教学综合楼结构设计计算书

1、广西大学西大君武小学教学综合楼结构设计（十一）摘要本次毕业设计的设计对象为广西大学西大君武小学教学综合楼，属于多层钢筋混凝土框架结构，旨在把我们大学四年所学的专业知识与生产实际联系起来，综合考核我们的专业素质和实际应用理论知识的能力。设计过程分为两大部分，第一部分为结构设计，第二部分为施工组织设计。在结构设计这部分中，主要内容包括结构的选型、结构平面布置、荷载传递计算、框架内力计算和梁板配筋、楼梯设计以及柱下独立基础的设计。结构选型主要根据各结构体系的优缺点以及本工程的实际情况，在经济合理的原则下，选出适合本工程的结构形式钢筋混凝土框架结构。结构平面布置要求在满足使用要求的前提下，根据安全、经

2、济、合理的原则，力求结构简单、荷载传递简捷，合理进行纵、横向的主次梁布置。根据规范和经验公式，进行主次梁截面的初步估算。荷载的传递计算要求采取适当的简化方法，既要简便，又要准确合理。内力计算要求按照弹性理论的研究方法，运用二次弯矩分配法手算一品框架在恒载和活载作用下的内力；运用d值法进行左、右风作用下的内力计算。柱下独立基础的设计是在上部结构计算的基础上进行的，是上部结构内力计算的延伸。此外，本次设计除了要掌握手算的设计方法外，还要求学会使用pkpm软件进行框架结构设计，并且把两种计算结果进行比较，分析手算与机算差别的缘由。本次设计所使用的软件除了pkpm以外，在求解梁端内力时还用到了北京理正

3、软件和结构力学求解器，在画荷载示意图时采用auto cad绘图软件，充分体会到了各种软件之间的优点和缺点、共性和个性，我们的实践能力得到了很大的提高。关键词 设计 框架结构 荷载计算 软件 the design of guangxi university west great king wu elementary school the teaching building (11)the graduation project design object renfangban command post offices for guangxi university west great king w

4、u primary school teaching building , aimed to bring our four-year college major knowledge and actual production connected,and it will become the comprehensive examining of our professional quality and practical application of theoretical knowledge ability .design process is divided into two parts, t

5、he first part for structure design, the second part is the construction organization design. in the part of structural design,its main content includes structure selection, structure of plane layout, load transfer calculation, frame internal force calculation and reinforcement and under column indep

6、endent foundation design. the structural type main advantages and disadvantages of various structural system according to the actual situation of this project and the economic and reasonable, choose the suitable under the principle of this project, the structure of reinforced concrete frame structur

7、e forms . structural layout requirements in the precondition of contented use, according to the security, economic and reasonable principle, and strive to simple structure, load transfer forthright, transverse and longitudinal properly decorate the primary and secondary beams. according to regulate

8、and empirical formula for primary and secondary beams, the preliminary estimate section. load transfer computing requirements take proper simplified methods, both simple and accurate and reasonable. internal force calculation asks according to the elastic theory research method, using second bending

9、 moment distribution method in constant hand calculate yipin frame under the influence of live load and load and the internal force; using d value method for the left and right under the action of an internal force calculation wind. under column independent foundation design is calculated in the upp

10、er structure on the basis of the upper structure of the internal force calculation, is the extension. furthermore, this design in addition to the command of the design method of hand count outside, still required to use pkpm software frame structure design, and to compare two calculation result is a

11、nalyzed with machine, hands is the difference reason. this design of software is used in solving except pkpm beyond, using the girder ends when beijing internal structure and richard are software in painting, mechanical solver when auto cad by load schematic drawing software, fully realized between

12、various software, the advantages and disadvantages of commonness and individuality，our practice capacity were greatly improved. keywords design frame structure the load calculation software 目 录摘要 英文摘要 目录 一 设计资料及要求 1（一）工程概况 1 （二）目标及要求 1二 结构布置 1 （一）结构形式 2 （二）结构体系 4 （三）结构总体布置 6 （四）结构的平面布置 7（五）构件截面尺寸的初估

13、 7三 框架荷载的计算 10 （一）竖向恒载的计算 10 （二）1/r轴上一榀框架荷载的计算 13 （三）风荷载的计算 26四 楼梯计算 34（一）梯段板计算 35 （二）休息平台板计算 37 （三）平台梁计算 39五 楼板配筋计算 42 （一）基本资料 43 （二）计算过程及结果结果 43六 基础设计 47七 参考文献 55八 附录 56致谢 91一、设计资料及要求（一）工程概况1、 工程名称：广西大学西大君武小学教学综合楼2、 建设地点：广西南宁市西大君武小学校园内3、 工程所在地基本抗震设防烈度为6度，建筑抗震设防类别为2类，所以按7度采取抗震措施，结构抗震等级为四级，建筑耐久年限为50

