某高中教学楼设计(计算书、建筑、结构图)

　　摘    要

　　本次毕业设计的题目是某高中教学楼.综合考虑建筑地理位置、建筑使用功能和建筑结构安全性能,教学楼采用钢筋混凝土框架结构.南京地区抗震设防为七度,进行结构方案选择时要考虑抗震要求.从结构的安全方面考虑,最好采用规则结构;同时要考虑建筑使用功能要求,并且在建筑立面效果要符合教学楼的特点.综合考虑,选取了本次设计的建筑方案与结构方案.

　　本设计包括建筑设计和结构设计两大部分.建筑设计主要是确定建筑方案,包括平面、立面和剖面的设计;结构设计主要分为结构方案布置、荷载计算、内力计算、内力组合、截面设计、板设计、楼梯设计和基础设计.设计过程采用手算完成,最后上机进行校核.

　　由于缺乏实际工程经验,设计过程中,对于平、立、剖建筑设计还存在一些问题;结构计算综合运用能力欠缺,设计时间紧张,设计中错误难免,敬请各位老师批评指正,谢谢!

　　关键词:建筑设计,结构设计,钢筋混凝土框架结构

　　Abstract

　　The topic of my graduation design is Some high school classroom building of Nanjing. Having considered building geographical position, building function and safe performances synthetically of the structure, the building adopt reinforced concrete frame structure. The area of Nanjing sets up defences for antidetonation of seven degrees, the require of antidetonation have to be considered on the scheme choice of the structure. Meanwhile , regular structure is always been choosed account of  the structure safety. At the same time, the function of the use of the building and the elevation equipment should also reinforced concrete frame structure considered to make the structure scheme more reasonable. The architectural and structural scheme have been choosed account of the factors referred above.

　　This design includes two parts: architecture design and structure design. The main task in architecture design is to decide the architecture scheme, such as plane design, facade design and section design; and in structure design is the structure layout, load calculation, internal force calculation and combination, section design, slab design, stairs design and foundation design. All the results in the design are calculated by manual labor,and at the end of the design the results are checked by the computer

　　Although I go all out into the graduation design, I am still insufficient in plane design, facade design and section design, and am also inadequate in structural calculation ability because of lacking of practical engineering experience. The design process is intense, thus the design is less than satisfactory. All critical opinions and proposals are quite welcomed. Thank you very much dear sirs!

　　key words: architectural design、structural design 、reinforced concrete frame structure.

　　目    录

　　摘要…………………………………………………………………………1

　　一  建筑设计…………………………………………………………… 3

　　1.1 基本设资料…………………………………………………3

　　1.2 建筑设计说明 ………………………………………………3

　　1.3 建筑构造与做法……………………………………………4

　　二  结构设计说明………………………………………………………5

　　2.1 结构造型确定………………………………………………5

　　2.2 结构设计原则………………………………………………9

　　2.3 结构布置……………………………………………………10

　　三 框架设计…………………………………………………………… 12

　　3.1工程概况……………………………………………………12

　　3.2设计资料……………………………………………………12

　　3.3设计内容……………………………………………………13

　　3.4荷载计算……………………………………………………14

　　3.5水平地震力作用下框架侧移计算  ………………………17

　　3.6竖向荷载作用下横向框架的内力分析  …………………23

　　3.7内力组合……………………………………………………35

　　3.8截面设计……………………………………………………39

　　3.9节点设计……………………………………………………52

　　四  板的计算……………………………………………………………54

　　4.1单向板的配筋计算…………………………………………54

　　4.2双向板的配筋计算…………………………………………56

　　五  楼梯设计……………………………………………………………58

　　5.1荷载和受力计算   …………………………………………58

　　5.2配筋面积计算………………………………………………60

　　5.3、配筋结果…………………………………………………61

　　六  基础设计……………………………………………………………53

　　6.1设计资料  …………………………………………………61

　　6.2地下水情况…………………………………………………63

　　6.3场地抗震评价………………………………………………63

　　6.4 承载力计算…………………………………………………63

　　致谢…………………………………………………………………………65

　　参考文献……………………………………………………………………66

　　一    建筑设计

　　1.1  基本设计资料

　　工程名称:某高中教学楼设计

　　建筑物所在地: 江苏省某区

　　工程概况:

　　本项目为某高中教学楼,拟建于南京某区内,建筑的主要功能用做教学.建筑结构形式为钢筋砼框架结构.建筑物为五层,建筑高度为18.6米.

