某高校1号教学楼设计.doc

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1、金陵科技学院学士学位论文 目录目 录摘 要IIIAbstractIV1 工程概况11.1 工程名称11.2 建筑设计资料11.3 基本数据22 结构选型及布置32.1确定结构体系32.2梁柱截面的确定32.3横向框架的布置32.4横向框架的跨度和柱高43框架内力计算53.1水平地震荷载下的横向框架(KJ-3)内力计算53.2风荷载作用下的横向框架(KJ-3)内力计算223.3竖向恒载作用下的横向框架(KJ-3)内力计算283.4竖向活载作用下的横向框架(KJ-3)内力计算474 梁、柱的内力组合624.1梁的内力组合625 梁、柱的截面设计695.1梁的配筋计算695.2柱的配筋计算716 基

2、础设计756.1外柱独立基础设计756.2 内柱联合基础设计787 楼梯设计827.1 梯段板的计算827.2平台板计算837.3平台梁计算838 屋盖现浇板计算858.1计算简图的确定858.2荷载计算868.3板的内力计算868.4板的配筋计算909 楼面现浇板计算919.1计算简图的确定919.2荷载计算919.3板的内力计算929.4板的配筋计算95参考文献97致 谢98I金陵科技学院学士学位论文 摘要金陵科技学院学士学位论文 Abstract南京江宁某高校1号教学楼摘 要依据课题任务书以建筑防火规范、建筑结构荷载规范和混凝土结构设计规范等国家现行规范，规程完成了该课题建筑，结构，施工

3、三个方面的设计,首先从总体出发，综合考虑和组织室内外的空间完成建筑平面，立面，以及剖面的设计；其次完成了一榀框架各结构构件的配筋设计，手绘结构施工图。整个设计方案在建筑、结构方面满足国家现行规范要求。本设计对一榀框架，从结构选型入手，计算分析了该框架的荷载，利用分层法和D值法分别对框架结构在竖向荷载、水平风荷载作用下产生的内力进行了计算，通过内力组合，得出框架的控制内力，最后完成框架各构件的配筋计算并绘制了该框架的施工图。设计书中同时选算了框架的一个基础、楼梯，给出了基础、楼梯的配筋计算并绘制了施工图。关键词：建筑设计;框架;配筋IThe first teaching building of

4、College of Nanjing JiangningAbstract On the basis of mandate and the norms in the country, such as building fire protection norms, structural load norms and the design of concrete structures and so on, in order to complete the task of architecture, structural, construction design. First of all, cons

5、idering the space in the open and air, complete the construction, Facade, and the corss-section of the design and map architectural construction blueprint; Secondly, completed a load of the structural component of the framework of the reinforcement design, hand-painted structural construction bluepr

6、int, and completed the entire structure design. The whole design programs satisfy the state standard requirements in respect of architecture and structure, the construction design satisfy the reality on the ground. The instruction booklet introduce a load of frame, First of all, selecte the type of

7、structure, calculate and analyze the framework of the load, by the stratification and method D calculate respectively the internal forces of frame on the act of vertical load and wind loads . Through the combination of internal forces, conclude the control framework drawn forces, Finally , finishe t

8、he reinforcing bar calculation about the components of framework , and paint structural construction drawing. The booklet also design a foundation and stairs, and conclude the reinforcing bar calculation of the stairs and the base, and complete their structural construction blueprint.Key words: Arch

9、itectural design; The frame; Reinforcement金陵科技学院学士学位论文 第1章 工程概况11 工程概况1.1 工程名称南京江宁某高校1号教学楼1.2 建筑设计资料本建筑为南京江宁某高校1号教学楼，113轴为四层，层高均为3.6m。在建筑设计中，教室、教师休息室、厕所等用房布置合理。本建筑采用三跨内廊式建筑，两边跨跨度均为7.2m，中跨跨度为3.0m。建筑物总体呈长条形，总长为54m，总宽为17.4m，总高为15.4m，总面积为3758.4m2。建筑平面如下图所示：图1.1 建筑平面布置图1.3 基本数据1.3.1工程地质报告摘要1.3.1.1地下水位地下水

