某教学楼框架结构设计建筑工程毕业生论文

1、摘 要毕业设计是专业课教学的综合实践性教学环节，是对大学三年所学知识的复习和巩固。本次设计主要是结构设计，毕业设计说明针对过程的每一步都进行了详细的介绍。结构设计说明中介绍了梁、柱截面尺寸的粗估。结构计算书中，选取了楼梯、屋面板进行了详细计算。在设计的过程中，我会通过老师，同学以及网络，了解中型建筑设计的交通组织，内外空间环境设计、结构形式、体量原则的设计要求，合理的空间组织和建筑设计造型相关的知识。所以在设计规划中应根据任务书要求以及当代教学楼实际情况满足各项使用功能要求，功能区组合合理，尽量做到以人为本等多个方面体现办公楼的价值。本设计为南京某教学楼框架结构设计（包括建筑设计、楼梯、屋面板

2、荷载计算及结构设计），该建筑为框架结构，层数为四层，建筑面积约3000，室外地坪至屋面板顶板的总高度为15.6m。关 键 词：钢筋混凝土 框架 结构设计 现浇楼梯 屋面板设计目 录摘 要1目 录2引言31 工程概况41.1 建筑资料41.2 设计资料42 结构设计52.1 结构方案及布置52.2 变形缝的设置52.3 构件初估62.3.1 柱截面尺寸的确定62.3.2 梁尺寸确定62.3.3 楼板厚度62.4 基本假定62.5 初步选定梁柱板截面尺寸及材料强度等级62.6计算屋面重力荷载代表值及结构刚度参数92.6.1计算屋面重力荷载代表值92.6.2 刚度参数计算122.7 屋面板设计122

3、.7.1 设计参数122.7.2 弯矩及配筋计算132.8 楼梯设计142.8.1 斜板TB1设计152.8.2 平台板设计172.8.3 平台梁TL1设计18结 论20参考文献21致 谢22引言土木工程专业的毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的训练阶段，是我们运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计的重要实践过程，是涉及综合运用建筑、结构、施工、设备和相关学科的基础知识。这不仅是对大学三年所学知识的总结，也是对我们能力的一次考验。我这次的课题是教学楼，在老师的指导下，进行了本次的毕业设计。本次毕业设计的主要目的是加深对理论和概念的理解，独立系统

4、的完成一项工程设计。忧郁毕业设计的时间比较短，因此我们是一组同学一起完成一项设计，每人负责其中的一个环节。通过毕业设计，使我们初步了解运用建筑规范和国家标准图集，初步掌握建筑设计的基本方法和步骤，粗率了解了建筑的一些细部结构，进一步提高我们的计算和绘图能力。在完成毕业设计的过程中，我们一方面要把所学的知识很好的运用到设计中、施工中去，熟悉国家的有关规范、条例和规程，知道如何去查找规范里的相关条例。笨设计说明书主要包括摘要，设计任务书，建筑设计（包括平面图，立面图，剖面图等）以及其它附属设计。设计中运用了Auto-CAD，等计算机辅助设计软件，对自己的计算机知识及软件的运用能力有了一定的加强。由

5、于毕业设计是一个初步的尝试，时间也比较紧，涉及的知识也比较多，加上条件和水平所限，其间可能会存在错误和疏漏，望老师批评改正。1 工程概况1.1 建筑资料该工程为一教学楼，层数为四层，总建筑面积3000 m2左右，建筑形状为一矩形体，总长51m，总宽15.5m，共4层，总高为16.7m。层高均为3.9m，四层多为教室，层高应该低一点，但考虑到四层有一个多功能教室，面积相对较大，所以层高也定为3.9m。室内外高差为0.45m。祥见建筑施工图。该建筑为钢筋混凝土框架结构，属丙类建筑。1.2 设计资料1、气象资料 基本雪压 S0=0 基本风压 W0=0.35 kN/m22、地质、水文资料 本工程场地平

6、坦、开阔，杂填土厚为0.8m，以下为黄沙岩，地基承载力设计值R=350KN/m，地下水位-0.35m。3、本场地地震基本烈度为6度区，按此设防。2 结构设计结构设计的主要内容包括：结构选型、结构布置、确定计算简图、选择合理简单的计算方法进行各种荷载作用下的内力计算、荷载效应组合、截面配筋设计（计算、构造）、绘施工图。2.1 结构方案及布置该建筑为教学楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，可考虑采用框架结构或框剪结构。由于楼层为四层，主体高度为16.7m，6度抗震，考虑到在6度抗震设防区框架结构体系适用的最大高度，框架结构在10层以下的建筑中具有较好的抗震性能，在一般烈度区建造的多层框架房屋是可以保

