广南中学教学综合楼设计设计计算教学提纲.doc

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南昌广南中学教学综合楼设计
the design of  office-and-teaching building complex of  Guang Nang middle school in nanchang

总计 毕业设计（论文） 49 页
表 格 12 个
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摘要
本计算书是针对南昌工程学院土木工程专业2011级毕业设计——南昌广南中学教学综合楼设计的书面成果。本教学楼为五层现浇钢筋混凝土框架结构，长72m，宽17.4m，层高3.3m。
整个设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计根据现行规范和毕业设计任务书的要求对教学楼进行了合理的平面布置。由于本建筑不属于高层建筑，故在结构设计中不考虑风荷载和地震荷载。首先选择一榀框架为本次手算的对象，明确计算简图和各个计算参数，计算竖向荷载、水平荷载，进而计算出各种荷载作用下的内力，然后对各种内力进行组合，从中挑选出一组或多组最不利内力组合进行截面配筋计算。最后完成了梁柱配筋、板配筋、基础配筋等各构件施工图的绘制。
在结构设计部分，下载excel计算表格进行力矩分配的电算，将电算结果同手算结果进行对比、分析，以保证计算成果的可靠性。

关键词:教学楼、框架结构、抗震设计、excel

Abstract
The calculations for Nanchang Institute of Civil Engineering Specialty 2011 class Graduation - The written results of Nanchang Guangnan middle school complex building design. The school building is five-situ reinforced concrete frame structure, length 72m, width 17.4m, story 3.3m.
The whole design is divided into two parts, architectural design and structural design. Architectural design according to existing norms and graduation requirements of the design task book teaching building for a reasonable layout. Since this building does not belong to the high-rise buildings, it is not considering wind load and earthquake load in structural design. I select a frame as the object of count, clearly diagrams and calculate various calculation parameters, calculate vertical load, horizontal load, then calculate the internal force under various loads. And calculate the various internal force, pick out the most unfavorable combination of one or more sets of internal forces from a section reinforcement. Finally completed the beams reinforcement, plate reinforcement and foundation reinforcement components such as working drawing.
In the structural design section, I download excel spreadsheet to calculate the torque distribution, the results were compared with the results of the hand count, analyzed to ensure the reliability of the results of the calculation.

