浙江工商大学新校区教学楼设计-本科毕业设计计算书.doc

本科毕业设计（论文）
计算书

题 目 浙江工商大学新校区教学楼设计
姓 名 陈景伟
专 业 土木工程
学 号 2012580149
指导教师 金立兵

郑州科技学院土木建筑与工程学院
二○一六年五月

目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
前 言 Ⅲ
第1章 建筑设计 1
1.1 工程概况 1
1.2 设计资料 1
1.3 建筑设计成果 1
第2章 结构设计 3
2.1 工程做法 3
2.1.1屋面做法 3
2.1.2楼面做法 3
2.1.3墙面做法 3
2.2确定构件截面尺寸 3
2.2.1框架梁 3
2.2.2框架柱 4
2.2.3板厚 5
2.3荷载计算 6
2.3.1基本数据计算 6
2.3.2屋面框架梁线荷载标准值 7
2.3.3四层楼面横梁竖向线荷载标准值（一、二、三层同四层） 8
2.3.4屋面框架节点集中荷载标准值 9
2.3.5楼面框架节点集中荷载标准值 11
2.4风荷载 15
2.5地震作用 16
2.5.1建筑物总中立荷载代表值 16
2.5.2地震作用 19
2.6框架内力计算 24
2.6.1恒载作用下的框架内力 24
2.6.2活载作用下的框架内力 31

2.6.3风荷载作用下的框架内力 38
2.6.4地震作用下的框架内力计算 44
2.7框架内力计算组合 49
2.7.1弯矩调幅计算 49
2.8框架梁柱截面设计. 67
2.8.1框架梁截面设计 67
2.8.2框架柱截面设计 88
第3章 基础设计 96
3.1横向框架梁柱内力组合. 96
3.2荷载计算. 96
3.2.1边柱柱底. 96
3.2.2中柱柱底.. 97
3.2.3基础拉梁重. 97
3.2.4底层墙重. 97
3.3确定基础底面. 98
3.3.1A柱. 98
3.3.2B柱. 99
3.4基础结构计算. 99
3.4.1荷载设计值. 99
3.4.2A柱. 99
3.4.3B柱. 10
第4章 楼梯设计 103
4.1楼梯计算. 103
4.1.1踏步板设计. 103
4.2平台板设计 104
4.2.1跨中弯矩 104
4.2.2支座弯矩. 105
4.2.3配筋. 105
4.3楼层平台设计 106
4.3.1跨中弯矩. 106
4.3.2内力计算 106
4.3.3正截面承载力计算 106
4.4平台梁1 107
4.4.1荷载计算 106
4.4.2内力计算 106
4.4.3截面承载力计算 106
4.5平台梁2 108
4.6 KJL1设计 108
4.6.1荷载计算 108
4.6.2内力计算 109
4.7 TZL 109
第5章 楼面板的设计 111
5.1单向板设计 111
5.1.1荷载计算 111
5.1.2内力计算 111
5.1.3单向板配筋计算 111
5.2双向板设计 112
5.2.1荷载计算 112
5.2.2弯矩计算 113
结 论 115
致 谢 116
参考文献 117

120
浙江工商大学新校区教学楼设计

浙江工商大学新校区教学楼设计

摘 要
本教学楼共5层，底层层高为3.9米，其他层为3.6米，建筑总高度为18.3米，建筑总面积约为5077.8，采用钢筋混泥土框架结构。整个设计包括建筑设计和结构设计。
在框架布局结束之后，先进行层间荷载代表值计算，再求出自震周期，从而利用底部剪力法计算水平地震作用的大小，进而求出水平和载作用下的弯矩、剪力、轴力，风荷载作用的结构内力计算同水平地震作用。接着利用弯矩分配法计算恒载及活荷载作用下的结构内力，再进行内力组合，以上所算最安全的结果计算配筋。最后还要进行楼梯设计、基础设计板、的设计。
关键字：教学楼；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计

