土木工程毕业设计计算书教学楼.doc

摘 要本工程根据辽宁工业大学土木建筑工程学院土木工程专业2015届毕业设计任务书的要求进行，包括建筑设计、结构设计、施工组织设计三部分。该工程名称为锦州机电学校实训教学楼，总建筑面积为7387.28m2，教学楼长86.3m，宽21.4m，高18m，主体结构四层。层高均为4.5m,室内外地坪高差为0.45m。墙体采用焦渣空心砖填充，外墙表面采用瓷砖贴面。该建筑内部设有实训室、多媒体教室、准备室等。本教学楼为现浇钢筋混凝土框架结构，柱距为7.2m，跨度为9m，满足大空间的使用要求。柱截面尺寸为400mm400mm，梁截面主要尺寸为300mm600mm。安全等级为二级，抗震设防烈度为6度。结构设计中对水平地震作用采用底部剪力法计算，对水平荷载作用采用D值法，对竖向荷载作用采用力矩分配法。计算梁、柱的配筋，基础均采用柱下现浇钢筋混凝土独立基础。在设计过程中，采用PKPM的软件，建筑CAD为辅助工具，计算并画出梁、板、柱的配筋图。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；施工组织设计。AbstractThis project designed according to the requirements of design tasks of the 2015 Civil Engineering College of Liaoning University of Technology, includes three parts of contents, which are the architectural design, structural design and construction organization design.The project is a electromechanical school teaching building in Jinzhou, its total building area is 7387.28 m2, the length is86.3m , the width is 21.4m and high is 18m . The main structure of four layers.The height of each layer is 4.5m and the indoor and outdoor Ping elevation is 0.45m. The wall The walls construct with cinder hollow brick , the surface of the wall tile. The building is arranged inside the room, classroom teachers office, laboratory etc.The teaching building is a construction of reinforced concrete framework, the distance between columns is 7.2m and the span is 9 m, which can ensure the large span of the structure and fulfill the use requirements. The size of the column is 400mm400mm, and the main beam is 300mm600mm. The safety class is the second grade. The seismic fortification intensity is 7degree. In the structural design , base shear method is used to calculate the horizontal action of the earthquake and the effect of horizontal load with the D value method,the moment distribution method is used to calculate the moment of beam under vertical loads , and reinforcement of beam is calculated. All the foundation is under-column field concreting independent foundation. The software of PKPM and CAD were used as assisted tools to calculate the internal forces and steel arrangements, then draw the pictures of steel reinforcing bar diagram of beams ,sheets and columns.Keywords: Framework structures; architectural design; structural design;construction organization design. 