综合教学楼设计含任务书Word文档格式.docx

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学生姓名：

学生学号：

指导教师：

2013年5月15日

***********学院教务处制

学术声明

本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于***********学院。

本人签名：

日期：

指导教师签名：

日期：

摘 

要

本设计为5层框架结构教学楼，总建筑面积约3962.88m2,主体结构高度约19.8m。

地处7度抗震设防区域，场地土类为2类。

结构设计是本设计的重点。

本设计的计算内容主要有：

结构设计方面：

先根据轴压比确定柱和墙的截面尺寸及梁跨度估算梁板截面，计算出各构件的几何特征值和结构体系刚度特征值；

然后对单，双向楼板进行内力计算和配筋；

其次是按其分配墙所受的水平荷载作用，计算建筑物的自重质量。

用D值法计算水平风荷载和地震作用下的内力和位移（其中用底部剪力法计算地震作用，本建筑物的质量和刚度沿高度分布比较均匀、高度为17.7m<

40m、以剪切变形为主，所以适用于底部剪力法计算地震作用）。

计算出建筑物在竖向荷载作用下产生的内力。

思路是计算结构横方向的总抗侧刚度，计算结构基本自振周期，计算在水平荷载下产生的内力。

进行内力值调幅后计算内力组合，以最不利内力进行梁、柱的配筋计算。

按弹性方法对楼梯和基础进行配筋。

关键词：

框架结构；

抗侧刚度；

底部剪力法

Abstract

Thedesignforthe5-storeyframestructureofschoolbuilding,atotalconstructionareaofabout3962.88m2,themainstructureofanaltitudeofabout17.7m.7degreesseismicfortificationislocatedintheregion,soiltypeisacategory2.Structuraldesignisthefocusofthisdesign.Thedesignofthemainterms:

structuraldesignaspects:

firstaxialcompressionratiodeterminedinaccordancewithcolumnsandwallsofthesectionsizeandbeamspanestimatesbeamcrosssection,calculatedthegeometriccharacteristicsofthevariouscomponentsofstiffnessandstructuralcharacteristicsofthevaluesystemandsecondlywallssufferedtheirdistributionisthelevelofload,thecalculationofthequalityofbuildingself-respect.Thecalculationofthebasicstructureofthenaturalcycle,thecalculationofthelevelofwindloadsandseismicshearwallundertheinternalforcesanddisplacement（ofwhichcalculatedusingshearatthebottomoftheearthquake,thebuildingStiffnessalongthehighqualityandrelativelyuniformdistribution,theheightof17.7m<

40m,mainlytosheardeformation,appliedtothebottomofshearmethodearthquake）.Calculatedinthebuildingsunderverticalloadoftheinternalforces.Thinkingiscalculatedstructureofthehorizontaldirectionofthelateralrigidity,inthecalculationofthelevelloadtheinternalforces.Internalforceiscalculatedafteracombinationofinternalforces,internalforcesinthemostunfavorabletobeamsandcolumnsreinforcedcalculation.Reinforcementfloorcalculation:

theflexibleapproachoftheroofslab,areinforcedfloorandstaircasesreinforcement.

