土木工程毕业设计某实验楼设计.docx

2012届毕业设计（论文）长沙市第二中学综合实验楼设计教 学 部： 包装与土木工程教学部 专 业： 土木工程 学 生 姓 名： 班 级：建工0802学号 指导教师姓名： 职称 副教授 最终评定成绩 2012年5 月 湖南工业大学科技学院毕业设计（论文）长沙市第二中学综合实验楼设计教 学 部：包装与土木工程教学部专 业：土木工程 2012年 5月摘 要本设计是根据建筑结构荷载设计规范（GB500092001）、建筑抗震设计规范(GB500112001)、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）、混凝土结构设计规范（GB500102002）、建筑结构制图标准( GB/T 50105-2001)，并按毕业设计任务书的要求且基于AutoCAD、天正建筑、PKPM等专业软件完成的。设计内容包括建筑设计、结构设计、施工组织设计三大部分。设计成果主要包括建筑方案的确定、建筑平面设计、建筑立面设计、结构平面布置及选型、框架结构的计算、基础和楼梯的计算、施工进度计划的制定、施工组织设计方案的确定，手工绘制的一榀框架和基础的结构施工图，电脑绘制的建筑施工图、平法结构施工图、基础和楼梯施工详图、施工网络进度计划图、施工组织设计总平面图等。按照结构计算过程及毕业设计文本格式要求编制了结构计算书。设计深度和广度达到了毕业设计任务书的要求。本设计建筑功能齐全，结构安全、合理，施工布置及进度安排合理。关键词：建筑设计,结构设计，施工组织设计,内力计算，配筋计算ABSTRACTThis design was accomplished according to the Load code for the design of building structures (GB50010-2002), Code for seismic design of building (GB50101-2001), Code for design of building foundation (GB5007-2002) , Code for design of concrete structures (GB50009-2002) , “Standard for structural drawings”(GB/T 5105-2001), and in accordance with the requirement of the “book of design task”, and by means of use of the professional design software such as the AutoCAD2004，TC7.0、PKPM2005 etc. The contents of design include the design of architecture, structure and construction schedule. The main results of design contain the architectural program determined, the architectural plane design, the architectural elevation design, the structural layout selection, the artificial calculation of a frame structure and artificial calculation of a foundation and a stairs, the construction schedule formulated, design of constructional arrangement, the structural construction drawings done by hand for a frame and a foundation, the architectural construction drawings and the structural construction drawings and the detail drawings of construction and drawings of network plans of construction and the total plane drawing of constructional organization design by means of computer. the “calculation book” was drawn up according to the calculation process and the requirement of text format . The degree of depth and scope of design met the requirement of the “book of design task”. This building finished possesses completely