杨凌中学综合实验楼毕业设计论文.doc

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1、本科毕业设计(论文)题目：杨凌中学综合实验楼毕业设计（论文）任务书系（部） 建筑工程系 专业 土木工程 班级 B100706 姓名 学号 B10070625 1.毕业设计（论文）题目： 杨凌中学综合实验楼设计（A方案） 2.题目背景和意义：本工程位于陕西省杨凌区，其主要使用功能是教学，结构形式是框架结构，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g,第一组。建筑耐火等级为二级，屋面防水级。总建筑面积为：3300左右，建筑物设计使用年限50年。1场地条件：建筑用地地形平缓，常年地下水位低于地面以下9m。地下水无侵蚀性；场地类别为II类；2气象条件：基本风压w0=0.35kN/；基本雪压:0

2、.25 kN/。3地质条件良好，承载力标准值fk=180kPa。通过本次毕业设计，使学生能将四年所学的专业知识融会贯通，基本掌握一个建筑项目结构设计的全过程，从而进一步提高学生综合应用专业知识解决工程实际问题的能力，为以后的工作奠定一定的基础。3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：1.建筑设计1建筑总平面布置，应考虑拟建建筑和周围环境（绿化、道路、相邻建筑）的关系，做到平面布局合理，交通便捷。建筑的主体部分应有良好的采光、通风、朝向，根据使用要求确定各个房间的位置，交通疏散符合防火规范。建筑造型和建筑立面美观、大方，反映时代特色。2完成以下建筑设计图：各层平面图（比例1:1001:2

3、00），绘制底层平面图、标准层平面图、顶层平面图。各层平面图应该标注三道尺寸线，标明定位轴线，房间名称、剖面线及详图引符号等；各主要立面图（比例1:1001:200），标明立面处理，门窗形式、墙面装饰及雨水管位置等；剖面图（比例1:1001:200），剖切有代表性部位（应包括楼梯）绘制12个剖面图，标明屋面、楼梯等各主要构造，标注标高及尺寸；构造详图（比例1:201:50），选择23处主要接节点（如瞻口、高低墙处泛水、楼梯与圈梁连接等）绘制详图，详图应与剖面图对应；门窗明细表，包括门窗编号、洞口尺寸、门窗数量等； 3编写建筑设计说明书。2.结构设计1结构选型和结构布置，根据建筑设计和结构承重、

4、抗震方面的要求，以及场地地质条件，施工设计条件等，合理进行结构选型和结构布置，包括统一结构编号，确定构件定位尺寸，确定柱网布置，结构形式，及伸缩缝、沉降缝或抗震缝的位置，绘制结构平面布置图。2结构计算选择有代表性的一榀横向框架进行设计计算：从确定框架计算草图、荷载计算、内力分析计算（恒载、活载、地震力作用下内力计算）、内力组合到配筋计算和构造措施；进行楼梯或现浇板的配筋计算；绘制结构施工图：标准层结构平面布置图(包括板及次梁);一榀横向框架的配筋详图(包括框架梁、框架柱)；标准层楼板配筋图，楼梯配筋图。结构设计计算书：说明结构选型和结构布置的理由及实际依据，列出结构计算的各步骤和主要计算过程及

5、全部计算结果。4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：设计的基本要求:1总平面设计合理；2要有良好的建筑造型，体现建筑自身特征；3设计方案合理，计算方法正确，计算数据准确4计算书格式应符合标准，书写工整，文字简练，条理清楚；5施工图必须符合制图标准，能正确、准确表达设计意图，图面布置协调、清楚、整洁。进度安排:建筑设计 13-14（1）第10周-第12周 各层房屋的结构选型、结构方案及布置 13-14（1）第13周-第14周 荷载计算 13-14（1）第15周-第 17周 结构计算 13-14（1）第18-19周，13-14（2）第2周-第5周 绘制施工图 13-14（2）第7周

6、-第8周 答辩 13-14（2）第9周 5.毕业设计（论文）的工作量要求 图纸（幅面和张数）*： 建筑图8张,结构图5张 其他要求：论文字数： 20000字 外文翻译字数： 3000字 参考文献篇数： 15篇以上 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日说明：1本表一式二份，一份由各系集中归档保存，一份学生留存。2 带*项可根据学科特点选填。杨凌中学综合实验楼设计摘 要本设计为杨凌中学综合实验楼设计。采用框架结构，主体结构为五层，主楼标高16.2m，总建筑面积3324.24m2。在设计中楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设

