南充市第五中学教学楼设计

1、题 目： 南充市第五中学教学楼设计 院 系： xxxxxxx 专 业：工程造价 /工程管理/工民建姓 名： xxxxxxx 指导教师： xxxxxxx 西 南 交 通 大 学 院系 xxxxxxx专 业 工程造价 年级 ××× 学 号 ××× 姓 名 xxxxxxx 指导教师 xxxxxxx题目 南充市第五中学教学楼设计 指导教师评 语 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 ××级 学生姓名 xxxxxxx学 号 &

2、#215;×× 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 南充市第五中学教学楼设计 1、本论文的目的、意义在整个教学楼的设计理念中，我觉得他是科学和社会磨合的载体，是人们生活水平的集中体现，同时也是人类学习科学文化知识的殿堂。本着这一理念及考虑学生学习的需要的中心思想对该中学的教学楼进行了设计。所以我首先想到是教学楼设计应该以布置简单方便使用为主，建筑物内部的功能分区和房间的布置应满足合理使用的特点，最后根据建筑物的外形、内部的布置、当地的地质条件再进行结构设计。 2、学生应完成的任务1、建筑设计构思 （1）、场地及环境特征 工程地处南充市嘉陵区境内，该区正处在

3、正在高度的发展中。其拟建地段周围为南充市扩展的新城区，西侧为一城市主干道，校门正对的为一次干道，所以交通便捷，方便邻近学生上学;在南面为学校校门，是学校的主要出入口。教学楼周围还有学校的其它拟建建筑物。 （2）、功能分区 整个教学楼楼共5层，一层主要是实验室和艺体教室为主，二、三层是多媒体教室、会议室和教室，四、五层为教室，六层有突出五层屋面的楼梯永久性顶盖，突出屋面的整体造型。内部设有两个楼梯（其中1号楼梯为消防楼梯）。 (3)、建筑体形及立面造型设计 由于该建筑屋采用全框架钢筋混凝土结构，在空间处理上赋予了较大的灵活性。该建筑为教学楼，外墙开窗面积较大，采光效果很好，外墙全部均采用贴面砖修

4、饰。两个大厅的出入口处均设置了环形台阶，这样更加突出了教学楼出入口所在，同时也对整体造型起了修饰作用。 （4）、建筑防火设计：建筑设计防火：建筑物总平面图中设有消防通道，相邻建筑物之间的距离也满足防火间距要求，每层两部楼梯满足安全疏散的要求。 2、结构设计 （1）、结构选型 城市杂填土，呈松散状，力学强度低，均匀性差。粘土层力学强度较低，厚度厚，且其下存在厚度较大。强、中风化灰岩，其力学强度高,随深度增加逐渐增强。如果采用桩基础，中风化灰岩为持力层，结合本工程实际情况：柱距较大、五层框架、荷载较小、粘土层下无软弱层。由于基础工程的造价在整个建筑总造价中占很大比例，故需考虑造价上的经济合理性。

5、（2）、结构布置 （3）、结构计算 进行了梁、板、柱的几何尺寸确定与验算，查相应规范确定恒载标准值、活载标准值，根据这些标准值计算了重力荷梁、柱、墙、门窗等的重力荷载及其代表值。对线刚度和柱侧移刚度进行了计算。还验算了水平地震力作用下的内力计算。最后对水平作用下的内力及位移进行了计算。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 8 周）第一部分调研，资料收集 （1周） 第二部分开题报告 （2周） 第三部分建筑设计及图纸绘制 （2周） 第四部分结构设计及图纸绘制 （2周） 第五部分 建筑和结构设计施工图纸整合 （1周）第六部分 结构计算书 （2周）第七部分 资料整理及装订 （1周）评阅其答辩 （ 周）

6、4、参考文献 （1） 彭伟.高层建筑结构设计原理，西南交通大学出版社，2004（2） 杨志勇.工民建专业毕业设计手册，武汉工业大学出版社，1997（3） 王庆春等.房地产开发概论，东北财经大学出版社，2003，3943（4） 徐科峰等.建筑环境学，机械工业出版社，2003，302317（5） 王立红.绿色住宅概论，中国环境科学出版社，2003（6） 张文忠.公共建筑设计原理，中国建筑工业出版社，2001（7） 章俊华.公共建筑景观设计，中国建筑工业出版社，2001（8） 罗运湖.现代公共建筑设计，中国建筑工业出版社，2002（9） 郭继武.建筑抗震设计，中国建筑工业出版社， 2002（10）

