土木工程专业结构设计计算书毕业设计.doc
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1、 商丘师范学院学士学位毕业设计目 录建筑设计说明11.1 总平面图设计11.2 建筑平面图设计11.2.2 交通联系部分11.3 建筑空间和立面设计21.3.1 层数和层高21.3.2 建筑立面设计21.3.3 建筑装饰装修31.4 防火设计31.5 建筑细部构造总说明31.5.1 建筑细部构造说明3结构设计计算51 结构的选型与布置51.1 结构选型51.2 结构布置62 框架计算简图及梁柱线刚度62.1 梁、柱截面尺寸估算72.1.1 框架横梁截面尺寸72.1.2 框架柱截面尺寸72.2 框架的计算简图的确定72.3框架梁柱的线刚度计算83 荷载计算93.1 恒载标准值的计算103.1.1
2、 屋面103.1.2 各层走廊楼面103.1.3 标准层楼面103.1.4 梁自重103.1.5 柱自重113.1.6 外纵墙自重113.1.7 内隔墙113.1.8 内纵墙自重123.2 活荷载标准值计算123.2.1 屋面和楼面活荷载标准值123.2.2 雪荷载标准值123.3 竖向荷载下框架受荷总图123.3.1 Lk轴间框架梁123.3.2 KL轴间框架梁133.3.3 J轴柱纵向集中荷载的计算(同M轴略)133.3.4 K轴柱纵向集中荷载的计算143.3.5 L轴柱纵向集中荷载的计算(同K轴)154 恒载、活载、风荷载作用下的内力计算164.1 恒荷载标准值作用下的内力计算164.2
3、 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算234.2.1 风荷载标准值234.2.2风荷载作用下的水平位移验算254.2.3风荷载作用下的框架内力计算265 水平地震作用的计算295.1 重力荷载代表值的计算295.1.1 屋面处的重力荷载代表值的计算305.1.2 其余各层楼面处重力荷载标准值计算305.1.3 底层楼面处重力荷载标准值计算315.1.4 屋顶雪荷载标准值计算315.1.5 楼面活荷载标准值计算315.1.6 总重力荷载代表值的计算315.2 框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算315.2.1 横向D值的计算315.2.2 结构基本自振周期的计算325.3 多遇水平地震作用计
4、算335.4 框架地震内力计算356 重力荷载代表值计算386.1 作用于屋面板处均布荷载代表值计算386.2 作用于楼面处均布荷载代表值计算386.3 由均布荷载代表值在屋面处引起固端弯矩386.4 由均布荷载代表值在楼面处引起固端弯矩397 内力组合见附表438 截面设计与配筋计算438.1 框架柱截面设计438.1.1 轴压比验算438.1.2 正截面受弯承载力计算448.1.3 垂直于弯矩作用平面的受压承载力按轴心受压计算468.1.4 斜截面受剪承载力计算468.2 框架梁截面设计478.2.1 正截面受弯承载力计算478.2.2 斜截面受剪承载力计算508.3 板的计算518.3.
5、2 JK轴间的板518.4 楼梯的计算548.4.1 踏步板(TB-1)计算558.4.2 楼梯斜梁(TL-1)计算568.4.3 平台板(TB-2)计算588.4.4 平台梁(TL-2)计算598.5 基础的计算628.5.1 J轴柱基础638.5.2 K轴柱基础66参考文献70结 语71摘 要本设计主要进行了结构方案中横向框架的结构设计。在确定框架布局之后,先进行了计算风荷载作用下的结构内力,竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力计算,同样的过程,层间荷载代表值的计算,接着利用经验公式求出自震周期,进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小,进而求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力
6、、轴力),然后进行了内力组合,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。其次还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板,梯段板,平台梁等构件的内力和配筋计算。此外还进行了基础梁和基础的设计,完成了基础的平面布置和配筋计算,并完成了基础的施工图绘制。关键词: 框架结构;建筑设计;结构设计;抗震设计ABSTRACTThe purpose of the design is to do the structure design in the lateral frames of axis . In determines framework layout zhihou, firs
7、t for has calculation wind load contains role Xia of structure internal force, vertical to load contains (constant contains and the live load contains) role Xia of structure internal force calculation, also of process, layer between load contains representative value of calculation, then using exper
8、ience formula seeking from earthquake cycle, turn by bottom cut force method calculation level earthquake load contains role Xia size, turn seeking out in level load contains role Xia of structure internal force (bent moments, and cut force, and axis force), and for has internal force combination, f
9、ind most adverse of a group or several group internal force combination. Select the most secure results calculation and reinforcement drawings. Structural scheme of the second stair design. Complete platform, bench plate, beams and other members of the platform and reinforcement calculation of inter
10、nal forces.In addition also the Foundation beam and Foundation design, completion of the basic layout and calculation of reinforced and completed construction of the base map. Keywords: Frame structure; Architectural design; Structural design; Anti-seismic design绪 论本设计是按照商丘师范学院土木与建筑工程系2012年毕业设计要求编写的