7、计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。本设计主要包括建筑设计部分和结构设计部分。建筑设计部分主要包括建筑平面、立面、剖面的设计；结构设计方面包括了结构的布置、结构构件的配筋设计，具体有柱梁板设计、楼梯间计算、内力组合、框架配筋等方面。在确定框架布局之后，计算竖向荷载作用下的结构内力和水平荷载作用下的结构内力。进行内力组合找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。最后，使用专业软件和办公软件工具进行电脑输入，对手算的结果进行了分析和检查。最后依据计算

8、结果，结合相应的结构构造要求，绘制结构施工图和建筑施工图，写出相应的设计说明以及结构设计计算书。关键词：框架结构；结构设计；内力计算The Design of YanglingComprehensiveExperimental Middle SchoolBuildingAbstractThe design of the studyis to designthe Yangling comprehensive experimental middle schoolbuilding.Theframe structure,the main structureof fivelayers,the eleva

9、tion of 16.2M,the total construction area of 3324.24m2.In the design of the building,roof were using cast-in-place reinforced concretestructure.Thedesign principle of practical,safe,economic,beautifuldesign.According to the architectural design standard,carefully consider the various factors influen

10、ce the design.Strictcompliance with the relevant professional standard,reference to relevant informationandthe latest national standards and specifications,and design of the various components ofa comprehensive scientific considerations. The design includesarchitectural designandstructuraldesign par

11、t.Design of architectural designmainly includesbuilding plane,elevation,section;including thereinforcement design ofstructuralarrangement,structuraldesign,specifically thecolumnbeamplate design,staircase,the combination of internal force calculation,framereinforcementetc.In determining the distribut

12、ion framework, calculationof internal force andlateral loadsunder vertical loads.Combination of internal forcesto findone or several groups ofinternal forcecombination of the mostunfavorable.Select the best safetyresults of the reinforcement and drawing. Finally,the use of professionalsoftware and o

13、fficesoftwaretools forcomputer input,the opponentisthe results of the analysis andexamination.Finally, according to the calculation results,the corresponding structural requirements, drawingconstruction drawingandconstruction drawingdesign,writethe correspondingandstructure design calculations.Key W

14、ords： Frame structure; seismic; structural design; internal force calculation目 录1 绪论11.1 建筑设计背景11.1.1 建筑概况11.1.2 设计资料及设计依据11.2 建筑方案及方案说明11.2.1 建筑方案初步设计11.2.2 建筑施工图设计21.3 课题研究的意义22 结构布置32.1 结构布置32.1.1 柱网布置32.1.2 初选截面尺寸33 计算简图的确定64 框架结构刚度参数计算84.1 梁柱线刚度计算84.2 柱的抗侧刚度计算85 荷载计算125.1 恒载标准值计算125.2 活荷载标准值计算1

15、45.3 荷载分类145.4 重力荷载代表值156 内力计算166.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算166.1.1 横向自振周期计算166.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算166.1.3 水平地震作用下的位移验算186.1.4 水平地震作用下框架内力计算186.1.5 作水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图216.2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算226.2.1 计算单元226.2.2 荷载计算226.2.3 内力计算257内力组合297.1 结构抗震等级297.2 框架的内力组合297.3 框架梁内力组合297.4 框架梁内力组合327.4.1 柱端弯矩M和

16、轴力N组合的设计值347.4.2 柱端剪力组合和设计值的调整377.4.3 柱端弯矩设计值的调整388 截面设计及配筋计算408.1 框架梁408.1.1 梁正截面受弯承载力计408.1.2 梁斜截面受弯承载力计算408.2.1 剪跨比和轴压比验算418.2.2 柱正截面承载力计算428.2.3 柱斜截面承载力计算458.2 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算469 楼板设计489.1 楼板类型及设计方法的选择489.2 弯矩计算489.3 截面设计4910 楼梯设计5210.1 楼板计算5210.1.1 荷载计算5210.1.2 内力的计算5210.1.3 截面计算5210.2. 平台板计算53

17、10.2.1 荷载计算5310.2.2 内力计算5310.2.3 截面设计5310.3 平台梁计算5410.3.1 荷载计算5410.3.2 内力计算5410.3.3 截面计算5411 设计心得56参考文献57致 谢58毕业设计（论文）知识产权声明59毕业设计（论文）独创性声明601 绪论1.1建筑设计背景1.1.1建筑概况设计题目：杨凌中学综合实验楼建筑层数：四层建筑面积：3240.24m2 建筑总高度：16.2m结构类型：现浇混凝土框架结构1.1.2设计资料及设计依据(1)建筑物设计使用年限50年。(2)自然环境条件: 建筑用地地形平缓，常年地下水位低于地面下9m,无侵蚀性；场地类别为II

