南昌市第六中学教学楼 结构部分设计.docx
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南昌市第六中学教学楼结构部分设计
毕业设计（论文）计算书
（结构部分设计）
题目：
南昌市第六中学教学楼
专业：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
一、工程概况：
1、工程名称:
南昌市第六中学教学楼
2、建筑地点:
南昌市建设路绿茵街地段
3、建筑规模:
1）建筑总面积:
3965m2
2）建筑层数:
整体三层。
（上人屋面）
3）结构类型:
钢筋混凝土框架结构
4）层高:
3.9m
4、建筑功能：
①普通教室18间70m2/间
②语音教室2间140m2/间（含辅助用房）
③微机教室2间140m2/间（含辅助用房）
④阅览室1间140m2/间
⑤活动室1间140m2/间
⑥大会议室1间140m2/间
⑦办公室12间
行政办公室6间30m2/间
教师办公室6间45m2/间
⑧走廊走廊为2.4m宽
⑨楼梯共三个楼梯
⑩厕所每层设男女厕所各两个
其他:
收发，贮藏室
5、建筑技术条件
（一）气象条件:
1）常年主导风向:
西北风
2）夏季主导风向:
西南风
3）平均风速:
夏季3.1m/s,
冬季4m/s
4）基本风压:
Wo=0.40KN/m2
5）基本雪压:
So=0.35KN/m2
最大积雪深度:
11cm
6）最高气温:
40.6℃
最低气温:
--9.3℃
7）最冷月平均温度:
4.5℃（1—2月）
8）最热月平均温度:
29.7℃（7—9月）
9）最大降雨量:
50.4mm/h
月最大降雨量：
184.3mm（4—6月）
（二）工程地质条件
1）天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层,地基承载力为300KN/m2。
2）地下水位:
天然地面以下4m处
3）地震设防烈度:
6度
（三）施工条件
1）施工单位：
南昌市第二建筑公司
2）施工人员：
各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K<1.6
3）材料供应：
各种材料均可保证供应
4）预制构件和模板、钢筋骨架、门窗等半成品：
可由公司构件厂供应（运距10公里）
5）机械设备：
除大吊装机械外，施工单位均能解决。
6）施工用水、电：
由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。
7）施工道路：
Ⅱ级公路
8）施工工期：
2008年3月1日－8月25日，共178天
6、结构设计依据：
1）任务书提供的气象条件和工程地质条件
2）任务书提供的施工条件
3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图
4）混凝土结构设计规范GB50010-2002
5）建筑结构荷载规范GB50009-2001
6）建筑地基基础设计规范GB50007-2002
7）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计
8）多层与高层建筑结构设计
9）简明建筑结构静力设计手册
由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：
7.结构类型分析及结构选型：
.1）结构型式包括：
混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构
混合结构：
优点：
施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。
缺点：
整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。
框架结构：
优点：
整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。
缺点：
用钢量大，造价高。
其中框架结构又包括：
装配式框架、装配整体式及现浇式
装配式框架结构：
优点：
工期短，施工快。
缺点：
对结点要求高（需焊接，用钢量大）
装配整体式：
优点：
结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。
缺点：
工序多，工期长。
现浇式：
优点：
整体性好，抗震性好。
缺点：
模板多，工期长。
筒体结构：
优点：
抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。
缺点：
工程量大，用钢量多。
剪立樯结构：
优点：
整体性好，承载力及侧向刚度大。
缺点：
剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。
经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。
2）框架承重方式选择：
承重方式有：
横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重
横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风
纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。
纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。
经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。
8.初定梁柱截面尺寸:
主梁
取h=600mm,b=300mm
柱:
（底层柱高）h=（1～1.5）b
取h=400mm,b=350mm
9.其它结构选型
屋面结构
采用现浇屋盖,屋面找坡为材料找坡
楼面结构
楼板、雨篷、楼梯均采用现浇.
