土木工程毕业设计论文计算书.docx

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土木工程毕业设计论文计算书

************中学行政办公楼设计

专业土木工程

学生：

******指导老师：

******

【摘要】由办公楼设计规范和其它的相关标准要求，以及提供的设计要求和相关资料做为设计的依据，设计了该四层框架结构办公楼。

根据建筑设计的一般流程，我按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。

其设计的主要内容包括：

设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。

【关键词】办公楼框架柱建筑结构设计

NaXihighschoolofLuZhouteachingbuildingdesign

Major:

CivilEngineering

Student:

*******Instructor:

*********

【Abstract】Accordingtothebuildingdesignspecificationsandotherrelatedstandards,aswellasthedesignrequirementsandprovidegeologicaldata,thedesignoftheframestructureofthebuilding.Inaccordancewiththebuildingstructureafterfirst,overalllayoutbeforelocalnodedesignsteps.Maincontentsinclude:

totaldesign,architecturaldesign,buildingplane,elevation,sectiondesignspecifications,andotherpartsofthedesignspecification;Structurelayoutandbriefcalculationmethod,loadcalculation,internalforcecalculationandinternalforcecombination,girdercrosssectiondesignandreinforcementcalculation,designofframecolumnsectionandreinforcementcalculation,beamsectiondesignofreinforcementcalculation,floorandroofdesign,stairdesign,foundationdesign,etc..

【Keywords】TechingbuildingFrameConcreteBuildingDesign

目录

绪论1

1.工程概况1

1.1建筑环境1

1.2建筑规模1

1.3技术条件1

2.建筑设计2

2.1建筑设计原理概述2

2.2方案设计2

2.2.1建筑平面设计3

2.2.2建筑立面设计3

2.2.3建筑剖面设计4

2.3建筑材料及做法4

2.3.1墙体工程4

2.3.2门窗工程4

2.3.3楼地面做法4

2.3.4散水做法4

2.3.5落水管及雨水口4

2.3.6其他构件4

3.结构设计5

3.1结构设计基本信息5

3.2构件尺寸5

3.3荷载统计7

3.3.1楼屋面活荷载标准值7

3.3.2楼屋面做法及恒荷载标准值7

3.3.3梁间荷载值计算7

3.4构件设计8

3.4.1楼梯设计8

总结以及展望14

参考文献15

致谢16

附录A结构设计信息

附录B平面荷载校核

附录C周期、振型、地震力

附录D结构位移

附录E现浇板配筋面积图

附录F混凝土构件配筋验算简图

附录G基础配筋信息

绪论

毕业设计是大学实现本科培养的重要一个环节，是学生对在大学四年的本专业学习所进行的一次最综合性的考核与自我学习阶段，是大学生在踏入社会就业前对大学本专业知识进行的一次全面的、综合的运用和复习，是为土木工程领域，工业与民用建筑方向专业的毕业生在进入土木工程这个领域的一次大练兵。

我此次的毕业设计作品题目是《************中学办公楼设计》；本工程的设计为四层框架结构体系，此结构体系平面结构布置特点对称，各种构件布置均匀、规整，符合国家相关规范要求。

在框架柱、梁、楼梯、通道的设计过程中充分考虑到建筑的使用功能和合理性，在满足空间的灵活布置的前提下，同时考虑该结构为框架结构体系的多层建筑，做到了满足承受竖向荷载、侧向力的作用、抵抗水平和竖向荷载的相关安全规范要求。

在作品设计期间，由******老师的协同帮助下，我在进行相关资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文翻译的同时加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解与应用。