Keywords: teaching building, frame structure, seismic design, excel

目录
摘要 I
Abstract II
第一章 工程概况 1
1.1项目名称 1
1.2建筑组成及面积分配（面积上下浮动在10％以内） 1
1.2.1教学区用房 1
1.2.2教学管理区用房 1
1.2.3其它约1000平方米 1
1.3建筑标准 1
1.3.1层高和层数 1
1.3.2屋面 2
1.3.3墙面 2
1.3.4装修 2
1.4设计规范 2
1.5场地工程地质条件件(参考初步工地勘察报告) 3
1.5.1地形地貌 3
1.5.2地层构成 3
1.5.3水文地质条件 3
1.5.4场地抗震性能 3
1.5.5场区地层分布情况 3
第二章 结构选型与布置 5
2.1结构平面布置 5
2.2主要构件选型、材料选择和构件尺寸初选 5
2.2.1主要构件选型 5
2.2.2材料选择 5
2.3框架几何尺寸 5
2.3.1横向框架梁 5
2.3.2纵向框架梁 6
2.3.3次梁 6
2.3.4框架柱 6
2.3.5楼板厚 6
2.4梁、柱的跨（高）度（取一榀框架计算） 6
2.4.1边跨梁的跨度 6
2.4.2中间跨的跨度 6
2.4.3柱高 6
2.5结构计算简图 6
2.5.1柱线惯性矩 6
2.5.2底层柱线刚度 6
2.5.3其它层柱线刚度 6
2.5.4边跨梁的惯性矩 7
2.5.5边跨梁的线刚度 7
2.5.6中间跨的惯性矩 7
2.5.7中间跨的线刚度 7
2.5.8分配系数 7
第三章 框架计算 8
3.1屋面恒载 8
3.2楼面恒载 8
3.3构件自重 8
3.4固端弯矩 10
3.4.1边跨 10
3.4.2中跨 10
3.5节点分配系数的计算 10
3.6恒荷载的作用下内力分析 12
3.7活荷载及其内力分析 15
3.7.1屋面活荷载 15
3.7.2楼面活荷载 15
3.7.3内力分析 16
3.8框架梁内力组合 19
3.9框架柱内力组合 21
3.9.1框架边柱（D、A)在恒载作用下的轴力 21
3.9.2框架中柱（C、B)在恒载作用下的轴力 22
3.9.3框架边柱（D、A)在活载作用下的轴力 24
3.9.4框架中柱（C、B)在活载作用下的轴力 25
3.10框架梁的配筋计算 29
3.10.1跨中正截面 29
3.10.2支座正截面 29
3.10.3支座斜截面 30
3.11框架柱的配筋计算 30
3.11.1纵向受力钢筋 30
3.11.2箍筋计算 31
第四章 基础设计 33
4.1确定基础底面积 33
4.1.1按轴心受压估算 33
4.2基础高度计算 34
4.3基础底板配筋计算 35
第五章 板配筋计算 36
5.1走廊单向板 36
5.1.1荷载计算 36
5.1.2内力及配筋计算 36
5.2次梁的设计 37
5.2.1荷载计算 37
5.2.2内力及配筋计算 37
5.3双向板楼板设计 39
5.3.1荷载计算 39
5.3.2弯矩计算 40
第六章 楼梯设计 43
6.1梯段板计算 43
6.1.1确定板厚 43
6.1.2荷载计算 43
6.1.3内力计算 44
6.1.4配筋计算 44
6.2平台板的计算 44
6.2.1荷载计算（取1m宽板带计算） 44
6.2.2内力计算 45
6.2.3配筋计算 45
6.3平台梁的计算 45
6.3.1荷载计算 45
6.3.2内力计算 45
6.3.3配筋计算 46
结论 47
参考文献 48
致谢 49

第一章 工程概况

1.1项目名称
本工程为南昌广南中学教学综合楼，建筑场地地势平坦，各种设施满足要求，拟建教学楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约5000m2，建筑体型组合可为单一或组合型（可根据各部分功能具体情况灵活安排），室外有停车场及绿化布置。

1.2建筑组成及面积分配（面积上下浮动在10％以内）
1.2.1教学区用房
教学区总建筑面积为2800平方米，主要作为日常教学使用
（1）普通教室：约75m2 若干
（2）多媒体教室：约60m2（4个）
（3）电脑房：约120m2（2个）
1.2.2教学管理区用房
该区总建筑面积为1200平方米，主要作为教室日常办公管理
（1）语数外等等各科教研室及相关行政机构办公室：约30-45 m2（15个）
（2）图书阅览室：300 m2（1个）
（3）教具仓库：100 m2（2个）
（4）小会议室：60m2（1个）
（5）大会议室：150 m2（1个）
1.2.3其它约1000平方米
（1）交通面积：若干走道 楼梯 过厅等
（2）男女厕所：30-45 m2（每层2个）

1.3建筑标准
1.3.1层高和层数
（1）门厅等：3.9m~4.2m(层高)
（2）主要用房：3.3m~3.6m(层高)
（3）层数：4～6层
1.3.2屋面
柔性防水上人屋面
1.3.3墙面
外墙为240厚空心砖，隔墙为200厚空心砖或轻质隔墙
1.3.4装修
（1）外墙：面砖、涂料、石材、集石、喷涂等
（2）内墙：卫生间 瓷砖贴面至吊顶高，其余房间为普通粉刷。
（3）楼地面：会议室为木地板，卫生间为防滑地砖，其他均为地砖地面。
（4）顶棚为轻钢龙骨矿棉板吊顶。
（5）门窗：喷塑铝合金外门窗或塑料外门窗，内门为木门，其他视设计需要而定

