030学士某五层框架教学楼毕业设计.docx

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030学士某五层框架教学楼毕业设计

第一章设计任务及要求………………………………………

（2）

第一节设计原始数据………………………………………

（2）

第二节建筑设计任务及要求…………………………………

（2）

第三节结构设计任务及要求…………………………………

（2）

第二章建筑设计…………………………………………………（4）

第一节建筑设计总说明………………………………………（4）

第二节平面设计………………………………………………（5）

第三节剖面设计………………………………………………（6）

第四节立面设计………………………………………………（7）

第三章结构设计…………………………………………………（7）

第一节结构方案的选择及结构布置…………………………（7）

第二节横向平面框架的内力计算……………………………（11）

第三节横向平面框架的内力组合与配筋计算………………（34）

第四节楼梯设计计算…………………………………………（42）

第五节地基基础设计计算……………………………………（44）

第六节细部构件设计计算……………………………………（49）

第一章设计任务及要求

第一节设计原始数据

一、工程概况

本结构为五层框架教学楼，建筑面积5000m2。

采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年。

结构安全等级为二级。

建筑抗震设防分类为丙类，抗震设计防烈度为7度，设计地震分组为第一组，框架的抗震等级为三级。

二、设计条件

根据地质勘察报告，参照勘察结论和建议，本工程地基基础设计等级为丙级，基持力层选定为粉质黏土层，该层为褐黄色，呈可塑坚硬壮，质地均匀，网状裂隙发育，层内夹有少量呈褐黑色的铁锰质结核。

基本风压ω0=0.55KN/m2。

地面粗糙度属B类。

余略

第二节建筑设计任务及要求

五层教学楼，余略。

具体见图纸建筑设计总说明（建施-1）。

第三节结构设计任务及要求

五层框架结构，余略。

具体见图纸结构设计总说明（结施-1）。

第二章建筑设计

第一节建筑设计总说明

1、设计标高：

室内设计标高为±0.00，室内外高差600mm。

2、墙身做法：

墙身为普通机制砖填充墙，M5水泥沙浆砌筑。

内粉刷为混合沙浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。

外粉刷为1：

3水泥沙浆底，厚20mm，马赛克贴面。

3、楼面做法：

顶层为20mm厚水泥沙浆找平，5mm厚沙浆加“107”胶水着色粉面层；底层为15mm厚纸筋面石抹底，涂料两度。

4、面层做法：

现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），1：

2水泥沙浆找平层厚20mm，二毡三油防水层。

5、门窗做法

门厅处为铝合金门窗，其它均为木门钢窗。

6、地质资料

属Ⅱ类建筑场地，于略。

7．基本风压

ω0＝0.55KN/m2，地面粗糙属于B类。

8．活荷载：

屋面活荷载1.5KN/m2：

教室楼面活荷载2.0KN/m2；走廊楼面活荷载2.0KN/m2.

