洛阳市第十九中学教学楼建筑与结构设计【含13张CAD图纸、计算书】
洛阳市第十九中学教学楼建筑与结构设计摘 要本工程为洛阳市第十九中学教学楼设计,占地面积约 756 m2,总建筑面积为3465 m2,共五层,每层层高 3.6m。该工程考虑抗震要求位于 7抗震设防区,采用混凝土框架结构承重体系。根据毕业设计要求,本设计包括建筑设计和结构设计两部分。在建筑设计部分主要进行了平立剖面设计、总体方案设计及墙体屋面、楼梯、构造设计,并充分考虑不同建筑空间的组合,满足了建筑使用功能的要求;结构设计部分选择了一榀典型框架计算内力并内力组合,通过最不利内力组合计算结构配筋、绘制各主要承重构件结构施工图。关键词:框架结构;建筑设计;结构设计;内力计算;内力组合IArchitectural and Structural Design of Teaching Building in LuoyangABSTRACTThis project for the design of nineteenth middle school teaching building in Luoyang, covers an area of about 756 m2, the total construction area of 3465 m2, a total of five layers, each layer of high 3.6m. The project is located in the seismic fortification area of 7 degree, and the seismic demand of the concrete frame structure bearing system is considered According to the graduation design, this design includes two parts of architectural design and structure design The architectural design part mainly for the overall program design, horizontal and vertical section design, roof, stairs, wall structure design, and give full consideration to the combination of different architectural space, to meet the requirements of the building function, structure design part selected a pin typical frame calculation of the internal force and internal force combination, by the most unfavorable combination of internal forces calculation structure reinforcement drawing, the main load-bearing components construction drawing.KEY WORDS: frame structure; architectural design; structural design;calculating internal forces;the internal force combination;目 录前 言 .1第 1 章 建筑设计 .21.1 建筑平面设计 21.1.1 建筑设计要点 21.2 建筑平面设计 .21.2.1 使用房间的平面设计 31.2.2 辅助房间的平面设计 31.2.3 交通联系空间的设计 31.2.4 门的设计 41.2.5 窗的设计 5第 2 章 建筑构造设计 .62.1 屋面设计 62.1.1 屋面排水方式 62.1.2 屋面排水组织 .62.1.3 屋面防水 62.2 墙体设计 62.2.1 墙身构造 62.2.2 墙身装修 72.3 楼地面构造 72.4 门窗构造 82.5 散水做法 82.6 楼梯构造 8第 3 章 结构计算参考值 .93.1 结构计算中所用到的材料自重 .93.2 楼面均布活荷载标准值 .93.3 结构计算中系数取值 .9第 4 章 自选构件计算 .104.1 现浇板计算 .104.1.1 板厚 .10I4.1.2 荷载计算(取 1m 板宽为计算单元) .104.1.3 内力计算 114.1.4 截面配筋计算 .14第 5 章 楼梯计算 .165.1 楼梯所用材料 165.2 楼梯设计 175.2.1 楼梯板 TB-1 的设计 .175.2.2 平台板设计 205.2.3 平台梁 TL-1 计算 22第 6 章 竖向荷载计算 .236.1 竖向恒荷载作用下的内力计算 236.1.1 不上人屋面 .246.1.2 AB 梁 246.1.3 墙自重 .256.1.4 框架柱 .256.2 荷载计算 266.2.1 框架梁上承受的均布荷载 276.2.2 柱端集中力计算 286.2.3 框架梁端附加弯矩的计算 296.3 弯矩计算 296.3.1 计算梁柱的线刚度 316.3.2 计算节点弯矩分配系数 326.3.3 计算固端弯矩 