14、年，建筑耐火等级为二级4、 本工程为六层教学楼，钢筋混凝土框架结构，一般层数6层，局部5层5、 建筑高度22.5m,总建筑面积13998.10，建筑基底面积：2214.156、 本工程考虑建筑出入口的无障碍设计，一层考虑无障碍厕所7、 施工条件：由区级施工单位施工（二）目标及要求本次工程在建筑设计已完成的基础上进行结构设计，要求完成：1、对承重结构的结构体系和结构形式进行定性的分析比较，选择最适合本次设计的结构体系和结构形式。2、完成各层结构平面布置，选一层做板配筋图，选一层做梁配筋图3、基础布置图，包括基础梁布置、所计算的基础大样4、柱配筋大样图5、楼梯配筋图6、手算一榀框架的内力。二、 结

15、构布置结构选型是个综合性问题，需明确各类结构形式的优缺点、应用范围、结构布置和大致的构造尺寸等，调查研究，综合分析，结合具体建设考虑，从而做出最终的选定。一般地，结构选型包括结构类型和结构体系的合理选择和确定。结构选型的原则：结构方案应满足建筑上的使用要求和结构要求，并且应综合考虑其安全可靠(具有足够的强度和刚度)、经济合理、技术先进、施工方便、力学性能、以及工程所在地当前的可能条件等因素综合确定。（一）结构形式常用的结构形式有：砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、混合结构。结构形式选用的原则：在不同条件下，正确选择合理材料，以充分利用材料的优点、克服缺点、符合安全要求，力求经济合理的原则。砌体

16、结构优点：1、可以就地取材，如粘土、砂和石是天然材料。2、具有良好耐火的性和较好的耐久性能，使用期限较长。且砌体中特别是砖砌体结构的保温、隔热性能好，节能效果明显。3、砌体结构施工也比较简便，能较好地连续施工，还可以节约木材、钢材和水泥，造价较低。缺点：1、由于砌体强度较低，建筑物中墙、柱的截面尺寸较大，材料用量较多因而结构自重大。2、砌体的抗拉、弯、剪的强度较其抗压强度低，抗震性能差。规范要求：根据gb50011-2001规定：地震烈度为6度：1、一般情况下，房屋的层数和总高不应超过：（1）、普通砖 高度24m、层数8层。（2）、多孔砖高度21m、层数7层。2、普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重

17、房屋的层高，不应超过3.6m。3、在6度地震烈度的多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值，h/b2.5钢筋混凝土结构优点：1、取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材，还可以有效的利用矿渣、粉煤灰等工业废料。2、合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能。3、耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用少，所以钢筋混凝土结构的耐久性要好。4、耐火性：混凝土包裹在钢筋之外，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。5、可摸性：钢筋混凝土结构可根据需要浇制各种成各种形状和尺寸的结构。6、整体性：整

18、浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。缺点：1、普通钢筋混凝土本身自重比钢结构大。自重过大对于大跨度结构、高层建筑以及结构的抗震都是不利的。 2、钢筋混凝土结构的抗裂性能较差，在正常使用时往往带裂缝工作。3、建造较费工，现浇结构模板需耗用较多的木材，施工条件受限制，补强修复较困难，隔热隔声性能较差等等。规范要求：根据规范gb50011-2001规定：地震烈度为6度：现浇混凝土房屋适用的最大高度60m（框架结构）130m（剪力墙结构） 钢结构优点：1、钢材强度高。钢与混凝土、木材相比，虽然质量密度较大，但强度更高，故其密度与强度的比值较小，承受同样荷载时，

19、钢结构要比其它结构轻。因此，特别适用与跨度大、高度高、承载重的结构，也适用与可移动、易装拆的结构。2、钢材材质均匀，且塑性韧性好。钢材质地均匀、各向同性，弹性模量高，有良好的延性，为理想的弹塑性体。3、钢材具有良好的加工性能和焊接性能。钢材具有良好的冷加工性能和焊接性能，便于在专业化的金属结构厂大批量生产精度较高的构件，然后运至现场，进行工地拼接和吊装，即可保证质量，又可缩短施工周期。4、钢结构密闭性较好。由于焊接结构可做到完全密封，一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜、管道等板壳结构都宜采用钢结构。5、钢材的可重复使用性。钢结构加工制造过程中产生的余料和碎屑，以及废弃和破坏了的