7、g.tyler.environmentalscience，international thomson publishing,1995（11） takashi. asano.waster reclamation and reuse，technomic publishing company,inc.1998（12） 周兵.多层钢筋混凝土叠合框架结构的应用，机械工业出版社，2002（13） 周果行.房屋结构毕业设计指南，中国建筑工业出版社，2003，（14） 天津大学、同济大学、东南大学编.混凝土结构，中国建筑工业出版社，2003（15） (美) a·h·尼尔逊著.混凝土结构设计

8、，中国建筑工业出版社， 2003(16) 其它相关规范和图集备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日诚信承诺一、 本设计是本人独立完成；二、 本设计没有任何抄袭行为；三、 若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。承诺人： xxxxxxx2013年5月20日目 录 摘 要：·························&#

9、183;·······································1第一章：毕业设计报告 1.1前 言:·······&

10、#183;···············································21.2设计方案评价：&#

11、183;···············································2 1.3工程概况：

12、3;·················································

13、3;·31.4建筑设计总说明：··············································31.5

14、结构设计说明：················································41.6设

15、计成果·················································

16、83;···5 参考文献·············································

17、83;········6第二章：框架结构设计计算书2.1框架梁、柱的几何尺寸确定及框架计算··························72.2基础计算········

18、83;··········································302.3楼梯设计······

19、·············································53第三章：建筑设计图 附录 建筑施工图附录 结构施工图第一

20、部分： 毕业设计报告南充市第五中学教学楼设计 摘要：该工程地处南充市第五中学嘉陵区的新校区内，为满足教学楼的使用要求，根据设计任务书和当地的一些地质资料对方案进行了设计，该教学楼整体设计和结构布置均较为简单，其楼层无高低错落，建筑内部分区明确，使用功能突出。建筑类型：教学楼，框架填充墙结构，无地下室。关键词：教学楼；建筑；框架结构 nanchong city fifth middle school designcivil engineering and education student name molin lininstructor zou silverabstract: the proj

21、ect is located in nanchong city, 5th middle school jialing qu's new school district, the use of school buildings to meet the requirements of the task according to the design books and a number of local geological data of the program design, the teaching building design and structural arrangement

22、 are relatively simple its floor-free level of scattered, construction of internal partitions clear .highlight the use function .building type: teaching building, frame filled wall structure, and no basement.keywords: teaching building; building; frame structure第一章 毕业设计报告1.1 前言 在整个教学楼的设计理念中，我觉得他是科学和

23、社会磨合的载体，是人们生活水平的集中体现，同时也是人类学习科学文化知识的殿堂。本着这一理念及考虑学生学习的需要的中心思想对该中学的教学楼进行了设计。所以我首先想到是教学楼设计应该以布置简单方便使用为主，建筑物内部的功能分区和房间的布置应满足合理使用的特点，最后根据建筑物的外形、内部的布置、当地的地质条件再进行结构设计。1.2 工程概况 本工程为中学教学楼，占地面积约2700，总建筑面积约 5500。建筑类型：五层教学楼，框架填充墙结构，无地下室。设计标高：室内地坪标高。本工程设计范围为建筑主体。设计专业为建筑和结构两部分。门窗设计与制作应由相关专业设计厂家单位设计并由专业施工队伍施工。1.3

24、设计方案评价教学楼的两个入口突出，这样更加强调了出入口的位置。对于框架结构其本身自重较轻，构件简单且施工方便，计算理论也较为成熟，且在一定的高度范围内造价较低。在立面上考虑到建筑物形体较为单一，所以在建筑立面造型上采用大开窗设计，其窗地比的比例较大，建筑物的虚实对比明显，给人以轻巧通透的感觉，建筑中心和西侧分别布置一跑楼梯，方便疏散人流。该建筑物内部设计简单。并且在其周围均为其他的附属教学楼，而且离学生生活区较近，方便学生学习和生活，教学楼的左侧方为操场场，背面为一小池塘和学生公寓，右侧为综合实验楼，而教学楼布置于整个学校的中央，为学生课间学习和活动提供了方便。1.4 建筑设计总说明1、主要设

25、计依据：（1）、由学院提供的土木工程工程造价专业毕业设计任务书；（2）、由学院提供的建筑、结构设计资料；（3）、经指导老师批准的设计方案。（4）、结构设计依据：根据建筑重要性分类，本工程为丙类建筑。根据建筑抗震设计规范附录a规定南充市抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。框架抗震等级为三级，建筑结构使用年限为 50年。耐火等级为一级。混凝土结构的环境类别：0.000以下为二(a)类，0.000以上为一类。本工程场地类别为类。设计使用荷载：根据建筑结构荷载规范(gb50009 2001)取值。本工程所有建筑材料自重、强度及各种性能参数均按建筑结构荷载规范(gb

