最新版土木工程专业六层框架结构教学楼毕业设计论文.docx

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最新版土木工程专业六层框架结构教学楼毕业设计论文

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1绪论

1.1工程背景

该项目为某市应天中学教学楼六层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为5524.6m2；每层层高为3.6m,本工程作为教学楼使用。

室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。

框架梁、柱、屋面板板均为现浇。

1.1.1设计资料

1、气象资料

最热月平均温度27.5摄氏度，最冷月温度-3摄氏度。

最大冻土深度0.2m，基本风荷载W。

=0.4kNm2；基本雪荷载为0.4kNm2。

年平均降水量610mm。

2、地震设防烈度

7度

3、抗震等级

三级

4、设计地震分组

场地为1类一组Tg（s）=0.25s（表3.8《高层建筑结构》）

1.1.2材料

柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。

基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。

1.2工程特点

该工程为六层，主体高度为21.6米，属多层建筑。

多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。

根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造多层建筑的一个重要方面。

经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。

在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。

高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。

高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。

不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。

框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。

这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。

本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。

由于本次设计是教学楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。

1.3本章小结

本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。

2框架结构计算

2.1工程概况

该项目为六层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为5524.6m2；底层层高为3.6m。

总层高21.6m。

室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。

本教学楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.1m。

框架平面同柱网布置如下图

图2.1框架平面柱网布置

框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。

框架结构承重方案的选择：

竖向荷载的传力途径：

楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。

2.1.1设计资料

1、气象条件:

基本风荷载W。

=0.4kNm2;基本雪荷载为0.4KNm2。

2、楼、屋面使用荷载：

教室1.5kNm2；走道、会议室、门厅等处：

2.0kNm2；为安全考虑，均按2.0kNm2计算。

3、工程地质条件：

建筑物场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。

自上而下叙述如下：

新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.5—1.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。

粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米,

粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米，

粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，

不考虑地下水。

场地位1类一组Tg（s）=0.25s（表3.8《高层建筑结构》）

4、屋面及楼面做法：

屋面做法：

防水卷材

20mm厚砂浆找平层

炉渣混凝土找坡3%

苯板60mm厚

20mm厚砂浆找平层

130mm厚钢筋混凝土楼板

20mm厚混合砂浆

楼面做法：

130厚混凝土楼板

水泥砂浆抹灰（楼板上下各20mm厚）

2.2梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定

初估截面尺寸：

1、柱：

b×＝0.236%，ρ＝0.628%

　My=（0.00855+0.035605）×（1.204.3+1.40×1.3）×4.5^2=2.19kN·M

　考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：

　Mya=（0.02565+0.078505）×（1.4×1.3）×4.5^2=1.47kN·M

My=2.19+1.47=3.66kN·M

Asy=259.41mm2，实配φ（As＝279.mm2）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.279%

　Mx'=0.07795×（1.20×4.3+1.40×2.5）×4.5^2=13.67kN·M

Asx'=933.34mm2，实配φ（As＝1131.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝1.131%

　My'=0.05710×（1.20×4.3+1.40×2.5）×4.5^2=10.01kN·M

Asy'=775.63mm2，实配φ（As＝785.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.785%

5.3跨中挠度验算：

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）、挠度和裂缝验算参数：

　Mk=（0.00855+0.035605）×（1.0×4.3+1.0×2.5）×4.52=2.16kN·M

　Mq=（0.00855+0.035605）×（1.0×4.3+0.5×2.5）×4.52=1.76kN·M

Es＝210000.Nmm2Ec＝25413.Nmm2

Ftk＝1.54Nmm2F＝210.Nmm2

（2）、在荷载效应的标准组合作用下，受弯构件的短期刚度Bs：

①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：

ψ＝1.1-0.65×ftk（ρte×σsk）（混凝土规范式8.1.2－2）

σsk＝Mk（0.87×＝0.236%，ρ＝0.628%

　My=（0.00855+0.035605）×（1.20×4.3+1.40×1.3）×4.5^2=2.19kN·M

　考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：

　Mya=（0.02565+0.078505）×（1.4×1.3）×4.5^2=1.47kN·M

My=2.19+1.47=3.66kN·M

Asy=259.41mm2，实配φ（As＝279.mm2）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.279%

