本科设计上海商学院2#教学楼设计.doc

精选资料本 科 毕 业 设 计题目上海商学院2#教学楼设计 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南 通 大 学毕 业 设 计题目： 上海商学院2#教学楼设计姓 名：胡俊指导教师 於 昌 荣学科专业： 土木工程南通大学建筑工程学院2012年6月目 录摘 要6ABSTRACT71 建筑与结构设计说明81.1 设计理念81.2工程概况及特点81.3设计依据81.4平面布置91.5立面设计91.6 建筑剖面设计91.7结构设计依据91.8主要构造措施及特殊部位处理101.9主要构件截面尺寸及材料102 结构设计102.1 设计概况102.2 气象条件112.3 工程地质条件112.4 结构计算及结构选型112.5 结构布置122.6 确定框架的计算简图122.7 恒荷载和活荷载计算122.8 风荷载计算212.9 竖向荷载作用框架内力计算242.10 横向框架在在风荷载作用下的内力计算402.11 框架梁柱内力组合482.12 框架梁非抗震截面设计652.13 框架柱非抗震截面设计772.14 楼梯设计922.15 楼板（盖）设计962.16 基础设计1023 施工组织设计1113.1 编制依据1113.2 编制原则1113.3 工程概况1113.4 施工部署1123.5 主要分布分项工程施工方法1133.6 主要施工机械设备1163.7 确保工程质量的技术组织措施1233.8 工期计划及工期保证措施1254参考文献1275原文及译文1286毕业设计小结 1427致谢 144摘 要本毕业设计课题为上海商学院二号教学楼设计，该建筑的总建筑面积大约为5500平方米，共7层。本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系。两边基础采用天然地基上独立基础，中间采用联合基础。本设计内容包括手算和电算两部分。其中手算部分分计算书的主要内容为:设计的总说明、构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、框架横向侧移计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计及基础设计。按照设计资料，在梁柱截面设计时要采用“强柱弱梁”原则。图纸12张包括，图纸目录及结构设计总说明、基础平面布置图、梁配筋详图、结构平面布置图、柱平法施工图、楼板配筋图、楼面梁平面整体配筋图等。 电算时，先用PMCAD软件进行结构平面布置，检查平面数据，输入次梁楼板，输入荷载数据，形成PK文件，画结构平面图，然后使用PK进行框架计算；最后用SAT-8软件进行框架的空间结构计算，输出框架梁柱配筋梁。柱配筋图及内力计算结果。在设计过程中采用了手算和电算两种方式，对计算结果进行校核，及时发现设计中的错误以及与电算不同的部分，找出原因。关键词：毕业设计，框架结构，内力组合，截面设计ABSTRACTThe graduation design task for Shanghai business school number two teachingbuilding design.The building of a total construction area of about 5500 square meters. The teaching building all 7 layer. This building usees the cast-in-situ reinforced concrete frame structure. The teaching building usees of natural foundation of the reinforced concrete independent foundation.This design content include the hand count and available in two parts. Among them is part of the hand the main content of the accounts of the points for the total design that the size of the component, preliminary determination, the calculation of frame diagram, the load calculation, frame transverse lateral calculation, framework in horizontal and vertical load calculation of internal force analysis and calculation, internal force combination, section design and basic design. According to the design material, in the column section design should be used when strong column weak beam principle. The drawings and zhang including, drawing lists and structure design always instructions, floor plan, beam foundation reinforcement map, structure layout, column flat slab reinforcement