土木工程毕业设计（论文）-大连黑石礁小学综合教学楼建筑结构设计

1、辽宁科技大学本科生毕业设计 第23页大连黑石礁小学综合教学楼建筑结构设计全套图纸加扣 3346389411或3012250582摘要本设计是大连黑石礁综合教学楼建筑结构设计，采用钢筋混凝土框架结构。总建筑面积为3500，共四层，首层高为4.1 m，标准层高为3.6 m，建筑总高度为15.4 m，室内外高差为0.6 m，屋面为不上人屋面，柱网布置为4.5 m6.3 m，设有18个普通班、三个90的合班教室和三个实验室等辅助教学房间及行政办公房间。防火等级为三级，安全等级为二级，抗震设防烈度为八度的乙类建筑，耐久年限为50年，采用L字型内廊式平面设计。结构设计部分是初步估算荷载以确定梁、柱截面尺寸

2、，并验算满足刚度要求，然后计算各层荷载、水平地震作用、风荷载、竖向恒荷载、竖向活荷载，并进行内力组合，根据内力组合对梁、板、柱、基础进行配筋计算，并进行楼梯、雨篷设计，根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。关键词：教学楼; 建筑设计；结构设计；框架结构；内力组合； The Architectural And Structure Design Of New Century Integrated Schools Teaching in Anshan BuildingAbstractThe design of the new century is the Anshan school integra

3、ted teaching building structure designThis design is about a synthetical teaching building of one junior school. The building is a framework of reinforced frame. The operational life of the building is 50 years. The total area of the building is 3500 square meters. There are four floors in the build

4、ing and height of every floor is 3.6 m,the height of the first floor is 4.1 m. the total height of the building is 15.4 m. The difference in elevation between inside and outside is 0.6m and the roof is non-accessible.The layout of the columns is 4.5m6.3 m .There are 18 ordinary rooms, three combined

5、 teaching room with 90 square meters and three laboratories, assistant teaching rooms and adminstrative office rooms. Fire safety grade three level, safety grade two level, seismic fortification intensity for eight degrees B building, durable life of 50 years, the gallery of graphic design in L font

6、. The building is design by - shaped and middle corridor type plane. In the structural design part , firstly I generally assessed the loads, in order to assure the size of beams and columns. Then I checked the requirement of rigidity and calcuated the load of every floor, horizontal seismic force、wi

7、nd force、vertical perpetual load and vertical variable load. And then I did the combination of internal force, according to the data to calcuate the reinforcement of beams、colums、floors、foundations, last designde the stairs and rain shelter. At the same time I assure the structal facility of the mem

8、bers by norm.Keywords: Teaching building; Architectural Design; Structural Design; Framework; Combination of Interal force; Calculattion of the Reinforcement目录摘要IAbstractII1 绪论11.1 结构设计11.1.1 结构设计的概念及内容11.1.2 结构设计阶段11.1.3 各设计阶段的基本方法21.1.4 规范、手册及标准图集在具体工作中的应用22 建筑设计说明42.1 平面设计42.2 立面设计42.3 剖面设计42.4 采

9、光和通风要求52.5 工程各细部构造52.5.1 基础52.5.2 墙体52.5.3 楼梯52.5.4 门窗52.5.5 屋面构造62.5.6 楼面、地面构造62.5.7 散水、勒脚、踢脚62.5.8 墙面62.5.9 变形缝73 结构设计83.1 结构设计说明83.1.1 设计依据83.1.2 自然条件83.1.3 设计活荷载83.1.4 一般说明93.1.5 构件强度等级93.1.6 结构抗震等级93.2 结构设计与计算93.2.1 框架结构布置93.2.2 柱截面尺寸确定113.2.3 基本假定与计算简图123.2.4 重力荷载计算133.2.5 水平地震作用下框架的内力分析193.2.

10、6 水平风荷载作用下框架的内力分析353.2.7 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算373.3 横向框架内力组合553.3.1 横向框架梁的内力最不利组合553.3.2 柱的内力最不利组合563.3.3 框架柱弯矩调幅673.3.4 柱梁板配筋设计693.3.5 梁正截面受弯承载力计算743.3.6 梁斜截面受剪承载力计算833.4 楼板设计863.4.1 设计资料863.4.2 荷载设计值863.4.3 计算跨度873.4.4 弯矩计算873.4.5 截面设计893.5 基础设计903.5.1 A柱下独立基础.903.5.2 B柱下独立基础953.6 楼梯设计993.6.1 设计资料993

