孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计【含10张CAD图纸、说明书】
孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计摘 要本次设计从实际出发,结合环保理念,人文理念,完成教学楼的建筑设计和结构设计。建筑设计部分考虑建筑物的使用功能要求,结合规范,绘制教学楼的平面图、立面图、剖面图和节点详图;结构设计部分包括楼板设计、楼梯设计、基础设计和框架设计,完成教学楼楼板的计算及配筋、楼梯的计算及配筋,一榀框架的计算,包括梁柱的内力组合计算及配筋、基础的计算和配筋,并绘制出楼板的结构平面配筋图、一榀框架的配筋图包括梁柱截面配筋图、基础平面布置以及基础配筋图、楼梯配筋详图。本建筑设计简单易用,符合教学楼的使用要求,满足规范,其平面布置采用一字型,外观线条明朗,简单大气。关键词:教学楼,结构设计,楼板设计,楼梯设计,基础设计ITeaching building architeural and structural design in Meng Jin Biligual Experimental schoolABSTRACTThis design from reality, combined with environmental philosophy, humanistic philosophy, to complete the architectural design and structural design school building. Architectural design part consider the functional requirements of the building, combined with the specification, drawing teaching building plan, elevations, sections and node detail; structural design section includes floor design, staircase design, basic design and frame design, complete teaching building calculation and reinforcement floor, stairs calculation and reinforcement, a Pin framework of calculations, including beams and reinforcement of internal force calculation, based on calculations and reinforcement, and to map out the structure of a plane slab reinforcement diagram, a Figure Pin framework include reinforcement beams reinforcement section diagram, basic layout and foundation reinforcement diagram, stairs reinforcement detailing. The architectural design is easy to use, meet the requirements of school buildings, meet the specification, which uses a font layout, appearance of lines clear, simple atmosphere.KEY WORDS: Teaching Building, Structural design, Floor design, Staircase design, Basic designII目 录前 言 .1第 1 章 结构计算参考值 .21.1 结构计算所用到的材料自重 .21.2 楼面均布活荷载标准值 .21.3 结构计算中系数取值 .21.3.1 结构重要性系数 .21.3.2 荷载分项系数 .3第 2 章 楼板设计 .42.1 材料选用 .42.2 确定板厚 .42.3 计算参数 .52.4 荷载计算(取一米板带作为计算单元) .52.4.1 荷载计算 .52.4.2 内力及配筋计算 .62.4.3 楼板构造配筋 12第 3 章 楼梯设计 .133.1 设计资料 .133.2 楼梯设计 .133.2.1 楼梯布置如图所示 .133.2.2 斜板设计 .133.2.3 平台板设计 .163.2.4 平台梁设计 .19第 4 章 一榀框架内力计算 .224.1 设计资料 .224.2 框架计算简图 .234.2.1 确定框架的计算简图 .234.2.2 确定梁柱的截面尺寸 .234.2.3 计算梁柱的线刚度 .244.3 恒载作用下的内力计算 .25III4.3.1 屋面恒荷载 .254.3.2 楼面恒荷载 .274.3.3 柱端集中力计算 .274.3.4 中跨框架梁端附加弯矩的计算 .304.3.5 弯矩计算 .304.3.6 计算梁端剪力、柱端剪力 .344.3.7 计算柱的轴力 .374.4 活荷载作用下的内力计算 .394.4.1 均布荷载的计算 .394.4.2 计算柱端集中力 .404.4.3 计算框架梁端附加弯矩 .414.4.4 弯矩计算 .414.4.5 计算梁端剪力、柱端剪力 .444.5 风荷载作用下的内力计算 .494.5.1 风荷载基本数据 .494.5.2 计算各柱端弯矩: .534.5.3 计算各梁端弯矩 .544.5.4 计算各梁端柱端剪力 .544.5.5 计算各柱轴力 .56第 5 章 框架内力组合及配筋计算 .605.1 荷载组合情况 .605.2 控制截面及最不利内力组合 .605.3 框架梁的内力组合及配筋计算 .605.3.1 内力分析 .605.3.2 梁内力组合 .645.3.3 梁配筋计算 725.3.4 柱内力组合 755.3.5 柱配筋计算 80第 6 章 基础设计 .886.1 荷载计算 .886.2 确定基础底面积 .89IV6.3 验算持力层地基承载力 .906.4 地基抗冲切验算(采用基本组合) .906.5 基础配筋计算 .91结 论 .94谢 辞 .95参考文献 .960前 言本建筑为洛阳市孟津县双语实验教学楼,拟建位置由甲方决定。