雨篷结构
雨篷结构为现浇，采用悬梁式，有组织排水
基础梁
选用现浇式钢筋混凝土基础梁，尺寸估算：
b=250mmh=300mm.
基础
从地质条件可以看出,基础的持力层不太深（在天然地面以下3m）地基承
载力为250KN/m2（>200KN/m2）故采用钢筋混凝土柱下独立基础.
在④～⑤轴之间设置伸缩缝
由于建筑物总长为67.8m（>55m）,故需设置伸缩缝,缝宽为70mm
10、结构布置
1）因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置
其一般原则:
上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置
2）基础平面布置图
基础平面布置图上主要构件有:
钢筋混凝土基础、基础梁
3）楼面结构布置图
主要构件有:
框架、楼面梁、阳台梁
4）屋面结构布置图
主要构件有:
框架、屋面梁、屋面板。
采用有组织的内天沟外排水形式，坡度为2％
11、屋面、楼面均采用现浇板
三张平面布置图见附图
1、基础平面布置图
2、楼面结构布置图
3、屋面结构布置图
二、雨篷、厕所、楼梯的计算
1、雨篷计算：
本工程采用悬梁式雨篷，且板面采用有组织排水。
1）雨蓬板的计算：
①：
YPL-1
Lo2=1500-200=1300mmLo2=3300
＞2
所以可按单向板计算
a：
恒荷载标准值计算
20mm厚防水砂浆面层
5‰的排水坡度1300×5‰×1/2×20×1/1000=0.065KN/m2
板自重
板底抹灰
合计：
gk=2.805KN/m2
b：
活荷载标准值：
qk=0.5
g+q=1.2×2.805+1.4×0.5=4.066KN/m2
取1m宽板带，即：
b=1000mm作为计算单元.
则：
g+q=4.066KN/m
c：
弯矩设计值：
KN.m
d）配筋计算：
板厚：
h=80mm=80-20=60mm重要性系数=1.0
砼采用C20，则，1=1.0
钢筋采用HPB235则
根据：
=
=
故：
=mm2
选6@180As实=157mm2
另：
（1）雨篷板中分布钢筋按构造配筋.选用6@250
（2）YPB-1与YPL-1，YPL-2相交处所需配的负筋可按构造配筋，采用6@180
②：
YPB-2
Lo2=1500-100=1400m
＞2
所以可按单向板计算
其配筋同YPB-1
2）雨蓬梁的计算：
①：
YPL-3
边跨：
lo1=6600mmlo2=3300mm
对于YPL-3截面：
根据
取：
h=500mm
b=
对于YPL-1截面取300mm×500mmYPL-2截面取200mm×400mm
荷载计算：
a：
恒荷载标准值
（半宽）梁底抹灰：
0.02×17×0.1=0.034
梁侧做水刷石面层（25mm）厚：
0.5×0.5=0.25
梁自重：
雨蓬板传来的恒载：
合计gk=5.111
恒荷载设计值：
g=1.2×5.111=6.133
活载设计值：
q=
g+q=6.133+0.665=6.798
内力计算：
经查《简明建筑结构设计手册》可查得内力系数：
MB=-0.1×6.798×6.62=-29.61KN.mM1=0.08×6.798×6.62=23.69KN.m
M2=23.69KN.mM3=0.025×6.798×6.62=7.4KN.m
VA=0.4×6.798×6.6=17.95KNVB左=0.6×6.798×6.6=26.92KN
VB右=0.5×6.798×6.6=22.43KN
①对于支座处：
根据：
=
=
=
=mm2
选用212As=226mm2
斜截面计算：
验算截面尺寸hW=ho-80=385mm
＜4
根据0.25fcbho=0.259.6200465=223.2KN>V
截面满足要求
