本科畢業(yè)設計-高層建筑結構設計計算書

1、 本科畢業(yè)論文(設計題 目 多層教學樓學生姓名 馬樂專業(yè)名稱 土木工程指導教師 郭波2006年 05月 20日目 錄第一部分:設計總說明摘要1、建筑設計 6 1.1 建筑說明1.2 方案設計2、結構設計 7 2.1 結構說明2.2 結構計算2.2.2豎向荷載作用(恒載及活載2.2.3 內力組合2.2.4 配筋計算2.4 現澆廁所樓面板設計2.5 基礎設計3、 設計總結 13多層教學樓設計 馬樂 土木建筑工程系 湖北省孝感學院 432100 摘要 :本設計為某多層教學樓工程設計的整體過程。 按照設計任務書依據現行 建筑設計規(guī)范和結構設計規(guī)范 ,完成本設計。設計分為建筑設計和結構 設計兩大部分。建

2、筑部分包括建筑設計要點、 建筑平面設計、 立面設計和剖面設 計等。 結構設計選擇鋼筋混凝土框架結構中的一榀框架進行設計計算, 主要包括 結構選型(包括樓板、屋面板、樓梯等 ;結構布置方案;選用有代表性的單元 確定計算簡圖、 導算荷載、 進行內力分析和內力組合, 對構件進行截面配筋設計; 根據工程地質資料,對基礎進行設計;用結構分析軟件(PKPM 進行驗算,并對 手算和電算結果進行比較分析。最后完成了建筑平面圖、結構布置圖、 梁柱配筋 圖、基礎計算等。關鍵詞 :建筑設計 結構設計 框架結構Abstract:This design is for the whole of engineering d

3、esign of teaching building .According to design specifications, according to the current design specification of the building and design specification of the structure ,I finish the designing. Design include two major parts of architectural design and structural design, The part of building includin

4、g architectural design main point, planar design of the building, elevation is designed and designed etc. I choose one of reinforced concrete frame structure to design, it mainly includes the selection of structure (includes floor, roof board, stair, etc.; Layout of structure; I select the represent

5、ative unit to confirm sketch of calculating, Compute its load and carry on internal force analysis and cabinet; According to the geological materials of the project, I design the foundation; go on checking with structure software (PKPM, and carry on checking by comparing manpower calculating and com

6、puter calculating. Finally, I finished structural plans, a table of beams and columns ,a footing plan and pile foundation drawing.Key words:Building construction designStructure design Frame structure1、建筑設計1.1 建筑說明本工程為擬建某多層教學樓,該工程最高處為五層,普通教室,辦公室,會 議室層高均為 3.6m , 并帶有階梯教室 (兩層 , 層高 4.8m 。 總建筑面積約為 4921m

7、2按任務書要求通過查找資料,基本風壓為 0.35KN/m2, 基本雪壓為 0.50 KN/m2, 該 教學樓位于抗震設防烈度為 6度的區(qū)域,設計基本地震加速度為 0.10g ,由于為 六度設防烈度,無須進行計算,由規(guī)范要求進行構造抗震設計即可.1.2 方案設計1.2.1根據地形地貌,設施布置,建筑物在基地上的位置、標高、道路綠化 及其他說明,去考慮方案設計。從而很好的把握方案的經濟性、合理性。方案比較方案一:建筑平面為 U 型。 U 形建筑具有造型簡單、美觀、采光通風較好, 有利于教室平面靈活布置等優(yōu)點。 由于其轉折處可以靈活設置, 可以避開設置伸 縮縫的限制, 另外可以根據大小教室對建筑面積