第二节平面设计

一、建筑总平面布置

见图纸建筑设计总说明（建施-1）。

二、柱网布置（框架结构）

三、建筑平面布置

第三节剖面设计

一、楼层层高与房间净高

楼层层高3.2m，房间净高2.7m。

二、室内外高差

室内外高差0.60m

三、门、窗宽度及高度

门厅处为铝合金门窗，其它均为木门钢窗。

m1（1000×2100）；m2（1500×2100）；m3（1500×2100）

c1（3000，1800）；c2（1800，1800）

四、各种用途房间的楼、地面做法及说明

顶层为20mm厚水泥沙浆找平，5mm厚1：

2水泥沙浆加“107”胶水着色粉面层；底层为15mm厚的纸筋面石灰抹底，涂料两度。

五、屋面构造做法及说明

现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），1：

2水泥沙浆找平厚20mm，二毡三油防水层。

六、内外墙体及细部构造说明

墙身为普通机制砖填充墙，M5水泥沙浆砌筑。

内粉刷为混合沙浆底，纸筋灰，厚20mm，“803”内墙涂料两度。

外粉刷为1：

3水泥沙浆底，厚20mm，马赛克贴面。

第四节立面设计

一、立面设计说明

二、外墙面做法

第三章结构设计

第一节结构方案的选择及结构布置

一、结构方案的确定

全浇钢筋混凝土框架结构

二、基础类型的确定

上部结构荷载不大，且地基比较均匀、地基承载力适中故可选独立基础设计。

三、结构布置

1、柱网尺寸

纵向：

2*4500+2*3500+10*4500

横向：

1*7000+1*3000+1*7000

2、平面尺寸

平面尺寸为：

61000*17000

初步不设次梁

3、变形缝

因为纵向尺寸不是很大地质结构比较单一稳定，故可不设置变形缝。

四、结构基本构件尺寸确定

板尺寸：

4500*7000；3500*7000；4500*3000；3500*3000

梁尺寸：

过梁250*600

内梁250*400

柱尺寸：

边柱250*700

第二节板的内力及配筋计算（双向板）

一、板荷载导算

1.恒荷载计算：

1）屋面恒荷载线标准值计算：

20厚1：

2水泥沙浆找平

0.20*2.0=0.4kn/m2

100厚~400厚（2%找坡）膨胀珍珠岩

（0.1+0.14）*7/2=0.84kn/m2

100厚现浇钢筋混泥土板

0.1*25=2.5kn/m2

15厚纸筋石灰抹灰抹底

0.015*16=0.24kn/m2

屋面恒荷载

3.98kn/m2

2）楼面恒荷载线标准值计算：

20厚水泥沙浆面层

0.20*2.0=0.4kn/m2

100厚现浇钢筋混泥土楼板

0.1*25=2.5kn/m2

20厚纸筋石灰抹灰抹底

0.02*16=0.32kn/m2

楼面恒荷载

3.22kn/m2

2.活荷载计算：

1）屋面恒荷载线标准值

q=1.5kn/m2

2）楼面恒荷载线标准值

q=2.0kn/m2

二、内力计算

1.屋盖

q=1.2*q恒+1.4*q活=1.2*3.98+1.4*1.5=6.88kn/m

2.楼盖

q=1.2*q恒+1.4*q活=1.2*3.22+1.4*2.0=6.66kn/m2

三、配筋计算

按弹性双向板设计；跨中弯距放大0.2倍（×1.2）；计算跨度，跨中时L0=LN，边跨时L0=LN+b；泊松比系数μc=0.2。

1）楼盖、屋盖的区格划分如下图所示：

1.楼盖板区格

2.屋盖板区格

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2）查混泥土上册p31~33表1.19及计算列表得：

A类板

lx/ly=0.64

k=0.03966

kmax=0.00405

mx=0.0468my=0.01466

mx,max=0.04716my,max=0.01802

m`x,=-0.1055m`y,=-0.07784

B类板

lx/ly=0.64

k=0.002386

kmax=0.002418

mx=0.03712my=0.00726

mx,max=0.0374my,max=0.01138

m`x,=-0.07996m`y,=-0.05718

C类板

lx/ly=0.50

k=0.00468

kmax=0.00741

mx=0.0559my=0.0079

mx,max=0.0562my,max=0.0135

m`x,=-0.1179m`y,=-0.0786

D类板

lx/ly=0.50

k=0.00257

kmax=0.00258

mx=0.0408my=0.0028

mx,max=0.0409my,max=0.0089

m`x,=-0.0836m`y,=-0.0569

E类板

lx/ly=0.67

k=0.03966

kmax=0.00405

mx=0.03608my=0.00826

mx,max=0.03642my,max=0.01204

m`x,=-0.07872m`y,=-0.0572

F类板

lx/ly=0.67

k=0.002188

mx=0.03114my=0.01022

m`x,=-0.07536m`y,=-0.05702

G类板

lx/ly=0.86

k=0.00218

