北京市XX中学教学楼设计——毕业设计[结构与施工].doc

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1、某某大学成人教育学院某某函授站 级土木工程专业（专升本）毕业设计班级： 级土木工程 姓名： 设计题目：某某市XX中学教学楼设计 完成时间： 年 月 日 完成地址：某某市大兴区黄村镇 指导教师： 前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。是对学生综合素质与工程实践能力的一次检验；毕业设计能培养学生综合应用所学的基础课、专业基础课、专业课和相应技能，更能提高学生的综合素质和分析处理工程问题的能力。本毕业设计题目为某某市XX中学教学楼设计，是一栋单体四层框架结构的公建工程。在毕业设计前期，我温习

2、了结构力学、钢筋混凝土、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。并得到老师的指导、审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计期间，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件

3、的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 年 月 日 目 录第一章：结构选型与布置71.1 工程概况、结构选型及设计：71.2 气象资料：71.3 场地条件：71.4 抗震设防烈度：81.5 荷载资料：8第二章：计算简图和荷载、地震作用计算152.1 确定计算简图（见图2-1）152.2 材料强度等级：152.3 构件截面尺寸的估算152.4荷载计算：16（1）屋面横梁竖向线荷载标准值16（2）楼面横梁竖向线荷载标准值18（3）屋面框架节点集中荷载标准值19（4）楼面框架结构集中荷载标准值19第三章：框架内力计算293.1恒载（竖向荷载）作用下的内力计算29（1）

4、恒载作用下柱的内力计算29（2）恒荷载作用下梁的固端弯矩计算30（3）恒载作用下框架的弯矩计算313.2活载作用下的内力计算35（1）活载作用下柱的内力计算35（2）活荷载作用下梁的内力计算373.3 地震作用下横向框架内力计算41第四章：框架内力组合43第五章：框架梁、柱截面设计275.1框架梁截面设计27（1）梁正截面受弯承载力计算27（2）梁斜截面受剪承载力计算29（3）箍筋选择295.2框架柱截面设计31（1）剪跨比和轴压比计算31（2）柱正截面承载力计算32（3）柱斜截面受剪承载力计算15第六章：现浇楼面板设计156.1 双向板（B、D）的计算156.2单向板（A, C）的计算:19

5、第七章：基础设计207.1独立基础设计20（1）基底尺寸的确定21（2）确定基础高度22（3）基底配筋257.2联合基础设计28（1）荷载计算28（2）基底尺寸的确定29（3）计算基础内力30（4）基础高度计算31（5）配筋计算32第八章：施工图绘制35第九章：单位工程施工组织设计36第十章：毕业设计总结37第一章：结构选型与布置1.1 工程概况、结构选型及设计：根据设计任务书的要求，本工程为某某地区一所中学教学楼工程，结构确定为四层框架混凝土结构，柱网尺寸为：横向柱距为：5.7m +2.4m +5.7m=13.8m；纵向柱距为：5.7m10=57m。本工程建筑面积为：（13.8m+0.37m

6、）（57m+0.37m4=3251.7316平方米。1.2 气象资料：基本风压值W0=0.40KN/；基本雪压值S0=0.65KN/。1.3 场地条件：拟建场地地基平整，地下水位在地表1.8米以下，属于稳定场地，类别为II类。1.4 抗震设防烈度：本工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组。1.5 荷载资料： （1）教学楼楼面活载查建筑结构荷载规范（GB5009-2001）来确定楼面活荷载为2.0KN/ （2）不上人屋面：活载标准值为0.7KN/ （3） 屋面构造：35mm厚490mm的C35预制钢筋混凝土架空板，防水层、20mm厚1：3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板，12mm厚纸筋

7、石灰粉平顶。 （4）楼面构造：水泥楼面：10mm厚1：2水泥砂浆面层压实抹光、15mm厚1：3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶。 （5） 围护墙：围护墙采200mm厚非承重空心砖（190mm190mm90mm，重度3.6 KN/），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度：3.6KN/），每开间采用3300 mm2100 mm（bh）通长塑钢窗。本工程采用全现浇框架结构，由于开间较小，双向板的跨度经济跨度不多，同时考虑使用要求，在楼面不设次梁。1.6 检查抗震设计基本要求（1）H=3.3m4层=13.2 m55米，满足要求；（2）最大高宽比：H/B=13.2/13.83，满

