某教學樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑工程畢業(yè)生論文

1、摘 要畢業(yè)設(shè)計是專業(yè)課教學的綜合實踐性教學環(huán)節(jié)，是對大學三年所學知識的復習和鞏固。本次設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計說明針對過程的每一步都進行了詳細的介紹。結(jié)構(gòu)設(shè)計說明中介紹了梁、柱截面尺寸的粗估。結(jié)構(gòu)計算書中，選取了樓梯、屋面板進行了詳細計算。在設(shè)計的過程中，我會通過老師，同學以及網(wǎng)絡(luò)，了解中型建筑設(shè)計的交通組織，內(nèi)外空間環(huán)境設(shè)計、結(jié)構(gòu)形式、體量原則的設(shè)計要求，合理的空間組織和建筑設(shè)計造型相關(guān)的知識。所以在設(shè)計規(guī)劃中應(yīng)根據(jù)任務(wù)書要求以及當代教學樓實際情況滿足各項使用功能要求，功能區(qū)組合合理，盡量做到以人為本等多個方面體現(xiàn)辦公樓的價值。本設(shè)計為南京某教學樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計（包括建筑設(shè)計、樓梯、屋面板

2、荷載計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計），該建筑為框架結(jié)構(gòu)，層數(shù)為四層，建筑面積約3000，室外地坪至屋面板頂板的總高度為15.6m。關(guān) 鍵 詞：鋼筋混凝土 框架 結(jié)構(gòu)設(shè)計 現(xiàn)澆樓梯 屋面板設(shè)計目 錄摘 要1目 錄2引言31 工程概況41.1 建筑資料41.2 設(shè)計資料42 結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1 結(jié)構(gòu)方案及布置52.2 變形縫的設(shè)置52.3 構(gòu)件初估62.3.1 柱截面尺寸的確定62.3.2 梁尺寸確定62.3.3 樓板厚度62.4 基本假定62.5 初步選定梁柱板截面尺寸及材料強度等級62.6計算屋面重力荷載代表值及結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)92.6.1計算屋面重力荷載代表值92.6.2 剛度參數(shù)計算122.7 屋面板設(shè)計122

3、.7.1 設(shè)計參數(shù)122.7.2 彎矩及配筋計算132.8 樓梯設(shè)計142.8.1 斜板TB1設(shè)計152.8.2 平臺板設(shè)計172.8.3 平臺梁TL1設(shè)計18結(jié) 論20參考文獻21致 謝22引言土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計是綜合性和實踐性極強的最后一個教學環(huán)節(jié)，是理論與實際相結(jié)合的訓練階段，是我們運用所學的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能進行建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要實踐過程，是涉及綜合運用建筑、結(jié)構(gòu)、施工、設(shè)備和相關(guān)學科的基礎(chǔ)知識。這不僅是對大學三年所學知識的總結(jié)，也是對我們能力的一次考驗。我這次的課題是教學樓，在老師的指導下，進行了本次的畢業(yè)設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計的主要目的是加深對理論和概念的理解，獨立系統(tǒng)

4、的完成一項工程設(shè)計。憂郁畢業(yè)設(shè)計的時間比較短，因此我們是一組同學一起完成一項設(shè)計，每人負責其中的一個環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計，使我們初步了解運用建筑規(guī)范和國家標準圖集，初步掌握建筑設(shè)計的基本方法和步驟，粗率了解了建筑的一些細部結(jié)構(gòu)，進一步提高我們的計算和繪圖能力。在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，我們一方面要把所學的知識很好的運用到設(shè)計中、施工中去，熟悉國家的有關(guān)規(guī)范、條例和規(guī)程，知道如何去查找規(guī)范里的相關(guān)條例。笨設(shè)計說明書主要包括摘要，設(shè)計任務(wù)書，建筑設(shè)計（包括平面圖，立面圖，剖面圖等）以及其它附屬設(shè)計。設(shè)計中運用了Auto-CAD，等計算機輔助設(shè)計軟件，對自己的計算機知識及軟件的運用能力有了一定的加強。由