10、位位于-4m，对砼无侵蚀性。1.3.1.2基础埋深 基础埋深为-2.8m。本工程0.00相对于绝对标高为15.40m，室内外高差为0.45m。1.3.1.3土层描述 地基土表层为很薄的杂填土层，其下是较厚的粘土，约3.6m厚，其重度=19.8KN/m3，塑性指数IP=23.2，液性指数IL=0.50，容许的地基承载力标准值为fK=200KN/m2；深层土为很厚的残积粘土层，其重度=19.4KN/m3。1.3.1.4抗震要求地震烈度为七度，抗震等级为三级，类场地土，近震。1.3.2气象条件摘要基本风压： W0=0.40KN/m2基本雪压： S0=0.65KN/m21.3.3活荷载 查建筑结构荷载

11、规范。金陵科技学院学士学位论文 第2章 结构选型与布置2 结构选型与布置2.1确定结构体系本工程采用框架承重，现浇整体式钢筋砼楼板，墙体240厚KP1空心砖墙。2.2梁柱截面的确定2.2.1横向框架梁2.2.1.1截面高度h框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L。h1=L1=7200600900mmh2=L1=3000250375mm 取h1=650mm，h2=400mm2.2.1.2截面宽度b1=h1=700233350mm考虑地震区b250mm，故取b2= b1=250mm2.2.2纵向框架梁2.2.2.1截面高度h=L=4500375563mm 取h=400mm2.2.2.2截面宽

12、度b=h=400133200mm 取b=250mm2.2.3框架柱本设计按底层层高的1/10取值为360mm，同时参照类似工程的设计经验，决定采用截面尺寸为500500mm的方形柱。2.3横向框架的布置图2.1 结构平面布置图2.4横向框架的跨度和柱高2.4.1框架的跨度框架的跨度应取柱形心间的距离。2.4.2框架底层柱的高度框架的底层柱高取基础扩大面至二层楼板顶面间的距离。根据地质资料综合分析，假定基础高度为0.8m，确定基础顶面标高为-2.00，二层板顶的标高为3.6，所以底层柱高应取为5.6m。2.4.3其余各层柱高除底层柱外的其余各层柱的柱高均取层高，故本设计其余各层柱高均为3.6m。

13、 11 金陵科技学院学士学位论文 第3章 框架内力计算图2.2 各层柱高示意图3框架内力计算3.1水平地震荷载下的横向框架(KJ-3)内力计算3.1.1地震作用的计算地震作用的计算即地震荷载的计算。按建筑抗震设计规范规定，本设计的结构底部总剪力(即总地震荷载)可以按公式FEK=1Geq来计算，其中1=max。3.1.1.1产生地震荷载的建筑物总质量Geq的计算(1)作用于房屋上的恒载标准值、屋面荷载防水层 三毡四油上铺小石子 0.40 KN/m2找平层 20厚1:3水泥砂浆找平 0.0220=0.40 KN/m2保温层 70厚沥青珍珠岩块保温层 (0.07+0.235)/27=1.07 KN/

14、m2 结构层 120厚现浇钢筋砼屋面板 0.1225=3.0 KN/m2粉刷层 10厚粉平顶 0.0117=0.17 KN/m2 =5.44 KN/m2、楼面荷载 面 层 15厚1:2白水泥白石子 0.01516=0.24 KN/m2找平层 20厚1:3水泥砂浆找平 0.0220=0.40 KN/m2结构层 120厚现浇钢筋砼楼板 0.1225=3.0 KN/m2粉刷层 10厚粉平顶 0.0117=0.17 KN/m2 =3.81KN/m2、框架梁、柱重量a、bh=250mm650 mm横向框架梁梁自重 250.25(0.65-0.1)= 3.75kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01 （0

15、.65-0.1 +0.25 ）217=0.29kN/m =4.04 kN/mb、bh=250mm400mm横向框架梁梁自重 250.25(0.4-0.1)=1.25 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.4-0.1+0.25) 217=0.153 kN/m =1.403 kN/mc、bh=250 mm400mm纵向框架梁梁自重 250.25(0.4-0.1)=1.875 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.4-0.1+0.25) 217=0.187kN/m =2.062 kN/md、框架柱 bh=500mm500mm柱自重 25 0.50.5=6.25kN/m抹灰层： 10厚

