某中学教学楼含计算书计算书毕业设计.docx
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某中学教学楼含计算书计算书毕业设计
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）
-3结构设计说明
3.1工程概况
架结构。
3.2设计主要依据和资料
3.2.1设计依据
a）国家及江苏省现行的有关结构设计规范、规程及规定。
b）本工程各项批文及甲方单位要求。
3.2.2设计资料
1房屋建筑学武汉工业大学出版社
2混凝土结构（上、下）武汉理工大学出版社
3基础工程同济大学出版社
4建筑结构设计东南大学出版社
5结构力学人民教育出版社
6地基与基础武汉工业大学出版社
7工程结构抗震中国建筑工业出版社
8简明建筑结构设计手册中国建筑工业出版社
9土木工程专业毕业设计指导科学出版社
10实用钢筋混凝土构造手册中国建筑工业出版社
13建筑设计防火规范（GBJ16—87）中国建筑工业出版社
14民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）中国建筑工业出版社
15综合医院建筑设计规范（JGJ49-88）中国建筑工业出版社
16建筑楼梯模数协调标准（GBJI0I-87）中国建筑工业出版社
19混凝土结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社
21建筑抗震设计规范（GB50011—2001）中国建筑工业出版社
22砌体结构中国建筑工业出版社
e23简明砌体结构设计施工资料集成中国电力出版社
24土木工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社
25土建工程图与AutoCAD科学出版社
26简明砌体结构设计手册机械工业出版社
27砌体结构设计手册中国建筑工业出版社
28砌体结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社
本工程采用框架结构体系。
全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。
本工程结构图中所注标高均为结构标高。
3.3结构设计方案及布置
钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。
墙体只给围护和隔断作用。
框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。
因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。
按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。
本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。
横向框架还要承受横向的水平风载。
3.4变形缝的设置
在结构总体布置中，为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响，可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。
当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝合并设置。
3.5构件初估
3.5.1柱截面尺寸的确定
柱截面高度可以取，H为层高；柱截面宽度可以取为。
选定柱截面尺寸为500mm×500mm
3.5.2梁尺寸确定
框架梁截面高度取梁跨度的l8~l12。
该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定框架梁300mm×600mm
3.5.3楼板厚度
楼板为现浇双向板，根据经验板厚取130mm。
3.6基本假定与计算简图
3.6.1基本假定
第一：
平面结构假定：
该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。
第二：
由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。
3.6.2计算简图
在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。
3.7荷载计算
作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。
恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。
活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。
竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。
结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。
使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。
3.8侧移计算及控制
框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。
在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。