kmax=0.002276

mx=0.02256my=0.02486

mx,max=0.02316my,max=0.0280

m`x,=-0.06776m`y,=-0.06994

H类板

lx/ly=0.067

k=0.003388

kmax=0.0.003498

mx=0.01826my=0.03952

mx,max=0.01892my,max=0.04276

m`x,=-0.07564m`y,=-0.09968

I类板

lx/ly=0.86

k=0.00276

kmax=0.00281

mx=0.03158my=0.02168

mx,max=0.03218my,max=0.02308

m`x,=-0.08184m`y,=-0.07296

J类板

lx/ly=0.86

k=0.00165

mx=0.0241my=0.01578

m`x,=-0.06184m`y,=-0.0549

3）楼盖设计计算，列表如下：

（见excel板配筋计算表）

第二节横向平面框架的内力计算

一、框架梁、柱几何参数计算

1.柱的尺寸确定如下：

边跨（AB、CD）梁：

取h=（1/12）*l=（1/12）*1700=600mm，B=250mm

中跨（BC）梁：

取h=500mm，b=250mm

边柱（A轴、D轴）连续梁：

取b×h=250*700mm

中柱（B轴、C轴）连续梁：

取b×h=250*400mm

柱截面均为b×h=500*500mm

现浇板厚为100mm

2.结构平面布置图及结构计算简图

取轴线

，4.5m宽为代表性的一榀横向框架如下图所示

3.梁柱截面惯性矩计算如下：

其中梁由于考虑现浇楼板的作用，古I=2Io，Io为考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。

AB、CD跨梁：

i=2E*0.25*0.603/（12*7.0）=12.86×105E

BC跨梁：

i=2E*0.25*0.503/（12*3.0）=13.35×105E

上部各层柱：

i=E*0.50*0.503/（12*3.2）=13.02×105E

底层柱：

i=E*0.50*0.503/（12*4.3）=9.69×105E

二、静荷载作用下框架内力计算

1、框架静荷载导算

屋面框架梁线荷载标准值计算：

20厚水泥沙浆面层0.02*20=0.4KN/m2

100~400厚2%找坡膨胀珍珠岩（0.1+0.14）*7/2=0.84KN/m2

100厚纸筋石灰抹底0.10*25=2.5KN/m2

15厚纸筋石灰抹底0.015*16=0.24KN/m2

----------------------------------------------------------------------------------------------

屋面恒荷载3.98KN/m2

边跨（AB、CD）框架梁自重0.25*0.6*25=3.75KN/m2

梁侧粉刷2*（0.6-0.1）*0.02*17=0.34KN/m2

中跨（BC）框架梁自重0.25*0.4*25=2.5KN/m2

梁侧粉刷2*（0.40.1）*0.02*17=0.2KN/m2

∴作用在屋顶框架上的线荷载为：

q5AB1=qCD1=3.75+0.34=4.09KN/m2

q5BC1=2.5+0.2=2.7KN/m2

q5AB2=3.98*4.5=17.91KN/m2

q5BC2=3.98*3.0=11.94KN/m2

②楼面框架梁线荷载标准值计算：

20厚水泥沙浆面层0.02*20=0.4KN/m2

100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1*25=2.5KN/m2

20厚纸筋石灰抹底0.02*16=0.32KN/m2

-----------------------------------------------------------------------------------------------

楼面荷载3.22KN/m2

边跨框架梁及梁侧粉刷4.09KN/m2

边跨填充墙自重0.24*（3.2-0.5）*19=12.31KN/m2

墙面粉刷（3.2-0.5）*0.02*2.17=1.84KN/m2

中跨框架梁及梁侧粉刷2.7KN/m2

∴作用在中间层框架上的线荷载为：

g5AB1=gCD1=4.09+（12.31=1.84）=18.24KN/m2

g5BC1=2.7KN/m2

g5AB2=3.22*4.5=14.49KN/m2

g5BC2=3.22*3.0=9.66KN/m2

③屋面框架节点集中荷载标准值计算：

边柱连续梁自重0.25*0.6*4.5*25=16.88KN

梁侧粉刷0.02*（0.6-0.1）*2.4.5*17=1.53KN

1m高女儿墙自重1*4.5*0.24*19=20.52KN

墙侧粉刷1*0.02*2*4.5*17=3.06KN

连续梁传来屋面自重0.5*4.5*0.5*4.5*3.98=20.15KN

-----------------------------------------------------------------------------------------------