本工程总建筑面积 5325.6m2,长 63.4m,宽 16.8m,总高度 18.9m。为五层钢筋混凝土框架结构。教学楼是公共建筑,能体现建筑与结构设计的很多重要的方面,通过对教学楼的研究,可以掌握建筑设计的基本原理,为以后的工作打好基础,对于培养我们的能力很有帮助。本着经济、适用、安全、美观的原则,根据任务书的要求,综合考虑建筑物的周围环境、使用功能要求、采光通风、节能环保等问题,恰当确定建筑物的尺寸、房间大小,房间布局;恰当确定结构选型,合理选择建筑材料。在建筑设计的过程中,要根据各种教室的使用功能要求确定教室的开间尺寸以及教室的布置、采光面积等等。整个教学楼平面体型设计为“一”字型,采用内廊式,每层层高 3.6m,室内外高差 0.45m。结构设计严格按照规范要求,完成楼板、楼梯、一榀框架、基础的计算及配筋。理论结合实际,在毕业设计的期间广泛的查询各种规范,参考各种设计资料和案例,务必使设计妥善解决功能能关系,满足使用要求,达到建筑物的安全性、实用性、耐久性的要求。1第 1 章 结构计算参考值1.1 结构计算所用到的材料自重钢筋混凝土: 25 3kmN水泥砂浆: 20加气混凝土砌块: 5.5 3石灰砂浆: 17 k陶瓷地砖楼地面: 0.7 2N1.2 楼面均布活荷载标准值教室: 2.5 2km不上人屋面: 0.5 N走廊、门厅、楼梯: 3.5 21.3 结构计算中系数取值1.3.1 结构重要性系数安全等级一级: 1.0安全等级二级: 安全等级三级: 9.0抗震设计: 121.3.2 荷载分项系数永久荷载分项系数 ,可变荷载分项系数GQ当作用效应地对承载力不利时由可变荷载效应控制组合有永久荷载效应控制组合当作用效应地对承载力不利时G1.2 1.35 0.1Q1.4 0可变荷载分项系数 ,一般情况下应取 1.4;对工业建筑楼面结构,当活Q荷载标准值大于 时,从经济效果考虑,应取 1.3。2m/k4N3第 2 章 楼板设计2.1 材料选用混凝土强度等级为 C30( );223.14,43.1mNffct 钢筋:所有钢筋都采用 级( ),0HRB60y 518.0b2.2 确定板厚所选板如下图:图 2-1 楼板布置图4图 2-2双向板计算简图如图 2-2 所示:因为 为双向板,26.15427xyl由混凝土结构设计规范,双向板最小厚度 且mlhy12.540故取mh1608h1202.3 计算参数1.设计参数结构重要性系数: = 1.000泊松比: = 0.2002.最小配筋率: %2.0)364.150,2.max()45.%,2max(in ytf2.4 荷载计算(取一米板带作为计算单元)52.4.1 荷载计算10mm 地砖铺平拍实,稀水泥浆擦缝 20mm 干硬性水泥砂浆素水泥浆一道 : m/k7.0N钢筋混凝土板重 : m120 k3.125石灰砂浆板底抹灰 : 5 N6.0恒荷载标准值 : gk.9恒荷载设计值 : k752.41活荷载标准值 : mqk0.活荷载设计值 : N3.总荷载设计值 : gk25.87542.4.2 内力及配筋计算如图 2-1 所示:1:对中间区格 A 板538.042yxla. g+q/2=6.502kn/mb. q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定:对于第二种情况,中间区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,中53.042yxl国建筑工业出版社出版)附表 2 查得:mKNmyx 0.38224).0196750.49652( 91泊松比修正:mKNmvmxcyyx 0.861322.9073,支座弯矩)2(6mKNmxy 2.13946.502710078,(3)截面配筋计算截面有效高度 :0h短边方向跨中截面 x102长边方向跨中截面 y 90支座截面 mh10表 2-1 A区格截面配筋计算截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6102.47610.86103.72-6102.39201bhfMcs0.017 0.007 0.021 0.015s0.017 0.007 0.022 0.01558.b bbbb)(20mfhAycs70 27 87 60配筋 208208208208实配 )(2251 251 251 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 24072:对于 B 区格板625.074yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,B 区格左、下、右边固定,上边简支;对于第二种情况,中间区格四边简支,B 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,652.074yxl中国建筑工业出版社出版)附表 2 查得:mKNmyx 1.845).07150.68652( 7832泊松比修正:mKNmvmxcyyx 3.5817.402,支座弯矩)2(mKNmxy 7.53146.502700982,(3)截面配筋计算截面有效高度 :0h短边方向跨中截面 x102长边方向跨中截面 y 90支座截面 mh120表 2-2 B板截面配筋计算83:对于 C 区格板538.04yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,C 区格下、右边固定,左、上边简支;对于第二种情况,中间区格四边简支,C 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,625.074yxl中国建筑工业出版社出版)附表 2 查得: mKNmyx 2.7645).07150.4652( 909泊松比修正:截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6108.26103.58610.59-6107.53201bhfMcs0.057 0.029 0.074 0.053s0.058 0.029 0.077 0.05458.b bbbb)(20mfhAycs232 106 307 216配筋 08208201208实配 )(2251 251 393 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 