method construction drawing, figure, floor liangping surface integral reinforcement figure, etc.When available, use first PMCAD software structure layout, check the planar data, input second beam floor, input load data, form PK files, painting structure plan, then use to PK framework computing; Finally it SAT-8 software framework of the space structure calculation, the output frame beam-column reinforcement beam. Column reinforcement diagram and internal force calculation results. In the design process is by hand and available in two ways, the results calculated, check the timely discovery errors in the design and different parts of the computer, and find out the reason.Key words: the graduation design, the frame structure, internal force combination, section design, the construction organization1建筑与结构设计说明1.1 设计理念教学楼是为人们学习提供最为良好环境的建筑。纵观教学建筑的发展史无不体现 着人类文化、文明的历史进程和时代特征。教学楼建筑设计同设计他类型建筑一样有许多共同点，也有许多不同的特点和要求。随着时代的发展教学楼的内容和形式都在不断发生变化。因此，我对教学楼的设计过程和设计法进行了详细研究，经过一番思考，我认为本设计应该具有以下特点：（1）弹性从设计、结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。（2）紧凑性以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。（3）易接近性。从楼外到楼内从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。（4）可扩展性在未来扩展时可灵活延伸，将损失减小到低程度。（5）舒适性。在环境、通风温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境。（6）环境的定性。（7）安全性。建筑安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化（8）经济性。把建设和维护一座教学楼所需要的经费和人员控制在最低限度。在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。1.2工程概况及特点本设计教学楼位于上海市，建筑面积5500 左右。该地段地势平坦，环境较好，在选址和环境营造方面，注意自然景色的优美，也重学习环境各交通条件的因素，更强调人与自然环境的协调统一，比较适合教学楼功能的充分利用。该工程名为：上海商学院二号教学楼，内设有：卫生间，普通教室，阶梯教室，教师休息室等。工程结构形式为全现浇钢筋混凝土框架结构七层三跨结构，总高度为28.500m，首层（基础顶面算起）为5.00m和各层层高均为3.90m。该教学楼正南北朝向，平面形状为规则的矩形。东西长为47m，南北宽16.5m，合理使用年限为50年。1.3设计依据(1) 南通大学土木工程教学楼毕业设计（论文）任务书(2) 南通大学土木工程教学楼毕业论文开题报告(3) 相关建筑设计规范1.4建筑平面设计结合考虑教学楼的特点、使用要求、建筑面积、美观大方等，该教学楼采用矩形布置，1.5建筑立面设计结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。建筑立面上结构构件或门窗作用有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。所以在本设计中，正立面中所有的窗尺寸都是一样的，给人以特别整齐的感觉。房屋外部形象反映建筑类型内部空间的组合特点，美观问题紧密地结合功能要求，同时，建筑物所在地区的气候、地形、道路、原有的建筑物以及绿化等基地环境，也是影响建筑物立面设计的重要因素。1.6 建筑剖面设计 为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，将室内地坪提高到室外地坪450mm。首层（从室内算起）、标准层与顶层层高均为3.9m。 1.7建筑设计参考资料1. 建筑结构荷载规范（GB50009-2006）2. 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）3. 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）4. 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）5 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50108-2001）6. 