18、类。2气象条件:冬季平均风速0.7m/s，基本风压：0.35kN/;基本雪压:0.25 kN/。(3)抗震设防：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g, (4)建筑耐火等级为二级，屋面防水级。(5)结构环境类别：一类环境。1.2建筑方案及方案说明1.2.1建筑方案初步设计根据使用功能及条件，确定建筑方案，进行初步设计，绘出平、立、剖面草图经指导老师修改后进行下一步设计。建筑总平面布置应考虑到和周围环境(相邻建筑、绿化及道路)的关系，要求平面布置紧凑，人流路线合理，满足防火要求，房间的采光通风及保温隔热等均需满足功能要求，建筑造型和建筑立面要求美观、大方，体现时代特色。具体如下：(1

19、) 平面设计1) 柱网尺寸采用5.4m7.2m一间实验室取10.8m*7.2m。2) 主要房间平面设计房间门设置：根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为900mm，开启方向朝房间内侧。走道两端的门采用等宽双扇门，大厅的门采用三个双扇玻璃门。房间窗设置：房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。3) 防火设计该建筑为高度不超过24m的多层建筑，防火等级为二级，将每一层划分为一个防火区间，则每层长度47.6m小于允许长度150m，每层的建筑面积831.06m2小于最大允许面积2500 m2。该建筑设有三部楼梯，满足防火规范要求。1.2.2建筑施工图设计建筑设计和结构设计互相

20、影响、互相配合、互相制约，所以，在绘制建筑施工图过程中，遇到问题及时修改。在施工图设计过程中，结合相关的规范考虑全面，按照制图统一标准绘制，节点细部构造要细心绘制，尺寸标注、做法标注及一些说明要符合要求。设计深度应满足施工要求，图面应详尽表现建筑物的各有关部分。建筑设计说明书，说明工程概况及设计依据、设计意图、建筑规模、要求、建筑方案及方案说明、设计依据和设计原则、经济技术指标等。1.3课题研究的意义通过杨凌中学综合实验楼设计，综合运用所学过的基础理论和专业知识，锻炼查阅相关规范和资料进行综合楼建筑方案设计和框架结构在抗震设防烈度为7度时的结构计算，熟悉工程设计的内容和程序，提高分析和解决工程

21、实际问题及绘制施工图的能力。2 结构布置2.1 结构布置（1）根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面、立面和剖面设计，主体结构共4层。（2）结构采用双向承重，整体性和受力性能都很好。（3）外墙采用240mm混凝土砌块，内墙采用200mm轻质隔墙。（4）混凝土等级选用：梁、板、柱均选用C30。2.1.1 柱网布置图2.1 柱网布置图2.1.2初选截面尺寸(1) 框架梁截面尺寸纵向框架梁： 5400*1/85400*1/12=450675 取h=550mm b=h*1/2h*1/3=183273 取b=250mm横向框架梁ab（cd）跨： 7200*1/87200*1/12=60090

22、0 取h=700mmb=h*1/2h*1/3=233350 取b=300mmbc跨： 2700*1/82700*1/12=225337 取h=300mm 取b=250mm次梁： 7200*1/12*1/18=400600 取h=500mm取b=250mm表2.1 梁截面尺寸(mm)层数混凝土等级横梁(bh)次梁(bh)纵梁(bh)AB跨、CD跨BC跨1-4C30300*700250*300250*550250*550 (2) 柱截面尺寸估算柱截面尺寸根据柱的轴压比限值，按公式计算1) 根据建筑抗震设计规范，结构形式是框架结构，抗震设防烈度为7度，建筑物高度15.6m24m,查得抗震等级为三级，

23、确定柱轴压比限值为0.85。2)AcN/fc (2.1)柱组合的轴压比设计值N=A g n (2.2)注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，内柱取1.2。g 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14 kN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。A柱的负荷面积。fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3 N/mm2。.图2.2框架结构的计算简图中柱：A1=5.4*（7.2/2+2.7/2）=26.73m2边柱:A2=5.4*7.2/2=19.44m2一层四层：中柱AcN/fc=Agn/fc=(1.226.731000144)/(0.8514.3)=147779.