8、的不同要求, 各段采用不同的平 面布置,有利于柱網的布置。方案二:建筑平面為矩形。 滿足平面力求簡單, 規(guī)則, 本方案既可避免設縫。 但由于其采用內廊式, 走廊的采光不容易滿足, 在大小教室的平面布置上不夠靈 活,對結構簡單要求較高。綜上所述,方案一的平面布局較為合理,結構設計簡單,傳力明確,施工方 便,較方案二要合理。因此,選擇方案一為本次設計方案。根據設計任務書所給資料,結構型式選用框架結構。本多層框架結構教學 樓采用外廊懸挑式柱網布置, 考慮到走廊長度大于 40m , 兩面布置房間時, 走廊 最小凈寬度為 1.8m ,所以走廊的跨度取為 2.1m ,房間的開間和進深采用 3.6m , 7

9、.2m ; 3m,10.2m 和 4.2m , 7.8m 。采用三部樓梯,樓梯開間均為 4.2m ,考慮到階 梯教室與普通教室的標高不同, 在走廊連接處設輕質踏步, 以實現兩者之間的交 通聯系。根據武漢地區(qū)的氣候條件,內外墻均采用 240厚。該教學樓為滿足不同的教學要求, 設置了大小教室以及階梯教室。 根據其他使用功能的要求,首層設有門廳、門衛(wèi)室,各層還設有休息室、辦公室、男女衛(wèi) 生間等。1.2.2 該教學樓在建筑立面上采用較大而明亮的玻璃窗,走廊兩側均設置窗 戶,有效的滿足了采光的要求,同時又表現出簡潔現代感, 還增加了立面的美觀 效果。建筑立面和豎向剖面上力求規(guī)則, 避免立面凹進或突出,

10、使結構的側向剛 度變化均勻。為了豐富立面,外墻層高處設裝飾線,底層從 -0.450標高往上至 0標高做天然石材飾面。 室外臺階采用花崗巖貼面。 在排水方面由于屋面寬度不大, 采用單面有組織排水,落水管采用直徑為 100PVC 落水管。在剖面上,主要反映 建筑物在垂直方向上各部分的組合關系?？紤]室內外采光通風,窗臺取 900mm 高。1.3.1墻體:內外墻均采用 240厚砌體,防潮層設在相對標高 -0.050m 處,做 法是 1:2水泥砂漿摻 2%防水劑 20厚。1.3.2 門窗:底層外門均采用鋁合金門,建筑內部門采用木門,所有窗戶均 采用鋁合金推拉窗,凡木料與砌體結構接觸部位均應涂滿防腐水柏油

11、二度。 1.3.3樓地面做法:見中南地區(qū)建筑圖集。1.3.4 散水做法:水泥砂漿散水寬 600mm 。1.3.5 落水管及雨水口:屋面雨水口做法見中南地區(qū)建筑圖集;落水管材料 采用直徑為 100PVC 落水管。1.3.6 挑出墻面的雨篷等構件:凡未特別注明者,其上部粉 1:2水泥砂漿, 并找 1%挑水坡, 其下部粉 1:2水泥砂漿 15厚刷白色 106涂料, 并做滴水線 30寬。2、結構設計2.1 結構說明本設計為五層框架結構(階梯教室部分為兩層,層高 4.8米 ,建筑物總高 度為 18.45m ,抗震設防烈度為 6度,設計基本地震加速度為 0.10g ,結構安全等 級為二級,結構正常使用年限

12、為 50年。室內設計標高為±0.000,相對于絕對標 高 0.450m ,室內外高差 450mm 。建筑物的耐火等級為二級。圖紙中標高以米, 尺寸以毫米計。由于建筑物總長度為 47.4m ,滿足混凝土規(guī)范 GB50010-2002第 9.1.1條伸縮縫最大間距 55m 要求。在結構設計計算中,首先進行結構選型和 結構布置,確定承重體系。在計算荷載之前,根據設計經驗初了估梁、柱截面尺 寸,并進行了驗算。2.2 結構計算在結構設計計算中, 首先進行結構選型采用橫向承重體系,以增大結構的 橫向剛度 和結構布置, 確定承重體系。 在計算荷載之前, 根據設計經驗初估梁、 柱截面尺寸,并進行驗算