20、钢结构或构件，均可回炉重新冶炼成钢材重复使用。缺点：1、钢材耐火性差。当温度超过200c0时，会出现兰脆现象，当温度达到600c0时，钢材进入热塑性状态，将丧失承载力。2、钢结构耐腐蚀性差。钢材耐锈蚀的性能较差，因此必须对钢结构采取防护措施，使它的维护费用较砖石和钢筋混凝土结构高。3、钢结构具有低温冷脆倾向。由厚钢板焊接而成的承受拉力和弯矩的构件及其节点，在低温下有脆性破坏的倾向。4、钢结构造价较高。钢材价格比较昂贵，又是国民经济建设中的贵重材料，钢结构的应用就受到一定限制，设计是要尽量节约钢材。规范要求：根据gb50011-2001规定：地震烈度为6度： （1）、钢结构房屋适用的最大高度：框

21、架结构：110m。 框架-支撑（抗震墙板）：220m （2）、钢结构民用房屋适用的最大高宽比h/b6.5。综合上述，选用钢筋混凝土结构形式。（二）结构体系常用的结构体系有：砖混结构、框架结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、剪力墙结构、筒体结构。结构体系的选用的原则：一般应根据建筑物的高度、层数、布局、功能要求抗震类型、抗震设防烈度、场地、结构材料、施工条件及其它条件综合确定。钢结构框架结构体系框架结构体系是用梁、柱通过节点构成承载结构，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构将荷载传至基础。适用于多层、高度不是很大的高层建筑。优点：1、框架结构形成可灵活布置建筑空间，可形成大开间结构，使用

22、较方便。2、适用于空间较大的建筑物及立面较复杂的建筑物。3、结构自重比较轻巧，施工比较方便、经济。缺点：1、随着建筑物高度的增加，水平作用使得框架低部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋不合理。因此层数受到限制。2、框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧移。3、由于框架结构体系截面较小、抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移和层间位移都较大 ，容易产生震害。4、框架节点常常是导致结构破坏的薄弱环节。规范要求：根据gb50011-2001规定：地震烈度为6度：建筑物的最大高度60

23、m。剪力墙结构体系剪力墙结构体系一般用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。剪力墙结构比框架结构刚度大、空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，能够满足抗震设计变形要求。剪力墙结构比较适合住宅和旅馆客房具有开间较小、墙体较多、房间面积不太大的建筑，而且房间内不露出梁柱棱角、整体美观。但是剪力墙结构墙体多，使建筑平面布置和使用要求受到一定的限制，不容易形成大空间。框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。这种结构既具有框架结

24、构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛用于高层办公建筑和旅馆建筑中。筒体结构体系筒体结构体系是将剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间刚度很大的薄壁筒体，也可由密柱框架或壁式框架围合，形成空间整体受力的框筒等，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系。本工程的实际情况：本工程是某六层办公楼，一般层数为6层，局部7层，总高度为26.1m，属6度设防区，主梁的最大跨度为8.4m；所以采用钢筋混凝土框架结构体系比较适合本工程。 综合考虑，本工程采用纯框架结构。（三）结构总体布置布置原则：满足建筑使用要求、结构安全、建筑施工三方面的要求。1、结构平面形状宜

25、简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，不应采用不规则的平面形状。2、竖向布置：建筑结构竖向布置应使体型规则、均匀、连续，避免有较大的外挑和内收，结构的承载力和刚度宜自上而下逐渐减少，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。3、缝的设置：变形缝有伸缩缝、沉降缝、防震缝，在多层建筑中应该尽量少设缝或不设缝，当需要设缝时，应将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要的缝宽，以防止震害。规范规定，现浇钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距：55m（室内或土中）35m（露天式） 伸缩缝与沉降缝的宽度一般不宜小于50mm，防震缝的宽度在6度设防区时为：4h+10，且不宜小于70mm，详见规范对防震缝宽度设置的要

26、求。设置沉降缝的条件：（1）建筑平面有转折部位 （2）高度（或荷载）有差异 （3）在结构平面狭长而立面有较大变化时 （4）地基基础有显著变化时 （5）分期建造房屋的交界处防震缝的设置条件：（1）房屋平面局部突出部分的长度大于宽度及总长的30%（2）房屋立面局部收进的尺寸大于该方向总尺寸的30%（3）房屋有较大错层时（4）各部分结构的刚度或荷载相差悬殊时（5）地基不均匀，各部分的沉降差过大时（四）结构的平面布置结构布置的一般原则：同一结构单元，宜使结构布置简单、规则和对称，结构刚度和承载力要求分布均匀，且宜使抗侧刚度中心与质量中心重合。1、 结构上应尽可能地简单、均匀、规则、对称，构件类型少。2