Design of teaching building in New
Campus of Zhejiang Gongshang University

Abstract
This teaching building has 5 floors, the bottom layer is 3.9 meters high, the other layer is 3.6 meters, the total height of the building is 18.3 meters, the total construction area of about 5077.8, the reinforced concrete frame structure. The whole design includes architectural design and structural design.
After the end of the framework for the layout, advanced line load between the representative value calculation, and then seek from the earthquake cycle, which use the bottom shear method calculation of the size of the horizontal earthquake action, then calculated the level and under the action of bending moment, shearing force and axial force and wind load of the structure internal force calculation with the horizontal earthquake action. Then use the moment distribution method to calculate the structural internal force under dead load and live load, and then carry on the combination of internal forces, the calculation of the above calculation is the most safe reinforcement. Finally, the stair design, foundation design board, design.
Key words: teaching building ；reinforced concrete frame structure ； Architectural design ；structure design.

II

前 言
毕业设计是大学四年所学知识的一次总结和回顾，也是提高我们综合素质与工程设计能力的一个重要步骤。毕业设计的目的是培养我们综合应用所学专业知识，解决土木工程设计问题的综合能力和创新能力，提高我们在遇到问题时的分析和解决能力，更加培养我们的耐性，也为我们毕业后走向社会，更好的适应人才需求结构的变化，适应社会的发展打下良好的基础。
我的毕业设计题目是《浙江工商大学新校区教学楼设计》，在做毕业设计之前，我做了一些准备工作，比如：把以前所学专业课《建筑抗震设计》、《结构力学》、《房屋建筑学》、《混凝土结构设计》等看了一遍，稳固一下；也看了一些相关规范《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》等；也看了一些关于教学楼设计的案例。
在进行设计中，也遇到了很多困难，还好在指导老师的讲解下，和同学的讨论下，并查阅了很多相关资料，一步步克服困难。在其中，让我学到了很多在课本上学不到的东西，比较重要的是让我在困难面前有耐心的去克服和巩固了我大学四年所学的专业知识。并且在设计中，我们还运用了很多软件，比如：PKPM、天正、结构力学求解器等。让我们更加一步的去掌握这些软件。
但无论如何，其中还有一些不足，还望老师批评指导。

第1章 建筑设计
1.1 工程概况
本工程的名称为浙江工商大学新校区教学楼，位于美丽的浙江省杭州市浙江工商大学新校区内。总建筑面积为约为5077.8，层数为5层，底层层高为3.9米，其他层为3.6米，建筑总高度为18.3米。该工程的结构形式为混凝土框架结构。
该工程的功能要求有：底层布置教室、门厅、值班室、配电室等；其他各层房间为普通多媒体教室；各层均设男女卫生间，并设前室；屋面为上人屋面；
该工程的建筑标准为：建筑等级二级；防火等级二级；采光等级二级；建筑结构安全等级二级；抗震设防烈度为7度。
1.2 设计资料
（1） 基本风压：,基本雪压：。
（2） 温度：夏季极端最高38℃，冬季极端最低-4℃。
（3） 20m范围内：场地地势平坦，自然地表0.5m内为填土，填土以下为砂质黏土，再下为砾石层。砂质黏土地基承载力特征值为，砾石层为。
（4） 地下水位:地表以下为5.0m，无侵蚀性。
（5） 相邻原有建筑基础为条形基础，其底面标高在室外地面下1.2m处，马路上排水暗沟3.0m。
（6） 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，场地类别为二类。
1.3 建筑设计成果
（1） 方案设计
铅笔草绘主要平面、立面及剖面图，并标注主要尺寸，比例大小不小于1：200。
(2)施工图设计
1)底面平面层，比例1:100或1:150
2）标准层平面图，比例1:100或1:150
3) 屋面排水组织设计图，比例1:150或1:200
4) 正立面侧立面图各一个，比例1:100或1:150
5) 剖面图，比例1:100
6) 详图2~3个，楼梯详图、墙身剖面图，比例1:15或1:20
7) 总平面图（含周围建筑建筑环境设计），比例1；150
8) 建筑设计说明：简要的建筑设计说明，如建筑性质、设计依据、建筑概况、总建筑面积、总使用面积、建筑类别、耐火等级、抗震设防烈度、墙身材料及厚度、玻璃厚度及颜色、门窗材料及颜色等。需说明的其他内容如方案的特点、设计构思、疏散组织、平面组合、建筑造型等。

