7层框架教学楼毕业设计计算书 - 图文

毕 业 设 计（论 文）

7层框架教学楼毕业设计计

算书

摘 要

毕业设计是土木工程专业的必修课程。本毕业设计是教学楼设计。设计的内容包括建筑设计和结构设计两部分。设计的主体部分采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑层数为七层。建筑总高度25.65m，底层占地面积为1307.7㎡。根据设计要求，设防烈度为7度，抗震等级为三级，本设计中要考虑抗震设计。设计包括建筑部分、结构部分、基础等。根据任务书定出各层平面图及平面布置。本方案主体结构为双向承重框架。在进行荷载计算和构件截面估算后，选取了一榀框架进行计算，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；框架内力组合；框架梁柱配筋计算；基础配筋计算。框架受力钢筋主要采用Ⅱ级钢筋，箍筋主要采用Ⅰ级钢筋，楼梯采用钢筋混凝土梁式楼梯；由于柱网的限制，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的合理性。

通过对实验楼层平面图、剖面图、构造图的绘制和结构的设计，熟悉了设计的全过程，掌握了结构设计计算的基本方法，创造性地完成了毕业设计任务。同时，对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解，从而提高了分析和解决实际问题的能力。

关键词：钢筋混凝土结构；框架结构；独立基础；荷载设计值

1

Abstract

Design project for graduation is civil engineering special field of study required course .This graduation design is the design of teaching building. This design includes building design and construction design .Main part of this scheme adopts the cast-in-place frame structure of armored concrete. Structure rand order is four layers. Structure total height 25.65 meter ,the floor space of ground floor is 1307.7㎡. According to the designing requirement, the earthquake intensity is 7 degrees to set up defence, the grade of antidetonation is three scale. This building consider aseismatic design in the design. Design project include construction part、structure part and foundation. According to assignment book define every layer ichnography and plane arrange. The agent structure is a two-way bearing frame. In this it is it calculate and component section after estimating , choose one Pin frame calculate to load to go on, consideration substance include select frame column section measurement and thread rigidity ,calculate dead loads and live loads and seismic action produce roof beam extremity and column extremity bending moment 、shear and axle power; Frame internal force make up; Mate steel and foundation mate steel calculate. Frame be subject to power steel adoptⅡlevel and hoop steel adoptⅠlevel. Stairs adopt steel concrete type of meter for chinese and foundation adopt linear leaf. The whole conceptual design accords with the design and structure demand basically, have certain creativity and rationality.

Through the design of laboratory floor construction, and drawing floor plan，constructed profile and constructional drawing, I am familiar with the principle design of construction, and controlled the basic methods of computation of the construction design, and my work is creative. At the same time, I have a deeper understanding of the first several years’ profession learning and the foundation knowledge. As a result, my ability about analyzing and solving the actual problems is improved.

Key words:

Reinforced concrete structure； frame structure； linear leaf

foundation； design value of a load

2

目 录

摘要 .............................................................................................................................................. 1 Abstract ........................................................................................................................................ 2 目录 .............................................................................................................................................. 3 绪论 .............................................................................................................................................. 4 1 工程概况 ................................................................................................................................ 4 1.1 平面设计 ............................................................................................................................... 4 1.2 剖面设计 ............................................................................................................................... 4 1.3 排水设计 ............................................................................................................................... 5 1.4 结构选型 ............................................................................................................................... 5 1.5 设计原始数据 ....................................................................................................................... 5 1.6 技术要求 ............................................................................................................................... 5 1.7 工作要求 ............................................................................................................................... 6 2 构件截面尺寸和材料选择 .................................................................................................... 6 2.1 构件截面尺寸的初定 ........................................................................................................... 6 2.2 材料选择 ............................................................................................................................... 8 3 结构计算简图及框架侧移刚度计算 .................................................................................... 8 3.1 框架结构计算简图 ............................................................................................................... 8 3.2 框架侧移刚度计算 ............................................................................................................... 9 4 重力荷载统计计算 .............................................................................................................. 13 4.1 横荷载计算 ......................................................................................................................... 13 4.2 楼面活荷载计算 ................................................................................................................. 15 4.3 风荷载计算 ......................................................................................................................... 17 4.4 横向水平地震荷载计算 ..................................................................................................... 23 5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 .............................................................................. 31 5.1 计算单元的选取确定 ......................................................................................................... 32 5.2 荷载计算 ............................................................................................................................. 32 6 荷载效应组合 ...................................................................................................................... 39 6.1 梁内力组合 ......................................................................................................................... 43 6.2 柱的内力组合 ..................................................................................................................... 48 7 截面设计 .............................................................................................................................. 56 7.1 横向框架截面设计 ............................................................................................................. 56 7. 2 框架柱截面设计 ................................................................................................................ 60 7. 3 首层楼板设计 ............................................................................................................. 64 8 基础设计 .............................................................................................................................. 72 8.1 J-1基础类型及计算形式 ................................................................................................ 72 8.2 J-2基础类型及计算形式 ................................................................................................ 78 结束语 ........................................................................................................................................ 79 参考文献 .................................................................................................................................... 80