1.4设计规范
本项目将按中国国家已颁布之各规范及地方规范进行设计，幷同时参考规范修改送审稿，具体如下：
(1) 建筑结构设计术语和符号标准 GB/T50083-97
(2) 建筑抗震设防分类标准 GB50223-2010
(3) 工程结构设计基本术语和通用符号 GBJ132-90
(4) 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068-2001
(5) 建筑结构荷载规范 GB50009-2010
(6) 建筑抗震设计规范 GB50011-2010
(7) 混凝土结构设计规范 GBJ50010-2010
(8) 钢结构设计规范 GB 50017-2003
(9) 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98
(10) 高层建筑箱形与筏形基础技术规范 JGJ6-99
(11) 建筑桩基技术规范 JGJ94-94
(12) 江西地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ01-501-92
(13) 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010
(14) 人民防空地下室设计规范 GB 50038-94
(15) 地下工程防水技术规范 GB 50108-2001
(16) 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002
(17) 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001

1.5场地工程地质条件件(参考初步工地勘察报告)
1.5.1地形地貌
本场地地貌上为永定河冲洪积扇中下部，第四系地层厚度大于130m。场地地形较平坦，自然地面标高在39.00m左右。
1.5.2地层构成
拟建场地地基土层主要为永定河多次冲洪积形成的冲洪积层，在勘探深度130m 范围内地基土层主要为粉土、粉质粘土、细中砂及卵石、砾石组成，在垂直方向上形成多次沉积韵律。
1.5.3水文地质条件
根据初步钻探资料，自然地面下30m 深度范围内主要有3层地下水；第一层为上层滞水，初步勘察未发现该层水；第二层为潜水，静止水位标高在+24.40 –+23.99m之间，埋深14.38 ~14.74m；第三层为承压水，静止水位标高约在22.58m，埋深约为16.20m。上述各层地下水水质对混凝土结构及钢筋混凝土中的钢筋均无腐蚀性，但在干湿交替情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋均具有弱腐蚀性。
1.5.4场地抗震性能
根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010），拟建场地的抗震设防烈为VI 度，场地土类型为中硬土，建筑场地类别为I 类。根据现场标准贯入试验与剪切波速试验结果分析判定：拟建场地属非液化地基。有关场地地震安全性评估，参见地震局发出的相关报告。
1.5.5场区地层分布情况
岩土工程初步勘察所揭露的130 米深度范围内地层，按沉积年代成因类型可分为人工堆积层和第四系沉积层两大类，而按地层岩性及工程特性又可进一步划分为18 个主要土层，自上而下分布情况如下表。

表1.5.5
层序
土层名称
层底标高(m)
1
人工填土
+37.2–+35.2
2
粉土夹粉质粘土
+30.7–+27.9
3
中砂夹粉细砂
+26.3–+24.4
4
圆砾
+20.8–+19.4
5
粉土
+14.8–+13.3
6
卵石夹中粗砂
+6.5–+1.3
7
粉质粘土
+0.8–-1.6
8
卵石
-4.5–-6.5
9
粉质粘土
-12.5–-14.5
10
中砂
-15.4–-17.9
11
粉质粘土
-28.5–-31.0
12
圆砾夹中砂
-42.7–-44.4
13
粉质粘土
-49.0
14
中砂
-57.1
15
粉质粘土
-71.7
16
卵石
-80.2
17
粉质粘土
-90.9
18
圆砾
<-91.3

第二章 结构选型与布置

2.1结构平面布置
根据建筑功能要求及结构布置，结构平面布置图如下

图2-1 结构平面布置图

2.2主要构件选型、材料选择和构件尺寸初选
2.2.1主要构件选型
（1）梁、板、柱和楼梯结构形式：现浇钢筋混凝土
（2）墙体：外墙、内墙和女儿墙为240mm厚空心砖，隔墙为200mm厚轻质空心砖
（3）基础：柱下钢筋混凝土独立基础
2.2.2材料选择
（1）梁、板、柱、楼梯和基础统一使用标号C30的混凝土
C30:,,;
（2）主受力钢筋为HRB335级钢筋
HRB335：