336.4 计算梁端剪力、柱端剪力 356.4.1 梁端剪力 366.4.2 柱端剪力 366.5 计算柱的轴力 386.6 活荷载作用下的内力计算 406.6.1 均布荷载 .406.6.2 柱端集中力计算 .416.6.3 框架梁端附加弯矩的计算 42II6.6.4 计算梁端剪力、柱端剪力 466.6.5 计算柱的轴力 49第 7 章 风荷载作用下的内力计算 .527.1 基本数据计算 .527.2 计算各梁端弯矩 .557.3 计算各梁端、柱端剪力 .567.4 计算各柱轴力 .57第 8 章 框架内力组合及配筋计算 .608.1 荷载组合及配筋计算考虑情况 .618.2 控制截面及最不利内力组合 .618.3 材料 618.4 框架梁的配筋计算 618.5 柱配筋计算 738.5.1 A 柱配筋计算 .739.5.2 B 柱配筋计算 .76第 9 章 基础计算 .789.1 荷载计算 799.2 确定基础底面积 809.2.1 A 柱独立基础的计算 .81结 论 .84谢 辞 .85参考文献 .86外文资料翻译 .870前 言本设计包括建筑设计、结构设计两部份并按照洛阳理工学院土木工程系毕业设计要求编写的毕业设计。教学楼是现代教育的服务设施,像其它社会产品一样,它不可能不经过历史更新与换代过程。教育建筑不同于其他文化性、商业性建筑。它是学生接受知识的场所,应坚持典雅、庄重、自然又具人性化才是其本质特征。框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。建筑在为人们提供一个有组织的内部空间环境的同时,也创造了一个有组织的外部空间环境。房屋的建造是一个较为复杂的物质生产过程,影响房屋设计和建筑的因素很多。因此在施工前必须有一个完整的设计方案,综合考虑各种因素,编制出一整套设计施工图纸和文件。实践证明,遵循必要的设计程序,充分做好设计前的准备工作,划分必要的设计阶段,对提高建筑物的质量,多快好省地设计和建造房屋是极为重要的。1第 1 章 建筑设计1.1 建筑平面设计任何一幢建筑物都是具体由各种工程图组成表达建筑的三度空间由各种不同的使用空间组成,而通常由建筑的平面图、立面图、剖面图和节点构造详图组成。一栋教学楼三度空间和各部分的组合联系一起表达了建筑物的平面图、立面图、剖面图。1.1.1 建筑设计要点 1.教学用地及建筑布置宜选择有通风良好,有利排水,日照,避免各种污染源和噪声的场地。2.教学楼应满足各种使用要求,包括设置普通教室、教师办公室及其辅助用房及满足教学活动要求。3. 作为人口密集的公共活动场所,教学楼安全出口不应少于两个。应至少设置两个楼梯。1.2 建筑平面设计平面设计主要是根据地形条件和设计要求,确定建筑物平面中各组成部分的大小和相互关系。平面设计是建筑设计首先从平面设计开始,整个建筑设计的关键。平面设计影响到建筑的立面和剖面,决定了建筑的平面布局,各组成部分的面积、形状、位置等,该实验楼设计使平面设计尽善尽美,综合考虑了建筑立面、建筑剖面、建筑技术、建筑经济、建筑形象等因素。在平面设计中,考虑到地形特性等因素,结合基地环境、自然条件、建筑规模等,进行了建筑平面体型的设计、主要功能空间的设计和交通联系空间的设计。平面体型为内廊式,设计为“一”字型。主要空间设计包括使用房间的辅助房间和平面设计的平面设计。主要功能空间和交通联系空间的设计如下:1.2.1 使用房间的平面设计教学楼根据教学楼建筑设计规范规定,教学用房、教学辅助用房及辅助2用房的面积、开间、进深根据房间使用要求、课桌、讲台等的尺寸、布置方式、房间的采光要求,以及建筑结构、建筑施工条件、建筑模数等要求来确定。综合考虑以上,确定教学楼教室部分的开间设为 8.4 ,进深均为 6.0 ,办公部分mm的开间为 4.2 ,进深为 6.0 ,都是 4.2 开间设一柱网。教学楼首层应设置m门厅,以便于人流的疏散。中小学教学及教学辅助用房的组成,应根据学校的类型规模、教学活动要求。本设计教室用房包括:普通教室 、合班教室、实验室、电教室、美术室、图书阅览室以及老师办公室和卫生间等。考虑到顶层不宜教学使用,设置音乐教室,舞蹈教室,琴房。本设计采用单内廊的形式。教学为联系方便和有利于疏散用房的平面组合,使功能分区明确。普通教室(30 人、使用面积 50 左右)内单人课桌的平面尺寸为2m0.60 0.40 。教室内的课桌椅布置具体规格:(1)课桌椅的排距为m1.0 ( 2)最前排课桌的前沿与前方黑板的水平距离为 2.20 ;(3)最后排课m桌的后沿与前方黑板的水平距离为 6.84 ;(4)教室最后排座椅之后设横向疏散走道;自最后排课桌后沿至后墙面或固定家具的净距为 1.16 ;(5)普通教室内纵向走道宽度为 0.60 ;(6)前排边座座椅与黑板远端的水平视角为 30。m1.2.2 辅助房间的平面设计本教学楼辅助房间主要为办公室,卫生间。距最远教室或工作点为 16.8 ,m应有天然采光和通风。卫生间的面积、尺寸大小应根据室内卫生器具的数量、布置方式以及人体使用需要的基本尺寸来确定。1.2.3 交通联系空间的设计交通联系部分主要包括走道、楼梯和门厅。1 走道设计本教学楼走道解决采光的方式是,利用楼梯间、门厅直接采光同时在走道尽头设置窗户。走道宽度根据人流通行、安全疏散以及走道侧面门的开启方向来确定,内廊为 3.0。