土木工程专业毕业设计论文多层教学楼建筑设计.docx
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土木工程专业毕业设计论文多层教学楼建筑设计
第一部分：
工程概况…………………………………………………………………………………1
第二部分：
设计资料…………………………………………………………………………………1
第三部分：
建筑设计总说明…………………………………………………………………………2
第四部分：
结构设计总说明…………………………………………………………………………6
第五部分：
结构构件尺寸的确定及结构构造措施…………………………………………………7
5.1结构选型与布置
5.2框架计算简图及梁、柱截面尺寸确定
5.3粱、柱线刚度计算
5.4水平地震作用下的侧移验算
1、恒荷载标准值的计算………………………………………………………………………8
2、活荷载标准值的计算………………………………………………………………………11
3、风荷载计算…………………………………………………………………………………12
4、地震荷载计算……………………………………………………………………………13
第六部分：
框架内力计算……………………………………………………………………………14
1、恒荷载作用下的内力计算………………………………………………………………14
2、楼面活荷载作用下内力计算……………………………………………………………19
3、风荷载作用下内力计算…………………………………………………………………24
4、地震荷载作用下的内力计算……………………………………………………………27
第六部分:
横向水平荷载作用下框架结构的侧移计算……………………………………………29
1、风荷载作用下……………………………………………………………………………29
2、地震荷载作用下…………………………………………………………………………30
第七部分：
框架梁、柱的内力组合…………………………………………………………………31
1、框架梁、柱内力向控制截面的换算………………………………………………………31
2、框架梁内力组合表…………………………………………………………………………35
3、框架柱内力组合表…………………………………………………………………………38
第八部分：
楼板、屋面板的设计……………………………………………………………………43
1、屋面板设计…………………………………………………………………………………43
2、楼面板设计…………………………………………………………………………………44
第九部分：
框架梁、框架柱的配筋计算……………………………………………………………45
1、框架梁柱的抗震设计……………………………………………………………………45
2、框架梁的配筋……………………………………………………………………………46
3、框加柱的配筋……………………………………………………………………………50
第十部分：
楼梯设计…………………………………………………………………………………51
1、踏步板的设计……………………………………………………………………………51
2、平台梁的计算……………………………………………………………………………52
3、平台板的计算……………………………………………………………………………53
第一部分工程概况
1.1工程名称：
天津建设大学第1号教学楼
1.2建筑类型:
多层教学楼建筑
1.3工程规模：
本建筑占地面积约1500平方米，总建筑面积约7000平方米
1.4结构形式：
采用全现浇刚节点双向框架结构
1.5装修形式：
本工程所涉及的为普通装修，精装修另行设计
第二部分设计资料
2.1地质条件：
上土层：
杂填土，平均厚度1.2m，层低标高-1.2m下土层：
粉质粘土，含少量碎石，平均厚度3.6m，层底标高4.8m，地基承载力标准值为f=200kN/㎡。
勘探部门建议：
该层可作持力层。
2.2降雨量：
历年平均降雨量739.2mm；按每200
汇水面积，考虑100的落水管一根
2.3气温：
最热月平均温度22
，最冷月平均温度-10
；
2.4基本雪压：
查《建筑结构荷载规范》0.4KN/m2。
2.5地震基本烈度：
查。
《建筑抗震设计规范》7度。
2.7地质土质情况：
杂填土0-1.5m,粉土1.5-6m，
=200Kpa，以下为砾石层。
2.8冻土深度：
0.5m;
2.9地下水位：
地表下8m；
2.10非承重墙体选用加气混凝土砌块；
