阳泉学院综合楼设计计算书.doc

摘 要我这次设计的课题为阳泉市开发区阳泉学院综合楼，为5层框架结构，总高度22.2m，主体高度22.2米，建筑面积6290 m2。设计分为建筑设计和结构设计两部分。这是我第一次在老师指导下将整栋大楼从建筑到结构完整、全面地设计出来。1、建筑设计在满足设计任务书提出的功能要求前提下，进行平面布置、立面造型布置及剖面设计，最后绘出建筑图。2、结构设计 大概分为六个部分：1)、确定构件的几何尺寸，选择计算框架；2)、计算水平荷载（地震、风载）作用下的梁柱内力；3)、计算竖向荷载（恒载、活载）作用下的梁柱内力；4)、内力组合、调幅与换算；5)、根据内力组合中几种最不利的组合情况，进行柱、梁、楼梯、板、基础的配筋计算；6)、根据结构计算，绘制施工图。这次毕业设计使我系统、全面地复习了以前所学的专业知识，更掌握了许多以前所不了解的新知识。但在设计、计算过程中，一定还存在很多不足之处，恳请老师加以指正。关键词：综合楼 建筑物 框架ABSTRACTThe topic of my current design for the development of Yangquan city of Yangquan College Building, for the five-story frame structure. It is 22.2m highly and its area is 6290 square meters. This design involves the construction design and the structure design. It is my first time that I design the entire building from the construction to the structure with the teachers guidance.First, the construction design:At the satisfy to function request that proposed in taskbar, I proceed the good plane arrangement, the standing shape arrangement and the section designs, finally I draw the building drawings.Second, the structure design：The frame design is divided into six parts.1).Determine the geometric parameter and mechanics parameter of the components, and select the right frame.2). Calculate the perpendicular load (Dead loads and Live loads).3). Calculate the horizontal load (The earthquake loads the wind loads).4). Combination of internal forces, internal forces and the conversion of AM.5). Add the reinforcing steel to the pillar, the beam, the board, the staircase and the foundation according to the most harmful combine of internal force.6). According to the steps of the structural calculation draw the structure drawings.For this design project of graduation I reviewed all Id learned systematically and overlay. I grasped that I hadnt known before. But there are many mistakes, so I hope the teachers can point out them and correct them.Key Words: the building, construction, frame.目 录第一篇 建筑设计说明1第一章 工程简介1一、设计题目1二、设计依据1三、设计要求1四、建筑地点及地基平面图：1五、结构形式1六、建筑规模1第二章 建筑技术条件资料1一、气象条件1二、工程地质条件1第三章 建筑方案简要说明2第四章 建筑物的优缺点2第二篇结构设计说明3第一章 建设项目简介3一、建筑介绍3二、优缺点3第二章 设计资料3一、基本参数3二、楼地面做法4三、材料4第三章 设计内容4第三篇结构设计计算5第一章 工程概况5第一节柱网与层高5第二节框架结构承重方案的选择5第三节 梁、柱截面尺寸的初步确定6一、梁截面高度6二、柱的截面尺寸7第二章 框架侧移刚度的计算8第一节 梁柱线刚度的计算8一、横梁线刚度i b的计算8二、柱线刚度i c的计算8第二节 各层横向侧移刚度计算8第三章 重力荷载代表值的计算9第一节 资料准备9第二节 重力荷载代表值的计算10一、第一层10二、第二层第四层13三、第五层17第四章 