平台板的设计时，该工程的平台板是一块梯形的异形板，为了计算的方便和结构的安全，选用梯形板的最长方向作为计算跨度长，亦取1m宽为计算单元。进行平台梁设计时，其支撑情况选用在框架梁上加构造小短柱的方式，平台梁与短柱整浇，然后根据梁的跨度初步拟定梁的截面尺寸，以简支梁的形式进行计算，统计梁上荷载进行内力计算，然后进行配筋计算。3施工图绘制 运用AUTOCAD2004和天正建筑设计辅助软件绘制了建筑平面图、立面图、剖面图、部分建筑详图，基础平面布置图，2、3、4、5结构平面布置图、屋盖结构平面布置图、KJ配筋图、及基础、连续梁、现浇板、楼梯配筋图。4设计总结经过五年基础与专业知识的学习以及老师们的辛勤栽培下，使我能够在这次毕业设计中能够独立地完成设计任务。在完成毕业设计的几个月来，我能根据设计