　　设计依据:

　　A、规划局规划设计要点

　　B、工程地质勘察报告

　　C、气象资料与荷载规范

　　D、各类国家建筑、结构设计规范

　　E、民用建筑设计防火规范

　　气候条件

　　年平均温度         20℃

　　主导风向           全年主导风向为东南风

　　平均风速           3M/S

　　最大风速           19.3M/S

　　基本风压值         0.35KN/M

　　基本雪压           0.4KN/M

　　地震烈度           7度近震

　　地质条件           该工程场区地势平坦,拟建地土类为软弱场地土,建筑场地类别为三类.

　　1.2 建筑设计说明

　　本毕业设计题目为某高中教学楼,拟建于区内,建筑的主要功能教学使用等.建筑结构形式为钢筋砼框架结构.建筑物为五层,建筑高度为18.6米.作为教学楼,在设计过程中从建筑的功能分区和造型要求着手,结合具体施工的可能性,从合理和经济的角度出发,选择简洁而实用的建筑方案.

　　平面设计

　　建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系,它包括使用部分和交通联系部分的设计教学楼使用部分的平面设计充分考虑了各种房间的使用功能要求,重点满足教学的主要功能.各房间通风顺畅,不同分区互不影响又相互联系,空间利用合理且满足安全疏散的要求.交通联系部分把各个房间以及各楼层有机地组合起来,考虑到使用部分的功能分区,减少交通干扰.

　　立面和剖面设计

　　在建筑立面的处理上,主要是适当地把握好建筑的地域性和时代感想结合的问题.充分利用建筑场地的宽度,把建筑的立面尽量的做大.在建筑立面细部处理上,尽量采用能与建筑气质相关联的形式,使建筑看上去美观,大方,庄重,新颖.

　　建筑物为五层,建筑物的各层层高除底层均为3.6米,女儿墙为0.6米高,本设计的室内外高差为450mm,在室外设三个踏步起过度作用,剖切面位置见剖面图.

　　抗震设计

　　南京为7度抗震设防区,而教学楼为乙类建筑物.按我国抗震设防标准:"小震不坏,中震可修,大震不倒",本方案的设计满足抗震的要求.

　　1.3 建筑设计构造做法

　　为了便于以后的荷载计算,在建筑设计中将建筑构造做法作以说明,具体的做法列于表中:屋面做法(不上人):

　　一般做法:

　　1.3.2屋面排水设计

　　根据规范要求,适当的划分排水坡、组织排水区,一般每个排水区按每个雨水管排除150-200M2屋面(水平投影)雨水划分.进深超过12M,不宜采用单坡排水.对于刚性防水屋面,最小坡度为1:50,设计中采用排水坡度为1:50.

　　因为屋面流水线路不宜过长,本方案的宽度大于12M,所以采用双坡排水.

　　勒脚做法

　　勒脚是墙身接近室外地面的地方,它有保护墙身和增加建筑物美观的作用.由于一般的防潮层易开裂使用寿命短的特点,本设计中采用了60厚的配筋细石砼防潮带.

　　二  结构设计说明

　　结构设计说明目的是对拟建的建筑物进行结构选型,结构布置,以及结构设计过程中所要考虑的一些设计原则和规定等.

　　2.1  结构选型的确定

　　结构的选型主要是根据设计的功能要求、地质条件和受荷情况以及经济等角度来判断结构的选型.

