土木工程_房建混凝土专业论文天津市聚龙园幼儿园教学楼设计

本科生毕业设计 (论文 ) 题 目 : 天津 市 聚龙园幼儿园 教学楼设计 英文题目 : A of a 系 : 土木工程 系 专 业 : 土木工程 班 级 : 土木班 学 生 : 学 号 : 指导教师 : 职称 : 指导教师 : 职称 : 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 要 本工程根据设计任 务书设计一幢教学楼，楼房 结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构。 长 53m，宽 21m， 屋面板顶面标高为 建筑面积 40004 层，层高 ， 室内地面标高 ： 外标高： 筑耐久年限 50 年，抗震等级三级， 抗震设防烈度 7 度。 基本风压 荷载 该工程是教学 建筑，是 幼儿园小朋友活动教学的场所 。在设计上以规整的一字形安排平面，充分利用场地 。 框架结构是由梁和柱连接而成的高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平荷载和水平地震作用等侧向力的影 响 。 本设计包括建筑设计和结构设计两部分。其中建筑设计主要包括工程概况和建筑设计条件资料。 这栋建筑物 是一座 以 教学 为主 的现代 建筑， 力求充分体现现代化的特点。在整体造型上突出现代、新颖 ， 做到简洁、明快、虚实相接、刚柔相济 ， 给人以蓬勃向上的感觉。设计上采用 框架 结构、外装饰铝板、拉索点式玻璃幕墙等新技术、新材料 ， 突出 框架 结构特点， 混凝土 、玻璃、铝板有机结合，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。 结构设计主要包括：结构布置、刚度计算、荷载汇集、水平地震作用下结构内力的计算、竖向荷载作用下结构内力计算、内 力组合、构件截面设计等。 根据规范要求，妥善地处理好建筑与结构的关系做到与环境相协调，同时满足 教学 和消防抗震的要求，最终确定了柱、框架梁、楼盖、屋面、楼梯等的设计。 综上所述，建筑设计，结构设计（平面布置，荷载和地震作用计算，内力计算和组合，框架梁、柱部分抗震设计等）和施工图是整个毕业设计的主体部分。相信在老师的悉心指导下，我将通过自己的努力圆满完成全部设计任务。 关键词 ： 框架结构， 混凝土，建筑设计，结构设计 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） of a 5321is a is in to of a of is by of to to as is a to in of be a of a of to a of to is so on In of is of 京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） is of I of I to of 京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 录 摘 要 . 1 . 2 引 言 . 1 1 设计任务 . 3 程概况 . 3 计资料 . 3 象条件 . 3 震设防烈度 . 3 计依据 . 3 要结构材料 . 4 计要求 . 4 计成果 . 4 2 建筑设计 . 6 计要点 . 6 面设计 . 7 面设计 . 8 面设计 . 8 面图 . 9 面图 . 9 面图 . 9 3 结构设计 . 10 构设计概况 . 10 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 结构类型的选择 . 10 构体系的选择 . 10 盖（楼面）体系的选择 . 11 础选型 . 11 构设计所遵循的主要设计规范规程 . 11 工程结构选型 . 11 架结构平面布置 . 12 构布置原则 . 12 网布置和层高的确定 . 12 重框架的布置 . 13 形缝 . 14 网布置及计算简图 . 15 算简图与计 算单元简图 . 15 网布置 . 17 、柱截面尺寸估算 . 17 截面尺寸确定 . 17 截面尺寸确定 . 18 4 荷载计算 . 20 载标准值计算 . 20 轴框架梁上荷载标准值 . 22 载计算 . 22 载计算 . 24 震荷载计算 . 26 荷载计算 . 30 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 内力计算与分析 . 33 的侧移刚度计算 . 33 荷载作用下框架内力计算 . 34 载作用下框架弯矩计算 . 34 载作用下框架剪力计算 . 36 载作用下框架轴力计算 . 37 荷载作用下框架内力计算 . 38 载作用下框架弯矩计算 . 38 载作用下框架剪力计算 . 40 载作用下框架轴力计算 . 40 震荷载作用下框架内力计算 . 41 荷载作用下框架内力计算 . 