横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算19第一节 横向自振周期的计算19第二章 水平地震作用及楼层地震剪力的计算20第三章 多遇水平地震作用下的位移验算22第四节 水平地震作用下框架内力计算23一、框架柱端剪力及弯矩的计算23二、梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算：24第五章 横向水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算26第一节 水平风荷载的计算26第二节 风荷载作用下的水平位移验算28第三节 风荷载作用下框架内力计算28第六章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算（横向框架内力计算）31第一节 计算单元的选择确定31第二节 荷载计算32一、恒载作用下柱的内力计算32二、活载作用下柱的内力计算33三、恒荷载作用下梁的内力计算35四、活荷载作用下梁的内力计算35第三节 内力计算36一、恒载作用下梁端剪力和柱轴力的计算39二、载作用下梁端剪力和柱轴力的计算40第一节 框架梁的内力组合41一、跨间最大弯矩的计算44二、梁端剪力的调整45第五节 框架柱的内力组合45一、柱端弯矩设计值的调整48二、柱端剪力组合和设计值的调整49第七章 截面设计50第一节 框架梁截面设计50一、梁正截面受弯承载力计算51二、梁斜截面受剪承载力计算52第二节 框架柱截面设计54一、柱截面尺寸验算54二、柱正截面承载力计算55三、柱斜截面受剪承载力计算57第八章 楼板设计60第一节 楼板类型及设计方法的选择60第二节 设计参数60一、双向板肋梁楼盖结构布置图和板带划分图：60二、设计荷载60三、计算跨度61四、基本参数61第三节 弯矩计算61第四节 截面设计62第九章 楼梯设计63第一节 设计参数63一、楼梯结构平面布置图63二、基本参数63第二节 踏步板设计63一、荷载计算63二、内力计算64三、截面设计64第三节 斜梁设计64一、截面形状及尺寸64二、荷载计算65三、内力计算65四、截面设计65第四节 平台板设计66一、平台板计算简图66二、荷载计算：66三、内力计算66四、配筋计算67第五节 平台梁设计67一、平台梁截面尺寸67二、平台梁荷载计算见下表67三、平台梁内力计算67四、截面设计68第十章 雨蓬设计68第一节 雨篷截面尺寸设计68第二节 雨篷板和雨篷梁的承载力计算68一、雨篷板的结构计算68二、雨篷梁的结构计算69第三节 抗倾覆验算71第十一章 基础设计71第一节 基本参数71第二节 荷载设计值72第三节 初步确定基础尺寸72第四节 计算底面地基承载力设计值F72第五节 确定基础宽度73第六节 内力分析73第七节 配筋计算74一、基础梁正截面配筋计算见表74二、基础梁斜截面配筋计算见表74三、翼板配筋计算75第四篇 施工组织设计75第五篇外文资料及翻译84中文译文92参考文献96致 谢97v太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书第一篇 建筑设计说明第一章 工程简介一、设计题目：阳泉学院综合楼 二、设计依据：本工程系根据阳泉市规划部门批准之方案和有关建筑设计规范进行设计的。 三、设计要求：建筑耐久年限二级（50年），耐火等级二级，抗震设防为7度。四、建筑地点及地基平面图：本建筑位于阳泉市开发区，场地地形平坦。其拟建基地平面图见附图 图1 建筑场地五、结构形式：框架结构六、建筑规模： 本建筑为五层、三跨框架结构。建筑面积大约为6290,其中教室面积大约为2000mm2，办公区面积大约为700mm2，实验室面积大约为1300mm2，其他房屋面积大约为1000mm2，首层高为4.8m；其它层高为4.2m； 第二章 建筑技术条件资料一、气象条件：基本风压0.40KN/m2 基本雪压0.35KN/m2。二、工程地质条件（见设计任务书）第三章 建筑方案简要说明一、朝向： 综合楼就是为学生提供正常教学的场所空间。由于它的功能要求，空间特征及交通组织等，故此建筑选择坐北朝南的朝向。二、本楼各层均采用自然排风。三、采用自然和人工采光相结合的方式。四、开间模数： 根据我国自己的实践建议采用三种开间模数，即3M.采用这相关模数的优点有三：能满足教学办公的正常要求考虑结构的互换性，有利于预制构件的大量生产与我国统一的标准窗扇采用0.3m为倍数尺度结合起来，故本建筑采用建筑模数为3m。五、进深： 采用7.2进深，能够满足教学的要求。六、层高： 根据资料层高取4.2 m。七、顶棚： 均采用粉底。八、地面： 综合楼地面均采用水磨石做法。九、墙体： 采用加气混凝土空心砌块，内外墙厚均为250厚，对于小于500的墙垛用粘土砖砌。十、安全疏散和防火分区： 本建筑要求耐火等级为级，规范要求防火分区间 的最大允许面积为1000mm2,每层设二个防火分区每层最大面积1257.84mm2，均符合防火要求。对房间超过60mm2以上的均设置两个以上的门。各层均设消防栓。楼内设有两部楼梯，以满足人流的疏散与防火要求。十一、走廊宽度 决定宽度的因素包括交通量、建筑物长度及门的开启方向，为防止突发性火灾或减少火灾危害程度，人流量较大，故取2.7m宽度。 第四章 建筑物的优缺点 本建筑根据不同要求做了不同的设计布置与处理。对防震、通风、采光等都做了具体的设计安排。对人流的疏散、防火、照明、等都做了比较合理的布置，总的来说是合理的。