砌体结构设计规范（GB50003-2001） 7. 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）8. 建筑抗震设防分类标准（GB50223-2008）1.8主要构造措施及特殊部位处理1. 屋面及楼面板采用120厚C30混凝土，配纵横双向钢筋网，以加强楼面屋面整体性。2. 层顶处结构刚度、强度减弱，故此处采用沿柱高加密布箍筋、加强节点等措施，以提高其延性。1.9主要构件截面尺寸及材料1. 框架梁AB跨、CD跨（各层）截面尺寸（bh）：梁250mm600mm。2. 框架梁BC跨（各层）截面尺寸（bh）：梁250mm400mm。3. 框架柱（各层）截面尺寸（bh）：500mm500mm。 4.框架梁混凝土采用C30（fc=14.3N/mm,ft=1.43N/mm2）；纵向受力钢筋选用HRB400级（fy=360N/mm2）；构造钢筋及箍筋用HPB300级钢筋（fy=270N/mm2）。5. 基础混凝土用C30，基础垫层用 C10；纵筋选用HRB400级，（fy=360N/mm2）；箍筋用HPB300级钢筋，（fy=260N/mm2）。2 结构设计2.1 设计概况1.建设项目名称：上海商学院二号教学楼2.建设地点：上海3.设计资料1.设计标高：室内设计标高0.000相当于绝对标高5m，室内外高差450mm。2.屋面做法：刚性防水屋面3.楼地面做法：水磨石楼地面4.基本风压：W。=0.55kN/5.基本雪压：S。=0.20kN/,最大积雪深度11cm6.建筑安全等级：建筑结构的安全等级为二级2.2.气象条件1.冬季主导风向西北风,夏季主导风向东南风2.基本风压W0=0.55KN/3.基本雪压：S0=0.20KN/，最大积雪深度：11cm4.最高气温：40.60C，最低气温：-9.30C5.最冷月平均温度：4.50C（12月）6.最热月平均温度：29.70C（79月）7.最大降雨量：50.4mm/小时8.月最大降雨量：184.3mm（46月）2.3工程地质条件1.天然地面以下6.5M厚以下为粉质粘土，地基承载力为230KN/M2，粘土以下为淤泥质土，地基承载力为100KN/M2。2.地下水位：天然地面以下2.5M外3.地震设防烈度：6度2.4 结构计算及结构选型2.4.1 结构体系选型钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担。2.4.2 其他结构选型1. 屋面结构：采用钢筋混凝土现浇板为承重结构,屋面按不上人屋面的荷载设计。2. 楼层结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼板。3. 楼梯结构：采用现浇混凝土板式楼梯。4. 天沟：采用现浇天沟。5. 过梁：窗过梁以及带雨篷的门过梁均采用钢筋混凝土过梁。6. 基础：因荷载不是很大,地基承载力较大,故采用钢筋混凝土柱下独立基础。7. 外墙：采用240mm厚灰砂砖和M7.5水泥砂浆。 8. 内墙：采用240mm厚灰砂砖和M7.5水泥砂浆。2.5 结构布置根据建筑的要求，确定本工程的柱网尺寸，标准楼层结构布置如图1所示图1 标准楼层结构布置图2.6 确定框架的计算简图假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差等定为-0.45m,二楼楼面标高为3.90m，故底层标高为5.0m。其余各层的柱高从楼面算至上一层楼面（即层高为：3.90m）由此可以绘出框架的计算简图如图2所示： 图2 框架的计算简图2.6.1梁柱的截面尺寸多层框架为超静定结构，在内力计算之前要与下预先估算梁柱的截面尺寸及该工程结构采用材料的强度等级，以求得框架中各杆的线刚度:1. 混凝土强度等级梁采用C30(Ec=3.00107 kN/)；柱采用C40(EC=3.25107 kN/）。2. 横向框架梁：AB边跨梁：h=L/12L/8=7000/127000/8=583875mm。取h=600mm；b=h(1/3-1/2)h=(1/3-1/2)600=(200300)mm。取b=250mm。BC中跨梁：h=L/12L/8=2500/122500/8=208312mm。取h=400mm；b=h(1/3-1/2)=(1/3-1/2)400=(133200)mm。最终确定BC跨bh=250mm400mmCD跨同AB跨。3. 纵向框架梁:主要考虑纵梁和横梁的高度不能相差太大且兼做门窗过梁，故纵向框架梁也承受一定的荷载确定梁高为400mm.外纵墙厚度为240mm，故确定梁宽为250mm,即纵梁截面尺寸为250400mm。4. 框架柱截面尺寸估算本教学楼抗震等级为四级，柱的轴压比应小于轴压比限值的要求，查规范得轴压比限值为n=0.85（1）1轴于A轴角柱 =1.25142 3.571.151.01.0=986 KN=60733 mm2取 mm2 所以，角柱截面选取500mm500mm（2）2轴于B轴角柱 =1.251444.8171.151.01.0=2710 KN=166923 mm2取 mm2 所以，中柱截面选取500mm500mm（3）2轴于A轴角柱 =1.251443.571.151.01.0=1972KN=121466 mm2取 mm2 所以，边柱截面选取500mm500mm2.6.2 框架梁柱的线刚度为对于中跨梁取（梁：Ec=3kn/m柱：Ec=3.25kn/m)横向框架梁:AB、CD跨梁: i=2.0Ec0.250.63/7=3.86KN/mBC跨7梁： i=2.0Ec0.250.43/2.5=3.2KN/m上部各层柱: i= Ec0.50.53/3.9=4.34KN/m底层柱: i= Ec0.50.53/5=3.38KN/m框架梁柱的相对线刚度如图3所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。