河北某高校教学楼设计毕业设计论文.docx
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河北某高校教学楼设计毕业设计论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
1引言
本设计是按照河北科技大学建筑工程学院毕业设计要求编写的毕业设计。
题目为“河北某高校教学楼设计”。
内容包括建筑设计、结构设计两部份。
教学楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择教学楼建筑和结构设计，从而掌握结构设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。
框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可以提供较大的内部空间，建筑立面也容易处理，结构自重较轻，构件简单，施工方便，计算理论也比较成熟，在一定范围内的高度范围内造价较低，因而特别适用于教学楼，能满足其较大的使用面积要求。
框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。
在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。
本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。
本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。
在设计过程中还充分利用了PKPM、CAD、结构力学求解器、理正结构工具箱等结构软件使我的毕业设计更加完善。
这次设计是在郭亚然老师和岳宏亮老师的悉心指导下完成的，在此向您们表示衷心的感谢！
鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。
2建筑设计概述
2.1设计依据：
（1）依据土木工程专业06届毕业设计任务书
（2）《建筑结构荷载规范》
（3）《混凝土结构设计规范》
（4）《建筑抗震设计规范》
（5）《建筑地基基础设计规范》及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。
（6）遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。
2.2设计规模：
（1）本次设计的题目为“河北某高校教学楼设计”
（2）建筑面积：
9434m²，结构共六层，首层层高3.9m,其他层层高3.6m.
（3）室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。
2.3各部分工程构造
（1）屋面：
防水层：
SBS改性沥青防水卷材
找平层：
1：
3水泥沙浆25mm厚
保温层：
1：
10水泥珍珠岩砂浆120㎜厚
找坡层：
1：
8水泥陶粒100mm
结构层：
120mm厚钢筋混凝土板
板底抹灰：
20mm厚板下混合砂浆抹灰
（2）楼面:
瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）
素水泥浆结合层一道
1：
3水泥砂浆找平18mm
120mm厚钢筋混凝土板
20mm厚板下抹灰
（3）厕所:
20mm厚水泥砂浆地面
50mm厚防水砂浆
180mm厚空心砖
20mm厚水泥砂浆抹灰
（4）墙体：
外墙370mm厚水泥空心砖墙，内墙为240mm厚水泥空心砖墙，楼梯间墙为370㎜厚水泥空心砖墙，厕所均为180㎜厚隔墙。
（5）门窗：
门厅处为铝合金门，其他均为木门。
双推拉塑钢窗，单层玻璃全封闭窗。
（6）基础：
独立基础。
3结构方案设计
3.1设计资料
（1）本工程抗震设防烈度为7度，设计地分组为第一组
（2）自然条件：
雪荷载0.3KN/M²，基本风压：
0.35KN/M².
（3）地质条件：
地质勘探以±0.000为基准面，地质分布具体情况见表1，Ⅱ类场地，7度设防建筑地点冰冻深度-1.2m。
注：
①拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地表-6m。
②建筑地点冰冻深度-1.2m。
③建筑场地类别：
Ⅱ类场地土。
④地震设防基本烈度：
7度。
3.2结构方案：
（1）本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。
（2）楼板采用现浇钢筋混凝土板。
楼梯为现浇板式楼梯
（3）材料情况：
非重承水泥空心砖；砂浆等级为M5；混凝土：
C30（基础、梁、板）、C30（柱）。
纵向受力钢筋：
HRB335级（梁）；HRB335级（柱）；箍筋：
HPB235级钢筋，基础：
HPB235级钢筋
（4）施工：
梁、板、柱均现浇。
4荷载计算
4.1初估梁柱截面：
（1）由轴压比限值条件N/fcA≤0.9（（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按15kN/m2初估）
N=1.2×（4.35×6.6×15×5）=2583.9kN
A≥N/0.9fc=2583.9×1000/0.9/14.3=200769.23mm2
∵A=bh∴b=h=347.08mm初估：
柱截面：
b×h=600mm×600mm.
（2）梁截面
主梁:
h=（1/8─1/12）L=（675mm-1012mm）边跨取h=700mm,
中跨取h=500mm.
b=（1/2─1/3）h且b不小于0.5倍柱宽且不小于250mm
取b=300mm
次梁:
取h=700mm,b=300
连系梁:
h’=（1/8─1/12）L=900mm-1350mm,取h’=900mm,
b’=（1/2─1/3）h,取b’=350mm.