5、于畢業(yè)設(shè)計是一個初步的嘗試，時間也比較緊，涉及的知識也比較多，加上條件和水平所限，其間可能會存在錯誤和疏漏，望老師批評改正。1 工程概況1.1 建筑資料該工程為一教學樓，層數(shù)為四層，總建筑面積3000 m2左右，建筑形狀為一矩形體，總長51m，總寬15.5m，共4層，總高為16.7m。層高均為3.9m，四層多為教室，層高應(yīng)該低一點，但考慮到四層有一個多功能教室，面積相對較大，所以層高也定為3.9m。室內(nèi)外高差為0.45m。祥見建筑施工圖。該建筑為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屬丙類建筑。1.2 設(shè)計資料1、氣象資料 基本雪壓 S0=0 基本風壓 W0=0.35 kN/m22、地質(zhì)、水文資料 本工程場地平

6、坦、開闊，雜填土厚為0.8m，以下為黃沙巖，地基承載力設(shè)計值R=350KN/m，地下水位-0.35m。3、本場地地震基本烈度為6度區(qū)，按此設(shè)防。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、確定計算簡圖、選擇合理簡單的計算方法進行各種荷載作用下的內(nèi)力計算、荷載效應(yīng)組合、截面配筋設(shè)計（計算、構(gòu)造）、繪施工圖。2.1 結(jié)構(gòu)方案及布置該建筑為教學樓，建筑平面布置靈活，有較大空間，可考慮采用框架結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)。由于樓層為四層，主體高度為16.7m，6度抗震，考慮到在6度抗震設(shè)防區(qū)框架結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度，框架結(jié)構(gòu)在10層以下的建筑中具有較好的抗震性能，在一般烈度區(qū)建造的多層框架房屋是可以保

7、證安全的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)本身抗震性能好，能承受較大的變形，所以選擇框架結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁，柱通過節(jié)點連接組成的承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體只給圍護和隔斷作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有建筑平面布置靈活，室內(nèi)空間大等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、旅館等民用建筑。因此這次設(shè)計的成集中學教學樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。表2.1 現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)體系設(shè)防烈度6789框架結(jié)構(gòu)60554525該工程采用全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)任務(wù)書提出有些條件在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段可根據(jù)實際情況調(diào)整的規(guī)定，樓蓋采用現(xiàn) 澆混凝土板。梁板混凝土強度等級為C35，柱采用C混凝

8、土。墻體采用粘土磚空斗砌體。2.2 變形縫的設(shè)置 在結(jié)構(gòu)總體布置中，為了降低地基沉降、溫度變化和體型復雜對結(jié)構(gòu)的不利影響，可以設(shè)置沉降縫、伸縮縫和防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干獨立的單元。當房屋既需要設(shè)沉降縫，又需要設(shè)伸縮縫，沉降縫可以兼做伸縮縫，兩縫合并設(shè)置。對有抗震設(shè)防要求的的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)該符合防震縫的要求，并進可能做到三縫合一。2.3 構(gòu)件初估2.3.1 柱截面尺寸的確定柱截面高度可以取，H為層高；柱截面寬度可以取為。選定柱截面尺寸為500 mm500mm。2.3.2 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8l/12。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度可初步確定框架梁300mm60

9、0mm。2.3.3 樓板厚度樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗板厚取130mm。2.4 基本假定 第一，平面結(jié)構(gòu)假定：該工程平面為正交布置，可認為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不受力。第二，由于結(jié)構(gòu)體型規(guī)整，布置對稱均勻，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計扭轉(zhuǎn)影響。2.5 初步選定梁柱板截面尺寸及材料強度等級 (（1）初估梁柱截面尺寸框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸應(yīng)該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、框架的間距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的混凝土材料強度等諸多因素綜合考慮確定。 一般情況下，框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)件按下式估算：梁高h=(1/81/12)l，其中l(wèi)為

10、梁的跨度。梁寬b=(1/21/3)h。在抗震結(jié)構(gòu)中，梁截面寬度不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。 框架梁截面尺寸根據(jù)梁高H=（1/81/12）L B=(1/21/3)H 得：KJ1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6300=525787.5 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)700=233350 取B=300KJA ： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)700=233350 取B=300KJA-： H=（1/81/12）L

11、 =（1/81/12）10800=9001350 取H=900 B=(1/21/3)H= (1/21/3)900=300450 取B=400四層KJ-2：H=（1/81/12）L =（1/81/12）14800=12331850 取H=1400 B=(1/21/3)H= (1/21/3)1400=460700 取B=500次梁截面尺寸：CL1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)500=167250 取B=250CL2： H=（1/81/12）L =（1/81/12）7800=650975 取H=650