2.3框架几何尺寸
2.3.1横向框架梁
(1)DC:
(2)CB:
(3)BA:
2.3.2纵向框架梁

2.3.3次梁

2.3.4框架柱

2.3.5楼板厚

2.4梁、柱的跨（高）度（取一榀框架计算）
2.4.1边跨梁的跨度
DC:8.4；BA: 6.6
2.4.2中间跨的跨度
CB：2.4
2.4.3柱高
（1）底层柱高：设基础底面标高为2.5，基础高度为1，所以底层柱高为3.3+2.5-1=4.8
（2）其它层柱高：3.3

2.5结构计算简图
2.5.1柱线惯性矩

2.5.2底层柱线刚度

2.5.3其它层柱线刚度

2.5.4边跨梁的惯性矩
（1）DC:
（2）BA:
2.5.5边跨梁的线刚度
（1）
（2）
2.5.6中间跨的惯性矩
CB:
2.5.7中间跨的线刚度
CB:
2.5.8分配系数
设，则,,,

图2.5.8 框架计算简图

第三章 框架计算

3.1屋面恒载
沥青防水卷材 0.35
20mm厚水泥砂浆找平 20×0.02=0.4
65mm厚聚苯乙烯板保温层 0.2×0.065=0.013
120mm厚现浇混凝土楼板 25×0.12=3
15mm厚板底抹灰 17×0.015=0.26
三毡四油柔性防水层 0.4
40厚水泥石灰砂浆3‰找平层 14×0.04=0.56
合计：4.98

3.2楼面恒载
10mm厚水磨石面层 0.5
20mm厚水泥砂浆打底 0.65
120mm厚现浇混凝土楼板 25×0.12=3
15mm厚板底抹灰 17×0.015=0.26
合计：4.41

3.3构件自重
横向框架梁自重(DC) 0.3×0.65×25=4.85
(CB) 0.3×0.3×25=2.25
(BA) 0.3×0.6×25=4.5
纵向框架梁自重 0.3×0.7×25=5.25
墙重 0.24×11=2.64
隔墙 0.2×3.3×8=5.28
屋顶女儿墙 0.24×1.2×11=3.17
标准柱 0.6×0.6×3.3×25=29.7
底层柱 0.6×0.6×4.8×25=43.2
角柱 （0.9×0.9-0.3×0.3）×3.3×25=59.4
铝合金窗 0.5
木门 0.2
折叠门 0.15
其中，，
屋面梁上线荷载：

楼面梁上线荷载：

图3.3 恒荷载作用分布图

3.4固端弯矩
3.4.1边跨
顶层：DC=
BA=
标准层：DC=
BA=
3.4.2中跨
顶层：
标准层：

3.5节点分配系数的计算
顶层分配系数计算如下，其他各层见表3.5
节点D：
,
节点C: ,,
节点B:
,,
节点A:
,

表3.5 节点分配系数计算表

节点D各杆端分配系数
节点C各杆端分配系数
节点B各杆端分配系数
节点A各杆端分配系数
顶层
D5C5
0.33
C5D5
0.3
B5C5
0.1
A5B5
0.67
D5D4
0.67
C5B5
0.1
B5A5
0.3
A5A4
0.33

C5C4
0.6
B5B4
0.6

标准层
D4C4
0.2
C4D4
0.19
B4C4
0.06
A4B4
0.2
D4D5
0.4
C4B4
0.06
B4A4
0.19
A4A5
0.4
D4C3
0.4
C4C5
0.38
B4B5
0.38
A4A3
0.4

C4C3
0.37
B4B3
0.37

底层
D1C1
0.23
C1D1
0.21
B1C1
0.07
A1B1
0.23
D1D2
0.46
C1B1
0.07
B1A1
0.21
A1A2
0.46
D1D0
0.31
C1C2
0.43
B1B2
0.43
A1A0
0.31