第2章 结构设计
2.1 工程做法
2.1.1屋面做法
1） 保护层：10厚地砖铺平，水泥砂浆填缝
2） 结合层： 1:4干硬性水泥砂浆
3） 隔离层： 满铺0.15厚聚乙烯薄膜一层
4） 防水层：基层处理剂，高聚物改性沥青防水卷材两道
5) 找平层：20mm厚1:3水泥砂浆
6） 找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩
7） 结构层： 钢筋混凝土楼板
8）设备层

9）坡底吊顶：轻钢龙骨纸面石膏板
2.1.2楼面做法
1） 水磨石面层：
2） 30mm厚细石混凝土找平层
3） 100mm厚钢筋混凝土板
4） 15mm厚混合砂浆抹板底
2.1.3墙面做法
外墙面贴瓷砖（0.5N/ m2 )，内墙面为20mm厚抹灰（0.34N/ m2 )。
2.2确定构件截面尺寸
2.2.1框架梁
1横向框架梁
(1) 边跨L=7.8m，，取h=700mm；
b=（1/3~1/2）h=233~350mm，取b=300mm。
（2）中间跨L=3.0m，=200~300mm，为了保证框架梁结构的整体性，取h=500mm。
b=（1/3~1/2）h=167~250mm，为与边跨梁宽保持一致，取b=300mm。
2纵向框架梁
最大跨度 L=7.8m，=520~780mm，取h=600mm。
b=（1/3~1/2）h=167~250mm,取b=300mm。跨度为7.8m 的次梁截面尺寸取250x600mm。
2.2.2框架柱
依据《混凝土结构设计规范》，设防烈度为7度，高度≤24m，则该框架梁结构的抗震等级为三级。
以轴压比来确定截面尺寸：

N为柱组合的轴压力设计值；
b、h为截面的短长边；
为混凝土抗压强度设计值；
根据《混凝土结构设计规范》（GB500/0-2010)第11.4.16条，对于三级抗震设防，轴压比限值为0.85，则

⑤轴中柱所承受荷载的从属面积为，则
，中柱取正方形，

⑤轴边柱所承受的荷载的从属面积为
则：
，中柱取正方形

为满足框架整体侧移的限制要求，一~二层柱截面取。三~五层柱截面取。
框架梁柱截面尺寸如图2-1所示。

图2-1 框架梁柱截面尺寸
2.2.3板厚
根据结构布置平面图，最大板跨为3.9m，且均为连续双向板，板厚取跨度的1/40-1/35，所以板厚取为100mm。
2.3荷载计算
2.3.1基本数据计算
（1）屋面恒载标准值
1）保护层：10厚地砖铺平，水泥砂浆填缝
2）结合层： 1:4干硬性水泥砂浆
3）隔离层： 满铺0.15厚聚乙烯薄膜一层 忽略
4）防水层：基层处理剂，高聚物改性沥青防水卷材两道 0.12kN/ m2
5）找平层：20mm厚1:3水泥砂浆
6）找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩
7）结构层： 钢筋混凝土楼板
8）设备层： 0.45kN/ m2
9）坡底吊顶：轻钢龙骨纸面石膏板 0.12kN/ m2
屋面恒载标准值 6.25kN/ m2
(2)屋面活载标准值 2.0kN/ m2
(3）楼面恒载标准值
1)水磨石面层： 0.65kN/ m2
2)30mm厚细石混凝土找平层：
3)100mm厚钢筋混凝土板：
4)15mm厚混合砂浆抹板底：
楼面恒荷载标准值 4.13kN/ m2
（4）楼面活载标准值
办公室 2.5kN/ m2
走廊 3.5kN/ m2
(5)梁自重
300mm×700mm 0.3×（0.7-0.1）×25+2×（0.7-0.1）×0.2=4.74kN/m
300mm×600mm 0.3×（0.6-0.1）×25+2×（0.6-0.1）×0.2=3.95kN/m
250mm×600mm 0.25×（0.6-0.1）×25+2×（0.6-0.1）×0.2=3.33kN/m
300mm×500mm 0.3×（0.5-0.1）×25+2×（0.5-0.1）×0.2=3.16kN/m
(6)柱自重
700×700mm
600×600mm
(7)内墙自重
内墙为250mm厚水泥空心砖（9.6N/ m2 ),两侧均为20mm厚抹灰，则墙面单位面积重力荷载为：
(8)外墙自重
外墙为250mm厚水泥空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5N/ m2 )，内墙面为20mm厚抹灰（034N/ m2 )，则外墙单位面积重力荷载为：