24、18 mm2 边柱AcN/fc=Agn/fc=(1.319.441000144)/(0.8514.3)=116432.08mm2 取矩形截面b=h 中柱384.42mm384.42mm 边柱341.22mm341.22mm取 中柱bh=400mm400mm 边柱bh=400mm400mm 表2.2柱截面尺寸(mm)层次混凝土等级Bh (mm4)1C305005002-4C304004003 计算简图的确定（1）框架各构件在计算简图中均用单线条代表，各单线条代表构件形心轴所在的位置线（2）梁的跨度=该跨左右两边柱截面形心轴线之间的距离（3）底层柱高=从基础顶面算至楼面标高处（4）中间层柱高=从下

25、一层楼面标高至上一层楼面标高（5）顶层柱高=从顶层楼面标高算至屋面标高一层四层：横跨 AB CD跨：7200mm-400mm=6800mm BC跨：2700mm-400mm=2300mm纵跨 5400mm-400mm=5000mm柱高：底层柱高：3.9+0.45+2.5-1.5=5.35m 2-4层的柱高： 3.9m图3.1 横向计算简图图3.2 纵向计算简图4 框架结构刚度参数计算4.1梁柱线刚度计算在框架结构中，可将现浇楼面视作梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0，对中框架梁取I=2I0。 截面惯性矩I

26、0=bh3/12。 （4.1）框架梁线刚度为ib=EcI0/l，其中EC为混凝土弹性模量，L为梁的计算跨度。表4.1横梁线刚度ib计算表类 层EcbhI0Lib=EcI0/l（kNmm）1.5EcI0/l（kNmm）2EcI0/l（kNmm）别 （kN/mm2）（mmmm）（mm4）(mm)次AB CD跨1-43.0104300*7008.610972003.5810105.3710107.161010BC 跨1-43.01042503000.610927000.6710101.00510101.341010柱的线刚度iC=ECIB/l。其中Ie为柱的截面惯性矩，HC为柱的计算高度。表4.2柱

27、的线刚度计算表层次Ec（kN /mm2）bh（mmmm）HC(m)Ie（mm4）iC=EcI0/l（kNmm）13.0104500*5005.355.211092.9210102-43.0104400*4003.902.131091.6410104.2柱的抗侧刚度计算根据梁柱的线刚度比的不同，框架柱可分为中柱，边柱柱抗侧移刚度： （4.2）注：c 柱抗侧移刚度修正系数表4.3柱侧移刚度修正系数表位置边柱中柱c简图K简图K一般层底层 （1）边框架柱侧移刚度D值1) 1层 边柱（A-1、 A-10、 D-1、 D-10） 中柱（B-1、 B-10、C-1、 C-10） 2) 24层边柱（A-1、

28、A-10、 D-1、 D-10） 中柱（B-1、 B-10、C-1、 C-10） 表4.4 边框架柱侧移刚度D值 kN /mm 层 次 边柱（4）根中柱（4）根DcDCDC4cDCDC411.840.617468298722.180.64783431336612082-43.270.628022320883.890.6685403416066248（2）中框架柱侧移刚度D值1) 1层 边柱（A-2 A-9、 D-2D-9） 中柱（B-2 B-9、 C-2 C-9） 2) 24层边柱（A-2 A-9、 D-2 D-9） 中柱（B-2 B-9、 C-2 C-9） 表4.5 中框架柱侧移刚度D值 k

29、N /mm层次边柱（12）根中柱（12）根DcDCDC12cDCDC1212.450.668080969602.910.7085691028281997882-44.370.6989281071365.180.729316111792218928将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即为各层间侧移刚度D 表4.6 层间侧移刚度 kN /mm 层 次12D260996285176D1 /D2 =260996/285176=0.920.7故该框架为横向规则框架。5 荷载计算5.1恒载标准值计算（1）屋面(不上人)：防水层(刚性)30m厚混凝土防水 0.03*25=0.75kN/m2防水层(柔性)

30、：改性沥青防水卷材 0.40 kN/m2找平层：20mm厚1:2.5水泥砂浆 20*0.02=0.40 kN/m2找坡层：40mm厚膨胀珍珠岩砂浆3 0.04*12=0.48 kN/m2保温层：80mm厚矿渣水泥 14.3*0.08=1.16 kN/m2结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 25*0.10=2.50 kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 17*0.01=0.17 kN/m2合计： 5.86 kN/m2屋面荷载总计： 5024.95 kN/m2（2）各层走廊及楼面瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m2结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 25*0.10=2.50 kN/