目录第1章 建筑设计11.1工程概况11.2建筑设计说明11.2.1 设计概要11.2.2平面设计11.2.3立面设计11.2.4 剖面设计21.3 建筑细部具体构造做法21.3.1 散水做法21.3.2 门窗21.3.3 楼梯做法21.3.4 墙体21.3.5 地面做法21.3.6 楼面做法21.3.7 屋面做法31.3.8 踢脚做法31.3.9 墙面做法31.3.10台阶做法31.3.11基础3第2章 结构设计42.1 计算简图42.2 梁柱截面选择52.2.1 初步估计截面尺寸52.2.2 梁的计算跨度52.2.3 柱的计算高度52.3 荷载计算52.3.1 屋面恒载52.3.2 楼面恒载62.3.3 雪荷载62.3.4 风荷载62.3.5 框架填充墙荷载62.3.6 框架梁、柱荷载72.3.7 门窗荷载72.4 重量计算72.4.1框架柱重72.4.2框架梁重72.4.3外墙重82.4.4内墙重82.4.5楼梯重92.4.6女儿墙重92.4.7屋面重102.4.8楼面重102.4.9楼层重量102.4.10所取计算结构框架总重力荷载代表值112.5 水平荷载作用下结构内力计算与侧移计算112.5.1框架梁线刚度的计算112.5.2框架柱侧移刚度的计算122.5.3层间刚度计算132.5.4水平地震作用，层间地震剪力和弹性位移计算132.5.5水平地震作用下横向框架的内力分析142. 6 恒荷载作用下的内力计算182.6.1恒荷载内力计算192.6.2弯矩二次分配法计算恒荷载作用下梁端弯矩212.6.3恒荷载作用下梁端剪力222.6.4柱的轴力计算232.6.5恒荷载作用下弯矩图、剪力图及轴力图252.7 活荷载作用下的内力计算262.7.1活荷载内力计算262.7.2弯矩二次分配法计算活荷载作用下梁端弯矩272.7.3活荷载作用下梁端剪力292.7.4柱的轴力计算302.7.5活荷载作用下弯矩图、剪力图及轴力图322.8 内力组合342.8.1梁内力组合342.8.2柱内力组合362.9 截面设计及配筋362.9.1柱截面设计及配筋计算362.9.2梁截面设计及配筋计算382.9.3板截面设计及配筋计算392.10 楼梯设计及配筋计算412.10.1梯段板设计及配筋计算412.10.2平台板设计及配筋计算412.10.3平台梁设计及配筋计算422.11 基础设计及配筋计算43第3章 施工组织设计463.1编制依据463.2工程概况463.2.1建筑物概况463.2.2建筑地点特征463.3施工准备463.4施工方案473.4.1确定施工总体目标473.4.2施工程序及安排473.4.3主要施工方法483.4.4土方开挖和基础工程483.4.5钢筋工程493.4.6模板工程503.4.7混凝土工程503.4.8脚手架工程513.4.9装饰工程513.5施工技术组织措施523.5.1保证进度目标的措施523.5.2保证质量目标的措施523.5.3保证安全生产目标的措施523.5.4确保文明施工的技术组织措施53第4 章 PKPM内力计算55参考文献59致 谢60V 第1章 建筑设计本工程是根据辽宁工业大学11级土木建筑工程学院土木工程专业毕业设计“锦州市机电学校实训教学楼设计”的任务书的要求进行设计的。1.1工程概况工程名称： 锦州市机电学校实训教学楼；工程环境： 本工程位于锦州市内；设计使用年限： 50年；设防烈度： 6度；抗震等级： 四级；安全等级： 二级；耐火等级： 三级；1.2建筑设计说明1.2.1 设计概要本工程位于锦州市内，拟建建筑物场地周围有主、次干道。场地为70150。建筑物四周有已建建筑，并进行适当的绿化等。本设计是某教学楼，由实训室、多媒体教室、准备室等组成。教学楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。建筑应根据使用要求，结合场地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，故本建筑选取开间为7.2m，进深为0m。1.2.2 平面设计该建筑物呈“”形，四层，框架结构。建筑面积为7387.28，南北朝向，东西长86.3m，南北长为21.4m。各层层高为4.5m。根据教学楼的使用要求和规范规定，在教学楼内部设置两部楼梯，以便疏散。每层设置男、女厕所。1.2.3 立面设计本建筑东面总高度为18.9，室内外高差为0.45 m。正门设有坡道，室外设置3级台阶。顶部砌筑900mm高的女儿墙，建筑立面均设雨水管，满足排水要求。1.2.4 剖面设计在楼梯设计中采用双跑楼梯，每层踏步数为28步，踏步高150mm，宽300mm，室内窗台高0.9m。框架梁尺寸为300mm600mm，300mm500mm，平台梁尺寸为200mm400mm。1.3 建筑细部具体构造做法1.3.1 散水做法：1、10厚的1:2.5水泥砂浆抹面2、60厚C10混凝土3、80厚碎砖垫层4、素土夯实1.3.2 门窗： 窗采用塑钢窗，主入口采用玻璃门，各房间采用木质门。1.3.3 楼梯：楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯，平台梁尺寸为200mm400mm。楼梯扶手高900mm，梯井宽150mm，踏步采用花岗岩面层，并设有防滑条。1.3.4 墙体：外墙采用300厚焦渣空心砖，用M5.0水泥砂浆砌筑。