进一步巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力，力求将该设计做到安全、合理、经济。

同时对本人大学本科四年的学习进行一次综合性的总结和归纳。

由于自己的专业水平有限，在本设计中可能存在很多考虑不周全与错误之处。

望老师批评指正。

1.工程概况

1.1建筑环境

本设计的工程位于四川省************区，拟建场地详见建筑施工总平面图。

该地段地势平坦，环境优美，道路交通便利有利于办公楼功能的充分利用。

1.2建筑规模

建筑面积为：

4536m2.占地面积854.99m2。

建筑层数：

4层。

结构形式：

主体采用钢筋混凝土框架结构设计。

1.3技术条件

（1）.建筑等级：

二级；建筑耐火等级：

二级。

（2）.本工程桩基础设计依据的工程地质资料为：

根据中国建筑西南勘察设计研究院有限公司2012年9月3日提供的资料。

（3）.气候条件

温度：

最热月为7、8月份，平均气温25.4－－26.3℃，极端最高气温38.6℃；

最冷月1月，平均气温6.2－－6.8℃，极端最低气温－－4.2℃。

2）相对湿度：

最热月平均65%；

3）荷载条件：

全年为西北风,夏季为东南风,50年一遇的基本风压

风载体型系数：

1.3；

4）雨雪条件：

年降雨量1000mm；

（4）.抗震设防：

建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震将速度为0.10g，设计地震分组为第三组，建筑场地为Ⅱ类。

（5）.工程地质条件:

拟建场地地形平坦，自然地表绝对高程450m,该场地地层分布为：

0.8m内粉质粘土；0.8—1.8m为粉土层，地基承载力特征值：

=220KPa;1.8m以下为粗卵石，

=320KPa，地下水位在地表下3m处。

（6）.材料：

混凝土结构的环境类别：

基础、及水箱为二（a）类，其余混凝土构件为一类。

混凝土强度等级分别采用C30、C35，梁纵筋及基础采用HRB400级钢筋，柱纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HRB400级钢筋。

2.建筑设计

2.1建筑设计原理概述

建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑地基环境条件，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济和建筑艺术等问题。

着重考虑到了建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境的和谐融入，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。

各个细部的构造方式等。

创造出既符合科学性又具有艺术性的实用经济性教学楼。

建筑设计在本设计中起着主导性和先行性的作用，在考虑上述各种要求以外，还必须考虑到建筑与结构，建筑与各种设备等相关领域的综合协调关系，以及考虑到如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，从而让建筑物达到适用，经济，坚固，美观等要求，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。

建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。

2.2方案设计

该建筑物总长度为42.4m，总宽度为18m，共六层，建筑高度为20.8m。

总建筑面积为4536m2,主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。

见图2.1

图2-1建筑平面图

取边柱尺寸500×500mm2，中柱尺寸500×500mm2，框架梁的尺寸250×600mm，次梁的尺寸150×300mm2，，楼梯梁尺寸200×300mm2。

2.2.1建筑平面设计

根据设计要求取柱网为6m

7.5m，等跨两跨结构。

采用内廊式结构，走廊宽度为3.0m。

楼梯设计为两种规格，宽度分别为3m和6m。

使用房间面积的大小，主要由房间内部活动的特点，使用人数的多少以及设备的因素决定的，本建筑物为教学楼，主要使用房间为教室，各主要房间的具体设置在下表一一列出，如下表：

表2-1房间设置表

序号

房间名称

数量

单个面积

1

大教室

30

64.8

2

小教室

17

43.2

3

教师休息室

6

43.2

4

储藏室

6

10.8

5

洗手间

6

43.2

2.2.2建筑立面设计

结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要艺术设计手法。

建筑立面上结构构件或门窗作用做到有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。

在本设计中，正立面中所有的窗尺寸都是用同一型号的，能够给人整齐、舒适的感觉！

房屋外部形象反映建筑类型内部空间的组合特点，美观问题紧密地结合功能要求，同时，建筑物所在地区的气候、地形、道路、原有的建筑物以及绿化等基地环境，也是影响建筑物立面设计的重要因素。