（9）窗户自重 0.45kN/ m2
2.3.2屋面框架梁（WKL—5）线荷载标准值
屋面荷载传递路径如图2-2所示。

图2-2 屋面荷载传递路径
KL—5上线荷载有梁自重及版传来的恒载、活载。
梁自重

板传来的恒荷载值为
（梯形荷载）
（中间走廊板为单向板）
板传来的活荷载值为
（梯形荷载）

2.3.3四层楼面横梁竖向线荷载标准值（一、二、三层同四层）
楼面荷载传递路径如图2-3所示。

图2-3 楼面荷载传递路径
KL—5上线荷载有梁自重、梁上墙体自重及板传来的恒载、活载。
梁自重

墙体自重
板传来的恒荷载值为
（梯形荷载）
（中间走廊板为单向板）
板传来的活荷载值为
（梯形荷载）
2.3.4屋面框架节点集中荷载标准值
由图2-2可知，屋面框架边柱上的集中力由纵向框架梁WZL-1传来。WZL-1上的荷载包括梁自重、梁上女儿墙自重、屋面板传来的荷载、L-1传来的荷载。WZL-1上的荷载示意图如图所示2-4。L-1上的荷载包括梁自重、板传来的荷载。L-1上的荷载示意图如图所示2-5。

图2-4 WZL-1荷载示意图

图2-5 L-1荷载示意图
（1） L—1上荷载值
（2） 梁自重 3.33kN/m
板传来的梯形恒载值为 24.375kN/m
板传来的梯形活载值为 7.8kN/m
（3） L—1传至WZL—1上的集中力为 梁和梁粉刷自重 3.33×7.8/2=12.987kN
板传来的恒载值为

板传来的活载值为

即由L—1传至WZL—1上的恒载集中力为 12.987+71.297=84.284kN
即L—1传至WZL—1上的活载集中力为 22.815kN
（4） WZL—1上的荷载值值为
梁自重 3.95×7.8=30.81kN
梁上1.2m高女儿墙（外墙墙体）自重 1.2×3.24×7.8=30.33kN
屋面板传来的恒载值为 1.95×6.25×3.9/2×2=47.531kN
屋面板传来的活载值为 1.95×2.0×3.9/2×2=15.21kN
（4）由WZL—1传到框架边柱上的集中力
WZL—1传到框架边柱上的恒载集中力：

WZL—1传到框架梁边柱上的活载集中力：

（5）由WZL—2传到框架梁中柱上的集中力
WZL—2及粉刷自重 30.81kN
由L—1传来的恒载集中力 84.284kN
由L—1传来的活在集中力 22.815kN
板传来的恒载值为

板传来的活载值为

顶层集中力如图2-6，偏心距为300—150=150mm

图2-6 顶层集中力
2.3.5楼面框架节点集中荷载标准值
由图2-3可知，楼面框架边柱上的集中力由纵向框架梁ZL-1传来。ZL-1上的荷载包括梁自重、梁上外墙自重、楼面板传来的荷载、L-2传来的荷载。ZL-1上的荷载示意图如图2-7。L-1上的荷载包括梁自重、板传来的荷载。L-2上的荷载示意图2-8。

