某教学楼结构设计汇总

第1页共90页1课题简介本课题为汕头潮阳地区某中学教学楼建筑及结构设计。要求设计的建筑面积3000平方米左右，层数不超过五层，混凝土框架结构，具有办公、教学、活动、等设施和功能，其他条件参照规范及使用要求。抗震设防烈度为7度，场地类别为II类，设计地震分组为第一组。通过完成本课题，使我所学的基础理论和专业知识得到综合应用。在查阅资料、建筑的功能分析、结构分析、和计算能力、工程绘图能力、计算机软件的应用能力、科技论文（报告）的撰写能力、口头表达能力等多方面得到训练和提高。了解并掌握工程设计的过程、步骤和方法，为毕业后从事建筑工程领域的技术工作及相关工作奠定坚实基础。2建筑结构设计2．1工程概况本工程为汕头潮阳区海门中学H栋教学楼。建设地点位于汕头；建筑面积约为3000平方米；结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，主体部分五层，无地下室；建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，三级框架，抗震设防烈度为7度，设计分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.015g；地基基础设计等级为丙级。建设场地位于疏港路东侧，地势较平坦。根据汕头潮阳地区地质图，场地无影响其稳定性的断裂通过。根据地质勘测报告，建设场地属基本稳定场地，场地土为Ⅱ类。2．2建筑设计说明本毕业设计课题为汕头潮阳区海门中学H栋教学楼建筑及结构设计。建筑总面积为3000平方米左右，混凝土框架结构，主体五层。具有办公、教学、交流等设施和功能。这就要求教学楼的布局达到一定的协调才能满足，并且各开间功能必须明确。再者，作为一个公共建筑，必须考虑其安全隐患及应付措施，这就要求必须有一个合理的走道、楼梯设计。第2页共90页2.2.1建筑设计部分底层主要作为学生活动场所以及休息室；二层到五层为标准层，主要包括教师办公室、学生教室等；天台设置楼梯间；楼梯为双跑楼梯且分两端设置，梯设置在建筑入门左手边。2.2.2建筑略图图2.1为首层层平面图，图2.2为二~四层平面图，图2.3为五层平面图，图2.4为屋顶平面图，图2.5为北立面图，图2.6为1-1剖面图，图2.7为东西立面图，图2.8为2-2剖面图。图2.1首层平面图图2.2二~四层平面图第3页共90页图2.3五层平面图图2.4屋顶平面图图2.5南立面图图2.61-1剖面图第4页共90页图2.7东西立面图图2.82-2剖面图2.3结构设计说明结构设计根据建筑施工图确定结构方案。划分板块，布置次梁（墙下，洞口边应布置次梁，以及结构上需要的布梁，由跨度确定梁板的截面尺寸；柱的截面尺寸由轴压比限值初步确定，也可假定一配筋率根据轴心受压柱来计算柱的截面尺寸。2.3.1上部结构的设计1）楼盖的设计：本设计选择三层楼盖进行设计。按照荷载分析、内力计算及配筋的一般过程，先设计楼板再设计次梁。2）框架的设计：选取7轴所在框架进行设计。按照荷载分析、内力分析（包括恒载、活载和水平地震三种作用下的内力分析）、侧移分析和验算（由于多层框架结构的整体弯曲变形很小，故仅验算其整体剪切变形）、内力组合、截面设计的一般过程进行。其中：竖向荷载作用下的内力分析采用分层法；水平荷载作用下采用D值法。最后，进行电算校核，分析误差，并为基础设计提供数据。3）楼梯的设计：采用现浇板式楼梯。包括梯段板的设计、平台板的设计以及平台梁的设计。第5页共90页2.3.2基础的设计采用预制桩基础。先由地质资料算出单桩承载力以及桩的截面，根据桩的条数确定承台的尺寸以及高度，然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些规范规定的构造要求。要注意的是，在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用；而在进行基础截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。3屋盖设计3.1屋盖设计资料根据不同的支承情况和尺寸，屋盖的双向板可以分为A、B两种区格板，单向板只有一种。屋盖板编号如图3.1所示：图3.1屋盖板编号图钢筋混凝土面板结构层，120mm板厚，100～140mm厚（2％找坡）膨胀珍珠岩找坡层，2%的坡度，20mm厚的水泥砂浆找平层，防水卷材，30mm厚的XPS挤塑泡沫板保温层，15mm厚纸筋石灰抹底。混凝土采用C30，0.11，8.01，614.0b，2mmN3.14cf，2mmN43.1tf；钢筋采用HPB400，2mmN360yf，最小配筋率%179.036043.145.045.0minytff。不上人屋面活荷载标准值为2kN/m5.0第6页共90页3.2屋盖板设计3.2.1双向板设计1)荷载计算板的恒荷载标准值：20mm厚1:2水泥砂浆找平2kN/m40.02002.0100～140mm厚（2％找坡）膨胀珍珠岩2kN/m84.07214.010.0120mm厚现浇钢筋混凝土楼板2kN/m0.32512.015mm厚纸筋石灰抹底2kN/m24.01615.0小计2kN/m48.4恒载分项系数取为1.2，活载取为1.4则恒载设计值2kN/m376.548.42.1g活载设计值2kN/m7.05.04.1q则2kN/m726.52/7.0376.52/qg,2kN/m076.67.0376.5qg2kN/m35.02/7.02/q2)计算跨度0201m2'm1'm2m1图3.2板弯矩计算简图各区格板的计算跨度列于表3.1：表3.1各区格板跨度区格AB)(01ml4.54.5第7页共90页3)弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。