（3）楼板：
取h=120mm
4.2梁柱线刚度：
在计算梁的线刚度时，考虑楼板对梁刚度有利影响,认为翼缘参加工作,为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。
现浇钢筋砼梁：
边框架梁=1.5I0
中框架梁=2I0
柱采用Ｃ30混凝土梁采用Ｃ30混凝土，ＥC＝3.0×107kN/m²
I0=1/12×bh3（m4）
i单位：
KNm
框架梁线刚度计算
部位
截面（m²）
长度l
（m）
截面惯性矩
I0（m4）
边框架
中框架
I=1.5I0（m4）
i=EI/l（kn.m）
I=2I0
i=EI/l（kn.m）
边梁
0.3×0.7
8.1
8.57×10-3
12.86×10-3
47629.6
1.71×10-2
63333
中梁
0.3×0.5
3.6
3.13×10-3
4.69×10-3
39083
0.63×10-2
52500
边梁
0.3×0.7
8.1
8.57×10-3
12.86×10-3
47629.6
1.71×10-2
63333
柱线刚度计算
层数
砼强度
截面宽度b/mm
截面高度H/mm
柱高
L/mm
砼弹性模量Ec/Pa
截面惯性矩
I/mm4
线刚度
i/KNm
1
C30
600
600
3900
30000
1.08×1010
0.83×105
2-6
C30
600
600
3600
30000
1.08×1010
0.9×105
4.3荷载计算
（1）层数划分及计算简图如图：
（2）荷载汇集
1、恒载
1）屋面荷载：
（为不上人屋面）
防水层：
SBS改性沥青防水卷材0.4kn/m²
找平层：
25mm1：
3水泥沙浆25×0.02=0.5kn/m²
保温层：
120mm厚水泥珍珠岩0.12×4=0.48kn/m²
找坡层：
水泥陶粒100mm厚14×0.1=1.4kn/m²
结构层：
120mm厚钢筋砼现浇板0.12×25=3.00kn/m²
10mm厚板底抹灰0.01×17=0.17kn/m²
Gk=Σgk=5.95kn/m²
2）楼面：
瓷砖地面（包括粗砂打底）0.55kn/m²
找平层：
25mm1：
3水泥沙浆25×0.02=0.5kn/m²
120mm厚钢筋砼现浇板0.15×25=3.75kn/m²
10mm厚板底抹灰0.01×17=0.17kn/m²
Gk=Σgk=5.02kn/m²
3）梁重：
（考虑梁上抹灰，取梁自重26kN/m3）
主梁：
中跨26×0.7×0.3=5.46kN/m
边跨26×0.5×0.3=3.9kN/m
次梁：
26×0.7×0.3=5.46kN/m
连系梁：
26×0.35×0.9=8.19kN/m
4）墙重：
（砌体与抹灰之和）
抹灰：
外墙面外抹灰：
20厚水泥砂浆0.4kN/m2
外墙面及内墙面抹灰：
20厚石灰砂浆0.34kN/m2
总墙重：
外墙：
底层：
15×0.30+0.4+0.34=5.24kN/m2
内墙：
底层：
15×0.20+0.34×2=3.68kN/m2
5）柱：
（考虑到柱子抹灰，取柱子自重26kN/m3）
各层：
26×0.6×0.6=9.36kN/m
6）门、窗：
门：
0.2kN/m2窗：
0.3kN/m2
2、活荷载：
雪活载：
0.5kN/m2
厕所：
2.0kN/m2
教学楼：
2.0kN/m2
走廊、楼梯：
2.5kN/m2
不上人屋面：
0.5kN/m2
3、各层楼层重量（各层重力荷载代表值计算如下）
六层上半层
女儿墙：
0.24×0.9×[10.8×6+6.9×10+44×2]×10=479kN
屋面：
[（10.8×3+6.9×5）×（8.1×2+3.3）+10.8×（9.9×2+3.9）]×5=7802.55kN
主梁：
8.1×2×9×5.46+3.3×9×3.9+8.1×4×5.46+2.7×4×3.9=1130.9kN
次梁:
8.1×6×5.46=265.36kN
连系梁：
338.7×3.25=1100.78kN
柱子：
（9×4+4×3+2）×0.5×3.6×9.36=842.4kN
内墙：
（66.9×2+23.7+8.1×14）×（0.5×3.6-0.7）×4.28=1275.40kN
外墙窗：
53×1.1×2.7×0.3=47.22kN
内墙窗：
21×0.9×2.7×0.3=15.3kN∑=12958.91kN
6=
+0.5活=12958.91+0.5×0.5×1635=13367.66kN
六层下半层和五层上半层
柱子：
50×3.6×9.36=1684.8kN
屋面：
[（10.8×3+6.9×5）×（8.1×2+3.3）+10.8×（9.9×2+3.9）]×5=7802.55kN
主梁：
8.1×2×9×5.46+3.3×9×3.9+8.1×4×5.46+2.7×4×3.9=1130.9kN
次梁:
8.1×6×5.46=265.36kN
连系梁：
338.7×3.25=1100.78kN
外墙220.2×1.1×6.29=1523.56kN
内墙270.9×3.6×4.28=4174kN
外墙窗53×1.8×2.7×0.3=38.64kN
内墙门2.1×1.1×26×0.2=12KN
∑=17732.59kN
=
+0.5×2×活=17732.59+0.5×2×1635=19367.59kN
=
=
=
=19367.59kN
二层下半层和一层上半层
楼面：
[（10.8×3+6.9×5）×（8.1×2+3.3）+10.8×（9.9×2+3.9）]×5=7802.55kN