在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。
框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1550的限值。
3.9内力计算及组合
3.9.1竖向荷载下的内力计算
竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。
框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。
3.9.2水平荷载下的计算
利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。
3.9.3内力组合
第一：
荷载组合。
荷载组合简化如下：
（1）恒荷载+活荷载、
（2）恒荷载+风荷载、（3）恒荷载+活荷载+风荷载。
第二：
控制截面及不利内力。
框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。
框架梁控制截面及不利内力为：
支座截面，－Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。
框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：
Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。
3.10基础设计
在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构3部分彼此联系、相互制约。
设计时应根据地质资料，综合考虑地基——基础——上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。
根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的独立基础。
3.11施工材料
第一：
本工程中所采用的钢筋箍筋为Ⅰ级钢，fy=210Nm㎡,主筋为Ⅱ级钢，
fy=300Nm㎡。
第二：
柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm。
第三：
钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。
第四：
本工程所有混凝土强度等级均为C30。
第五：
墙体外墙及疏散楼梯间采用240厚蒸压灰砂砖。
第六：
当门窗洞宽≤1000mm时,应采用钢筋砖过梁,两端伸入支座370并弯直钩;门窗洞宽≥1000mm时,设置钢筋混凝土过梁。
3.12施工要求及其他设计说明
第一：
本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0Knm时，应采取可靠措施予以保护。
第三；施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥沙浆接头，再浇筑混凝土。
第四：
未详尽说明处，按相关规范执行。
4设计计算书
4.1设计原始资料
（1）主导风向东南平均风速2.6ms，最大风速23.7ms。
（2）.常年地下水位低于-1.3m，水质对混凝土没有侵蚀作用。
（3基本风压WO=0.3KNM2
（4）.地质条件
序号
岩石名称
厚度
Fak（MPa）
1
杂填土厚
1m
---
2
粘土层、黄褐色、含铁矿结核，质较硬，粘状结构
6.5m
280
3
微风化杂质花岗岩
9.4m
4000
4.2结构布置及计算简图
根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体结构6层，层高均为3.0m。
填充墙面采用240mm厚的灰砂砖砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。
楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取130mm，梁载面高度按梁跨度的112~18估算，由此估算的梁载面尺寸见表1，表中还给出柱板的砱强度等级。
C30（fc=14.3Nmm2，ft=1.43Nmm2）
表1梁截面尺寸
层次
砼强度
横梁（bh）
纵梁（bh）
AB跨
BC跨
CD跨
1-4
C30
300600
250500
300600
250500
取b=（1-23））
各层横向地震作用及楼层地震剪力计算见表8
表8各层横向地震作用及楼层地震剪力
层次
hi
Hi
Gi
GiHi
Fi
Vi
4
3.9
16.55
4139
68500
0.345
202.07
202.07
3
3.9
12.65
4884
61782.6
0.311
182.15
384.22
2
3.9
8.75
4884
42735
0.215
125.93
510.15
1
4.85
4.85
5233
25380
0.128
74.97
585.12
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5，6
图6水平地震作用分布图7层间剪力分布
4.4.4水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移μi分别按式
和μ（Δμ）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=Δμi+y1+y2+y3确度，各修正值见表10，各层柱剪力计算见表9。