2 梯设计楼梯是建筑中的垂直交通联系构件,在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、3位置以及楼梯宽度、坡度等问题,它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用。由于平行双跑楼梯占用面积小,使用方便,宜布置在单独的楼梯间中,故本建筑使用平行双跑楼梯。楼梯数量应根据防火疏散要求确定,位置应放在便于人流疏散的部位。本教学楼防火等级为二级,要求位于两个外部出口不应超过 40 ,袋形走道房间门到m楼梯间最远距离不超过 22 。根据以上要求,教学楼设计了两个楼梯,满足了人m流通行和防火疏散的要求。其中主楼梯布置在门厅前面,其位置具有良好的导向性,也很好地解决两个方向人流问题。楼梯间尺寸确定:楼梯间内梯段净宽应满足防火规范,根据使用特征来考虑,一般不应少于 2 股人流一起通行,每股人流照 0.55+0.15 来计算;楼梯间内梯m段改变方向时,平台的最小宽度不应小于梯段净宽,每一梯段的踏步数量最少不应少于 3 级,最多不应超过 18 级,踏步适宜高宽比为 0.5。故本教学楼门厅主楼梯的设计开间为 4.2 ,进深为 6.0 ,满足人流通行的要求。m3 厅设计门厅作为室内外过渡的空间,是建筑物的交通枢纽,起接纳人流和分配人流的作用。在水平方向上,门厅与走道连接;在竖直方向上,门厅与楼梯相连,应体现出特殊的意境和形象,且门厅作为主要出入口。门厅一般应面向主干道,使人流出入方便,有明确的导向性。门厅应便于室内外交通联系,且设置在建筑物比较明显的部位。本设计门厅位于面向主干道方位,具有明确的导向性,便于人流出入。1.2.4 门的设计(1)门的宽度门的宽度要根据房间的使用功能来确定,有单扇和多扇几种宽度形式。该教学楼各教学用房、实验室、琴房均设计为宽 1.0 、高 2.4 的单扇门。厕所、办m公室、传达室宽为 0.8 的单扇门,门厅为四个门宽 1.6 的双扇平开门。m(2)门的开启方向该教学楼为内廊式,门设计单扇内开门。1.2.5 窗的设计1 窗的大小4窗的大小主要取决室内采光要求。教学的窗设计为 2.1 高,2.4 宽,满足m采光要求。2 窗的位置窗的位置直接影响房间的照度是否均匀,应避免产生眩光。为了使室内照度适中,窗应布置在房间或开间的中部,而采光效率高。5第 2 章 建筑构造设计建筑构造设计是确保建筑物正常使用和节约造价的重要手段,是确保建筑物使用年限的重要组成部分。构造设计主要有以下几个方面:2.1 屋面设计2.1.1 屋面排水方式排水方式的选择应考虑结构的形式、建筑无使用特点等因素来考虑,本建筑采用平屋面有组织外排水。2.1.2 屋面排水组织屋面划分排水坡、排水沟组织排水区,屋面排水坡度为 2%,排水沟坡度为 1%。雨水管设置:雨水管最大间距不超过 18 米,雨水管采用直径为 100mm 的 PVC 雨水管,水斗为镀锌铁皮水斗。2.1.3 屋面防水屋面防水采用高聚物改性沥青防水卷材,屋面防水等级二级,耐久年限 20年。2.2 墙体设计2.2.1 墙身构造由于考虑到普通粘土砖耗大量土地,自重大,烧制过程中消耗能源;故本教学楼填充墙体设计为 240 厚的混凝土加气块墙,卫生间采用 240 厚轻质隔mm墙。墙体有足够的强度和稳定性,满足保温隔热的要求,以及防火、隔声、防潮、经济等要求。墙体的构造包括勒脚、墙身防潮、窗台、门窗过梁和窗套等。勒脚为保护建筑物四周墙身墙体面层,采用石材贴面。6防潮层在-0.450 标高处设置水平防潮层。防水砂浆(在水泥砂浆中掺入水泥用量m的 3%5%的防水剂配置成) ,铺设厚度为 2025 。m窗台为避免顺窗流下的水沿窗下边与窗洞之间的缝隙向室内渗流或聚集在窗洞下部,也为避免污染墙面在窗洞处布靠室外一侧设窗台。由于外墙饰面为外墙砖易于冲洗,可做不悬挑窗台,窗下墙的赃污可借窗上不断流下的雨水而冲洗干净。2.2.2 墙身装修墙面装修是墙体构造不可缺少的部分。外墙装修主要是保护外墙不受风、雨、雪、日照等自然因素破坏,提高墙体防潮、防风化、保温、隔热等的能力,同时为了提高建筑物的艺术效果;内墙装修主要为了改善室内环境,对与厕所等有水房间,墙面装修起到了防潮的作用。本工程外墙均为白色丙烯酸 涂料(除勒脚和柱子) ,其做法详见“室内外装修一览表” 。内墙内侧采用混合砂浆,面层采用白色过氯乙烯涂料。2.3 楼地面构造1 层构造楼层是多层建筑物层与层之间的水平分隔构件,承受作用在其上的活载构件本身重力荷载,并将它们传给墙和柱,它在水平方向上起到水平隔板、连接竖向构件,保证竖向构件的稳定。本教学楼采用钢筋混凝土现浇整体式屋盖。现浇整体式屋盖整体性好,防水性好,便于开设孔洞浇注成任意形状尺寸的构件。缺点是施工工序多,施工速度慢。3 地层构造地层是建筑物内接近或直接土壤的水平构件与土壤,它承受作用在其上的荷载,并传给土壤。地层为实铺地层。基层一般为素土夯实;垫层采用碎石,厚度为 70 ,上面做面层。m1.20 厚 C20 细石混凝土72.70 厚碎石垫层3. 素土夯实。楼地面面层门厅、楼梯、走道楼地面面层用现浇水磨石地面。现浇水磨石地面,其材质、性能较好。适用于经常用水冲洗、洁净度高的场所。2.4 门窗构造门和窗是建筑物不可缺少围护构件。门主要是室内外和房间之间的交通联系而设定的,兼顾采光、通风和空间分隔。窗主要为采光、通风而设定的。门:出口门为铝合金平开门,其余全为平开实木门。窗:窗为塑钢窗。卫生间窗玻璃选用磨砂玻璃,其他窗均为 5mm 厚平板玻璃。2.5 散水做法为防止雨水与地面水侵入,应在建筑物四周靠近勒脚的地方设置散水。