大学土木馆计算书&施工组织设计.doc

分类号 编号*建筑结构设计Structual Design of the original Civil Engineering of Yantai University(申请*大学学士学位论文)申请学位：工学学士 院 系：土木工程学院 专 业：土木工程专业 学生姓名：* 学 号：* 指导老师：*教授 20*年*月*日*申请学士学位论文*建筑结构设计申请人：* 导 师: *教授 20*年*月*日*大学*建筑结构设计摘要此设计书主要包括：建筑设计、结构设计计算，施工组织设计。其中，建筑设计部分包括：平面图布置、立面图布置、剖面图设计。在结构设计中，由荷载算出各荷载标准值作用下的内力，并用力学求解器分别求出在竖向荷载、风荷载、地震荷载作用下的轴力图、剪力图、弯矩图。然后按照设计的不同标准，进行荷载内力组合。在计算得到荷载效应之后，进行现浇柱、梁、双向板、单向板的截面设计及楼梯、基础的设计计算。施工组织设计内容包括：拟投入的主要施工机械设备表、计划开、竣工日期和施工进度计划及网络图、施工平面图。关键词建筑设计；结构设计；施工组织设计Structual Design of the original Civil Engineering of * UniversityAbstract：This design mainly includes the architectural design, the calculation for the structural design and the construction organization plan. Where, the architectural design mainly includes the architectural drawings of the plan view, the elevation view and the section view. During the process of the structural design, the internal force under the normal value of loads, including the vertical loads, the wind loads and the seismic load should be analyzed firstly, and then, the axial force diagram, the shear diagram and the deflection diagram are figured out respectively. Then, the internal forces are combinated according to the design codes. Finally, the cross-section designs for the beams, the columns, the slabs, the staircase and the foundations etc. are designed according to the combination of the internal forces. The construction organization plan mainly includes the machinery equipment investment, the date arrangement for the construction, the construction progress plan, the network chart and the plan view for the construction. Keyword：the architectural design; the structural design; the construction organization plan目 录第一章 土木馆设计1第一节 工程概况1第二节 设计资料1第三节 结构布置和结构计算简图的确定3第四节 恒荷载分析5第五节 活荷载分析9第六节 风荷载分析13第七节 地震荷载分析14第八节 内力组合19第九节 框架梁的配筋计算29第十节 柱的配筋计算35第十一节 梁的挠度验算39第十二节 裂缝宽度验算39第十三节 板的设计40第十四节 楼梯的设计41第十五节 柱下独立基础43第二章 土木馆施工组织设计46第一节 结构概况46第二节 工程准备46第三节 施工总体部署47第四节 主要施工机械设备47第五节 工程测量47第六节 主要项目施工方法和技术措施48第七节 工期计划与工期保证措施52第八节 工程质量保证措施53第九节 施工总平面图错误！未定义书签。参考资料60第一章 土木馆设计第一节 工程概况本工程为*土木馆，地处*市*区，是五层的全现浇钢筋混凝土框架结构。建筑面积为1311.3。平面图、立面图、剖面图见建筑图。该建筑为二类民用建筑，建筑防火等级为二类。第二节 设计资料（1）气象条件基本风压是0.55kN/，基本雪压是0.4kN/。（2）抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，属第一组，抗震等级为三级。（3）工程地质条件地面粗糙类别为B类。（4）设计标高室内设计标高0.000m，室内外高差0.6m。（5）屋面做法采用上人屋面。现浇钢筋混凝土楼板。上铺膨胀珍珠岩找坡，最厚处厚120mm。1：2.5水泥砂浆找平层厚20mm。