27、、 尽可能施工简便，经济合理。3、 柱网尺寸：主梁的经济跨度：67m4、 承重方案：横向承重、纵向承重、横纵双向承重，本工程采用横纵双向承重方式。5、 次梁的轴向布置：次梁的布置间距要使板满足经济跨度的要求，板的经济跨度为2.84.2m，同时应满足建筑要求。6、 主梁布置：主梁为纵横双向框架梁。7、次梁布置：（1）、墙下一定要布置次梁来承受墙的重量，以避免板的冲切破坏。（2）、不同的楼层的次梁的走向、位置、数量应尽量统一。（3）、次梁布置将分隔板块，其布置应尽量使板的短边满足经济跨度的要求。（五）构件截面尺寸的初估1、框架主梁截面估算公式框架梁: h=l0/(812)悬臂梁: h=l0/（45

28、）连系梁: h=l0/(1525)简支梁: h=l0/(1218)主梁宽度: b= (1/31/2) h次 梁: h=l0/(1218）次梁宽度：b =（1/21/3）h 结合本工程的设计取梁截面尺寸：300600, 250500，250400，200400,250800各梁布置详见结构平面布置图。2、框架柱截面估算中柱截面尺寸确定（边柱，角柱考虑偏心的作用，相应在偏心方向上增加50mm）。截面尺寸按如下公式估算：ac式中ac柱截面的有效面积；fc混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为c30，fc=14.3mpa；轴压比，取0.9；n底层柱的轴力，按下式近似计算 n=（1.11.2）柱支承的

29、楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴力设计值，求时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25或近似取1214kn/进行计算。由以上所述，柱的截面估算如下：（1）取e轴与轴交点处的柱（中柱）为例估算:取柱混凝土强度等级为c35，fc=16.7n/mm2 ft =1.57n/mm2计算单元如下图所示：a=121956 b=349mm 考虑安全b=1.2349mm=419 mm 故取bh=450mm 450mm 满足设计要求。同理可以估算出其他柱子的尺寸。为方便施工及结合本工程的设计取柱截面尺寸：600mm600mm，450mm450mm，300mm300mm，3、板：本工程

30、采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖。 连续双向板：板厚板的短边尺寸/（3550） 连续单向板：板厚板的短边尺寸/35本工程楼面2到5层除了走廊和楼梯的活荷载为3.5 kn/m2外，其余均为2.0 kn/m2 ；屋面为上人屋面，活载为2.0kn/m2。因此25层楼面板取120厚，屋面板取120厚。 三、框架荷载的计算（一）竖向恒载的计算本设计的框架计算是对1/r轴框架进行荷载和内力的计算。在计算框架内力时，假定各框架柱均嵌固于基顶，框架梁为固接。计算简图梁跨度取柱子截面形心轴线之间的距离。框架简图中柱高，按弹性理论计算时，底层柱高从基顶算至二楼形心轴线，其余各层的柱高从梁截面形心轴线至相邻结构层对应的梁

31、截面形心轴线。为计算简便，底层柱高3900mm，其余各层的柱高则从结构层板顶算至相邻结构层的板顶，故除底层外其它层柱高与结构层层高一致，均为3600mm。荷载信息常用材料自重1、钢筋混凝土 25 kn/m32、混合砂浆 17kn/m33、页岩多孔砖 19kn/m34、水泥砂浆 20 kn/m35、地砖（瓷面砖） 0.7 kn/m26、钢框玻璃窗 0.5 kn/m2常用活载标准值 楼面1、普通楼面 q=2.0 kn/m22、走廊、楼梯 q=3.5 kn/m2屋面1、不上人 q=0.5 kn/m22、上人 q=2.0 kn/m2恒载计算屋面 1、20厚1:2水泥砂浆抹面 0.02200.4kn/m

32、2 2、3厚sbs改性沥青防水卷材 0.005 kn/m2 3、20厚1:2.5水泥砂浆找平 0.02200.4kn/m2 4、30厚粘土陶粒混凝土找坡 0.03120.36kn/m2 5、30厚泡沫塑料板 0.030.50.015kn/m2 6、20厚水泥砂浆 0.02200.4kn/m2 7、100厚钢筋混凝土屋板 0.10252.5kn/m2 合计：4.08 kn/m2楼面 1、瓷砖 0.7 kn/m2 2、20厚1:2水泥砂浆抹面 0.02200.4kn/m2 3、120厚现浇钢筋混凝土板 0.12253.0kn/m2 4、10厚混合砂浆 0.01170.17kn/m2 合计：4.27