8、足要求；（3）查建筑结构抗震设计教材，抗震设防烈度为7度H=13.2m55 m，所以需要设置一条伸缩缝。1.7 框架柱网布置图：图1-1（柱网布置图）1.8 建筑平面布置图：图1-2（建筑平面布置图）第二章：计算简图和荷载、地震作用计算2.1 确定计算简图（见图2-1）首层层高H1=3.6米+2.1米-0.5米=5.2米（初步假设基础高的为0.5米），2-4层柱高H2H4=3.6米。柱节点刚接，横梁计算跨度取柱中心间距。 图2-1 层高图2.2 材料强度等级：为了便于施工，本设计中梁、柱混凝土均采用C35（fc=16.7 N/mm2）、（ft=1.57N/mm2；Ec=3.15*104 N/m

9、m2）钢筋：12mm时采，HRB335（fy=300N/mm2），其余采用HPB235（fy=210N/mm2）。2.3 构件截面尺寸的估算（1）2.3.1 柱：Nc=CN=C(1214)S=1.213(5.7+2.4)/25.74层=1440.50KN轴压比m=YGNC/ACFCm=0.8（二级）ACYGNC/0.8FC=（1.251440.50103）/（0.816.7）=.3 mm2Bc=hc332 mm 取：bc=hc=400 mm（2）2.3.2 梁：.横向框架截面尺寸选择：AB/CD跨L=5.7米，h=(1/121/8)L=475 mm712mm 取h =600mm b=(1/3.

10、51/2)h171 mm300 mm取b=250 mmBC跨 L=2.4m.连梁的选择： L=5.7m， H=（1/181/15）L=318 mm380 mm为了施工方便，所有梁取 bh=600 mm350 mm.板的厚度选择：根据混凝土结构设计（GB50010-2002）10.1.1得AB/CD跨：2/ 1=5.7/5.72，单向板，H1/50=2400/50=48mm为了施工方便，取所有板为h=120mm2.4荷载计算：（1）屋面横梁竖向线荷载标准值.35 mm厚架空隔热板 hr=0.03525=0.875 防水层 0.4 20厚1：3水泥砂浆找平层 hr=0.0220=0.4120 mm

11、厚混凝土现浇板 hr=0.1225=3.012mm厚纸筋石灰粉平顶 hr=0.01216=0.192合计： 屋面恒载标准值 gk板=4.87.横梁（AB、CD、BC跨） bhr=0.60.3525=5.25 梁侧粉刷： 2层（0.6-0.1）0.02厚度17=0.35合计：横梁自重 gk梁=5.6所以，作用在顶层横梁上的线荷载标准值有：梁自重： g4AB=g4CD=5.6（均布） g4BC=5.6（均布）板传来的荷载： g4AB=g4CD=4.87（5.7/2）=10.96（阶梯分布） g4BC=4.87（2.4/2）=5.84（三角行分布）活载标准值g4AB=g4CD=0.7（5.7/2）=

12、1.99（）g4BC= 0.7（2.4/2）=0.84（）（2）楼面横梁竖向线荷载标准值恒载标准值 25 mm厚水泥砂浆面层 hr=0.002520=0.50120厚混凝土现浇板 hr=0.1225=3.012mm厚板底粉刷 hr=0.01216=0.197合计：楼面恒载标准值 gk板=3.692横梁自重，同屋面 gk梁=5.6所以，作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值有：梁自重： gAB=gCD=5.6（均布） gBC=5.6（均布）板传来的荷载： gAB=gCD=4.87（5.7/2）=10.96 gBC=4.87（2.4/2）=5.84活载标准值gAB=gCD=2（5.7/2）=5.7gB