42 各柱的剪力值 . 43 反弯点高度 . 43 架内力值 . 44 6 内力组合 . 49 架内力组合 . 49 架柱内力组合 . 51 内力组合 . 51 端弯矩值设计值的调整 . 51 7 框架梁柱配筋计算 . 55 架梁配筋 . 55 架梁正截面承载力计算 . 55 架梁斜截面承载力计算 . 56 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 架柱配筋 . 57 轴框架柱配筋 . 57 轴框架柱配筋 . 60 构布置图 . 62 筋图 . 62 结 论 . 63 参 考 文 献 . 64 附 录 A. 66 附 录 B. 72 在 学 取 得 成 果 . 75 致 谢 . 76 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 言 本设计的目的是综合应用所学的基础课、专业课知识和相应技能，来解决在具体的土木工程设计中所遇到的问题。在建筑设计方面：要求建筑物简单明快、具有时代感 ;结构布局要合理，便于使用。在结构设计方面：要求运用合理的理论知识，使建筑物满足安全性、实用性、耐久性 、可模型好、整体性好 的功能要求。 本设计的意义通过设计来进一步了解钢筋混凝 土框架结构体系的特点： 1)建筑平面布置灵活，使用空间大。 2)延性较好。 3)整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大（呈剪切型），所以建筑高度受到限制。 4)非结构构件破坏比较 重。 本设计的指导思想是根据设计任务书的要求和一些必要的基础资料，结合技术条件和建筑设计的要求，对结构体系、总体布置、空间组合等进行合理的安排，然后再进行结构设计、构件设计和构造设计等具体结构设计。 1850 年前后，法国人取得了钢筋混凝土的专利权 ， 我国预拌混凝土的市场潜力也是相当大的 ， 随着商品混凝土产量和人均预拌混凝土消费量的增加，其增 长率将逐步下降 ， 中国商品混凝土行业有望从高速发展期进入成熟期 。 框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力， 采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法；求水平荷载作用下的内力时用 D 值法等，求水平地震作用的时候采用底部剪力法。结合所学过的知 识 ，通过查阅参考资料 完成初步设计，再交 给 指导老师审查，审查通过后，利用 手工完成绘图，利用成设计说明及其他内容的编写。 框架结构的配筋主要是对梁、柱、节点进行配筋。在按照规范规定的方法对内力进行组合，求出控制界面的最不利荷载后，就可以以此 为依据进行结构的配筋。同时，结构的配筋还必须满足规范规定的构造要求。 完成配筋后，整个结构设计就基本完成了。通过该结构设计可以锻炼自己的结构设计能力，复习了以前学习过的知识，并且将学过的知识进行了综合应用，为以后继续深造打下良好的基础。 本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 竖向荷载下的内力时使用弯距二次分配法，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。 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 设计任务 程概况 本工程根据设计任务书设计一幢教学楼，楼房 结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构。 长 53m，宽 21m， 屋面板顶面标高为 建筑面积 40004 层，层高 ， 室内地面标高 ： 外标高： 该工程是 教学 建筑，是 幼儿园小朋友活动教学的场所 。在设计上以规整的一字形安排平面，充分利用场地 。 计资料 本地区基本 风压 本雪荷载 地面粗糙类型 C 型 。主导方向：冬季主导东北风，夏季主导东北南。夏季最热月平均 28 ，最高温度 ，冬季最冷月平均气温 ，最低温度 。夏季相对湿度 73%,冬季相对湿度 81%。年平均降雨量为 最大降水量 1、 抗震设防烈度 7 度 ， 设计基本地震加速度值为 计地震分组为第一组 2、 抗震等级 ： 三级 3、建筑结构安全等级：二级 4、建筑抗震设防类别：丙类； 5、建筑场地土类别： 类； 6、 建筑耐久 年限为 50 年 1、 主管部门规划意见书 和审批通过的初步设计批文； 2、 甲方设计任务书； 3、 主要设计规范规程包括： 建筑结构荷载规范 ( 混凝土结构设计规范（ ； 建筑抗震设计规范（ ； 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 建筑工程抗震设防分类标准（ ； 混凝土结构耐久性设计规范（ ； 结构类型：钢筋混凝土框架结构 工程地段：天津市北辰区 主要材料：混凝土柱，梁， 板采用 础垫层采用 造柱，过量采用 材采用 体采用加气混凝土空心砌块 计要求 1、 图纸要求 ：使用 件绘制图纸，要求制图所选用的线型及尺寸标注、编号等符合建筑结构制图标准 ,要求图面整洁，饱满，布置匀称。 