教学楼毕业设计某学院综合教学楼.docx

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教学楼毕业设计某学院综合教学楼

土木工程专业本科

毕业设计

某学院综合教学楼（框架结构）

某学院综合教学楼（框架结构）

设计说明书

一、建筑设计

二、结构设计

建筑设计

一、工程概况;

该工程为某学院综合教学楼，该教学楼工程已经城市规划局审定批准。

该综合教学楼为钢筋混凝土框架结构，建筑面积为：

4064.1m2,层高为:

3.9m，总层数为6层。

二、建筑说明

1、建筑布置：

供学生上课的教室（32-34个），语言教室（1-2个），计算机房及办公室（2个），电教室及办公室（1-2个），资料室及办公室（2个），每层设教师休息室1个，男女厕所各1个。

2、平面处理

平面柱网采用3.6m*6.0m及3.6m*3.0m柱网，横向3跨，跨度为15.0m，纵向为12跨，跨度为43.2m，布置整齐。

3、立面处理

因综合教学楼布置较整齐，立面没有高低凹凸之感，以平面为主，外墙采用外墙涂料喷涂，对窗户及雨棚等加以颜色区别，起点缀作用。

4、基础处理

基础采用C30钢筋混凝土条形基础，C10混凝土垫层100mm厚，基底标高为:

-2.3m。

5、交通布置

采用内走廊布置，设一个楼梯，供交通使用。

6、采光

为保证各教室的采光度，采用天然采光及照明辅助方式，窗采用塑钢，门采用木材。

7、通风、水电暖部分

通风采用自然通风，全楼均用热水采暖，除走廊用吸顶灯外，其他均用日光灯照明，门厅可设壁灯，各房间均有插座。

三、工程做法及说明

1、内墙:

采用普通内墙涂料，做法详见05J1

2、外墙:

采用高级外墙涂料喷涂墙面，做法详见05J1

3、屋面:

三毡四油撒绿豆砂，150mm厚1：

8水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm厚的水泥砂浆找坡，40mm厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。

4、楼面:

水磨石地面，50mm厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。

5、地面:

厕所地面铺瓷砖；语言教室、计算机房、电教室铺木地板；其余地面均为水磨石地面，做法详见05J1

6、顶棚:

做法详见05J1

7、其他:

做法详见05J1

结构设计

一、设计资料

二、结构方案论证

三、结构选型及主要工程做法

四、结构布置及结构计算简图确定

五、荷载计算

六、内力计算

七、内力组合

八、截面设计

九、楼面设计

一十、基础设计

一十一、绘制施工图

一、设计资料

1、设计标高：

室内设计标高为：

室外高差450mm

2、工程地质条件：

建筑物场地位于渭河

级阶地上，地形较平坦，勘测表明，场地地层从上到下由素填土和黄土状土构成，其中素填土层厚1.4-2.5m以下为黄土状土层，其主要物理、力学指标为：

W=26.0Y=19.8KN/m3e=0.9Sr=87.4%d=2.7Wp=14.6W1=25.3a=0.42Mpa-1Es=4.74Mpafk=150Kpa

场地为级非自重湿陷型黄土场地，地下水位标高为-8.6m，在多雨季节无显著变化，地下水位无侵蚀性，土壤冻结深度为-0.5m，冰冻期为35天，室内外计算温度T=-8℃-32℃

3、气象条件

某地区：

最热月平均温度27.3℃（绝对最高气温41.7℃），最冷月平均温度-1.7℃（绝对最低气温-20.6℃）。

空气相对温度：

最热月平均72%，最冷月平均70%，主导风向：

冬夏季为东北风，基本风压：

0.35KN/m2，基本雪压值：

0.3KN/m2。

4、抗震设防

某地区为8度抗震设防，二类场地设计。

二、结构方案特征

鉴于本建筑物为综合教学楼，跨度大，隔墙少，由结构规范可知，地震区的框架结构不超过10层，高度不超过45m,本建筑共6层，高度为：

3.9*6=23.4m故采用现浇全框架结构，混合承重方案。

三、结构选型及主要工程做法

本结构为现浇全框架结构，层高为3.9m，横向3跨，跨度为6.0m、3.0m、6.0m，纵跨为12跨，跨度为3.6m.