Keywords 

：

framestruture；

resistlateralstiffness；

bottomshearforcemethod

中文摘要及关键词………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………Ⅰ

正文…………………………………………………………………………1

第一章设计任务及要求……………………………………………………1

1.1设计原始资料…………………………………………………………1

1.1.1工程概况……………………………………………………………1

1.1.2自然条件……………………………………………………………1

第二章结构方案总说明……………………………………………………1

2.1材料选择…………………………………………………………………1

2.1.1钢筋选择………………………………………………………………1

2.1.2砼强度的选择…………………………………………………………1

2.2构件截面尺寸选择………………………………………………………1

2.2.1梁的截面尺寸…………………………………………………………2

2.2.2板的设计………………………………………………………………2

2.2.3柱的设计………………………………………………………………2

2.3荷载统计…………………………………………………………………2

2.3.1.竖向荷载………………………………………………………………2

（1）屋面…………………………………………………………………3

（2）楼面荷载（教室）…………………………………………………4

（3）各层走廊楼面………………………………………………………4

2.3.2梁荷载…………………………………………………………………4

2.3.3墙体及其他构件………………………………………………………4

（1）檐口……………………………………………………………………4

（2）女儿墙…………………………………………………………………4

（3）雨篷…………………………………………………………………4

（4）2～5层砌体内墙……………………………………………………4

（5）底层内墙………………………………………………………………4

（6）2~5层砌体外墙………………………………………………………4

（7）底层外墙………………………………………………………………5

2.3.4风荷载…………………………………………………………………5

2.4截面几何特性……………………………………………………………6

2.4.1惯性矩…………………………………………………………………6

2.4.2线刚度…………………………………………………………………6

第三章结构方案设计计算………………………………………………6

3.1框架结构的内力计算和荷载效应组合及侧移计算……………………6

3.1.1楼面板的内力计算（单向板）………………………………………7

（1）梁板截面尺寸选择…………………………………………………7

（2）板的配筋计算………………………………………………………7

3.1.2走廊上的双向板计算…………………………………………………7

（1）简图…………………………………………………………………8

（2）弯矩设计值……………………………………………………………8

（3）配筋计算………………………………………………………………8

3.1.3纵向次梁配筋设计……………………………………………………8

3.2.风荷载作用下的框架内力计算…………………………………………9

3.2.1各杆相对线刚度及相关尺寸…………………………………………9

3.2.2框架柱反弯点高度计算………………………………………………10

3.2.3风荷载作用下的框架内力……………………………………………11

3.2.4风荷载作用下的侧移计算……………………………………………12

3.3.框架的荷载效应组合（非抗震组合时）………………………………13

3.3.1.组合公式………………………………………………………………13

3.3.2．控制截面内力组合值………………………………………………13

3.3.3．荷载效应组合………………………………………………………13

（1）框架梁的内力组合表…………………………………………………14

（2）框架柱的内力组合表…………………………………………………21

3.4水平地震作用下的框架计算……………………………………………22

3.4.1.框架的抗震等级…………………………………………………………22

3.4.2.场地和特征周期值………………………………………………………22

3.4.3.重力荷载代表值…………………………………………………………22

3.4.4.结构自振周期T1………………………………………………………23

3.4.5.地震影响系数α…………………………………………………………23

3.4.6.计算水平地震作用标准值………………………………………………23

3.4.7.水平地震作用产生的框架内力…………………………………………24

（1）各柱剪力值……………………………………………………………24

（2）各柱反弯点高度y……………………………………………………24

（3）水平地震作用产生的框架内力…………………………………………25

（4）地震作用效应和其他荷载效应的基本组合…………………………26

（5）水平地震作用下的框架弹性侧移验算………………………………33

3.5竖向荷载作用下的框架内力计算………………………………………33

3.5.1竖向荷载作用下的框架内力计算………………………………………33

（1）受荷情况…………………………………………………………………33

（2）计算简图…………………………………………………………………34

3.5.2恒荷载作用下的框架内力………………………………………………35

3.5.3活荷载作用下的框架内力………………………………………………39

3.6配筋………………………………………………………………………41

3.6.1框架梁的配筋……………………………………………………………42

3.6.2框架柱配筋………………………………………………………………45

（1）底层柱……………………………………………………………………47

（2）顶层柱……………………………………………………………………52

3.6.3框架的基础设计…………………………………………………………55

1.设计资料……………………………………………………………………55

2.按独立基础设计……………………………………………………………55

3.6.4楼梯设计………………………………………………………………57

1.楼梯板计算…………………………………………………………………58

2.平台板计算…………………………………………………………………59

3.平台梁计算…………………………………………………………………60

参考文献……………………………………………………………………61

1设计任务及要求

1.1设计原始资料

1.1.1工程概况

本建筑为某五层教学楼，建筑面积为4665.6m2，位于秦皇岛市西港区，耐久年限为50年，7度设防，结构类型为框架结构。

1.1.2自然条件

1、建设地带、地形及周边条件（环境）：

该地区抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级

设计地震动参数amax=0.08,Tg=0.35s

2、气象：

全年主导风向：

东南风

基本风压为：

0.55kN/m2（B类场地）

本雪压为：

0.20kN/m2

3、水文、地质：

根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，土质为粘性土，没有夹层，其承载力的标准值为120kN/m2，可作为天然地基持力层。