1.2mm厚JS防水卷材。1：2.5水泥砂浆保护层厚20mm。（6）楼面做法卫生间楼面做法。现浇钢筋混凝土楼板。刷素水泥砂浆一道。20mm厚1：3水泥砂浆找平层。撒砂一层粘牢。40mm厚C20细石混凝土随捣随抹。刷素水泥砂浆一道。15mm厚1：2干硬性水泥砂浆。撒素水泥面（洒适量清水）。5mm厚1：1水泥细砂浆粘贴陶瓷金砖，稀水泥砂浆填缝。楼梯间、走廊间楼面作法。大理石楼面。现浇钢筋混凝土楼板。刷素水泥砂浆一道。20mm厚1：2水泥砂浆找平层。5mm厚M907石材胶粘剂粘贴，200mm厚磨光大理石楼面，稀水泥砂浆填缝。除卫生间、楼梯间、走廊间外的所有楼面做法。铺地砖楼面现浇钢筋混凝土楼板。刷素水泥砂浆一道。25mm厚1：2干硬性水泥砂浆结合层。撒素水泥面（洒适量清水）。810mm厚铺地砖，稀水泥砂浆填缝。（7）墙身做法墙身采用加砌混凝土，M5混合砂浆砌筑，内墙面刷混凝土界面处理剂一道。8mm厚1：3水泥砂浆打底扫毛，7mm厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆压实磨光，喷内涂料或刷油漆。外墙为360mm厚砖墙，外墙做法为：7mm厚1：3水泥砂浆打底扫毛，7mm厚1：3水泥砂浆找平扫毛，刷素水泥浆一道，10mm厚1：1.5水泥石子（小几厘）罩面，用水冲刷露出石子面。（8）门窗做法所用门窗均为木门，铝合金窗。（9）混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB335。（10）工程地质勘查报告根据钻探工程揭露，场区内地基土大致可分为五层。即：素填土、粉质粘土、粗砂层、粘土层、砾砂层。基岩埋深较大，施工钻孔均未见到。1）现将各层分述如下素填土深褐色，稍湿，以粘性土为主，含有少量的粘质颗粒，岩石碎屑及植物根须，土质较松散，厚度1.001.20m。层底标高15.5616.05m。粉质粘土深褐褐黄色，稍湿，可塑，局部为硬塑状态与上部素填土界限不明显，含有少量植物根茎及铁锰氧化物，高岭土呈团块状不均匀分布其中，厚度0.44.8m，标高16.0511.10m。基物理力学性质及标准贯入锤击值详见表1、表3。粗砂棕褐色-灰褐色，少时，稍密。成份主要为长英质云母片组成，含有少量的粉土。最少厚度0.2m，最大厚度2.10m。该层分布于整个场区为第四系全新统冲积层。粘土褐黄色，上部含水量较大，（W=29.7%）层湿，可塑状态，埋深在2.56m之间属欠固结土，标准贯试锤击数为46击，强度弱于深部，厚度约1.5m，向深部为稍湿，硬塑状态，经贯试最大锤击值为23击。该层土质均匀，为第四系全新统坡积层。各项指标详见表2、表3。砾砂该层埋深较大，为第四系全新冲积层，在场区北部的2#、3#、5#、6#四个孔可见到，埋深7.508.50m。厚度约为2m左右，在3#孔中间见0.4m黄色粘土夹层。该层主要成分为长英质砾砂和粗砂，含有少量石英碎块，孔隙水比较发育，为场区含水层。表1 粉质粘土物理力学性质指标统计表指标统计个数最大值最小值平均值均方差建议值项目天然含水量W(%)1227.217.523.452.3727.5天然密度P(kN/)1220.1 18.419.390.4318.8孔隙比e120.8350.6620.730 0.058.4塑性指数IP1216.00 11.213.611.9713.6液性指数IL120.880.080.510.180.51压缩系数120.410.130.130.090.31压缩模量1212.343.915.932.384.00 表2 粘土物理力学性质指标统计表指标统计个数最大值最小值平均值均方差建议值项目天然含水量W(%)829.72222.298.4729.7天然密度P(kN/)820.3 19.318.463.4918.8孔隙比e80.880.6470.736 0.070.88塑性指数IP823.90 14.619.982.419液性指数IL80.450.030.270.140.27压缩系数80.410.140.250.10.41压缩模量811.934.117.862.744.1-7.8表3 各层地基土标准贯入锤击修正值统计表土层名称统计个数最大值最小值平均值均方差建议值粉质粘土72069.74.787粘 土88 45.81.495粘 土2224714.6 5.1102）结论及建议a、根据钻孔原位测试和室内土工实验数据，结合外业勘查实际情况综合确定。素填土不宜做天然地基持力层，以下各层地基土承载力标准值(kPa)压缩模量(MPa)如下：粉质粘土：=150kPa =4.00MPa粗砂：=160kPa粘土：上部（1.50米以上）=140kPa =4.1MPa下部（1.50米以下）=215kPa =7.8MPa砾砂：=280kPab、7度地震条件下，建筑场地可按类考虑。c、建议第层作为天然地基持力层，采用柱下独立基础。d、场区最大冻结深度0.50m。第三节 结构布置和结构计算简图的确定一、 选择结构类型与体系，进行结构布置1.1选用钢筋混凝土框架体系，具体结构布置图如图1图1 结构布置图1.2板厚的选取单向板：按高跨比条件，要求板厚h。跨度大于等于1500mm的屋面板h60mm，民用建筑楼板h60mm。双向板：按高跨比条件，要求板厚h。双向板的厚度不易小于80mm。故取板厚h=100mm。1.3次梁截面次梁的截面高度应满足h=l/18l/12=6000/186000/12=（333500）mm，取h=400mm。截面宽度取为b=250mm。