11、.6.2 梯段的计算993.6.3 斜板设计993.6.4 平台板的设计1013.6.5 平台梁设计1013.7 雨篷设计1033.7.1 确定雨篷板尺寸1033.7.2 雨篷板的计算1033.7.3 雨篷梁的计算104结论108致谢109参考文献1101 绪论1.1 结构设计1.1.1 结构设计的概念及内容结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以

12、最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为：基础的设计。上部结构的设计和细部设计。1.1.2 结构设计阶段结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。结构计算阶段的内容为：一：荷载的计算。荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工

13、荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。二：构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。三：内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。三：构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面

14、或布置直到满足要求为止。施工图设计阶段的内容为：根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。1.1.3 各设计阶段的基本方法根据方案阶段的主要内容，其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式，这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定，关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。在结构计算阶段，就是根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算，规范上的方法有多种，关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法，以楼板为例，就有弹性计算法，塑性计算

15、法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提，是十分重要的。在施工图设计阶段，就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求，同时还要符合规范中的构造要求，最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构，才会是合理的结构。1.1.4 规范、手册及标准图集在具体工作中的应用结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构型式的设计时必须要紧扣不同的规范，但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范，在一个工程确定了结构

16、形式后，首先要根据建筑结构可靠度设计统一标准来确定建筑的可靠度和重要性；然后再根据中国地震动参数区划图 ，建筑抗震设防分类标准 建筑抗震设计规范确定建筑在抗震设防方面的规定和要求，在荷载的取值时要按照建筑结构荷载规范来确定，这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面，涉及到砌体部分的要遵循砌体结构设计规范的规定；涉及到混凝土部分的要遵循混凝土结构设计规范的规定；涉及到钢筋部分的要遵循钢筋焊接及验收规程和钢筋机械连接通用技术规程的规定；在基础部分的设计时需要遵循的是建筑地基基础设计规范的规定。最后在结构绘图时则要符合建筑结构制图标准的要求。在各种结构设计手册中，给出了该结构形式设计的原理，

17、方法，一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。我们推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有，结构绘图时采用：平法制图（03G101-1），砌体中的钢筋混凝土过梁采用：过梁（L03G303），砖混结构抗震构造详图采用：L03G313，钢筋混凝土结构抗震构造详图采用：L03G323，地沟及盖板采用：02J331。需要说明的是，在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用，必要时应说明选用的页号和图集号，不可

18、盲目采用。总之，结构设计是个系统的，全面的工作。需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行始于足下，设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计。在工作中应事无巨细，应善于反思和总结工作中的经验和教训。2 建筑设计说明本设计是根据辽宁科技大学资源与土木学院土木工程系毕业设计题目中的结构设计组的任务书的要求进行设计的。本设计采用现浇整体式钢筋混凝土框架结构，墙体以粘土空心砖等为围护、分隔结构的材料，7抗震设防，丙类建筑。2.1 平面设计该教学楼采用平面形状为L形，采用内廊式和外廊式的平面组合形式，房间布置在

19、走廊两侧，房间的开间为4.5 m，进深为6.3 m，走廊宽为3 m，教学楼总长77.29 m，总宽33.10 m。根据设计任务书的要求，本教学楼共设了教室18间，每层均设有45个教室和67个套间办公室，每层均设有男女厕所，宽4.5 m，二层设合班教室一个。室窗地面积比不小于1：6；会议室窗地面积比不小于1：8；厕所、走廊、楼梯间窗地面积比不小于1：10，利用空气的气压差，对室内组织穿堂风，在正门上设置亮子。各房间均满足采光、通风及使用上的要求。 教学楼内设置楼梯两部，总楼梯均采用平行双分式楼梯，边侧为双折式楼梯。门梯处的主楼梯开间7.2 m，两端设置辅助楼梯3.0 m，楼梯的踏步尺寸为 mm，

20、梯段净宽为1.5 m，不小于1.3 m，右侧布置大合班教室，采用抗震缝隔开，在一楼的两侧开设小出口。满足通行和防火要求。2.2 立面设计本建筑正面部分为4层，侧面部分为4层，建筑物在校园北侧，立面采用白色塑钢窗，门厅外墙采用玻璃幕墙，外墙面采用白色涂料粉刷，再配以装饰装修和线条的划分，采用主附体相结合，做到协调统一大立面上形成了良好的比例效果。2.3 剖面设计房间的剖面形状是根据房间的功能要求，结合结构，施工等技术条件和经济条件，并考虑空间艺术效果来确定的。教楼底层层4.1m、标准层3.6 m；室内外高差为0.6 m；窗台高度0.9 m。 2.4 采光和通风要求绝大多数民用建筑的房间均由天然采