13、C= 2（2.4/2）=2.4（3）屋面框架节点集中荷载标准值横载标准值（纵梁计算长度L=5.7m-0.4m（柱宽）=5.3m连系梁自重（包括粉刷） bhly=0.250.65.325=19.8752侧（0.6-0.1）0.02厚5.317=1.8021.3 m女儿墙：1.35.33.6+2侧1.30.025.317=28.64由梁传递过来的屋面自重：A/D轴： S=1/25.7底（5.7/2）高，1/25.7（5.7/2）5.6=45.486KNB/C轴：1/2（5.7-2.4）上底+5.7下底 2.4/2高4.37+45.48=69.078KN合计：顶层节点集中荷载： G4A=G4D=21

14、.677+28.64+45.486=95.803 KNG4B=G4C=21.677+69.078=90.755 KN 活载： Q4A=Q4D=1/25.7（5.7/2）0.7=5.6858 KNQ4B=Q4C=1/2（5.7-2.4+5.7）（2.4/2）0.7+5.6858=9.4858 KN（4）楼面框架结构集中荷载标准值恒载连系梁自重（包括粉刷） 21.677KN连系梁传来楼面自重A/D轴：1/25.7（5.7/2）3.692=29.988KNB/C轴=QC=1/25.7-2.4+5.7 （2.4/2）2.0+29.988=38.988 KN合计：中间层节点集中荷载：GA=GD=21.6

15、77+29.988=51.665KNGB=GC=21.677+38.988=60.665KN 另有框架柱传来的集中荷载：GA，=GB，=GC，=GD，=0.40.43.625=14.4KN活载：QA=QD=1/25.7（5.7/2）2.0=16.245 KNQB=QC=1/25.7-2.4+5.7（2.4/2）2.0+16.245=27.045 KN图2-2 恒载作用下的计算简图图2-3 活载作用下的计算简图2.5 风荷载标准值计算考虑到风荷载较小，而且毕业设计的时间紧，与地震作用同属于水平力，为简化计算，减轻计算量，故本设计不考虑风荷载的作用。2.6 地震作用（1）建筑物总重力荷载代表值Gi

16、的计算集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G4：50雪载 0.50.65（13.8+0.37）（57+0.37）=264.20KN屋面恒载 4.8714.1757.37=3958.98 KN横梁 5.6（13.8-0.43）11根=776.16KN纵梁 21.67710根4排=867.08 KN1.3米女儿墙 1.33.6（13.5+57） 2侧=659.88 KN1/2柱高 1/2bhHrn根=1/20.40.43.62544=316.8 KN1/2横墙 1/23.614面5.73.6+2面（2.43.6-1.52.1窗）=536.868 KN1/2纵墙： 1/23.620扇（5.73.6-3.

17、32.1窗）（外墙）+18扇内墙（5.73.6-21.0门洞）=1089.288 KN 1/2钢窗 1/20.43.32.120个=27.72KN 合计： G4=8496.976 KN集中于三、四层处的质点重力荷载代表值：G3G250楼面活载 502.013.857=786.6 KN楼面恒载 3.69213.857=2904.1272 KN横梁+纵梁 776.16+867.08=1643.24 KN柱重+横墙+纵墙+钢窗 （316.8+536.868+1089.288+27.72）2=3941.352 KN合计： G3=G2=9275.3192 KN集中于二层处的质点重力荷载标准值G150楼面

18、活载+楼面恒载+纵梁+横梁 786.6+2904.1272+1643.24=5333.9672 KN柱重 0.40.4（3.6+5.2）/2 2544根=774.4 KN横墙 536.868+536.868（5.2/3.6）=1312.344 KN纵墙 1089.288+1/23.618面（5.75.2-3.32.1）外墙+16面（5.75.2-21.0）=2621.124 KN钢窗 1/20.43.32.118个+27.72=52.668 KN合计： G1=5294.5032 KN（2）框架柱的抗侧移刚度：混凝土C35：FC=16.7 FT=1.57 EC=3.15*1010 梁的线刚度：现

19、浇框架惯性矩增大系数：边框架1.5，中框架：2.0AB/CD跨：IO=1/12bh3=1/123006003=5.7109mm4I边=1.5（ECIO/L）=1.5（3.151045.7109）/6000=3.571010 mmI中=2（ECIO/L）=4.731010N. mmBC跨：IO=1/12bh3=5.7109mm4I边=1.5（ECIO/L）=1.5（3.151040.57109）/2400=8.86104 N. mmI中=2（ECIO/L）=11.811010N.mm 柱的线刚度：IC=1/12bh3=1/120.40.43 m4=0.211010mm4首层柱：IC1=（ECIC