1.4框架梁截面框架梁的截面高度应满足h=l/15l/10=6000/156000/12=（400600）mm，取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。1.5柱截面按轴压比计算：N=nqA=5(1112)6.2(3+2.1/2)=(13811507)kN=1.25cN=1.251.051(13811507)=(18131978)kNA=/(n)=1978/(0.814.3)=172902取截面尺寸为450450，则450450=202500A二、 结构计算简图取一榀框架（B轴），结构计算简图如图2注：图中数字为线刚度，单位：E图2 结构计算简图根据基础顶面离室外地面为600mm，由此求得底层层高为3.2+0.6+0.6=4.4m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图（二）。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩）。-、-、-跨粱i=2E/l=2Eb/l=2E1/120.3/6.2=17.4E上部各层柱i=E/l=Eb/l=E1/120.45/3.2=10.7E底层柱i=E/l=Eb/l=E1/120.45/4.4=7.8E第四节 恒荷载分析一、 屋面框架梁线荷载标准值20厚1：2水泥砂浆找平 0.0220=0.4kN/三毡四油防水层 0.45kN/20mm厚1：2.5水泥砂浆保护层 0.0220=0.4kN/120130mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 （0.12+0.13）/27=0.88kN/100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/屋面恒荷载 4.63kN/框架梁自重 0.30.625=4.5kN/m梁侧粉刷 2（0.6-0.1）0.0217=0.34kN/m合计 4.84kN/m0.8m高女儿墙自重 0.8（3+2.1/2）0.2419=14.77kN粉刷： 0.80.022（3+2.1/2）17=4.22kN合计 18.99kN次梁自重 0.250.425=2.4kN/m粉刷 2（0.4-0.1）0.0217=0.2kN/m合计 2.6kN/m板传到AB轴之间的框架梁上的荷载=4.63（6+6-3.1）3.1/2/2=31.98kN=4.63（6+6-3.1）3.1/2=63.87kNAB、BC轴之间的梁自身的线荷载=4.84kN/m一榀中各柱上所受的集中力=31.98/2+4.84（6+2.1）/2+18.99=54.58kN=63.87/2=31.94kN=63.87/2=31.94kN=31.98/2+4.84（6+2.1）/2+18.99=54.58kN一榀中各梁的线荷载g6B= g6B=g6B=4.84kN/mg6B= g6B=g6B=4.632.1/2=4.86kN/m一榀中各梁的三角荷载G6B= G6B=G6B=4.633.13.1/2=22.25kN各次梁传到一榀中的各框架梁的集中荷载为GB中= GB中= GB中=2.66/2+4.63（6+6-3.1）3.1/2/2=39.74kN二、楼面框架梁线荷载标准值810mm厚铺地砖 0.00919.8=0.18kN/25mm厚1：2干硬性水泥砂浆结合层 0.02520=0.5kN/18厚水泥砂浆找平 0.01820=0.36kN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/楼面恒荷载 3.75kN/框架梁自重 0.30.625=4.5kN/m梁侧粉刷 2（0.6-0.1）0.0217=0.34kN/m合计 4.84kN/m次梁自重 0.250.425=2.4kN/m粉 刷 2（0.4-0.1）0.0217=0.2kN/m合计： 2.6kN/m柱自重： 0.450.453.225=16.2kN粉 刷： 0.021.843.217=2kN合计： 18.2kN外墙单位面积上370mm厚砖墙外墙体重量为190.37+160.022=7.12kN/内墙单位面积上200mm加气混凝土砌块内墙体重量为70.20+160.022=2.32kN/板传到AB轴之间的梁上的荷载=3.75（6+6-3.1）3.1/2/2=25.87kN=3.75（6+6-3.1）3.1/2=51.73kNAB、BC轴之间的梁自身的线荷载=4.84kN/m一榀中各柱上所受的集中力=25.87/2+4.84（6+2.1）/2+7.120.36(6+2.1)/2=42.92kN=51.73/2+2.320.24(6+2.1)/2=28.12kN=51.73/2+2.320.24(6+2.1)/2=28.12kN=25.87/2+4.84（6+2.1）/2+7.120.36(6+2.1)/2=42.92kN一榀中各梁的线荷载gB= gB=gB=4.84kN/mgB= gB=gB=3.752.1/2=3.94kN/mgB= gB=gB=2.320.24=0.56kN/m一榀中各梁的三角荷载GB= GB=GB=3.753.13.1/2=18.02kN/m各次梁传到一榀中的各框架梁的集中荷载为GB中= GB中= GB中=2.66/2+3.75（6+6-3.1）3.1/2/2+2.320.246/2=35.34kN恒荷载作用下的结构计算简图如图3所示：图3 恒荷载受力图三、 柱的荷载标准值二至五层各框架柱自重G=0.450.453.225=16.2kN一层各框架柱自重G=0.450.454.425=22.28kN四、 