21、光的要求，而室内光线的强弱与照度分布是否均匀，除了与开窗的水平位置和宽度有关之外，与开窗的竖向位置和高度也有直接的关系。一般认为，单侧采光的房间，地面至窗上口的距离不因该小于房间进深的1/2；双侧采光的房间，地面至窗上口的距离不应该小于房间进深的1/4。为了防止房间顶部出现暗角，窗上口至顶棚地面的距离不应该过大，一般不应该大于0.50 m。但该距离又不能太小，应该留出足够的结构构造高度。因此本设计窗高一般为0.9 m。2.5 工程各细部构造2.5.1 基础 基础应建造在坚实可靠的地基上，不能设置在承载力第、压缩性高的软弱土层上。采用阶梯式钢筋混凝土柱下独立式基础。按地基构件选择埋深时，还要求从

22、减少不均匀沉降的角度来考虑，当土层分布明显不均匀或各部分荷载差别很大时，同一建筑可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量。2.5.2 墙体本结构体系为框架结构因为墙体为非承重墙。在非承重墙中，不承受外来荷载、仅承受自身重力并将其传至基础的墙称为自承重墙；仅起分隔空间作用，均采用粘土空心砖，用M5.0和M2.5混合砂浆砌筑，在室内地坪以下0.05 m处设防潮层，用1：3水泥砂浆加3%的防水剂。外墙厚度为370 mm，内墙厚度为240 mm2.5.3 楼梯采用平行双分式和双折式现浇板钢筋混凝土式楼梯。1实心扶手，轻金属栏杆，高度为1.1 m。2130厚钢筋混凝土楼梯板；30 mm厚水磨石面层；20 mm

23、厚的水泥沙浆抹灰。3防滑条6 mm厚钢条防滑条。2.5.4 门窗1采用白色塑钢窗；2门厅部位采用蓝色玻璃幕；3大门采用塑钢门，考虑北方地区冬季保温要求，采用双道门，二道门间距2100 mm，为弹簧门。4室内房间门均采用实木门，内开。中央大厅的大门采用3扇对开门750mm2700 mm，一楼二边的门也采用1800 mm2400 mm的钢门，窗采用钢窗等。2.5.5 屋面构造1屋面采用不上人屋面。2屋面防水层采用两层SBS改性油毡防水层3保温层采用60 mm厚聚乙烯保温苯板 4找坡层采用1：8水泥炉渣（找坡）最薄外20厚，最厚处110 mm厚2.5.6 楼面、地面构造1楼面采用地板砖30厚（地砖1

24、0厚，水泥砂浆打底20厚）找平层采用1：3水泥砂浆找平层20 mm 楼板采用100 mm钢筋混凝土楼板 抹灰层采用20 mm厚混合砂浆天棚抹灰2厕所面层采用防滑地砖，并采用改性油毡作防水层；3地面面层同楼面，下部采用素土分层夯实。2.5.7 散水、勒脚、踢脚1散水采用100 mm厚的C20素混凝土随捣随压光；2做500 mm厚的炉渣垫层，防止土壤冻涨引起散水开裂；3在散水长度方向每隔12 m设置一温度缝，内填沥青沙浆，防止散水因热胀冷缩而引起开裂；4在散水与墙体相交处，留20 mm的缝，内填沥青油膏；5勒脚采用1：3水泥沙浆抹面，高度为600 mm；6踢脚采用20 mm厚水泥砂浆，高度为120

25、 mm。2.5.8 墙面110 mm厚1：2.5水泥砂浆底；210 mm厚1：2.5水泥砂浆面；3外墙涂刷白色高级外墙料；4内墙采用砂浆灰底，刮大白三遍；5厕所墙面采用200200 mm白色磁砖到顶。2.5.9 变形缝本建筑设三缝59 mm。3 结构设计3.1 结构设计说明3.1.1 设计依据1本设计是根据统一下发的2009届资源与土木工程专业毕业设计题目中结构设计组的毕业设计任务书的具体要求进行设计的；2本设计的建筑结构工程均按国家现行各有关设计规范：混凝土结构规范、建筑结构抗震规范、建筑地基基础设计规范、建筑结构荷载规范、建筑结构制图标准、建筑结构标准图集、建筑结构设计手册等相关规定进行的

26、。3.1.2 自然条件1土质：人工填土10 m，细砂质土15 m,地基承载力270 kN/，容重为18 kN/；2冻结深度：0.93 m；3地下水为最高距地表4.22 m，最低距地表5.12 m，且无侵蚀性；4本地区最高月平均气温22.6 ，极端历史高气温30 ，最低月平均气温-10.8 ，极端历史最低气温-20 ；5主导风向：夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风；6本地区地震基本烈度为7；7基本风压值：=0.45 kN/；8基本雪压值: S =0.35 kN/。3.1.3 设计活荷载1屋面活荷载：=0.5 kN/m2；2办公楼活荷载：=2.0 kN/m2；3一般资料档案室活荷载：=2.