7、证安全的。框架结构本身抗震性能好，能承受较大的变形，所以选择框架结构。钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。表2.1 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)结构体系设防烈度6789框架结构60554525该工程采用全现浇结构体系，根据任务书提出有些条件在结构设计阶段可根据实际情况调整的规定，楼盖采用现 浇混凝土板。梁板混凝土强度等级为C35，柱采用C混凝

8、土。墙体采用粘土砖空斗砌体。2.2 变形缝的设置 在结构总体布置中，为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响，可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝合并设置。对有抗震设防要求的的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应该符合防震缝的要求，并进可能做到三缝合一。2.3 构件初估2.3.1 柱截面尺寸的确定柱截面高度可以取，H为层高；柱截面宽度可以取为。选定柱截面尺寸为500 mm500mm。2.3.2 梁尺寸确定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8l/12。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定框架梁300mm60

9、0mm。2.3.3 楼板厚度楼板为现浇双向板，根据经验板厚取130mm。2.4 基本假定 第一，平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二，由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。2.5 初步选定梁柱板截面尺寸及材料强度等级 (（1）初估梁柱截面尺寸框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。 一般情况下，框架梁的截面尺寸可参考受弯构件按下式估算：梁高h=(1/81/12)l，其中l为

10、梁的跨度。梁宽b=(1/21/3)h。在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。 框架梁截面尺寸根据梁高H=（1/81/12）L B=(1/21/3)H 得：KJ1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6300=525787.5 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)700=233350 取B=300KJA ： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)700=233350 取B=300KJA-： H=（1/81/12）L

11、 =（1/81/12）10800=9001350 取H=900 B=(1/21/3)H= (1/21/3)900=300450 取B=400四层KJ-2：H=（1/81/12）L =（1/81/12）14800=12331850 取H=1400 B=(1/21/3)H= (1/21/3)1400=460700 取B=500次梁截面尺寸：CL1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)500=167250 取B=250CL2： H=（1/81/12）L =（1/81/12）7800=650975 取H=650

12、 B=(1/21/3)H= (1/21/3)650=217325 取B=250CL3： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)500=167250 取B=250 框架柱截面尺寸 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比)、剪跨比()、轴压比()限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定： （1）式中： A柱横截面面积，m2，取方形时边长为a；n验算截面以上楼层层数；F验算柱的负荷

13、面积，可根据柱网尺寸确定，m2；fc混凝土轴心抗压强度设计值；框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.7，二级框架取0.8，三级框架取0.9。地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；G结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1218kNm2。四层柱KJ2: (A轴线)= =0.074a=272 板截面尺寸楼板为现浇双向板，根据经验板厚h=(1/401/50)=(1/401/50)5500=110137.5,取h=110根据计算结果，考虑抗震设防烈度，以及教学楼空间要求大、使用荷载较大的特点 ，各截面尺寸如下表2 柱高度

14、底层柱=层高+室内外高差+基础顶面至室外地面的高度3.9+0.45+0.5=4.85,其它层同层高。表2.5 截面尺寸表b(mm)h(mm)框架梁350700框架梁（KJ2）5001400KJA-400900次梁250500柱600600卫生间板h=110mm 材料强度等级14层的梁、板混凝土强度等级均为C35；14层柱采用C混凝土。纵向钢筋采用HRB400级和HRB335级热轧钢筋；箍筋宜采用HPB235级热轧钢筋。 计算简图、选取计算单元：1平面计算简图（如图2-1），标注框架编号（横向为1、2、3，纵向为A、B、C）、框架梁编号（材料、截面和跨度相同的编同一号），确定梁的计算跨度；图2.

