土木工程毕业论文范例-结构.doc

土木工程毕业论文范例-结构

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2

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毕 业 设 计（论 文）

设计(论文)题目：
南京江宁某高校1号教学楼设计

学生姓名：

指导教师：

二级学院：

专　　业:

班　　级:

学　 号:

提交日期：
2
答辩日期：
2012年3月 20 日

目 录
摘 要 III
Abstract IV
1 工程概况 1
1。1 工程名称 1
1.2 建筑设计资料 1
1。3 基本数据 2
2 结构选型及布置 3
2。1确定结构体系 3
2。2梁柱截面的确定 3
2。3横向框架的布置 3
2。4横向框架的跨度和柱高 4
3框架内力计算 5
3.1水平地震荷载下的横向框架（KJ-3)内力计算 5
3.2风荷载作用下的横向框架（KJ—3)内力计算 22
3.3竖向恒载作用下的横向框架(KJ-3）内力计算 28
3.4竖向活载作用下的横向框架（KJ—3）内力计算 47
4 梁、柱的内力组合 62
4.1梁的内力组合 62
5 梁、柱的截面设计 69
5。1梁的配筋计算 69
5。2柱的配筋计算 71
6 基础设计 75
6。1外柱独立基础设计 75
6。2 内柱联合基础设计 78
7 楼梯设计 82
7。1 梯段板的计算 82
7。2平台板计算 83
7。3平台梁计算 83
8 屋盖现浇板计算 85
8。1计算简图的确定 85
8。2荷载计算 86
8。3板的内力计算 86
8.4板的配筋计算 90
9 楼面现浇板计算 91
9。1计算简图的确定 91
9。2荷载计算 91
9。3板的内力计算 92
9.4板的配筋计算 95
参考文献 97
致 谢 98

II

III
南京江宁某高校1号教学楼
摘 要
依据课题任务书以《建筑防火规范》、《建筑结构荷载规范》和《混凝土结构设计规范》等国家现行规范，规程完成了该课题建筑,结构，施工三个方面的设计，首先从总体出发，综合考虑和组织室内外的空间完成建筑平面，立面，以及剖面的设计;其次完成了一榀框架各结构构件的配筋设计，手绘结构施工图。整个设计方案在建筑、结构方面满足国家现行规范要求。
本设计对一榀框架，从结构选型入手，计算分析了该框架的荷载,利用分层法和D值法分别对框架结构在竖向荷载、水平风荷载作用下产生的内力进行了计算，通过内力组合，得出框架的控制内力，最后完成框架各构件的配筋计算并绘制了该框架的施工图。设计书中同时选算了框架的一个基础、楼梯,给出了基础、楼梯的配筋计算并绘制了施工图。

关键词：建筑设计；框架;配筋

IV
The first teaching building of College of Nanjing Jiangning
Abstract
On the basis of mandate and the norms in the country， such as ”building fire protection norms," ”structural load norms" and the "design of concrete structures” and so on, in order to complete the task of architecture， structural， construction design. First of all， considering the space in the open and air, complete the construction, Facade, and the corss—section of the design and map architectural construction blueprint； Secondly, completed a load of the structural component of the framework of the reinforcement design, hand—painted structural construction blueprint， and completed the entire structure design。 The whole design programs satisfy the state standard requirements in respect of architecture and structure, the construction design satisfy the reality on the ground。文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络
The instruction booklet introduce a load of frame, First of all, selecte the type of structure， calculate and analyze the framework of the load, by the stratification and method D calculate respectively the internal forces of frame on the act of vertical load and wind loads . Through the combination of internal forces， conclude the control framework drawn forces, Finally ， finishe the reinforcing bar calculation about the components of framework , and paint structural construction drawing。 The booklet also design a foundation and stairs, and conclude the reinforcing bar calculation of the stairs and the base, and complete their structural construction blueprint。本文为互联网收集，请勿用作商业用途文档为个人收集整理，来源于网络