2.11水、电、暖、通讯管线已通至现场，留有接口。
2.12承重墙体采用加气混凝土砌块、粉煤灰空心砖或轻质隔墙板。
2.13活荷载：
查《建筑结构荷载规范》
第三部分建筑设计总说明
根据自己所能，最大限度体现节约能源、节省土地，提高土地利用率的紧凑设计以及利用工业废料、采用环保的绿色建筑设计思想。
3.1本工程平面位置详见总平面图。
3.2本工程地面标高
0.000，室内外高差为0.600m
3.3卫生间、盥洗室地面标高比其他部分低20mm。
3.4内、外墙均采用240mm墙。
3.5窗户均为门窗户全部采用铝合金推拉窗，室外窗户均设窗纱。
3.6建筑做法说明
（1）混凝土水泥散水20厚1：
2.5水泥砂浆压实抹光
刷素水泥一道
60厚C15混凝土
150厚3：
7灰土夯实
素土夯实
（2）上人屋面10厚铺地砖，干水泥擦缝
25厚1:
3水泥砂浆
10厚挤塑板保温层
3厚高聚物改性沥青防水卷材
1.2厚合成高分子防水卷材
3厚高聚物改性沥青防水涂料
1.5厚合成高分子防水涂料
25厚1:
3水泥砂浆
1:
8水泥膨胀珍珠岩找坡
（3）楼面10厚铺地砖，稀水泥浆填缝结合层
撒素水泥面
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
刷素水泥浆一道
40厚细石混凝土填充层
（4）屋面顶棚刷素水泥浆一道
9厚1:
0.3:
3水泥石灰膏砂浆打底扫毛
9厚1:
0.3:
2.5水泥石灰膏砂浆罩面
满刮腻子一遍及乳胶漆
（5）卫生间楼面10厚铺地砖，稀水泥浆填缝结合层
撒素水泥面（撒适量清水）
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
一布四涂聚氨酯防水层>1.0厚，撒砂一层粘牢
20厚聚合物水泥砂浆
60厚混凝土填充层
（6）阳台10厚1:
1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝结层
撒素水泥面（撒适量清水）
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
刷素水泥浆一道
一布四涂聚氨酯防水层>1.0厚，撒砂一层粘牢
20厚聚合物水泥砂浆
刷素水泥浆一道
（7）内墙：
墙体采用普通砖，采用M5混合砂浆砌筑。
乳胶漆墙面：
1：
1：
6水泥石灰砂浆打底15厚
1：
0.3：
3水泥石膏砂浆打底扫毛
9厚1：
0.3：
2.5水泥石灰砂浆罩面
满刮腻子一遍
刷白色乳胶漆。
（8）外墙：
贴面砖墙面
6厚1：
3水泥砂浆打底扫毛，
12厚1：
0.2：
2水泥石灰砂浆结合层
3厚T920瓷砖胶粘剂贴6~12厚面砖
用T924砂质勾缝剂勾缝。
（9）油漆：
木材面油漆，金属面油漆。
（10）门窗：
门为木门，窗为不锈钢窗。
3.7门窗表
3.8设计依据
3.8.1勘察设计资料由指导教师提供。
3.8.2主要设计规范：
（1）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）
（2）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）
（3）《建筑结构抗震设计规范》（GB50011—2001）
（4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
（5）《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）
（6）《建筑设计防火规范》（GBJ16—87）
（7）《山东省标准图集》
第四部分结构设计总说明
4.1工程概况
4.1.1本工程为天津建设大学教学楼。
本建筑共五层,建筑面积约7000m2，总长度89.2m,总宽度17.4m,总建筑高度21m。
底层层高4.2m标准层和顶层层高均为3.9m。
框架结构形式，钢筋混凝土独立基础和条形基础形式。
4.1.2本工程抗震设防烈度7度，抗震等级为三级。
4.1.3本建筑结构的设计使用年限为50年。
4.1.4地基基础设计等级为丙级，属II类场地土
4.1.5本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构。
4.2工程地质条件
4.2.1工程地质概况：
场地地势平坦，填土层1.1m左右，以下是黄土状粉质粘土，地基承载力设计值fk=200kPa
4.2.2水位地质条件：
最高地下水位3.73m,最低地下水位3.42m，地下水无腐蚀性。
4.2.3土壤最大冻结深度：
0.5m。
4.2.4地震烈度：