散水做法详见“建施节点详图” 。2.6 楼梯构造 板式楼梯具有受力简单,底面平整等优点,本宿舍楼采用钢筋混凝土板式楼梯。楼梯面层使用陶瓷地砖地面。栏杆采用钢管栏杆,栏杆水平间距为 0.19 ,m扶手使用铝合金属质扶手,栏杆高度为 1.0 ,顶层水平段栏杆高度为 1.05 。m第 3 章 结构计算参考值3.1 结构计算中所用到的材料自重8钢筋混凝土: 25 3mKN水泥砂浆: 20蒸压粉煤灰加气混凝土砌块: 5.5 3混合砂浆: 17陶瓷地砖楼地面: 0.7 2KN水磨石楼地面: 0.65 m塑钢窗: 0.35 2保温防水层自重: 2.203.2 楼面均布活荷载标准值教室: 2.0 2mKN不上人屋面: 0.5走廊、门厅、楼梯: 2.5 23.3 结构计算中系数取值结构重要性系数: =1.00r永久荷载分项系数: =1.2G可变荷载分项系数: =1.4Q第 4 章 自选构件计算4.1 现浇板计算根据混凝土结构设计规范 (GB500102010) ,对于四边支承的板,当长9边与短边之比不大于 2.0 时,应按双向板计算。当长边与短边之比大于 2.0 且小于 3.0 时,宜按双向板计算,如按沿短边受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够的构造钢筋。楼板长边与短边之比大于 3.0 时,按单向板计算,并应沿长边方向布置构造钢筋。根据本工程的实际尺寸,6000/4200=1.43 =1.05(4.20-0.25)aln0 nll05.1=4.15m,取 =4.15m。0l计算简图21图 5-3 平台梁荷载计算简图2荷载计算梯段板传来的恒荷载设计值: mKN/59.132.8.平台梁上陶瓷地砖面层: 6.0.70平台板传来的恒荷载设计值: /1.428.4平台梁自重: 1.20(.31)5.0KNm20mm 混合砂浆自重: (.)7.3/活荷载设计值: .75.249.总荷载设计值: 13.94.21.083.168.52.87/gq KNm3.内力计算梯梁跨中正截面最大弯矩 228.47.156.3.ogqlMKNm支座处最大剪力 max8.47.159.22ogqlV4.截面配筋计算(1)正截面受弯承载力计算2206221104,3401153.840.837.96scscsyamhmMfbfhA m0.45 =0.451.43/360=0.18%0.2%,故取 =0.2%vtf/ in=0.2%200300=120mm2bhsmin纵向钢筋选用 216(40)sAm(2)箍筋计算=0.71.43200260=52052N=52.05KN07.bhft maxV故可按构造配箍筋,选用箍筋 ,沿梁长均匀布置820第 6 章 竖向荷载计算6.1 竖向恒荷载作用下的内力计算6.1.1 不上人屋面找平层:15 厚水泥 20.152.30kNm防水层:(刚性)40 厚 C20 细石混凝土防水 1.0 防水层:(柔性)三毡四油铺小石子 0.4 2找平层:15 厚水泥砂浆 30.015. 2k找坡层:40 厚水泥石灰焦渣砂浆 3找平 64保温层:80 厚矿渣水泥 .8. 2Nm结构层:120 厚现浇钢筋混凝土板 32510k抹灰层:10 厚混合砂浆 7 223合计 89.62kNm6.1.2 AB 梁取 h=600mm011h605702828l m取 b=250mml 33b010-11 梁:取 h=500mm011h420352288l m取 b=250mml 0673b0BC 梁: 011h025372828l m由于框架结构中梁的最小高度为 400mm,所以取 mh40取 b=250mml 213540231b0梁自重AB 梁 bh =250mm600mm自重: 2506-123.0mkN抹灰层:10 厚混合砂浆: 1517.2k合计 3.21 kN10-11 梁 bh =250mm500mm 自重: 38.21.052.mkN抹灰层:10 厚混合砂浆: 17.001合计 2.55 mkNBC 纵梁 bh =250mm400mm 自重: 250412.75kN24抹灰层:10 厚混合砂浆: 0.1.420.517.4mkN合计 1.89 mkN6.1.3 墙自重内墙 240 墙及装饰 0.246(0.012 170.00817)1.78kN/m外墙 240 墙及装饰 0.246(0.012 170.00817)22.12 kN/m铝合金门窗自重: 0.35 kN/m6.1.4 框架柱由 得: ccAfFgnfN cNcfFgnA其中 n 为验算截面以上楼层层数,此处 n=5,g 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,框架结构近似取 14 ;F 为按简支状态计算的2m柱的负荷面;本设计房屋高度 18.90m24m,由规范查得,该框架结构的抗震等级为 II 级,其轴压比限值 =0.75. 七度设防取 =1.05.中柱 c=1,边n柱 c=1.1边柱负荷面为: =12.60 m26.0/24.中柱负荷面为: =18.90 m2(3).边柱:N c=1.251.11.05512.6014=1273.39 KN212790A834.cf中柱:N c=1.251.01.05518.9014=1736.44 KN21736019.6m.4.cf故 柱尺寸取边柱 500mm450mm6.2 荷载计算 洛阳市第十九中学教学楼建筑与结构设计摘 要本工程为洛阳市第十九中学教学楼设计,占地面积约 756 m2,总建筑面积为3465 m2,共五层,每层层高 3.6m。