3

绪论

毕业设计是我们在学校期间的最后一次实践性的锻炼，通过毕业设计使我们系统地、综合地、灵活地运用学到的各种理论知识，解决建筑工程中的实际问题，通过毕业设计，使我们在分析、使用技术资料、计算、绘图、编写设计文件及独立工作等方面得到全面锻炼。

毕业设计要求我们在指导教师的指导下，独立系统地完成一项工程设计，运用四年所学基础知识跟专业知识解决与之相关的所有问题，熟悉与此设计相关的国家规范，包括设计规范、防火规范等等以及相关手册、标准图和工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。

在此次设计中，要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规范、条例并知道如何去查找规范里的相关条文；另外由于现代化建筑一般都是高度高，功能多，花式多样，装修豪华，防火要求，需要各工种配合。因此，通过这次毕业设计，拓展我们非本专业知识面也是十分重要的。

由于此次是初次做毕业设计，其中要了解的专业比较多以及条件和自身水平有限，所以难免有很多错误跟漏洞，还望各土木工程专家谅解。

4

一.工程概况

本毕业设计课题，要求完成复旦大学钢筋混凝土结构教学楼的建筑和结构设计。建筑面积4200（?10%）平方米，全框架结构，七层。总平面布置：东西向70米，南北向60米。其他条件参照规范及使用要求。

1.1平面设计

在设计中，建筑布置完全对称，这样有利于引导人流，且外形较好，整体布局较为紧凑；其次，对结构设计有利，尤其对抗震有利，且方便计算与施工。但是，建筑物的平面形状中存在转角，所以设置两道沉降缝。

1.2剖面设计

为了很好的反映楼层的结构，在设计剖面时，剖到楼梯这个比较重要的部位，使剖面能很好的反映结构的布置，楼地面的装修以及梁柱之间的关系等。

1.3排水设计

为了使雨水能很好的有组织的排走，设计中，我采用内檐沟排水，起坡坡度均为2%,设计成双坡排水。

1.4结构选型

采用钢筋混凝土框架结构

(1)屋面、楼面结构：现浇钢筋混凝土屋面板； (2)楼梯结构：采用板式楼梯； (3)排水采用檐沟内排水，沟内垫坡。 (4)基础：采用柱下独立基础。

1.5设计原始数据 1.5.1气象资料

5

（1）温度：室外年平均气温15.8摄氏度，最高气温39.5摄氏度，最底气温-5摄氏度。

（2）主导风向：西北风，基本风压0.55 kN/m2 （3）最大积雪深度：50mm，基本雪压0.2 kN/m2

1.5.2水文地质资料和抗震设防烈度

（1）地基承载力特征值按200kPa考虑。

（2）本地区属上海市区，抗震设防烈度7度，地震分组为第一组，建筑所在场地类别为Ⅲ类。

1.6技术要求

建筑设计：建筑平面功能分区合理，立面造型明快。

结构设计：方案经济合理，设计分析方法得当，结果准确，构造合理。 建筑和结构设计均应符合有关国家规范要求，施工图绘制规范，表达清楚。

1.7工作要求

完成建筑的平面、立面、剖面设计，绘制相应的施工图。完成上部结构的部分设计，绘制部分结构施工图。结构分析要认真仔细，结构设计既要有手算，也要有计算机算，施工图既要有手绘，也要有计算机绘，各部分比例与指导教师协商确定。

6

二.构件截面尺寸和材料选择

2.1构件截面尺寸的初定

图2.1结构平面布置图

2.1.1 框架梁

（1）横向框架梁:

