土木工程专业本科毕业设计：某学院综合教学楼（框架结构）设计说明书

土木工程专业本科毕业设计某学院综合教学楼（框架结构）班级0459班学号号姓名某学院综合教学楼（框架结构）设计说明书一、建筑设计二、结构设计建筑设计一、工程概况该工程为某学院综合教学楼，该教学楼工程已经城市规划局审定批准。该综合教学楼为钢筋混凝土框架结构，建筑面积为40641M2,层高为39M，总层数为6层。二、建筑说明1、建筑布置供学生上课的教室（3234个），语言教室（12个），计算机房及办公室（2个），电教室及办公室（12个），资料室及办公室（2个），每层设教师休息室1个，男女厕所各1个。2、平面处理平面柱网采用36M60M及36M30M柱网，横向3跨，跨度为150M，纵向为12跨，跨度为432M，布置整齐。3、立面处理因综合教学楼布置较整齐，立面没有高低凹凸之感，以平面为主，外墙采用外墙涂料喷涂，对窗户及雨棚等加以颜色区别，起点缀作用。4、基础处理基础采用C30钢筋混凝土条形基础，C10混凝土垫层100MM厚，基底标高为23M。5、交通布置采用内走廊布置，设一个楼梯，供交通使用。6、采光为保证各教室的采光度，采用天然采光及照明辅助方式，窗采用塑钢，门采用木材。7、通风、水电暖部分通风采用自然通风，全楼均用热水采暖，除走廊用吸顶灯外，其他均用日光灯照明，门厅可设壁灯，各房间均有插座。三、工程做法及说明1、内墙采用普通内墙涂料，做法详见05J12、外墙采用高级外墙涂料喷涂墙面，做法详见05J13、屋面三毡四油撒绿豆砂，150MM厚18水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20MM厚的水泥砂浆找坡，40MM厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。4、楼面水磨石地面，50MM厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。5、地面厕所地面铺瓷砖；语言教室、计算机房、电教室铺木地板；其余地面均为水磨石地面，做法详见05J16、顶棚做法详见05J17、其他做法详见05J1结构设计一、设计资料二、结构方案论证三、结构选型及主要工程做法四、结构布置及结构计算简图确定五、荷载计算六、内力计算七、内力组合八、截面设计九、楼面设计十、基础设计十一、绘制施工图一、设计资料1、设计标高室内设计标高为室外高差450MM2、工程地质条件建筑物场地位于渭河II级阶地上，地形较平坦，勘测表明，场地地层从上到下由素填土和黄土状土构成，其中素填土层厚1425M以下为黄土状土层，其主要物理、力学指标为W260Y198KN/M3E09SR874D27WP146W1253A042MPA1ES474MPAFK150KPA场地为级非自重湿陷型黄土场地，地下水位标高为86M，在多雨季节无显著变化，地下水位无侵蚀性，土壤冻结深度为05M，冰冻期为35天，室内外计算温度T8323、气象条件某地区最热月平均温度273（绝对最高气温417），最冷月平均温度17（绝对最低气温206）。空气相对温度最热月平均72，最冷月平均70，主导风向冬夏季为东北风，基本风压035KN/M2，基本雪压值03KN/M2。4、抗震设防某地区为8度抗震设防，二类场地设计。二、结构方案特征鉴于本建筑物为综合教学楼，跨度大，隔墙少，由结构规范可知，地震区的框架结构不超过10层，高度不超过45M,本建筑共6层，高度为396234M故采用现浇全框架结构，混合承重方案。三、结构选型及主要工程做法本结构为现浇全框架结构，层高为39M，横向3跨，跨度为60M、30M、60M，纵跨为12跨，跨度为36M1、屋面做法三毡四油撒绿豆砂，150MM厚18水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20MM厚的水泥砂浆找坡，40MM厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。2、楼面做法水磨石地面，50MM厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。3、门窗做法窗全部选用塑钢窗，门除一层门厅外，门廊处采用铝合金门外，其余均采用木门。4、墙身做法墙身采用加气混凝土砌块填充，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷采用混合砂浆打底，厚20MM，内墙涂料两遍；外墙采用13水泥砂浆打底，厚20MM，高级外墙涂料喷涂。5、雨棚结构选用现浇方式，从框架梁上挑出。6、过梁均以框架梁代替过梁。7、基础条形基础。8、地基基础埋深185M，土方开挖至黄土层，37灰土处理至基底处四、结构布置及结构计算简图确定1、结构平面布置如图2、梁、柱截面尺寸初估算（1）框架梁横向框架梁高度通常取H1/81/12,宽度通常取B1/21/3H,AB、CD跨取H600MM,B300MMBC跨取H400MM,B250MM纵向框架梁AD轴取H400MM,B250MMBC轴取H400MM,B250MM取H600MM,B300MM（2）框架柱框架柱截面取500MM500MM（3）板现浇板厚取100MM4选用材料框架梁柱采用C30混凝土，板采用C20混凝土，钢筋采用I、II级3、结构计算简图确定根据地质资料确定基础顶面离室外地面为550MM，由此得出底层层高为3904505549M,各梁柱构件的线刚度计算如下AB、CD跨梁I2E1/1203063/618104E（M3）BC跨梁I2E1/12025043/3889104E（M3）E层柱IE1/1205053/391335104E（M3）底层柱IE1/1205053/491063104EM3注在求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板作用，取I2I0,I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩五荷载计算1、恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值A屋面恒载二毡三油防水层035KN/M220MM厚12水泥砂浆找平层0022004KN/M2100140MM厚膨胀珍珠岩保温层（01014）/2707KN/M2100MM厚现浇板012525KN/M215MM厚底板抹灰00152003KN/M2屋面恒载423KN/M2B屋面梁自重及侧粉刷ABCD跨梁自重03062545KN/M粉刷2060100217034KN/MKN/M合计484KN/MBC跨梁自重025042525KN/M粉刷204010021702KN/M合计27KN/MC屋面梁的线荷载GTAB1GTCD1484KN/MGTBC127KN/MGTAB2GTCD2439391712KN/MGTBC2GTCD143931317KN/M2楼面框架梁线荷载标准值20MM厚水磨石面层00224048KN/M220MM厚水泥砂浆找平层0022004KN/M2100MM厚现浇板012525KN/M215MM厚底板抹灰00152003KN/M2楼面荷载368KN/M2B框架梁及粉刷填充墙自重边跨AB、CD梁及侧粉刷484KN/M边跨填充墙自重025（3606）129KN/M边跨填充墙墙面粉刷（3606）002217204KN/M合计1104KN/M中跨BC梁及梁侧粉刷27KN/MC中间层框架梁线荷载GAB1GCD148411041588KN/MGBC127KN/MGAB2GCD2368361325KN/MGBC236831104KN/M（3）屋面框架节点集中荷载标准值A边柱连系梁自重03063625162KN/M粉刷002060123917123KN/MKN/M合计1743KN/M600MM高女儿墙自重063902419985KN/M粉刷0600223917147KN/M连续梁传来屋面自重1/239（1/239）4391422KN/M顶层边节点集中荷载GTAGTD4297KN/MB中间连系梁自重0250436259KN/M粉刷002040123617074KN/M连续梁传来屋面自重1/2（3923）154391383KN/M1/239（1/239）4391422KN/M顶层边节点集中荷载GTBGTC3779KN/M（4）楼面框架节点集中荷载标准值A边柱连系梁自重03063625162KN/M粉刷002060123917123KN/M铝合金窗自重342305391KN/M墙体自重（1306）0253412714KN/M粉刷0700223417162KN/M连续梁传来屋面自重1/239（1/239）3681399KN/M中间层边节点集中荷载GAGD6957KN/MB中柱连系梁自重975KN/M粉刷08KN/M内纵墙自重3432025123264粉刷343200221774扣除门洞加上门窗241002512241007552框架柱自重225粉刷153连续梁传来屋面自重1/2（2923）153681325KN/M1/239（1/239）3681399KN/M顶层边节点集中荷载GBGC9634KN/M（5）恒载作用下的结构计算简图2、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图活荷载屋面活荷载15KN/M2,教师楼面活荷载20走廊楼面活荷载25各荷载值计算如下PTABPTCD1539585PTBC15345PTAPTD1/2391/215391557PTBPTC1/2391/239151/2392315151110PABPCD203978PBC25375PAPD1/2391/239207605PBPC1/2391/239201/239231525166053风荷载计算风压标准值计算公式为WBZU8UZWO该结构高度为25。6M30M，取结构体型为矩形，取W13UZ查荷载规范可得其值。当UZ10时，取UZ10,将风荷载换算成作用于框架每层节点上得集中荷载，表中A为一榀框架每层节点的受风面积计算结果如下层次BZUSZMUZWOKN/APWKN611322051280351404818511318451220351404779411314851140351404728311311251040351404664211376510351404639111345510351492679风荷载作用下结构计算简图见图54地震作用计算该结构设计仅考虑地震水平作用，因该建筑物高度小于40米。以剪力计算为主，因质量和刚度沿高度分布；比较均匀。故采用底部剪力法计算水平地震作用力。（）计算各层的总重力荷载代表值。屋面G4234371552865192N屋面雪荷载0243715513547取50,则为6774KN纵横梁自重4846022731348443727437151934框架柱自重052【（3606）30（3904）22】251002522KN粉刷12500233032221776817KN楼面恒载368486162289734KN楼面活荷载20662486253486164754KN取50，则为82377KN标准层纵横墙自重S48621622300536064862573966133705323423112522320523241206241018114631549322103443258594G58594368215626KN铝合金窗自重210340510517KN木门自重432073024KN底层纵横墙自重S11463（39823966122805）32（34232252231）（2532523）（12413）146312373218430631249384K49384368181733KN铝合金窗自重1840592KN铝合金门自重30605153KN木门自重312072884KN所以18173392153218419644KN顶层重力荷载34563378731668710706722916785661KN二六层重力荷载2897