2、 计算书要 求： 结构计算书内容 应 完整、清楚，计算步骤要条理分明， 选用参数或 引用数据 应 有可靠依据，构件编号、计算结果应与图纸一致。 3、 建筑和结构设计均应符合有关国家规范要求，施工图绘制规范，表达清楚。结 构分析要认真仔细 1。 计成果 设计成果包括建筑设计、结构设计和施工图两部分。 1、建筑设计和结构设计要求包括以下内容： 设计概况； 建筑设计说明； 结构设计说明； 结构设计计算书。 2、施工图要求包括以下内容： 建筑施工图 准层、及屋顶平面图； 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 结构施工图 及节点的配筋详图。 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 建筑设计 本次设计的建筑是位于 天津市北辰区聚龙园幼儿园教学楼 。造型美观，设计合理，占地面积约为 计要点 多层框架结构适合于在办公楼、教学楼、公共建筑、图书馆等建筑中采用。框架结构的特点是由柱承受梁和板传递来的竖向和横向荷载，墙体只起围护、分隔作用，承重结构和维护 结构分工明确。框架结构本身并不形成空间，只为形成的空间提供一个骨架，这就为自由灵活的分隔空间创造也十分有利的条件。多层框架结构的设计对于土木工程专业的学生来讲，是很重要的毕业设计的一部分，而且重点在结构设计上，建筑设计作为一般了解的内容，其侧重点在建筑平面、立面和剖面设计上。 鉴于毕业设计的时间不长，建筑设计又走在结构设计之前，没有反复推敲的可能，为了在较短时间内完成建筑设计图纸，需要掌握的设计要点如下： 1、 建筑平面设计 依据建筑功能的要求，门窗的立面形式一定要确定各房间的开间和进深； 根据交通、防火 与疏散的要求，确定楼梯间的位置和尺寸； 确定墙体所用的材料和厚度，以及门窗的型号与尺寸。 2、 建筑立面设计 确定门窗的立面形式。门窗的立面形式一定要与立面整体效果相协调； 与平面图相对照，核对雨水管、雨篷、阳台等的位置及做法； 确定立面装饰材料做法、色彩以及分格艺术处理的详细尺寸。 3、 建筑剖面设计 分析建筑物空间组合情况，确定其最合适的剖切位置。一般要求剖到楼梯间及有高低错落的位置； 进一步核实外围墙窗台、过梁、围梁、楼板等在外墙高度上的构造关系，确定选用哪种类型的窗台、过梁、围梁、楼板及其形 状和材料； 根据平面图计算确定的尺寸，核对楼梯的在高度方向上梯段的尺寸，确定平台北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 尺寸 2。 该四层框架结构教学楼位于抗震设防烈度为 7 度的区域，对抗震要求比较高，所以在平面设计上力求简单、规则、对称，因而采用“一”字形建筑平面以利于抗震，而且有利于自然采光和通风。在框架结构的平面布置上，柱网是竖向承重构件的定位轴线在建筑平面所形成的网格，是框架结构的脉络。柱网布置既要满足建筑平面布置和使用功能的要求，又要使结构受力合理，构建种类少，施工方便。柱网布置还应该与建筑分隔墙布置互相协调，一般常 将柱子设在纵横建筑墙交叉点上，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。 进行平面设计，主要考虑使用部分和交通联系部分两方面。 在进行使用部分的平面设计时，主要考虑 教室 及其他一些服务性用房的使用要求，分析房间的面积大小，形状和尺寸、门窗在房间平面的位置，采光要求等； 交通联系部分的平面设计，首先具体确定走廊、楼梯等通行疏散要求的宽度，具体确定门厅、过厅等人们停留和通行所必需的面积。 框架结构常见的柱网布置方式有，内廊式、外廊式、等跨式、对称不等跨式等。本多层框架结构教学楼采用内廊式柱网布置，也就是中间为走廊，两边为教室 。考虑到走廊长度大于 40m，两面布置房间时，走廊最小净宽度为 以中间走的跨度取为 向的柱跨度分为 向柱跨度大部分为 向一共有 16 跨，总长度 53m，总宽度为 21m。其长宽比为 足 7度设防区建筑长宽比不允许超过 要求。 该教学楼根据建筑使用功能的要求，首层设有门厅、值班室、男女卫生间、晨检室、活动室及教师办公室。主楼梯设在建筑物中央，正对着门厅以利于工作人员与来访人员的垂直交通。另外，考虑到建筑物的防火与疏散，在建筑物的两端部分别设置辅 助楼梯，从而满足安全疏散距离不超过 30m 的要求，楼梯间采用乙级防火门，并向疏散的方向开启， 考虑教学楼的防火和紧急时刻疏通人流，所以首层设置了三个门，以便于疏散人群 。 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 面设计 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、安全性、经济性；要正确处理与施工技术的关系。 