AB、CD跨：h=（1/12～1/8）×6000mm=（550～750）mm，取600mm，b取为（1/3～1/2）h，取250mm，则横向梁的截面为250mm×600mm；

BC跨：h=（1/12～1/8）×3000mm=（250～375）mm，取400mm，b取为（1/3～1/2）h，取250mm，取250mm×400mm；

（2）纵向框架梁:

h=（1/12～1/8）×4500mm=（375～562）mm，取400 mm，b取为（1/3～1/2）h，取250mm，则纵向梁的截面为250mm×400mm。

2.1.2 框架柱

柱截面尺寸可根据柱的轴压比按下列公式估算：

N??FgEn 2.1

7

AC?N[?N]fC 2.2

式中：N为柱组合的轴压设计值；F为简支状态计算的柱的负载面积；ge为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12～15kN/m；β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；n为验算截面以上楼层层数；AC为柱截面面积；fC为混凝土轴心抗压强度设计值；???为框架柱轴压比限值，该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值??n??0.85；各层的重力荷载代表值近似取14KN/m2。由图可知边柱及中柱的负载面积分别为4.5?3m2和4.5?4.5m2。

由公式得第一层柱截面面积为：

1.3?4.5?3?14?103?7?1414.39mm72 边柱 AC?0.85?14.31.25?4.5?4.5?14?103?7?204082.68mm2 中柱 AC?0.85?14.3根据上述计算结果并综合考虑其它因数，故本设计柱截面尺寸取值如下： 1～7层柱截面尺寸均取为600mm?600mm

2.1.3 板厚

填充墙采用250mm厚的加气混凝土块。门为木门，窗为铝合金。楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构，按结构要求：屋面、楼面均取120mm。

2.1.4 基础

选用柱下独立基础，基础埋深0.65m。

2.2 材料选择

（1）砼强度等级：砼的强度等级均选用C30。

（2）钢筋级别：框架梁柱主要构件纵向受力钢筋选择HRB335级，钢筋构造钢筋，箍筋及板内钢筋等，选择HPB235级钢筋。

8

三.结构计算简图及框架侧移刚度计算

3.1 框架结构计算简图

框架结构计算简图如图3.1所示。取顶层的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板顶2～7层柱高即为层高，取3.6m；底层柱高度即H1=3.6+0.65+0.45=4.7m.

图3.1 框架计算简图

3.2 框架侧移刚度计算 3.2.1 梁的线刚度计算

梁的线刚度计算如表3.2所示:

表3.2框架梁线刚度计算

9

类别 Ec（104） 9b×h I（ 计算长o10）线刚度1.5ib2.0ib （N/mm2） （mm×mm） （mm4） 度l AB、CD跨 BC跨 3.0 250×400 1.33 3000 3.0 250×600 4.5 i（ （N.mm） （N.mm） bN.mm）（mm） （1010） （1010） （1010） 6000 2.25 3.375 4.5 1.33 1.995 2.66 纵梁 3.0 250×400 1.33 4500 0.89 1.34 1.78 3.2.2柱的线刚度计算

柱的线刚度计算如表3.3所示:

表3.3框架梁线刚度计算

层次 Ec（104） （N/mm2） b×h （mm×mm） Io（109） （mm4） 计算高度l （mm） 线刚度i（N.mm） （1010） 底层 其他层 3.0 3.0 600×600 600×600 10.8 10.8 4700 3600 6.89 9 3.2.3各层横向侧移刚度计算（D值法）