C1C0
0.29
B1B0
0.29

3.6恒荷载的作用下内力分析

图3.6 恒荷载作用下弯矩图

内力计算采用力矩二次分配法，计算过程如图3.6.1

上柱
下柱
右梁

左梁
上柱
下柱
右梁

0.33
0.67

0.3

0.6
0.1

偏心矩

偏心矩

-112.90

112.90

-1.08

37.26
75.64

-33.55

-67.09
-11.18

30.90
-16.77

37.82

-29.56
3.17

-4.66
-9.47

-3.43

-6.86
-1.14

63.50
-63.50

113.75

-103.51
-10.23

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-154.52

154.52

1.08
61.81
61.81
30.90

-29.56
-59.13
-57.57
-9.34
18.63
30.90
-14.78

15.45
-33.55
-29.56
2.69
-13.90
-13.90
-6.95

8.54
17.09
16.64
2.70
66.54
78.81
-145.35

148.95
-75.58
-70.50
-2.87

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-154.52

154.52

1.08
61.81
61.81
30.90

-29.56
-59.13
-57.57
-9.34
30.90
30.90
-14.78

15.45
-28.79
-29.56
2.69
-18.81
-18.81
-9.41

7.64
15.28
14.88
2.41
73.90
73.90
-147.80

148.05
-72.63
-72.26
-3.16

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-154.52

154.52

1.08
61.81
61.81
30.90

-29.56
-59.13
-57.57
-9.34
30.90
35.54
-14.78

15.45
-28.79
-33.45
2.69
-20.66
-20.66
-10.33

8.38
16.76
16.32
2.65
72.05
76.68
-148.73

148.79
-71.16
-74.71
-2.92

0.46
0.23
0.31

0.21
0.43
0.29
0.07

-154.52

154.52

1.08
71.08
35.54
47.90

-32.68
-66.91
-45.12
-10.89
30.90
0.00
-16.34

23.95
-28.79
0.00
3.13
-6.70
-3.35
-4.52

0.36
0.73
0.49
0.12
95.28
32.19
-127.47

146.15
-94.96
-44.63
-6.56

　D
16.1

　C
-22.32

图3.6.1 恒荷载作用下内力计算分析D-C

左梁
上柱
下柱
右梁

左梁
上柱
下柱
0.1

0.6
0.3

0.33

0.67

偏心矩

偏心矩
1.08

-64.54

64.54

6.35

38.08
19.04

-21.30

-43.24
-5.59

17.02
-10.65

9.52

-18.13
-0.08

-0.47
-0.23

2.84

5.77
1.76

54.63
-56.38

55.60

-55.60

0.06
0.38
0.37
0.19

0.2
0.4
0.4
1.08

-90.64

90.64

5.37
34.03
33.14
17.02

-18.13
-36.26
-36.26
-4.67
19.04
17.02
-9.06

8.51
-21.62
-18.13
-1.34
-8.48
-8.26
-4.24

6.25
12.50
12.50
0.45
44.59
41.89
-86.93

87.27
-45.38
-41.89

0.06
0.38
0.37
0.19

0.2
0.4
0.4
1.08

-90.64

90.64

5.37
34.03
33.14
17.02

-18.13
-36.26
-36.26
-4.67
16.57
17.02
-9.06

8.51
-18.13
-18.13
-1.19
-7.54
-7.35
-3.77

5.55
11.10
11.10
0.59
43.06
42.81
-86.46

86.57
-43.28
-43.28

0.06
0.38
0.37
0.19

0.2
0.4
0.4
1.08

-90.64

90.64

5.37
34.03
33.14
17.02

-18.13
-36.26
-36.26
-4.67
16.57
19.26
-9.06

8.51
-18.13
-20.85
-1.33
-8.39
