某高中教学楼设计计算书本科毕业设计

河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书

河 北 工 业 大 学

毕业设计说明书

作 者： XX 学 号： 学 院： 土木工程 系(专业)： 土木工程 题 目： XX市红桥区某高中教学楼设计之六

指导者： XX 教授

(姓 名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务)

20 年 月 日

河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书

毕业设计中文摘要 XX市红桥区某高中教学楼设计之六 摘要： 本教学楼位于XX市红桥区，设计耐久年限为50年。框架结构，地上六层，没有地下室。教学楼首层层高4.2m，其它层的高度为3.6m,屋面为不上人屋面，女儿墙高为0.6m。总建筑面积约为5842.8平方米；总建筑高度为22.8米。结构形式为框架结构，框架抗震等级为二级。楼盖和屋盖均采用钢筋混凝土现浇楼板。本工程设计基准期为50年。抗震设防分类为重点设防类（乙类），地基基础设计为丙级。 关键词：框架结构 CAD PKPM 建筑结构设计 钢筋混凝土 河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书

Title：The design of the Teaching Building in hongqiao district of Tianjin Abstract： This teaching building is located in hongqiao district of Tianjin ,durable life of 50 years ，which is frame form ,6 floors , no basement .The height of the first floor is 4.2m . The others are 3.6m . The parapet is 0.6m .The total construction area is 5842.8m2. The building’s height is 22.8m . The structure form is frameStructure , the frame aseismic level belongs to level 2 . Floor and roof use reinforced concrete site casting integrated . The engineering design benchmark period is about 50 years . Seismic fortification classification is key fortification calss (b). Foundation design level is C . Keywords： frame structures CAD PKPM architectural and structure design reinforced concrete

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目 录

1.工程概况.......................................................................................................................... 1 1.1拟建建筑物概况.................................................................................................... 1 1.2地质水文资料........................................................................................................ 1 1.3气象资料................................................................................................................ 1 1.4抗震设防烈度........................................................................................................ 1 2.设计依据.......................................................................................................................... 1 3. 建筑方案说明 ................................................................................................................ 2 4. 结构设计概述 ................................................................................................................ 2 4.1结构选型............................................................................................................. 12 4.2构件截面尺寸的确定.......................................................................................... 12 4.3结构平面布置图.................................................................................................. 13 4.4荷载统计.............................................................................................................. 13 5.结构设计的依据............................................................................................................ 14 5.1总信息.................................................................................................................. 16 5.2楼层最大位移...................................................................................................... 18 5.3X,Y方向的受力 ................................................................................................... 21 5.4地震作用下的X,Y方向位移 ............................................................................. 27 6.楼梯设计........................................................................................................................ 32 6.1设计资料.............................................................................................................. 34 6.2楼梯板设计.......................................................................................................... 37 6.3平台板设计.......................................................................................................... 39 6.4平台梁设计.......................................................................................................... 42 7结论................................................................................................................................ 44 谢辞................................................................................................................................... 45 参考文献........................................................................................................................... 46

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一．工程概况

1.1拟建教学楼概况

1．本工程名称：XX市红桥区某高中教学楼设计之六 2．地理位置：XX市红桥区

3．建筑规模：建筑面积约为5842.8m2。 4．建筑层数：6层。

5．结构形式：本工程为钢筋混凝土框架结构。

6．其它设计：教学楼的室内外高差为0.45m。教学楼首层层高为4.2m,其它层为3.6m。基础顶面距室外地坪约为0.5m。

1.2水文地质资料

工程地质条件较好，场地地质平坦，自然地表下0.5m内为杂填土，填土下为黏土，地基承载力特征值约为180kPa，地下水位为-2m左右，土壤最大冰冻深度为0.6m左右。

1.3.气象资料

1．雪载：基本雪压为S0=0.25kPa 2．风载：基本风压为W0=0.40kPa

其余资料详见《建筑设计资料集》相关内容。

1.4抗震设防烈度

抗震设防烈度是7度，设计基本地震加速度是0.10g，场地特征周期是0.3s，框架抗震等级是二级，设计地震分组是第一组。

二．设计依据

1. 毕业设计设计总任务书 2. 建筑结构设计资料集（1-3册） 3. 《中小学学校设计规范》GB50099-2011 4. 《民用建筑设计通则》GB50352-2005 5. 《建筑设计防火规范》GB50016—2006 6. 《混凝土结构设计规范》GB50010—2010 7. 《建筑抗震设计规范》GB50011—2010 8. 《建筑结构荷载规范》GB50009—2006