2409mKNmvmxcyyx 4.578269.092,支座弯矩)2( mKNmxy 10.27456.0278012,(3)截面配筋计算截面有效高度 :短边方向跨中截面0hhx0长边方向跨中截面 y 901支座截面 210表 2-3 C板截面配筋计算104:对于 D 区格板538.042yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,则 D 区格左边简支,右、上、下边固定;对于第二种情况,中间区格四边简支,则 D 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,中国建53.042yxl筑工业出版社出版)附表 2 查得: mKNmyx 0.3724).0196750.3652( 61泊松比修正:截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6109.42610.5786104.8-610.27201bhfMcs0.067 0.04 0.099 0.072s0.07 0.04 0.104 0.07558.b bbbb)(20mfhAycs278 145 413 297配筋 01208201201实配 )(2393 251 565 393最小配筋面积 2minibhA240 240 240 24011mKNmvmxcyyx 0.86372.61402,支座弯矩)2( mKNmxy 2.13546.50270983,(3)截面配筋计算截面有效高度 :短边方向跨中截面0hhx00长边方向跨中截面 y 91支座截面 210表 2-4 D板截面配筋计算122.4.3 楼板构造配筋由配筋计算表格得知,楼板所配钢筋均满足最小配筋率,其他钢筋按照构造要求配置。1 分布钢筋:选用 ,2082sm51A2 支座负筋:选用 ,由于配筋选用分离式配筋方式,楼板支撑在梁上,故支座负筋的弯起和截断长度取 (Ln 为净跨)5L第 3 章 楼梯设计截面 跨中短向跨中长向支座短向 支座长向M( )mN 6102.8610.86103.9-6102.35201bhfMcs0.019 0.007 0.022 0.015s0.01 0.007 0.022 0.01558.b bbbb)(20mfhAycs76 27 88 60配筋 208208208208实配 )(2251 251 251 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 240133.1 设计资料本设计采用钢筋混凝土板式楼梯,平行双跑,混凝土采用 级(30C);平台梁中受力钢筋采用 级(2c2t 3.14,43.1mNfNf 4HRB),其余也采用 级( ), 60y 40HRB236mNfy518.b基本数据:平台梁 hb3.2 楼梯设计3.2.1 楼梯布置如图所示图 3-1 楼梯布置图3.2.2 斜板设计楼梯所有的斜板均相同,而第一楼梯跑斜板的下端为混凝土基础,可按静跨计算。这样只对标准段斜板 AT1 进行设计,取一米板带作为计算单元。(1)计算简图14图 3-2 斜板计算简图如图所示,斜板的计算简图可用一根假想的跨度为 的水平梁代替。其计算跨度nl1取斜板水平投影净长 =3300mm。nl1对于底层第一楼梯跑斜板的计算跨度,视下端与基础的结合情况,因下端与混凝土基础相连,则可按静跨计算。(2)确定斜板厚度 t斜板的水平投影净长为 : =3300mmnl斜板的斜向净长为 :mln 369084.3015cos2, 斜板厚度为 t1=(1/251/30) =(1/251/30)3690=148123mm,nl为方便施工,取板厚为: =120mm。1t(3)荷载计算1)恒荷载计算栏杆自重:0.2KN/m10mm 陶瓷地砖铺面:(0.3+0.15)/0.3 1.0 0.3=0.45KN/m20mm 水泥砂浆铺层:(0.3+0.15)/0.3 1.0 0.02 20=0.60KN/m踏步自重:0.15 1.0 25/2=1.875KN/m斜板自重:0.12 1.0 25/ =3.356KN/mcos15mm 混合砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17/ =0.380KN/mcos15恒荷载标准值: g =0.45+0.6+1.875+0.2+3.356+0.380=6.861KN/mk2)活荷载计算活荷载标准值: m/5.3qkN由可变荷载效应控制的组合: m/k14.35.186.2qgk N由永久荷载效应控制的组合: /0.1537.04186.351qgk N所以总荷载为 gk+qk=13.14kn/m(4)内力计算斜板按照单向板计算,故内力一般只需计算跨中最大弯矩。考虑到斜板两端均与梁整结,对板有约束作用,所以跨中最大弯矩取 M= = =14.31kN.m 102nql3.42(5)配筋计算= -20=120-20=100mm0h1t= = =0.10sa201bfM26103.14=1- =1- =0.106 满足适筋条件s0.58b201 4366. mfhAycs最小配筋率验算:0.45 =0.45 =0.00180.002ytf03.1满足22mini 414102. AbhAss 故选配 10160 =491sA2m(6)构造配筋分布筋选 8160( =314 )s2支座负筋选用与跨中纵向受力筋相同的承受负弯矩的钢筋 10160 =491sA,钢筋的弯曲和截断长度为 水平投影长度取 900mm。2m,5NL3.2.3 平台板设计1.平台板 PTB116(1)平台板 PTB1 计算简图iii图 3-3 平台板 PTB1计算简图平台板取 1m 宽为计算单元,平台板近似按短跨方向简支板计算跨度;由于平台梁两端均与梁整结,所以计算跨度取静跨 ,平台板厚度210230nl=80mm2t(2)荷载计算1)恒荷载计算:10mm 地砖铺面:1.0 0.3=0.3kN/m20mm 混合砂浆:1.0 0.2 20=0.4kN/m80mm 平台板自重:25 1.0 0.08=2kN/m15mm 厚石灰砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17=0.255kN/m恒荷载标准值:g k=0.3+0.4+2+0.255=2.955kN/m2)活荷载计算:活荷载标准值:q=1.0 3.5=3.5kN/m可变荷载效应控制的组合:q k+gk=1.2 2.955+1.4 3.5=8.446kN/m永久荷载效应控制的组合:q k+gk=1.35 2.955+1.4 0.7 3.5=7.420kN/m17总荷载设计值:g k+qk=8.446kN/m(3)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用,跨中最大设计弯矩取M= mKNpln .371102.864102(4)配筋计算=80-20=60mm0h= =0.072sa2601.3147 201 b178.536.1.4 52 mfbhAycs 满 足 适 筋 条 件最小配筋率验算:0.45 =0.45 =0.001780.002ytf04.