该四层教学楼在建筑外立面上采用宽大而明亮玻璃窗，从而可以表现简洁和现代感。建筑的立面和竖向剖面上力求规则，避免立面凹进或凸出，使结构的侧向刚度变化均 匀，有利于结构抗震。另一方面该教学楼在体型上比较矮，所以在立面设计上尽量多采用竖线条，避免视觉上的矮胖效果，也可以通过将立面进行分层划分，使各层自成一个良好的比例关系，从而在视觉上分散人对立面整体的注意力。还要调整各个立面上的墙面处理和门窗的安排，以满足建筑立面形式美的原则。最后对主入口、雨篷、女儿墙、建筑装饰等进行重点及细物处理，门厅部分的主入口采用突出的形式，与门厅两侧的房间和雨篷有机的形成一个整体，以强调主要出入口处，还有立面上窗上皮和们上皮处于同一标高上，进而形成立面上和谐的关系 2。 面 设计 建筑物的剖面设计是对各房间和交通联系部分进行竖向的组合布局。它的主要内容有明确房间的剖面形状，建筑物各部分高度和层数，进行建筑剖面组合，研究建筑空间的利用。 在建筑物的层高上，考虑到建筑空间比例的要求，一般房间高度与进深的合适比例为 1： 2，该教室的进深为 考虑到提供足够的房间净高度，以避免高低的房间给人压抑的感觉。因此综合考虑层高采用 据总建筑面积的要求，该教学楼采用四层，总建筑高度为 高宽比为 足 7 度抗震设防烈度区建筑物高宽比不允许超过 3 的要求。另外从室内 采光和通风的角度考虑，窗台的高度取为 1m，窗高度取为 顶女儿墙高度为 本工程 第一层至第 四 层层高均为 两部封闭楼梯。所有楼梯均采用双跑。楼梯设计均采用踏步高 126 300m。根据楼层不同。楼梯间进深为 间为 段宽 梯下设置 200 厚过梁，以承受荷载 。 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 面图 见附图 建施 2 图 见附图 建施 7 见附图 建施 7 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 结构设计 构设计概况 钢筋混凝土、钢和砌体三种材料是建筑中常见的重要材料。根据所使用的材料不同，建筑结构可分为以下几种类型： 砌体结构； 混凝土结构； 钢结构； 钢 在不同国家、不同地区、不同条件下，选择合适的建筑材料，充分利用其优点，克服其缺点，已经成为房屋建造的一个重要经济指标。砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及轻型工业厂房等；钢结构多用于超高层建筑、大跨度空间结构建筑以及重型或特殊要求的工业厂房等；其他情况均可考虑采用钢筋混凝土结构。 钢筋混凝土结构：由于具有取材丰富，造价低廉， 强度高、刚度大，耐火性好、耐久性好以及延性良好，而且结构布置灵活方便，可组成多种结构体系等优点，因此，目前在发展中国家的各类型建筑中得到较广泛的采用。我国已建造了高达 200m 的 63层钢筋混凝土结构广州国际大厦。但是钢筋混凝土结构的主要缺点是结构自重大、体积大、容易开裂、施工速度慢等，为了克服这些缺点，近年来不断开发了高强度混凝土、轻骨料混凝土、预应力混凝土等，都得到了很好的发展。由于混凝土结构系列凸显的优点，发达国家的混凝土结构高层建筑也日益增加 3。 结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。特别是在高层建筑中，抵抗水平力成为设计的关键环节。建筑中常用的 5 种结构体系如下： 框架结构体系； 剪力墙结构体系； 框架 剪力墙结构体系； 北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文） 筒体结构体系； 其他结构体系。 面）体系的选择 多层与高层建筑中各竖向抗侧力结构（框架、剪力墙、筒体）是依靠水平楼面结构连成整体的，水平力通过楼板平面进行传递和分配。因此，要求楼板在自身平面内有足够大的 刚度。常用的楼板体系有，现浇楼面结构和装配整体式楼面结构体系。抗震区一般优先采用现浇楼板结构，因此本设计采用现浇楼面结构体系，以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度。 多层与高层建筑的基础选型应根据上部结构形式、工程地质、施工条件等因素综合考虑确定。可以选用的基础形式有，柱下独立基础、条形基础、十字交叉基础、筏板基础、箱形基础以及桩基础。基础的埋置深度也必须满足地基变形和稳定的要求，以减少建筑物的整体倾斜，防止倾覆和滑移。基础的埋置深度，采用天然地基时可以不小于建筑物高度的 1/12；采用 桩基础时可以不小于建筑物的高度的 1/15，桩的长度不计埋置深度之内 3。 该四层教学楼由于采用框架结构，层数不多，柱轴力不大，而且地基条件比较好，其 地基 承载力特征值可达 180以采用柱下独立基础，其埋置深度为标准冻结深度 该四 层框架结构教学楼结构设计中，主要参考的设计规程和规