1、屋面做法：

三毡四油撒绿豆砂，150mm厚1：

8水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm厚的水泥砂浆找坡，40mm厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。

2、楼面做法：

水磨石地面，50mm厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。

3、门窗做法：

窗全部选用塑钢窗，门除一层门厅外，门廊处采用铝合金门外，其余均采用木门。

4、墙身做法：

墙身采用加气混凝土砌块填充，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷采用混合砂浆打底，厚20mm，内墙涂料两遍；外墙采用1：

3水泥砂浆打底，厚20mm，高级外墙涂料喷涂。

5、雨棚结构：

选用现浇方式，从框架梁上挑出。

6、过梁：

均以框架梁代替过梁。

7、基础：

条形基础。

8、地基：

基础埋深-1.85m，土方开挖至黄土层，3:

7灰土处理至基底处.

四、结构布置及结构计算简图确定

1、结构平面布置如图：

2、梁、柱截面尺寸初估算：

（1）框架梁

横向框架梁：

高度通常取h=1/8-1/12,宽度通常取b=（1/2-1/3）h,AB、CD跨：

取h=600mm,b=300mm;BC跨：

取h=400mm,b=250mm;

纵向框架梁：

AD轴:

取h=400mm,b=250mm;

BC轴：

取h=400mm,b=250mm;取h=600mm,b=300mm;

（2）框架柱:

框架柱截面取：

500mm*500mm.

（3）板：

现浇板厚取100mm.

（4）选用材料：

框架梁柱采用C30混凝土，板采用C20混凝土，钢筋采用

、

级

3、结构计算简图确定

根据地质资料确定基础顶面离室外地面为550mm，由此得出底层层高为：

3.9+0.45+0.55=4.9m,各梁柱构件的线刚度计算如下：

AB、CD跨梁：

i=2E*1/12*0.3*0.63/6=18*10-4E（m3）

BC跨梁：

i=2E*1/12*0.25*0.43/3=8.89*10-4E（m3）

E层柱：

i=E*1/12*0.5*0.53/3.9=13.35*10-4E（m3）

底层柱i=E*1/12*0.5*0.53/4.9=10.63*10-4E（m3）

（注：

在求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板作用，取I=2I0,I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩）

五荷载计算

1、恒载计算

（1）屋面框架梁线荷载标准值：

a屋面恒载：

二毡三油防水层:

0.35KN/m2

20mm厚1：

2水泥砂浆找平层：

0.02*20=0.4KN/m2

100-140mm厚膨胀珍珠岩保温层：

（0.1+0.14）/2*7=0.7KN/m2

100mm厚现浇板：

0.1*25=2.5KN/m2

15mm厚底板抹灰：

0.015*20=0.3KN/m2

屋面恒载:

4.23KN/m2

b屋面梁自重及侧粉刷：

ABCD跨梁自重：

0.3*0.6*25=4.5KN/m

粉刷:

2*（0.6-0.1）*0.02*17=0.34KN/mKN/m

合计:

4.84KN/m

BC跨梁自重：

0.25*0.4*25=2.5KN/m

粉刷:

2*（0.4-0.1）*0.02*17=0.2KN/m

合计:

2.7KN/m

C屋面梁的线荷载：

gTAB1=gTCD1=4.84KN/mgTBc1=2.7KN/m

gTAB2=gTCD2=4.39*3.9=17.12KN/mgTBc2=gTCD1=4.39*3=13.17KN/m

（2）楼面框架梁线荷载标准值：

20mm厚水磨石面层：

0.02*24=0.48KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层：

0.02*20=0.4KN/m2

100mm厚现浇板：

0.1*25=2.5KN/m2

15mm厚底板抹灰：

0.015*20=0.3KN/m2

楼面荷载：

3.68KN/m2

b框架梁及粉刷填充墙自重：

边跨AB、CD梁及侧粉刷：

4.84KN/m

边跨填充墙自重:

0.25*（3.6-0.6）*12=9KN/m

边跨填充墙墙面粉刷：

（3.6-0.6）*0.02*2*17=2.04KN/m

合计:

11.04KN/m

中跨BC梁及梁侧粉刷：

2.7KN/m

C中间层框架梁线荷载：

gAB1=gCD1=4.84+11.04=15.88KN/mgBc1=2.7KN/m

gAB2=gCD2=3.68*3.6=13.25KN/mgBc2=3.68*3=11.04KN/m

（3）屋面框架节点集中荷载标准值：

a边柱连系梁自重：

0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m

粉刷:

0.02*（0.6-0.1）*2*39*17=1.23KN/mKN/m

合计:

17.43KN/m

600mm高女儿墙自重：

0.6*3.9*0.24*19=9.85KN/m

粉刷:

0.6*0.02*2*3.9*17=1.47KN/m

连续梁传来屋面自重：

1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22KN/m

顶层边节点集中荷载：

GTA=GTD=42.97KN/m

b中间连系梁自重：

0.25*0.4*3.6*25=9KN/m

粉刷:

0.02*（0.4-0.1）*2*3.6*17=0.74KN/m

连续梁传来屋面自重：

1/2*（3.9*2-3）*1.5*4.39=13.83KN/m

1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22KN/m

顶层边节点集中荷载：

GTB=GTC=37.79KN/m

（4）楼面框架节点集中荷载标准值：

a边柱连系梁自重：

0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m

粉刷:

0.02*（0.6-0.1）*2*39*17=1.23KN/m

铝合金窗自重：

3.4*2.3*0.5=3.91KN/m

墙体自重：

（1.3-0.6）*0.25*3.4*12=7.14KN/m

粉刷:

0.7*0.02*2*3.4*17=1.62KN/m

连续梁传来屋面自重：

1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99KN/m

中间层边节点集中荷载：

GA=GD=69.57KN/m

b中柱连系梁自重：

9.75KN/m

粉刷:

0.8KN/m

内纵墙自重：

3.4*3.2*0.25*12=32.64

粉刷：

3.4*3.2*0.02*2*17=7.4

扣除门洞加上门窗：

-2.4*1.0*0.25*12+2.4*1.0*0.7=-5.52

框架柱自重：

22.5

粉刷：

1.53

连续梁传来屋面自重：

1/2*（2.9*2-3）*1.5*3.68=13.25KN/m

1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99KN/m

顶层边节点集中荷载：

GB=GC=96.34KN/m

（5）恒载作用下的结构计算简图

2、楼面活荷载计算

楼面活荷载作用下的结构计算简图

活荷载：

屋面活荷载：

1.5KN/M2,教师楼面活荷载：

2.0

走廊楼面活荷载：

2.5

各荷载值计算如下

PTAB=PTCD=1.5*3.9=5.85

PTBC=1.5*3=4.5

PTA=PTD=1/2*3.9*1/2*1.5*3.9*1.5=5.7

PTB=PTc=1/2*3.9*1/2*3.9*1.5+1/2*（3.9*2-3）*1.5*1.5=11.10

PAB=PCD=2.0*3.9=7.8

PBc=2.5*3=7.5

PA=PD=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0=7.605

PB=PC=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0+1/2（.3.9*2-3）*1.5*2.5=16.605

3．风荷载计算

风压标准值计算公式为W=BZ*U8*UZWO

该结构高度为25。

6M〈30M，取结构体型为矩形，取W=1.3.Uz查《荷载规范》可得其值。

当Uz﹤1.0时，取Uz=1.0,将风荷载换算成作用于框架每层节点上得集中荷载，表中A为一榀框架每层节点的受风面积计算结果如下：

风荷载作用下结构计算简图见图5

4地震作用计算：

该结构设计仅考虑地震水平作用，因该建筑物高度小于40米。

以剪力计算为主，因质量和刚度沿高度分布；比较均匀。

故采用底部剪力法计算水平地震作用力。

（！

）计算各层的总重力荷载代表值。

屋面G=4.23*43.7*15.5=2865.192N

屋面雪荷载：

0.2*43.7*15.5=135.47取50﹪,则为67.74KN

纵横梁自重：

（4.84*6.0*2+2.7*3）*13+（4.84*4.37*2.7*43.7）=1519.34

框架柱自重：

0.52*【（3.6-0.6）*30+（3.9-0.4）*22】*25=1002.522KN

粉刷：

1.25*0.02*（3*30+3.2*22）*1.77=68.17KN

楼面恒载：

3.68*48.6*16.2=2897.34KN

楼面活荷载：

2.0*6.6*2*48.6+2.5*3*48.6=1647.54KN取50﹪，则为823.77KN

标准层纵横墙自重：

S=（48.6*2+16.2*2-3.0*0.5）*（3.6-0.6）+（48.6*2-5.7-3.9+6.6*1.3-3.7*0.5）*3.2-（3.4*2.3*11*2+5.2+2.3*2+0.5*2.3*2+4*1.2*0.6）-（2.4-1.0*18）=114.6*3+154.9*3.2-（210.34+43.2）=585.94㎡