7度0.10g第1组，II类场地。
4.3荷载
4.3.1基本风压：
0.5kN/m2。
4.3.2基本雪压：
0.4kN/m2。
4.3.3活荷载标准值：
楼层、走廊、楼梯、门厅、屋面（上人）为2.kN/m2，阳台为2.5kN/m2。
4.4材料
4.4.1混凝土
素混凝土垫层C10
柱C30、梁C30
4.4.2钢筋
梁：
主筋III级钢（HRB400）
柱：
主筋III级钢（HRB400）
梁柱箍筋：
I级钢（HPB235）
板：
I级钢（HPB235）
4.5结构构造
4.5.1构件主筋混凝土保护层厚度
梁，30mm；柱，40mm；板，20mm。
4.5.2楼板
（1）采用现浇钢筋混凝土楼盖，板内下层钢筋在支座搭接者应深入支座至梁的远端。
板内上层钢筋不能在支座搭接。
（2）楼板上的孔洞应预留。
当空洞尺寸不大于300时，将板筋绕过，不得截断，当孔洞大于300时应按设计要求加设附加筋。
4.5.3梁、柱
（1）箍筋采用封闭式，箍筋末端应做成1350弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于箍筋直径的10倍；
（2）在纵向受力钢筋搭接长度范围内的箍筋，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍，其间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm。
（3）当用搭接接头时，纵向受拉钢筋的搭接长度应按下列规定
纵向钢筋搭接接头的面积百分率25%时，一级钢35d,三级钢50d。
纵向钢筋搭接接头的面积百分率50%时，一级钢40d,三级钢58d。
搭接接头面积百分率，对梁、板不易大于25%，柱不易大于50%。
（4）钢筋连接优先采用机械连接或焊接，受力钢筋接头宜设在受力较小处，在同一根钢筋上宜少接头。
（5）梁上集中荷载处附加箍筋的形状及肢数，均与梁内箍筋相同，在次梁每侧另加两组。
附加吊筋，其端部直线长度不小于20d。
4.5.4填充墙
（1）填充墙应验框架柱全高每隔500mm设2Ф6拉筋，拉筋深入墙内的长度不小于墙长的1/5且不于700mm。
（2）填充墙墙体半高处设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁，梁高180mm，纵向钢筋4Ф12，箍筋Ф6@200。
（3）填充墙应在主体结构全部施工完毕后由上而下逐层砌筑，以防下层梁承受上层墙重
4.6设计依据
（1）GBJ9-01《建筑结构荷载规范》
（2）GBJ9-01《建筑抗震设计规范》
（3）GBJ9-01《混凝土结构设计规范》
（4）GBJ9-01《建筑结构荷载规范》
（5）GBJ9-01《建筑地基基础设计规范》等规范和设计任务书
第五部分结构构件尺寸的确定及结构构造措施
5.1结构选型与布置
（1）选型：
为教室大空间的需要，选择框架结构，为提高抗震性能，选择现浇框架结构。
（2）结构布置：
应设计为双向抗侧力体系（纵横向均为框架梁），梁、柱中心宜重合，否则宜水平加腋。
柱距为4.5m,房间进深为7.2m，板为双向板，厚120mm.
5.2框架计算简图及梁、柱截面尺寸确定
本例只进行横向平面框架计算，纵向平面框架与横向相同，故从略。
（1）梁截面尺寸估算：
横向框架梁h=（
～
）L，宽度b=（
～
）b
取h=600mmb=300mm
（2）框架柱截面尺寸
结构（12～14）KN/M2，取12KN/M2
则底层柱N为：
N=12χ6χ5.1χ5=1836KN
砼选用C30混凝土，fc=14.3N/mm2
建筑高度：
4.2+3.9χ4+0.6+0.6=21.0m<30m
查《建筑抗震设计规范》可知，该建筑结构为三级框架结构。
查表6.3.7，μ=0.9
根据轴压比公式
≤0.9取柱截面尺寸b=500mm
（3）确定框架计算简图
梁柱刚接，柱嵌固于基础顶面，取室外地坪-0.6m处（冻土深），
故底层柱高4.2+0.6+0.6=5.4m,其余层高3.9m
框架计算单元
5.3梁、柱线刚度计算
由于板为现浇混凝土板，中框架梁I=2I0
梁：
I0=E×1/12×300×6003/7.2I=2I0=
=
=
=
柱：
令
1.0，
则其余构件的相对现刚度为：
1.385
如图所示
5.4水平地震作用下的侧移验算
2～5层柱D值计算
构件名称
A、D轴柱
0.552
0.216
11216
B、C轴柱
1.361
0.405
23009
（11216+23009）
=68449
底层柱D值计算
构件名称
A、D轴柱
1.243
0.537
9325
B、C轴柱
4.420
0.766
13589