=minsA2i 102.bh 275.18需按最小配筋率配筋 8150mm, 3mAs据构造故分布筋选 8150( =335 )s22.平台板 PTB2(1)平台板 TB2 计算简图18iii图 3-4 平台板 PTB2计算简图平台板取 1m 宽为计算单元,平台板近似按短跨方向简支板计算跨度;由于平台梁两端均与梁整结,所以计算跨度取静跨 ,平台板厚度 =120mm1302nl2t(2)荷载计算1)恒荷载计算:10mm 地砖铺面:1.0 0.3=0.3kN/m20mm 混合砂浆:1.0 0.2 20=0.4kN/m120mm 平台板自重:25 1.0 0.12=3kN/m15mm 厚石灰砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17=0.255kN/m恒荷载标准值:g k=0.3+0.4+3+0.255=3.955kN/m2)活荷载计算:活荷载标准值:q=1.0 3.5=3.5kN/m可变荷载效应控制的组合:q k+gk=1.2 3.955+1.4 3.5=9.646kN/m永久荷载效应控制的组合:qk+gk=1.35 3.955+1.4 0.7 3.5=8.770kN/m总荷载设计值:g k+qk=9.646kN/m(3)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用,跨中最大设计弯矩取19M= mKNpln .1640.39641022(4)配筋计算=120-20=100mm0h= =0.01sa2610.134201 39.736104582mfbhAycs 满 足 适 筋 条 件(5)最小配筋率验算: = =0.001780.002ytf5.04.=minsA2i 12.bh需按最小配筋率配筋 8150mm, 35mAs按构造故分布筋选 8150( )2s3.2.4 平台梁设计1.两端搁置在楼梯间两侧梁上,计算跨度取m4.302-4.50ol梯梁截面尺寸取 h=400mm,b=200mm。计算简图图 3-5 平台梁荷载计算简图2.荷载计算梯段板传来的恒荷载: mN/1.32k6.820平台板传来的恒荷载: mKN/3.92.95平台梁自重: 61)084(2015mm 平台梁两侧及梁底抹灰:mN/215k.0.271.15.0 合计:11.321+3.399+1.6+0.215=16.517kN/m活荷载标准值: mKN/982353总荷载设计值:gk+qk=1.2 16.517+1.4 9.8=33.54kN/m3.内力计算梯梁跨中正截面最大弯矩 mNlqgMo .752k84.35822支座处最大剪力 KNlqgVo721432max 4.截面配筋计算1)正截面受弯承载力计算 201b262010 67.8304 51870934,4 mfbhAfMhaycsscs 满 足 适 筋 条 件最小配筋率验算: 满 足 要 求, 则取 22minsimin m8.6710420.bhA02.18.364.54. ytf考虑到梯梁受力不均匀,有扭矩存在,纵向受力钢筋酌量增大选用 318, 。2763s2)斜截面受剪承载力计算21Nkbhfcw 72.14.53602.14025.25.08360 即截面尺寸满足要求。 VNft .7.3.7. max0 故只需按构造配置腹筋即可%1.03642.046min1min, yvtSVsv fbAd选用 8 双肢箍箍筋。则 n=2, 1.5mSV则 取 s=200mm,03%1.205min1bssSV沿全梁布置箍筋 8200mm第 4 章 一榀框架内力计算4.1 设计资料1.抗震设防烈度:7 度222.基本风压: 24.0mKN3.材料:梁混凝土选用 级( )3C223.14,43.1mNffct 柱混凝土选用 级( )0t梁柱受力钢筋均选用 级( )HRB260fy箍筋均选用 级( ),423Kfy 518.b4.取一榀完整结构、荷载分布均匀的具有代表性的框架作为计算单元图 4-1 (一榀框架)计算单元4.2 框架计算简图4.2.1 确定框架的计算简图框架中梁柱均为整体现浇,节点可以简化为刚结点,底层柱与基础的连接点也可以简化为刚结点。计算简图中尺寸的确定a.框架跨度取柱的截面形心轴线之间的距离;23b.框架柱的高度:底层取底层层高加 1.0m;其余各层取各层层高,即梁面到梁面之间的距离。4.2.2 确定梁柱的截面尺寸框架梁由混凝土结构:多跨连续梁边跨: 取mlh 906720)81()812(0 h60取b36)3()( b2中跨: 由于框架结构mlh 02408128120 中梁的最小高度为 400mm,所以取 h取hb2014)231()( mb02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柱的2m负荷面; 为考虑地震作用组合后的轴压力增大系数(边柱 ,不等跨 3.1中柱 ),查抗震等级为三级,但是此工程为教学楼,需将抗震等级25.1提高一级,则柱轴压比限值为 0.75边柱负荷面为: 中柱负荷面为:3.6mm8.46边柱: 23187314750501mAc 中柱: 2346.862.c所以柱截面选取 500mm500mm244.2.3 计算梁柱的线刚度(1)框架柱底层: 43330 m105.20.12bhINEEHicc k6453030二四层: mNEEHIicc k1045.6.301230(2)框架梁对于现浇整体式框架梁:中框架梁 ,边框架梁0.2IIb 02.IbAB,CD 跨梁 mNEEi O.k102.05.7612LIE2 330O0边 BC 跨梁 mEEi .kN1079.7.2401LIE2 3300中 (3)相对线刚度计算令一层柱子线刚度 i=1.0,则其余各杆的相对线刚度为:二层到五层柱子: 28.1013.453, ,底 EicAB、CD 跨梁: 9073,边 CD 跨梁: 0.13.930。