XXXXXX中学教学楼建筑结构设计

摘要

　　该计算书主要包括八个部分：结构选型、水平力作用下的框架结构计算、竖向荷载作用下的内力计算、横向框架内力组合、截面尺寸设计、板的设计、基础设计、楼梯设计。

　　设计主体是五层框架结构，选择一榀框架计算。

　　框架结构的计算部分包括：梁板柱尺寸的初步确定，重力荷载标准值的计算，横向框架侧移刚度的计算，水平地震力作用下的内力计算和侧移计算，水平风荷载作用下的侧移验算，（风荷载作用在内力组合时不与考虑）。

　　竖向荷载作用下的框架内力计算，主要包括恒荷载和活荷载作用下的内力计算。

　　内力组合主要是水平地震作用、恒荷载作用、活荷载作用之间的组合。

　　截面设计包括梁的截面设计和柱的界面设计，梁的界面设计包括正截面验算和斜截面验算，柱的截面设计包括轴压比的验算和正截面验算和斜截面验算和结点设计。

　　板的设计采用的是双向板。

　　基础设计包括荷载计算，基础承载力计算，冲剪验算，基础配筋计算。

　　楼梯设计包括梯段设计、平台梁设计、平台板设计、楼梯的配筋计算。

　　关键词：框架结构，基础，梁，柱，板，楼梯

Abstract

　　The book mainly including eight parts: the selection of the structure, the calculation of framework structure under the horizontal loads,the internal forces calculation under the vertical loads, the internal forces composition of horizontal framework ,the design of section size ,the design of plate,the design of basis,the design of staircase.

　　The object of design is five-story frame structure. Choose one load of the frameworks to calculate.

　　The calculation of framework structure including: The initial assurance for the size of the beam, the plate and the column; The calculation of the standard values of gravity load ; The sway stiffness calculation of the horizontal framework ; the internal forces calculation and the checking of sway under the horizontal earthquake forces ;the checking of sway under the horizontal load of wind.（Wind load is out of consideration when the internal forces composition）

　　The internal forces composition of horizontal framework maily including: the calculation under the live load and the constant load .

　　The internal forces composition mainly is the composition of horizontal earthquake forces, constant load and live load.

　　The section design including: the design of the beam , column .the design of beam including:the checking of positive section and oblique section.

　　The design of column including: the checking of axial compression ratio and the positive section and the oblique section,the design of node.

　　When design the plate considers it's two-way plate.

　　Basis design including: the calculation of carrying capacity, punching and reinforcement.

　　The design of staircase including: the design of bench,the beam of platform,the plate of platform and calculation of reinforcement of staircase.

　　KEY WORDS: framework structure, basis, beam, column plate, staircase

目录

绪论

　　紧张忙碌且充实的毕业设计转眼间即将过去了，这也意味着四年大学生活即将结束。经过四年大学的学习和实践，我迎来了毕业设计的考验。我的毕业设计的题目是：XXXX中学教学楼建筑结构设计。

　　在此我想说的是这次毕业设计得到了很多老师和同学的指点和帮助。经历了这次毕业设计，自己再很多方面有了很大的提高，尤其是对结构专业课程的一次回顾、总结与提高。学习的目的是为了有所用，它是将知识转化成实践和能力的一个过程，而毕业设计正是如此。因此对我们尤其重要，它不仅仅是简单的知识累加，更是将已往所学知识的综合运用。通过这次毕业设计发现自己在以前的学习中有很多的不足，同时怎样将所学的知识灵活运用也是值得深思的一个问题。所以，这次毕业设计对我个人来说也是一个很好的深化认知的过程。

　　在设计过程中让我们对房屋建筑学、结构力学、材料力学、土力学与地基基础、工程材料、钢筋混凝土结构、高层建筑结构、抗震结构、工程荷载、基础工程等专业课程有了更深入的了解。

　　本次毕业设计是在我的指导老师的悉心指导下完成的。从课题的选择到设计的最终完成，老师都给予我很多的帮助。每次有问题时，X老师都会耐心认真的解答。在这里郑重的像杜老师表示真挚的感谢。

