教学楼毕业设计

1、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： 025 号姓 名：任 金 花某学院综合教学楼 （框架结构 ）设计说明书、 建筑设计、 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（ 32-34个），语言教室（1-2个），计算机房 及办公室（ 2 个），电教室及办公室（ 1-2 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

2、柱网采用 3.6m*6.0m 及 3.6m*3.0m 柱网，横向 3 跨，跨度 为15.0m，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 :-2.3m。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

3、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1: 8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

4、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 1.4-2.5m 以下为黄土 状土层，其主要物理、力学指标为：W=26.0Y=佃.8KN/m3e=09Sr=87.4%d=2.7Wp=14.6W1=25.3a=0.42Mpa-1 Es=4.74Mpafk=150Kpa场地为级非自重湿陷型黄土场地，地下水位标高

5、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 T=8C -32C3、气象条件某地区：最热月平均温度 27.3C（绝对最高气温41.7C）,最冷月 平均温度-1.7C（绝对最低气温-206C）。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：0.35KN/m2,基本雪压值：0.3 KN/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： 3

6、.9*6=23.4m 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3.9m,横向3跨，跨度为60m、30m、6.0m,纵跨为12跨，跨度为3.6m.1、屋面做法：三毡四油撒绿豆砂， 150mm 厚 1： 8 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M

7、5 混合砂浆砌筑，内粉刷米用混合砂浆打底，厚20mm，内墙涂料两遍；外墙米用1: 3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-1.85m，土方开挖至黄土层，3:7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 h=18-1/12，宽度通常取b=(1/2-1/3)h,AB CD跨: 取 h=600mm,b=300mm;BC跨：取 h=400mm,b=250mm;纵向框架梁：AD轴：取h=400m

8、m,b=250mm;BC 轴：取 h=400mm,b=250mm; 取 h=600mm,b=300mm;（2）框架柱 ：框架柱截面取： 500mm*500mm.（3）板：现浇板厚取 100mm.（4）选用材料：框架梁柱采用 C 30混凝土，板采用 C 20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：3.9+0.45+0.55=49m各梁柱构件的线刚度计算如下：AB CD跨梁：i=2E*1/12*0.3*0.6 3/6=18*10-4E （m3）BC 跨梁： i=2E*1/12*0.25*0.43/3=8.89*10-4E

9、（m3）E层柱：i=E*1/12*0.5*053/3.9=1335*10-4E (m3)底层柱 i=E*1/12*0.5*0.5 3/4.9=10.63*10-4E(m3)(注：在求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板作用，取I=2I0,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 :0.35KN/m220mm厚1: 2水泥砂浆找平层：0.02*20=0.4 KN/m2100-140mm 厚膨胀珍珠岩保温层：(0.1+0.14) /2*7=0.7 KN/m2100mm 厚现浇板：0 1*25=2.5 KN/m215mm 厚

10、底板抹灰：0.015*20=0.3 KN/m2屋面恒载 :4.23 KN/m2b 屋面梁自重及侧粉刷：AB CD跨梁 自重：0.3*0.6*25=45KN/m粉刷: 2*(0.6-0.1)*0.02*17=0.34 KN/m KN/m合计 :4.84 KN/mB C 跨梁 自重： 0.25*0.4*25=2.5KN/m粉刷: 2*(0.4-0.1)*0.02*17=0.2 KN/m合计 :2.7KN/mC 屋面梁的线荷载：gTAB1=gTCD1=4.84 KN/mgTBc1=2.7 KN/mgTBc2=gTCD1=4.39*3=13.17 KN/mgTAB2=gTCD2=4.39*3.9=17

11、.12 KN/m(2) 楼面框架梁线荷载标准值：20mm 厚水磨石面层：20mm厚水泥砂浆找平层：100mm 厚现浇板：15mm 厚底板抹灰：楼面荷载：b 框架梁及粉刷填充墙自重：边跨AB、CD梁及侧粉刷0.02*24=0.48 KN/m220.02*20=0.4 KN/m220.1*25=2.5 KN/m20.015*20=0.3 KN/m23.68 KN/m2： 4.84KN/m边 跨 填 充 墙 自 重 : 0.25*（3.6-0.6）*12=9KN/m边 跨 填 充 墙 墙 面 粉刷：（3.6-0.6） *0.02*2*17=2.04 KN/m合 计:11.04 KN/m中跨B C梁及

12、梁侧粉刷：2.7KN/mC 中间层框架梁线荷载：gAB1=gCD1=4.84+11.04=15.88 KN/mgBc1=2.7 KN/mgAB2=gCD2=3.68*3.6=13.25 KN/mgBc2=3.68*3=11.04KN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值：a 边柱连系梁 自重：0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m粉刷 :0.02*（0.6-0.1）*2*39*17=1.23 KN/m KN/m合计:17.43KN/m600mm 高女儿墙自重： 0.6*3.9*0.24*19=9.85KN/m粉刷 : 0.6*0.02*2*3.9*17=1.47 KN/m连续梁传来屋面自