0.7ftbho=0.71.1200465=71.6KN>V
故只需按构造配箍筋
现配置φ6@200
对于YPL-1b=300mmh=500mm其截面形式如下图所示：
∵lo=1500
ho=500-35=465mm
＞0.1
∴
荷载计算：
恒荷载：
（半宽）梁底抹灰：
0.02×17×0.15=0.051
梁侧做水刷石面层（25mm）厚：
0.5×0.5=0.25
梁自重：
0.3×（0.5-0.08）×25=3.15
合计gk=3.451
其设计值：
g=1.2×3.451=4.14
另：
由YPL-3传来的集中荷载：
P=
计算简图如下：
支座处弯矩M及剪力V：
==38.3
=4.14×1.5+22.43=28.64KN
根据=
=
=
=mm2
选用214As=308mm2
斜截面计算：
验算截面尺寸hW=ho-80=385mm
＜4
根据0.25fcbho=0.259.6300465=334.8KN>V
截面满足要求
0.7ftbho=0.71.1300465=107.4KN>V
故只需按构造配箍筋
现配置φ6@200
对于YPL-2b=200mmh=400mm其截面形式如下图所示：
根据
荷载计算：
恒荷载：
梁自重：
0.2×（0.4-0.08）×25=1.6
其设计值：
g=1.2×1.6=1.92
另：
由YPL-3传来的集中荷载：
P=
计算简图如下：
支座处弯矩M及剪力V：
==69.47
=1.92×1.5+44.87=47.75KN
根据
=
=124.8＞M
故属于第一类T形截面
根据=
=
=
=mm2
选用318As=763mm2
斜截面计算：
验算截面尺寸hW=ho-80=285mm
＜4
根据0.25fcbho=0.259.6200365=175.2KN>V
截面满足要求
0.7ftbho=0.71.1200365=56.2KN>V
故只需按构造配箍筋
现配置φ6@200
厕所现浇板的计算：
一、对于XB-1：
计算跨度：
lo1=3900mmlo2=3900mm
＞0.5故按双向板计算
1）荷载计算
a）恒荷载标准值：
马赛克地面：
0.55KN/m2
20mm厚水泥砂浆：
0.02×17=0.34KN/m2
100mm厚板自重:
0.10×25＝2.5KN/m2
15mm厚板底粉刷：
0.015×17=0.26KN/m2
小计gk＝3.65KN/m2
其设计值：
g=1.2×3.65=4.38KN/m2
b）活荷载标准值：
qk＝2.5KN/m2
其设计值：
q=1.4×2.5=3.5KN/m2
g+q/2=4.38+3.5/2=6.13KN/m2q/2=3.5/2=1.73KN/m2
g+q=4.38+3.5=7.88KN/m2
2）：
弯矩计算：
跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q作用下弯矩值。
按弹性理论计算弯矩
由可查表：
m1=
=5.7KN.m
m2=
=4.02KN.m
KN.m
3）截面设计：
经过计算γs=0.95As＝M/γshofy
lo1方向：
ho=80mmlo2方向取ho=70mm
跨中：
方向选用：
8@130=387
lo2方向选用：
8@160=314
区隔支座:
γs=0.95方向ho=80mm
选用：
12@160=707
次梁设计计算
取bh=200300mm
1、荷载计算
恒载标准值：
板传荷载：
次梁自重：
0.2（0.3-0.1）×25=1KN/m
次梁粉刷：
（0.3—0.1）20.0217=0.136KN/m
小计：
gk=4.84KN/m
活载标准值：
qk=
总设计值：
g+q=1.2×4.8+1.4×2.54=9.36KN/m
2、计算跨度：
lo=3.9m
3、内力计算：
1.