第二篇结构设计说明第一章 建设项目简介一、建筑介绍：建筑项目名称阳泉学院综合楼，建筑面积为6290，综合楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度采用120，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。二、优缺点：主要优点：结构整体性好，建筑布置灵活性大，能满足使用要求高，功能复杂，有抗震要求的高层建筑的要求。本建筑梁、柱、屋面板、楼面板全为现浇，以便房间灵活布置和施工方便（预留孔洞）。主要缺点：现场工作量大，模板耗用量大。第二章 设计资料一、基本参数：气象条件: 基本风压0.40KN/m2 基本雪压0.35KN/m2。工程地质条件:根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表1建筑地点冰冻深度：-0.7米；建筑场地类别：II类场地土；地震设防烈度：7度。表1 建筑地层一览表序号岩土分类土层描述土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力(KPa)压缩模量(Mpa)1杂填土由砖块、碎石、粘性土等组成、松散1.01.21.11.52粉质粘土黄褐色、湿、可塑2.02.41.51.82005.03中、粗砂黄褐色、石英、长石质、混粒结构、稍湿3.64.31.82.13009.54砾砂4.815.035021.0注：表中所给土层深度由自然地坪算起。二、楼地面做法：屋面做法：三毡四油绿豆砂20厚水泥砂浆找平层50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层20厚水泥砂浆找平层平均厚度120厚矿渣找坡层120厚钢筋混凝土板20厚板底抹灰楼面做法：30厚水磨石地面120厚钢筋混凝土板20厚板底抹灰三、材料：梁柱强度等级为C30，受力筋采用HPB335。箍筋采用HPB235，分布筋采用HPB235级钢筋。本建筑楼盖按弹性方案考虑L1/L22按双向板设计，本建筑楼盖全部采用混凝土强度等级为C30现浇双向板且设次梁。本建筑柱网尺寸为4.5m7.2m。第三章 设计内容（1） 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图；（2） 荷载计算；（3） 框架横向侧移计算；（4） 框架在水平及竖向力作用下的内力分析；（5） 内力组合及截面设计；（6） 板的计算；（7） 楼梯的计算；（8） 雨篷的计算；（9） 基础的计算。第三篇结构设计计算第一章 工程概况第一节 柱网与层高本办公楼采用内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.7m，首层层高取4.8m，其它层层高取4.2m，如下图所示：柱网布置图第二节 框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。 框架结构的计算简图A=4.54.95=22.275横向框架组成的空间结构第三节 梁、柱截面尺寸的初步确定一、梁截面高度：梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。截面高度一般取梁跨度l的1/121/8，当梁的负载面积较大或荷载较大时，宜取上限值。为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度可取1/31/2梁宽，同时不小于1/2柱宽，且不应小于250mm。横梁： h=(1/121/8)7200=600mm900mm 取h=800mm b=(1/31/2)h=267mm400mm 取b=300mm纵梁： h=(1/121/8)4500=375mm562.5mm 取h=500mm b=(1/31/2)h=166.7mm250mm 取b=300mm次梁: h=(1/181/12)l=(1/181/12)4500=250375mm,取h=500mm b=(1/31/2)h=134200mm,取b=300mm过道: h=(1/121/8)l=(1/121/8)3000=200375mm,考虑到次梁的高度，取bh=300mm500mm二、柱的截面尺寸：框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1） 柱组合的轴压力设计值N=Fg E n注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。G E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。N为验算截面以上的楼层层数。（2）AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知取为0.8。 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。