该工程考虑抗震要求位于 7抗震设防区,采用混凝土框架结构承重体系。根据毕业设计要求,本设计包括建筑设计和结构设计两部分。在建筑设计部分主要进行了平立剖面设计、总体方案设计及墙体屋面、楼梯、构造设计,并充分考虑不同建筑空间的组合,满足了建筑使用功能的要求;结构设计部分选择了一榀典型框架计算内力并内力组合,通过最不利内力组合计算结构配筋、绘制各主要承重构件结构施工图。关键词:框架结构;建筑设计;结构设计;内力计算;内力组合IArchitectural and Structural Design of Teaching Building in LuoyangABSTRACTThis project for the design of nineteenth middle school teaching building in Luoyang, covers an area of about 756 m2, the total construction area of 3465 m2, a total of five layers, each layer of high 3.6m. The project is located in the seismic fortification area of 7 degree, and the seismic demand of the concrete frame structure bearing system is considered According to the graduation design, this design includes two parts of architectural design and structure design The architectural design part mainly for the overall program design, horizontal and vertical section design, roof, stairs, wall structure design, and give full consideration to the combination of different architectural space, to meet the requirements of the building function, structure design part selected a pin typical frame calculation of the internal force and internal force combination, by the most unfavorable combination of internal forces calculation structure reinforcement drawing, the main load-bearing components construction drawing.KEY WORDS: frame structure; architectural design; structural design;calculating internal forces;the internal force combination;目 录前 言 .1第 1 章 建筑设计 .21.1 建筑平面设计 21.1.1 建筑设计要点 21.2 建筑平面设计 .21.2.1 使用房间的平面设计 31.2.2 辅助房间的平面设计 31.2.3 交通联系空间的设计 31.2.4 门的设计 41.2.5 窗的设计 5第 2 章 建筑构造设计 .62.1 屋面设计 62.1.1 屋面排水方式 62.1.2 屋面排水组织 .62.1.3 屋面防水 62.2 墙体设计 62.2.1 墙身构造 62.2.2 墙身装修 72.3 楼地面构造 72.4 门窗构造 82.5 散水做法 82.6 楼梯构造 8第 3 章 结构计算参考值 .93.1 结构计算中所用到的材料自重 .93.2 楼面均布活荷载标准值 .93.3 结构计算中系数取值 .9第 4 章 自选构件计算 .104.1 现浇板计算 .104.1.1 板厚 .10I4.1.2 荷载计算(取 1m 板宽为计算单元) .104.1.3 内力计算 114.1.4 截面配筋计算 .14第 5 章 楼梯计算 .165.1 楼梯所用材料 165.2 楼梯设计 175.2.1 楼梯板 TB-1 的设计 .175.2.2 平台板设计 205.2.3 平台梁 TL-1 计算 22第 6 章 竖向荷载计算 .236.1 竖向恒荷载作用下的内力计算 236.1.1 不上人屋面 .246.1.2 AB 梁 246.1.3 墙自重 .256.1.4 框架柱 .256.2 荷载计算 266.2.1 框架梁上承受的均布荷载 276.2.2 柱端集中力计算 286.2.3 框架梁端附加弯矩的计算 296.3 弯矩计算 296.3.1 计算梁柱的线刚度 316.3.2 计算节点弯矩分配系数 326.3.3 计算固端弯矩 336.4 计算梁端剪力、柱端剪力 356.4.1 梁端剪力 366.4.2 柱端剪力 