内墙采用200厚焦渣空心砖，用M2.5，M5.0混合砂浆砌筑。在室内外设置水平防潮层。1.3.5 地面做法：1、20厚花岗石底面2、20 厚1：3水泥砂浆结合层3、80厚C15混凝土垫层4、素土夯实1.3.6 楼面做法：1、20厚花岗石楼面2、20 厚1：2.5水泥砂浆结合层3、180厚现浇钢筋混凝土板4、20厚板底抹灰5、大白两道1.3.7 屋面做法：1、30厚的C20细石混凝土保护层2、SBS改性沥青卷材防水屋面3、冷底子油4、20厚1：2.5水泥砂浆找平层5、炉渣找坡6、80厚聚苯保温板7、180厚现浇钢筋混凝土板8、20厚板底抹灰9、大白两道1.3.8 踢脚做法：1、踢脚线高为150mm 2、15厚水泥沙浆打底 3、10厚150300mm的黑色踢脚砖 4、磨光打蜡1.3.9 墙面做法：外墙：1、300厚焦渣空心砖 2、20厚内外墙抹灰，外面用水泥砂浆，内面用混合砂浆 3、80厚聚苯保温板 4、外墙面贴瓷砖，内墙面大白两道内墙：1、200厚焦渣空心砖 2、两面各20厚混合砂浆抹灰 3、大白两道1.3.10 台阶做法：1、30厚预制水磨石板 2、15厚1:2.5水泥沙浆找平层3、60厚C15细石混凝土 4、素土夯实1.3.11 基础： 本建筑结构设计采用柱下独立基础 第2章 结构设计2.1 计算简图 图2-1 部分结构平面布置 图2-2 计算简图2.2 梁柱截面选择2.2.1 初步估计截面尺寸梁：L1:取，取； L2:取，取； 柱截面尺寸估算 该框架结构的抗震设防烈度为6度，且高度18.9m，故查规范该结构抗震等级为三级，其轴压比限值为；各层重力荷载代表值近似取15kN/m2，中柱的负荷面积分别为7.26 m2，可得一层柱截面面积为:，由可知根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：；基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面为600mm。2.2.2 梁的计算跨度 AB跨：9000mm；BC跨：7200mm 2.2.3 柱的计算高度 底 层：； 二四层：；2.3 荷载计算2.3.1 屋面恒载30厚细石混凝土保护层 0.0324=0.72kN/m2SBS改性沥青卷材防水层 0.40kN/m220厚的1：2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m2炉渣找坡 0.11510=1.15kN/m280厚聚苯保温板 0.080.5=0.04kN/m2180厚钢筋混凝土板 0.1825=3.00kN/m220厚板底抹灰 0.0217=0.34 kN/m2大白两道 0.05 kN/m2合计： 6.6kN/m2屋面活荷载： 0.5kN/m22.3.2 楼面恒载20厚花岗石板 0.0228=0.56kN/m220厚1：2.5水泥砂浆结合层 0.0220=0.40 kN/m2180厚现浇钢筋混凝土板 0.1825=3.00kN/m220厚板底抹灰 0.0220=0.04kN/m2大白两道 0.05 kN/m2合计： 4.85kN/m2楼面活荷载： 实训室：2.5kN/m2 卫生间：2.5kN/m2走廊：3.5kN/m2 楼梯间：3.5kN/m22.3.3 雪荷载 0.4kN/m22.3.4 风荷载0.6kN/m22.3.5 框架填充墙荷载外墙恒载：瓷砖墙面 0.5kN/m220厚外墙抹灰 0.0220=0.40kN/m280厚苯板保温层 0.080.18=0.02kN/m2300厚焦渣空心砖 0.3010=3.00kN/m2 20厚内墙抹灰 0.0217=0.34kN/m2合计 4.26 kN/m2 内墙恒载: 200厚焦渣空心砖 0.2010=2.0kN/m220厚（双面）内墙抹灰 0.0417=0.68kN/m2大白两道 0.1kN/m2合计 2.78 kN/m2 女儿墙恒载：120厚机制普通砖 0.1219=2.28kN/m2 20厚内墙混合砂浆抹灰 0.0217=0.34kN/m2外墙面砖 0.50kN/m2 合计 3.12kN/m2圈梁 0.10.1525=0.375kN/m2.3.6 框架梁、柱荷载 框架梁：300600mm 0.300.6025=4.5kN/m 300500mm 0.300.5025=3.75kN/m 框架柱：400400mm 0.400.4025=4.0kN/m2.3.7 门窗荷载 木门荷载：0.2kN/m2 防火门荷载：0.45kN/m2 塑钢窗荷载：0.45kN/m2 玻璃门荷载：0.45kN/m22.4 重量计算2.4.1框架柱重首层： 5.554.028=621.6kN 0.445.55280.0220=99.46kN 合计：721.06kN二四层： 4.54.028=504kN 0.445.55280.0220=99.46kN 合计：603.46kN2.4.2框架梁重AB跨=BC跨 0.30.6（9.0-0.4）25=38.7kN抹灰 （9.0-0.4）（0.62+0.3）0.0220=5.61kNBC跨 0.30.4（3.0-0.4）25=7.8kN抹灰 （3.0-0.4）（0.62+0.3）0.0220=1.56kN其他梁 0.30.5（7.2-0.4）25=25.5kN抹灰 （7.2-0.4）（0.52+0.3）0.0220=3.54kN 