20、）/h1=（3.151040.211010）/5200=1.271010N.mmN.mm 2-4层柱：IC2 =（3.151040.211010）/3600=1.841010 N.mm边框架中框架柱的抗侧移刚度D（KN.mm）柱的侧移刚度按式D=c计算，式由系数c为柱侧移刚度修正系数，由相关的表可查，根据梁柱线刚度比的不同。例如，中框架柱分中柱和边柱，边柱梁分中柱和边柱等。楼层 项目柱子K=ib/2ic=K/(2+K)Dig=(12ic)/H2Dig=Dj四层（H=3.6m）二、三层边墙1.9240.498.35（22根）（8.35+13.12）22=472.34中柱2（3.54+8.86）/

21、21.84=6.740.7713.12（22根）边柱（3.54+8.86）/21.84=1.924/472.34中柱2（3.54+8.86）/21.84=6.74/楼层 项目柱子K=ib/ic=0.5+K/2+KDig=(12ic)/H2D1一层（H=5.2 m）边柱2.790.6873.87（3.87+4.91）22=193.16中柱9.760.8724.91框架自振周期（结构自振周期）的计算层次Gi/kNVi/kNDi(N/mm)i(mm)i/mm46669.246669.24472.3414.12242.4537383.8914053.13472.3429.75228.3327383.8

22、921437.02472.3445.46198.5818139.6129576.63193.16153.12153.12按式T1=1.7计算基本周期T1，其中T的量纲为m取=0.7则 T1=1.70.7=0.502S地震作用计算根据本工程设防烈度为7度，属于II类场地，设计地震分组为第一组，查建筑抗振设计规范可得，特征周期Tg=0.35 S =0.08地震影响系数结构等效总重力Geg=0.85Ge=0.8529576.63=25140.14KN框架总水平地震作用标准值：Fek=2Geg=1458.13T11.4Tg=0.49S 故需考虑框架顶部附加水平地震作用n=0.08T1+0.07=0.0

23、80.502+0.07=0.11顶部附加水平地震作用Fn=n*FEK=1458.13KN各层地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGiHiFiVi43.616.06669.24.280.349452.91613.333.612.47383.890.300389.321002.6423.68.87383.890.213276.421279.0415.25.28139.610.138179.091458.13注：1）作用于各楼层质点处水平地震作用标准值FI=HIGI/HIGI（FEK-FN） 2）各楼层水平地震作用下的剪力标准值：VI=FI+FN框架层间弹性位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移

24、和顶点位移i分别按式和()k计算计算过程见表9，表中还计算了各层的层间弹性位移角=i/hi层次hiViDiui= Vi /Diui/hiu/h=ui/h备注43.6613.3472.341.2981/2773（1.298+2.123+2.708）/1600=1/11701/4501/55033.61002.64472.342.1231/169623.61279.04472.342.7081/132915.21458.13193.167.5491/689由上表计算可知，水平侧位移满足规定要求，说明构件截面尺寸确定合理，结构刚度能满足使用要求。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图水

25、平地震作用分布 层间剪力分布第五章：框架梁、柱截面设计因为本设计时间紧，我在这选择一个梁及一个柱进行计算。5.1框架梁截面设计以第1层AB跨框架梁的计算为例。梁的最不利内力：经以上计算可知，梁的最不利内力如下： 跨间： Mmax= 149.79KNm 支座A： Mmax=-76.4 KNm 支座B：Mmax=-99.40 KNm（1）梁正截面受弯承载力计算 抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量。跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：考虑跨间最大弯矩处：按T形截面