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三．建筑方案说明

本工程为XX市红桥区某高中教学楼设计之六，根据任务书要求采用框架结构，采光通风要求通畅。本教学楼共有6层，其中教学区与辅助功能区独立设置，满足教学要求，普通教室位于一、二、三、四楼，语音室、机房等专用教室位于五、六楼。

四．结构设计概述

4.1结构选型

根据中小学建筑功能的要求，为了使平面布置灵活，获得较大的使用空间，采光通风好，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

根据所选方案及框架结构体系特点，通过分析荷载传递路线确定了梁板体系布置方案。本工程的结构布置图如下图所示。施工方案采用梁、板、柱整体现浇形式。楼梯采用整体现浇式的板式楼梯。混凝土采用C35，钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB400。

河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书 541001004500450045004500450045004500450012345678910114500124500134500144500D 4.2截面尺寸初估 1800075007500C3000300018000B7500根据本工程房屋的高度、结构类型、抗震设防烈度可知该建筑的抗震等级为一级，各层梁、板、柱的混凝土强度等级均采用C35。纵向受力钢筋采用HRB400450045004500450045004500100541004500450045004500450045007500A级钢筋，板受力钢筋也采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。 1234567891011121314

1．框架梁截面尺寸初估（考虑方便施工） 主梁：

KL1：（L＝7500mm）

h＝(1／14～1／8)L＝535mm～937mm,取h＝700mm， b＝(1／3～1／2)h＝167mm～250mm,取b＝350mm， 故取b×h＝350mm×700mm。 次梁：

L1：（L＝7150mm） ：

h＝(1／18～1／12)L＝397mm～595mm,取h＝600mm， b＝(1／3～1／2)h＝200mm～300mm,取b＝300mm， 故取b×h＝300mm×600mm。 2．框架柱截面尺寸初估

由《建筑抗震设计规范》知，柱的轴压比应小于轴压比限制的要求：

N?rG???S?n??1??2（5.1）

?c?

N （5.2）

fc?bc?hc式中：N——竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值；

rG——分项系数，取为1.2；

。根据经验估算钢筋混凝土结构?——结构单元面积的重量（竖向荷载）

多层建筑约为9~12kN/m2，此处计算取为10 kN/m2；

S——柱承载楼面面积； n——柱设计截面以上楼层数；

?1——一、二级抗震设计系数。角柱为1.3，其余为1.0；

?2——由于水平力使轴力增大的系数，7度为1.05，8度为1.1，9度为1.2；

?c——框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.65，二级框架取0.75，三

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级框

架取0.85，四级框架取0.90；抗震设防烈度为8度,建筑高度小于30m的框架结构,抗震等级为二级，故取?c＝0.75。

本计算单元为6层（n=6），柱的混凝土强度等级为C35，fc=16.7kN/m2。 边柱：

1.3?7.5?4.5?12?103?6 bchc???236452.1mm2fc?c0.8?16.7

N初估柱的尺寸为500mm?500mm。

中柱：

N1.3?7.5?4.5?12?103?6 bchc???159150.4mm2fc?c0.8?16.7?2

为达到统一和施工方便，而且符合建筑设计方案，取柱截面尺寸为500mm?500mm。

4.3结构平面布置图

145002450034500445005450064500785410010045009450010450011450012450013450014D75007500C180003000300018000B75007500A450045004500450045004500100541004500450045004500450045001234567891011121314

结构平面布置图

4.4荷载统计

4.4.1屋面层恒荷载

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保护层：涂料

防水层：高聚物改性沥青防水卷材 找平层：20mm 1:3厚水泥砂浆砂浆中掺绵纶-6纤维

保温层：80m聚苯板 0.08×0.5=0.040kN/m2 找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找2％坡，最薄20厚 找平层：同上 除保温层外总重0.920kN/m2