每层框架梁总重（38.7+5.16）72+（7.8+1.56）7+（25.5+3.54）24=1376.52kN2.4.3外墙重外墙面积：一层：（9.0-0.6）（4.5+0.45-0.6）4+(3.0-0.6)（4.5+0.45-0.6）2=135.72m2 （7.2-0.6）（4.5+0.45-0.6）62=438.48m 合计：574.2m二四层：（9.0-0.6）（4.5-0.6）4+（3-0.6）（4.5-0.6）2=121.68kN （7.2-0.6）(4.5-0)62=438.48m窗面积：一层：62.710+1.82.74+3.62.72=200.88m二四层：62.710+1.82.75+3.62.72=205.74m门面积：一层：1.82.11=3.78m净面积：一层：574.2-200.8-3.78=373.32m2二四层：514.8-205.74=309.06m2外墙重：一层：4.26373.32=1590.34kN二四层：4.26309.06=1316.60kN窗重：一层：200.880.45=90.40kN二四层：205.740.45=92.58kN2.4.4内墙重内墙面积：一四层：（9.0-0.6）（4.5-0.6）6+（4.5-0.6）（7.2-0.6）12=341.64 m2 窗面积：一四层：3.62.710+1.22.1=99.72m2门面积：一四层：1.52.110+0.82.13+1.82.11=40.32m2净面积：一四层：341.64-99.72-40.32=201. 6 m2内墙重：一四层：341.642.78=949.76kN窗重：一四层：99.720.45=44.87kN门重：一四层：40.320.45=18.14kN2.4.5楼梯重楼梯段：取板厚h=100mm， 20厚花岗岩 （0.3+0.15）0.0228/0.3=0.84kN/m220厚水泥砂浆 （0.3+0.15）0.0220/0.3=0.90kN/m2三角形踏步 0.50.30.1525/0.3=1.88kN/m2100厚混凝土斜板 0.1025/0.894=2.80kN/m220厚板底抹灰 0.0217/0.894=0.38kN/m2合计：7.38kN/m2平台板： 20厚花岗岩 0.0228=0.56kN/m220厚水泥砂浆 0.0220=0.40kN/m2100厚钢筋混凝土板 0.1025=2.50kN/m220厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m2合计：4.5kN/m2平台梁： 0.2（0.4-0.12）25=1.4kN/m （0.4-0.12）20.0217=0.26kN/m合计：1.66kN/m总重： 7.3834.8+4.52.37.82+1.667.83=273.00KN2.4.6女儿墙重（43.2+21）20.93.12=351.65kN2.4.7屋面重（43.2-0.4）（21-0.4）6.6=5819.09kN2.4.8楼面重 （43.2-0.4）（21-0.4）4.85=4276.15kN2.4.9楼层重量根据抗震规范，顶层重量为实际重量的一半，恒载取100%，活载取50%。四层重力荷载代表值：Gk4=屋面重+女儿墙重+框架梁重+0.5（柱重+外墙重+内墙重+门窗重）=5819.09+351.65+1376.52+0.5(603.46+1316.6+949.76+92.58+44.87+18.14)=8951.08kN四层活荷载代表值：Q k4=43.2210.5=453.6kNG4= Gk4+ 0.5Q k4=8951.08+0.5453.6=9082.65kN三层重力荷载代表值：Gk3=楼面重+框架梁重+柱重+楼梯重+外墙重+内墙重+门窗重=4276.15+1376.52+603.46+273+1316.6+949.76+92.5+44.87+18.14=9059.65kN三层活荷载代表值：Q k3=43.2（21-3）2+43.22.42.5=1814.4kNG3= Gk3+ 0.5Q k3=9059.65+0.51814.4=9858.28kN 二层重力荷载代表值：Gk2=楼面重+框架梁重+柱重+楼梯重+外墙重+内墙重+门窗重=4276.15+1376.52+603.46+273+1316.6+949.76+92.5+44.87+18.14=9059.65kN二层活荷载代表值：Q k2= Q k3=1814.4kNG2= Gk2+ 0.5Q k2=9059.65+0.51814.4=9858.28kN一层重力荷载代表值：Gk1=楼面重+框架梁重+柱重+楼梯重+外墙重+内墙重+门窗重=4276.15+1376.52+721.06+273+1590.34+949.76+90.4+1.7+44.87+18.14=9341.94kN一层活荷载代表值：Q k1= Q k2=1814.4kNG1= Gk1+ 0.5Q k1=9341.94+0.51814.4=10249.14kN2.4.10所取计算结构框架总重力荷载代表值：一榀框架总重力荷载代表值为： 图2-3 各层重力荷载代表值2.5水平荷载作用下结构内力计算与侧移计算水平荷载较小，与地震作用相比可以忽略不计，故仅考虑水平荷载的地震作用。该结构的高度为，且质量与刚度沿高度分布均匀，以剪切变形为主，满足底部剪力法的使用条件，因此采用底部剪力法计算。