12、 B=(1/21/3)H= (1/21/3)650=217325 取B=250CL3： H=（1/81/12）L =（1/81/12）6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)500=167250 取B=250 框架柱截面尺寸 在計算中，還應(yīng)注意框架柱的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范對剪壓比)、剪跨比()、軸壓比()限值的要求，如不滿足應(yīng)隨時調(diào)整截面尺寸，保證柱的延性?？拐鹪O(shè)計中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制，如以表示柱軸壓比的限值，則柱截面尺寸可用如下經(jīng)驗公式粗略確定： （1）式中： A柱橫截面面積，m2，取方形時邊長為a；n驗算截面以上樓層層數(shù)；F驗算柱的負荷

13、面積，可根據(jù)柱網(wǎng)尺寸確定，m2；fc混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；框架柱最大軸壓比限值，一級框架取0.7，二級框架取0.8，三級框架取0.9。地震及中、邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù)，7度中間柱取1、邊柱取1.1，8度中間柱取1.1、邊柱取1.2；G結(jié)構(gòu)單位面積的重量(豎向荷載)，根據(jù)經(jīng)驗估算鋼筋混凝土高層建筑約為1218kNm2。四層柱KJ2: (A軸線)= =0.074a=272 板截面尺寸樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗板厚h=(1/401/50)=(1/401/50)5500=110137.5,取h=110根據(jù)計算結(jié)果，考慮抗震設(shè)防烈度，以及教學樓空間要求大、使用荷載較大的特點 ，各截面尺寸如下表2 柱高度

14、底層柱=層高+室內(nèi)外高差+基礎(chǔ)頂面至室外地面的高度3.9+0.45+0.5=4.85,其它層同層高。表2.5 截面尺寸表b(mm)h(mm)框架梁350700框架梁（KJ2）5001400KJA-400900次梁250500柱600600衛(wèi)生間板h=110mm 材料強度等級14層的梁、板混凝土強度等級均為C35；14層柱采用C混凝土?？v向鋼筋采用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋；箍筋宜采用HPB235級熱軋鋼筋。 計算簡圖、選取計算單元：1平面計算簡圖（如圖2-1），標注框架編號（橫向為1、2、3，縱向為A、B、C）、框架梁編號（材料、截面和跨度相同的編同一號），確定梁的計算跨度；圖2.

15、5.1 平面計算簡圖2 選取軸橫向框架為計算單元，畫出計算簡圖（如圖2-2），標出計算跨度、柱的計算高度圖2.5.2 樓梯、屋面板框架-6計算簡圖2.6計算屋面重力荷載代表值及結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)2.6.1計算屋面重力荷載代表值計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標準值和各可變荷載組合值之和。1 屋面豎向恒載：按屋面的做法逐項計算均布荷載屋面面積屋面采用三氈四油上鋪小石子的做法，根據(jù)荷載規(guī)范30厚細石混凝土保護層 220.03=0.66 KN/三 氈 四 油 防 水 層 0.4 KN/20厚水泥砂漿找平層 200.02=0.4 KN/150水泥蛭石保溫層 50.15=0.75 KN

16、/110鋼筋混凝土板 250.11=2.75 KN/V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/屋面恒載標準值 5.26KN/G=5.2614.847.5=3662.63 KN2 屋面豎向活載：(不上人屋面活載標準值取0.5 kN/m2 )荷載屋面面積；0.514.847.5=351.5 KN3 梁柱自重（包括梁側(cè)、梁底、柱的抹灰）：梁側(cè)、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬考慮，一般加40mm。混凝土容重：25KN/m3表2.6.1 梁柱自重計算列表梁柱編號梁（柱）寬梁（柱）高每米重量梁長L每根重量根數(shù)總重每層梁柱b(mm)h(mm)(b+40)h自重小計25G（KN）(KN/m)(m)nKJ-1

17、3507006.8314.196.23196.232530.10KJ-23507006.8314.196.23196.23KJ-2(四層)500140018.9014.1266.491266.49KJ-33507006.8314.196.23196.23KJ-43507006.8314.196.23196.23KJ-53507006.836.337.49137.49KJ-63507006.8314.196.23196.23KJ-73507006.8314.196.23196.23KJ-83507006.8314.196.23196.23KJ-93507006.8314.196.23196.23