本设计的教学楼的立面上，设计的层数为六层，层高为3.3m，建筑高度为20.8m。

根据初步确定的建筑内部空间组合的平剖面关系，如建筑的大小、高低，门窗的位置等，描绘出建筑各里面的基本轮廓，作为进一步调整统一、进行立面设计的依据。

例如窗户的位置和大小直接影响到的该教学楼的功能使用效果，根据国家规范教室的教室采光面积比为1/6~1/8，走廊和楼梯间大于1/10。

本工程采用的窗户是高度为1.5m，宽度为1.8m，教室采光面积比在范围之内。

设计时应6计过程同时也是不断调整平、剖面的过程。

在平、剖面设计时必须同时考虑到建筑外部形象效果。

2.2.3建筑剖面设计

为防止室外雨水滴落进入室内，造成墙身受潮，从而影响结构使用，因此本设计的建筑室内地坪比室外地坪高450mm。

首层、标准层与顶层层高均为3.3m。

2.3建筑材料及做法

根据《设计规范》，采用如下设计

（1）.基础（墙基）防潮层：

在－0.045以下基础两侧均用防水水泥砂浆防潮

20厚的1：

2水泥砂浆掺5％避水浆

位置一般在－0.045标高处,适用于砖墙墙身

（2）．地面：

人造大理石板地面

20厚1：

2水泥砂浆找平层

120厚C30混凝土

100厚素土夯实

（3）．楼面：

人造大理石板地面

20厚1：

2水泥砂浆找平层

120厚钢筋混凝土楼板

20厚底板抹灰

（3）．踢脚台度做法：

釉面瓷砖踢脚台度

5厚釉面砖（白瓷砖）水泥擦缝

5厚1：

1水泥细砂结合层

12厚1：

3水泥砂浆打底

（4）．内墙面做法：

水泥砂浆粉面：

刷（喷）内墙涂料

10厚1：

2水泥砂浆抹面

15厚1：

3水泥砂浆打底

（5）．外墙面：

用15厚1：

3水泥沙浆找平

200×60高级无釉质瓷砖饰面

（6）．六层不上人屋面做法：

小瓷砖面层

高聚物改性沥青防水层

1:

8水泥砂浆找坡层

20厚1：

2水泥砂浆找平层

150厚水泥蛭石保温层

20厚底板抹灰

（7）．水泥台阶：

花岗岩面层

20厚1：

25水泥砂浆抹面压实抹光

素水泥浆一道70厚C15混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1%

200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆

素土夯实（坡度按工程设计）

（8）．散水做法：

20厚1：

2水泥砂浆抹面、压实抹光

60厚C15混凝土

素土夯实向外坡4%

备注：

①散水宽度应在施工图中注明

②每隔6m留伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝。

③宽600mm

④坡度5%

3结构设计

3.1结构设计基本信息

（1）建筑等级：

二级；建筑耐火等级：

二级。

（2）本工程桩基础设计依据的工程地质资料为：

根据中国建筑西南勘察设计研究院有限公司2012年9月3日提供的资料。

（3）气候条件

1）温度：

最热月为7、8月份，平均气温25.4－－26.3℃，极端最高气温38.6℃；

最冷月1月，平均气温6.2－－6.8℃，极端最低气温－－4.2℃。

2）相对湿度：

最热月平均65%；

3）荷载条件：

全年为西北风,夏季为东南风,50年一遇的基本风压

风载体型系数：

1.3；

4）雨雪条件：

年降雨量1000mm；

（4）抗震设防：

建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震将速度为0.10g，设计地震分组为第三组，建筑场地为Ⅱ类。

（5）工程地质条件:

拟建场地地形平坦，自然地表绝对高程450m,该场地地层分布为：

0.8m内粉质粘土；0.8—1.8m为粉土层，地基承载力特征值：

=220KPa;1.8m以下为粗卵石，

=320KPa，地下水位在地表下3m处。

（6）材料：

混凝土结构的环境类别：

基础、及水箱为二（a）类，其余混凝乳构件为一类。

混凝土强度等级采用C30、C35，梁纵筋及基础采用HRB400级钢筋，柱纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HRB400级钢筋。

3.2构件尺寸

（1）柱截面设计

该结构选用C35的混凝土，选用三级钢筋HRB400。

结构抗震等级为二级，由公式

N=18×A（其中18为柱轴向压力标准值）（3-1）

式中

取0.8

取14.3×103kN/m2

一根柱子的承载面积（近似按阴影部分计算）为20.16

从而得到

N=1.25*18*20.16=453.6KN

可得

A==（453.6*6）/（0.8*14.3*1000）=237902.1mm2

b=h=

=487mm.