architectural function, safe and reasonable structure. The scene arrangement and time schedule of construction is reasonable too.Keywords: Architectural design, Structural design, Design of construction organization, Calculate of internal force , Calculate of reinforcements目 录第1章 绪论11.1 工程名称11.2 工程概况11.3 工程地质情况11.4 荷载11.5 抗震设防烈度11.6 材料强度等级11.7 参考图集及规范1第2章 结构选型22.1 结构体系选型22.2 其它结构选型2第3章 结构平面布置3第4章 截面尺寸估算44.1 计算单元的选取44.2 梁截面尺寸估算44.3 柱截面尺寸估算5第5章 荷载计算55.1 楼面恒荷载标准值的计算65.2 楼面活荷载标准值的取值85.3 竖向荷载下的框架受荷总图8 5.3.1框架梁受荷计算8 5.3.2框架柱受荷计算95.4 横向风荷载计算12第6章 梁柱线刚度计算126.1 框架柱线刚度的计算136.2 框架梁线刚度的计算13第7章 框架的侧移验算157.1 框架各柱侧移刚度D的计算157.2 框架侧移验算16第8章 内力计算168.1水平荷载作用下框架的内力计算17 8.1.1 框架柱反弯点位置、杆端和梁端弯矩的确定17 8.1.2 风荷载作用下内力计算198.2 竖向荷载作用下框架的内力计算27第9章 内力组合389.1 内力调幅389.2 内力组合41第10章 框架结构的配筋计算5210.1 框架梁截面设计5210.1.1 正截面承载力计算5210.1.2 斜截面承载力计算5210.1.3 裂缝宽度验算5310.2 框架柱截面设计5310.2.1 轴压比验算5410.2.2 截面尺寸复核5410.2.3 正截面承载力计算5410.2.4 垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算5510.2.5 斜截面承载力计算56第11章 柱下独立基础设计6611.1 确定基础类型6611.2 基础受荷计算6611.3 确定基础尺寸6711.3.1 地基承载力特征值修正66 11.3.2 初选基地尺寸6711.3.3 几何数据及材料特性6711.3.4 荷载数据671.3.5 修正地基承载力681.3.6 基础抗冲切验算681.3.7 基础局部受压验算691.3.8 受弯计算结果691.3.9 施工配筋图71第12章 楼梯的设计7212.1 荷载计算7212.2 内力配筋计算7312.3 板式楼梯配筋图74第13章 施工组织设计7513.1 编制程序7513.2 工程概况75 13.2.1 工程资料75 13.2.2 水文地质条件75 13.2.3 工程施工条件及特点7613.3 施工总体部署76 13.3.1 施工工期76 13.3.2 施工顺序7613.4 施工准备78 13.4.1 技术准备78 13.4.2 生产准备79 13.4.3 劳动力准备7913.5 施工方案及主要技术措施79 13.5.1 土方工程施工方法79 13.5.2 钢筋工程施工方法80 13.5.3 焊接工程施工方法82 13.5.4 模板工程施工方法83 13.5.5 混凝土工程施工方法84 13.5.6 砌体工程施工技术方案85 13.5.7 装饰工程施工技术方案87 13.5.8 铝合金窗施工方法90 13.5.9 施工测量方法91 13.6 施工进度计划92 13.6.1 工程量的计算9213.6.1.1基础工程9213.6.1.2主体工程9313.6.1.3装饰工程95 13.6.2 分项工程持续时间的计算9713.7 资源计划103 13.7.1 机械设备配备计划103 13.7.2 施工计量器具的投入104 13.7.3 劳动力计划104 13.7.4 材料采购及质量管理10513.8 施工总平面图设计105 13.8.1 设计依据105 13.8.2 设计原则106 13.8.3 设计步骤106 13.8.4 施工准备工作计划106 13.8.5 总平面管理10713.9 技术组织措施108 13.9.1 技术措施108 13.9.2 保证工程质量措施109 13.9.3 安全措施112 13.9.4 文明施工措施113 13.9.5 降低成本措施116结论117参考文献118致谢119第1章 绪论1.1 工程名称长沙市第二中学综合实验楼设计1.2 工程概况该商业办公楼为现浇钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积为4100m2主体五层，各层层高为3.6m,建筑总高度16.7m，高差为0.45m。