Key words： Architectural design； The frame； Reinforcement

2
1 工程概况
1.1 工程名称
南京江宁某高校1号教学楼
1.2 建筑设计资料
本建筑为南京江宁某高校1号教学楼,1~13轴为四层,层高均为3.6m。在建筑设计中，教室、教师休息室、厕所等用房布置合理。
本建筑采用三跨内廊式建筑，两边跨跨度均为7。2m，中跨跨度为3.0m。建筑物总体呈长条形，总长为54m，总宽为17。4m,总高为15.4m，总面积为3758.4m2.
建筑平面如下图所示:

图1。1 建筑平面布置图
1.3 基本数据
1。3。1工程地质报告摘要
1.3。1.1地下水位
地下水位位于—4m，对砼无侵蚀性。
1.3。1.2基础埋深
基础埋深为—2。8m。本工程±0。00相对于绝对标高为15。40m，室内外高差为0.45m.
1。3.1.3土层描述
地基土表层为很薄的杂填土层，其下是较厚的粘土，约3.6m厚，其重度γ=19。8KN/m3，塑性指数IP=23.2，液性指数IL=0.50，容许的地基承载力标准值为fK=200KN/m2；深层土为很厚的残积粘土层，其重度γ=19。4KN/m3.
1。3.1。4抗震要求
地震烈度为七度，抗震等级为三级，Ⅱ类场地土，近震。
1。3。2气象条件摘要
基本风压: W0=0.40KN/m2
基本雪压： S0=0。65KN/m2
1。3.3活荷载
查《建筑结构荷载规范》.

2 结构选型与布置
2.1确定结构体系
本工程采用框架承重，现浇整体式钢筋砼楼板，墙体240厚KP1空心砖墙.
2。2梁柱截面的确定
2。2。1横向框架梁
2。2。1。1截面高度h
框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L。
h1=L1=×7200＝600~900mm
h2=L1=×3000＝250~375mm
取h1=650mm，h2=400mm
2。2.1。2截面宽度
b1=h1=×700＝233～350mm
考虑地震区b≥250mm，故取b2= b1=250mm
2。2.2纵向框架梁
2.2.2。1截面高度
h=L=×4500＝375～563mm 取h=400mm
2。2。2.2截面宽度
b=h=×400＝133～200mm 取b=250mm
2。2.3框架柱
本设计按底层层高的1/10取值为360mm，同时参照类似工程的设计经验,决定采用截面尺寸为500×500mm的方形柱.

2.3横向框架的布置

图2。1 结构平面布置图

2。4横向框架的跨度和柱高
2。4.1框架的跨度
框架的跨度应取柱形心间的距离。
2。4.2框架底层柱的高度
框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离.根据地质资料综合分析,假定基础高度为0.8m，确定基础顶面标高为—2.00，二层板顶的标高为3.6，所以底层柱高应取为5.6m。
2.4.3其余各层柱高
除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高，故本设计其余各层柱高均为3。6m。