弯矩设计值：
2.剪力设计值：
4、承载力计算：
跨中按T形截面计算：
根据
=
=262＞M
故属于第一类T形截面
根据=
=
=
=mm2
Asmin=0.25%×200×300=150mm2
选用210As=157mm2
对于支座：
=
=
=
=mm2＞Asmin
选用210As=157mm2
斜截面计算：
验算截面尺寸hW=ho-100=160mm
＜4
根据0.25fcbho=0.259.6200260=124.8KN>V
截面满足要求
0.7ftbho=0.71.1200260=40.04KN>V
故只需按构造配箍筋
选用6@200
四、现浇楼梯计算
此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。
该楼梯：
踏步尺寸为150mm300mm，采用C20混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋楼梯均布活荷载标准值
Qk=3.5KN/平方米。
板厚
所以斜板取板厚为140mm，水平段板厚取与斜板相同的厚度为140mm
（一）：
楼梯段设计，荷载标准值计算
斜板：
栏杆自重0.2
斜板自重
板30厚水磨石面层
板底20厚纸筋灰粉刷
合计
设计值g=7.3231.2=8.788
水平段
板自重2510。
14=3。
5
30厚水磨石面层0.65
板底粉刷160.021=0.32
合计
设计值g=4.471.2=5.364
活荷载标准值
3.5
设计值q=3.51.4=4.9
总计
斜板部分P1=7.3231.2+3.51.4=13.688
水平段板部分P2=4.471.2+3.51.4=10.264
1、斜板截面设计
板水平计算跨度ln=3.6m，弯矩设计值M=
板的有效高度h0=140-20=120mm
=
=
=
选配10@100As=785mm2
分布筋每步踏板1根8
2、平台板设计
设平台板厚h=80mm，取1m宽板带计算
（1）荷载计算（KN.m）
水磨石面层0.65
80mm厚混凝土板0.0825=2
板底抹灰0.0217=0.34
合计
活荷载
总荷载设计值P=2.991.2+3.51.4=8.488KN/m
截面设计
平台板的计算跨度lo=2.1-0.2/2+0.12/2=2.06m
弯矩设计值
M=
板的有效高度h0=80-20=60mm
=
=
=
选配6/8@130As=302mm2
3、平台梁设计
设平台梁
截面尺寸为200mm350mm
（1）荷载计算
恒载计算
梁自重：
0.2（0.35-0.08）25=1.35
梁侧粉刷0.2（0.35-0.08）217=0.184
平台板传来荷载2.992.1/2=3.14
梯段板传来荷载7.3233.6/2=13.18
合计17.85
活荷载
总荷载设计值P=1.217.85+1.49.98=35.39KN/m
（2）截面设计
计算跨度lo=1.05ln=1.05（3.3-0.24）=3.21m
弯矩设计值
剪力设计值
截面按倒L型计算
梁的有效高度ho=350-35=315mm
经判断属于第一类T型截面
=
=
=
选配220As=628mm2
按构造配置214As=308mm2
配置6@200箍筋则斜截面受剪力为
满足要求
（五）绘制施工图：
板式楼梯斜板的配筋图
框架荷载、内力计算
一、确定计算简图
1、计算单元KJ-11
2、计算简图
假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定—1.05m，则底层柱高为（3.77+1.05）=4.82m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。
注：
计算时，取柱心之间的距离，所以A，F轴线各自向内偏移80mm，实际计算距离为7640mm，C，D轴线向外偏移80mm，实际计算距离为2560mm
框架计算简图
3、主要杆件尺寸估算
混凝土梁：
C20则Ec=2.55104N/mm2
柱：
C30则Ec=3.00104N/mm2
横向框架梁（边跨）h=b=
则h=取h=600mm
b=取b=300mm
框架柱：
b=（底层柱高）=
h=（1～1.5）b
取：
b=350mmh=400mm
横向框架梁（中跨）取b=300mmh=450mm
纵向连梁：
考虑其兼做过梁：
取：
b=250mmh=600mm
4、惯性矩线刚度计算
其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）：
横向框架
