某中学多层教学楼设计

中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）某中学多层教学楼设计姓名：张婉钰学号：067845性别：女专业:土木工程批次：2015学习中心：航宇中心指导教师：闫博2016年3月28日中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）i某中学多层教学楼设计摘要本次论文的研究内容为7层教学楼的设计,主体为现浇钢筋混凝土框架结构。本次设计的主要内容包括结构的选型、材料的选用、框架结构刚度的计算、荷载计算、基础设计、楼梯设计等。通过本次建筑设计，我对建筑行业的了解更加深刻，明白了建筑行业里面的很多细节部分，对我之后的工作起到了很大的推动作用。关键词：结构刚度；荷载；建筑中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）ii目录第一章前言...............................................................................................11.1工程背景...............................................................................................11.2工程特点...............................................................................................1第二章结构设计说明.................................................................................32.1工程地质条件.......................................................................................32.2结构设计资料.......................................................................................32.3结构选型...............................................................................................42.4材料选用...............................................................................................42.5框架结构的刚度计算...........................................................................4第三章荷载计算...........................................................................................83.1恒载标准值计算...................................................................................83.2活荷载标准值计算..............................................................................113.3竖向荷载作用下框架受荷计算.........................................................123.4风荷载计算..........................................................................................21第四章基础设计.........................................................................................255.1确定基础尺寸及埋置深度..................................................................255.2确定基础的底面积..............................................................................25中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）iii5.3基础高度..............................................................................................26第五章楼梯设计.........................................................................................27第六章结论.............................................................................................28参考文献.......................................................................................................29致谢.............................................................................................................30中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）1第一章前言1.1工程背景该工程为7层教学楼，主体为现浇钢筋混凝土框架结构，占地面积为693㎡，建筑面积4200㎡左右，建筑物共7层，底层层高4.1m，标准层层高3.0m，总高度18.90m，室内外高差0.450m，基础顶面距离室外地面1.1m，基础采用柱下独立基础。该教学楼楼拥有教室、教学办公室，行政办公室、实验室、音乐教室、计算机房，合班教室等。楼内设有两个楼梯，楼梯开间均为3.6m，进深均为7.2m，楼梯的布置均符合消防、抗震的要求。1.2工程特点多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造多层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。由于本次设计是教学楼设计，要求有灵活的空间布置，故采用钢筋混凝土框架结构体系。中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2第二章结构设计说明2.1工程地质条件（1）地形：拟建场地地形较平坦，高差不超过1.5m（2）土层：自然地表0.6m内为杂填土，土质较差；填土下层为1.5m厚的粉质粘土，其承载力特征值为180KN/m2；再下为砾石层，其承载力特征值为270KN/m2。（3）地下水：地下水在地表以下3m，无侵蚀性。材料供应：钢材、水泥、木材、砂石等供应充足。2.2结构设计资料建设地点：陇南市成县,地面粗糙度为C类；场地面积：长×宽=60×20m；最高气温：35℃；最低气温：-10℃；主导风向：冬季为西北风，夏季为东南风；基本风压：0.4kN/m2基本雪压：0.5kN/m2年降雨量：1450mm暴雨强度：119mm/h场地地震效应：建筑物所在地区地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。拟建场地土类型为中软场地土，Ⅱ类建筑场地，中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2设计地震分组为第一组。建筑结构的安全等级：二级设计使用年限：50年环境类别：上部结构为I类，基础为Ⅱa类建筑抗震设防类别：丙类2.3结构选型（1）结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构体系，选用双向承重框架体系。（2）其他结构选型层面结构：100mm厚现浇板，上人屋面；楼面结构：100mm厚现浇钢筋混凝土板；天沟：采用现浇内天沟；基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础；基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。2.4材料选用混凝土：C20、C30;钢筋：HPB235、HRB335、HRB400；地面：花岗岩、大理石；2.5框架结构的刚度计算假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁于柱刚接。由于各层柱的截面中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础算至二楼楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差（室内外高差为-0.45m），定位-1.10m，二楼楼面标高为3.00m，故底层柱高为4.10m。第二层至第五层从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.00m。（1）框架梁柱截面尺寸的估算混凝土强度等级：梁柱均采用C30，EC=3.0×107KN/m2框架梁横向框架梁：h=（1/8-1/18）L，由h=1/14×8400mm=600mm,取h=600mmb=(1/2-1/4)h,由b=1/2×600mm=300mm,取b=300mm;故横向框架梁初选尺寸为：b×h=300mm×600mm。纵向框架梁:h=（1/8-1/18）L，由h=1/14×8400mm=600mm,取h=600mmb=(1/2-1/4)h,由b=1/2×600mm=300mm,取b=300mm;故纵向框架梁初选尺寸为：b×h=300mm×600mm。框架柱:中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2b=H/12=4100mm/12=342mm取b=500mm，考虑地震效应,采用方形柱比较合适。故框架柱初选尺寸为：b×h=500mm×500mm。（2）梁柱线刚度计算框架梁惯性矩4933mm104.51260030012bh×=×==梁I；框架柱惯性矩4933mm102.51250050012bh×=×==柱I；基础梁尺寸：b×h=300mm×400mm；对于中框架梁02II=框架梁柱的线刚度为：梁mkNmmmmkNLEIiicdab•×=××××===44927110500.42.7/104.52/100.3/mkNmmmmkNLEIibc•×=××××==44927210429.151.2/104.52/100.3/柱mkNmmmmkNhEIi•×=×××==4492710805.31.4/102.5/100.3/底柱mkNmmmmkNhEIi•×=×××==4492710200.50.3/102.5/100.3/中柱令中柱i=1.0，则其余各杆的相对刚度为：87.010200.5/10500.444=•×•×==mkNmkNIIcdab97.210200.5/10429.1544=•×•×=mkNmkNIbc73.010200.5/10805.344=•×•×=mkNmkNI底柱中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2各柱梁的相对线刚见下图2-1。图2-1柱梁线刚度中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）2第三章荷载计算3.1恒载标准值计算（1）屋面板找平层：15mm厚1:3水泥砂浆0.015m×20KN/m3=0.30KN/m2防水层：40厚C20细石混凝土防水1.00KN/m2找平层：15mm厚1:3水泥砂浆0.01