中 Ei各杆件的相对线刚度见下图孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计摘 要本次设计从实际出发,结合环保理念,人文理念,完成教学楼的建筑设计和结构设计。建筑设计部分考虑建筑物的使用功能要求,结合规范,绘制教学楼的平面图、立面图、剖面图和节点详图;结构设计部分包括楼板设计、楼梯设计、基础设计和框架设计,完成教学楼楼板的计算及配筋、楼梯的计算及配筋,一榀框架的计算,包括梁柱的内力组合计算及配筋、基础的计算和配筋,并绘制出楼板的结构平面配筋图、一榀框架的配筋图包括梁柱截面配筋图、基础平面布置以及基础配筋图、楼梯配筋详图。本建筑设计简单易用,符合教学楼的使用要求,满足规范,其平面布置采用一字型,外观线条明朗,简单大气。关键词:教学楼,结构设计,楼板设计,楼梯设计,基础设计ITeaching building architeural and structural design in Meng Jin Biligual Experimental schoolABSTRACTThis design from reality, combined with environmental philosophy, humanistic philosophy, to complete the architectural design and structural design school building. Architectural design part consider the functional requirements of the building, combined with the specification, drawing teaching building plan, elevations, sections and node detail; structural design section includes floor design, staircase design, basic design and frame design, complete teaching building calculation and reinforcement floor, stairs calculation and reinforcement, a Pin framework of calculations, including beams and reinforcement of internal force calculation, based on calculations and reinforcement, and to map out the structure of a plane slab reinforcement diagram, a Figure Pin framework include reinforcement beams reinforcement section diagram, basic layout and foundation reinforcement diagram, stairs reinforcement detailing. The architectural design is easy to use, meet the requirements of school buildings, meet the specification, which uses a font layout, appearance of lines clear, simple atmosphere.KEY WORDS: Teaching Building, Structural design, Floor design, Staircase design, Basic designII目 录前 言 .1第 1 章 结构计算参考值 .21.1 结构计算所用到的材料自重 .21.2 楼面均布活荷载标准值 .21.3 结构计算中系数取值 .21.3.1 结构重要性系数 .21.3.2 荷载分项系数 .3第 2 章 楼板设计 .42.1 材料选用 .42.2 确定板厚 .42.3 计算参数 .52.4 荷载计算(取一米板带作为计算单元) .52.4.1 荷载计算 .52.4.2 内力及配筋计算 .62.4.3 楼板构造配筋 12第 3 章 楼梯设计 .133.1 设计资料 .133.2 楼梯设计 .133.2.1 楼梯布置如图所示 .133.2.2 斜板设计 .133.2.3 平台板设计 .163.2.4 平台梁设计 .19第 4 章 一榀框架内力计算 .224.1 设计资料 .224.2 框架计算简图 .234.2.1 确定框架的计算简图 .234.2.2 确定梁柱的截面尺寸 .234.2.3 计算梁柱的线刚度 .244.3 恒载作用下的内力计算 .25III4.3.1 屋面恒荷载 .254.3.2 楼面恒荷载 .274.3.3 柱端集中力计算 .274.3.4 中跨框架梁端附加弯矩的计算 .304.3.5 弯矩计算 .304.3.6 计算梁端剪力、柱端剪力 .344.3.7 计算柱的轴力 .374.4 活荷载作用下的内力计算 .394.4.1 均布荷载的计算 .394.4.2 计算柱端集中力 .404.4.3 计算框架梁端附加弯矩 .414.4.4 弯矩计算 .414.4.5 计算梁端剪力、柱端剪力 .444.5 风荷载作用下的内力计算 .494.5.1 风荷载基本数据 .494.5.2 计算各柱端弯矩: .534.5.3 计算各梁端弯矩 .544.5.4 计算各梁端柱端剪力 .544.5.5 计算各柱轴力 .56第 5 章 框架内力组合及配筋计算 .605.1 荷载组合情况 .605.2 控制截面及最不利内力组合 .605.3 框架梁的内力组合及配筋计算 .605.3.1 内力分析 .605.3.2 梁内力组合 .645.3.3 梁配筋计算 725.3.4 柱内力组合 755.3.5 柱配筋计算 80第 6 章 基础设计 .886.1 荷载计算 .886.2 确定基础底面积 .89IV6.3 验算持力层地基承载力 .906.4 地基抗冲切验算(采用基本组合) .906.5 基础配筋计算 .91结 论 .94谢 辞 .95参考文献 .960前 言本建筑为洛阳市孟津县双语实验教学楼,拟建位置由甲方决定。