教学楼设计毕业设计.docx
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西安工业大学北方信息工程学院
本科毕业设计（论文）
题目：
西安远东中学教学楼设计
系别：
建筑工程系
专业：
土木工程
班级：
B120710
学生：
史伟浩
学号：
B12071019
指导教师：
王海荣
2016年05月
毕业设计（论文）任务书
系（部）建工系专业土木工程班级10姓名史伟浩学号B12071019
1.毕业设计（论文）题目：
远东中学教学楼设计
2.题目背景和意义：
本设计为远东中学教学楼设计，总建筑面积4500平方米，拟建5层，主体结构为钢筋混凝土框架结构，位于西安市劳动南路。
主要房间组成及使用面积见下表：
房间名称
建筑面积（m2）
备注
普通教室
55～56
28~30间
多功能教室
100～120
2间
电教器材储存兼放映室
35～40
与多功能教室吡连
物理实验室
75～85
1间
生化实验室
75～85
1间
实验准备室
30～40
共两间，与实验室靠近
音乐教室
53～55
1间
乐器室
15～20
1间，与音乐教室靠近
阅览室
75～85
1间
书库
30～40
与阅览室吡连
科技活动室
15～20
1间或2间
办公室
12～16
每层设两间
本设计的意义主要有以下几个方面：
（1）通过本设计，可以使学生对四年来所学的基本理论和专业知识进行综合的应用，加深对专业知识的掌握和理解，同时对建筑设计和结构设计有整体和全面性的认识。
（2）通过查阅各种资料和建筑规范等完成本工程的建筑设计，结构选型，结构布置，结构计算及建筑、结构施工图的绘制，进而巩固对基础知识和专业知识的掌握程度以及综合运用的实际能力。
3.设计（论文）的主要内容（理工科含技术指标）：
（1）建筑部分
根据任务书进行建筑方案及建筑施工图设计，以施工图为主，具体要求如下：
计算机绘制，达施工图深度，要求完成图纸内容：
①主要平面图（底层平面图、标准层平面图等）；②正立面图及侧立面图；③剖面图一个（剖楼梯间）；④屋面排水图。
（2）结构部分
①结构方案设计：
包括柱网布置、结构平面布置、构件的初步估算、基础形式及埋置深度的确定。
②结构计算：
选一具有代表性的框架进行计算。
包括：
确定框架计算简图，荷载计算，恒荷载作用下的内力计算，活荷载作用下的内力计算，水平地震作用下的内力计算，内力组合，框架截面设计（配筋计算），自选构件设计和计算（现浇板或楼梯）。
③绘制施工图，结构图纸要求完成内容：
结构平面布置图，一榀框架配筋图，自选构件配筋图。
④编写设计说明书和结构计算书（装订成册）。
工程地质条件：
场地地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，Ⅱ类场地，地基承载力标准值为180kPa。
土壤最大冻结深度为18cm,最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.25kN/m2。
常年地下水位于地面以下7m，水质对混凝土无侵蚀。
气象条件：
冬季室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度+30℃。
最热月平均气温为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。
年总降水量631.8mm,一日最大降水量为109.6mm，一小时最大降水量为79mm。
全年主导风向为东北风，基本风压0.35kN/m2。
建筑结构安全等级：
二级；建筑结构设计使用年限：
50年。
地震设防烈度为8度，建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。
4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：
（1）设计的基本要求:
1>要有良好的城市景观，要求建筑造型美观、大方。
2>设计方案合理，计算方法正确，计算数据准确。
3>计算书格式应符合标准，书写工整，文字简练，条理清楚。
4>施工图须符合制图标准，能正确、准确表达设计意图，图面布置协调、清楚、整洁。
（2）进度安排:
建筑设计、结构选型、结构布置15-16
（1）第15周-第18周
荷载计算15-16
（1）第19周-第20周
荷载计算15-16
（2）第1周-第3周
结构构件计算15-16
（2）第4周-第7周
整理说明书、绘制施工图15-16
（2）第8周-第9周
出图、论文装订15-16
（2）第10周
答辩15-16
（2）第11周
5.毕业设计（论文）的工作量要求
①图纸（幅面和张数）*：
建筑图6张,结构图4张
②其他要求：
论文字数：
20000字
外文翻译字数：
3000字
参考文献篇数：
15篇以上
指导教师签名：
年月日
学生签名：
年月日
系主任审批：
年月
西安远东中学教学楼设计
摘要
本设计主要进行了结构方案中横向框架的抗震设计。
先确定框架布局，之后进行了层间荷载代表值的计算,然后取一榀框架进行分析，分别计算水平荷载作用下和竖向荷载作用下的内力与位移，水平地震作用采用底部剪力法进行计算，水平地震作用下的侧移刚度采用D值法进行计算，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1/550的限值。
接着采用弯矩二次分配法计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，并进行内力组合，进而找出最不利的一组或几组内力进行计算配筋，框架配筋计算，应遵循“强柱弱梁，强减弱弯，强节点、强锚固”等原则，选取最安全的结果计算配筋并绘图。
整个结构在设计过程中，严格遵循有关最新的国家标准规范，参考相关资料和课本，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。
设计本着适用、安全、经济、使用方便的原则进行。
建筑结构方案是否合理，不但关系到是否满足使用要求和结构受力是否可靠，而且也关系到是否方便施工等问题。
关键词：
框架结构；抗震；结构设计；内力计算
TheDesignoftheteachingbuidinginXi’an
YuanDongschoolofArtsandsciences
Thedesignofthemainstructureschemeofhorizontalseismicdesignframework.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak﹣displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom﹣shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce（bendingmoment,shearingforceandaxialforce）inthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.