366.5 计算柱的轴力 386.6 活荷载作用下的内力计算 406.6.1 均布荷载 .406.6.2 柱端集中力计算 .416.6.3 框架梁端附加弯矩的计算 42II6.6.4 计算梁端剪力、柱端剪力 466.6.5 计算柱的轴力 49第 7 章 风荷载作用下的内力计算 .527.1 基本数据计算 .527.2 计算各梁端弯矩 .557.3 计算各梁端、柱端剪力 .567.4 计算各柱轴力 .57第 8 章 框架内力组合及配筋计算 .608.1 荷载组合及配筋计算考虑情况 .618.2 控制截面及最不利内力组合 .618.3 材料 618.4 框架梁的配筋计算 618.5 柱配筋计算 738.5.1 A 柱配筋计算 .739.5.2 B 柱配筋计算 .76第 9 章 基础计算 .789.1 荷载计算 799.2 确定基础底面积 809.2.1 A 柱独立基础的计算 .81结 论 .84谢 辞 .85参考文献 .86外文资料翻译 .870前 言本设计包括建筑设计、结构设计两部份并按照洛阳理工学院土木工程系毕业设计要求编写的毕业设计。教学楼是现代教育的服务设施,像其它社会产品一样,它不可能不经过历史更新与换代过程。教育建筑不同于其他文化性、商业性建筑。它是学生接受知识的场所,应坚持典雅、庄重、自然又具人性化才是其本质特征。框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。建筑在为人们提供一个有组织的内部空间环境的同时,也创造了一个有组织的外部空间环境。房屋的建造是一个较为复杂的物质生产过程,影响房屋设计和建筑的因素很多。因此在施工前必须有一个完整的设计方案,综合考虑各种因素,编制出一整套设计施工图纸和文件。实践证明,遵循必要的设计程序,充分做好设计前的准备工作,划分必要的设计阶段,对提高建筑物的质量,多快好省地设计和建造房屋是极为重要的。1第 1 章 建筑设计1.1 建筑平面设计任何一幢建筑物都是具体由各种工程图组成表达建筑的三度空间由各种不同的使用空间组成,而通常由建筑的平面图、立面图、剖面图和节点构造详图组成。一栋教学楼三度空间和各部分的组合联系一起表达了建筑物的平面图、立面图、剖面图。1.1.1 建筑设计要点 1.教学用地及建筑布置宜选择有通风良好,有利排水,日照,避免各种污染源和噪声的场地。2.教学楼应满足各种使用要求,包括设置普通教室、教师办公室及其辅助用房及满足教学活动要求。3. 作为人口密集的公共活动场所,教学楼安全出口不应少于两个。应至少设置两个楼梯。1.2 建筑平面设计平面设计主要是根据地形条件和设计要求,确定建筑物平面中各组成部分的大小和相互关系。平面设计是建筑设计首先从平面设计开始,整个建筑设计的关键。平面设计影响到建筑的立面和剖面,决定了建筑的平面布局,各组成部分的面积、形状、位置等,该实验楼设计使平面设计尽善尽美,综合考虑了建筑立面、建筑剖面、建筑技术、建筑经济、建筑形象等因素。在平面设计中,考虑到地形特性等因素,结合基地环境、自然条件、建筑规模等,进行了建筑平面体型的设计、主要功能空间的设计和交通联系空间的设计。平面体型为内廊式,设计为“一”字型。主要空间设计包括使用房间的辅助房间和平面设计的平面设计。主要功能空间和交通联系空间的设计如下:1.2.1 使用房间的平面设计教学楼根据教学楼建筑设计规范规定,教学用房、教学辅助用房及辅助2用房的面积、开间、进深根据房间使用要求、课桌、讲台等的尺寸、布置方式、房间的采光要求,以及建筑结构、建筑施工条件、建筑模数等要求来确定。综合考虑以上,确定教学楼教室部分的开间设为 8.4 ,进深均为 6.0 ,办公部分mm的开间为 4.2 ,进深为 6.0 ,都是 4.2 开间设一柱网。教学楼首层应设置m门厅,以便于人流的疏散。中小学教学及教学辅助用房的组成,应根据学校的类型规模、教学活动要求。本设计教室用房包括:普通教室 、合班教室、实验室、电教室、美术室、图书阅览室以及老师办公室和卫生间等。考虑到顶层不宜教学使用,设置音乐教室,舞蹈教室,琴房。本设计采用单内廊的形式。教学为联系方便和有利于疏散用房的平面组合,使功能分区明确。普通教室(30 人、使用面积 50 左右)内单人课桌的平面尺寸为2m0.60 0.40 。教室内的课桌椅布置具体规格:(1)课桌椅的排距为m1.0 ( 2)最前排课桌的前沿与前方黑板的水平距离为 2.20 ;(3)最后排课m桌的后沿与前方黑板的水平距离为 6.84 ;(4)教室最后排座椅之后设横向疏散走道;自最后排课桌后沿至后墙面或固定家具的净距为 1.16 ;(5)普通教室内纵向走道宽度为 0.60 ;(6)前排边座座椅与黑板远端的水平视角为 30。m1.2.2 辅助房间的平面设计本教学楼辅助房间主要为办公室,卫生间。距最远教室或工作点为 16.8 ,m应有天然采光和通风。卫生间的面积、尺寸大小应根据室内卫生器具的数量、布置方式以及人体使用需要的基本尺寸来确定。1.2.3 交通联系空间的设计交通联系部分主要包括走道、楼梯和门厅。1 走道设计本教学楼走道解决采光的方式是,利用楼梯间、门厅直接采光同时在走道尽头设置窗户。走道宽度根据人流通行、安全疏散以及走道侧面门的开启方向来确定,内廊为 3.0。2 梯设计楼梯是建筑中的垂直交通联系构件,在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、3位置以及楼梯宽度、坡度等问题,它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用。