18、KJ-A3507006.8336214.201214.20KJ-B3507006.8346.8278.461278.46KJ-C3507006.8346.8278.461278.46KJA-L44009009.9010.8106.921106.92CL-12505003.6346.8169.881169.88CL-22505003.6314.151.187358.26CL-32505003.63621.78121.78CL-42505003.637.828.31128.31Z9(4層）6006009.603.950.5113656.631262.75Z10(4層）6006009.603.950

19、.516303.06Z11(4層）6006009.603.950.514202.04Z12(4層）6006009.603.950.512101.024 墻體自重：（包括女兒墻和各種縱橫隔墻） 墻體兩面抹灰，近似按加厚墻體40mm考慮。 粘土磚空斗砌體的容重：15KN/m3 表2.6.2墻體自重計算列表墻體墻厚墻高墻體每延米高墻總量墻長L每片總重th容重（t40)h重量(mm)(mm)KN/m墻容重/106（KN/m）(m)KNKN女兒墻1171100152.59124.6322.71322.71一層外圍墻24039001517.64108.51913.941913.94一層隔墻18039001

20、513.86136.31889.121889.121層墻體小計3803.06二層外圍墻24039001514.7108.51594.951594.95二層隔5137.31432.901432.902層墻體小計3027.85三層外圍墻24039001514.7108.51594.951594.95三層隔5141.61628.401628.403層墻體小計3223.35四層外圍墻24039001517.64108.51913.941913.94四層隔86204.52834.372834.374層墻體小計4748.31層數(shù)

21、孔洞墻重墻重門窗重量墻重（加門窗重量）重量不扣洞扣洞KNKNKNKNKN1層681.73803.063121.3456.783178.122層439.33027.852588.5360.142648.673層439.33223.352784.0356.192840.224層439.34748.314308.9956.614365.605 荷載總匯屋面重力荷載代表值G1=屋面恒載+50%屋面活荷載+縱橫梁自重+樓面下半層的柱及縱橫墻自重+女兒墻重；G4=3662.63+0.5351.5+2530.1+（1262.75+4365.6）+322.71=9505.1 KN2.6.2 剛度參數(shù)計算1 梁

22、的線剛度計算：E=3.15KN/，b=0.35 m，h=0.7 m, L=7.8 m, L=6.3 m, I=1010-3m四層中框架梁線剛度：AC軸：i=51.09KNm2 柱的線剛度計算E=3.25KN/，b=0.6 m，h=0.6 m, H=4.85 m, H2=H3=H4=3.9mI=10.810-3 m頂層柱線性剛度：i=9KNm2.7 屋面板設(shè)計2.7.1 設(shè)計參數(shù)恒載： g=1.23.7=4.44 KN/m2 活載： q=1.3(0.7+0.2)=1.17 KN/m2 g+q/2=4.44+1.17/2=5.03 KN/m2g+q=4.44+1.17=5.61 KN/m2計算跨度

23、：內(nèi)跨：l0=lc （lc為軸線長）樓板采用C30混凝土（14.3 N/mm，1.43 N/mm），板中鋼筋采用I級鋼筋HPB235（210 N/mm）按彈性理論設(shè)計：板厚選用100mm，h/ l01=100/3600=1/361/50，符合構(gòu)造要求。2.7.2 彎矩及配筋計算表2.7.2 屋面板彎矩計算區(qū)格項目ABC=D3.62.45.77.20.630.3（0.03580.20.0087）5.033.6（0.07920.20.0259）0.593.63.095.612.4/8-4.15=-0.11（0.00870.20.0358）5.033.6（0.02590.20.0792）0.593.

24、61.470-0.07785.613.6-5.66-4.15-5.66-4.15-0.05715.613.6-4.150-4.150表2.7.7 配筋計算截面（mm）（kNm）配筋實際配筋跨中A813.09187.9020150335731.4798.420180251B813.090.82.472154.420150335731.470.81.17672.520180251C81-0.1154.220180251D81-0.1154.220180251支座AB81-5.66320.6201503932281-5.660.8=4.53261.9201503351381-4.15245.9201