　　同时在这个毕业设计中，也得到了很多同学的帮助，在次表示感谢。

　　在设计即将完成之际，我的心情无法平静，因为还有很多可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，而我却无法一一罗列在此！在这里请所有帮助和支持过我的人接受我最诚挚的谢意！

　　框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正！

　　第一部分 设计任务书

　　1 设计题目

　　设计题目：《框架教学楼》：XXXXX中学教学楼建筑结构设计。

　　2 设计目的及要求

　　设计目的：通过本毕业设计，培养综合运用所学的基础理论和专业知识分析和解决土木建筑工程设计问题的能力，同时也培养理论联系实际及动手能力，养成严、求实、创新的科学作风及调查研究、查阅资料、综合分析的能力，为具有土木工程技术人员所必备的基本素质打下坚实的基础。

　　具体要求：

　　（1）坚持"适用、安全、经济、美观"的设计原则。

　　（2）掌握与本设计有关的设计规范及有关规定，并会正确应用。

　　（3）要求建筑设计部分设计方案合理、适用、美观。结构部分合理选择结构形式，掌握框架结构的计算方法及结构要求。

　　（4）培养绘制施工图的能力，图纸不仅达到数量要求，而且要确保质量。建筑功能及要求。

　　3 建筑功能及要求

　　拟建本教学楼为永久性建筑，建筑层数5~6层，总建筑面积约为6000.

　　3.1 建筑功能要求

　　指导思想：坚持以人为本，在功能和结构上要分区合理，必须依据教学楼规模、类型、等级标准，根据学校基地环境条件及功能要求，进行平面组合、空间设计。在整个设计中，突出校园文化的人文特色，体现均质、优美、共享、有序的建筑特点。

　　建筑规模：本教学楼教室数量在20~40间左右。

　　布局描述：每层楼都设有教师休息室，并设有男女卫生间。

　　3.2 建筑等级

　　耐久性II级，耐火等级2级

　　3.3 规划及其他要求

　　要求立面处理简洁大方，突出校园文化的人文特色，体现均质、优美、有序的建筑特点，符合城市总体规划要求。

　　3.4 结构类型

　　结构型式：框架结构

　　4 建筑基本技术条件及设计要求

　　4.1 建筑基本技术条件

　　本次设计的任务是为XXXX中学，名称为XXXX中学。

　　建筑地点：安徽省合肥市

　　建筑规模：

　　（1）建筑面积：4500~5500

　　（2）层数：5~6层

　　（3）建筑：要求教室数在24左右。

　　（4）气象条件

　　主导风向：西南风，全年平均风速为4.5m/s,最大风速为18m/s,基本风压为0.4kpa.

　　全年平均降雨量：818.9 mm.

　　最热月相对湿度：80%.

　　雪荷载：基本雪压0.45 （水平投影）。

　　风荷载：基本风压0.35 （10m标高处）。

　　4.2 工程地质条件

　　场地类别为Ⅱ类场地

　　5 设计内容图纸及归档要求

　　5.1 建筑部分

　　按照：建施1、建施2……排序，设计的建筑施工图有：

　　总平面图1:500

　　建筑平面图（包括首层、标准层、顶层）1:100

　　顶层排水平面图1:200/1:300

　　立面图（2~4个）1:100

　　剖面图（通过门窗或较复杂部位剖切）1:100/1:50

　　楼梯间详图1:50/1:20/1:10

　　设计说明书（材料做法表、门窗数量表）

　　5.2 结构部分

　　按照：结施1、结施2……排序，设计的结构施工图有：

　　基础平面、剖面图

　　平面结构布置图（2~4张）

　　梁板模板图

　　局部大样图

　　5.3 图面要求

　　图纸可用计算机绘制，也要有手工绘制。

　　布局匀称、图面整洁、线条圆滑、符号正确、符合《建筑制图标准》、尺寸完善。

　　计算正确、说明清楚、词语简练、用词恰当、字迹工整。

　　5.4 归档书写要求

　　正面：学校全称，毕业设计题目、结构形式、班级、姓名、完成时间。

　　背面：目录，要求按建筑设计、结构设计、施工设计三部分将说明书、计算书、图纸一一写明。

　　计算书：一律用A4纸排版打印，页边距上2.8cm下2.5cm左2.5cm右2.5cm;论文正文用小四号宋体字，章及章标题用小三号黑体，节及节标题用黑体，字号与正文相同，图表号及标题用五号宋体，.页眉：宋体、四号，居中排列；页眉内容为："安徽理工大学毕业设计（论文）";页脚：宋体、五号，居中排列，页脚内容为页码。