1.3 工程地质情况地基土由上至下依次为：填土、粘土、粉质粘土、砂砾组成，各层的分布状况为：0.000m0.600m为杂填土0.600m0.900m为粘土 180kN/m20.900m1.500m为粉质粘土，210kN/m21.500m2.000m为砂砾， 250kN/m2 2.300m以下 为圆砾， 300kN/m21.4 荷载基本风压W0=0.30kN/m2；基本雪压S0=0.35kN/m2，场地类别为类，结构正常使用环境类别为二（a），楼面活荷载（楼面、办公室为2.0kN/m2,走廊为2.5kN/m2）,上人屋面活载为2.0 kN/m2 。1.5 抗震设防烈度抗震设防烈度为6度, 不做抗震计算，按四级抗震构造设防。1.6 材料强度等级砼等级C30，纵向受力主筋HRB335级，箍筋HPB235级。1.7参考图集及规范结构荷载设计规范（GB500092002）混凝土结构设计规范（GB500102002）平面整体平法表示法( 03G1011)抗震结构设计规范 ( 03G1011)98ZJ-中南标2002版第2章 结构选型2.1 结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构（横向承重框架）体系。2.2 其它结构选型(1) 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，板厚120mm。 (2) 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚120mm。(3) 楼梯结构：采用钢筋混凝土现浇板式楼梯。(4) 过梁：采用预制混凝土过梁。(5) 基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。(6) 基础：采用柱下独立基础。(8) 天沟：采用现浇天沟。第3章 结构平面布置结构布置及一榀计算框架的选取位置如图3.1所示。图3.1 标准层结构平面布置图 1：100第4章 截面尺寸估算4.1 计算单元的选取图4.1 标准层建筑平面图（局部）4.2 梁截面尺寸估算由混凝土结构设计1 知，梁宽不小于200mm，梁高不大于4倍梁宽，梁净垮不小于4倍梁高。一般情况下，框架梁的截面尺寸可按下列公式估算： （4.1） （4.2）式中 -梁的计算跨度； -梁的截面高度； -梁的截面宽度。据此选取粱截面：边框架梁：300mm750mm 。（图中轴线编号F,C,B,A在下图中改为1,2,3,4）4.3 柱截面尺寸估算根据规范，柱截面宽b不小于250mm，柱净高与截面高度之比不宜小于4。框架柱的截面尺寸可按下列公式估算： （4.3） （4.4）式中 -第层层高； -柱的截面宽度； -柱的截面高度。由上可知，该框架柱均采用400400 mm2，选用C30混凝土（底层柱采用C35混凝土）。第5章 荷载计算5.1 楼面恒载标准值的计算（1）屋面：防水层（刚性）30mm厚C20细石混凝土防水： 1.00 kN/m2防水层（柔性）三毡四油铺小石子： 0.40 kN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆： 0.015m20 kN/m3=0.30 kN/m2找坡层：65mm厚水泥石灰焦渣砂浆2%找平 0.065m14 kN/m3=0.91 kN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆： 0.015m20 kN/m3=0.30 kN/m2保温层：80mm厚矿渣水泥： 0.08m14.5kN/m3=1.16kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 7.24 kN/m2（2）标准层楼面：大理石面层水泥砂浆擦缝30mm厚13干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16kN/m2水泥浆结合层一道结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 4.33kN/m2（3）各层走廊楼面水磨石地面：10厚面层 20水泥砂浆打底 0.65 kN/m2 素水泥砂浆结合层一道结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m25.0kN/m3=3.00kN/m2抺灰层：10mm厚混合砂浆： 0.01m17.0kN/m3=0.17kN/m2合计： 3.82kN/m2（4）各层梁自重300mm750mm梁自重 : 25.0kN/m3 0.3m (0.75m-0.12m)=4.70kN/m 抺灰层:10mm厚混合砂浆: 0.01m(0.75m-0.12m) 2+0.25m 17.0kN/m3=0.27kN/m合计： 4.97kN/m300mm300mm : 25.0kN/m3 0.2m (0.30m-0.12m)=0.9kN/m 抺灰层:10mm厚混合砂浆:0.01m(0.30m-0.12m) 2+0.25m 17.0kN/m3=0.1kN/m合计： 1.00kN/m（5）各层柱自重400mm400mm : 25.0kN/m3 0.4m 0.4m=4.00kN/m抺灰层:10mm厚混合砂浆: 0.01m0.4m417.0kN/m3=0.27kN/m合计： 4.27kN/m（6）外纵墙自重标准层 