16、混合砂浆 0.01m（0.5m +0.5m）217 kN/m3=0.34kN/m =6.59 kN/m (2)、质点质量Gi的计算决定多层框架的地震荷载时，结构的计算简图可以认为是一多质点体系，产生地震荷载的建筑物重量集中于各层的楼盖处，各质点质量还应包括上下各半层范围内的恒载，50%的雪载或50%的楼面等效均布活荷载。、集中于屋盖平面处的质点质量G4 雪载(50%) 0.50.655417.4=305.37 KN屋面恒载 4.945417.4=4218.80KN650高横向框架梁 4.04(7.2-0.5)26=703.77KN400高横向框架梁 1.403(3-0.5)13=45.60KN

17、400高纵向框架梁 2.062(4.5-0.6)48=386.01KN柱 6.593.6252=616.82KN女儿墙 0.24(1-0.08)(17.42+542)14+0.08 0.3(17.42+542)25=527.103KN横墙 0.24147.21.816+(3.01.8-1.22.12) 2 =724.55 KN纵墙 0.2414（4.51.82.72.1）24 4.51.822=794.71KN (忽略内纵墙的门窗按墙重计算)钢窗 2.72.120.424=27.22 KN 合计：G4=8209.01KN、集中于三顶盖平面处的质点质量G3楼面活载(50%) 0.525417.4

18、=939.60KN楼面恒载 3.815417.4=3110.08KN650高横向框架梁 7 03.77KN400高横向框架梁 45.60KN400高纵向框架梁 386.01KN柱 616.82KN横墙 0.24147.21.8+724.552=1492.65KN纵墙 794.712=1589.42KN钢窗 27.222=54.44KN 合计：G3=8938.39KN、集中于二顶盖处的质点质量G2=43.55+G3=8981.94KN、集中于一层顶盖处的质点质量G1楼面活载(50%) 939.60KN楼面恒载 3110.08KN650高横向框架梁 703.77KN400高横向框架梁 45.60K

19、N400高纵向框架梁 386.01KN柱 6.59(1.8+2.8)52=1576.33KN横墙 768.10+811.652.8/1.8=2030.67KN纵墙 794.71+794.712.8/1.8=2030.93KN钢窗 27.222=54.44KN 合计：G1=10877.43KN整个建筑物的重力荷载代表值如下图所示：图3.1 建筑物的重力荷载代表值示意图3.1.2梁和柱刚度的计算本工程柱、梁的砼均采用C30，EC=3.0107KN/m2。3.1.2.1梁和柱的线刚度计算、梁的线刚度计算在计算框架梁的惯性矩时，考虑梁为矩形截面。框架梁截的折算惯性矩计算时，对于现浇整体式结构，中框架的

20、折算系数为2，边框架的折算系数为1.5。 表3.1 梁的线刚度计算表类 型截 面 积bh (m2)跨度L (m)截面惯性矩I0=bh3中 框 架边 框 架IB=2I0iBIB=1.5I0iB650高0.250.657.25.7210-311.410-3476788.5810-335758400高0.250.43.01.3310-32.6610-3266672.010-320000注：表中iB = (KNm)、柱的线刚度计算表3.2 柱的线刚度计算表层 次层 高 (m)截面积 bh (m2) 截面惯性矩 IC= bh3线刚度iC底 层5.60.50.55.2110-327902其余层3.60.5

21、0.55.2110-343403注：表中iC = (KNm)(2)、柱的侧移刚度D值的计算、中间框架中柱侧移刚度D值的计算表3.3 中间框架中柱侧移刚度D值的计算表层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度iCKD=40.50.53.643403 1.71 0.46 18540 30.50.53.643403 1.71 0.46 18540 20.50.53.643403 1.71 0.46 18540 10.50.55.627902 2.66 0.68 7243 注：底层K=，=；非底层=，=、中间框架边柱侧移刚度D值的计算表3.4 中间框架边柱侧移刚度D值的计算表层次截面 (m2) 层高 (m