15、5.1 平面计算简图2 选取轴横向框架为计算单元，画出计算简图（如图2-2），标出计算跨度、柱的计算高度图2.5.2 楼梯、屋面板框架-6计算简图2.6计算屋面重力荷载代表值及结构刚度参数2.6.1计算屋面重力荷载代表值计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。1 屋面竖向恒载：按屋面的做法逐项计算均布荷载屋面面积屋面采用三毡四油上铺小石子的做法，根据荷载规范30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 KN/三 毡 四 油 防 水 层 0.4 KN/20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/150水泥蛭石保温层 50.15=0.75 KN

16、/110钢筋混凝土板 250.11=2.75 KN/V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/屋面恒载标准值 5.26KN/G=5.2614.847.5=3662.63 KN2 屋面竖向活载：(不上人屋面活载标准值取0.5 kN/m2 )荷载屋面面积；0.514.847.5=351.5 KN3 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰）：梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑，一般加40mm。混凝土容重：25KN/m3表2.6.1 梁柱自重计算列表梁柱编号梁（柱）宽梁（柱）高每米重量梁长L每根重量根数总重每层梁柱b(mm)h(mm)(b+40)h自重小计25G（KN）(KN/m)(m)nKJ-1

17、3507006.8314.196.23196.232530.10KJ-23507006.8314.196.23196.23KJ-2(四层)500140018.9014.1266.491266.49KJ-33507006.8314.196.23196.23KJ-43507006.8314.196.23196.23KJ-53507006.836.337.49137.49KJ-63507006.8314.196.23196.23KJ-73507006.8314.196.23196.23KJ-83507006.8314.196.23196.23KJ-93507006.8314.196.23196.23

18、KJ-A3507006.8336214.201214.20KJ-B3507006.8346.8278.461278.46KJ-C3507006.8346.8278.461278.46KJA-L44009009.9010.8106.921106.92CL-12505003.6346.8169.881169.88CL-22505003.6314.151.187358.26CL-32505003.63621.78121.78CL-42505003.637.828.31128.31Z9(4层）6006009.603.950.5113656.631262.75Z10(4层）6006009.603.950

19、.516303.06Z11(4层）6006009.603.950.514202.04Z12(4层）6006009.603.950.512101.024 墙体自重：（包括女儿墙和各种纵横隔墙） 墙体两面抹灰，近似按加厚墙体40mm考虑。 粘土砖空斗砌体的容重：15KN/m3 表2.6.2墙体自重计算列表墙体墙厚墙高墙体每延米高墙总量墙长L每片总重th容重（t40)h重量(mm)(mm)KN/m墙容重/106（KN/m）(m)KNKN女儿墙1171100152.59124.6322.71322.71一层外围墙24039001517.64108.51913.941913.94一层隔墙18039001

20、513.86136.31889.121889.121层墙体小计3803.06二层外围墙24039001514.7108.51594.951594.95二层隔5137.31432.901432.902层墙体小计3027.85三层外围墙24039001514.7108.51594.951594.95三层隔5141.61628.401628.403层墙体小计3223.35四层外围墙24039001517.64108.51913.941913.94四层隔86204.52834.372834.374层墙体小计4748.31层数

21、孔洞墙重墙重门窗重量墙重（加门窗重量）重量不扣洞扣洞KNKNKNKNKN1层681.73803.063121.3456.783178.122层439.33027.852588.5360.142648.673层439.33223.352784.0356.192840.224层439.34748.314308.9956.614365.605 荷载总汇屋面重力荷载代表值G1=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重+女儿墙重；G4=3662.63+0.5351.5+2530.1+（1262.75+4365.6）+322.71=9505.1 KN2.6.2 刚度参数计算1 梁

22、的线刚度计算：E=3.15KN/，b=0.35 m，h=0.7 m, L=7.8 m, L=6.3 m, I=1010-3m四层中框架梁线刚度：AC轴：i=51.09KNm2 柱的线刚度计算E=3.25KN/，b=0.6 m，h=0.6 m, H=4.85 m, H2=H3=H4=3.9mI=10.810-3 m顶层柱线性刚度：i=9KNm2.7 屋面板设计2.7.1 设计参数恒载： g=1.23.7=4.44 KN/m2 活载： q=1.3(0.7+0.2)=1.17 KN/m2 g+q/2=4.44+1.17/2=5.03 KN/m2g+q=4.44+1.17=5.61 KN/m2计算跨度

23、：内跨：l0=lc （lc为轴线长）楼板采用C30混凝土（14.3 N/mm，1.43 N/mm），板中钢筋采用I级钢筋HPB235（210 N/mm）按弹性理论设计：板厚选用100mm，h/ l01=100/3600=1/361/50，符合构造要求。2.7.2 弯矩及配筋计算表2.7.2 屋面板弯矩计算区格项目ABC=D3.62.45.77.20.630.3（0.03580.20.0087）5.033.6（0.07920.20.0259）0.593.63.095.612.4/8-4.15=-0.11（0.00870.20.0358）5.033.6（0.02590.20.0792）0.593.