13
图2.2 各层柱高示意图

3框架内力计算
3。1水平地震荷载下的横向框架(KJ-3)内力计算
3.1。1地震作用的计算
地震作用的计算即地震荷载的计算。按《建筑抗震设计规范》规定，本设计的结构底部总剪力(即总地震荷载)可以按公式FEK=α1·Geq来计算，其中α1=αmax·。
3.1。1.1产生地震荷载的建筑物总质量Geq的计算
（1)作用于房屋上的恒载标准值
①、屋面荷载
防水层 三毡四油上铺小石子 0。40 KN/m2
找平层 20厚1：3水泥砂浆找平 0。02×20=0。40 KN/m2
保温层 70厚沥青珍珠岩块保温层 (0.07+0。235）/2×7=1。07 KN/m2
结构层 120厚现浇钢筋砼屋面板 0。12×25=3。0 KN/m2
粉刷层 10厚粉平顶 0。01×17=0.17 KN/m2
Σ=5.44 KN/m2
②、楼面荷载
面 层 15厚1：2白水泥白石子 0.015×16=0。24 KN/m2
找平层 20厚1：3水泥砂浆找平 0.02×20=0.40 KN/m2
结构层 120厚现浇钢筋砼楼板 0.12×25=3。0 KN/m2
粉刷层 10厚粉平顶 0。01×17=0。17 KN/m2
Σ=3.81KN/m2
③、框架梁、柱重量
a、b×h=250mm×650 mm横向框架梁
梁自重 25×0.25×(0.65—0.1)= 3.75kN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01 ×（0.65—0。1 +0。25 )×2×17=0.29kN/m
Σ=4。04 kN/m
b、b×h=250mm×400mm横向框架梁
梁自重 25×0.25×（0.4-0.1)=1.25 kN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0。01×(0.4—0.1+0。25) ×2×17=0.153 kN/m
Σ=1。403 kN/m
c、b×h=250 mm×400mm纵向框架梁
梁自重 25×0。25×（0.4—0。1）=1。875 kN/m
抹灰层:10厚混合砂浆 0。01×(0.4-0.1+0.25） ×2×17=0。187kN/m
Σ=2.062 kN/m
d、框架柱
b×h=500mm×500mm
柱自重 25 ×0。5×0。5=6。25kN/m
抹灰层： 10厚混合砂浆 0。01m×(0。5m +0.5m）×2×17 kN/m3=0.34kN/m
Σ=6.59 kN/m
（2)、质点质量Gi的计算
决定多层框架的地震荷载时，结构的计算简图可以认为是一多质点体系，产生地震荷载的建筑物重量集中于各层的楼盖处，各质点质量还应包括上下各半层范围内的恒载，50%的雪载或50％的楼面等效均布活荷载。
①、集中于屋盖平面处的质点质量G4
雪载（50%) 0。5×0.65×54×17.4=305.37 KN
屋面恒载 4。94×54×17。4=4218.80KN
650高横向框架梁 4.04×(7.2-0。5)×26=703。77KN
400高横向框架梁 1。403×(3—0。5)×13=45.60KN
400高纵向框架梁 2.062×（4。5—0.6)×48=386。01KN
柱 6.59×3.6÷2×52=616。82KN
女儿墙 0。24×（1—0。08）×（17。4×2+54×2）×14+0。08
×0。3×（17。4×2+54×2）×25=527.103KN
横墙 0。24×14×[7.2×1.8×16+（3.0×1.8—1。2×2。1÷2) ×2] =724。55 KN
纵墙 0。24×14×[（4。5×1.8－2.7×2。1）×24
＋4.5×1.8×22］=794。71KN
(忽略内纵墙的门窗按墙重计算）
钢窗 2.7×2。1÷2×0。4×24=27.22 KN
合计：G4=8209。01KN
②、集中于三顶盖平面处的质点质量G3
楼面活载(50％) 0。5×2×54×17.4=939。60KN
楼面恒载 3。81×54×17。4=3110.08KN
650高横向框架梁 7 03.77KN
400高横向框架梁 45.60KN
400高纵向框架梁 386.01KN
柱 616。82KN
横墙 0.24×14×7。2×1.8+724。55×2=1492.65KN
纵墙 794。71×2=1589。42KN
钢窗 27.22×2=54.44KN
合计：G3=8938.39KN
③、集中于二顶盖处的质点质量G2=43.55+G3=8981。94KN
④、集中于一层顶盖处的质点质量G1
楼面活载（50％） 939.60KN
楼面恒载 3110。08KN
650高横向框架梁 703。77KN
400高横向框架梁 45。60KN
400高纵向框架梁 386。01KN
柱 6。59×（1。8+2。8)×52=1576.33KN
横墙 768.10+811。65×2.8/1.8=2030.67KN
纵墙 794.71+794。71×2.8/1。8=2030。93KN
钢窗 27。22×2=54。44KN
合计：G1=10877。43KN
整个建筑物的重力荷载代表值如下图所示：