　Mx'=0.07795×（1.20×4.3+1.40×2.5）×4.5^2=13.67kN·M

Asx'=933.34mm2，实配φ（As＝1131.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝1.131%

　My'=0.05710×（1.20×4.3+1.40×2.5）×4.5^2=10.01kN·M

Asy'=775.63mm2，实配φ（As＝785.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.785%

6.3跨中挠度验算：

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）、挠度和裂缝验算参数：

　Mk=（0.00855+0.035605）×（1.0×4.3+1.0×2.5）×4.5^2=2.16kN·M

　Mq=（0.00855+0.035605）×（1.0×4.3+0.5×2.5）×4.5^2=1.76kN·M

Es＝210000.Nmm2Ec＝25413.Nmm2

Ftk＝1.54Nmm2Fy＝210.Nmm2

（2）、在荷载效应的标准组合作用下，受弯构件的短期刚度Bs：

①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：

ψ＝1.1-0.65×ftk（ρte×σsk）（混凝土规范式8.1.2－2）

σsk＝Mk（0.87×m）：

装修荷载Qz=1.00；

活载Qｈ=2.00；

恒载分项系数1.2,1.35

活载分项系数1.４,1.４×0.7

梯板负筋折减系数（ZJXS）=0.8

各跑荷载及内力计算及示意图：

其中：

Qb－－梯板均布荷载；

　Qbt－－梯板弯折段均布荷载；

　Qｐ－－平台均布荷载；

　Qｗ－－楼面均布荷载；单位（KNm）；

第1标准层第1跑

Qb=10.529Qbt=7.600；

Qp=7.600Qw=7.000；

第1标准层第2跑

Qb=10.529Qbt=7.600；

Qp=7.600Qw=7.000；

7.2配筋面积计算:

楼梯板底筋－－Asbd（cm2）：

按照两端简支求出Ｍmax,按照Ｍmax配筋

楼梯板负筋－－Asbf（cm2）：

梯板负筋弯矩取Ｍmax×ZJXS,按此弯矩照配筋

楼梯平台如果两边都有支承,按照四边简支板计算,采用分离式配筋

平台板底筋－－Aspd（cm2）

平台板负筋－－Aspf（cm2）

标准层号　跑数　AsbdAsbfAspdAspf

117.435.830.000.00

127.435.830.000.00

7.3配筋结果:

配筋措施：

楼梯梁保护层厚度：

30㎜

楼梯板及平台板保护层厚度：

15㎜

受力钢筋最小直径：

楼梯板受力钢筋>=Ф8

休息平台受力钢筋>=Ф6

楼梯梁受力钢筋>=Ф14

受力钢筋最小间距：

100mm

非受力分布钢筋：

受力钢筋<=Ф8时,取Ф

受力钢筋=Ф12或者Ф14时,取Ф

受力钢筋>=Ф14时,取Ф

楼梯板分布筋每踏步至少：

1Ф6

各跑实际配筋结果：

梯板和平台配筋结果：

标准层号跑数　梯板底筋　梯板分布筋　　梯板负筋　平台底台负筋

11ФФФФФ

12ФФФ无无

梯梁配筋结果：

---

标准层号跑数　梯梁1顶纵筋梯梁1底纵筋梯梁1箍筋梯梁２底纵筋梯梁２顶---

113Ф252Ф25Ф无无123Ф252Ф25Ф无无

8屋面板设计

8.1基本资料：

1、房间编号：

9

2、边界条件（左端下端右端上端）：

固定固定固定固定

3、荷载：

　永久荷载标准值：

g＝5.50kNM2

　可变荷载标准值：

q＝0.50kNM2

　计算跨度　Lx=3600mm　；计算跨度　Ly=7200mm

　板厚　H=100mm；砼强度等级：

C20；钢筋强度等级：

HPB235

4、计算方法：

弹性算法。

5、泊松比：

μ＝15.