墙线荷（含墙）： (3.6m-0.75m)（5.7m-0.4m）-(2.85m1.8m)0.2416.9 kN/m3+(2.85m1.8m)0.35 kN/m2/5.7m=3.75kN/m 瓷砖贴面： (5.7m3.6m-2.85m1.8m)0.5kN/m2/5.7m=1.35kN/m水泥粉刷内墙面： (5.7m3.6m-2.85m1.8m)0.36kN/m2/5.7m=0.97kN/m合计： 6.07kN/m底层墙线荷（含墙）： (4.55m-0.5m)（5.7m-0.4m）-(2.85m1.8m)0.2 16.9 kN/m3+(2.85m1.8m)0.35 kN/m2/5.7m=10.67kN/m 瓷砖贴面： (5.7m4.55m-2.85m1.8m)0.5kN/m2/5.7m=1.83kN/m水泥粉刷内墙面： (5.7m4.55m-2.8m1.8m)0.36kN/m2/5.7m=1.31kN/m合计： 13.81kN/m（7）内纵墙自重标准层墙体线荷（含墙）： （3.6m-0.75m）0.2m16.9 kN/m3=9.63 kN/m水泥粉刷内墙面： 3.6m 0.36 kN/m22=2.59 kN/m合计： 12.22kN/m底层墙体线荷（含墙）： （4.55m-0.75m）0.2m16.9 kN/m3=12.84 kN/m水泥粉刷内墙面： 4.55m 0.36 kN/m22=3.28 kN/m合计： 16.12kN/m5.2 楼面活载标准值的取值屋面和楼面活荷载标准值：根据建筑结构荷载规范2（GB50009-2001）查得：上人屋面： 2.0 kN/m2 楼面：办公室：2.0 kN/m2走廊： 2.5 kN/m25.3 竖向荷载下框架受荷总图5.3.1 框架梁受荷计算 WB1 和 LB1 ：，按双向板计算；WB2 和 LB2 ：，按单向板计算。板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图见图5.1。图5.1 板荷载传递示意图 （一）-轴间框架梁（按双向板计算）（1）屋面板传荷载： 恒载：活载：（2）楼面板传荷载：恒载：活载：（3）屋面梁荷载： 梁自重： 恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载=（4）楼面梁荷载：恒载=梁自重+内横墙自重+板传荷载=活载=板传荷载=（二）-与-轴间框架梁相同（三）-轴间框架梁（按单向板计算） （1）屋面梁荷载： 恒载=梁自重=（2）楼面梁荷载： 恒载=梁自重=5.3.2 框架柱受荷计算（1）轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱女儿墙自重（做法：墙高1300mm，100mm的混凝土压顶）：顶层柱恒载（女儿墙自重+梁自重+板传荷载）： 顶层柱活载（板传活载）： 标准层标准层柱恒载（墙自重+梁自重+板传荷载）：标准层柱活载（板传活载）：（2）轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱顶层柱恒载（梁自重+板传荷载）：顶层柱活载（板传活载）：跨布活载时：跨布活载时： 标准层标准层柱恒载（墙自重+梁自重+板传荷载）：标准层柱活载（板传活载）：跨布活载时：跨布活载时：（3）轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱女儿墙自重：天沟自重（现浇天沟） 顶层柱恒载（女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载）：框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图5.2所示（图中数值均为标准值）。载作用下的受荷总图如图5.2所示（图中数值均为标准值）。图5.2 框架竖向受荷总图（梁上均布荷载单位为kN/m，梁端集中力单位为kN）5.4 横向风荷载计算由混凝土结构设计 1 查得：风荷载标准值： （5.1）-基本风压值，是以当地比较空旷平坦地面离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准确定的风压值；-风压高度变化系数；-风荷载体型系数；-高度z处的风振系数；。-下层层高；-上层层高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B-迎风面的宽度，B=6m。本工程为一般多层建筑，且房屋高度H=22.5m30m，计算部分高宽比H/B1.5，故可不考虑风振系数。（1）风荷载体型系数（查混凝土结构设计1得）(2) 风荷载高度系数本工程的地面地处城市中心地段，粗糙程度取C类。由高度和地面粗糙程度查表插值计算可得。(3)楼层风荷载的计算： （5.2）计算如下表5.1：表5.1 楼层风荷载计算表层数H(m)hiWi(kN)518.450.813.63.07.79414.850.743.63.68.50311.250.743.63.68.5027.650.743.63.68.5014.050.744.053.68.30第6章 梁、柱线刚度计算6.1 框架梁线刚度的计算：由混凝土结构设计1知：框架梁截面惯性矩为： （6.1）式中 为截面宽，为截面高。