图3。1 建筑物的重力荷载代表值示意图
3。1.2梁和柱刚度的计算
本工程柱、梁的砼均采用C30,EC=3.0×107KN/m2.
3.1.2.1梁和柱的线刚度计算
①、梁的线刚度计算
在计算框架梁的惯性矩时，考虑梁为矩形截面.框架梁截的折算惯性矩计算时,对于现浇整体式结构，中框架的折算系数为2，边框架的折算系数为1。5。
表3.1 梁的线刚度计算表
类 型
截 面 积
b×h (m2)
跨度
L (m）
截面惯性矩
I0=bh3
中 框 架
边 框 架
IB=2I0
iB
IB=1。5I0
iB
650高
0。25×0.65
7。2
5。72×10—3
11.4×10-3
47678
8。58×10-3
35758
400高
0。25×0。4
3。0
1.33×10-3
2。66×10—3
26667
2.0×10-3
20000
注：表中iB = (KNm）
②、柱的线刚度计算
表3。2 柱的线刚度计算表
层 次
层 高 （m)
截面积 b×h （m2)
截面惯性矩 IC= bh3
线刚度iC
底 层
5.6
0.5×0.5
5。21×10-3
27902
其余层
3。6
0.5×0。5
5.21×10-3
43403
注：表中iC = （KNm）
(2)、柱的侧移刚度D值的计算
①、中间框架中柱侧移刚度D值的计算
表3.3 中间框架中柱侧移刚度D值的计算表
层次
截面 (m2）
层高 （m）
线刚度iC
K
α
D=α·
4
0.5×0。5
3。6
43403
1.71
0.46
18540
3
0.5×0。5
3。6
43403
1.71
0。46
18540
2
0。5×0.5
3.6
43403
1.71
0。46
18540
1
0.5×0。5
5。6
27902
2.66
0。68
7243
注:底层K=，α=；非底层=,α=
②、中间框架边柱侧移刚度D值的计算
表3.4 中间框架边柱侧移刚度D值的计算表
层次
截面 （m2）
层高 (m）
线刚度iC
K
α
D=α·
4
0。5×0.5
3.6
43403
1。10
0.35
14248
3
0。5×0。5
3。6
43403
1.10
0.35
14248
2
0。5×0。5
3.6
43403
1。10
0.35
14248
1
0。5×0.5
5。6
27902
1.71
0.60
6359
注：底层K=，α=；非底层=，α=
③、边框架中柱侧移刚度D值的计算
表3。5 边框架中柱侧移刚度D值的计算表
层次
截面 （m2）
层高 （m）
线刚度iC
K
α
D=α·
4
0.5×0。5
3.6
43403
1.28
0。39
15718
3
0.5×0.5
3。6
43403
1。28
0.39
15718
2
0.5×0。5
3。6
43403
1。28
0.39
15718
1
0。5×0.5
5.6
27902
2.00
0。62
6671
注：底层K=，α=；非底层=，α=

④、边框架边柱侧移刚度D值的计算
表3。6 边框架边柱侧移刚度D值的计算表
层次
截面 （m2）
层高 （m)
线刚度iC
K
α
D=α·
4
0。5×0.5
3。6
43403
0.82
0。29
11725
3
0。5×0.5
3。6
43403
0.82
0。29
11725
2
0。5×0。5
3.6
43403
0。82
0。29
11725
1
0.5×0.5
5。6
27902
1.28
0。54
5796
注：底层k=，α=;非底层=，α=
（3)、各层柱侧移刚度之和（层间刚度)的计算
表3.7 层间刚度的计算表
层次
中框架中柱
中框架边柱
边框架中柱
边框架边柱
∑D
4
407883
313448
62872
46900
831102
3
407883
313448
62872
46900
831102
2
407883
313448
62872
46900
831102
1
159353
139888
26685
23186
349112

3。1.3结构基本自振周期T1的计算
表3。8 结构基本自振周期计算表
层次
各层重量（KN）
总重量(KN)
层间刚度∑Di
Δui=
∑uT=∑Δui
4
8209。01
8209.01
831102
0.010
0。168
3
8938。39
17147。4
831102
0。021
0.158
2
8981。94
26129.34
831102
0.031
0.137
1
10877。43
37006。77
349112
0.106
0.106