26、50009 2001)采用。2、设计指导思想（1）、国家有关法律、方针及政策，框架结构建筑设计规范，公共建筑设计规范。（2）、以人为本。3、建筑设计构思（1）、场地及环境特征工程地处南充市嘉陵区境内，该区正处在正在高度的发展中。其拟建地段周围为南充市扩展的新城区，西侧为一城市主干道，校门正对的为一次干道，所以交通便捷，方便邻近学生上学;在南面为学校校门，是学校的主要出入口。教学楼周围还有学校的其它拟建建筑物。（2）、功能分区 整个教学楼楼共5层，一层主要是实验室和艺体教室为主，二、三层是多媒体教室、会议室和教室，四、五层为教室，六层有突出五层屋面的楼梯永久性顶盖，突出屋面的整体造型。内部设有两

27、个楼梯（其中1号楼梯为消防楼梯）。(3)、建筑体形及立面造型设计由于该建筑屋采用全框架钢筋混凝土结构，在空间处理上赋予了较大的灵活性。该建筑为教学楼，外墙开窗面积较大，采光效果很好，外墙全部均采用贴面砖修饰。两个大厅的出入口处均设置了环形台阶，这样更加突出了教学楼出入口所在，同时也对整体造型起了修饰作用。4、建筑防火设计：建筑设计防火：建筑物总平面图中设有消防通道，相邻建筑物之间的距离也满足防火间距要求，每层两部楼梯满足安全疏散的要求。 1.5 结构设计说明：1、结构选型：城市杂填土，呈松散状，力学强度低，均匀性差。粘土层力学强度较低，厚度厚，且其下存在厚度较大。强、中风化灰岩，其力学强度高,

28、随深度增加逐渐增强。如果采用桩基础，中风化灰岩为持力层，结合本工程实际情况：柱距较大、五层框架、荷载较小、粘土层下无软弱层。由于基础工程的造价在整个建筑总造价中占很大比例，故需考虑造价上的经济合理性。2、结构布置：（1）、结构布置如下图：结构布置平面图3、结构计算：进行了梁、板、柱的几何尺寸确定与验算，查相应规范确定恒载标准值、活载标准值，根据这些标准值计算了重力荷梁、柱、墙、门窗等的重力荷载及其代表值。对线刚度和柱侧移刚度进行了计算。还验算了水平地震力作用下的内力计算。最后对水平作用下的内力及位移进行了计算。1.6 设计成果1.6.1 总的设计成果我在该教学楼的设计中，承担建施和结施两部分工

29、作。在整个设计过程中不仅完成了最初的方案设计，还对框架结构进行了计算（包括梁柱、基础、楼梯等），并绘制了施工图，其中建施图10张、结施图10张。1.6.2 成果评价通过整个教学楼的设计工作，我基本掌握了教学楼设计的结构选型（包括基础选型）、结构布置、结构计算及主要施工图绘制的全过程。在计算过程中步骤明确、书写清楚、计算书完整并清晰、图纸内容表达正确。在这次设计中我综合的运用了以前学过的知识，培养了自己独立分析问题和解决问题的能力。进一步的温习了制图的法则平法标注及相应的公共建筑设计规范，在这次教学楼设计中我受益匪浅。 参考文献（1） 彭伟.高层建筑结构设计原理.西南交通大学出版社，2004（2

30、） 杨志勇.工民建专业毕业设计手册.武汉工业大学出版社，1997（3） 王庆春等.房地产开发概论.东北财经大学出版社，2003，3943（4） 徐科峰等.建筑环境学.机械工业出版社，2003，302317（5） 王立红.绿色住宅概论.中国环境科学出版社，2003（6） 张文忠.公共建筑设计原理.中国建筑工业出版社，2001（7） 章俊华.公共建筑景观设计.中国建筑工业出版社，2001（8） 罗运湖.现代公共建筑设计.中国建筑工业出版社，2002（9） 郭继武.建筑抗震设计.中国建筑工业出版社， 2002（10） g.tyler.environmentalscience.internationa

31、l thomson publishing,1995（11） takashi. asano.waster reclamation and reuse.technomic publishing company,inc.1998（12） 周兵.多层钢筋混凝土叠合框架结构的应用.机械工业出版社，2002（13） 周果行.房屋结构毕业设计指南.中国建筑工业出版社，2003，（14） 天津大学、同济大学、东南大学编.混凝土结构.中国建筑工业出版社.2003，（15） (美) a·h·尼尔逊著.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社 2003(16) 其它相关规范和图籍 第二章 框架结构设计