22、)线刚度iCKD=40.50.53.643403 1.10 0.35 14248 30.50.53.643403 1.10 0.35 14248 20.50.53.643403 1.10 0.35 14248 10.50.55.627902 1.71 0.60 6359 注：底层K=，=；非底层=，=、边框架中柱侧移刚度D值的计算表3.5 边框架中柱侧移刚度D值的计算表层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度iCKD=40.50.53.643403 1.28 0.39 15718 30.50.53.643403 1.28 0.39 15718 20.50.53.643403 1.28 0.39

23、15718 10.50.55.627902 2.00 0.62 6671 注：底层K=，=；非底层=，=、边框架边柱侧移刚度D值的计算表3.6 边框架边柱侧移刚度D值的计算表层次截面 (m2) 层高 (m)线刚度iCKD=40.50.53.643403 0.82 0.29 11725 30.50.53.643403 0.82 0.29 11725 20.50.53.643403 0.82 0.29 11725 10.50.55.627902 1.28 0.54 5796 注：底层k=，=；非底层=，=(3)、各层柱侧移刚度之和(层间刚度)的计算表3.7 层间刚度的计算表层次中框架中柱中框架边柱

24、边框架中柱边框架边柱D4407883 313448 62872 46900 831102 3407883 313448 62872 46900 831102 2407883 313448 62872 46900 831102 1159353 139888 26685 23186 349112 3.1.3结构基本自振周期T1的计算表3.8 结构基本自振周期计算表层次各层重量(KN)总重量(KN)层间刚度Diui=uT=ui48209.018209.01831102 0.010 0.168 38938.3917147.4831102 0.021 0.158 28981.9426129.348311

25、02 0.031 0.137 110877.4337006.77349112 0.106 0.106 注：上式中，对于民用建筑取=0.60.8，本设计取=0.6；对于类场地土近震取特征周期值Tg=0.3(s)3.1.4横向水平地震作用的计算本设计的建筑为7近震，地震影响系数max=0.08，则相应于基本自振周期的1值为：1max()0.9=0.08()0.9=0.0604所以结构总水平地震作用值为：FEK=1Geq=0.06040.8537006.77=1899.93KN因为T11.4 Tg， n=0故附加的集中水平地震作用为：Fn=nFEK=01768.54=0则各质点分配的地震作用为： F

26、i=FEK (1-n)表3.9 各指点分配地震作用Fi表层 次层 高(m)高 度(m)重 量 (KN)Fi=FEK (1-n)剪力 Vi43.616.48209.010.343651.68651.6833.612.88938.390.291552.881204.5623.69.28981.940.210398.991603.5515.65.610877.430.155294.491898.043.1.5水平地震荷载作用下的结构变形验算根据建筑抗震设计规范GBJ11-89的要求，本结构须进行多遇地震作用下的抗震变形验算，要对结构的变形加以限制，使其层间弹性位移以及结构顶点位移不超过一定的限值。对

27、于砌体填充墙的框架结构，其层间弹性位移限值为，其顶点弹性位移变形限值。本结构变形计算如下表所示：表3.10 构变形计算表层次剪力 Vi刚度 Di层间位移 Ui=Ui4651.688311020.00081/45000.009531204.568311020.00141/25710.008721603.558311020.00191/18950.007311898.043491120.00541/10370.0054由上表可知，结构层间相对位移均小于，故其层间弹性位移满足要求。结构的顶点位移为=，故也满足要求。3.1.6地震荷载作用下的横向框架内力计算由底部剪力法计算出来的每层的地震剪力，按照每

28、榀框架的刚度比值分配到每榀框架上，而每榀框架的地震剪力按柱的刚度比值分配到每一根柱上，最后以反弯点法求结构的内力。现以KJ-3为例，其内力的计算如下：3.1.6.1地震剪力的分配在每层结构中，KJ-3的地震剪力分配系数为：非底层； 底层故地震剪力分配为：表3.11 地震剪力分配表第四层 =651.680.0789=51.42KNA柱B柱V=Vim51.42=11.17KN51.42=14.54KN第三层 =1204.560.0789=95.04KNA柱B柱V=Vim95.04=20.65KN95.04=26.87KN第二层 =1603.550.0789=126.52KNA柱B柱V=Vim126