注：上式中，对于民用建筑取=0。6~0。8，本设计取=0.6；对于Ⅱ类场地土近震取特征周期值Tg=0。3(s)

3.1.4横向水平地震作用的计算
本设计的建筑为7°近震，地震影响系数αmax=0。08，则相应于基本自振周期的α1值为:
α1＝αmax·（）0。9=0.08×（）0。9=0。0604
所以结构总水平地震作用值为:
FEK=α1·Geq=0。0604×0.85×37006.77=1899.93KN
因为T1〈1。4 Tg， δn=0
故附加的集中水平地震作用为：
ΔFn=δn×FEK=0×1768。54=0
则各质点分配的地震作用为：
Fi=×FEK （1—δn）
表3。9 各指点分配地震作用Fi表
层 次
层 高(m)
高 度(m)
重 量 （KN）

Fi=×FEK (1—δn)
剪力 Vi
4
3.6
16.4
8209。01
0。343
651.68
651。68
3
3。6
12。8
8938。39
0。291
552。88
1204.56
2
3。6
9。2
8981。94
0。210
398。99
1603.55
1
5.6
5.6
10877。43
0。155
294.49
1898.04
3.1。5水平地震荷载作用下的结构变形验算
根据《建筑抗震设计规范》GBJ11—89的要求，本结构须进行多遇地震作用下的抗震变形验算，要对结构的变形加以限制，使其层间弹性位移以及结构顶点位移不超过一定的限值。
对于砌体填充墙的框架结构，其层间弹性位移限值为≤，其顶点弹性位移变形限值≤。
本结构变形计算如下表所示：
表3.10 构变形计算表
层次
剪力 Vi
刚度 Di
层间位移 ΔUi=

ΣΔUi
4
651。68
831102
0。0008
1/4500
0.0095
3
1204。56
831102
0。0014
1/2571
0.0087
2
1603.55
831102
0。0019
1/1895
0。0073
1
1898。04
349112
0。0054
1/1037
0.0054
由上表可知，结构层间相对位移均小于，故其层间弹性位移满足要求.结构的顶点位移为==≤，故也满足要求.
3。1.6地震荷载作用下的横向框架内力计算
由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力，按照每榀框架的刚度比值分配到每榀框架上，而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根柱上，最后以反弯点法求结构的内力。现以KJ-3为例，其内力的计算如下：
3.1.6。1地震剪力的分配
在每层结构中，KJ—3的地震剪力分配系数为:
非底层； 底层
故地震剪力分配为：
表3。11 地震剪力分配表
第四层 =651.68×0。0789=51。42KN

A柱
B柱
V=Vim×
51.42=11。17KN
51。42=14。54KN

第三层 =1204.56×0.0789=95.04KN

A柱
B柱
V=Vim×
95。04=20.65KN
95。04=26。87KN
第二层 =1603。55×0。0789=126。52KN

A柱
B柱
V=Vim×
126。52=27.49KN
126。52=35。77KN
第一层 =1898.04×0.0779=147。90KN

A柱
B柱
V=Vim×
147.90=34。57KN
147.90=39.38KN
注：在剪力分配时，D柱与A柱相同,C柱与B柱相同，故表中未列出D柱和C柱的剪力。
3.1.6。2柱的反弯点高度计算
表3。12 柱的反弯点高度计算表
位置
系数
A
B
C
D
第四层
m=4
n=4
h=3.6m