32、计算书2.1 框架梁、柱尺寸的确定及框架计算一.结构布置及计算简图图1 结构布置平面图本教学楼主体结构为5层，底层层高为3.9m,其余各层层高均为3.6m。局部突出屋面的塔楼部分为楼梯间，层高为3.0m。表1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（b×h） 纵梁（b×h）次梁（b×h）ab跨,cd跨bc跨2530300×700300×400300×650300×500130350×700350×400350×650350×500填充墙采用200mm厚的页岩空心砖

33、，门为塑钢门，门洞尺寸为1.1m×2.1m,窗为塑钢窗，洞口尺寸为3.0m×2.1m。楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚取150mm。梁截面高度按梁跨度的1/101/18估算，估算截面尺寸见下表。（表中含梁.板.柱的混凝土强度等级）。其设计强度： c30(f c=14.1n/mm2,f t=1.41n/mm2)。柱截面尺寸可根据式（2.2）估算，该教学楼的抗震等级为七级，起轴压比限值n=0.8，各层中恒荷载代表值近似取12kn/m2,活荷载近似取2.5kn/m2,边柱及中柱的负载面积分别为9×3.3m2和9×4.35m2.所以第一层柱的截面面积为对

34、于2级框架，柱按下式计算； 边柱 ac（1.3×9×3.3×12×103×5）/（0.75×16.7）=1.85×105mm2 中柱 ac1.25×9×4.35×12×103×5/0.75×16.7=2.34×105mm2取柱的截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为425mm和492mm。 根据上述计算结果并考虑其他的因素，本教学楼柱截面尺寸取值如下：1层 700mm×700mm 23层600mm×600mm45层500mm×

35、;500mm 基础选用柱下独立基础，基础埋深取2.5m。框架结构计算简图如下图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，25层柱高即为层高，取3.6m;底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h1=3.9+0.45+2.5-1.2=5.65m.(a) 横向框架 （b）纵向框架图2 框架结构计算简图二.重力荷载计算 1.屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）： 30厚的细石混凝土保护层 22×0.03=0.66kn/m2 sbs防水层 0.4kn/m2 20厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4kn/m2 125mm厚的加气混凝土块保温层 5×0.125

36、=0.625 kn/m2 150mm厚钢筋混凝土板 25×0.15=3.75 kn/m2 合计 5.835kn/m2 14层楼面： 水磨石地面 0.65 kn/m2 150厚钢筋混凝土板 25×0.15=3.75 kn/m2 合计 4.4kn/m22.屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2.5 kn/m2 楼面活荷载标准值 2.5 kn/m2 屋面雪荷载标准值 sk=ur×s0=1.0×2.0=0.2 kn/m2式中：ur 为屋面积雪分布系数ur=1.0。3.梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度

37、上的重力荷载，对墙、门、窗可计算单位面积上的重力荷载。计算结果见下表：表2 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m/(kn/m2)g/(kn/m)li/mngi/kngi/kn1边横梁0.350.7251.056.4315.90018682.9722795.051中横梁0.350.4251.053.6751.400946.305次梁0.30.5251.054.5946.525 16 479.614纵梁0.350.65251.055.9728.300321586.16柱0.70.7251.112.8635.650684941.9623边横梁0.30.7251.055.5136.00018595

38、.4042418.197中横梁0.30.4251.053.1501.500942.525次梁0.30.5251.053.9386.57516414.278纵梁0.30.65251.055.1198.400321375.99柱0.60.6251.19.9003.600682423.5245边横梁0.30.7251.055.5136.10018605.3272454.711中横梁0.30.4251.053.1501.600945.360次梁0.30.5251.053.9286.55016411.654纵梁0.30.65251.055.1198.500321392.37柱0.50.5251.16.8

39、753.600681683.00注：表中是考虑梁、柱的粉刷层重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件的个数，梁的长度为净长，柱子长度为层高。内墙为200mm厚页岩空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5kn/m2）,内墙面均为20mm厚的抹灰层，内外墙的单位面积重力荷载为： 0.5+15×0.20+17×0.02=3.84 kn/m24.重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值gi计算结果见下图所示。 表3 各质点的重力荷载代表值质点号g1g2g3g4g5g6重力荷载代表值19379.5312792.5112792.5113839.3015461.581246.