13、重： 1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载： GTA=GTD=42.97 KN/mb 中间连系梁 自重： 0.25*0.4*3.6*25=9KN/m粉刷: 0.02*（0.4-0.1）*2*3.6*17=0.74 KN/m连续梁传来屋面自重： 1/2*（3.9*2-3 ）*1.5*4.39=13.83KN/m1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载： GTB=GTC=37.79 KN/m（4）楼面框架节点集中荷载标准值：a 边柱连系梁 自重： 0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m粉刷: 0.0

14、2*（0.6-0.1）*2*39*17=1.23 KN/m 铝合金窗自重： 3.4*2.3*0.5=3.91 KN/m墙体自重：（ 1.3-0.6） *0.25*3.4*12=7.14KN/m粉刷 :0.7*0.02*2*3.4*17=1.62KN/m连续梁传来屋面自重： 1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99 KN/m中间层边节点集中荷载： GA=GD=69.57 KN/mb 中柱连系梁 自重： 9.75 KN/m粉刷: 0.8 KN/m内纵墙自重： 3.4*3.2*0.25*12=32.64粉刷： 3.4*3.2*0.02*2*17=7.4扣除门洞加上门窗： -2.4*1

15、.0*0.25*12+2.4*1.0*0.7=-5.52 框架柱自重： 22.5粉刷： 1.53连续梁传来屋面自重：1/2*（2.9*2-3）*1.5*3.68=13.25KN/m1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99 KN/m顶层边节点集中荷载：GB=GC=96.34KN/m5）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： 1.5KN/M2, 教师楼面活荷载： 2.0 走廊楼面活荷载： 2.5各荷载值计算如下PTAB=PTCD=1.5*3.9=5.85PTBC=1.5*3=4.5PTA=PTD=1/2*3.9*1 /2*1

16、.5*3.9*1.5=5.7PTB=PTc=1/2*3.9*1/2*3.9*1.5+1/2*(3.9*2-3)*1.5*1.5=11.10 PAB=PCD=2.0*3.9=7.8PBc= 2.5*3=7.5PA=PD=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0=7.605PB=PC=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0+1/2(.3.9*2-3)*1.5*2.5=16.605 3风荷载计算风压标准值计算公式为 W=BZ*U8*UZWO该结构高度为25。6M 30M，取结构体型为矩形，取 W=13Uz 查荷载规范可得其值。当 Uz v 1.0时，取Uz=1.0,将风荷载换算成 作用于框架每层节点上

17、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BzUsZ(m)UzWo(KN 加)A( m2)Pw(KN)611.322.051.280.3514.048.18511.318.451.220.3514.047.79411.314.851.140.3514.047.28311.311.251.040.3514.046.64211.37.6510.3514.046.39111.34.5510.3514.926.79风荷载作用下结构计算简图见图 5 4 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

18、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 G=4.23*43.7*15.5=2865.192N屋面雪荷载：0.2*43.7*15.5=135.47取 50% , 则为 67.74KN纵横梁自重：(4.84*6.0*2+2.7*3)*13+(4.84*4.37*2.7*43.7)=1519.34框架柱自重：0.52*【(3.6-0.6)*30+(3.9-0.4)*22】 *25=1002.522KN粉刷： 1.25*0.02*(3*30+3.2*22)*1.77=68.17KN楼面恒载： 3.68*48.6*16.2=2897.34KN楼面活荷载：2.0*6

19、.6*2*48.6+2.5*3*48.6=1647.54KN 取 50%，则为 823.77KN 标准层纵横墙自重：S=(48.6*2+16.2*2-3.0*0.5)*(3.6-0.6)+(48.6*2-5.7-3.9+6.6*1.3-3.7*0.5)*3.2-(3.4*2.3*11*2+5.2+2.3*2+0.5*2.3*2+4*1.2*0.6)-(2.4-1.0*18)=114.6*3+154.9*3.2-(210.34+43.2)=585.94 就G=585.94*3.68=2156.26KN铝合金窗自重： 210.34*0.5=105.17KN木门自重： 43.2*0.7=30.24K

20、N底 层纵 横 墙自重 ： S=1 14.6*3+( 3.9*8*2+3.9+6.6*12-28*0.5 ) *3.2- ( 3.4*2.3*22+5.2*2.3*1) - ( 2.53*2+5.2*3 ) - ( 1*2.4*13 )=14.6*3+123.7*32-184-30.6-31.2=493.84 就K=493.84*3.68=1817.33KN铝合金窗自重： 184*0.5=92KN铝合金门自重： 30.6*0.5=15.3KN木门自重： 31.2*0.7=28.84KN所以： 1817.33+92+15.3+21.84=1964.4Kn 顶层重力荷载：3456.33+78.73