33、 kn/m2梁荷载 （1）bh250500mm 自重 250.25（0.50.12）2.38 kn/m 梁侧抹灰 10厚混合砂浆 0.0117（0.50.12）2 0.13kn/m 合计：2.51 kn/m （2）bh250400mm 自重 250.25（0.40.12）1.75 kn/m 梁侧抹灰 10厚混合砂浆 0.0117（0.40.12）2 0.10kn/m 合计：1.85 kn/m （3）bh200400mm 自重 250.2（0.40.12）1.4kn/m 梁侧抹灰 10厚混合砂浆 0.0117（0.40.12）2 0.10kn/m 合计：1.50kn/m 墙自重 外墙面 240厚

34、页岩多孔砖 19（1）0.243.876kn/m2 内墙面 15厚1:3水泥砂浆5厚水泥砂浆 0.02 200.4kn/m2 铝合金窗 0.5 kn/m2 二层 轴上 （16.150.240.4） 9.77kn/m 轴上 （16.150.240.4） 7.91 kn/m q轴 （16.150.240.42）14.5 kn/m u轴 （16.150.240.4）13.5 kn/m 三、四、五层 轴上 （16.150.240.4）8.83kn/m 轴、q轴、u轴与二层一样 女儿墙自重 轴（100厚混合砂浆抹面、1250砌体、150混凝土、两侧10厚抹灰） 0.241.2516.15（0.10.15

35、）0.24250.01171.526.69 kn/m 轴（100厚混合砂浆抹面、950砌体、150混凝土、两侧10厚抹灰）0.240.9516.15（0.10.15）0.24250.01171.525.69 kn/m走廊栏杆0.241.216.150.0117（1.220.24）5.1 kn/m（二）1/r轴上梁荷载计算 框架计算简图 二层荷载倒算图三六层荷载倒算图 1、屋面（1）fa 板传恒载 4.081.2（1.222.6）4.081.2（1.222.1）17.38 kn 梁传恒载 2.51（54.5）11.92 kn 女儿墙传 6.954.7533.06 kn 恒载: 17.388.79

36、33.0662.36 kn 活载 （板传活载）2.51.2（1.222.6）2.51.2（1.222.1）10.65kn（2）fb 恒载 板传恒载 2.04.081.2（1.222.6）4.081.2（1.222.1）34.76 kn 梁传恒载 2.51（54.5）11.92 kn 恒载: 34.7611.9246.68 kn mfb(0.2250.12)46.680.1054.90 knm 活载 22.51.2（1.222.6）2.51.2（1.222.1）21.30kn mfb(0.2250.12)21.30.1052.24 knm（3）fc、 fd 板传恒载 2.04.081.2（1.2

37、22.6）4.081.2（1.222.1）34.76 kn 梁传恒载 恒载: 34.761.54.7541.89 kn 活载 22.51.2（1.222.6）2.51.2（1.222.1）21.30kn（4）fe 恒载 17.3811.925.694.7556.33 kn mfe(0.2250.12)56.330.1055.91knm 活载 10.65kn mfe(0.2250.12)10.650.1051.12 knm2、三、四、五层楼面 （1）fa 板传恒载 4.271.2（1.222.6）4.271.2（1.222.1）18.19kn 梁传 2.51（54.5）11.92kn 走廊栏杆

38、5.14.7524.23 kn 恒载: 18.1911.9324.2354.34kn 活载 3.51.2（1.222.6）3.51.2（1.222.1）14.91kn （2）fb 墙传荷载 8.834.7541.94kn 恒载: 18.19211.9241.9490.24 kn mfb(0.2250.12)90.240.1059.48 knm 活载 2.01.2（1.222.6）2.01.2（1.222.1）14.9129.11knmfb(0.2250.12)29.110.1053.06 knm（3）fc、 fd 恒载 18.1921.54.7543.51 kn 活载 2.01.2（1.222

39、.6）22.01.2（1.222.1）217.04kn（4）fe 恒载 18.1911.927.914.7567.68 kn mfb(0.2250.12)67.680.1057.11 knm 活载 2.01.2（1.222.6）2.01.2（1.222.1）8.52kn mfb(0.2250.12)8.520.1050.89 knm3、二层楼面 （fa、 fc 、fd均与三、四、五层相同）（1）fb 墙传荷载 9.774.7546.41kn 恒载: 18.19211.9246.4194.71 kn mfb(0.2250.12)94.710.1059.94 knm活载与三四五层相同（2）fe： 恒载 外伸板恒载 4.272.4（2.40.2）24.271.0352.2523.27kn 23.2767.6890.95 kn mfb(0.2250.12)90.950.1059.55knm活载 外伸板活载 2.02.4（2.40.2）