综合教学楼设计含任务书.docx

综合教学楼设计
资料目录

1.
学术声明………………………………………………………………
1～1 页
2.
***********学院本科毕业设计…………………………
1～63 页
3.
***********学院本科毕业设计任务书………………
1～ 1页
4.
***********学院本科毕业设计开题报告……………
1～ 2页
5.
***********学院本科毕业设计中期检查表…………
1～ 1页
6.
***********学院本科毕业设计答辩记录表…………
1～ 1页
7.
***********学院本科毕业设计成绩评定汇总表……
1～ 1页
8
***********学院本科毕业设计文献综述……………
1～ 7页
9
***********学院本科毕业设计外文翻译……………
1～ 16页
10
***********学园本科毕业设计工作总结……………
1～ 1页
11
其他反应研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）………………………………………………………………
～ 页

***********学院
本科毕业设计

秦皇岛市***********教学楼

院（系、部）名 称 ：
专 业 名 称 ：
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
The design for the 5-storey frame structure of school building, a total construction area of about 3962.88m2, the main structure of an altitude of about 17.7 m. 7 degrees seismic fortification is located in the region, soil type is a category 2. Structural design is the focus of this design. The design of the main terms: structural design aspects: first axial compression ratio determined in accordance with columns and walls of the section size and beam span estimates beam cross section, calculated the geometric characteristics of the various components of stiffness and structural characteristics of the value system and secondly walls suffered their distribution is the level of load, the calculation of the quality of building self-respect.The calculation of the basic structure of the natural cycle, the calculation of the level of wind loads and seismic shear wall under the internal forces and displacement (of which calculated using shear at the bottom of the earthquake, the building Stiffness along the high quality and relatively uniform distribution, the height of 17.7 m <40m, mainly to shear deformation, applied to the bottom of shear method earthquake). Calculated in the buildings under vertical load of the internal forces. Thinking is calculated structure of the horizontal direction of the lateral rigidity, in the calculation of the level load the internal forces. Internal force is calculated after a combination of internal forces, internal forces in the most unfavorable to beams and columns reinforced calculation. Reinforcement floor calculation: the flexible approach of the roof slab, a reinforced floor and staircases reinforcement.
Keywords ：frame struture；resist lateral stiffness；bottom shear force method

目 录
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
结论……………………………………………………………………………62
致谢……………………………………………………………………………63