中学教学楼建筑结构设计

　　第二部分 建筑设计说明
　　6 建筑平面设计
　　6.1 教学区的布置
　　6.1.1 教室功能说明
　　6.1.2 房间的门窗
　　6.2 辅助使用房间
　　6.2.1 卫生间
　　6.2.2 教师办公室、休息室

　　6.3 交通联系部分
　　6.3.1 楼梯
　　6.3.2 走道
　　6.3.3 出入口及门厅
　　7 建筑空间和立面设计
　　7.1 层数层高
　　7.2 建筑立面设计

　　第三部分 结构设计计算
　　8 工程概况
　　8.1 工程简介
　　8.2 课题条件要求
　　8.3 设计的基本内容
　　8.4 设计资料
　　8.4.1 气象条件
　　8.4.2 抗震设防
　　8.4.3 地基土承载力
　　8.4.4 其它条件

　　9 结构类型
　　10 框架结构的一般性设计与计算
　　10.1 梁柱截面，梁跨度及柱高确定
　　10.1.1 梁截面尺寸的初步确定
　　10.1.2 柱截面尺寸的初步确定
　　10.1.3 板的截面尺寸初步估计
　　10.1.4 梁的计算跨度
　　10.1.5 柱的高度

　　10.2重力荷载的计算
　　10.2.1屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值
　　10.2.2屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值
　　10.2.3梁柱的自重
　　10.2.4墙体的自重
　　10.2.5 门窗的自重
　　10.2.6 各层的荷载的组合

　　11 水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算
　　11.1 横梁的线刚度
　　11.2横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值
　　11.2.1横向框架柱的线刚度
　　11.2.2横向框架柱的侧移刚度D值
　　11.3横向框架自震周期
　　11.4横向框架水平地震作用及楼层地震剪力
　　11.5横向框架水平地震作用位移验算
　　11.6 水平地震作用下框架内力计算

　　12 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算
　　12.1 风荷载标准值的计算
　　12.2风荷载作用下的水平位移验算
　　12.3风荷载作用下的框架内力计算
　　13 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算
　　13.1 计算单元
　　13.2 荷载计算
　　13.3 内力计算
　　13.4 计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力

　　14  框架内力组合
　　14.1  框架内力组合
　　14.1.1 结构抗震等级
　　14.2 框架梁内力组合
　　14.2.1 最不利截面处的弯矩设计值
　　14.3 框架柱内力组合
　　14.3.1框架内力组合中几点说明
　　14.3.2关于表4-8中计算注意事项
　　14.3.3关于表4-9中计算注意事项
　　14.3.4关于表4-10中计算注意事项

　　15  截面设计
　　15.1承载力抗力调整系数
　　15.1.2 框架梁
　　15.1.3框架柱
　　15.2抗震条件下框架柱的截面设计
　　15.3计算非抗震条件下框架柱的截面设计
　　16  现浇板设计
　　16.1 设计参数
　　16.2计算结果：
　　16.3 跨中挠度验算：

　　17 基础设计
　　17.1基础梁截面尺寸的选取
　　17.2荷载选用
　　17.3基础截面设计
　　17.4地基承载力及基础冲切验算
　　17.5基础底板配筋计算
　　18  楼梯设计
　　18.1楼梯板设计
　　18.2平台板设计
　　18.3平台梁设计

结语

　　土木工程专业的毕业设计教学过程，是我们在毕业前最后学习和综合训练阶段，是深化、拓宽、综合学习的重要过程，它培养我们综合素质，工程实践能力和创新能力都起到非常重要作用。