边跨梁I边梁=
中跨梁I中梁=
底层柱I底层柱=
其余各层柱I余层柱=
令=1则其余杆的相对线刚度为：
=
=
=
框架梁柱相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据
二、各种荷载设计值计算：
1.06
（1）屋面框架相关荷载计算：
10mm厚面砖保护层（上人屋面）0.01×17=0.17KN/m2
三毡四油防水层0.45KN/m2
20mm厚1：
2水泥砂浆找平层：
0.02×20=0.40kN/m2
20~220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20厚）：
14×（0.02+0.22）/2=1.68kN/m2
100mm厚现浇混凝土板：
0.1×25=2.5kN/m2
V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶：
0.12kN/m2
小计：
5.32kN/m2
屋面板传给次梁荷载：
5.321.95=10.374KN/m
次梁自重：
0.25×（0.4-0.1）×25=1.875kN/m
小计：
12.249KN/m
次梁传来集中荷载：
12.515×4.5=55.121KN
主梁自重：
（0.6-0.1）×0.3×25=3.75kN/m
屋面板的恒载设计值：
1.2×5.32=6.384kN/m2
屋面板的活载设计值：
（上人屋面）1.4×2=2.8kN/m2
屋面次梁的恒载设计值：
1.2×12.249=14.699kN/m2
屋面次梁的恒载设计值：
1.2×2×1.95=4.68kN/m2
屋面边跨主梁中：
屋面边跨主梁活载设计值：
4.68×4.5=21.06kN
屋面中跨主梁中
屋面中跨主梁活载设计值：
边柱纵向连系梁自重：
0.25×0.6×25=3.75kN/m
梁侧粉刷：
（0.6-0.1）×17×0.02=0.17kN/m
梁外侧贴面砖：
0.5×0.6=0.3kN/m
1.2m高女儿墙自重：
0.24×1.2×19=5.472kN/m
1.2m高女儿墙内侧粉刷：
1.2×0.025×18=0.54kN/m
1.2m高女儿墙外侧贴面砖：
0.5×1.2=0.6kN/m
屋面板传来的荷载：
小计：
16.019KN/m
顶层边节点集中荷载标准值：
16.019×4.5=72.09kN
其设计值：
1.2×72.09=86.50kN
顶层边节点活载设计值：
中柱纵向连系梁自重：
0.25×0.6×25=3.75KN/m
中柱纵向连系梁侧粉刷：
2×（0.6-0.1）×17×0.02=0.34KN/m
屋面板传来的荷载：
小计：
14.6KN/m
顶层中结点集中荷载标准值：
14.6×4.5=65.7kN
其设计值：
1.2×65.7=78.84kN
顶层中结点活荷载设计值：
（2）标准层框架相关荷载计算：
30mm厚水磨石面层0.65KN/m2
100mm厚现浇混凝土板：
0.1×25=2.5kN/m2
V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶：
0.12kN/m2
小计：
楼板恒载标准3.27kN/m2
其设计值1.2×3.27=3.924kN/m2
楼面板传给次梁荷载：
3.271.95=6.38KN/m
次梁自重：
0.25×（0.4-0.1）×25=1.875kN/m
小计：
8.255N/m
次梁传来集中荷载：
8.255×4.5=37.15KN
主梁自重：
（0.6-0.1）×0.3×25=3.75kN/m
楼面板的恒载设计值：
3.924kN/m2
楼面板的活载设计值：
1.4×2=2.8kN/m2
楼面次梁的恒载设计值：
8.255×1.2=9.906KN/m
楼面次梁的恒载设计值：
1.4×1.95×2=5.46kN/m2
楼面边跨主梁中：
楼面
边跨主梁活载设计值：
5.46×4.5=24.57kN/m2
楼面中跨主梁中
楼面中跨主梁活载设计值：
边柱纵向连系梁自重：
0.25×0.6×25×4.5=16.875kN
梁侧粉刷：
（0.6-0.1）×17×0.02×4.5=0.765kN
梁外侧贴面砖：
0.6×0.5×4.5=1.35kN
楼面板传来荷载：
窗下墙体自重：
0.24×0.9×18×3.6=14kN
窗下墙体粉刷：
0.02×0.9×17×3.6=1.1kN
窗下墙体贴面砖：
0.5×0.9×3.6=
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