取b=h=500mm.

（2）梁的截面设计

主梁：

L=7.5mh=（1/15~1/10）*7500=500~700所以取值为600

b=（1/3~1/2）*600=200~300所以取值为250

高宽比：

h/b=600/250=2.4<4符合

次梁：

l=3.71mh=（1/15~1/10）*3710=247.3~371所以取值为300

b=（1/3~1/2）*300=100~150所以取值为150

高宽比：

h/b=300/150=2<4符合

（3）现浇板的板厚设计

7500/（2*3000）=1.25<3所以设计的板选取使用双向版

7500/（2*1/40）=93.75mm考虑到施工的简便性板厚取120mm

3.3荷载统计

3.3.1屋面及楼面恒载

屋面：

小瓷砖层：

0.55kN/m2

高聚物改性沥青防水层：

0.5kN/m2

20厚水泥砂浆找平：

0.02×20=0.4kN/m2

1:

8水泥砂浆找坡层:

1.44kN/m2

150厚水泥蛭石保温层:

0.15×5=0.75kN/m2

120厚钢筋混凝土结构层:

0.12×25=3.0kN/m2

20厚底板抹灰：

0.02×17=0.34kN/m2

kN/m2

楼面：

12厚人造大理石板面层0.012×28=0.336kN/m2

120厚砼板：

0.10×25=3.0kN/

20厚板底抹灰：

0.34kN/m2

kN/m

3.3.2屋面及楼面活载

楼面活载：

教室：

2.0kN/m2

厕所：

2.0kN/m2

走廊、门厅：

2.5kN/m2

楼梯:

3.5kN/m2

屋面活载：

不上人屋面:

0.5kN/m2

雪载：

本设计基本雪压：

S0=0.3kN/m2,屋面积雪分布系数

r=1.0

屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为：

SK=

rS0=1.0×0.3=0.3kN/m2

3.3.3梁荷载标准值

框架梁b1×h1=300×600mm2

梁自重0.3×（0.60-0.1）×25=3.75kN/m

10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.6-0.1）×2×14=0.14kN/m

kN/m

3.3.4墙荷载标准值

外：

250mm厚加气混凝土砌块0.25×7=1.75kN/m2

20厚底板抹灰：

0.02×17=0.34kN/m2

6厚外墙贴面砖0.006×19.8=0.1188kN/m2

kN/m2

内：

250mm厚加气混凝土砌块0.25×7=1.75kN/m2

20厚底板抹灰：

0.02×17=0.34kN/m

20厚水泥粉刷墙面0.02×17=0.34kN/m2

kN/m2

女儿墙：

6厚水泥砂浆罩面0.006×20=0.12kN/m2

12水泥砂浆打底0.012×20=0.24kN/m2

240粘土空心砖0.24×11=2.64kN/m2

6厚外墙贴砖0.006×19.8=0.119kN/m2

kN/m2

门、窗及楼梯间荷载

门窗荷载标准值：

塑钢玻璃窗单位面积取0.4KN/m2，木门取0.2KN/m2

塑钢玻璃门取0.40KN/m2。

楼梯荷载标准值：

楼梯底板厚取为100㎜，平台梁截面尺寸为200㎜×400㎜

楼梯板自重0.5×（0.074＋0.15＋0.074）×0.3×25÷0.3=3.73KN/m2

人造理石面层（0.3＋0.15）×0.336÷0.3=0.504KN/m2

板底20厚纸筋抹灰0.34×0.02×12÷0.3=0.36KN/m2

合计4.594KN/m2

平台梁两端搁置在楼梯间两侧的梁上，计算长度取=3300－300=3000㎜，其自重=0.3×0.2×3.0×25=4.5KN

3.4构件设计

3.4.1楼梯设计

图3-1

1、基本资料：

1.依据规范：

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）

《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）

2.几何参数：

楼梯净跨:

L1=1650mm楼梯高度:

H=2700mm

梯板厚:

t=120mm踏步数:

n=11（阶）

上平台楼梯梁宽度:

b1=200mm

下平台楼梯梁宽度:

b2=200mm

3.荷载标准值：

可变荷载：

q=2.50kN/m2面层荷载：

qm=1.10kN/m2

栏杆荷载：

qf=0.20kN/m

永久荷载分项系数:

γG=1.20可变荷载分项系数:

γQ=1.40

准永久值系数:

ψq=0.50

4.材料信息：

混凝土强度等级:

C30fc=14.30N/mm2

ft=1.43N/mm2Rc=25.0kN/m3

ftk=2.01N/mm2Ec=3.00*104N/mm2

钢筋强度等级:

HRB400fy=360N/mm2

Es=2.00*105N/mm2

保护层厚度：

c=20.0mmRs=20kN/m3

受拉区纵向钢筋类别：

光面钢筋

梯段板纵筋合力点至近边距离：

as=25.00mm

支座负筋系数：

α=0.25

2、计算过程：

1.楼梯几何参数：

踏步高度：

h=0.2455m

踏步宽度：

b=0.1650m

计算跨度：

L0=L1＋（b1＋b2）/2=1.65＋（0.20＋0.20）/2=1.85m

梯段板与水平方向夹角余弦值：

cosα=0.558

2.荷载计算（取B=1m宽板带）：

（1）梯段板：

面层：

gkm=（B＋B*h/b）*qm=（1＋1*0.25/0.17）*1.10=2.74kN/m

自重：

gkt=Rc*B*（t/cosα＋h/2）=25*1*（0.12/0.558＋0.25/2）=8.45kN/m

抹灰：

gks=RS*B*c/cosα=20*1*0.02/0.558=0.72kN/m

恒荷标准值：

Pk=gkm＋gkt＋gks＋qf=2.74＋8.45＋0.72＋0.20=12.10kN/m

恒荷控制：

Pn（G）=1.35*Pk＋γQ*0.7*B*q=1.35*12.10＋1.40*0.7*1*2.50=18.78kN/m

活荷控制：

Pn（L）=γG*Pk＋γQ*B*q=1.20*12.10＋1.40*1*2.50=18.02kN/m

荷载设计值：

Pn=max{Pn（G）,Pn（L）}=18.78kN/m

3.正截面受弯承载力计算：

左端支座反力:

Rl=17.37kN

右端支座反力:

Rr=17.37kN

最大弯矩截面距左支座的距离:

Lmax=0.93m

最大弯矩截面距左边弯折处的距离:

x=0.93m

Mmax=Rl*Lmax－Pn*x2/2

=17.37*0.93－18.78*0.932/2

=8.04kN·m

相对受压区高度：

ζ=0.064335配筋率：

ρ=0.002556

纵筋（1号）计算面积：

As=242.78mm2

支座负筋（2、3号）计算面积：

As'=α*As=0.25*242.78=60.69mm2

3、计算结果：

（为每米宽板带的配筋）

1.1号钢筋计算结果（跨中）

计算面积As：

242.78mm2

采用方案：

⌲12@200

实配面积：

565mm2

2.2号钢筋计算结果（支座）

计算面积As'：

60.69mm2

采用方案：

⌲12@200

实配面积：

565mm2

3.3号钢筋计算结果

采用方案：

⌲8@200

实配面积：

251mm2

4、跨中挠度计算:

Mk--------按荷载效应的标准组合计算的弯矩值

Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值

1.计算标准组合弯距值Mk:

Mk=Mgk+Mqk

=（qgk+qqk）*L02/8

=（12.10+2.500）*1.852/8

=6.246kN*m

2.计算永久组合弯距值Mq:

Mq=Mgk+Mqk