地下水位距地表最低为-3.0m,对建筑物基础无影响。

第二章结构方案总说明

2.1材料选择

2.1.1钢筋选择：

梁柱HRB335fy=300N/mm2

构造钢筋箍筋HPB235fy=210N/mm2

2.1.2砼强度的选择：

C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2Ec=3.00×

10N/mm2

2.2构件截面尺寸选择

如图2-2见下页

图2-2

2.2.1梁的截面尺寸

横向框架梁h=lo/12~lo/8=6600/12~6600/8=550~825取h=800mm

b=h/2~h/4=350~175取b=300mm

且h/b=2.6<

4符合要求

纵向框架梁h=lo/12~lo/8=9000/12~9000/8=750~1125取h=800mm

且h/b=2.5<

次梁h×

b=400mm×

200mm

2.2.2板的设计

按最小高跨比要求h/lo≥1/35

取h=100mm,则100/2200≥1/35符合要求

2.2.3柱的设计

底层：

内柱令b≥H/15=5200/15=347mm取500mm×

500mm

外柱取500mm×

标准层及顶层：

内柱b≥H/15=390/15=260取500mm×

外柱取500mm×

2.3荷载统计

2.3.1.竖向荷载

（1）屋面

恒荷载：

铝基涂料0.5KN/m2

15厚细纱保护层17×

0.015＝0.255KN/m2

沥青卷材防水层0.05KN/m2

20厚抗裂砂浆0.020×

20KN/m3=0.4KN/m2

120厚加强型水泥石膏聚苯保温板0.17KN/m3×

0.12＝0.0204KN/m2

100厚钢筋砼楼面板24KN/m3×

0.1＝2.4KN/m2

15厚石灰砂浆抹灰顶棚17KN/m3×

合计8804KN/m2

活荷载标准值：

不上人屋面0.5KN/m2

（2）楼面荷载（教室）

10厚陶瓷地砖20KN/m3×

0.01＝0.2KN/m2

5厚水泥胶结合层16KN/m3×

0.01＝0.08KN/m2

15厚1：

3水泥砂浆找平层20KN/m3×

0.015＝0.3KN/m2

合计3.235KN/m2

活荷载标准值：

教室2.0KN/m2

教室走廊2.5KN/m2

屋面0.5KN/m2

（3）各层走廊楼面

水磨石地面10m面层，20mm水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道0.45KN/m2

100厚钢筋砼板25×

0.4＝2.5KN/m2

5厚混合砂浆抹灰17×

0.005＝0.085KN/m2

合计3.04KN/m2

2.3.2梁荷载

（1）次梁（10厚抹灰层，200×

400）

25×

0.2×

（0.4－0.1）＋0.01×

0.3×

2×

17＋0.2×

0.01×

17＝1.64KN/m

（2）主梁（10厚抹灰层，300×

700）

25×

（0.7－0.1）×

0.3＋0.01×

17＋0.3×

17＝4.7KN/m

2.3.3墙体及其他构件

（1）檐口（200宽）

0.015＝0.06KN/m

SBS改性沥青卷材0.3KN/m2×

0.2＝0.06KN/m

卷材胶结剂0.2×

3KN/m2＝0.6KN/m

10厚轻集料砼找坡层12KN/m3×

0.01＝0.024KN/m

10厚钢筋砼板25KN/m3×

0.1＝0.05KN/m

合计1.304KN/m

（2）女儿墙（600高370宽）

普通砖18KN/m3×

0.6×

0.37＝4.0KN/m

水泥砂浆20KN/m3×

0.015×

0.9＝0.27KN/m

涂料0.05KN/m2×

（0.9×

2＋0.37）＝0.11KN/m

合计4.38KN/m

（3）2～5层砌体内墙（每堵）

砖重18KN/m3×

0.24×

（3.9×

9.0－2×

2.1×

0.9）＝135.30KN

门重0.5KN/m2×

0.9×

2＝1.89KN

水泥砂浆2×

20KN/m2×

0.9）＝18.79KN

8厚陶瓷面砖2×

19.8KN/m3×

0.008×

0.9）＝9.92KN

合计165.9KN/9=18.43KN/m

（5）底层内墙

18×

（4.2×

9－2×

0.9）＋0.5×

2＋2×

20×

0.9）＋2×

19.8×

0.9）＝20.01KN

（6）2~5层砌体外墙

0.37×

1.8×

1.8）＝190.61KN

窗重0.5KN/m2×

2＝3.24KN

20厚石灰砂浆7KN/m3×

0.02×

1.8）＝9.73KN

80厚充气石膏板13.5KN/m3×

0.08×

1.8）

＝30.91KN

1.8）＝8.59KN

5厚水泥胶结合板0.4KN/m2×

1.8）＝11.45KN

细石窗台2×

26.4KN/m2×

0.08＝2.81KN

合计257.34/9＝28.59KN/m

（7）底层外墙

1.8）＋0.5×

2＋17×

1.8）＋13.5×

1.8）＋20×

1.8）＋0.4×

1.8）＋2×

26.4×

0.08＝281.04/9＝31.23KN/m2

2.3.4风荷载

由设计条件，Wo＝0.55KN/m2，按C类粗糙度可查得在30m,20m,15m,10m,5m处为1.00，0.84，0.74，0.74，0.74、风荷载体型系数迎风面为＋0.8，背风面为－0.5

左风：

F5=0.55×

（0.8＋0.5）×

1.00×

9.0×

（3.9/2＋0.6）＝16.41KN

F4=0.55×

0.84×

3.9＝21.08KN

F3=0.55×

0.74×

3.9＝18.57KN

F2=0.55×

F1=0.55×

（3.9/2＋4.65/2）＝20.36KN

风荷载标准值

图2-3-1

2.4截面几何特性

2.4.1惯性矩

中框架梁2.0Io边框架梁1.5Io

梁Io＝bh3/12=300×

7503/12＝1.055×

1010

柱Io＝bh3/12=500×

5003/12＝5.21×

109

故边框架梁I=2.0Io＝2.11×

中框架梁I=2.0Io＝2.11×

2.4.2线刚度i＝EI/l

l：

对楼层取层高，对底层柱取基础顶面至二层楼板顶面

框架梁取柱轴线间距离

故边框架梁i＝EI/l＝1.583×

1010E/6600＝3.20×

106E

中框架梁i＝EI/l＝2.11×

1011E/66