G=585.94*3.68=2156.26KN

铝合金窗自重：

210.34*0.5=105.17KN

木门自重：

43.2*0.7=30.24KN

底层纵横墙自重：

S=114.6*3+（3.9*8*2+3.9+6.6*12-28*0.5）*3.2-（3.4*2.3*22+5.2*2.3*1）-（2.53*2+5.2*3）-（1*2.4*13）=14.6*3+123.7*32-184-30.6-31.2=493.84㎡

K=493.84*3.68=1817.33KN

铝合金窗自重：

184*0.5=92KN

铝合金门自重：

30.6*0.5=15.3KN

木门自重：

31.2*0.7=28.84KN

所以：

1817.33+92+15.3+21.84=1964.4Kn

顶层重力荷载：

3456.33+78.73+1668.7+1070.67+2291.67=8566.1KN

二~六层重力荷载：

2897.34+823.77+166.87+1070.67=2291.67

=8752.15KN

低层重力荷载：

2879.34+823.79+1669.7+1070.67+1946.67

=8406.95KN

2）计算2，地震影响系数：

按经验公式确定结构的基本自振自期：

T1=0.22+0.035H/B1/3,式中H为结构总高度：

6*3.9+4.6=28mB为结构总宽度：

6*2+3=15m

所以T1=0.22+0.035*21.2/16.21/3=0.5824S

按设防烈度为8度，由《规范》查得水平地震影响系数最大值amax=0.16

按近震Ⅱ3类场地查得特征周期Tg=0.305,则地震得影响系数a为a=（Tq/T1）M.9amax=（0.3/0.15824）0.9*0.16=0.088

3）计算结构的总重力荷载代表值Ge

Ge=∑G12=8566+875*5+8407=607332KN

4）计算地震作用标准值：

（本结构有13榀框架）1

Fek=Z1Geg=Z10.85Ge=0.088*0.85*60733=4542.8KN

Fek=Fek总/13=4542.8/13=349.52KN

5）计算每榀框架承受的地震作用Fi

因为F1=0.5824S＞1.4TG=1.4*0.3=0.42S

考虑顶部附加地震作用系数Sn=0.087+0.07=0.08*0.5824+0.07=0.11

所以顶部附加水平水平地震作用△Fn=SnFEK=0.117*349.5=40.89KN

Fi=Gi*Hi/∑Gi*Hi*FEK（1-Sn）

地震作用力计算

层次

Hi（m）

Gi（KN）

GiHi（KN.M）

Fi（KN）

6

22.6

8752

197795

65.1

5

19.0

8752

166288

54.8

4

15.4

8752

134781

44.4

3

11.8

8752

103274

34.0

2

8.3

8752

71766

23.6

1

4.6

8407

38672

12.7

六．内力计算

1.恒载作用下的内力计算：

恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法

柱与浅刚度取框架柱实际浅刚度的0.9倍

1）弯矩分配系数：

2）顶层内力计算：

图8（a）中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，根据固定端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载Fe为等效均布荷载图8（b）

a=1.95/6.6=0.295

g边=gTb1+（1-2a2+a3）gtB2

=4.84+（1-0.2952+0.2952）*17.12=19.42KN

gk=gTBC1+5/8gTBC2=2.7+5/8*13.17=10.93KN

结构内力可以用弯矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一的结构计算，各杆的固端弯矩为：

MAB=MBA=1/2g边t边=1/12*19.42*6.62=70.49KN.m

Mcb=1/6g1中t2中=1/6*9.6*1.52=4.1KN.m

3）二~六层的内力计算

计算解图同顶层

G边=gAB1+（1-222+23）gAB2

=15.88+（1-2*0.2952+0.2953）*14.35

=28.10

G`中=gBC1+5/8gBC2=2.7+5/8*11.04=9.6KN

MAB=MBA=1/12g`边t2边=1/12*28.10*6.62

=102.0KN.m

MBC=1/3*9.6*1.52=7.2KN.m

MCB=1/6g`中t2=1/6*9.6*1.52=3.6KN.m

4）底层内力计算：

g边=28.10KN.mg中=9.6KN.m

MAB=MBA=102KN.mMBC=7.2KN.mMCB=3.6KN.m

（5）将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒载作用下的弯矩图，并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力，框架的弯矩图，轴力图，剪力图，见图13、14.