13、。因該地區(qū)地震 6度設防, 所以地震作用影響很小, 采用一般結構上設防即可。 2.2.2 風荷載作用根據負荷面積寬度, 將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載, 運 用 D 值法,求出柱上下端彎矩,通過節(jié)點平衡得出梁端彎矩,由此得到水平風 載作用下梁柱彎矩和梁端剪力和柱軸力。2.2.3 豎向荷載作用(恒載及活載在計算單元范圍內的縱向框架梁的自重、 縱向墻體的自重以集中力的形式作 用在各節(jié)點上。 豎向荷載作用下框架的內力采用彎矩二次分配法計算。 梁端和柱 端彎矩計算之后, 梁端剪力可根據梁上豎向荷載引起的剪力和梁端彎矩引起的剪 力相疊加而得到;柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點集中荷載疊加得到。2.

14、2.4 內力組合根據結構類型、地震設防烈度、房屋高度等因素,由抗震規(guī)范確定該框 架結構抗震等級為三級。梁的內力組合:根據結構規(guī)范和抗震規(guī)范考慮 三種內力組合形式:(2 1.2SGk+0.9×1.4×(SQk+SFk(3 1.35SGk+0.7×1.4(SQk+SFk在進行柱的內力組合時, 須根據柱可能出現的最不利荷載分別進行組合、 配 筋。這三種組合形式為: M max及相應的 N 、 V ; Nmax及相應的 M 、 V ; Nmin及相應的 M 、 V 。2.2.5 配筋計算由于本工程按 6度設防區(qū)設計,因此進行了抗震設計,形成延性框架結構。 其設計原則是:“

15、強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件” 。梁、柱配筋計算框架梁按彈性理論設計, 以求得的最不利內力值為控制值。對框架梁進行 正截面受彎承載力計算時,跨內按 T 形截面計算,應滿足受彎構件最小配筋率的 要求。斜截面受剪承載力計算包括:截面尺寸的復核、 腹筋計算和最小配箍率驗 算。按照框架結構的合理破壞形式, 在梁端出現塑性是允許的, 為了便于澆搗混 凝土,也往往希望節(jié)點處負鋼筋放得少些。因此,對于現澆框架,可取彎矩調幅 系數為 0.8-0.9。必須指出,我國有關規(guī)范規(guī)定,彎矩調幅只對豎向荷載作用下 的內力進行,即水平荷載作用下產生的彎矩不參加調幅,因此, 彎矩調幅應在內 力組合之前進行。根據縱向構造

16、鋼筋腰筋的有關規(guī)定:當梁的腹板高度大于 450mm , 在梁的兩側面應沿高度配置縱向構造鋼筋,其間距不宜大于 200mm 。 對于 懸臂梁中,有不少于兩根上部鋼筋伸至懸臂梁外端,并向下彎折不小于 12d ;其 余鋼筋不應在梁的上部截斷, 而應按規(guī)定的彎起點位置向下彎折, 并在梁的下邊 錨固,彎終點外的錨固長度在受壓區(qū)不應小于 10d ,在受拉區(qū)不應小于且不小于 20d d 為受拉鋼筋直徑 。框架柱的內力控制值取值, 應預先判斷大小偏心。試驗表明,小偏心受壓情 況下,隨著軸向壓力的增加, 正截面受彎承載力隨之減小, 但在大偏心受壓情況 下,軸向壓力的存在反而使構件正截面的受彎承載力提高。在界限破

17、壞時, 正截 面受彎承載力達到最大值。因此,當為大偏心時,應取彎矩較大,軸力較小;當 為小偏心時,應取彎矩較大,軸力較大。根據此原則,可確定出所需最大鋼筋面 積。除此之外,框架柱全部縱筋的配筋率不應小于 0.6%;同時,一側鋼筋的配 筋率不應小于 0.2%。軸心受壓構件的縱向受力鋼筋應沿截面的四周均勻放置, 鋼筋根數不得少于 4根,鋼筋直徑不宜小于 12mm , 通常在 16至 32mm 范圍內選 用。為了減少鋼筋在施工時可能產生的縱向彎曲,宜采用較粗的鋼筋。從經濟、 施工以及受力性能等方面來考慮,全部縱筋配筋率不宜超過 5%。平面框架柱的 平面外穩(wěn)定按軸心受壓構件驗算。 梁與柱為剛接的鋼筋混