本工程总建筑面积 5325.6m2,长 63.4m,宽 16.8m,总高度 18.9m。为五层钢筋混凝土框架结构。教学楼是公共建筑,能体现建筑与结构设计的很多重要的方面,通过对教学楼的研究,可以掌握建筑设计的基本原理,为以后的工作打好基础,对于培养我们的能力很有帮助。本着经济、适用、安全、美观的原则,根据任务书的要求,综合考虑建筑物的周围环境、使用功能要求、采光通风、节能环保等问题,恰当确定建筑物的尺寸、房间大小,房间布局;恰当确定结构选型,合理选择建筑材料。在建筑设计的过程中,要根据各种教室的使用功能要求确定教室的开间尺寸以及教室的布置、采光面积等等。整个教学楼平面体型设计为“一”字型,采用内廊式,每层层高 3.6m,室内外高差 0.45m。结构设计严格按照规范要求,完成楼板、楼梯、一榀框架、基础的计算及配筋。理论结合实际,在毕业设计的期间广泛的查询各种规范,参考各种设计资料和案例,务必使设计妥善解决功能能关系,满足使用要求,达到建筑物的安全性、实用性、耐久性的要求。1第 1 章 结构计算参考值1.1 结构计算所用到的材料自重钢筋混凝土: 25 3kmN水泥砂浆: 20加气混凝土砌块: 5.5 3石灰砂浆: 17 k陶瓷地砖楼地面: 0.7 2N1.2 楼面均布活荷载标准值教室: 2.5 2km不上人屋面: 0.5 N走廊、门厅、楼梯: 3.5 21.3 结构计算中系数取值1.3.1 结构重要性系数安全等级一级: 1.0安全等级二级: 安全等级三级: 9.0抗震设计: 121.3.2 荷载分项系数永久荷载分项系数 ,可变荷载分项系数GQ当作用效应地对承载力不利时由可变荷载效应控制组合有永久荷载效应控制组合当作用效应地对承载力不利时G1.2 1.35 0.1Q1.4 0可变荷载分项系数 ,一般情况下应取 1.4;对工业建筑楼面结构,当活Q荷载标准值大于 时,从经济效果考虑,应取 1.3。2m/k4N3第 2 章 楼板设计2.1 材料选用混凝土强度等级为 C30( );223.14,43.1mNffct 钢筋:所有钢筋都采用 级( ),0HRB60y 518.0b2.2 确定板厚所选板如下图:图 2-1 楼板布置图4图 2-2双向板计算简图如图 2-2 所示:因为 为双向板,26.15427xyl由混凝土结构设计规范,双向板最小厚度 且mlhy12.540故取mh1608h1202.3 计算参数1.设计参数结构重要性系数: = 1.000泊松比: = 0.2002.最小配筋率: %2.0)364.150,2.max()45.%,2max(in ytf2.4 荷载计算(取一米板带作为计算单元)52.4.1 荷载计算10mm 地砖铺平拍实,稀水泥浆擦缝 20mm 干硬性水泥砂浆素水泥浆一道 : m/k7.0N钢筋混凝土板重 : m120 k3.125石灰砂浆板底抹灰 : 5 N6.0恒荷载标准值 : gk.9恒荷载设计值 : k752.41活荷载标准值 : mqk0.活荷载设计值 : N3.总荷载设计值 : gk25.87542.4.2 内力及配筋计算如图 2-1 所示:1:对中间区格 A 板538.042yxla. g+q/2=6.502kn/mb. q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定:对于第二种情况,中间区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,中53.042yxl国建筑工业出版社出版)附表 2 查得:mKNmyx 0.38224).0196750.49652( 91泊松比修正:mKNmvmxcyyx 0.861322.9073,支座弯矩)2(6mKNmxy 2.13946.502710078,(3)截面配筋计算截面有效高度 :0h短边方向跨中截面 x102长边方向跨中截面 y 90支座截面 mh10表 2-1 A区格截面配筋计算截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6102.47610.86103.72-6102.39201bhfMcs0.017 0.007 0.021 0.015s0.017 0.007 0.022 0.01558.b bbbb)(20mfhAycs70 27 87 60配筋 208208208208实配 )(2251 251 251 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 24072:对于 B 区格板625.074yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,B 区格左、下、右边固定,上边简支;对于第二种情况,中间区格四边简支,B 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,652.074yxl中国建筑工业出版社出版)附表 2 查得:mKNmyx 1.845).07150.68652( 7832泊松比修正:mKNmvmxcyyx 3.5817.402,支座弯矩)2(mKNmxy 7.53146.502700982,(3)截面配筋计算截面有效高度 :0h短边方向跨中截面 x102长边方向跨中截面 y 90支座截面 mh120表 2-2 B板截面配筋计算83:对于 C 区格板538.04yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,C 区格下、右边固定,左、上边简支;对于第二种情况,中间区格四边简支,C 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,625.074yxl中国建筑工业出版社出版)附表 2 查得: mKNmyx 2.7645).07150.4652( 909泊松比修正:截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6108.26103.58610.59-6107.53201bhfMcs0.057 0.029 0.074 0.053s0.058 0.029 0.077 0.05458.b bbbb)(20mfhAycs232 106 307 216配筋 08208201208实配 )(2251 251 393 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 2409mKNmvmxcyyx 4.578269.092,支座弯矩)2( mKNmxy 