22914×2=45828
水平地震作用计算
查《建筑抗震设计规范》5.14、5.15条
查《建筑结构荷载规范》附录E得基本自震周期T
E.2.1T1=0.05n=0.25s
E.2.2T1=0.33+0.00069H2/B1/3=0.33+0.00069×21/17.41/3=0.45s
由《建筑抗震设计规范》表5.1.4-2Tg=0.35s0.1s<0.28s<0.35s
由5.1.5条取
由5.2.1条Fek=
G
H
G
H
891.8
21
18727.8
60703.7
77.93
926.25
17.1
15838.9
143.97
926.25
13.2
12226.5
194.83
926.25
9.3
8614.1
230.76
980.8
5.4
5296.3
253.03
水平地震作用下框架楼层层间位移计算
层数
F
V
5
77.93
77.93
68499
0.0011
1/3545.45
4
66.04
143.97
68499
0.0021
1/1857.14
3
50.86
194.83
68499
0.0028
1/1392.86
2
39.93
230.76
68499
0.0034
1/1147
1
22.27
253.03
22914
0.0098
1/551
<1/550故侧移满足要求
第六部分框架设计
6.1结构布置及结构计算简图的确定
结构平面布置如图4-----1所示，各梁柱截面尺寸确定如下：
边跨（AB、CD跨）梁：
取h=1/12l=7.2/12=600取h=600mm,b=（1/3~1/2）h=300取b=300mm
中跨（BC跨）梁：
取h=1/12l=450mm,取b=250mm
纵向连系梁：
主要考虑纵梁兼作窗过梁，确定梁高为500mm外纵墙厚为240mm,确定梁宽为250mm，即b×h=250mm×500mm
框架柱：
b=1/15H=0.31m取b=400mm,在地震区框架柱采用方柱较为合适，取h=400mm即b×h=500mm×500mm。
现浇板厚120mm
结构计算简图如图3——2所示。
根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为4.6m。
各层梁柱构件的线刚度经计算后列于图4——2。
其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。
6.2荷载统计
各楼（屋）盖均布静荷载标准值统计如下：
建筑做法
荷载统计
楼
面
10厚铺地砖，稀水泥浆填缝结合层
20×0.010=0.2KN/m2
撒素水泥面
0.05KN/m2
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
20×0.025=0.5KN/m2
刷素水泥浆一道
0.05KN/m2
40厚细石混凝土填充层
20x0.05=1.0KN/m2
现浇板（按120厚统计）
25×0.100=2.500KN/m2
顶
棚
刷素水泥浆一道
0.050KN/m2
9厚1:
0.3:
3水泥石灰膏砂浆打底扫毛
20×0.009=0.180KN/m2
9厚1:
0.3:
2.5水泥石灰膏砂浆罩面
20×0.009=0.180KN/m2
满刮腻子一遍及乳胶漆
0.020KN/m2
荷载合计
5.03KN/m2
上人屋面（DW11）
建筑做法
荷载统计
屋
面
10厚铺地砖，干水泥擦缝。
25×0.010=0.25KN/m2
25厚1:
3水泥砂浆
20×0.025=0.500KN/m2
30厚挤塑板保温层
0.1KN/m2
3厚高聚物改性沥青防水卷材
0.1KN/m2
1.2厚合成高分子防水卷材
0.1KN/m2
3厚高聚物改性沥青防水涂料
0.1KN/m2
1.5厚合成高分子防水涂料
0.1KN/m2
25厚1:
3水泥砂浆
0.1KN/m2
1:
8水泥膨胀珍珠岩找坡
0.4KN/m2
现浇板（按100厚统计）
25×0.100=2.500KN/m2
顶棚
0.61KN/m2
荷载合计
5.36KN/m2
阳台：
建筑做法
荷载统计
楼
面
10厚1:
1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝结合层
20×0.010=0.200KN/m2
0.200KN/m2
撒素水泥面（撒适量清水）
0.050KN/m2
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
20×0.025=0.500KN/m2
刷素水泥浆一道
0.050KN/m2