顶层边节点集中荷载G5A=G5D=62.14KN

中柱连续梁自重0.25*0.4*4.5*25=11.25KN

梁侧粉刷0.02*（0.4-0.1）*2*4.5*17=0.92KN

连续梁传来屋面自重0.5*（4.5+4.5-2.5）*0.5*2.5*3.98=16.17

0.5*4.5*0.5*4.5*3.98=20.15KN

----------------------------------------------------------------------------------------------

顶层中节点集中荷载G5B=G5C=48.49KN

④楼面框架节点集中荷载标准值计算：

边柱连续梁自重16.88KN

粉刷1.53KN

钢窗自重3.0*1.8*0.45=2.43KN

窗下墙体自重0.24*0.9*4.1*19=16.82KN

粉刷2*0.02*0.9*4.1*17=2.51KN

窗边墙体自重1.1*1.8*0.24*19=9.02KN

粉刷1.1*1.8*0.02*17=0.61KN

框架柱自重0.4*0.5*3.2*25=16KN

粉刷0.9*0.02*3.2*17=0.98KN

连续梁传来楼面自重0.5*4.5*0.5*4.5*3.22=16.3KN

-----------------------------------------------------------------------------------------------

中间层边节点集中荷载GA=GD=83.14KN

中柱连续梁自重11.25KN

粉刷0.92KN

内纵墙自重（4.5-0.4）*2.8*0.24*19=KN

粉刷4.1*2.8*2*0.02*17=7.81KN

扣除门洞重-2.1*1.5*（5.24-0.2）=-16.44KN

框架柱自重0.4*0.5*3.2*25=16KN

粉刷0.9*0.02*3.2*17=0.98KN

连续梁传来楼面自重0.5*6.5*0.5*2.5*3.24=13.16KN

0.5*4.5*0.5*4.5*3.24=16.4KN

-----------------------------------------------------------------------------------------------