29、.52=27.49KN126.52=35.77KN第一层 =1898.040.0779=147.90KNA柱B柱V=Vim147.90=34.57KN147.90=39.38KN注：在剪力分配时，D柱与A柱相同，C柱与B柱相同，故表中未列出D柱和C柱的剪力。3.1.6.2柱的反弯点高度计算表3.12 柱的反弯点高度计算表位置系数ABCD第四层m=4n=4h=3.6m1.101.71同B柱同A柱y00.3550.386111y1002-y200311y3001.2781.309位置系数ABCD第三层m=4n=3h=3.6m1.101.71同B柱同A柱y00.450.45111y100211y20

30、0311y3001.621.62第二层m=4n=2h=3.6m1.101.71同B柱同A柱y00.4550.50111y100211y20031.561.56y3-0.045-0.0151.4761.746第一层m=4n=1h=5.6m1.712.66同B柱同A柱y00.560.551y10020.6430.643y2003y3003.1363.08 注：1. y0由m、n及查表得到。 2. y1由1及查表得到，1=；当i1+i2i3+i4时，1取倒数，即1=并且y1值取负号“-”。 3. y2由2及查表得到，2=h上/h本。 4. y3由3及查表得到，2= h下/h本。 5.=(y0+y1+

31、y2+y3)h 。3.1.6.3柱端弯矩计算 设地震荷载从左向右作用柱下端弯矩 M下=V柱上端弯矩 M上=(h-)V柱端弯矩计算结果如下图所示：(C柱和B柱相同，D柱和A柱相同) 图3.2 柱端弯矩分布表3.1.6.4梁端弯矩计算根据节点平衡来计算第四层：MAB=MDC=25.94KNm MBA=MCD=33.31=21.36KNm MBC=MCB=33.31=11.95KNm第三层：MAB=MDC=14.28+40.89=55.17KNm MBA=MCD=(19.03+53.20)=46.32KNm MBC=MCB=(19.03+53.20)=25.91KNm第二层：MAB=MDC=33.4

32、5+58.39=91.84KNm MBA=MCD=(43.53+66.32)=70.45KNm MBC=MCB=(43.53+66.32)=39.40KNm第一层：MAB=MDC=40.58+85.18=125.76KNm MBA=MCD=(62.45+99.23)=103.69KNm MBC=MCB=(62.45+99.23)=57.99KNm3.1.6.5水平地震作用下的框架内力图(左向)框架的弯矩图由柱端弯矩和梁端弯矩可以直接做出，弯矩图画在构件的受拉边，不标正负号。框架的剪力图根据框架弯矩图，通过对梁或柱取脱离体，求某一点M=0，则可以求出梁端和柱端剪力，然后即可做出剪力图。框架轴力图

33、即柱轴力图，根据框架剪力图，取节点脱离体，求Y=0，即可求出柱的轴力图，轴力以柱受压为正。 图3.3 M图(KNm) 图3.4 V图(KN) 图3.5 N图(KN)3.2风荷载作用下的横向框架(KJ-3)内力计算3.2.1风荷载计算 (假定风从左向右吹)垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应为：WK=ZSZw0。因结构高度H=16.4m30m，故取Z=1.0；对于矩形截面，S=1.3，本建筑物所在地地面粗糙度为大城市郊区，故地面粗糙度属B类。将风荷载换成作用于框架每层节点上的集中荷载，如下表： 表3.13 风荷载计算表层次ZSZ (m)Zw0 (KN/m2)A (m2)PW (KN)41.01.314.41.140.4012.607.4731.01.310.81.040.4016.208.7621.01.37.21.00.4016.208.4211.01.33.61.00.4017.559.13注：表中A为各层框架节点的受风面积。故风荷载下的计算简图为： 图3.6 风荷载计算简图3.2.2风荷载下的横向框架内力计算D值法3.2.2.1风荷载下各柱剪力的分配： 表3.14 风荷载各柱剪力分配表层数A柱B柱C柱D柱47.47=1.627.47=2.11同B柱同A柱316.23=3.5316.23=4.59224.65=5.3624