主梁：
8.1×2×9×5.46+3.3×9×3.9+8.1×4×5.46+2.7×4×3.9=1130.9kN
次梁:
8.1×6×5.46=265.36kN
连系梁：
338.7×3.25=1100.78kN
柱子：
50×（1.8+1.95）×9.36=1755kN
外墙：
220.2×1.1×6.29=1523.56kN
外墙窗：
53×1.25×2.7×0.3=53.66kN
内墙：
270.9×3.6×4.28=4174kN
内墙门：
2.1×1.1×26×0.2=12KN
雨蓬：
3×1.8×0.1×25+6×2.4×0.1×25=49.5kN
∑=17867.31kN
=
+0.5活=17867.31+0.5×2×1635=19502.31kN
∑G=110340.33kN
∑A=1635×6=9810m2
∑G/∑A=110340.33/9810=11.25kN/m2
5框架在竖向荷载作用下的内力分析
5.1计算方法和荷载传递路线
（1）计算方法
框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用力矩分配法，因为框架结构对称，荷载对称；又属于奇数跨，故在对称轴上梁的截面只有竖向位移（沿对称轴方向）没有转角。
对称截面可取为滑动端。
弯矩二次分配法是一种近似计算方法，即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递，并以两次分配为限。
（取一榀横向框架）
（2）荷载传递路线
对于边跨板，为8.1m×6.9m,由于8.1/6.9<3.0所以按双向板计算
对于中跨板，为6.9m×3.6m,由于6.9/3.6〈3.0所以按双向板计算
5.2竖向荷载计算
（1）A-B（C-D）轴间框架梁
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。
1）屋面板传载
恒载：
5.0×6.9/2×（1-2×0.602+0.602）×2=22.08kN/m
活载：
0.5×6.9/2×（1-2×0.602+0.602）×2=22.08kN/m
2）楼面板传荷载
恒载：
3.99×6.9/2×（1-2×0.602+0.602）×2=17.62kN/m
活载：
2.5×6.9/2×（1-2×0.602+0.602）×2=11.04kN/m
3）梁自重：
5.46kN/m
A-B（C-D）轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：
恒载=梁自重+板传荷载=5.46kN/m+22.08kN/m=27.54kN/m
活载=板传荷载=2.21kN/m
楼面梁：
恒载=梁自重+板传荷载=5.46kN/m+17.62kN/m=23.08kN/m
活载=板传荷载=11.04kN/m
（2）B-C轴间框架梁
1）.屋面板传载
恒载：
5.0×6.9/4×5/8×2=10.78kN/m
活载：
0.5×6.9/4×5/8×2=1.08kN/m
2）.楼面板传荷载
恒载：
3.99×6.9/4×5/8×2=8.6kN/m
活载：
2.5×6.9/4×5/8×2=5.39kN/m
3）.梁自重：
3.9kN/m
B-C轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：
恒载=梁自重+板传荷载=3.9kN/m+10.78kN/m=14.68kN/m
活载=板传荷载=1.08kN/m
楼面梁：
恒载=梁自重+板传荷载=3.9kN/m+8.6kN/m=12.5kN/m
活载=板传荷载=5.39kN/m
5.3框架计算简图（见下页）
5.4梁固端弯矩
梁端弯矩以绕杆端顺时针为正，反之为负。
固端弯矩=（均布荷载×跨度²）/12=ql2/12
荷载
部位
边跨
中跨
跨度
均布
荷载
固端弯矩
跨度
均布
荷载
固端弯矩
左
右
左
右
恒荷载
顶层
8.1
27.54
-150.57
150.57
3.6
14.68
-15.85
-15.85
其它层
8.1
23.08
-126.19
-126.19
3.6
12.5
-13.5
-13.5
活荷载
顶层
8.1
2.21
-12.08
-12.08
3.6
1.08
-1.17
-1.17
其它层
8.1
11.04
-60.36
-60.36
3.6
5.39
-5.82
-5.82
竖向荷载作用下框架梁的固端弯矩
5.5框架弯矩图
框架弯矩图由结构力学求解器求得
结构力学求解器是由清华大学土木系结构力学求解器研制组研制，是一个方便好用的计算机辅助分析计算软件，其求解内容涵盖了结构力学的教材中所涉及的几乎所有问题，包括二维平面结构的集合组成、静定结构、超静定结构、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等。
梁弯矩的调幅（由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，因此在重力荷载作用下对梁端弯矩进行调幅,调幅系数为0.8;对跨中弯矩进行调幅,调幅系数1.2.）
1、恒载作用下的弯距
楼层
AB跨
左端
中间
右端
M
M’
M
M’
M
M’
6
-124.11
-99.29
109.75
131.7
-108.12
-86.50
5
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