　　本次毕业设计是按学校的教学计划进行的，根据任务书的要求，回顾四年来学习的各门课程，并使之联系起来，达到贯通的效果，使我们的知识更系统化，更靠近实践中所遇到的实际情况。我们也从中感受颇深，受益匪浅。使自己的理论知识更深化一步，更加牢固地掌握，劳累之余，也感到了欣慰。在此次设计中，我计算的主要包括以下几个部分：结构选型、水平力作用下的框架结构计算及竖向荷载作用下的内力计算、横向框架内力组合、截面尺寸设计、板的设计、基础和楼梯设计、设计主体是五层框架结构，选择一榀框架计算，框架结构的计算部分包括，梁板柱尺寸的初步确定，重力荷载标准值的计算，横向框架侧移刚度的计算，水平地震力作用下的内力计算和侧移计算和水平风荷载作用下的侧移验算，风荷载作用在内力组合时不与考虑，竖向荷载作用下的框架内力计算，主要包括恒荷载和活荷载作用下的内力计算，内力组合主要是水平地震作用、恒荷载作用、活荷载作用之间的组合，截面设计包括梁的截面设计和柱的界面设计，梁的界面设计包括正截面验算和斜截面验算，柱的截面设计包括轴压比的验算和正截面验算和斜截面验算和结点设计。板的设计采用的是双向板。基础设计包括荷载计算，基础承载力计算，冲剪验算，基础配筋计算。楼梯设计包括梯段设计、平台梁设计、平台板设计、楼梯的配筋计算。我学到了很多以前在书本上没完全掌握的知识；提高了综合运用知识的能力。但因水平有限，实践不足，错漏不可避免，敬请各位老师批评指导。

　　参考文献
　　[1] 中华人民共和国国家标准：《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
　　[2] 中华人民共和国国家标准：《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
　　[3] 中华人民共和国国家标准：《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
　　[4] 中华人民共和国国家标准：《砌体结构设计规范》GB50003-2001
　　[5] 中华人民共和国国家标准：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
　　[6] 中华人民共和国国家标准：《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ-91
　　[7] 中华人民共和国国家标准：《建筑抗震设计规范》GB5001
　　[8] 现行建筑设计规范大全 中国建筑工业出版社
　　[9] 曾昭豪。 《新编混凝土结构设计手册》， 中国建筑工业出版社
　　[10] 梁兴文、式庆轩。 《土木工程专业毕业设计指南》， 科学出版社
　　[11] 李必瑜。 《房屋建筑学》，武汉工业大学出版社
　　[12] 吴培明、彭少民。 《 混凝土结构》（上）（下），武汉理工大学出版社
　　[13] 陈希哲。《土力学地基基础》，清华大学出版社
　　[14] 贾韵奇、王毅虹。 《工民建专业课程设计指南》， 中国建材工业出版社
　　[15] 尚守平。《结构抗震设计》，高等教育出版社
　　[16] 吕西林。《高层建筑结构》，武汉理工大学出版社
　　[17] 何铭新。部宝敏，《建筑工程制图》，高等教育出版社
　　[18] 张仁水。《建筑工程材料》，中国矿业大学出版社

致谢

　　本次设计是在XXX老师的悉心指导下完成的。从设计选题、理论分析直到修改定稿后的字字句句都浸润着XXX的汗水。XXX老师渊博的专业知识、丰富的工程经验、严谨的治学态度、锐意的创新精神和诲人不倦的作风使学生终生受益；XXX谦和宽厚的处世、善解人意的风范也将成为学生行为的楷模。在此，谨向杜老师表示最真挚的感谢！

　　毕业设计是我们四年最后的学习、总结、应用知识的机会，也是四年学校教育的一个重要环节，它要求我们综合所学的基础知识和专业知识进行建筑工程设计，它起到承前启后的作用，从而为以后的工程实践打下良好的基础。但由于我初次进行建筑工程的设计，设计经验比较欠缺，理论与实践也不能得到恰如其的结合。所以，设计的过程中，杜老师们的指导让我受益非浅。

　　其次，在这次设计过程中，教研室的许多老师都给了我无微不至的帮助。他们对我的细心指教，谆谆教诲，令我收获颇多，在此表示感谢。还有学校领导的循循教导，给我们的毕业设计创造最好的环境，每隔一段时间领导们都会在百忙之中抽出宝贵的时间给我们精神上的鼓舞。

　　最后要感谢本论文参考文献中出现的作者和机构，他们的成果是本计算书的基础。

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