26、设计，翼缘计算宽度bf，按跨度考虑，取bf，=L/3=5.7/3=1.9m=1900mm，梁内纵向钢筋选II级热扎钢筋，（fy=fy，=300N/mm2），h0=h-a=600-35=565mm，因为fcm bf，hf，（ h0- hf，/2）=14.31900100（565-100/2）=1733.16KNm149.79 KNm属第一类T形截面。下部跨间截面按单筋T形截面计算：s=M/（fcmbf，h02）=149.79106/14.3/1900/5652=0.014=1-（1-2s）1/2=0.014As=fcmbf，h0/fy=0.01414.31900565/300=311.6mm2实

27、配钢筋320，As=942 mm2。=942/300/565=0.56 %min=0.215%，满足要求。对于第一类T型截面, min=0.3%，（2）梁斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸： hw=h0=565mm hw/b=565/300=1.88V=135.17KN 可知，截面尺寸符合条件。 验算是否需要计算配置箍筋： 0.07fcmbh0=0.0714.3300565 =169.67NV=135.17KN 可知，需按构造配箍。（3）箍筋选择梁端加密区箍筋取8150，箍筋用I级Q235热扎钢筋，fyv=210N/mm,加密区长度取0.90m，非加密区箍筋取8250。箍筋配置，满足构造要求。

28、梁的配筋计算层次截面sAs /mm2As /mm2Amin /mm2实配钢筋As /mm24支座A-101.6480.0740.077623.77360220 (628)B-89.9360.0660.068549.27360316 (603)AB、CD跨间106.640.0100.010632360318 (763)支座B、C-50.8320.0370.038305.68360216 (402)BC跨间-10.660.0080.00863360216 (402)3支座A-122.1920.0890.094756.29360318 (763)B-110.5760.0810.084681.0736

29、0318 (763)AB、CD跨间108.350.0100.010642360318 (763)支座B、C-67.1360.0490.050406.3360314 (461)BC跨间-11.60.0080.00969360216 (402)2支座A-145.8160.1060.113911.71360320 (942)B-124.8960.0910.096773.92360320 (942)AB、CD跨间108.350.0100.010642360318 (763)支座B、C-77.2480.0560.058469.37360218 (509)BC跨间-11.690.0090.00969360

30、216 (402)1支座A-148.2880.1080.115928.17360320 (942)B-127.5280.0930.098791.11360320 (942)AB、CD跨间110.760.0100.010657360318 (763)支座B、C-80.8560.0590.061492.01360218 (509)BC跨间-13.340.0100.01079360216 (402) 根据抗震规范，沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于214，且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三、四级不应少于212。所以梁全长顶面除负弯矩筋外任需设置212的钢筋。5.

31、2框架柱截面设计（1）剪跨比和轴压比计算根据抗震规范，对于三级抗震等级，应满足以下要求：剪跨比宜大于2、轴压比宜小于0.9。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，注意，表中的M、V和N都不应考虑抗震调整系数，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b /mmh0 /mmfc /(N/mm2)M V N M/Vh0N/fcbhA540036014.383.3642.25193.065.4820.080.8440036014.377.9544.67351.814.8520.150.8340036014.389.4454.20510.774.5820.220

32、.8240036014.399.2560.70670.54.5420.290.8140036014.398.0756.06830.264.7620.360.8B540036014.381.4741.80243.785.7220.110.8440036014.385.5939.56448.274.8720.20.8340036014.3103.3148.81654.964.7720.290.8240036014.3115.1160.10866.444.7220.380.8140036014.3116.7466.971079.064.8420.470.8例：第5层、号柱：柱截面宽度：b=400 m

33、m柱截面有效高度：h0=400-40=360 mm混凝土轴心抗压强度设计值：fcm=14.3 N/mm2柱端弯矩计算值：M取上下端弯矩的最大值。M=83.36*0.75=62.52（KNm）柱端剪力计算值：Vc =42.25 KN柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=193.06 KN剪跨比：Mc/Vch0=83.36*103/42.25/360=5.482轴压比：N/fcmbh0=193.06*103/14.3/400/360=0.081.0，取，又l0/h15，取，得轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离 =1.03596.13+400/2-40 =773.63 mm对称配筋：1.0 取 又l0/h15，取 得 轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离 =1.07238.79+400/2-40 =416.29 mm 对称配筋：0.55 为大偏心受压情况。