图2-7 WZL-1荷载示意图

图2-8 L-2荷载示意图
（1）L—2上荷载
梁自重 3.33kN/m
板传来的梯形恒载值为 14.868kN/m
板传来的梯形活载值为 9kN/m
（2）L—2传至ZL—1上的集中力为
梁和梁粉刷自重 3.33×7.8/2=12.987kN
板传来的恒载值为

板传来的活载值为

故由L—2传至ZL—1上的恒载集中力为 12.987+43.489=56.476kN
由L—1传至WZL—1上的活载集中力为 26.325kN
(2) WZL—1上的荷载值为
梁自重 3.95×7.8=30.81kN
梁上外墙自重

楼面板传来的恒载值为 1.95×4.13×3.9/2×2=31.41kN
屋面板传来的活载值为 1.95×2.5×3.9/2×2=19.01kN
（3) 由ZL—1传到框架边柱上的集中力
ZL—1传到框架边柱上的恒载集中力

偏心距为250-150=100mm
ZL—1传到框架梁边柱上的活载集中力

（4）由ZL—2传到框架梁中柱上的集中力
ZL—2及粉刷自重 30.81kN
ZL-2上墙体自重
由L-2传来的恒载集中力 56.476kN
由L-2传来的活在集中力 26.325kN
楼板传来的恒载值为

楼板传来的活载值为

节点集中力如图2-9。

图2-9 四层节点集中力
一~三层节点集中力同四层，偏心距为350—150=200mm，如图2-10。

图2-10 一~三层节点集中力
则

楼面框架节点集中荷载产生的弯矩标准值
五层外纵梁：
三、四层外纵梁：
一、二层外纵梁：
五层中纵梁：
三、四层中纵梁：
一、二层中纵梁：
框架在恒载和活载作用下的计算简图如图2-11。

a活载作用下计算简图 b 恒载作用下计算简图
图2-11 竖向荷载作用下计算简图

2.4风荷载
主体结构计算时，垂直于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值应按计算。地面粗糙程度属C类，基本风压；风压高度变化系数根据《混凝土结构荷载规范》中表8.2.1的规定，采用内插法确定；风荷载体型系数规定迎风面为0.8，背风面为-0.5，因此取取1.3；因为建筑物总高H=18.75m<30m，因此取风振系数。风荷载见表2--1。
表2-1 风荷载计算
楼层

Z/m

5
1.0
1.3
18.75
0.7175
0.45

9.82
4
1.0
1.3
15.15
0.6527
0.45

10.72
3
1.0
1.3
11.55
0.65
0.45

10.68
2
1.0
1.3
7.95
0.65
0.45

10.68
1
1.0
1.3
4.35
0.65
0.45

11.79
计算简图如图2-12。

图2-12 横向框架上的风荷载
2.5地震作用
2.5.1建筑物总中立荷载代表值
1.集中于屋盖处的质点重力荷载代表值
50%雪荷载 0.5×0.45×18.6×54.6=228.501kN
屋面荷载 6.25×18.6×54.6=6347.25kN
横梁自重 3.16×3×8+4.74×7.8×2×8+3.33×7.8×14=1031.028kN
纵梁自重 3.95×54.6×4+1.62×7.8×2=887.952kN
女儿墙自重 3.24×1.2×（54.6+18.6）×2=569.2kN
柱重 9.48×1.8×32=5460.48kN
内横墙自重
山墙自重

纵墙自重
A轴 3.24×（54.6-14×1.8）×（1.8-0.6）=97.98kN
B轴 3.08×54.6×（1.8-0.6）=201.8kN
C轴 3.08×（54.6-7.8）×（1.8-0.6）=172.973kN
D轴 3.24×（54.6-0.9×6-1.8×8）×（1.8-0.6）=107.31kN
窗自重
（0.9×6+1.8×24）×（1.8-0.6）×0.45=32.724kN
=10658.662kN
2.集中于五层处的质点重力荷载代表值
50%楼面活荷载

楼恒荷载 4.13×18.6×54.6=4194.262kN
横梁自重 1031.028kN
纵梁自重 887.952kN
柱重 2×546.048=1092.096kN

山墙自重