18、凝土框架柱, 其計算長度應根據框架不同的側向約束條件及荷載情況確定。 對于有側移的全現澆框架結 構,柱的計算長度可取底層柱為 1.0H ,其他層柱取 1.25H H 為柱所在層的框 架結構層高 。2.3 基礎設計根據地質報告, 本工程所在地地質情況良好,第二層作為持力層,其地基承 載力達到 200Kpa ,因此在框架部分選用柱下獨立基礎。基礎埋置深度的大小, 對于建筑物的安全和正常使用、 基礎施工技術措施、 施工工期和工程造價等影響 很大,因此,確定基礎埋置深度是基礎設計工作中的重要環(huán)節(jié)。 本工程在設計時 綜合考慮建筑物自身條件以及所處的環(huán)境 例如, 應注意地下水的埋藏條件和動 態(tài) 。從實際出

19、發(fā), 在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下, 以基礎宜淺埋的原則, 合理選擇基礎埋置深度除巖石地基外,基礎埋深不宜小于 0.5m 。根據第一層 為素填土,土質松軟,結構不均,厚 0.4-1.0m ;第二層為粘土,屬中偏高強度 中偏低壓縮性土層,可作天然地基, 厚 2.5-3.5m , 本工程的基礎埋深設為 1.5m 。 選擇基礎材料,根據計算確定基礎高度為 1.0m ,從下至上分兩層,每階高度為 350mm , 250mm ?；A埋深1. 5m ,高度 0.6m ,根據上部結構傳來的內力值,初 估基底面積,然后進行沖切驗算和底板配筋。2.4 現澆廁所樓面板、上人孔處屋面板設計根據所設計房間區(qū)格的長

20、邊與短邊之比, 確定是單向板還是雙向析 (長邊與 短邊之比大于 2,屬于單向板;長邊與短邊之比小于 2,屬于雙向板。 按照不同 的計算理論和方法,分別進行控制截面配筋計算。2.5 現澆板式樓梯設計根據建筑要求和施工條件, 本工程中采用現澆板式樓梯, 并根據建筑類別確 定樓梯的活荷載標準值后,分別對樓梯梯段板、 平臺板、 平臺梁進行控制截面的 配筋計算。采用板式樓梯,具有下表面平整,施工支模較為方便,外觀比較輕巧等優(yōu) 點。梯段板、平臺和平臺梁組成,對于梯段板和平臺板設計成單向板都取 1m 的單元進行計算, 對于平臺梁的設計與一般梁設計相似。 斜板厚約為梯段板水平 長度的 1/25至 1/30,本

21、設計采用約為 1/30的梯段板水平長度?？紤]到樓梯與平臺梁整澆,平臺對斜板的轉動變形有一定的約束作用,故計算板的跨中正彎矩時, 近似取 M max =PLn 2/10。 為避免斜板在支座處產生過大的裂縫, 應在板面配置一定數量的鋼筋,一般取ø8200,長度為 L n /4。斜板內分布鋼筋可 采用ø6或ø8,每級踏步不少于 1根,放置在受力鋼筋內側,最大間距 300mm 。 2.6 雨篷設計本工程中雨篷設計成板式雨篷, 框架縱梁兼作雨篷梁。 雨篷計算包括三個內 容:a. 雨篷板的正截面承載力計算; b. 雨篷梁在彎矩、剪力、扭矩共同作用 下的承載力計算; c. 雨篷抗傾覆驗算,之后進行配筋設計。由于雨篷梁與框 架整澆,故無須進行抗傾覆驗算3 設計總結經過兩個多月的辛苦勞作,在指導老師耐心、兢兢業(yè)業(yè)的指導下,我的畢業(yè) 設計終于順利完成了。 這次設計是我們在大學四年