25、503352481-4.150.8=3.32189.2201503354481004381002.8 樓梯設(shè)計樓梯的結(jié)構(gòu)布置如圖所示，斜板兩端與平臺梁和樓梯梁整結(jié)，平臺板一端與平臺梁整結(jié)，另一端則與窗過梁整結(jié)，平臺梁兩端都擱置在樓梯間的側(cè)墻上。圖2.8 樓梯平面布置示意圖2.8.1 斜板TB1設(shè)計除底層第一樓梯跑斜板外，其余斜板均相同，而第一樓梯跑斜板的下端為混凝土基礎(chǔ)，可按凈跨計算。這里只對標準段斜板TB1進行設(shè)計。對斜板TB1取1m寬作為其計算單元。確定斜板厚度t斜板的水平投影凈長為斜板的斜向凈長為斜板厚度取t1=120mm荷載計算見下表：表2.8.1 樓梯斜板荷載計算荷載種類荷載標準值/

26、kNm-1荷載分項系數(shù)設(shè)計荷載/kNm-1恒載欄桿自重0.201.20.24鋸齒形斜板自重1.26.3930厚地板磚面層1.21.3620厚板底粉刷層1.20.43活荷載q2.501.43.5總計 p9.5111.92計算簡圖斜板的計算簡圖 平臺板的計算簡圖如前所述，斜板的計算簡圖可用一根假想的跨度為l1n的水平梁替代，如圖所示。計算跨度取斜板水平投影凈長l1n=2800mm對于底層第一樓梯跑斜板的計算跨度，視下端與基礎(chǔ)的結(jié)合情況而定，當下端是擱置在磚砌地壟墻上時，則應(yīng)從地壟墻中心線起算。內(nèi)力計算斜板的內(nèi)力，一般只需計算跨中最大彎矩即可?？紤]到斜板兩端均與梁整結(jié)，對板有約束作用，所以跨中最大的

27、彎矩取配筋計算選用：受力鋼筋10150，AS=523mm2 分布鋼筋82002.8.2 平臺板設(shè)計平臺板計算簡圖平臺板取1m寬作為計算單元。平臺板近似地按短跨方向的簡支板計算，計算圖如圖所示。計算跨度：由于平臺板兩端均與梁整結(jié)，所以計算跨度取凈跨l2n=1580mm。平臺板厚度取l2=100mm荷載計算表2.8.2 荷載計算荷載種類荷載標準值/kNm-1荷載分項系數(shù)設(shè)計荷載/kNm-1恒載平臺板自重1.2330厚地板磚面層1.20.920厚板底粉刷層1.20.384活荷載q2.501.43.5總計 p6.077.78內(nèi)力計算考慮平臺板兩端梁的嵌固作用，跨中最大設(shè)計彎矩取配筋計算選用：受力鋼筋6

28、150，AS=189mm2 分布鋼筋61502.8.3 平臺梁TL1設(shè)計平臺梁計算簡圖平臺梁的兩端擱置在樓梯間的側(cè)墻上，所以計算跨度取平臺梁的計算簡圖如圖所示。平臺梁的截面尺寸取h=300mm，b=240mm荷載計算表2.8.3 荷載計算荷載種類荷載標準值/kNm-1荷載分項系數(shù)設(shè)計荷載/kNm-1恒載由斜板傳來的恒載1.215.14由平臺板傳來的恒載1.23.43平臺梁自重1.22.16平臺梁上的地磚面層1.20.18平臺梁底部和側(cè)面粉刷1.20.24活荷載q1.49.91總計 p24.7131.06內(nèi)力計算平臺梁跨中正截面最大彎矩平臺梁支座處最大剪力截面設(shè)計a）正截面承載力計算考慮到平臺梁兩邊受力不均，有扭矩存在，縱向受力鋼筋酌量增大。選用416，As=804mm2b) 斜截面抗剪能力計算故截面尺寸滿足要求。箍筋用HPB235級鋼筋（fyv=210N/mm2）雙肢8200，則結(jié) 論通過這段時間的畢業(yè)設(shè)計，是我對大學三年所學的知識有了更深刻的理解與認識，在這段時間內(nèi)，我深刻體會到了理論與實際的差距，明白了實踐結(jié)合理論的重要性。這次我的設(shè)計課題是框架結(jié)構(gòu)的教學樓，由此加深了我對框架結(jié)構(gòu)的認識。框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，首先要根據(jù)場地的條件和功能要求，進行結(jié)構(gòu)布置，確定柱網(wǎng)和梁柱尺寸的初步尺寸。在進行計算書