令二七层柱子线刚度为1，则其余各杆件相对线刚度为:i边梁=3.86/4.34=0.89i中梁=3.2/4.34=0.74i底柱=3.38/4.34=0.78图3框架梁、柱线相对线刚度示意图2.7 竖向恒荷载和活荷载计算2.7.1 恒荷载计算1. 屋面均布荷载标准值：20mm厚水泥砂浆抹面保护层： 0.0220=0.2kN/m240mmC20细石混凝土防水： 1.0 kN/m210mm厚混合砂浆 0.17kN/m2 20mm厚1:3水泥砂浆找平： 0.0220=0.4kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土楼板： 0.1225=3.0kN/m240mm水泥石灰焦渣砂浆3找坡 0.0414=0.56kN/m210mm混合砂浆抹灰 0.0117=0.17kN/m2合计： 5.83 kN/m2 2. 各层楼面、走廊荷载标准值：20mm厚水泥砂浆，10mm厚水磨石面层： 0.65kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土楼板： 0.1225=3.0kN/m210mm厚混合砂浆 0.17kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 -合计： 4.07kN/m23. 梁自重边梁 bh=250mm600mm自重 250.25(0.6-0.12)=3.0kN/m10mm厚混合砂浆 0.0117（0.6-0.12）2+0.25）=0.21kN/m-合计 3.21kN/m中梁 bh=250mm400mm自重 250.25(0.4-0.12)=1.75kN/m10mm厚混合砂浆 0.0117（0.4-0.12）2+0.25）=0.14kN/m-合计 1.89 kN/m4.柱自重 bh=500mm500mm自重 250.50.5=6.25kN/m抹灰层 10mm 厚混合砂浆： 0.0140.517=0.34kN/m-合计 6.59kN/m5. 标准层外纵墙自重：纵墙（240厚灰砂砖） （3.9-2.4-0.4）0.2418=4.75 kN/m铝合金窗 0.352.4=0.84 kN/m水刷石外墙面 （3.9-2.4-0.4）0.5=0.55 kN/m水泥粉刷内墙面 （3.9-2.4-0.4）0.36=0.4 kN/m-合计 6.54kN/m底层外纵墙自重纵墙（240厚灰砂砖） （5.00-2.4-0.4-0.4）0.2418=7.78 kN/m铝合金窗 0.352.4=0.84kN/m水刷石外墙面 （3.9-2.4-0.4）0.5=0.55 kN/m水泥粉刷内墙面 （3.9-2.4-0.4）0.36=0.4 kN/m-合计 9.57kN/m7. 标准层内纵墙自重纵墙（240厚灰砂砖） (3.9-0.6-0.4)0.2418=12.53 kN/m水泥粉刷内墙面 2(3.9-0.6-0.4)0.36=2.09 kN/m 铝合金窗 0.60.35=0.21 kN/m-合计 14.83kN/m2底层内纵墙自重纵墙（240厚灰砂砖） (5-0.6-0.4)0.2418=17.28 kN/m水泥粉刷内墙面 2(5.0-0.6-0.4)0.36=2.09 kN/m铝合金窗 0.350.6=0.21 kN/m-合计 20.37kN/m2.7.2 活荷载标准值计算(1) 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得:不上人屋面活荷载标准值：0.5kN/m2卫生间楼面活荷载标准值：2.0KN/m2教室楼面活荷载标准值： 2.0kN/m2 走廊、楼梯、门厅活荷载标准值：2.5kN/m2（2）屋面雪荷载屋面雪荷载标准值：0.20 kN/m2SK=1.00.20kN/m2=0.20kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时不同考虑两者中取大值。（3）竖向荷载作用如图4所示图4双向板传力示意图1. A-B轴间框架梁屋面板传荷载:等效均布荷载为:恒载：5.83（1-（2.25/7）22+(2.25/7)3）2.252=21.69kN/m活载：0.5（1-（2.25/7）22+(2.25/7)3）2.252=1.86 kN/m楼面板传给梁的荷载:等效均布荷载:恒载：4.07（1-（2.25/7）22+(2.25/7)3）2.252=15.14kN/m活载：2.0（1-（2.25/7）22+(2.25/7)3）2.252=7.44KN/m横梁自重标准值： 3.21kN/mA-B轴间框架梁均布荷载为屋面梁:恒载：梁自重+板传荷载=3.21kN/m+21.69kN/m =24.90kN/m活载=板传荷载=1.86KN/m楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=3.21+15.14+14.83（7-0.5）/7 =32.12kN/m活载：板传荷载=7.44kN/m2.B-C轴间框架梁屋面板传荷载:等效均布荷载:恒载：5.835/82.252=16.40kN/m活载：0.55/82.252=1.41kN/m楼面板传给梁的荷载:等效均布荷载:恒载：4.075/82.252=11.45kN/m活载：2.55/82.252=7.03KN/m横梁自重标准值：1.89kN/mB-C轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载：梁自重+板传荷载=1.89+16.40=18.29kN/m活载：板传荷载=1.41KN/m楼面梁恒载：梁自重+板传荷载+墙体重=1.89+11.45=13.34kN/m活载：板传荷载=7.03kN/m3. C-D轴间框架梁(同AB)4. A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重（做法:墙高1100mm,100mm的混凝土压顶）0.241.118+250.10.24（1.220.24）0.5=6.672kN/m顶层柱荷载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=6.6724.51.89（4.5-0.5）5.832.255/84.5=74.48kN顶层柱活载=板传荷载=0.55/82.254.5=3.16kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.54（4.5-0.5）+1.89（4.5-0.5）4.072.255/84.5=59.48kN标准层柱活载=板传活载=2.04.52.255/8=12.66kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=9.57（4.5-0.5）2.5(4.5-0.5)=48.28kN5. B轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=1.89（4.5-0.5）5.834.51（1.25/4.5）22（1.25/4.5）31.255.834.5=62.23kN 顶层柱活载=板传活载=0.55/82.254.51（1.25/4.5）22（1.25/4.5）30.51.254.5=5.60kN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=1.89（4.50.5）14.83(4.5-0.5)4.071（1.25/4.5）22（1.25/4.5）31.254.5+4.075/82.254.5=112.49kN 标准层柱活载 = 板传活载 =2.55/82.254.5+2.51（1.25/4.5）22（1.25/4.5）31.254.5=28.01kN基础顶面恒载=基础梁自重=2.5（4.5-0.5）=10kN6. 由于对称, CD轴柱纵向集中荷载的计算与以上相同。7. 结构在进行梁柱的布置时柱轴线与梁的轴线不重合，因此柱的竖向荷载对柱存在偏心。框架的竖向荷载及偏心距如下图所示。竖向受荷总图（单位：KN）2.8风荷载计算2.6.1风荷载作用下的层间剪力计算 为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁结点处的集中风荷载标准值 式中 基本风压WO=0.55KN/-风荷载高度变化系数，因为建设地点位于某大城市郊区，所以地面粗糙度为B类-风荷载体型系数-风振系数 HI-下层柱高HJ-上层柱高,对顶层为女儿墙高度的两倍-迎风面的宽度，B取4.5m各层集中风荷载标准值离地高度/mWO/kN/m2HI/mHJ/mWK/kN27.75 1.381.4361.30.553.92.420.0823.851.321.3481.30.553.93.922.3319.951.251.3121.30.553.93.920.5816.051.161.2151.30.553.93.917.6912.151.061.1661.30.553.93.915.518.251.01.0911.30.553.93.913.694.351.01.0301.30.554.353.913.672.8.2风荷载作用下的侧移验算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即:式中第J层的总剪力标准值；第J层所有柱的抗侧刚度之和； 第J层的层间侧移。各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和，即第J层侧移顶点侧移水平荷载作用下框架的层间侧移可按以下方法计算：横向二七层D值计算构件名称/(KN/m)轴柱10546轴柱15374轴柱15374轴柱10546D=105462+153742=51840(KN/m)横向底层D值计算构件名称/(KN/m)轴柱8469轴柱10270轴柱10270轴柱8469D=84692+102702=37478(KN/m)风荷载作用下的框架侧移计算层次WJ/KNVJ/KN/(KN/M)720.0820.08518400.00041.02610-4622.3342.41518400.00082.05110-4520.5862.99518400.00123.07710-4417.6980.68518400.00153.84610-4315.5196.19518400.00184.61510-4213.69109.88518400.00215.38510-4113.67123.55374780.00336.60010-4侧移验算:层间最大值(框架侧移满足规范要求)。2.9.竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下的内力一般可采用近似法，分层法，弯矩二次分配法和迭代法。当框架为少层少跨时，采用弯矩二次分配法较为理想。这里竖向荷载作用下的内力采用弯矩二次分配法。（1） 计算内力分配系数 节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成节点由 组成(2) 计算杆端的固端弯矩M从框架的受载总图可知，梁受载情况如图6。图6均布荷载作用简图其中:2.9.