27、5 kN/m24厕所活荷载：=2.0 kN/m25楼梯、走廊、门厅活荷载：=2.5 kN/m2；3.1.4 一般说明1. 本设计采用钢筋混凝土框架结构，梁、板、柱、基础均现浇，采用纵横向框架承重方式；2楼梯、雨篷也现场浇注；3框架填充墙底层采用普通机制实心红砖，其它层采用粘土空心砖。3.1.5 构件强度等级1梁、板的混凝土强度等级采用C25，柱的混凝土强度等级采用C25；2框架梁、柱纵向受力钢筋采用HRB335级热轧钢筋，箍筋梁柱中的箍筋和现浇板中受力筋均采用HRB300级热轧钢筋；3楼梯及雨篷采用C25混凝土，HPB335级钢筋，雨篷梁受力筋采用HRB400级钢筋；4基础采用C20级混凝土，

28、基础下铺100厚C15混凝土垫层，基础中受力筋采用HPB235级钢筋；5梁、柱受力筋接头均采用焊接接头，柱采用电渣压力焊。3.1.6 结构抗震等级结构抗震等级为三级，根据建筑抗震设防分类，属乙类建筑，本设计中按8度抗震设防。3.2 结构设计与计算本建筑采用现浇整体钢筋混凝土框架结构，梁、板、柱、基础均为现场浇注。采用纵横向的框架承重体系。一层内外墙荷载由基础梁承担，其它层内、外墙直由框架梁承担。为满足抗震要求，做到强柱弱梁，强剪弱弯、强节点强锚固的原则，对承重的框架的梁、柱、板按弹性理论计算与配筋，同时为了提高框架的延性，对梁的支座弯矩进行了调幅。框架的内力计算中，对水平荷载及竖向荷载引起的内

29、力分别采用D值法和弯矩二次分配法进行计算。3.2.1 框架结构布置 该建筑为办公楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，设计成现浇整体式框架结构体系，根据建筑使用功能和框架结构体系布置原则，采用如图3.1所示结构平面布置。图3.1 结构平面布置图1估算板、梁、柱的截面尺寸由经验公式和经验数据，初步确定板、梁、柱的截面尺寸如下：2板的厚度的确定由经验公式 mm；又根据最小厚度不小于80 mm的要求，又结合工程实际，取h=100 mm；3梁的截面尺寸（1）框架横梁的截面高的确定 mm，取h=600 mm0.7，所以该横向框架为规则框架。4横向水平地震作用计算本设计中的房屋高度为15.4 m，不超过40

30、m，刚度和质量沿高度分布均匀，层数为4层的多层建筑，因此采用底部剪力法进行计算。（1）框架横向自振周期对于重量和刚度沿高度分布均匀的框架结构，可采用顶点位移法计算结构基本自振周期T1，对框架填充墙对结构刚度从而对结构周期的影响采用周期调整系数来折减。计算公式如下：（式中）结构的顶点位移计算过程见表-15所示。表3.15 结构顶点位移计算表层数（kN）假想层间剪力Vi（Vi=）各层抗侧移刚度各层顶点相对位移（）各层顶点位移（）410211.310211.3523383.6680.01950.2099310355.820567.1523383.6680.03930.1904210355.83092

31、2.9523383.6680.05910.1511110359.241282.0448509.6820.09200.0920（2）结构的特征周期和地震影响系数的确定建设场地类场地，地震烈度为8度，查建筑抗震设计规范结构的特征周期和地震影响系数为 =0.16（3）结构总水平等效地震力（4）顶部附加水平地震作用的计算由于1.4，应考虑顶部附加水平地震作用附加地震作用系数：=顶点附加地震作用：（5）各楼层水平地震作用的计算按底部剪力法求得各质点的水平地震作用按式：计算，将上述和代入，可得=2965.16分配给各层质点，各楼层水平地震作用标准值计算见表.3.16所示。表3.16 各层横向地震作用及楼层地震层间剪力计算表层次层高总高各层间剪力43.614.910211.3152148.450.3891153.40+201.781355.1833.611.310355.8117020.010.299886.542241.7223.67.710355.879739.350.204604.862846.5814