40、99三、框架侧移刚度计算1.横向框架侧移刚度计算表4 横梁线刚度计算类别层次ec/kn/mm2b×h/mm.mmi0/mm4l/mmeci0/l/ n.mm1.5eci0/l/n.mm2eci0/l/n.mm边横梁13.15×104350×7001.0×101066004.773×10107.160×10109.546×1010253.0×104300×7008.575×1093.898×10105.847×10107.796×1010走道梁13.15×1

41、04350×4001.867×10921002.801×10104.202×10108.404×1010253.0×104300×4001.600×1092.286×10103.429×10106.858×1010注：两边设板的弯刚度乘1.0，一边有板的乘1.5，两边有板的乘2.0。表5 柱线刚度ic计算表层次hc/mmec/( n/mm2)b×h/mm.mmic/mm4ecic/hc/n.mm156503.15×104700×7002.001×

42、101011.156×10102336003.0×104600×6001.080×10109×10104536003.0×104500×5005.208×1094.34×1010现在取第2层的3号轴柱的侧移刚度计算为例，计算结果见表68。由表4可得梁柱线刚比k为： k=（6.858+8.404+3.898+4.773）/（2×9）=1.33 c=1.33/（2+1.33）=0.399所以d=c×12 ic/h2=0.399×（12×9×1010）/3600

43、2=83333n/mm表6 中框架柱侧移刚度d值n/mm2 层次边柱(14根)中柱（14根）dikcdi1kcdi210.3490.562235680.9660.5502381166330620.4820.194161671.3300.3993325069183830.4820.194161671.3300.39933250691838450.9550.323129802.7580.82833273647542表7 边框柱侧移刚度d值（n/mm）层次a-1,a-9c-1,c-9dikcdi1kcdi210524040617014083104701971073448207230266221671

44、147036430333105000307230266221671147036430333105000451432041716757237905432182177156表8 楼梯间框架柱侧移刚度d值（n/mm）层次c-5c-1d-1,d-5dikcdi1kcdi2kcdi210.2050.320134200.3070.350146780.5240.406170266215020.2830.124103330.4240.175145830.7230.266221676925030.2830.124103330.4240.175145830.7230.2662216769250450.5860.2

45、2791220.8790.305122561.4990.4281720055778将上诉表68的不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度（合计di），见表9:表9 横向框架层间侧移刚度层次12345di798904866088866088780476780476由表9可以知道，d1/d2=798904/866088=0.9220.7，故该框架为规则框架。2.纵向框架侧移刚度计算方法同横向框架的侧移刚度计算。柱的纵向侧移刚度除与柱沿纵向的截面特征有关外，还与纵梁的线刚度有关。纵向线刚度ib计算过程见表10，在本教学楼中，纵横向柱线刚度相同，计算见表10：表10 纵向线刚度ib计

46、算表类别层次ec/( n/mm2)b×h/mm.mmi0/mm4l/mmeci0/l/ n.mm1.5eci0/l/n.mm2eci0/l/n.mm纵梁13.15×104350×7001.00×101090003.5×10105.25×10107×1010253.0×104300×7008.575×1092.858×10104.288×10105.717×1010纵向框架柱也分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，其侧移刚度分别见表11.12。纵向框架各层的层间侧

47、移刚度见表13。表11 纵向中框架（c、d列）边柱侧移刚度d值（n/mm）层次b-1，b-9，c-9c-1dikcdi1kcdi210.6270.429179910.4710.393164817045420.7070.261217500.4760.192160008125030.7070.261217500.4760.1921600081250450.3170.362145470.9880.3311330156942层次中柱（12根）c-3，c-6dikcdi1kcdi211.2550.539226040.9410.4902054931234621.2700.388323330.9530.32

48、32691744183031.2700.388323330.9530.32326917441830452.6350.569228651.9760.49719972314324表12纵向边框架（a、d列）边柱侧移刚度d值层次a-1,a-9,d-5,d-9d-1dikcdi1kcdi210.4710.393164810.3140.3521476264205230.4760.192160000.3530.1501250060500450.9880.331133010.6590.2491000649909层次中柱（12根）d-2,d-6 dikcdi1kcdi210.9420.490205490.69

49、80.44418620265208230.9520.322268330.8830.29424500346496451.9980.500200931.6470.45218164259280将上述的各种情况下同楼层框架柱侧移刚度汇总见表13表13 纵向框架层间侧移刚度值（n/mm）层次12345合计di712213930076930076680455680455由表13可见，d1/d2=712213/930076=0.7660.7，所以该框架为纵向规则框架。四横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移刚度计算1.横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算(1).横向自震周期计算。将g6折算到主题结构的顶层，即ge=gn+1(1+1.5h1/h)+gn=1246.99×（1+1.5×3/20.05）=1526.86kn结构顶点的假想侧移计算见表14表14 结构顶点的假想侧移计算层次gi/knvgi/kndi/ui/mmui/mm119379.5375522.2979890494.5275.4212792.5156142.7686608864.8180.9312792.5143350.2586608855.5