计算过程：N=Fg E n=1.2522.275145=1949.0625（KN）AcN/uNfc=1949.0625103/0.8/14.3=170372.5962（mm2） 取600mm600mm柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1-5C30600600第二章 框架侧移刚度的计算第一节 梁柱线刚度的计算一、横梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）AB跨、CD跨3.01043008001.28101072005.3310107.99510101.071011BC跨3.01043005003.12510927003.4710105.2110106.941010二、柱线刚度i c的计算：IC=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm2）148003.01046006001.0810106.7510102-542003.01046006001.0810107.71010第二节 各层横向侧移刚度计算层数类型kD根数底层边框架边柱1.180.7124961499844边框架中柱0.770.4616172464688中框架边柱1.59 0.582039114285474中框架中柱1.030.501757812210936660942二-五层边框架边柱0.520.2111000444000边框架中柱0.340.157857431428中框架边柱0.690.261361914190666中框架中柱0.450.18942912113148379242D底层/D标准层=660942/3792420.7，故该框架为规则框架。第三章 重力荷载代表值的计算第一节 资料准备查荷载规范可取：、 屋面永久荷载标准值（不上人） 绿豆砂保护层 0.4KN/三毡四油绿豆砂 0.4 KN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m250厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.025 KN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2平均厚度120厚矿渣找坡层 0.128=0.96 KN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m220厚板底抹灰 170.02=0.34 KN/m2合计 5.925 KN/m2、1-4层楼面均布恒载：30厚水磨石地面 0.65 KN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m220厚板底抹灰 170.02=0.34KN/m2 合计 3.99 KN/m2、屋面及楼面可变荷载标准值：不上人屋面均布活荷载标准值 0.7 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 0.35 KN/m2、梁柱密度25 KN/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m3第二节 重力荷载代表值的计算一、第一层：（1）、梁、柱重量：类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁7200300800251.7281843.20777.602700300500250.405910.1391.13纵梁4500300500250.6753216.875540.00类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4800600600251.7283643.201555.20（2）、内外填充墙重的计算： 横墙： AB跨、CD跨墙：墙厚250mm，计算长度7200650=6550mm，计算高度4800-800=4000mm。 单跨体积：0.256.554.0=6.55m3 （6.554.02.43.0）0.25=4.75m3 单跨重量：6.555.5=36.025KN 4.755.5=26.125KN 数量：10（无窗）、1（有窗） 总重：36.0251026.1251=386.38KN CD跨墙：墙厚250mm，计算长度2700600=2100mm，计算高度4800-500=4300mm。 单跨体积：（2.14.3-2.13.0）0.25=0.6825m3 单跨重量：0.68255.5=3.75KN 数量：1 总重：3.751=3.75KN 横墙总重：386.383.75=390.13KN 纵墙： 12跨、89外墙：墙厚：250,计算长度4500650=3850， 计算高度4800500=4300。单个体积：（3.854.3-3.02.4）0.25=2.34m3数量：4 总重：2.3445.5=51.48KN 24跨、78跨外墙： 墙厚：250，计算长度4500600=3900， 计算高度4800500=4300。单个体积：（3.94.3-3.02.4）0.25=2.39m3数量：6 总重：2.3965.5=78.95KN 47跨外墙： 墙厚：250，计算长度4500600=3900， 计算高度4800500=4300。 单个体积：（含门）（4.33.4）3.90.25=0.88m3 （含窗1）（3.94.33.02.4）0.25=2.39m3（含窗2）（4.33.92.12.4）0.25=2.93m3数量：3（含门）、2（含窗）总重：（0.8832.3922.93）5.5=56.93KN 19跨内墙：墙厚：250，计算长度450012600630043504=47800，计算高度4800500=4300。