计算时，混凝土的泊松比取为0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。A区格板：875.10201ll，查表得mkN932.52)0229.02.00849.0()2)(0119.02.00509.0(2012011qllqgmmkN476.22)0849.02.00229.0()2)(0509.02.00119.0(2012012qllqgmmkN929.11)(1113.0'20111lqgmmmkN392.8)(0783.0'20122lqgmmB区格板：875.10201ll，查表得mkN597.42)0229.02.00849.0()2)(0052.02.00390.0(2012011qllqgmmkN559.12)0849.02.00229.0()2)(0390.02.00052.0(2012012qllqgmmkN778.8)(0819.0'20111lqgmmmkN120.6)(0571.0'20122lqgmm对于边区格板的简支边，取'm或0m，各区格板分别算得的弯矩设计值，列于表3.2：表3.2各区格板弯矩设计值区格1m2m'1m1m'2m2mA5.9322.4760-11.9290-8.392B4.5971.559-8.778-8.7780-6.1204)截面设计)(02ml2.42.40201ll1.8751.875第8页共90页由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受拉钢筋放在长跨方向的外侧，以期具有较大的截面有效高度。通常取值分别如下：短跨方向，mm1002012001h；长跨方向，mm903012002h；支座处，mm1000h；mm1000b。AB板短跨跨中方向配筋计算示意：截面抵抗系数041.010010003.140.110932.5262011bhfMcs614.0042.0041.0211211bs，符合要求979.0)041.0211(5.0)211(5.0ss则2601mm170100971.036010932.5hfMAsys选用150@8，2mm335sA验算：%179.0%335.01001000335min01bhAs，同时%2.0，符合要求表3.3屋盖板双向板配筋表截面)mkN(Mss错误!未找到引用源。)mm(2sA错误!未找到引用源。配筋实际)mm(2sA配筋率跨中A区格短跨5.9320.0410.0420.979289150@83350.3354%长跨2.4760.0210.0220.989132180@82790.310%B区格短跨4.5970.0320.0330.984223160@83140.314%长跨1.5590.0130.0140.99383180@82790.310%支A区格短跨-11.9290.0830.0870.956594130@016040.604%第9页共90页座长跨-8.3920.0590.0610.970412150@84570.457%续表3.3支座B区格短跨-8.7780.0610.0630.968432110@84570.457%长跨-6.120.0430.0440.978298160@83140.314%3.2.2单向板设计由上节里双向板的计算可知屋盖的荷载总设计值为：2kN/m076.67.0376.5qg采用轴线间距离mm300001l，mm840002l。取1m板宽作为计算单元,可画出计算简图如图3.3：3000g+q=6.076kN/m2mm图3.3单向板计算简图跨中处最大弯矩设计值mkN825.63067.681)(812201lqgM跨中板厚mm120，设mm20s，故mm100201200h截面抵抗系数048.010010003.140.110825.9626201bhfMcs614.0049.0048.0211211bs，符合要求976.0)048.0211(5.0)211(5.0ss则260mm333100976.021010825.6hfMAsys选用160@8，2mm314sA验算：%178.0%314.01001000314min0bhAs，同时%2.0，符合要求注：长跨方向的跨中均采用构造配筋200@8，支座配筋采用相邻板的支座钢筋。第10页共90页3.3屋盖次梁设计3.3.1设计资料屋盖板的恒、活荷载设计值分别是2mkN376.5、2mkN7.0；女儿墙用加气混凝土砌块墙，墙厚mm200，双面粉刷mm20厚混合砂浆。墙体自重2m/kN01.2,次梁混凝土采用C30，纵向钢筋均采用HRB400（2mmN360yf），箍筋采用HPB235（2mmN210yvf，mm120'fh）取保护层厚度为mm25，mm35sa。结构平面布置简图如图3.4所示，次梁只有一种。图3.4结构平面布置简图3.3.2次梁计算1）荷载设计值梁截面尺寸mm250mm500bh，mm465355000h恒荷载设计值板传来的恒荷载mkN58.222.4376.5次梁自重mkN60.32.125)12.05.0(25.0次梁粉刷mkN49.02.1172)12.05.0(25.0小计mkN67.26g活荷载设计值板传来的活荷载mkN94.22.47.0q荷载总设计值mkN61.29qg第11页共90页2）计算简图计算简图如图3.5所示：3000g+q=29.61kN/m7200mm图3.5次梁计算简图3）内力计算跨中弯矩mkN87.19182.761.298)g22lqM（中支座弯矩mkN92.127122.761.2912)(22lqgM支支座剪力kN60.10622.761.292)(l