　　常见的钢筋混凝土结构体系

　　a、框架结构体系

　　框架结构是由梁、柱构件通过接点连接而成.当结构单元的竖向和水平荷载完全由框架结构承担时,这种结构体系称为框架结构体系.

　　框架结构体系可以比较灵活的配合建筑平面的布置,安排需要较大空间的会议室、商场、餐厅、娱乐室、实验室等.具有一定的灵活性,所以在我国现阶段一些地区的公共建筑、综合大楼等的结构选型中被广泛采用.同时作为框架体系有不同于其他结构体系的优点.

　　框架结构的梁、柱等构件比较容易标准化、定型化,便于采用装配式整体结构,适用于层数不太高的建筑.当建筑物层数不断增多时,水平荷载对梁、柱的截面尺寸和配筋量的控制作用就越来越大.当层数相当多的时候,底部各层不但柱的轴力很大而且梁和柱的由水平荷载所产生影响的弯距也明显增加,从而导致截面尺寸和配筋增大.对建筑平面布置和空间处理就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也将趋于不合理,影响设计的竞争力.

　　框架结构的自震周期长,建筑物自重较小,从而承受的地震荷载也比较小,这是对抗震比较有利的一方面.但是另一方面,国内外许多震害都表明:高层框架由于侧向刚度小,在强烈地震作用下的顶端水平位移和底部的层间位移都过大,致使非承重结构的严重破坏,即填充墙、建筑装修和设备管道严重破坏.

　　框架结构的特点是:它的优点是建筑平面布置灵活,因而使用也就非常灵活;框架抗侧移主要取决于梁、柱子的截面尺寸.通常,梁柱的截面惯性矩小,侧向变形大,这是框架结构的主要特点,也因此而限制了框架结构的高度.

　　b、剪力墙体系

　　承受建筑物竖向和水平荷载的主体结构全部为剪力墙时,即形成剪力墙结构体系.

　　剪力墙结构体系自重较大,侧向刚度大,自重周期短,因而导致产生较大的地震荷载.但剪力墙的截面有效工作高度大,截面惯性矩大,所以很容易满足强度要求.

　　现浇钢筋砼剪力墙结构,由于整体性好和刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,顶端水平位移和层间相对位移通常都能满足要求.切由于侧向变形小,有利于避免内部隔断墙、建筑装修、设备管道等非结构性破坏,也有利于防止过大的位移对主体结构在强度和稳定性方面造成的不利影响.

　　剪力墙结构体系的缺点是:剪力墙间距不能太大,平面布置不灵活,立面处理不灵活,很难满足公共建筑等使用大空间的要求.结构自重较大往往导致增加基础工程的造价,也从一定程度上影响到设计的竞争力.

　　c、框架-剪力墙体系

　　框架-剪力墙体系是在框架体系的基础上增加一定数量的纵向和横向剪力墙,所构成的双重体系.框架体系具有空间大,平面布置灵活,立面处理丰富等优点,但侧向刚度差,抵抗水平荷载能力低,底部层间位移大容易引起非结构性破坏和次生灾害,对抗震不利.

　　但剪力墙体系则相反,抗侧力强度和刚度均很大,但平面布置不灵活,不适应大空间的要求.因此,把两种结构体系结合起来,在同一结构中同时采用框架和剪力墙结构,共同承受竖向和水平荷载,可做到取长补短的作用.

　　在水平荷载的作用下,剪力墙的存在,不但使框架各层梁柱值降低,而且使各层梁弯矩沿高度方向的差异减小,在数值上趋于均匀.与框架结构相比,框架剪力墙结构体系的抗侧力能力大大提高,地震作用下侧移减小,非结构性破坏一般较轻,是抗震性较好的结构体系.

　　结构选型

　　结构体系方案选择要根据拟建建筑物的高度、用途、施工条件、经济等进行比较.经过对以上三种结构体系的比较,针对自己的设计题目-徐州市方正公司办公楼,我选择了框架结构,理由如下:

　　框架结构建筑平面布置灵活,可以有较大的空间的会议、办公等,并且可以需要用隔断分隔成小房间或者是拆除改成大房间,使用灵活.