Thewholestructureofthedesignprocess,instrictcompliancewiththerelevantprofessionalstandard,referencetorelevantinformationandthelatestnationalstandardsandspecifications,anddesignofthevariouscomponentsofacomprehensivescientificconsiderations.Inshort,application,security,economicanduser-friendlydesignistheprinciple.Designreasonableandworkablestructureoftheprogramistheconstructionsiteoftheimportantbasisfortheconstruction.
KeyWords：
Framestructure;seismic;structuraldesign;internalforcecalculation
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）
目录
1绪论 1
1.1工程概况 1
1.1.1建筑介绍 1
1.1.2建筑类型 1
1.1.3抗震设防烈度 1
1.2设计原始资料 1
1.2.1气象条件 1
1.2.2工程地质条件 2
1.3建筑平面设计 2
1.4建筑立面设计 2
1.5建筑剖面设计 2
1.6土建设计 2
2结构布置 3
2.1结构布置 3
2.1.1结构平面布置 3
3计算截面的确定 5
4框架结构刚度参数计算 5
4.1梁柱线刚度计算 5
4.2柱的抗侧刚度计算 7
5荷载计算 8
5.1恒载标准值计算 8
5.2重力荷载代表值计算 9
6内力计算 11
6.1横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算 11
6.1.1横向自振周期计算 12
6.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算 12
6.1.3水平地震作用下的位移验算 13
6.1.4水平地震作用下框架内力计算 14
6.1.5作水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图 17
6.2竖向荷载作用下框架结构的内力计算 18
6.2.1计算单元 18
6.2.3内力计算 22
7内力组合 27
7.1结构抗震等级 27
7.2框架的内力组合 27
7.3框架梁内力组合 28
7.4框架柱内力组合 29
8截面设计及配筋计算 39
8.1框架梁 39
8.1.1梁正截面受弯承载力计 39
8.1.2梁斜截面受弯承载力计算 43
8.2框架柱 45
8.2.1剪跨比和轴压比验算 45
8.2.2柱正截面承载力计算 45
8.2.3柱斜截面承载力计算 49
8.2.3柱斜截面承载力计算 49
9楼板设计 51
9.1楼板类型及设计方法的选择 51
10楼梯设计 58
10.1梯段板设计 58
10.1.1荷载计算 58
10.1.2内力计算 58
10.1.3截面设计 58
10.2平台板设计 58
10.3平台梁设计 59
11设计心得 61
参考文献 62
致谢 63
毕业设计（论文）知识产权声明 64
毕业设计（论文）独创性声明 65
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）
1绪论
1.1工程概况
1.1.1建筑介绍
设计题目：
西安远东中学教学楼设计
建筑面积：
4480m2
建筑高度：
18m
结构形式：
现浇钢筋混凝土框架结构
建筑物耐久年限：
50年
1.1.2建筑类型
建筑成一字型,东侧为两层大跨度多媒体教室，五层框架结构。
1.1.3抗震设防烈度
地震设防烈度为8度，建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，设计基本加速度为0.20g，结构安全等级为二类。
1.2设计原始资料
1.2.1气象条件
温度：
冬季室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度+30℃。
最热月平均气温
为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。
2.基本风压：
0.35kN/m2。
3.基本雪压：
0.25kN/m2。
1.2.2工程地质条件
场地地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，Ⅱ类场地，地基承载力标准值为180kPa。
常年地下水位于地面以下7m，水质对混凝土无侵蚀
1.3建筑平面设计
根据本建筑物的使用功能要求，采用框架结构，边跨为6.3米，中跨为2.7米，设置一个双跑楼梯和一个平行双分楼梯，满足建筑防火要求。
根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1200mm，开启方向朝房间内侧。
走道两端的门采用等宽双扇门，大厅的门采用一个两个双扇玻璃门。
房间窗设置：
房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。
1.4建筑立面设计
本建筑主楼立面采用对称体型，建筑物各部协调统一，形式完整。