348237716687107067229167875215KN低层重力荷载2879348237916697107067194667840695KN2）计算2，地震影响系数按经验公式确定结构的基本自振自期T10220035H/B1/3,式中H为结构总高度6394628MB为结构总宽度62315M所以T10220035212/1621/305824S按设防烈度为8度，由规范查得水平地震影响系数最大值AMAX016按近震3类场地查得特征周期TG0305,则地震得影响系数A为ATQ/T1M9AMAX03/0158240901600883计算结构的总重力荷载代表值GEGEG12856687558407607332KN4计算地震作用标准值（本结构有13榀框架）1FEKZ1GEGZ1085GE00880856073345428KNFEKFEK总/1345428/1334952KN5计算每榀框架承受的地震作用FI因为F105824S14TG1403042S考虑顶部附加地震作用系数SN008700700805824007011所以顶部附加水平水平地震作用FNSNFEK011734954089KNFIGIHI/GIHIFEK（1SN）地震作用力计算层次HI（M）GIKNGIHIKNMFIKN62268752197795651519087521662885484154875213478144431188752103274340283875271766236146840738672127六内力计算1恒载作用下的内力计算恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法柱与浅刚度取框架柱实际浅刚度的09倍1）弯矩分配系数2）顶层内力计算图8A中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，根据固定端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载FE为等效均布荷载图8BA195/660295G边GTB112A2A3GTB24841029520295217121942KNGKGTBC15/8GTBC2275/813171093KN结构内力可以用弯矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一的结构计算，各杆的固端弯矩为MABMBA1/2G边T边1/1219426627049KNMMCB1/6G1中T2中1/69615241KNM3）二六层的内力计算计算解图同顶层G边GAB1122223GAB2158812029520295314352810G中GBC15/8GBC2275/8110496KNMABMBA1/12G边T2边1/1228106621020KNMMBC1/39615272KNMMCB1/6G中T21/69615236KNM4底层内力计算G边2810KNMG中96KNMMABMBA102KNMMBC72KNMMCB36KNM5将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒载作用下的弯矩图，并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力，框架的弯矩图，轴力图，剪力图，见图13、14欲求跨中弯矩，则不能按等效分布荷载计算，而需要根据求得的支座弯矩和等距的实际荷载分布，按平衡条件计算。顶层边跨M1中1/84846622635M2中17121/319521/427661/82728237M中40645353/2263582376164中间层M1中1/815886628647M2中14351/319521/427661/82726900M中（7538432）/2864769757底层M中73048286/28647690477562、楼面活荷载作用下的计算活荷载作用下的内力计算采用分层法，考虑到活荷载的分布最不利组合,各层楼面活荷载的布置又能不利组合，采用弯矩分配法计算，计算结果见图53、风荷载作用下的内力图风荷载作用下的内力计算采用D值法，计算过程见图16由图5风荷载作用下结构计算见图可见。风荷载分布近似看作均布荷载柱反弯点高度Y。由规范中查得，然后计算各柱的弯矩值，并由节点平衡条件计算得梁的弯矩值，最后以梁为脱离体，求得梁内剪力，自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，求得柱内轴力，如图17，A剪力在各柱间分配（KN）B各柱反弯点及柱端弯矩K113K174Y00407Y00437A036A047M上645M上749P6818VP61393V6302V6394M下442M下620K113K174Y00450Y00450A036A047M上933M上1218P5779VP52172V5471V5615M下763M下996K113K174Y00457Y00487A036A047M上1230M上1516P4728VP429V4629V4821M下1035M下1439K113K174Y00457Y00487A036A047M上154M上1863P3664VP33544V37/73V31009M下1272M下1769K113K174Y00500Y00500A036A047M上1640M上2142P2639VP24203V294V221190M下1640M下2142K145K223Y00606Y00550A057A065M上2066M上2693P1679VP14882V11140V11301M下3178M下32925、地震作用下的内力计算内力计算采用D值法，过程见图19由图6地震荷载作用下结构计算图可见，地震荷载分布沿竖向倒三角形分布，各柱反弯点、高度Y，由规范中查得从而进行计算。弯矩图，简力图，轴力图见图20、21F131F174G045G045A036A047M上713M上1009F651VF6180V6390