表10柱剪力计算
层次
A轴柱
B轴柱
C轴柱
D轴柱
第
四
层
同A轴
同B轴
第
三
层
同A轴
同B轴
层次
A轴柱
B轴柱
C轴柱
D轴柱
第
二
层
同A轴
同B轴
第
一
层
同A轴
同B轴
表11各柱的反弯点高度
层次
A轴柱
B轴柱
C轴柱
D轴柱
第
五
层
同A轴
同B轴
第
四
层
同A轴
同B轴
第
三
层
同A轴
同B轴
第
二
层
同A轴
同B轴
层次
A轴柱
B轴柱
C轴柱
D轴柱
第
一
层
同A轴
同B轴
梁端弯矩剪力及柱轴力发别按下式计算：
Vb=（Mb1+Mb2）l，
Ni=
表12横向水平地震作用下A轴框架柱
层号
4
8．09
0．364
20．07
11．48
3
15．38
0．45
32．99
26．99
2
20．41
0．464
42．67
36．93
1
26．1
0．587
52．28
74．31
表13横向水平地震作用下B轴框架柱
层号
4
13．26
0．45
28．44
23．27
3
25．36
0．50
49．45
49．45
2
30．67
0．50
59．81
59．81
1
34．26
0．55
74．77
91．39
结果如图8，图9，图10
图8地震作用下的框架弯矩图
图9地震作用下的框架剪力图
图10地震作用下的框架轴力图
4.5竖向荷载作用框架内力计算
竖向荷载作用下的内力一般可采用近似法，有分层法，弯矩二次分配法和迭代法。
当框架为少层少跨时，采用弯矩二次分配法较为理想。
这里竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。
竖向荷载作用下,框架的内力分析除活荷载较大的工业与民用建筑.可以不考虑活荷载的不利布置,这样求得的框架内力,梁跨中弯距较考虑活载不利布置法求得的弯局偏低,但当活载占总荷载的比例较小时,其影响很小.若活荷载占总荷载的比例较大时,可在截面配筋时,将跨中弯距乘以1.1~1.2的较大系数。
框架横梁均布恒荷载、活荷载可从前面荷载计算中查得。
具体数值见图10。
其中框架柱的相对线刚度除底层柱之外其于各层乘以0.9。
图11横向框架荷载作用图
由于柱纵向集中荷载的作用，对柱产生偏心。
在恒荷载和活荷载的作用下的偏心矩如图12，13所示。
图12竖向恒载引起的偏心弯矩
图13竖向活载引起的偏心弯矩
4.5.1梁柱端的弯矩计算
梁端柱端弯矩采用弯矩分配法计算。
计算步骤为：
（1）将原框架分为5个敞口单元，除底层柱外的其于各层柱的相对线刚度乘以0.9。
（2）用弯矩分配法计算每一个敞口单元的杆端弯矩，底层柱的传递系数为0.5，其余各层柱的传递系数为13。
将分层法所得到的弯矩图叠加，并将节点不平衡弯矩进行再分配。
梁端固定弯矩计算：
恒载：
屋面：
楼面：
活载：
屋面：
屋面：
分层法计算见图14、15、16。
图14顶层弯矩分配及弯矩图
图15三-二层弯矩分配及弯矩图
图16底层弯矩分配及弯矩图
竖向均布恒载作用下的框架弯矩图如图17。
图17竖向均布恒载作用下的框架弯矩图
竖向均布活荷载作用下的框架内力计算方法同上，结果见图18、19、20、21。
图18顶层弯矩分配及弯矩图
图19三-二层弯矩分配及弯矩图
图20底层弯矩分配及弯矩图
图21活荷载作用下的弯矩图
对节点不平衡弯矩进行再次分配，以恒荷载作用下五层左上节点为例：
图22弯矩二次分配图
其余各节点弯矩分配见图中数据。
活荷载作用下中间节点弯矩相差不大，不在分配。
本设计中梁端弯矩的调幅系数取0.8。
调幅结果表14。
表14梁端弯矩的调幅
AB跨
BC跨
CD跨
调幅前
调幅后
调幅前
调幅后
恒载
梁左
梁右
梁左
梁右
梁左
梁右
梁左
梁右
四层
40．11
72．42
32．09
57．94
28．91
28．91
23．13
38．224
同AB跨
三层
75．02
105．38
60．02
84．30
27．58
27．58
22．06
37．936
二层
75．62
106．05
60．50
84．84
27．10
27．10
21．68
37．52
一层
67．41
103．43
53．93
82．74
29．76
29．76
23．81
39．05
活载
四层
13．81
23．36
11．05
18．69
10．84
10．84
8．67
8．67
三层
19．70
24．15
15．76
19．32
8．25
8．25
6．6
6．6
二层
19．09
24．15
15．21
19．32
8．25
8．25
6．6
6．6
一层
17．21
24．08
13．77
19．26
8．48
8．48
6．78
6．78
4.5.2梁端剪力和轴力计算
梁端剪力
柱轴力
表15恒载作用下AB梁端剪力计算
层号
4
23．04
6．3
72．58
6．63
65．95
79．21
3
31．496
6．3
99．21
5．47
93．74
104．68
2
31．496
6．3
99．21
5．66
93．55
104．87
1
31．496
6．3
99．21
6．11
93．10
104．32
表16恒载作用下BC梁端剪力计算
层号
4
13．38
2．1
14．05
0
14．05
14．05
3
23．09
2．1
24．24
0
24．24
24．24
2
23．09
2．1
24．24
0
24．24
24．24
1
23．09
2．1
24．24
0
24．24
24．24
表17活载作用下AB梁端剪力计算
层号
4
7．88
6．3
24．82
2．15
22．67
26．97
3
7．88