　　建筑物选址于南京,为七度近震.根据建筑物所在地的设防烈度及房屋的使用情况、层数、建筑物的高度等因素,根据《抗震设计手册》的规定:设防烈度为7度,高度为50M以下的房屋采用钢筋混凝土框架结构体系较为合理.

　　2.2 结构设计原则

　　延性原则

　　结构、构件或者截面的延性是指他们进入破坏阶段以后,在承载力没有明显下降的情况下承受变形的能力.也就是说,延性反映他们后期变形的能力.后期是指从钢筋开始屈服进入破坏阶段直到最大承载力(或者下降到最大承载力的85%)时的整个过程.延性差的结构、构件或者截面,其后期变形能力小,在达到其最大承载力后会突然发生脆性破坏,在设计中是应当要避免的,因此,对结构、构件或截面除了要满足承载力的要求之外,还要求他们具有一定的延性,其目的在于:

　　a、防止发生象超筋梁那样的破坏,以确保人的生命和国家财产的安全.

　　b、在超静定结构中,能更好地适应地基的不均匀沉降以及温度的变化等情况.

　　c、使超静定结构能够充分的进行内力的重分布,并避免配筋疏密悬殊,便于施工,节约钢材.

　　d、有利于吸收和耗散地震能量满足抗震方面的要求.

　　强柱弱梁的原则-控制塑性铰的位置:

　　强柱弱梁的设计原则是通过控制梁、柱的相对强度,以保证塑性铰首先出现在框架梁中,尽量避免或减少在框架柱中出现塑性铰.因为塑性铰出现在框架柱中,结构很容易形成几何可变体系而倒塌.

　　强剪弱弯原则-控制构件的破坏形态:

　　强减弱弯是要求构件的受剪承载力大于因弯距出现塑性铰时的截面剪力,即保证在塑性铰形成并转动前,不出现剪切脆性破坏.为此,在设计中有意识的提高构件的受剪承载力,以保证结构的塑性铰按设计要求出现在受剪破坏之前,增强框架结构的延性性质.

　　强节点、强锚固原则-保证结点区的承载力:

　　结构分析时往往以梁端或柱端为控制截面进行构件的配筋计算,而把梁柱胶结区作为一个理想的刚结点.强节点、强锚固的设计原则是为了充分发挥塑性铰的作用,避免节点破坏或锚固失效出现在塑性铰发挥作用之前,这样才能使梁柱构件的承载力和变形能力得到充分的发挥,以确保框架结构的延性要求.

　　2.3  结构布置

　　结构布置要点

　　结构布置包括结构平面布置和结构剖面布置,建筑物的房屋楼面标高变化不大时,可只做结构平面布置,如屋面、各层楼面以及基础等结构平面布置,本建筑物只作结构平面布置.

　　结构布置应在建筑平面、立面剖面确定好之后进行,且上一层的结构应在下一层的结构平面图上布置.

　　进行布置时应注意以下几点:

　　a、既要满足建筑功能的要求,又要使结构合理,受力明确,如柱网的尺寸,从建筑上讲柱网间距越大越好,但结构上却不宜过大,主梁的跨度一般为5-8M,次梁为4-7M,若为混凝土过梁,跨度可达12M.

　　b、房屋平面内质量分布和抗侧力构件的布置基本均匀对称.

　　c、楼层刚度不小于其相邻层刚度的70%,且连续三层总的刚度降低不超过50%.

　　d、应考虑是否设置变形缝,房屋的长度大于50M时,应设置伸缩缝一个.该建筑物长度为43.2M,因此没有设置变形缝.

　　e、房屋立面局部收进的尺寸,不大于该方向总尺寸的25%.