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 HRB335 fy =300N/mm2
构造钢筋 箍筋 HPB235 fy=210 N/mm2
2.1.2砼强度的选择：
C30 fc=14.3 N/mm2 ft=1.43 N/mm2 Ec=3.00×10 N/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
b=h/2~h/4=350~175 取b=300mm
且 h/b=2.5<4 符合要求
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×500mm
标准层及顶层：内柱b≥H/15=390/15=260取 500mm×500mm
外柱 取 500mm×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＝0.255 KN/m2
沥青卷材防水层 0.05 KN/m2
20厚抗裂砂浆 0.020×20KN/m3=0.4 KN/m2
120厚加强型水泥石膏聚苯保温板 0.17 KN/m3×0.12＝0.0204 KN/m2
100厚钢筋砼楼面板 24 KN/m3×0.1＝2.4 KN/m2
15厚石灰砂浆抹灰顶棚 17 KN/m3×0.015＝0.255 KN/m2
合计 8804 KN/m2
活荷载标准值 ：不上人屋面 0.5 KN/m2
(2) 楼面荷载（教室）
恒荷载：
10厚陶瓷地砖 20 KN/m3×0.01＝0.2 KN/m2
5厚水泥胶结合层 16 KN/m3×0.01＝0.08 KN/m2
15厚1：3水泥砂浆找平层 20 KN/m3×0.015＝0.3 KN/m2
100厚钢筋砼楼面板 24 KN/m3×0.1＝2.4 KN/m2
15厚石灰砂浆抹灰顶棚 17 KN/m3×0.015＝0.255 KN/m2
合计 3.235 KN/m2
活荷载标准值： 教室 2.0 KN/m2
教室走廊 2.5 KN/m2
屋面 0.5 KN/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 0.45 KN/m2
100厚钢筋砼板 25×0.4＝2.5 KN/m2
5厚混合砂浆抹灰 17×0.005＝0.085 KN/m2
合计 3.04 KN/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＝1.64 KN/m
（2）主梁 （10厚抹灰层，300×700）
25×（0.7－0.1）×0.3＋0.01×（0.7－0.1）×2×17＋0.3×0.01×17＝4.7 KN/m
2.3.3墙体及其他构件
（1）檐口（200宽）
15厚1：3水泥砂浆找平层 20 KN/m3×0.2×0.015＝0.06 KN/m
SBS改性沥青卷材 0.3 KN/m2×0.2＝0.06 KN/m
卷材胶结剂 0.2×3 KN/m2＝0.6 KN/m
15厚1：3水泥砂浆找平层 20 KN/m3×0.2×0.015＝0.06 KN/m
10厚轻集料砼找坡层 12 KN/m3×0.2×0.01＝0.024 KN/m
10厚钢筋砼板 25 KN/m3×0.2×0.1＝0.05 KN/m
合计 1.304 KN/m
（2）女儿墙（600高 370宽）
普通砖 18 KN/m3×0.6×0.37＝4.0 KN/m
水泥砂浆 20 KN/m3×0.015×0.9＝0.27 KN/m
涂料 0.05 KN/m2×（0.9×2＋0.37）＝0.11 KN/m
合计 4.38 KN/m
（3）2～5层砌体内墙（每堵）
砖重 18 KN/m3×0.24×（3.9×9.0－2×2.1×0.9）＝135.30KN
门重 0.5 KN/m2×2.1×0.9×2＝1.89KN
水泥砂浆 2×20 KN/m2×0.015×（3.9×9.0－2×2.1×0.9）＝18.79 KN
8厚陶瓷面砖2×19.8 KN/m3×0.008×（3.9×9.0－2×2.1×0.9）＝9.92KN
合计 165.9KN/9=18.43 KN/m
（5）底层内墙
18×0.24×（4.2×9－2×2.1×0.9）＋0.5×2.1×0.9×2＋2×20×0.015×（4.2×9－2×2.1×0.9）＋2×19.8×0.008×（4.2×9－2×2.1×0.9）＝20.01KN
（6）2~5层砌体外墙
砖重 18 KN/m3×0.37×（3.9×9.0－2×1.8×1.8）＝190.61KN
窗重 0.5 KN/m2×1.8×1.8×2＝3.24 KN
20厚石灰砂浆 7 KN/m3×0.02×（3.9×9－2×1.8×1.8）＝9.73 KN
80厚充气石膏板 13.5 KN/m3×0.08×（3.9×9－2×1.8×1.8）
＝30.91KN
水泥砂浆 20 KN/m3×0.015×（3.9×9.0－2×1.8×1.8）＝8.59 KN
5厚水泥胶结合板 0.4 KN/m2×（3.9×9－2×1.8×1.8）＝11.45KN
细石窗台 2×26.4 KN/m2×0.37×1.8×0.08＝2.81KN
合计 257.34/9＝28.59 KN/m
（7）底层外墙
18×0.37×（4.2×9－2×1.8×1.8）＋0.5×1.8×1.8×2＋17×0.02×（4.2×9－2×1.8×1.8）＋13.5×0.08×（4.2×9－2×1.8×1.8）＋20×0.015×（4.2×9－2×1.8×1.8）＋0.4×（4.2×9－2×1.8×1.8）＋2×26.4×0.37×1.8×0.08＝281.04/9＝31.23 KN/m2
2.3.4风荷载
由设计条件，Wo＝0.55 KN/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）＝16.41 KN
F4=0.55×（0.8＋0.5）×0.84×9.0×3.9＝21.08KN
F3=0.55×（0.8＋0.5）×0.74×9.0×3.9＝18.57KN
F2=0.55×（0.8＋0.5）×0.74×9.0×3.9＝18.57KN
F1=0.55×（0.8＋0.5）×0.74×9.0×（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＝2.11×1010
中框架梁I=2.0Io＝2.11×1010
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/6600＝3.20×106E
底层柱 i＝EI/l＝5.21×109E/5200＝1.00×106E
标准层己顶层 i＝EI/l＝5.21×109E/3900＝1.34×106E
第三章 结构方案设计计算
3.1框架结构的内力计算和荷载效应组合及侧移计算
3.1.1楼面板的内力计算（单向板）
（1）梁 板截面尺寸选择
板支承中心线间距离lc=6600/3＝2200mm,选取板厚100mm
则h/lc＝100/2200＝1/22
次梁支承点中心线间距离 lc＝9000mm
取b=200mm,h=100mm
框架梁b×h=300mm×800mm,框架柱 500mm×500mm
（2）板的配筋计算
板的荷载设计值
gk=3.24KN/m2 qk=2.0KN/m2
g+q=1.2 gk +1.4 qk =1.2×3.24+1.4×2=6.69 KN/m2
板的计算跨度 lo＝ln＝2200－200＝2000mm
ho＝h－as＝100－25＝75mm
列表计算如下：
单向板配筋计算表
表1
截面位置
边支座
边跨跨中
第一内支座
第二跨及中间跨跨中
中间支座
弯矩位置
－1/16
1/14
－1/11
1/16
－1/14
M(Kn.m)
－1.67
1.91
－2.43
1.67
－1.91
γ0=0.5(1+
0.9895
0.9879
0.9847
0.9895
0.9879
As(mm2)
75
86
110
75
86
实配钢筋
φ10
@200
φ10
@200
φ10
@200
φ10
@200
φ10
@200
3.1.2走廊上的双向板计算
（1）简图：
图3-1
（2）弯矩设计值
lx/ly＝3000/4500＝0.67又 gk=3.24Kn/m2,qk=2.5Kn/m2
故 g+q=1.2×3.24+1.4×2.5=7.39Kn/m2
q/2=0.7×2.5=1075Kn/m2
g-q/2=7.39-1.75=5.64Kn/m2
由四边固定和四边简支系数
在对称荷载下，mx=0.034 my=0.010 mx’=－0.075 my’=－0.057
mγx=0.036 mγy=0.017
反对称荷载下，mx=0.072 my=0.028 mγx=0.078 mγy=0.042
可得（取泊松比＝0.2时弯矩，列在相应弯矩值后的括号内）
Mx=(0.034×5.64+0.072×1.75)×32+2.86kn.m(3.06kn.m)
My=(0.01×5.64+0.028×1.75)×9＝0.93kn.m(1.52kn.m)
Mx’=－0.075×7.39×32=－4.99kn.m
My’=－0.057×7.39×32＝－3.79kn.m
（3）配筋计算
Asx=Mx/0.9 fy ho Asy=My/0.9 fy (ho-10) fy=210N/mm2 h=100 ho=75
表2
位置
跨中lx方向
跨中ly方向
支座lx方向
支座ly方向
弯矩设计值
2.86（3.06）
0.93（1.52）
－4.99
－3.79
As（mm2）
202（216）
76（124）
352
309
实配钢筋
4φ8@200
φ6/8@200
7φ8@200
6φ8@200
3.1.3纵向次梁配筋设计
令主梁梁高700mm,梁宽b=300mm;次梁高400mm，梁宽b=200mm
荷载设计值 g+q=6.69×2.7＋1.2×25×0.4×0.2＝20.46KN/m
计算跨度lo=ln=4500-300=4200mm,支座处按矩形截面计算,跨中截面按T形计算,可求得bf’=l/3=8700/3=2900mm
正截面受弯承载力计算:
取ho=h=as=400-35=365mm,跨中截面均为第一类T形,现列表如下
次梁纵向受力钢筋计算
表4
截面位置
边支座
边跨中
第一内支座
其余跨跨中
中间支座
弯矩系数
-1/24
1/14
1/16
1/16
-1/14
M=αm(g+q)l2
-15.04
25.78
-32.89
22.56
-25.78
αo=M/bhofc
0.003
0.005
0.006
0.004
0.005
γo=0.5(1+)
0.998
0.997
0.997
0.998
0.997
Ao=M/rohofy
138
236
301
206
236
选配钢筋
φ10
@200
φ10
@200
6φ8@200
4φ8@200
φ10
@200
(fc=14.3,fy=300)
斜截面受剪承载力计算
表5
截面
边支座
第一内支座
中间支座
V=β(g+q)ln
42.97
47.26
47.26
0.25βcbhofc
260.98>V
56.21>V
56.21>V
0.7fcbho
38.57
41.25
41.25
箍筋肢数 直径
φ6
φ6
φ6
Asv=n Asv1
106
112
112
S=1.25fyvAsvho/V-0.7ftbho
85
103
103
实配箍筋间距s
120
120
120
3.2.风荷载作用下的框架内力计算
3.2.1各杆相对线刚度及相关尺寸
图3-2-1
根据上图及水平风荷载标准值，采用D值法计算风荷载作用下的内力
1）框架柱的剪力
框架柱剪力标准值计算
表6见下页