10.27456.0278012,(3)截面配筋计算截面有效高度 :短边方向跨中截面0hhx0长边方向跨中截面 y 901支座截面 210表 2-3 C板截面配筋计算104:对于 D 区格板538.042yxla.g+q/2=6.502kn/mb.q/2=1.75kn/m对于第一种情况,中间区格四边固定,则 D 区格左边简支,右、上、下边固定;对于第二种情况,中间区格四边简支,则 D 区格四边简支跨中弯矩)1(因 ,由混凝土结构设计(第二版,梁兴文主编,中国建53.042yxl筑工业出版社出版)附表 2 查得: mKNmyx 0.3724).0196750.3652( 61泊松比修正:截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向M( )mN 6109.42610.5786104.8-610.27201bhfMcs0.067 0.04 0.099 0.072s0.07 0.04 0.104 0.07558.b bbbb)(20mfhAycs278 145 413 297配筋 01208201201实配 )(2393 251 565 393最小配筋面积 2minibhA240 240 240 24011mKNmvmxcyyx 0.86372.61402,支座弯矩)2( mKNmxy 2.13546.50270983,(3)截面配筋计算截面有效高度 :短边方向跨中截面0hhx00长边方向跨中截面 y 91支座截面 210表 2-4 D板截面配筋计算122.4.3 楼板构造配筋由配筋计算表格得知,楼板所配钢筋均满足最小配筋率,其他钢筋按照构造要求配置。1 分布钢筋:选用 ,2082sm51A2 支座负筋:选用 ,由于配筋选用分离式配筋方式,楼板支撑在梁上,故支座负筋的弯起和截断长度取 (Ln 为净跨)5L第 3 章 楼梯设计截面 跨中短向跨中长向支座短向 支座长向M( )mN 6102.8610.86103.9-6102.35201bhfMcs0.019 0.007 0.022 0.015s0.01 0.007 0.022 0.01558.b bbbb)(20mfhAycs76 27 88 60配筋 208208208208实配 )(2251 251 251 251最小配筋面积 2minibhA240 240 240 240133.1 设计资料本设计采用钢筋混凝土板式楼梯,平行双跑,混凝土采用 级(30C);平台梁中受力钢筋采用 级(2c2t 3.14,43.1mNfNf 4HRB),其余也采用 级( ), 60y 40HRB236mNfy518.b基本数据:平台梁 hb3.2 楼梯设计3.2.1 楼梯布置如图所示图 3-1 楼梯布置图3.2.2 斜板设计楼梯所有的斜板均相同,而第一楼梯跑斜板的下端为混凝土基础,可按静跨计算。这样只对标准段斜板 AT1 进行设计,取一米板带作为计算单元。(1)计算简图14图 3-2 斜板计算简图如图所示,斜板的计算简图可用一根假想的跨度为 的水平梁代替。其计算跨度nl1取斜板水平投影净长 =3300mm。nl1对于底层第一楼梯跑斜板的计算跨度,视下端与基础的结合情况,因下端与混凝土基础相连,则可按静跨计算。(2)确定斜板厚度 t斜板的水平投影净长为 : =3300mmnl斜板的斜向净长为 :mln 369084.3015cos2, 斜板厚度为 t1=(1/251/30) =(1/251/30)3690=148123mm,nl为方便施工,取板厚为: =120mm。1t(3)荷载计算1)恒荷载计算栏杆自重:0.2KN/m10mm 陶瓷地砖铺面:(0.3+0.15)/0.3 1.0 0.3=0.45KN/m20mm 水泥砂浆铺层:(0.3+0.15)/0.3 1.0 0.02 20=0.60KN/m踏步自重:0.15 1.0 25/2=1.875KN/m斜板自重:0.12 1.0 25/ =3.356KN/mcos15mm 混合砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17/ =0.380KN/mcos15恒荷载标准值: g =0.45+0.6+1.875+0.2+3.356+0.380=6.861KN/mk2)活荷载计算活荷载标准值: m/5.3qkN由可变荷载效应控制的组合: m/k14.35.186.2qgk N由永久荷载效应控制的组合: /0.1537.04186.351qgk N所以总荷载为 gk+qk=13.14kn/m(4)内力计算斜板按照单向板计算,故内力一般只需计算跨中最大弯矩。考虑到斜板两端均与梁整结,对板有约束作用,所以跨中最大弯矩取 M= = =14.31kN.m 102nql3.42(5)配筋计算= -20=120-20=100mm0h1t= = =0.10sa201bfM26103.14=1- =1- =0.106 满足适筋条件s0.58b201 4366. mfhAycs最小配筋率验算:0.45 =0.45 =0.00180.002ytf03.1满足22mini 414102. AbhAss 故选配 10160 =491sA2m(6)构造配筋分布筋选 8160( =314 )s2支座负筋选用与跨中纵向受力筋相同的承受负弯矩的钢筋 10160 =491sA,钢筋的弯曲和截断长度为 水平投影长度取 900mm。2m,5NL3.2.3 平台板设计1.平台板 PTB116(1)平台板 PTB1 计算简图iii图 3-3 平台板 PTB1计算简图平台板取 1m 宽为计算单元,平台板近似按短跨方向简支板计算跨度;由于平台梁两端均与梁整结,所以计算跨度取静跨 ,平台板厚度210230nl=80mm2t(2)荷载计算1)恒荷载计算:10mm 地砖铺面:1.0 0.3=0.3kN/m20mm 混合砂浆:1.0 0.2 20=0.4kN/m80mm 平台板自重:25 1.0 0.08=2kN/m15mm 厚石灰砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17=0.255kN/m恒荷载标准值:g k=0.3+0.4+2+0.255=2.955kN/m2)活荷载计算:活荷载标准值:q=1.0 3.5=3.5kN/m可变荷载效应控制的组合:q k+gk=1.2 2.955+1.4 3.5=8.446kN/m永久荷载效应控制的组合:q k+gk=1.35 2.955+1.4 0.7 3.5=7.420kN/m17总荷载设计值:g k+qk=8.446kN/m(3)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用,跨中最大设计弯矩取M= mKNpln .371102.864102(4)配筋计算=80-20=60mm0h= =0.072sa2601.3147 201 b178.536.1.4 52 mfbhAycs 满 足 适 筋 条 件最小配筋率验算:0.45 =0.45 =0.001780.002ytf04.