恒荷载下求解器求出的内力图图5 轴力图（kN） 图6 剪力图（kN）图7 弯矩图(kNm)第五节 活荷载分析一、 屋面活荷载上人的屋面局部活荷载为2kN/基本雪压是0.4kN/，雪荷载标准值：Sk=UrS0=1.00.4=0.4kN/两者取最大值为2kN/活荷载通过板传到AB轴之间的框架梁上的荷载=2.0（6+6-3.1）3.1/2/2=13.80kN=2.0（6+6-3.1）3.1/2=27.59kN一榀中各柱上所受的集中力=13.80/2=6.9kN/m=27.59/2=13.80kN/m=27.59/2=13.80kN/m=13.80/2=6.9kN/m一榀中各梁的线荷载gB= gB=gB=2.02.1/2=2.1kN/m一榀中各梁的三角荷载GB= GB= GB=2.03.13.1/2=9.61kN活荷载传到各次梁后又传到一榀中的各框架梁的集中荷载为GB中= GB中= GB中=2.0（6+6-3.1）3.1/2/2=13.80kN二、 楼面活荷载楼面活荷载作用下的结构计算简图如图4所示，图中各荷载值计算如下：活荷载通过板传到AB轴之间的框架梁上的荷载=2.0（6+6-3.1）3.1/2/2=13.80kN=2.0（6+6-3.1）3.1/2=27.59kN一榀中各柱上所受的集中力=13.80/2=6.9kN/m=27.59/2=13.80kN/m=27.59/2=13.80kN/m=13.80/2=6.9kN/m一榀中各梁的线荷载gB= gB=gB=2.02.1/2=2.1kN/m一榀中各梁的三角荷载GB= GB= GB=2.03.13.1/2=9.61kN活荷载传到各次梁后又传到一榀中的各框架梁的集中荷载为GB中= GB中= GB中=2.0（6+6-3.1）3.1/2/2=13.80kN图4 活荷载受力图三、 活荷载下求解器求出的内力图图8 轴力图(kN)图9 剪力图(kN)图10 弯矩图(kNm)四、 荷载分层汇总顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%上人的屋面局部活荷载，框架梁和次梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布荷载，框架梁和次梁自重，楼面上下各半层的柱及墙体自重。将前述分项荷载相加得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下屋顶层=4.636.23（6+2.1+6）+4.84（642+6.243）+2.6632+0.8（6+2.1+6+6.23）2（0.2019+0.02217）+0.450.453.2250.5+50%2.06.23（6+2.1+6）+7.12（6+2.1+6+6.23）23.2/2+2.32（6.26+2.12+610）3.2/2=3566.24kN第二、三、四层=3.756.23（6+2.1+6）+4.84（642+6.243）+2.6632+2.6632+0.450.453.225+50%2.06.23（6+2.1+6）+7.12（6+2.1+6+6.23）23.2+2.32（6.26+2.12+610）3.2=4190.82kN第一层=3.756.23（6+2.1+6）+4.84（642+6.243）+2.6632+2.6632+0.450.45（1.6+2.2）25+50%2.06.23（6+2.1+6）+7.12（6+2.1+6+6.23）2（3.2/2+4.4/2）+2.32（6.26+2.12+610）3.2（3.2/2+4.4/2）=6581.08kN建筑物总重力荷载代表值G=22719.78kN=19311.813kN第六节 风荷载分析风荷载标准值计算公式为=式中：风荷载标准值，KN/高度E处的风振系数（因结构高度H=17.2m30m，取为1.0风荷载体型系数（按建筑结构荷载规范迎风面取0.8，背风面取-0.5）风压高度变化系数基本风压取0.55KN/将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4所示。表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。风荷载的作用计算如下：=A表4 风荷载计算层 次z(m)(kN/)A()(kN)51.0 1.317.21.1840.5544.6437.7904441.0 1.314.0 1.1060.5559.5247.0678231.0 1.310.81.0170.5559.5243.2802721.0 1.37.61.0000.5559.5242.556811.0 1.34.41.0000.5570.6850.5362风荷载下求解器求出的内力图图11 轴力图(kN) 图12 剪力图(kN)图13 弯矩图(kNm)第七节 地震荷载分析一、 水平地震作用下框架横向侧移计算1.1结构刚度计算横梁及柱相对线刚度计算见第一章第三节，混凝土C30，=3.0107KN/，框架边柱侧移刚度值的计算式于表5；框架中柱侧移刚度值的计算式于表6框架边柱的K和值按下列情况确定：标准层：K=(+)/2， =K/(2+K)底层：K=/， =(0.5+K)/(2+K)框架中柱的K和值按下列情况确定：标准层：K=(+)/2， =K/(2+K)底层：K=(+)/， =(0.5+K)/(2+K)表5 框架边柱侧移刚度值的计算层次截面bh()混凝土弹性模量 (kN/)层高(m)惯性矩 ()线刚度=/K12/D=12/五层0.450.453.03.20.0034172320361.6290.4491.17216858.24四层0.450.453.03.20.0034172320361.6290.4491.17216858.24三层0.450.453.03.20.0034172320361.6290.4491.17216858.24二层0.450.453.03.20.0034172320361.6290.4491.17216858.24一层0.450.453.04.40.0034172232992.2400.6460.6209331.72表6 框架边柱侧移刚度值的计算层次截面bh()混凝土弹性模量 (kN/)层高(m)惯性矩 ()线刚度=/K12/D=12/五层0.450.453.03.20.0034172320363.2580.6201.17223278.64四层0.450.453.03.20.0034172320363.2580.6201.17223278.64三层0.450.453.03.20.0034172320363.2580.6201.17223278.64二层0.450.453.03.20.0034172320363.2580.6201.17223278.64一层0.450.453.04.40.0034172232994.4800.7690.62011108.50总框架共有4根中柱，12根边柱则总框架等效刚度的计算过程如表7表7 总框架各层剪切刚度的计算层次边柱D值之和(kN/m)边柱D值之和(kN/m)侧移刚度=D(kN/m)剪切刚度= hD (kN)五层416858.24=674331223278.64=2793443467771109686.4四层416858.24=674331223278.64=2793443467771109686.4三层416858.24=674331223278.64=2793443467771109686.4二层416858.24=674331223278.64=2793443467771109686.4一层49331.72=373271211108.50=133302170629750767.6总框架的等效剪切刚度为：=(1109686.443.2+750767.64.4)/17.2=1017869.96kN1.2按顶点位移法计算框架的自震周期：T1=1.7式中：基本周期折减系数(考虑非承重墙（填充墙）使框架自震周期减少的影响，取值0.6)：横向框架顶点位移。表8 层间位移层次/kN/kN（kN/m）层间相对位移层间位移五层3566.243566.243467770.0102840.010284四层4190.827757.063467770.0223690.032653三层4190.8211947.883467770.0344540.067107二层4190.8216138.703467770.0465390.113646一层6581.0822719.781706290.1331530.246799则：=1.70.6(0.246799)=0.507s1.3横向地震作用由于建筑物所在地区为山东*，在类建筑场地，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，结构特征周期和地震影响系数为：=0.35s =0.08根据建筑抗震设计规范，结构的地震影响系数为=（0.35/0.507）1.00.08=0.0573由于=0.507s1.4Tg=1.40.35=0.49s。则：=0.08+0.07=0.080.507+0.07=0.111结构横向总水平地震作用标准值为：=0.85=0.850.057322719.78=1106.57kN则：=0.1111106.57=122.83kN各层横向地震剪力见下表表9 各层横向地震剪力计算层次层高(m)高度(m)重量 (kN)水平力(kN)五层3.217.23566.2461339.330.271319266.9074四层3.214.04190.8258671.480.259518255.2987三层3.210.84190.8245260.860.200200196.9447二层3.27.64190.8231850.230.140881138.5907一层4.44.46581.0828956.750.128083126.0002226078.43F5=266.9074+122.83=389.73kN一榀框架的横向地震剪力见下表表10 一榀框架横向地震剪力计算层次五层四层三层二层一层每层水平力(kN)389.73255.2987196.9447138.5907126.0002一榀水平力(kN)97.432563.82467549.23617534.64767531.50005二、 地震荷载下求解器求出的内力图图14 轴力图(kN)图15 剪力图(kN)图16 弯矩图(kNm)第八节 内力组合柱的内力组合见表11，梁的内力组合见表12表11 柱的内力组合截面类型恒载活载左风右风左震右震1.2恒载+1.4活载5层1轴Mu(kNm)-66.7-8.783.46-3.4635.4-35.4-92.332ML(kNm)47.0813.16-1.151.15-19.2319.2374.92V(kN)-35.56-6.861.44-1.4417.07-17.07-52.276N(kN)-132.65-2.041.02-1.0210.38-10.38-162.0365层2轴MU(kNm)4.55-1.956