1。10
1。71
同

B

柱
同

A

柱
y0
0。355
0.386
α1
1
1
y1
0
0
α2
-
-
y2
0
0
α3
1
1
y3
0
0

1。278
1。309
位置
系数
A
B
C
D
第三层
m=4
n=3
h=3.6m

1.10
1。71
同

B

柱
同

A

柱
y0
0.45
0.45
α1
1
1
y1
0
0
α2
1
1
y2
0
0
α3
1
1
y3
0
0

1.62
1.62
第二层
m=4
n=2
h=3.6m

1.10
1.71
同

B

柱
同

A

柱
y0
0。455
0.50
α1
1
1
y1
0
0
α2
1
1
y2
0
0
α3
1.56
1。56
y3
-0.045
—0。015

1。476
1。746
第一层
m=4
n=1
h=5。6m

1。71
2。66
同

B

柱
同

A

柱
y0
0.56
0.55
α1
－
－
y1
0
0
α2
0。643
0。643
y2
0
0
α3
－
－
y3
0
0

3。136
3.08
注：1. y0由m、n及查表得到。
2。 y1由α1及查表得到，α1=；当i1+i2＞i3+i4时，α1取倒数，即α1=并且y1值取负号“-”。
3。 y2由α2及查表得到,α2=h上/h本。
4。 y3由α3及查表得到，α2= h下/h本。
5。=（y0+y1+y2+y3)h 。

3。1。6.3柱端弯矩计算 设地震荷载从左向右作用
柱下端弯矩 M下=×V
柱上端弯矩 M上=(h-)×V
柱端弯矩计算结果如下图所示：（C柱和B柱相同，D柱和A柱相同)

图3。2 柱端弯矩分布表
3.1。6.4梁端弯矩计算--根据节点平衡来计算
第四层：MAB=MDC=25。94KNm
MBA=MCD=×33。31=21.36KNm
MBC=MCB=×33。31=11.95KNm

第三层：MAB=MDC=14.28+40。89=55。17KNm
MBA=MCD=×(19.03+53.20)=46.32KNm
MBC=MCB=×(19。03+53.20）=25.91KNm

第二层：MAB=MDC=33.45+58.39=91.84KNm
MBA=MCD=×（43。53+66。32)=70。45KNm
MBC=MCB=×（43。53+66。32)=39.40KNm
第一层:MAB=MDC=40.58+85。18=125.76KNm
MBA=MCD=×（62.45+99.23）=103。69KNm
MBC=MCB=×(62。45+99。23)=57.99KNm
3.1。6。5水平地震作用下的框架内力图（左向)
框架的弯矩图由柱端弯矩和梁端弯矩可以直接做出，弯矩图画在构件的受拉边，不标正负号.
框架的剪力图根据框架弯矩图，通过对梁或柱取脱离体,求某一点ΣM=0,则可以求出梁端和柱端剪力，然后即可做出剪力图。
框架轴力图即柱轴力图，根据框架剪力图，取节点脱离体，求ΣY=0，即可求出柱的轴力图，轴力以柱受压为正。
图3。3 M图(KNm)

图3。4 V图（KN)

图3.5 N图(KN)
3。2风荷载作用下的横向框架(KJ—3）内力计算
3。2。1风荷载计算 (假定风从左向右吹）
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应为：WK=βZμSμZw0。因结构高度H=16.4m＜30m，故取βZ=1。0；对于矩形截面，μS=1.3，本建筑物所在地地面粗糙度为大城市郊区，故地面粗糙度属B类。将风荷载换成作用于框架每层节点上的集中荷载,如下表：
表3.13 风荷载计算表
层次
βZ
μS
Z (m）
μZ
w0 （KN/m2）
A (m2）
PW （KN）
4
1.0
1。3
14.4
1.14
0。40
12。60
7。47
3
1.0
1.3
10.8
1.04
0.40
16。20
8.76
2
1.0
1。3
7。2
1.0
0.40
16。20
8。42
1
1。0
1。3
3。6
1.0
0。40
17.55
9.13
注：表中A为各层框架节点的受风面积.

故风荷载下的计算简图为:

图3.6 风荷载计算简图

3.2.2风荷载下的横向框架内力计算—D值法
3。2。2.1风荷载下各柱剪力的分配：
表3。14 风荷载各柱剪力分配表
层数
A柱
B柱
C柱
D柱
4
7.47
=1.62
7。47
=2.11
同

B

柱
同

A

柱
3
16。23
=3.53
16.23
=4。59
2
24.65
=5.36
24。65
=6.97
1