结构层：120m厚钢筋混凝土现浇板 25?0.12=3.0kN/m2 棚抹灰：12mm厚混合砂浆 0.24kN/m2 计： 4.2kN/m2

4.4.2楼面层恒载

12mm厚水泥石子磨光 素水泥浆 18mm厚1:3水泥砂浆找平 共0.65kN/m2 120m厚钢筋混凝土现浇板 25?0.12=3.0kN/m2 12m厚混合砂浆 0.024kN/m2 总计： 3.89kN/m2

4.4.3外墙

外墙为300厚加气混凝土砌块，60厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层，内墙20厚抹灰，则外墙重力荷载为

0.3×5.5+0.06×0.5+20×0.02=2.08kNm2

4.4.4内墙

内墙为200厚加气混凝土砌块，双面抹灰各是20mm，则内墙重力荷载为

0.2×5.5+0.02×20×2=1.90kNm2

4.4.6活荷载标准值计算

由《建筑结构荷载规范》查得：

不上人屋面： 0.5kNm2 楼面： 2.0kNm2 走廊： 2.5kNm2

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楼梯： 3.5kNm2

4.4.7卫生间屋面恒荷载

8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝或水泥砂浆填缝 12*0.01=0.12 kN/m2 25厚1：4干硬性水泥砂浆 20*0.025=0.5 kN/m2 1.5厚聚氨酯涂膜防水涂料，面撒黄砂，四周沿墙上翻150高 0.14 kN/m2 基层处理剂一遍 0.05KN/m2 15厚1：2水泥砂浆找平 20*0.015=0.3 kN/m2 50厚C15细石混凝土找坡不小于0.5% 24*0.05=1.2 kN/m2 钢筋混凝土板底清理干净

7厚1:1:4水泥砂浆砂浆 20*0.007=0.14 kN/m2 5厚1:0.5:3水泥石灰砂浆 20*0.005=0.10 kN/m2 表面喷刷涂料 0.05 kN/m2

合计 2.60 kN/m2

考虑有门窗时墙体自重（KN/m） 取开洞折减系数为0.8 ⑴首层（层高4.2m）

·有洞： 2.26*（4.2-0.75）*0.7=5.46KN/m ·无洞： 2.26*（4.2-0.75）=7.80KN/m ⑵标准层（层高3.6m）

·有洞： 2.26*（3.6-0.75）*0.7=4.51KN/m ·无洞： 2.26*（3.6-0.75）=6.44KN/m 不考虑门窗自重

①内墙240mm厚混凝土实心砖 7*0.2=1.4KN/m2

②刷建筑素水泥浆刷一遍，配合比为建筑胶：水=1:4 ③15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰

④5厚1:2水泥砂浆 总计：0.36 kN/m2 ⑤刷建筑素水泥浆刷一遍，配合比为建筑胶：水=1:4 ⑥15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰

⑦5厚1:2水泥砂浆 总计：0.36 kN/m2

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合计 2.12KN/m2 考虑有门窗时墙体自重（KN/m） 取开洞折减系数为0.8 ⑴首层（层高4.2m） 主梁下的墙体：

·有洞： 2.12*（4.2-0.75）*0.7=5.12KN/m ·无洞： 2.12*（4.2-0.75）=7.31KN/m 次梁下的墙体：

·有洞： 2.12*（4.2-0.55）*0.7=5.42KN/m ·无洞： 2.12*（4.2-0.55）=7.74KN/m ⑵标准层（层高3.6m） 主梁下的墙体：

·有洞： 2.12*（3.6-0.75）*0.7=4.23KN/m ·无洞： 2.12*（3.6-0.75）= 6.04KN/m 次梁下的墙体：

·有洞： 2.12*（3.6-0.55）*0.7=4.53KN/m ·无洞： 2.12*（3.6-0.55）=6.47KN/m

4.4.8卫生间隔墙荷载（墙厚200mm）

①刷建筑素水泥浆一遍，配合比为建筑胶：水1:4 0.05 kN/m2

②15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰 20*0.015=0.3 kN/m2 ③刷素水泥浆一遍 0.05KN/ m2 ④4-5厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶镶贴 20*0.005=0.1 kN/m2 ⑤8-10厚面砖，水泥浆擦缝或1:1水泥砂浆勾缝