-8.17
-4.20

6.09
12.19
12.19
0.46
42.21
44.22
-86.89

87.11
-42.20
-44.92

0.07
0.43
0.29
0.21

0.23
0.46
0.31
1.08

-90.64

90.64

6.27
38.51
25.97
18.81

-20.85
-41.69
-28.10
-5.45
16.57
0.00
-10.42

9.40
-18.13
0.00
-0.05
-0.30
-0.20
-0.15

2.01
4.01
2.70
1.85
54.78
25.77
-82.40

81.20
-55.81
-25.39

B　
12.89

　A
-12.7
图3.6.1 恒荷载作用下内力计算分析B-A
3.7活荷载及其内力分析
3.7.1屋面活荷载
屋面不上人时活荷载为0.5

3.7.2楼面活荷载
楼面活荷载为2.0

图3.7.2 活荷载作用分布图

3.7.3内力分析
顶端：DC:
BA:
标准层：DC:
BA:

图3.7.3 活荷载作用下弯矩图

内力计算过程如图3.7
上柱
下柱
右梁

左梁
上柱
下柱
右梁

0.33
0.67

0.3

0.6
0.1

偏心矩

偏心矩

-8.47

8.47

2.80
5.67

-2.54

-5.08
-0.85

6.79
-1.27

2.84

-6.45
0.24

-1.82
-3.70

1.01

2.02
0.34

7.76
-7.76

9.78

-9.51
-0.27

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-33.93

33.93

13.57
13.57
6.79

-6.45
-12.89
-12.55
-2.04
1.40
6.79
-3.22

3.39
-2.54
-6.45
0.58
-1.98
-1.98
-0.99

0.95
1.91
1.86
0.30
12.99
18.37
-31.36

31.83
-13.53
-17.15
-1.15

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-33.93

33.93

13.57
13.57
6.79

-6.45
-12.89
-12.55
-2.04
6.79
6.79
-3.22

3.39
-6.28
-6.45
0.58
-4.14
-4.14
-2.07

1.66
3.33
3.24
0.53
16.22
16.22
-32.44

32.54
-15.85
-15.76
-0.93

0.4
0.4
0.2

0.19
0.38
0.37
0.06

-33.93

33.93

13.57
13.57
6.79

-6.45
-12.89
-12.55
-2.04
6.79
7.80
-3.22

3.39
-6.28
-7.29
0.58
-4.55
-4.55
-2.27

1.82
3.65
3.55
0.58
15.81
16.83
-32.64

32.70
-15.52
-16.30
-0.88

0.46
0.23
0.31

0.21
0.43
0.29
0.07

-33.93

33.93

15.61
7.80
10.52

-7.13
-14.59
-9.84
-2.38
6.79
0.00
-3.56

5.26
-6.28
0.00
0.68
-1.48
-0.74
-1.00

0.07
0.15
0.10
0.02
20.91
7.06
-27.97

32.14
-20.72
-9.74
-1.67

D
3.53

C
-4.87

图3.7 活荷载作用下内力计算分析D-C

左梁
上柱
下柱
右梁

左梁
上柱
下柱
0.1

0.6
0.3

0.33

0.67

偏心矩

偏心矩

-4.83

4.83

0.48

2.90
1.45

-1.59

-3.24
-0.42

3.68
-0.80

0.72

-3.87
-0.25

-1.47
-0.74

1.04

2.11
-0.19

5.10
-4.91

5.00

-5.00

0.06
0.38
0.37
0.19

0.2
0.4
0.4

-19.35

19.35

1.16
7.35
7.16
3.68

-3.87
-7.74
-7.74
-1.02
1.45
3.68
-1.94

1.84
-1.62
-3.87
-0.13
-0.83
-0.80
-0.41

0.73
1.46
1.46
0.01
7.98
10.03
-18.02

18.05
-7.90
-10.15

0.06
0.38
0.37
0.19

0.2
0.4
0.4

-19.35

19.35

1.16
7.35
7.16
3.68

-3.87
-7.74
-7.74
-1.02
3.58
3.68
-1.94

1.84
-3.87
-3.87
-0.26
-1.64
-1.59
-0.8