6．3
24．82
1．09
23．73
25．91
2
7．88
6．3
24．82
1．19
23．73
25．91
1
7．88
6．3
24．82
1．32
23．73
26．14
表18活载作用下BC梁端剪力计算
层号
4
4．2
2．1
4．41
0
4．41
4．41
3
5．25
2．1
5．51
0
5．51
5．51
2
5．25
2．1
5．51
0
5．51
5．51
1
5．25
2．1
5．51
0
5．51
5．51
表19恒载作用下的剪力和轴力
层
次
总剪力
柱轴力
AB跨
BC跨
A柱
B柱
4
65．95
79．21
14．05
182．39
208．63
205．88
232．12
3
93．74
104．68
24．24
422．95
449．24
433．17
460．06
2
93．55
104．87
24．24
663．32
628．61
790．76
817．05
1
93．1
105．32
24．24
903．24
935．88
1148．20
1174．49
表20活载作用下的剪力和轴力
层
次
总剪力
柱轴力
AB跨
BC跨
A柱
B柱
4
27．67
26．97
4．41
52．87
66．18
3
23．73
25．91
5．51
103．80
133．30
2
23．73
25．91
5．51
154．73
200．42
1
23．50
26．14
5．51
205．66
267．77
4.6风荷载计算
本设计地区基本风压为，所设计的建筑地处农村，风压高度变化系数按B类地区考虑风压体型系数迎风面为0.8，背风面为0.5。
由于房屋的高度不大，风振系数都取为1.0。
B为6.3m。
风荷载作用下各层的风荷载标准值及柱剪力如图23所示
图23风荷载作用位置
各层作用风荷载值安下式计算：
计算结果见表21。
表21各层的风荷载标准值
离地高度（m）
16．05
1.16
1.0
1.3
0.4
3.9
1．8
10．83
12．15
1.06
1.0
1.3
0.4
3.9
3.9
13．54
续表21
离地高度
8．25
1.0
1.0
1.3
0.4
3.9
3.9
12．77
4.35
1.0
1.0
1.3
0.4
4.35
3.9
13．51
4.7内力组合
荷载组合时考虑四种荷载组合形式：
（1）恒荷载+活荷载、
（2）恒荷载+活荷载、（3）
恒荷载。
具体组合见表：
表22横梁内力组合表
层
次
位
置
内
力
荷载类型
内力组合
恒①
活②
地震③
1.2①+1.4②
1.35①+1.0②
1.2（①+0.5②）±1.3④
4
A
M
-32.09
-11.05
-51.47
-51.92
-17.05
69.23
V
65.95
22.67
110.88
111.7
86.46
99.02
M
-57.94
-18.69
-106.76
-107.88
-76.32
-103.18
V
-79.12
-26.97
-132.81
-133.90
-104.95
-117.51
M
-23.13
-8.67
-39.90
-39.90
-14.85
-51.07
V
14.05
4.41
23.03
23.38
-2.902
41.92
跨中
66.85
23.26
112.78
113.51
87.85
100.51
-15.75
-6.35
-27.79
-27.61
-22.71
22.71
3
A
M
-60.02
-15.76
-91.49
-94.12
-36.34
-122.12
V
93.74
23.73
145.71
150.28
114.47
138.99
M
-84.30
-19.32
-132.25
-136.81
-81.28
-149.92
V
-104.68
-25.91
-161.89
-167.23
-105.38
-129.9
M
-22.06
-6.60
-35.71
-36.38
15.89
-76.75
续表22
层
次
位
置
内
力
荷载类型
内力组合
恒①
活②
地震③
1.2①+1.4②
1.35①+1.0②
1.2（①+0.5②）±1.3④
V
24.24
5.51
36.80
38.23
-32.56
86.55
跨中
84.12
21.02
130.37
134.58
109.27
117.83
-9.33
-2.89
-15.24
-15.49
-11.00
-11.00
2
A
M
-60.50
-15.27
-89.91
-97.80
-22.56
-133.51
V
93.55
23.73
145.48
150.02
109.51
143.49
M
-84.84
-19.32
-132.53
-137.13
-67.90
-171.04
V
104.87
25.91
162.12
167.48
124.39
158.38
M
-21.68
-6.60
-60.63
-61.80
38.76
-142.18
V
-24.24
-5.51
-36.802
-38.23
-53.77
-118.55
跨中
84.65
21.26
131.34
135.54
112.39
116.29
-8.95
-3.70
-15.92
-15.78
-12.96
-12.96
1
A
M
-53.93
-13.77
-85.58
-88.15
-6.31
142.23
V
93.1
23.75
144.62
149.19
103.71
147.93
M
-82.74
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