由于平行双跑楼梯占用面积小,使用方便,宜布置在单独的楼梯间中,故本建筑使用平行双跑楼梯。楼梯数量应根据防火疏散要求确定,位置应放在便于人流疏散的部位。本教学楼防火等级为二级,要求位于两个外部出口不应超过 40 ,袋形走道房间门到m楼梯间最远距离不超过 22 。根据以上要求,教学楼设计了两个楼梯,满足了人m流通行和防火疏散的要求。其中主楼梯布置在门厅前面,其位置具有良好的导向性,也很好地解决两个方向人流问题。楼梯间尺寸确定:楼梯间内梯段净宽应满足防火规范,根据使用特征来考虑,一般不应少于 2 股人流一起通行,每股人流照 0.55+0.15 来计算;楼梯间内梯m段改变方向时,平台的最小宽度不应小于梯段净宽,每一梯段的踏步数量最少不应少于 3 级,最多不应超过 18 级,踏步适宜高宽比为 0.5。故本教学楼门厅主楼梯的设计开间为 4.2 ,进深为 6.0 ,满足人流通行的要求。m3 厅设计门厅作为室内外过渡的空间,是建筑物的交通枢纽,起接纳人流和分配人流的作用。在水平方向上,门厅与走道连接;在竖直方向上,门厅与楼梯相连,应体现出特殊的意境和形象,且门厅作为主要出入口。门厅一般应面向主干道,使人流出入方便,有明确的导向性。门厅应便于室内外交通联系,且设置在建筑物比较明显的部位。本设计门厅位于面向主干道方位,具有明确的导向性,便于人流出入。1.2.4 门的设计(1)门的宽度门的宽度要根据房间的使用功能来确定,有单扇和多扇几种宽度形式。该教学楼各教学用房、实验室、琴房均设计为宽 1.0 、高 2.4 的单扇门。厕所、办m公室、传达室宽为 0.8 的单扇门,门厅为四个门宽 1.6 的双扇平开门。m(2)门的开启方向该教学楼为内廊式,门设计单扇内开门。1.2.5 窗的设计1 窗的大小4窗的大小主要取决室内采光要求。教学的窗设计为 2.1 高,2.4 宽,满足m采光要求。2 窗的位置窗的位置直接影响房间的照度是否均匀,应避免产生眩光。为了使室内照度适中,窗应布置在房间或开间的中部,而采光效率高。5第 2 章 建筑构造设计建筑构造设计是确保建筑物正常使用和节约造价的重要手段,是确保建筑物使用年限的重要组成部分。构造设计主要有以下几个方面:2.1 屋面设计2.1.1 屋面排水方式排水方式的选择应考虑结构的形式、建筑无使用特点等因素来考虑,本建筑采用平屋面有组织外排水。2.1.2 屋面排水组织屋面划分排水坡、排水沟组织排水区,屋面排水坡度为 2%,排水沟坡度为 1%。雨水管设置:雨水管最大间距不超过 18 米,雨水管采用直径为 100mm 的 PVC 雨水管,水斗为镀锌铁皮水斗。2.1.3 屋面防水屋面防水采用高聚物改性沥青防水卷材,屋面防水等级二级,耐久年限 20年。2.2 墙体设计2.2.1 墙身构造由于考虑到普通粘土砖耗大量土地,自重大,烧制过程中消耗能源;故本教学楼填充墙体设计为 240 厚的混凝土加气块墙,卫生间采用 240 厚轻质隔mm墙。墙体有足够的强度和稳定性,满足保温隔热的要求,以及防火、隔声、防潮、经济等要求。墙体的构造包括勒脚、墙身防潮、窗台、门窗过梁和窗套等。勒脚为保护建筑物四周墙身墙体面层,采用石材贴面。6防潮层在-0.450 标高处设置水平防潮层。防水砂浆(在水泥砂浆中掺入水泥用量m的 3%5%的防水剂配置成) ,铺设厚度为 2025 。m窗台为避免顺窗流下的水沿窗下边与窗洞之间的缝隙向室内渗流或聚集在窗洞下部,也为避免污染墙面在窗洞处布靠室外一侧设窗台。由于外墙饰面为外墙砖易于冲洗,可做不悬挑窗台,窗下墙的赃污可借窗上不断流下的雨水而冲洗干净。2.2.2 墙身装修墙面装修是墙体构造不可缺少的部分。外墙装修主要是保护外墙不受风、雨、雪、日照等自然因素破坏,提高墙体防潮、防风化、保温、隔热等的能力,同时为了提高建筑物的艺术效果;内墙装修主要为了改善室内环境,对与厕所等有水房间,墙面装修起到了防潮的作用。本工程外墙均为白色丙烯酸 涂料(除勒脚和柱子) ,其做法详见“室内外装修一览表” 。内墙内侧采用混合砂浆,面层采用白色过氯乙烯涂料。2.3 楼地面构造1 层构造楼层是多层建筑物层与层之间的水平分隔构件,承受作用在其上的活载构件本身重力荷载,并将它们传给墙和柱,它在水平方向上起到水平隔板、连接竖向构件,保证竖向构件的稳定。本教学楼采用钢筋混凝土现浇整体式屋盖。现浇整体式屋盖整体性好,防水性好,便于开设孔洞浇注成任意形状尺寸的构件。缺点是施工工序多,施工速度慢。3 地层构造地层是建筑物内接近或直接土壤的水平构件与土壤,它承受作用在其上的荷载,并传给土壤。地层为实铺地层。基层一般为素土夯实;垫层采用碎石,厚度为 70 ,上面做面层。m1.20 厚 C20 细石混凝土72.70 厚碎石垫层3. 素土夯实。楼地面面层门厅、楼梯、走道楼地面面层用现浇水磨石地面。现浇水磨石地面,其材质、性能较好。适用于经常用水冲洗、洁净度高的场所。2.4 门窗构造门和窗是建筑物不可缺少围护构件。门主要是室内外和房间之间的交通联系而设定的,兼顾采光、通风和空间分隔。窗主要为采光、通风而设定的。门:出口门为铝合金平开门,其余全为平开实木门。窗:窗为塑钢窗。卫生间窗玻璃选用磨砂玻璃,其他窗均为 5mm 厚平板玻璃。2.5 散水做法为防止雨水与地面水侵入,应在建筑物四周靠近勒脚的地方设置散水。散水做法详见“建施节点详图” 。2.6 楼梯构造 板式楼梯具有受力简单,底面平整等优点,本宿舍楼采用钢筋混凝土板式楼梯。