=minsA2i 102.bh 275.18需按最小配筋率配筋 8150mm, 3mAs据构造故分布筋选 8150( =335 )s22.平台板 PTB2(1)平台板 TB2 计算简图18iii图 3-4 平台板 PTB2计算简图平台板取 1m 宽为计算单元,平台板近似按短跨方向简支板计算跨度;由于平台梁两端均与梁整结,所以计算跨度取静跨 ,平台板厚度 =120mm1302nl2t(2)荷载计算1)恒荷载计算:10mm 地砖铺面:1.0 0.3=0.3kN/m20mm 混合砂浆:1.0 0.2 20=0.4kN/m120mm 平台板自重:25 1.0 0.12=3kN/m15mm 厚石灰砂浆板底抹灰:0.015 1.0 17=0.255kN/m恒荷载标准值:g k=0.3+0.4+3+0.255=3.955kN/m2)活荷载计算:活荷载标准值:q=1.0 3.5=3.5kN/m可变荷载效应控制的组合:q k+gk=1.2 3.955+1.4 3.5=9.646kN/m永久荷载效应控制的组合:qk+gk=1.35 3.955+1.4 0.7 3.5=8.770kN/m总荷载设计值:g k+qk=9.646kN/m(3)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用,跨中最大设计弯矩取19M= mKNpln .1640.39641022(4)配筋计算=120-20=100mm0h= =0.01sa2610.134201 39.736104582mfbhAycs 满 足 适 筋 条 件(5)最小配筋率验算: = =0.001780.002ytf5.04.=minsA2i 12.bh需按最小配筋率配筋 8150mm, 35mAs按构造故分布筋选 8150( )2s3.2.4 平台梁设计1.两端搁置在楼梯间两侧梁上,计算跨度取m4.302-4.50ol梯梁截面尺寸取 h=400mm,b=200mm。计算简图图 3-5 平台梁荷载计算简图2.荷载计算梯段板传来的恒荷载: mN/1.32k6.820平台板传来的恒荷载: mKN/3.92.95平台梁自重: 61)084(2015mm 平台梁两侧及梁底抹灰:mN/215k.0.271.15.0 合计:11.321+3.399+1.6+0.215=16.517kN/m活荷载标准值: mKN/982353总荷载设计值:gk+qk=1.2 16.517+1.4 9.8=33.54kN/m3.内力计算梯梁跨中正截面最大弯矩 mNlqgMo .752k84.35822支座处最大剪力 KNlqgVo721432max 4.截面配筋计算1)正截面受弯承载力计算 201b262010 67.8304 51870934,4 mfbhAfMhaycsscs 满 足 适 筋 条 件最小配筋率验算: 满 足 要 求, 则取 22minsimin m8.6710420.bhA02.18.364.54. ytf考虑到梯梁受力不均匀,有扭矩存在,纵向受力钢筋酌量增大选用 318, 。2763s2)斜截面受剪承载力计算21Nkbhfcw 72.14.53602.14025.25.08360 即截面尺寸满足要求。 VNft .7.3.7. max0 故只需按构造配置腹筋即可%1.03642.046min1min, yvtSVsv fbAd选用 8 双肢箍箍筋。则 n=2, 1.5mSV则 取 s=200mm,03%1.205min1bssSV沿全梁布置箍筋 8200mm第 4 章 一榀框架内力计算4.1 设计资料1.抗震设防烈度:7 度222.基本风压: 24.0mKN3.材料:梁混凝土选用 级( )3C223.14,43.1mNffct 柱混凝土选用 级( )0t梁柱受力钢筋均选用 级( )HRB260fy箍筋均选用 级( ),423Kfy 518.b4.取一榀完整结构、荷载分布均匀的具有代表性的框架作为计算单元图 4-1 (一榀框架)计算单元4.2 框架计算简图4.2.1 确定框架的计算简图框架中梁柱均为整体现浇,节点可以简化为刚结点,底层柱与基础的连接点也可以简化为刚结点。计算简图中尺寸的确定a.框架跨度取柱的截面形心轴线之间的距离;23b.框架柱的高度:底层取底层层高加 1.0m;其余各层取各层层高,即梁面到梁面之间的距离。4.2.2 确定梁柱的截面尺寸框架梁由混凝土结构:多跨连续梁边跨: 取mlh 906720)81()812(0 h60取b36)3()( b2中跨: 由于框架结构mlh 02408128120 中梁的最小高度为 400mm,所以取 h取hb2014)231()( mb02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柱的2m负荷面; 为考虑地震作用组合后的轴压力增大系数(边柱 ,不等跨 3.1中柱 ),查抗震等级为三级,但是此工程为教学楼,需将抗震等级25.1提高一级,则柱轴压比限值为 0.75边柱负荷面为: 中柱负荷面为:3.6mm8.46边柱: 23187314750501mAc 中柱: 2346.862.c所以柱截面选取 500mm500mm244.2.3 计算梁柱的线刚度(1)框架柱底层: 43330 m105.20.12bhINEEHicc k6453030二四层: mNEEHIicc k1045.6.301230(2)框架梁对于现浇整体式框架梁:中框架梁 ,边框架梁0.2IIb 02.IbAB,CD 跨梁 mNEEi O.k102.05.7612LIE2 330O0边 BC 跨梁 mEEi .kN1079.7.2401LIE2 3300中 (3)相对线刚度计算令一层柱子线刚度 i=1.0,则其余各杆的相对线刚度为:二层到五层柱子: 28.1013.453, ,底 EicAB、CD 跨梁: 9073,边 CD 跨梁: 0.13.930。中 Ei各杆件的相对线刚度见下图
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