层数
（ΣF）
柱号
k＝ib/2ic
αc=k/2+k
D=αc×12ic/h2
V＝ΣF×D’/ΣF（KN）
5
（16.41KN）
A5
B5
1.595
3.976
0.444
0.665
0.186(12/3.92)
0.279(12/1.92)
3.28
4.92
4
（21.08KN）
A4
B4
1.595
3.976
0.444
0.665
0.186(12/3.92)
0.279(12/1.92)
7.50
11.25
3
（18.57KN）
A3
B3
1.595
3.976
0.444
0.665
0.186(12/3.92)
0.279(12/1.92)
11.21
16.82
2
（18.57KN）
A2
B2
1.595
3.976
0.444
0.665
0.186(12/3.92)
0.279(12/1.92)
14.93
22.39
1
（20.36KN）
A1
B1
2.16
5.387
0.519
0.729
0.279(12/4.22)
0.226(12/4.22)
26.24
21.26
3.2.2框架柱反弯点高度计算
表7
层数
第五层（m=5,n=5nh=3.9m）
柱号
k
γo
α1
γ1
α2
γ2
α3
γ3
y (m)
A5
1.595
0.56
1
0
－
－
1
0
2.18
B5
3.976
0.45
1
0
－
－
1
0
1.76

第四层（m=4,n=4,h=3.9m）
A4
1.595
0.64
1
0
1
0
1
0
2.5
B4
3.976
0.5
1
0
1
0
1
0
1.95

第三层（m=3,n=3,h=3.9m）
A3
1.595
0.72
1
0
1
0
1
0
2.81
B3
3.976
0.5
1
0
1
0
1
0
1.95

第二层（m=2,n=2,h=3.9m）
A2
1.595
0.8
1
0
1
1
1.3
0
3.1
B2
3.976
0.5
1
0
1
0
1.