21、+1668.7+1070.67+2291.67=8566.1KN二 六层重力荷载： 2897.34+823.77+166.87+1070.67=2291.67 =8752.15KN低层重力荷载： 2879.34+823.79+1669.7+1070.67+1946.67 =8406.95KN2) 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： T1=0.22+0.035H/B1/3, 式中 H 为结构总高度： 6*3.9+4.6=28m B 为结构总宽度： 6*2+3=15m所以 T1=0.22+0.035*21.2/16.2 1/3 =0.5824S按设防烈度为 8 度，由规范查

22、得水平地震影响系数最大值 amax=0.16按近震H 3类场地查得特征周期 Tg=0.305,则地震得影响系数a为a=(Tq/T 1) M.9amax=(0.3/0.15824) 0.9*0.16=0.0883) 计算结构的总重力荷载代表值 GeGe乏 G2=8566+875*5+8407=607332KN4) 计算地震作用标准值： (本结构有 13榀框架) 1Fek=Z1Geg= Z10.85Ge=0.088*0.85*60733=4542.8KNFek=Fek 总/13=4542.8/13=349.52KN5) 计算每榀框架承受的地震作用 Fi因为 F1=0.5824S> 1.4TG

23、=1.4*0.3=0.42S考虑顶部附加地震作用系数 Sn=0.087+0.07=0.08*0.5824+0.07=0.11所以顶部附加水平水平地震作用 Fn二S nFEK=0.117*349.5=40.89KNFi=Gi*Hi/ 刀 Gi*Hi*FEK (1-Sn)地震作用力计算层次Hi (m)Gi(KN)GiHi(KN.M)Fi(KN)622.6875219779565.1519.0875216628854.8415.4875213478144.4311.8875210327434.028.387527176623.614.684073867212.7六.内力计算1. 恒载作用下的内力计算

24、：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 0.9倍1) 弯矩分配系数：2) 顶层内力计算：图8(a)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8(b)a=1.95/6.6=0.29523g 边 =gTb1+(1-2a +a)gt B222=4.84+(1-0.295 2+ 0.295 2 )*17.12=19.42KNgk=gTBC1+5/8 g TBC2=2.7+5/8*13.17=10.93KN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：

25、MAb=Ua=1/2 g 边 t 边=1/12*19.42*6.62=70.49KN.mMcb=1/6g1 中 t2 中= 1/6*9.6*1.52= 4.1KN.m3) 二 六层的内力计算计算解图同顶层23G边=gABl+(1-22 +2 )g AB2=15.88+(1-2*0.295 2+0.2953)*14.35=28.10G'中二®ci+5/8g bc2=2.7+5/8*11.04=9.6KN2MAB=MBA=1/12g' 边 t 2边=1/12*28.10*6.62=102.0KN.mMBc=1/3*9.6*1.52=7.2KN.mMCB=1/6g'

26、 中 t2=1/6*9.6*1.52=3.6KN.m4) 底层内力计算：g 边=28.10 KN.m g 中=9.6 KN.mMAB=MBA=102 KN.m M Bc=7.2 KN.m M cB=3.6 KN.m(5) 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M 中=1/8*4.84*6.62=26.352M2 中=17.12*(1/3*1.952+1/4*2.7

27、*6.6-1/8*2.72)=82.37Mb=-(40.64+53.53)/2+26.35+82.37=61.64 中间层M 中=1/8*15.88*6.62=86.47M2 中=14.35*(1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72)=69.00M中=- (75.3+84.32 ) /2+86.47+69=75.7 底层M 中=-(73.04+82.86)/2+86.47+69.04=77.562、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15.3、风

28、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（KNb.各柱反弯点及柱端弯矩R=8.18Y)=0.407匕=13.93K=1.13K=1.74Y°=0.437a=0.36a=0.47M上=6.45M上 =7.49V6=3.02V6=3.94M 下=4.42M 下=6.20R=7.79K=1.13

29、K=1.74Y)=0.450Y°=0.450X21.72a=0.36a=0.47M上=9.33M上 = 12.18V5=4.71V5=6.15M 下=7.63M 下=9.96R=7.28K=1.13K=1.74Y)=0.457Y°=0.487VP4=29a=0.36a=0.47M上=12.30M上 = 15.16V4=6.29V4=8.21M 下=10.35M 下= 14.39F3=6.64K=1.13K=1.74Y)=0.457Y°=0.487VP3=35.44a=0.36a=0.47M上=15.4M上 = 18.63V3=7/73V3=10.09M 下=12.

30、72M 下= 17.69R=6.39K=1.13K=1.74Y)=0.500丫。=0.500VP2=42.03a=0.36a=0.47M上=16.40M上 =21.42V2=9.4M=211.90M 下=16.40M 下=21.42Pi=6.79K=1.45K=2.23Y)=0.606丫。=0.550VPi=48.82a=0.57a=0.65M上=20.66M上 =26.93如1.40Vi=13.01M 下=31.78M 下=32.925、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、21F=65.1F=1.31F=1.74g=0.45g=0.45VF6=180a=0.36a=0.47M上 =71.3M上=100.9V6=39.04*=50.96M 下=63.24M 下=82.56F=54.74F=1.31F=1.