⑥200mm厚蒸压混凝土砌块 7*0.2=1.4 kN/m2

19.8*0.01=0.198 kN/m2

合计 2.10kN/m2 首层：

·有洞： 2.10*（4.2-0.55）*0.7=5.37KN/m ·无洞： 2.10*（4.2-0.55）=7.67KN/m 标准层：开洞折减系数取为0.7

·有洞： 2.10*（3.6-0.55）*0.7=4.48KN/m

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·无洞： 2.10*（3.6-0.55）=6.41KN/m

墙体线荷载

4.49女儿墙荷载

①墙自重

2.72*0.6=1.632KN/m

②压顶自重 25*0.1*0.36=0.9KN/m

合计 2.53 KN/m

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PMCAD建模过程：

运用PKPM2010软件中PMCAD模块的“建筑模型与荷载输入”

楼面布置信息”“楼面荷载传导计算”等步骤来初步完成，步骤包括依次为柱网输入 → 定义柱子并布置柱子 → 定义梁并布置梁 → 定义梁荷载并分别加荷载 → 定义楼板厚度、卫生间水房下沉60mm、楼板开洞 → 楼板、阳台

间板、活动室等恒荷载，活荷载添加等计算程序。

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首层柱子布置

首层梁的布置

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首层的恒荷载布置

首层的活荷载布置

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顶层的梁布置

顶层的柱子布置

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顶层的恒荷载

顶层的活荷载

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五．结构设计的依据

总信息

结构材料信息 混凝土容重 (kN/m3) 钢材容重 (kN/m3) 水平力的夹角(Degree) 地下室层数 竖向荷载计算信息 风荷载计算信息 地震力计算信息 “规定水平力”计算方法 结构类别 裙房层数 转换层所在层号 嵌固端所在层号 墙元细分最大控制长度(m) 弹性板与梁变形是否协调 墙元网格 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 地下室是否强制采用刚性楼板假定 墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点 计算墙倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘 采用的楼层刚度算法 结构所在地区

层间剪力比层间位移算法 全国 钢砼结构 Gc = 25.00 Gs = 78.00 ARF = 0.00 MBASE= 0 按模拟施工1加荷计算 计算X,Y两个方向的风荷载 计算X,Y两个方向的地震力 楼层剪力差方法(规范方法) 框架结构 MANNEX= 0 MCHANGE= 0 MQIANGU= 1 DMAX= 1.00 是 侧向出口结点 否 否 是 否 河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书

风荷载信息

修正后的基本风压 (kN/m2) 风荷载作用下舒适度验算风压(kN/m2) 地面粗糙程度 结构X向基本周期（秒） 结构Y向基本周期（秒） 是否考虑顺风向风振 风荷载作用下结构的阻尼比(%) 风荷载作用下舒适度验算阻尼比(%) 是否计算横风向风振 是否计算扭转风振 承载力设计时风荷载效应放大系数 体形变化分段数 各段最高层号 各段体形系数 WO = 0.40 WOC= 0.40 C 类 Tx = 1.0217 Ty = 1.0124 是 WDAMP= 5.00 WDAMPC= 2.00 否 否 WENL= 1.00 MPART= 1 NSTi = 6 USi = 1.30 活荷载信息

考虑活荷不利布置的层数 柱、墙活荷载是否折减 传到基础的活荷载是否折减 考虑结构使用年限的活荷载调整系数 从第 1 到6层 不折算 折算 1.00

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地震信息

振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) 计算振型数 地震烈度 场地类别 设计地震分组 特征周期 地震影响系数最大值 用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的地震影响系数最大值 框架的抗震等级 抗震等级 钢框架的抗震等级 抗震构造措施的抗震等级: 重力荷载代表值的活载组合值系 周期折减系数 结构的阻尼比 (%) 中震(或大震)设计 是否考虑偶然偏心 是否考虑双向地震扭转效应 按主振型确定地震内力符号 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 NF = 2 NW = 3 NS = 3 NGZDJ =不改变 RMC = 0.50 TC = 1.00 DAMP = 5.00 MID =不考虑 否 否 否 0 CQC NMODE= 15 NAF = 7.00 KD =I1 二组 TG = 0.30 Rmax1 = 0.08 Rmax2 = 0.50

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