欲求跨中弯矩，则不能按等效分布荷载计算，而需要根据求得的支座弯矩和等距的实际荷载分布，按平衡条件计算。

①顶层边跨

M1中=1/8*4.84*6.62=26.35

M2中=17.12*（1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72）=82.37

M中=-（40.64+53.53）/2+26.35+82.37=61.64

②中间层

M1中=1/8*15.88*6.62=86.47

M2中=14.35*（1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72）=69.00

M中=-（75.3+84.32）/2+86.47+69=75.7

③底层

M中=-（73.04+82.86）/2+86.47+69.04=77.56

2、楼面活荷载作用下的计算

活荷载作用下的内力计算采用分层法，考虑到活荷载的

分布最不利组合,各层楼面活荷载的布置又能不利组合，采用弯矩分配法计算，计算结果见图１5.

3、风荷载作用下的内力图

风荷载作用下的内力计算采用D值法，计算过程见图16

由图5风荷载作用下结构计算见图可见。

风荷载分布近似看作均布荷载柱反弯点高度y。

由规范中查得，然后计算各柱的弯矩值，并由节点平衡条件计算得梁的弯矩值，最后以梁为脱离体，求得梁内剪力，自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，求得柱内轴力，如图17，

a.剪力在各柱间分配（KN）

b.各柱反弯点及柱端弯矩

P6=8.18

VP6=13.93

K=1.13

K=1.74

Y0=0.407

Y0=0.437

a=0.36

a=0.47

M上=6.45

M上=7.49

V6=3.02

V6=3.94

M下=4.42

M下=6.20

P5=7.79

VP5=21.72

K=1.13

K=1.74

Y0=0.450

Y0=0.450

a=0.36

a=0.47

M上=9.33

M上=12.18

V5=4.71

V5=6.15

M下=7.63

M下=9.96

P4=7.28

VP4=29

K=1.13

K=1.74

Y0=0.457

Y0=0.487

a=0.36

a=0.47

M上=12.30

M上=15.16

V4=6.29

V4=8.21

M下=10.35

M下=14.39

P3=6.64

VP3=35.44

K=1.13

K=1.74

Y0=0.457

Y0=0.487

a=0.36

a=0.47

M上=15.4

M上=18.63

V3=7/73

V3=10.09

M下=12.72

M下=17.69

P2=6.39

VP2=42.03

K=1.13

K=1.74

Y0=0.500

Y0=0.500

a=0.36

a=0.47

M上=16.40

M上=21.42

V2=9.4

V2=211.90

M下=16.40

M下=21.42

P1=6.79

VP1=48.82

K=1.45

K=2.23

Y0=0.606

Y0=0.550

a=0.57

a=0.65

M上=20.66

M上=26.93

V1=11.40

V1=13.01

M下=31.78

M下=32.92

5、地震作用下的内力计算

内力计算采用D值法，过程见图19

由图6地震荷载作用下结构计算图可见，地震荷载分布沿竖向倒三角形分布，各柱反弯点、高度y，由规范中查得从而进行计算。

弯矩图，简力图，轴力图见图20、21

F=65.1

VF6=180

F=1.31

F=1.74

g=0.45

g=0.45

a=0.36

a=0.47

M上=71.3

M上=100.9

V6=39.04

V6=50.96

M下=63.24

M下=82.56

F=54.74

VF5=234.8

F=1.31

F=1.74

g=0.457

g=0.487

a=0.36

a=0.47

M上=199.54

M上=122.78

V5=50.92

V5=66.48

M下=83.77

M下=116.55

F=44.4

VF4=279.2

F=1.31

F=1.74

g=0.457

g=0.487

a=0.36

a=0.47

M上=98.31

M上=145.99

V4=60.55

V4=79.05

M下=99.62

M下=138.59

F=34.2

VF3=313.2

F=1.31

F=1.74

g=0.5

g=0.5

a=0.36

a=0.47

M上=122.26

M上=139.02

V3=67.92

V3=88.68

M下=122.26

M下=159.62

F=23.6

VF2=336.8

F=1.31

F=1.74

g=0.5

g=0.5

a=0.36

a=0.47

M上=131.