11、毕业设计。题目为“郑州大学6号教学楼”。内容包括建筑设计、结构设计两部分。教学楼是公共建筑,其规范要求比较严格,能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面,选择教学楼建筑和结构设计,从而掌握教学楼设计的基本原理,妥善解决其功能关系,满足使用要求。框架结构的设计始于欧美,二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用,其结构建筑平面布置灵活,使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对教学楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究,对于建筑的荷载情况,分析其受力,采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力,然后进行内力组合,挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算,
12、保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了分层法和弯矩分配法,对水平荷载采用了D值法,对钢筋混凝土构件的受力性能,受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。本结构计算选用一榀框架为计算单元,采用手算的简化计算方法,其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的分层法和弯矩分配法,不但使计算结果较为合理,而且计算量较小,是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识,建立一个完整的设计知识体系,了解设计总过程,通过查阅大量的相关设计资料,提高自己的动手能力。鉴于水平有限,设计书中还存在不少缺点甚至错误,敬请老师批评和指正。二零一二年五月十三日 71 建筑设计说明在一个相当
13、长的时期里,人们多把教学楼设计的着眼点放在“学”字上,旨在如何满足“学习”这一基本生理需求上考虑问题。于是,为数众多的教学楼模式单一,空间乏味,很难与城市总体规划目标相适应。教学楼强调文化感、教育特质的建筑形象。设计与环境相融合、与气候条件相适宜的色彩搭配,使之形象分明,标志性更加突出。1 建筑设计部分1.1 总平面图设计郑州大学六号教学楼位于市区,建筑面积5830m2左右,主体高16.20m,主体建筑4层,主要设置普通教室和实验室、资料室、多媒体教室。1.2 建筑平面图设计1.2.1 教学楼的布置1.2.1.1 房间使用面积、形状、大小的确定本设计是教学楼,应根据建筑使用性质、建设规模与标准
14、的不同,确定各类用房。一般由办公用房、公共用房和服务用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置,应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求,结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深,并为今后改造和灵活分隔创造条件,故本建筑教室选取开间为9.0m,进深为7.2m。厕所布置在建筑朝向较差的一面,并设置公用的前室,前室内置四个洗手盆。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光,卫生洁具数量按规范要求:男厕所每40人设一具大便器,每30人设一具小便器,女厕所每20人设一具大便器,每40人设一具洗手盆。1.2.1.2 门窗大小及位置的确定教室门洞口宽不应小于900mm,高不应
15、低于2.0m,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单扇门,大厅的门采用三个双扇单向弹簧门。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。本次设计中,教室的窗户,考虑规范要求窗地比1:6,窗宽一般情况下取为2400mm。1.2.2 交通联系部分1.2.2.1 楼梯一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外,还需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来的交通联系部分,以保证使用便利和安全疏散。在多层建筑中,楼梯是必不可少的一部分,是楼层人流疏散的必经之路,楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求,注重建筑环境空间的
16、艺术效果。设计楼梯时,还应使其符合建筑设计防火规范(GBJ91-83)、民用建筑设计通则(JGJ62-90)和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑结构楼梯平面形式的选用,主要依据其使用性质和重要程度来决定。楼梯是多层房屋中的重要组成部分。楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。板式楼梯具有下表面平整,施工支模方便,外观比较轻巧的优点,是一种斜放的板,板端支承在平台梁上。作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小(一般在3m以内)时,采用板式楼梯较为合适。但其斜板较厚,为跨度的1/251/30。梯段净高(H)一般应大于人体上肢伸直向上,手指触到顶棚的距离。梯段净高应当以踏步前缘
17、处到顶棚垂直线净高度计算。考虑行人肩扛物品的实际需要,防止行进中碰头产生压抑感,楼梯梯段净高不小于2200mm,平台部分的净高应不小于2000mm。梯段的起始、终了踏步的前缘与顶部凸出物内边缘的水平距离应不小于300mm。为了适用和安全,每个梯段踏步一般不超过18步,也不应小于3步。梯段坡度的选择要从攀登效率、节约空间、便于人流疏散等方面考虑。一般在人流量大、安全标准较高或面积充裕的场所,其坡度可较平缓,适宜坡度30度左右。仅供少数人使用或不经常使用的辅助楼梯则允许坡度较陡(不宜超过38度)。计算踏步高度和宽度的一般公式:2R+G=600mm其中:R踏步高度;G踏步宽度;600mm妇女、儿童平
18、均踏步长度。本工程的踏步高度为150mm,踏步宽度300mm。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定,一般按每股人流宽度为0.55+(00.15)m计算,并不应少于两股人流。(00.15m为人流在行进中人体的摆幅,公共建筑人流众多应取上限值)楼梯平台包括楼层平台和中间平台两部分。中间平台形状可变化多样,除满足楼梯间艺术需要外,还要适应不同功能及步伐规律所需尺寸要求。楼层平台:除开放楼梯外,封闭楼梯和防火楼梯,其楼层平台深度应与中间平台深度一致。本工程楼梯的确定:本工程中采用三部梁式楼梯(两部梁式双跑楼梯,一部梁式双分楼梯)。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中
19、人流股数确定,一般按每股人流宽度0.55m+00.15m计算,并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m,楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率,、节省空间、便于人流疏散等方面考虑。因而本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm。1.2.2.2 走廊走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等,以解决建筑物中水平联系和疏散的问题,要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。按规范要求,双面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.8m,考虑到柱截面尺寸和基础布置,适当放大取走道
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