31、m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 17*0.01=0.17 kN/m2合计 3.22kN/m2楼层荷载总计： 2761.15kN/m2（3）梁、柱、墙、门、窗重力荷载1)梁、柱梁净跨计算横梁 ab（cd）跨7200-400=6800mm bc跨 2700-400=2300mm纵梁 5400-400=5000mm 次梁： 7200-200+160-200+160=7120mm 柱高度取层高，底层柱高为5.36m表5.1 梁、柱重力荷载代表值层数构件b/mh/mr/（kN/m3）g/(kN/m)li/mnGi/kNGi/（kN）1AB CD跨0.30.70251.055.5136.8020749.7

32、681538.397BC跨0.250.30251.051.5752.301036.225纵梁1-100.250.55251.053.6095.0036649.62次梁0.250.55251.053.6097.1217436.832柱0.50.5251.106.8755.35401471.251471.2524AB CD跨0.30.7251.055.5136.8020749.7681538.397BC跨0.250.3251.051.5752.301036.225纵梁1-100.250.55251.053.6095.0036649.62次梁0.250.55251.053.6097.1217436.

33、832柱0.40.4251.104.43.9040686.4686.4：为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增加系数。 r为构件自重g表示单位长度构件重力荷载。n为构件数量。：梁长度取净跨，柱长度取层高。2）墙体、门、窗外墙采用240mm厚水泥空心砖（容重9.8 kN/m2），内墙采用200mm厚加气混凝土砌块（容重5.5 kN/m2）a.外墙水刷石外墙面 0.5 kN/m2240mm厚水泥空心砖 0.249.8=2.35 kN/m2水泥粉刷内墙面 0.36 kN/m2合计： 3.212 kN/m2b.内墙200mm厚加气混凝土砌块 0.2005.5=1.100kN/m2水泥粉刷内墙面

34、 0.362=0.72 kN/m2合计： 1.82 kN/m2c.门窗房间门采用木门（单位面积重力荷载为0.2 kN/m2 ），窗采用铝合金门窗（单位面积重力荷载为0.4 kN/m2），底层入口处：两侧门与中间门采用钢塑玻璃门（单位面积重力荷载为0.4 kN/m2）。表5.2门窗墙体荷载统计表层数门窗个数门窗荷载/kN墙体面积/m2墙体荷载/kN1C1*24,C2*4,C3*4,C4*10M1*16,M2*4113.04*0.4+34.56*0.2+17.28*0.4=59.04外墙：518.7-123.12 =395.58内墙：639.6-41.76 =597.84395.58*3.212+

35、597.84*1.82=2358.672-4C1*26,C2*4C3*4,C4*10C5*2,M1*17126.0*0.4+36.72*0.2+=57.734外墙：518.7-118.8 =399.9内墙：639.6-43.92 =595.98399.9*3.212+595.98*1.82=2369.165.2活荷载标准值计算 （1）屋面和楼面活荷载标准值不上人屋面均布荷载标准值 0.5 kN/m2楼 梯、走 廊、门厅，卫生间均布荷载标准值 2.5 kN/m2实验室均布荷载标准值 2.0 kN/m21-4层均布活荷载：466.56*2.0+364.5*2.5=1844.37屋面均布活荷载：49

36、*17.5*0.5=428.75（2）屋面雪荷载标准值 Sk =s0 =1.00.25 kN/m2=0.25 kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。5.3荷载分类将各层各构件荷载分类，计算各层何荷载代表值，列入表中其中各层自重为：楼面恒载、50%楼面均布活荷载、纵横梁自重、楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重和门窗。顶层自重为：屋面恒载、50%屋面雪荷载、纵横梁自重、半层柱自重、上下半层墙体自重。表5.3 荷载统计表 kN层次梁柱板墙门窗活荷载11538.3971471.252761.152358.6759.04922.18521538.397686.42761.152369.16

37、57.734922.18531538.397686.42761.152369.1657.734922.18541538.397686.45024.952369.1657.734214.3755.4重力荷载代表值1层：2761.15（楼面荷载）+461.0925（50%楼面均布活荷载）+1538.397（纵横梁）+1944.48（下半层柱墙门窗）+1556.647（上半层柱墙门窗）=8261.7665 2、3层：2761.15（楼面荷载）+461.0925（50%楼面均布活荷载）+1538.397（纵横梁）+1556.647（下半层柱墙门窗）+1556.647（上半层柱墙门窗）=7873.93354层：5024.95（屋面恒载）+214.375（50%屋面活荷载）+1538.397（纵