　　截面设计要点

　　a、材料:

　　《建筑抗震设计规范》对混凝土强度等级的要求是:当按一级抗震等级设计框架梁时,其混凝土强度等级不应低于C30,当按二、三级抗震等级设计框架梁时,其混凝土强度等级不应低于C20.

　　《建筑抗震设计规范》对钢筋强度等级的要求是:框架梁中的纵向受力钢筋宜采用II、III级变形钢筋,钢箍宜采用I、II级钢筋.在施工中,不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计中的钢筋,如必须代换时,应按钢筋拉应力设计值相等的原则进行代换.

　　b、截面尺寸

　　确定框架梁的截面尺寸,应从强度、稳定、经济、防止脆性破坏等几方面综合考虑.《建筑抗震设计规范》规定,梁的截面尺寸应符合下列各项要求:

　　1)框架梁宽应不小于200mm且 不应小于柱宽的1/2.这是为了保证梁的侧向稳定.

　　2)梁截面的高宽比应不大于4.这也是为了保证梁的侧向稳定.

　　3)框架梁的跨高比不宜小于4.这是为了避免出现深梁的脆性破坏.当框架梁的净跨与截面高度之比小于4时,该梁以剪切变形为主,容易发生剪切脆性破坏.

　　4)按最大相对受压高度控制最小截面尺寸.

　　5)按最大剪压比控制最小截面尺寸.

　　6)按工程实践经验确定梁的截面尺寸.

　　框架柱的截面设计

　　a、材料:

　　《建筑抗震设计规范》对混凝土强度等级的要求是:当按一级抗震等级设计框架柱时,其混凝土强度等级不应低于C30,当按二、三级抗震等级设计框架柱时,其混凝土强度等级不应低于C20.由于混凝土的抗压强度高,在框架柱中采用强度等级较高的混凝土比较经济.

　　《建筑抗震设计规范》对钢筋强度等级的要求是:框架柱中的纵向受力钢筋宜采用II、III级变形钢筋,钢箍宜采用I、II级钢筋.

　　b、截面尺寸

　　对于多层钢筋混凝土框架,柱的截面尺寸通常采用400*400,450*450,500*500.

　　确定框架梁的截面尺寸,应从强度、稳定、经济、防止脆性破坏等几方面综合考虑.《建筑抗震设计规范》规定,柱的截面尺寸应符合下列各项要求:

　　1)按震害规律,框架柱截面宽度不宜小于300MM.

　　2)按剪跨比最小值限制框架柱的截面尺寸,延性框架柱的剪跨比最小值为2,即柱净高与截面高度比不宜小于4.

　　…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件

　　致  谢

　　紧张繁忙的毕业设计就要结束了,在各位老师悉心指导下和各位同学的支持下,并经过自己的努力,我的设计终于完成了.这份设计,是两年来老师辛勤教导的结晶,在此,我向每一位老师表示衷心的感谢!

　　再次回忆起这次设计中的点点滴滴,我觉得通过这次毕业设计,我学到了很多东西,不仅仅是自己的专业知识得以巩固和拓宽,更重要的是学到了许多做人的道理,学到了我们老师严谨、认真、负责的工作作风,这对我们以后的人生道路有非常重要的指导意义!

　　设计过程中,邵劲松老师严格要求我们,当我们遇到问题时,邵老师给我们详细的解答.在我们的设计初步成形时,邵老师又一遍一遍地检查我们设计中的错误并指导我们进行纠正.邵老师严谨治学的态度、诲人不倦的精神永远是我们学习的榜样!.在这里再次对邵老师表示感谢!

　　同时,还要向在设计过程中给予我悉心指导和帮助的其他老师等表示衷心的感谢!

　　感谢大学!感谢所有的老师!感谢我的父母!感谢所有帮助过我的朋友!

　　感谢答辩委员会各位老师对本设计的细心审阅和评定!

　　最后祝愿各位老师工作顺利!祝愿各位同学前程无量!
　　参考文献:
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