本建筑确定每层层高为3.6米，楼梯高度等于层高，屋面为不上人屋面，挑檐宽1000mm，挑檐高度设为600mm。
建筑总高度18m。
整个立面看起来规则整齐，简洁大方，简单的造型更显示了干练。
总体上，本建筑立面造型符合建筑造型和构图方面的均衡、韵律、对比的规律，并满足适用、经济、美观的要求。
1.5建筑剖面设计
室内外高差为0.45米，可防止室外流水流入和墙身受潮。
根据采光设计标准及结构布置要求，确定标准层房间窗高到框架梁底，主要窗宽为2.4米，高为2.1米。
标准层走廊两端设置玻璃窗以便空气流通和采光要求。
屋面排水采用有组织外排水方式，用外装塑料空心管作为落水管，屋面材料找坡2%。
1.6土建设计
1.墙体±0.000以上均采用M5混合砂浆砌筑，±0.000以下均采用水泥砂浆砌筑。
2.卫生间楼地面比同层相邻楼地面低20mm。
3.楼屋面面层材料的选择及构造设计。
4.屋面：
（不上人）
20厚1:
2.5水泥砂保护层层
4厚SBS高聚物改性沥青防水卷材一道
25厚1:
3水泥砂浆找平层
100厚水泥珍珠岩保温层
1:
6水泥焦渣找坡层（最薄处30厚）
100mm厚现浇钢筋混凝土屋面板
10厚混合砂浆
5.楼面：
10厚瓷砖楼面，干水泥擦缝（在卫生间内采用地砖防水楼面）
5厚1:
2.5水泥砂浆粘结层（内掺建筑胶）
20厚1:
3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶）
水泥砂浆一道（内掺建筑胶）
100mm厚钢筋混凝土板，随打随磨光
10厚混合砂浆
2结构布置
2.1结构布置
（1）采用双向纵横向框架承重方案，纵向总长53m。
（2）根据建筑设计要求，主体结构共5层。
（3）墙采用240mm粘土空心砖
（4）混凝土等级：
梁，板，柱均采用C35。
（5）楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。
2.1.1结构平面布置
图2.1结构平面布置图
2.1.2初选截面尺寸
（1）框架梁截面尺寸
纵向框架梁
h=（1/8~1/12）×l=（1/8~1/12）×6000=500mm~750mm取h=600mm
b=（1/2~1/3）×h=（1/2~1/3）×600=220mm~325mm取b=300mm
横向框架梁
ABCD跨h=（1/8~1/12）×l=（1/8~1/12）×6300=525mm~787mm取h=600mm
b=（1/2~1/3）×h=（1/2~1/3）×600=220mm~325mm取b=300mm
表2.1梁截面尺寸（mm）
层数
混凝土
等级
横梁（b×h）
纵向框架梁
（b×h）
纵向次梁
（b×h）
AB跨、CD跨
BC跨
1-5
C35
300×600
300×400
300×600
300×450
（2）柱截面尺寸估算
柱截面尺寸根据柱的轴压比限值，按公式计算
1）根据《建筑抗震设计规范》，结构形式为框架结构，抗震设防烈度为8度，建筑物高度18m≤24m,查得抗震等级为二级，确定柱轴压比限值为0.8
2）Ac≥N/μfc（2.1）
柱组合的轴压比设计值N=βAgn（2.2）
注：
β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，内柱取1.2。
g折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14kN/m2。
n为验算截面以上的楼层层数。
A柱的负荷面积。
fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C35，查得16.7N/mm2。
图2.2框架结构的计算简图
中柱：
A1=6.0×4.5=27.0m2
边柱：
A2=3.15×6.0=18.9m2
一层：
中柱Ac≥N/µfc=βAgn/μfc
=（1.2×27.00×14×5）×103/（0.8×16.7）=206512mm2
边柱Ac≥N/μfc=βAgn/µfc
=（1.3×18.9×14×5）×103/（0.8×16.7）=150340mm2
据计算结果并综合考虑其它因素：
取中柱b×h=600mm×600mm边柱b×h=600mm×600mm
二层～五层：
取b×h=600mm×600mm
表2.2柱截面尺寸（mm）
层次
混凝土等级
b×h（mm2）
1
C35
600×600
2-5
C35
600×600
（3）板厚估算
h=（1/40～1/50）×l=（1/40～1/50）×（6300/2）=63mm～79mm取h=120mm
3计算截面的确定
（1）框架各构件在计算简图中均用单线条代表，各单线条代表构件形心轴所在的位置线
（2）梁的跨度=该跨左右两边柱截面形心轴线之间的距离
（3）底层柱高=从基础顶面算至楼面标高处
（4）中间层柱高=从下一层楼面标高至上一层楼面标高
（5）顶层柱高=从顶层楼面标高算至屋面标高
（6）当上.下柱截面发生改变时，取截面较小的截面形心轴线作为计算简图上的柱单元
一层~五层：
横跨ABCD跨：
6300+120+100-600=5920mm
BC跨：
2700－100×2+600=3100mm
纵跨①～⑩轴：
6000mm
柱高：
底层柱的计算高度：
4300m2-5层的柱高：
3.60m
图3.1横向计算简图
图3.2纵向计算简图
4框架结构刚度参数计算
4.1梁柱线刚度计算
在框架结构中，可将现浇楼面视作梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。
考虑这一
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