6、考虑活荷载不利组合。

8.2计算结果：

　Mx=（0.04000+0.003805）×（1.35×5.5+0.98×0.3）×3.6^2=4.05kN·M

　考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：

　Mxa=（0.09650+0.017405）×（1.4×0.3）×3.6^2=0.32kN·M

Mx=4.05+0.32=4.37kN·M

Asx=0.00mm2，实配φ（As＝393.mm2）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.393%

　My=（0.00380+0.040005）×（1.35×5.5+0.98×0.3）×3.6^2=1.17kN·M

　考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：

　Mya=（0.01740+0.096505）×（1.4×0.3）×3.6^2=0.12kN·M

My=1.17+0.12=1.29kN·M

Asy=0.00mm2，实配φ（As＝251.mm2）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.251%

　Mx'=0.08290×（1.35×5.5+0.98×0.5）×3.6^2=8.50kN·M

Asx'=547.33mm2，实配φ（As＝1005.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝1.005%

　My'=0.05700×（1.35×5.5+0.98×0.5）×3.6^2=5.85kN·M

Asy'=426.28mm2，实配φ（As＝436.mm2,可能与邻跨有关系）

ρmin＝0.236%，ρ＝0.436%

8.3跨中挠度验算：

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）、挠度和裂缝验算参数：

　Mk=（0.00380+0.040005）×（1.0×5.5+1.0×0.5）×3.6^2=0.92kN·M

　Mq=（0.00380+0.040005）×（1.0×5.5+0.5×0.5）×3.6^2=0.88kN·M

Es＝210000.Nmm2Ec＝25413.Nmm2

Ftk＝1.54Nmm2Fy＝210.Nmm2

（2）、在荷载效应的标准组合作用下，受弯构件的短期刚度Bs：

①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：

ψ＝1.1-0.65×ftk（ρte×σsk）（混凝土规范式8.1.2－2）

σsk＝Mk（0.87×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

fL＝8..=1428.，满足规范要求！

8.4裂缝宽度验算：

①、X方向板带跨中裂缝：

　裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：

ψ＝1.1-0.65×ftk（ρte×σsk）（混凝土规范式8.1.2－2）

σsk＝Mk（0.87×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

矩形截面，Ate＝0.5×b×

矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×100.=50000.mm2

ρte＝AsAte（混凝土规范式8.1.2－4）

ρte＝436.50000.=0.009

　当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01

ψ＝1.1-0.65×1.54（0.01×145.95）=0.413

　ωmax＝αcr×ψ×σskEs×（1.9c+0.08×Deqρte）（混凝土规范式8.1.2－1）

　ωmax＝2.1×0.413×146..×（1.9×20.+0.08×14.290.01000）=0.092，满足规范要求！

结论

通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。

特别值得一提的是，我深深的认识到作为一个结构工程师，应该具备一种严谨的设计态度，本着建筑以人为本的思想，力求做到实用、经济、美观；在设计一幢建筑物的过程中，应该严格按照建筑规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是结构和建筑的交流，结构设计和施工的协调。

此课题设计历时几个月，我能根据设计进度的安排，紧密地和本组同学合作，按时按量的完成自己的设计任务。

在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。

分工合作，发挥了大家的团队精神。

这就要求一个结构工程师应该具备灵活的一面，不仅要抓住建筑结构设计的主要矛盾，同时也要全面地考虑一些细节和局部的设计。

在以后的学习和工作中，要不断加强对建筑规范的学习和体会，有了这个根本，我们就不会犯工程上的低级错误，同时我们在处理工程问题时就有了更大的灵活性在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到潘洪科老师和曹笑皇老师的审批和指正毕业设计是对专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。

致谢

毕业设计是对专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。

通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助。

经过几年基础与专业知识的学习，培养了我独立做建筑结构设计的基本能力。

在老师的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的设计课题——郑州市雄心中学教学楼框架结构设计。

在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。

本组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。

在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入。

在此，我由衷的感谢潘洪科老师和曹笑皇老师对我的指导。

李伟森

2008年5月14日

参考文献

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