中间层边节点集中荷载GB=GC=102.43KN

2、静荷载作用下框架内力计算及内力图绘制

①恒荷载荷载简图：

②恒荷载内力计算（分层法）

1.荷载

线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍计算，底层柱除外！

（上柱i=13.02*0.9=11.72N/mm）

梁上分布由三角形和梯形荷载组成，可采用等效均布荷载法（取α=0.325算）

顶层

g`5边=g5AB1+（1-2α2+α3）g5AB2=4.09+（1-2*0.3252+0.3253）*17.91=18.83KN﹒m

g`5中=g5BC1+（5/8）g5BC2=2.7+5*11.94/8=10.16KN﹒m

顶层以下层

g`边=gAB1+（1-2α2+α3）gAB2=18.24+（1-2*0.3252+0.3253）*14.49=31.70KN﹒m

g`中=gBC1+（5/8）gBC2=2.7+5*9.66/8=8.74KN﹒m

2.固端弯矩

顶层

M5AB=g`5边*l2边/12=18.83*7*7/12=76.89KN﹒m

M5BC=g`5中*l2中/3=10.16*1.5*1.5/3=7.61KN﹒m

M5CB=g`5中*l2中/6=10.16*1.5*1.5/6=3.81KN﹒m

顶层以下层

MAB=g`边*l2边/12=31.70*7*7/12=129.44KN﹒m

MBC=g`中*l2中/3=8.74*1.5*1.5/3=6.56KN﹒m

MCB=g`中*l2中/6=8.74*1.5*1.5/6=3.28KN﹒m

3.计算

①

②

③

4.画出恒荷载作用下的内力图

①

②

③

三、活荷载作用下框架内力计算

1、框架活荷载导算

P5AB=P5CD=1.5*4.5=6.75KN/m

P5BC=1.5*3.0=4.5KN

P5A=P5D=0.5*4.5*0.5*4.5*1.5=7.59KN

P5B=P5C=0.5*（4.5+4.5-2.5）*0.5*2.5*1.5+0.24*4.5*4.5*1.5=16.69KN

PAB=PCD=2.0*4.5=9KN/m

PBC=2.0*3.0=6KN

PA=PD=0.5*4.5*0.5*4.5*2.0=10.12KN

PB=PC=0.5*（4.5+4.5-2.5）*0.5*2.5*2.0+0.24*4.5*4.5*2.0=18.25KN

2、活荷载作用下框架内力计算及内力图绘制

①活荷载荷载简图：

②活荷载内力计算（分层法）

1.荷载

同恒荷载，线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍计算，底层柱除外！

（上柱i=13.02*0.9=11.72N/mm）

梁上分布由三角形或梯形荷载，可采用等效均布荷载法（取α=0.325算）

顶层

q`5边=（1-2α2+α3）P5AB=5.56KN﹒m

q`5中=（5/8）P5BC=2.81KN﹒m

顶层以下层

q`边=（1-2α2+α3）PAB=4.94KN﹒m

q`中=gBC1+（5/8）PBC2=2.7+5*9.66/8=8.74KN﹒m

2.固端弯矩

顶层

M5AB=g`5边*l2边/12=18.83*7*7/12=76.89KN﹒m

M5BC=g`5中*l2中/3=10.16*1.5*1.5/3=7.61KN﹒m

M5CB=g`5中*l2中/6=10.16*1.5*1.5/6=3.81KN﹒m

顶层以下层

MAB=g`边*l2边/12=31.70*7*7/12=129.44KN﹒m

MBC=g`中*l2中/3=8.74*1.5*1.5/3=6.56KN﹒m

MCB=g`中*l2中/6=8.74*1.5*1.5/6=3.28KN﹒m

3计算

①

②

③

4画出活荷载作用下的内力图

①

②

③

四、风荷载作用下框架内力计算

1、框架风荷载导算

①风荷载标准值计算公式

ωk=βzμsμzωo

其中：

ωk风荷载标准值KN/m2

βz高处z处的风振系数

μs风荷载体型系数

μz风荷载体型系数

ωo基本风压KN/m2

②因结构高度小于30mm，取βz=1.0；对于矩形截面μs=1.3；μz可查规范，（μz＜1.0时，取μz=1.0）；将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表：

层次

βz

μs

Z（m）

μz

ωo

A（m2）

Pω（KN）

5

1.0

1.3

16.6

1.14

0.55

44.2

36.03

4

1.0

1.3

13.4

1.1

0.55

54.2

42.63

3

1.0

1.3

10.2

1.0

0.55

54.2

38.75

2

1.0

1.3

7.0

1.0

0.55

54.2

38.75

1

1.0

1.3

3.8

1.0

0.55

100.3

71.71

③风荷载计算简图

2、风荷载作用下框架内力计算（D值法）及内力图绘制

①梁柱相对线刚度计算：

线刚度i=EI/l（N·mm）

相对线刚度i`

1~5层梁

12.86×105E

0.963

走道梁

13.35×105E

1.000

2~5层梁

13.02×105E

0.975

底层柱

9.69×105E

0.726

②各柱剪力值和反弯点高度比计算：

（见excel风载计算sheet1和sheet2表）

￣

③由公式｛上柱：

M上=V（1-y）h；下柱：

M下=Vyh｝和节点平衡条件与梁的线刚度比求出梁柱弯矩。

又平衡条件或公式求剪力｛V=

｝。

计算过程如下图所示：

五、地震作用下框架内力计算

1、框架地震荷载导算

框架的抗震等级

为抗震设防烈度7度。

因为框架未超过30m，所以抗震等级为三级。

场地及特征周期值

第Ⅱ类场地，由规范可查得特征周期值为Tg=0.35s

重力荷载代表值

取中间计算单元4.5m宽度范围的重力特征代表值。

列表：

位置

5层

4层

3层

2层

1层

Gk（KN）

515.3