2.5.1框架梁线刚度的计算框架梁线刚度计算结果如下表2.1所示： 表2.1 框架梁线刚度计算表部位截面跨度混凝土惯性矩中框架边框架AB跨梁0.30.693.01075.410-310.810-3360008.110-327000BC跨梁0.30.433.01071.610-33.210-3320002.410-324000CD跨梁0.30.693.01075.410-310.810-3360008.110-327000注：表中惯性矩；2.5.2框架柱侧移刚度的计算框架柱线刚度的计算结果如下表2.2所示： 表2.2 框架梁线刚度计算表部位截面柱高混凝土惯性矩底层0.40.45.553.251072.1310-314700其他层0.40.44.53.251072.1310-315383 框架柱侧移刚度计算结果如下表2.3所示： 表2.3 框架柱侧移刚度计算表 柱类型 根数底层边框边柱1.070.564956.94边框中柱2.210.775453.94中框边柱1.290.715184.810中框中柱2.290.815633.310 柱类型根数其他层边框边柱0.960.496123.264边框中柱1.680.647385.484中框边柱1.000.566112.3010中框中柱1.790.717974.52102.5.3层间刚度计算框架柱层间刚度计算结果如下表2.4： 表2.4 框架柱层间刚度计算表楼层边框架各柱中框架各柱层间刚度底层41643.2108181149824.2其它层54034.96140868.2194903.162.5.4水平地震作用，层间地震剪力和弹性位移计算本框架结构符合底部剪力法的使用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用，采用能量法计算结构的基本自振周期，基本自振周期折减系数取。结构基本自振周期计算结果如下表2.5所示： 表2.5 结构基本自振周期计算 层次49082.659082.65194903.160.0470.5334841.052580.2839858.2818940.93194903.160.0970.5064988.802524.3329858.2828799.21194903.160.1480.4094032.041649.10110249.1439048.35149824.20.2610.2612675.03698.1839048.35734533.6816536.927451.89该地区设防烈度为6度：（多遇）；近震，场地类别为类，第一组：；于是得：；由于：，故需考虑顶部附加水平地震作用。水平地震作用，层间地震剪力和弹性位移计算过程如下表2.6所示： 表2.6 水平地震作用，层间地震剪力和弹性位移计算 层次49082.6519.05 173024.48 207.63304.550.001561/28851/55039858.2814.55143437.97171.76476.310.002401/181529858.2810.0599075.71118.89595.20.003051/1475110249.145.55 56882.7368.26663.460.004431/1016472420.89所以结构的变形满足规范要求。2.5.5水平地震作用下横向框架的内力分析取中框架计算，将层间剪力分配到该层的各个柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱上、下端的弯矩。柱端剪力按下式来计算： 柱上、下端弯矩、按下式来计算： 式中： i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度； y-反弯点高度比；标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度，和柱的相对线刚的比值，总层数，该层位置查表确定。 上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度比值 及查表得。 上下层层高变化的修正值，由上层层高对该层层高比值及查表。下层层高对该层层高的比值及查表得。需要注意的是是根据表：梯形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比查得。水平地震作用柱端弯矩计算结果如表2.7所示： 表2.7 水平地震作用柱端弯矩计算 层数y4边柱0.0319.441.000.0425.4916.99中柱0.04112.491.790.4431.4724.733边柱0.03114.771.000.4536.5629.91中柱0.04119.531.790.4548.3439.552边柱0.03118.451.000.541.5141.51中柱0.04124.401.790.554.954.91边柱0.03422.561.290.6238.5862.94中柱0.03825.212.290.5551.0562.39注：表中弯矩单位为kNm,剪力单位为kN梁端弯矩求法：对于边跨梁端弯矩 。对于中跨，由于梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，因此而梁端剪力公式如下：轴力公式如下： 水平地震作用下的梁端弯矩计算如表2.8所示：表2.8 水平地震作用下的梁端弯矩计算 层边