框架柱截面惯性矩为： （6.2）线刚度： （6.3）式中 E为砼弹性模量；I为截面惯性矩；为梁计算长度。由房屋建筑工程毕业设计指南6知：对于现浇楼盖，中间框架,边框架。本计算单元所选取的框架为中间框架，故取。C30混凝土弹性模量E=3.0107 kN/m2；C35混凝土弹性模量E=3.15107 kN/m2。 6.2 框架柱线刚度的计算：底 层： 其余各层：令 ，则 ，,其余杆件的相对线刚度见图6.1。图6.1 KJ-15杆件相对线刚度示意第7章 框架侧移验算7.1 框架各柱的侧移刚度D的计算由混凝土结构设计1知： （7.1） 式中：柱抗侧移刚度修正系数。表7.1 25层柱D值的计算构件名称轴柱3.260.254120轴柱5.10.223626轴柱5.320.7312031轴柱2.770.589559（资料来源：混凝土设计原理3 第198页表3.6.2）表7.2 底层柱D值的计算构件名称轴柱5.260.796600轴柱6.460.826851轴柱6.730.836935轴柱5.540.806684（资料来源：混凝土设计原理3 第198页表3.6.2）7.2 框架侧移验算由混凝土结构设计1 得验算公式如下：层间位移：； （7.2）式中：第j层的总剪力； 第j层所有柱的抗侧刚度之和； 第j层的层间侧移。； （7.3）顶点位移：； （7.4）； （7.5）验算结果如下表7.3；表7.3 风荷载作用下框架侧移计算层57.797.79293360.00031/1200048.516.29293360.00061/600038.524.79293360.00081/450028.533.29293360.0011/360018.341.59270700.00151/3033 由上表可知，均小于1/500，满足要求。 第8章 内力计算8.1 水平荷载作下框架的内力计算本设计采用D值法计算风荷载作用下框架内力。其步骤为：（1）求各柱反弯点处的剪力值；（2）求各柱反弯点的高度；（3）求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；（4）求各柱的轴力和剪力。8.1.1 框架柱反弯点位置、杆端和梁端弯矩的确定： 由混凝土结构设计1查得： （8.1）式中 标准反弯点高度比，是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比； 因上、下层梁刚度比变化的修正值； 因上层层高变化的修正值； 因下层层高变化的修正值； 框架柱高度。框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算：Mc上=Vim(1-y)h Mc上=Vimyh （8.2） 中柱 （8.3） （8.4）边柱 （8.5）式中 Vim为第i层第m柱所分配的剪力值。表8.1 轴柱反弯点位置层号h /m53.63.260.450000.451.6243.63.260.460000.461.6733.63.260.500000.501.8023.63.260.5000-0.0080.491.7714.555.260.550000.552.50表8.2 轴柱反弯点位置层号h /m53.65.10.4500000.4501.62043.65.10.4500000.4501.62033.65.10.5000000.5001.80023.65.10.5000000.5001.80014.556.460.5500000.5502.503表8.3 轴柱反弯点位置层号h /m53.65.320.4500000.4501.62043.65.320.4500000.4501.80033.65.320.5000000.5001.80023.65.320.5000000.5001.80014.556.730.5500000.5502.503表8.4 轴柱反弯点位置层号h /m53.62.770.4360000.4361.5743.62.770.450000.451.6233.62.770.500000.501.8023.62.770.500000.501.8014.555.540.550000.552.50（资料来源：混凝土设计原理3第199页表3.6.3，202页表3.6.4、3.6.5）8.1.2 风荷载作用下内力计算：表8.5 风荷载作用下轴柱剪力及梁柱端M计算层号57.792933641200.141.091.622.1581.7662.158416.292933641200.142.281.6674.4073.8006.173324.792933641200.143.471.806.2466.24610.046233.292933641200.144.661.7718.5238.25314.769141.592707066000.2410.152.50320.77825.40529.031表8.6 风荷载作用下轴柱剪力及梁柱端M计算层号57.792933636260.1240.9661.621.1932.0491.8980.887416.292933636260.1242.0201.6203.987