某高中教学楼设计计算书本科毕业设计
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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
河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书
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
河北工业大学城市学院2014届本科毕业设计说明书
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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