楼梯面层使用陶瓷地砖地面。栏杆采用钢管栏杆,栏杆水平间距为 0.19 ,m扶手使用铝合金属质扶手,栏杆高度为 1.0 ,顶层水平段栏杆高度为 1.05 。m第 3 章 结构计算参考值3.1 结构计算中所用到的材料自重8钢筋混凝土: 25 3mKN水泥砂浆: 20蒸压粉煤灰加气混凝土砌块: 5.5 3混合砂浆: 17陶瓷地砖楼地面: 0.7 2KN水磨石楼地面: 0.65 m塑钢窗: 0.35 2保温防水层自重: 2.203.2 楼面均布活荷载标准值教室: 2.0 2mKN不上人屋面: 0.5走廊、门厅、楼梯: 2.5 23.3 结构计算中系数取值结构重要性系数: =1.00r永久荷载分项系数: =1.2G可变荷载分项系数: =1.4Q第 4 章 自选构件计算4.1 现浇板计算根据混凝土结构设计规范 (GB500102010) ,对于四边支承的板,当长9边与短边之比不大于 2.0 时,应按双向板计算。当长边与短边之比大于 2.0 且小于 3.0 时,宜按双向板计算,如按沿短边受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够的构造钢筋。楼板长边与短边之比大于 3.0 时,按单向板计算,并应沿长边方向布置构造钢筋。根据本工程的实际尺寸,6000/4200=1.43 =1.05(4.20-0.25)aln0 nll05.1=4.15m,取 =4.15m。0l计算简图21图 5-3 平台梁荷载计算简图2荷载计算梯段板传来的恒荷载设计值: mKN/59.132.8.平台梁上陶瓷地砖面层: 6.0.70平台板传来的恒荷载设计值: /1.428.4平台梁自重: 1.20(.31)5.0KNm20mm 混合砂浆自重: (.)7.3/活荷载设计值: .75.249.总荷载设计值: 13.94.21.083.168.52.87/gq KNm3.内力计算梯梁跨中正截面最大弯矩 228.47.156.3.ogqlMKNm支座处最大剪力 max8.47.159.22ogqlV4.截面配筋计算(1)正截面受弯承载力计算2206221104,3401153.840.837.96scscsyamhmMfbfhA m0.45 =0.451.43/360=0.18%0.2%,故取 =0.2%vtf/ in=0.2%200300=120mm2bhsmin纵向钢筋选用 216(40)sAm(2)箍筋计算=0.71.43200260=52052N=52.05KN07.bhft maxV故可按构造配箍筋,选用箍筋 ,沿梁长均匀布置820第 6 章 竖向荷载计算6.1 竖向恒荷载作用下的内力计算6.1.1 不上人屋面找平层:15 厚水泥 20.152.30kNm防水层:(刚性)40 厚 C20 细石混凝土防水 1.0 防水层:(柔性)三毡四油铺小石子 0.4 2找平层:15 厚水泥砂浆 30.015. 2k找坡层:40 厚水泥石灰焦渣砂浆 3找平 64保温层:80 厚矿渣水泥 .8. 2Nm结构层:120 厚现浇钢筋混凝土板 32510k抹灰层:10 厚混合砂浆 7 223合计 89.62kNm6.1.2 AB 梁取 h=600mm011h605702828l m取 b=250mml 33b010-11 梁:取 h=500mm011h420352288l m取 b=250mml 0673b0BC 梁: 011h025372828l m由于框架结构中梁的最小高度为 400mm,所以取 mh40取 b=250mml 213540231b0梁自重AB 梁 bh =250mm600mm自重: 2506-123.0mkN抹灰层:10 厚混合砂浆: 1517.2k合计 3.21 kN10-11 梁 bh =250mm500mm 自重: 38.21.052.mkN抹灰层:10 厚混合砂浆: 17.001合计 2.55 mkNBC 纵梁 bh =250mm400mm 自重: 250412.75kN24抹灰层:10 厚混合砂浆: 0.1.420.517.4mkN合计 1.89 mkN6.1.3 墙自重内墙 240 墙及装饰 0.246(0.012 170.00817)1.78kN/m外墙 240 墙及装饰 0.246(0.012 170.00817)22.12 kN/m铝合金门窗自重: 0.35 kN/m6.1.4 框架柱由 得: ccAfFgnfN cNcfFgnA其中 n 为验算截面以上楼层层数,此处 n=5,g 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,框架结构近似取 14 ;F 为按简支状态计算的2m柱的负荷面;本设计房屋高度 18.90m24m,由规范查得,该框架结构的抗震等级为 II 级,其轴压比限值 =0.75. 七度设防取 =1.05.中柱 c=1,边n柱 c=1.1边柱负荷面为: =12.60 m26.0/24.中柱负荷面为: =18.90 m2(3).边柱:N c=1.251.11.05512.6014=1273.39 KN212790A834.cf中柱:N c=1.251.01.05518.9014=1736.44 KN21736019.6m.4.cf故 柱尺寸取边柱 500mm450mm6.2 荷载计算
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