24、61.470-0.07785.613.6-5.66-4.15-5.66-4.15-0.05715.613.6-4.150-4.150表2.7.7 配筋计算截面（mm）（kNm）配筋实际配筋跨中A813.09187.9020150335731.4798.420180251B813.090.82.472154.420150335731.470.81.17672.520180251C81-0.1154.220180251D81-0.1154.220180251支座AB81-5.66320.6201503932281-5.660.8=4.53261.9201503351381-4.15245.9201

25、503352481-4.150.8=3.32189.2201503354481004381002.8 楼梯设计楼梯的结构布置如图所示，斜板两端与平台梁和楼梯梁整结，平台板一端与平台梁整结，另一端则与窗过梁整结，平台梁两端都搁置在楼梯间的侧墙上。图2.8 楼梯平面布置示意图2.8.1 斜板TB1设计除底层第一楼梯跑斜板外，其余斜板均相同，而第一楼梯跑斜板的下端为混凝土基础，可按净跨计算。这里只对标准段斜板TB1进行设计。对斜板TB1取1m宽作为其计算单元。确定斜板厚度t斜板的水平投影净长为斜板的斜向净长为斜板厚度取t1=120mm荷载计算见下表：表2.8.1 楼梯斜板荷载计算荷载种类荷载标准值/

26、kNm-1荷载分项系数设计荷载/kNm-1恒载栏杆自重0.201.20.24锯齿形斜板自重1.26.3930厚地板砖面层1.21.3620厚板底粉刷层1.20.43活荷载q2.501.43.5总计 p9.5111.92计算简图斜板的计算简图 平台板的计算简图如前所述，斜板的计算简图可用一根假想的跨度为l1n的水平梁替代，如图所示。计算跨度取斜板水平投影净长l1n=2800mm对于底层第一楼梯跑斜板的计算跨度，视下端与基础的结合情况而定，当下端是搁置在砖砌地垄墙上时，则应从地垄墙中心线起算。内力计算斜板的内力，一般只需计算跨中最大弯矩即可。考虑到斜板两端均与梁整结，对板有约束作用，所以跨中最大的

27、弯矩取配筋计算选用：受力钢筋10150，AS=523mm2 分布钢筋82002.8.2 平台板设计平台板计算简图平台板取1m宽作为计算单元。平台板近似地按短跨方向的简支板计算，计算图如图所示。计算跨度：由于平台板两端均与梁整结，所以计算跨度取净跨l2n=1580mm。平台板厚度取l2=100mm荷载计算表2.8.2 荷载计算荷载种类荷载标准值/kNm-1荷载分项系数设计荷载/kNm-1恒载平台板自重1.2330厚地板砖面层1.20.920厚板底粉刷层1.20.384活荷载q2.501.43.5总计 p6.077.78内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取配筋计算选用：受力钢筋6

28、150，AS=189mm2 分布钢筋61502.8.3 平台梁TL1设计平台梁计算简图平台梁的两端搁置在楼梯间的侧墙上，所以计算跨度取平台梁的计算简图如图所示。平台梁的截面尺寸取h=300mm，b=240mm荷载计算表2.8.3 荷载计算荷载种类荷载标准值/kNm-1荷载分项系数设计荷载/kNm-1恒载由斜板传来的恒载1.215.14由平台板传来的恒载1.23.43平台梁自重1.22.16平台梁上的地砖面层1.20.18平台梁底部和侧面粉刷1.20.24活荷载q1.49.91总计 p24.7131.06内力计算平台梁跨中正截面最大弯矩平台梁支座处最大剪力截面设计a）正截面承载力计算考虑到平台梁两边受力不均，有扭矩存在，纵向受力钢筋酌量增大。选用416，As=804mm2b) 斜截面抗剪能力计算故截面尺寸满足要求。箍筋用HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2）双肢8200，则结 论通过这段时间的毕业设计，是我对大学三年所学的知识有了更深刻的理解与认识，在这段时间内，我深刻体会到了理论与实际的差距，明白了实践结合理论的重要性。这次我的设计课题是框架结构的教学楼，由此加深了我对框架结构的认识。框架结构的设计，首先要根据场地的条件和功能要求，进行结构布置，确定柱网和梁柱尺寸的初步尺寸。在进行计算书