体积：（47.84.31.02.1111.50.89）0.25 =42.91m3重量：42.915.5=236.01K 纵墙总重:51.4878.9556.93236.01=423.37KN（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）：C-1：尺寸：3000mm2400mm 自重：0.4KN/m2 数量：12 重量：3.02.40.412=34.56KN C-2：尺寸：2100mm2400mm 自重：0.4KN/m2 数量：1重量：2.12.40.41=2.52KN C-5：尺寸：1500mm800mm 自重：0.4KN/m2 数量：9 重量：1.50.80.49=4.32KN总重：34.56+2.52+4.32=41.40KN（4）、门重计算： 木门：M-1:尺寸：1000mm2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：11 重量：1.02.10.1511=3.465KN M-4:尺寸：3900mm3400mm 自重：0.15KN/m2 数量：3重量：3.93.40.153=5.967KN M-5:尺寸：2100mm3000mm 自重：0.15KN/m2 数量：1重量：2.130.151=0.945KN总重：3.465+5.967+0.945=10.377KN（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：36.517.6=642.40（m2） 恒载：3.99364.40=2563.176KN 活载：2.0364.40=1284.8KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G 恒+0.5G活=(777.6091.13)1.05+540.001.05+1555.201.05390.13423.3741.4010.3772563.1761284.800.5=7182.9795KN注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05二、第二层第四层 （1）、梁、柱重量：类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁7200300800251.7281843.20777.602700300500250.405910.1391.13纵梁4500300500250.6753216.875540.00类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4200600600251.5123637.801360.80（2）、内外填充墙重的计算：横墙： AB跨、CD跨墙：墙厚250mm，计算长度7200650=6550mm，计算高度4200-800=3400mm。 单跨体积：0.256.553.4=5.5675m3 单跨重量：5.56755.5=30.62125KN 数量：12 总重：30.6212512=367.46KN CD跨墙：墙厚250mm，计算长度2700600=2100mm，计算高度4200-500=3700mm。 单跨体积：有窗：（2.13.71.52.4）0.25=1.0425 m3有门： （2.13.71.52.1）0.25= 1.155m3 单跨重量：有窗：1.04255.5=5.73375KN 有门：1.1555.5=6.3525KN 数量：1（有窗）、1（有门） 总重：5.73375KN6.3525KN=12.09KN 横墙总重：367.4612.09=379.55KN 纵墙： 12跨、89跨外墙： 墙厚：250，计算长度4500650=3850， 计算高度4200500=3700。 单个体积：（3.853.7-3.02.4）0.25=1.76m3 数量：4 总重：1.765.54=38.72KN 28跨外墙： 墙厚：250，计算长度4500600=3900， 计算高度4200500=3700。单个体积：（窗1）（3.93.7-3.02.4）0.25=1.81m3（窗2）（3.93.72.12.4）0.25=2.35m3数量：11（窗1）、1（窗2） 总重：（1.81112.351）5.5=122.44KN 19跨内墙： 墙厚：250， 计算长度450011600830043502=42800 计算高度4200500=3700 单层体积：（42.83.71.02.1101.50.87）0.25=32.34 m3 总重：32.345.5=177.87KN 纵墙总重：38.72122.44177.87=339.03KN（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）：C-1：尺寸：3000mm2400mm 自重：0.4KN/m2 数量：15 重量：3.02.40.415=43.20KN C-2：尺寸：2100mm2400mm 自重：0.4KN/m2 数量：1重量：2.12.40.41=2.02KN C-3：尺寸：1500mm2400mm 自重：0.4KN/m2 数量：1 重量：1.52.40.41=1.44KN C-5：尺寸：1500mm800mm 自重：0.4KN/m2 数量：7重量：1.50.80.47=3.36KN总重：43.20+2.02+1.443.36=50.02KN（4）、门重计算： 木门：M-1:尺寸：1000mm2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：10 重量：1.02.10.1510