一布四涂聚氨酯防水层>1.0厚，撒砂一层粘牢
0.050KN/m2
20厚聚合物水泥砂浆
25×0.020=0.500KN/m2
刷素水泥浆一道
0.050KN/m2
现浇板（按100厚统计）
25×0.090=2.250KN/m2
顶
棚
刷素水泥浆一道
0.050KN/m2
9厚1:
0.3:
3水泥石灰膏砂浆打底扫毛
20×0.009=0.180KN/m2
9厚1:
0.3:
2.5水泥石灰膏砂浆罩面
20×0.009=0.180KN/m2
腻子刮平
0.020KN/m2
喷（刷）涂料三遍
荷载合计
4.530KN/m2
厕所：
（楼19）
建筑做法
荷载统计
楼
面
10厚铺地砖，稀水泥浆填缝结合层
20×0.010=0.200KN/m2
撒素水泥面（撒适量清水）
0.050KN/m2
25厚1:
2干硬性水泥砂浆结合层
20×0.025=0.500KN/m2
一布四涂聚氨酯防水层>1.0厚，撒砂一层粘牢
0.050KN/m2
20厚聚合物水泥砂浆
20×0.020=0.400KN/m2
60厚混凝土填充层
20×0.06=1.2KN/m2
现浇板（按100厚统计）
25×0.090=2.25KN/m2
吊顶
0.50KN/m2
喷（刷）涂料三遍
荷载合计
5.4KN/m2
6.3荷载计算
（1）恒荷计算
A、屋面框架梁线荷载标准值
屋面恒载5.36kN/㎡
边跨（AB、CD跨）框架梁自重0.3×0.6×25=4.5kN/m
梁侧粉刷（0.6-0.12）×0.02×17×2=0.33kN/m
中跨（BC跨）框架梁自重0.25×0.45×25=2.82kN/m
梁侧粉刷2×（0.45-0.12）×0.02×17=0.22kN/m
因此作用在屋顶框架梁上线荷载为
g7AB1=g7CD1=4.83kN/m
g7BC1=3.04kN/m
g7AB2=g7CD2=5.36×4.5=24.12kN/m
g7BC2=5.36×3.0=16.08kN/m
B、楼面框架梁线荷载标准值
楼面恒荷载5.03kN/m2
边跨框架梁及梁侧粉刷4.83kN/m2
边跨填充墙自重0.2×（4.5-0.6）×19=14.82kN/m
墙面粉刷（4.5-0.6）×0.02×2×17=2.65kN/m
中跨框架梁及梁侧粉刷3.04kN/m
因此作用在中间层框架上的线荷载为
gAB1=gCD1=4.83+14.82+2.65=22.3kN/m
gBC1=3.04kN/m
gAB2=gCD2=5.03×4.5=22.64kN/m
gBC2=5.03×3.0=15.09kN/m
C、屋面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重0.25×0.5×4.5×25=14.06kN
梁侧粉刷0.02×（0.5-0.12）×2×4.5×17=1.16kN
1m高轻质铁栏杆自重3.6kN
墙侧粉刷1×0.02×2×4.5×17=3.06kN
连系梁传来屋面自重1/2×4.5×1/2×4.5×5.36=24.12kN
檐沟板传来的荷载0.09×4.5×1.5×25=15.19kN
挑梁传来的集中荷载0.6×0.3×1.5×25=6.75kN
顶层边节点集中荷载G7A=G7D=67.94kN
中柱连系梁自重0.25×0.45×4.5×25=12.66kN
梁侧粉刷0.02×（0.45-0.12）×4.5×2×17=1.01kN
连系梁传来的屋面自重1/2×（4.5+4.5-3.0）×1.2×5.36=19.3kN
顶层中节点集中荷载G7B=G7C=33.0kN
檐沟板传来的弯矩15.19×1.5/2=11.39kNm
挑梁传来的弯矩6.75×1.5/2=5.06kNm
顶层边节点附加弯矩M7A=M7D=16.45kNm
D、楼面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重14.06kN
粉刷1.16kN
钢窗自重0.45×3.0×2.4=3.24kN
窗下墙体自重（4.5-1.2）×0.9×0.24×19=13.54kN
粉刷2×（4.5-1.2）×0.9×17×0.02=2.02kN
框架柱自重0.5×0.5×4.5×25=28.12kN
粉刷[（0.5-0.2）+0.5+（0.5-0.24）×2]×0.02×4.5×17=2.02kN
连系梁传来的楼面自重1/2×4.5×1/2×4.5×5.03=22.64kN
阳台板传来荷载15.19kN
挑梁传来的荷载6.75kN
中间层边节点集中荷载GA=GD=108.74
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