边框架梁I?1.5I0 中框架梁I?2I0

⑴ 底层

①边框架边柱6轴、15轴（4根）

K=ib/ic=3.375/6.89=0.49

0.5?K α==0.389

2?K 10

D=

12ic?h

2

=14879

②边框架中柱6轴、15轴（4根）

K=ib/ic=（3.375+1.995）/6.89=0.78 α=0.5?K2?K=0.46 D=

12ic?h

2

=17217

③中框架边柱7轴～14轴（16根）

K?4.56.89?0.653 α=0.5?k2?k=0.435

D?12ic?h2?16281 ④中框架中柱7轴～14轴（16根）

K?4.5?2.266.89?0.981 α=0.5?k2?k=0.497

D?12ic?h2?18602

⑵ 一般层 ①边框架边柱6轴、15轴

K?3.375?29?2?0.375 ??k2?k?0.158 D?12ic?h2?13167 ②边框架中柱6轴、15轴

K?（3.375?1.995）?29?2?0.597 ??k2?k?0.23

D?12ic?h2?19167

11

③中框架边柱7轴～14轴

4.5?2?0.5 9?2k ???0.2

2?k12i? D?c?16667 2h K? ④中框架中柱7轴～14轴

4.5?2.26?0.751 6.89k ???0.273

2?k12i? D?c?22750 2h K?由此可知各层的侧移刚度如表3.4所示：

表3.4框架柱侧移刚度D计算表

层次 层高 柱 根 数 h (m) K 0.49 ?c 0.398 0.46 0.435 0.497 0.158 0.23 0.2 0.273 D??c12ich2 N/mm 14897 17217 16281 18602 13167 19167 16667 22750 ?D 边框架边柱 4 2-7 3.6 边框架中柱 4 0.78 中框架边柱 16 0.653 中框架中柱 16 0.981 边框架边柱 4 0.375 0.597 0.5 边框架中柱 4 中框架边柱 16 760008 1 4.7 686584 中框架中柱 16 0.751 则

?D1686584??0.9?0.7, 故为规则框架。 ?D2760008

12

四.重力荷载统计计算

4.1 恒荷载计算

4.1.1 屋面框架梁线荷载标准值（不上人）

20厚细石混凝土保护层 22×0.2=0.44 KN/m2

三元乙丙防水卷材 0.4 KN/m2 20厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m2 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75 KN/m2 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3 KN/m2 10厚混合砂浆抹灰层 0.17 KN/m2

_________________________________________________________________ 合计： 5.16KN/m2 框架梁自重（250?600） 0.25?0.6?25?3.75 KN/m 梁侧粉刷 2×(0.6-0.12) ×0.015×17=0.2448KN/m 框架梁自重（250?400） 0.25?0.4?25?2.5 KN/m 梁侧粉刷 2×(0.4-0.12) ×0.015×17=0.19KN/m

4.1.2 楼面框架梁线荷载标准值

水磨石面层

0.65

120mm厚钢筋混凝土楼板 0.12×25=3.0 KN/m2 20厚混合砂浆抹灰层 0.34 KN/m2 __________________________________________________________________ 合计： 3.99 KN/m2 框架梁及梁侧粉刷 （250?600） 4.0kN/m

13

框架梁及梁侧粉刷 （250?400） 2.69kN/m 填充墙自重

0.25?7.5?2?0.02?17?2.56kN/m2

4.1.3 屋面及楼面框架梁恒荷载标准值

轴线A-D梁上恒荷载标准值计算 层高 传荷构件 墙 2-7层 左 右 梁 墙 左 板 右 梁 板 AB/CD跨 BC跨 屋面 2.56×（3.6-0.6）=7.68（均布0 荷载） 3.99×2.25=8.98（梯形荷载） 3.99×1.5=5.99（三角形荷载） 8.98（梯形荷载） 5.99（三角形荷载） 4（均布荷载） 2.69（均布荷载） 0 0 5.16×2.25=11.6(梯形荷载) 5.16×1.5=7.74（三角形荷载） 11.6（梯形荷载） 7.74（三角形荷载） 4（均布荷载） 2.69（均布荷载）

4.1.4 屋面和楼面框架节点集中荷载标准值

14

轴线A-D柱上恒荷载标准值计算 层柱号 传荷构件 号 板 2-7 A/D 梁 墙 柱 板 梁 墙 柱 板 梁 墙 柱 计算过程 [0.5×﹙1.5+6﹚×2.25+4.5×2.25×0.5]×3.99=53.87 0.5×6×4＋2.69×4.5=24.12 2.56×(4.5+3)×(3.6-0.6)=57.6 25×0.6×0.6×3.6=32.4 [0.5×﹙1.5+6﹚×2.25+4.5×2.25×0.5]=69.66 0.5×6×4＋2.69×4.5=24.12 2.56×0.6×4.5=6.91 0 0 0.5×6×4＋2.69×4.5=24.12 2.56×(4.5+3)×(4.7-0.6)=78.72 25×0.6×0.6×4.7=42.3 小计 167.99 屋A/D 面 100.69 1 A/D 145.14

A/D＋[0.5×6×1.5+3×1.5×0.5]×3.99＋2.69×1.5 A/D A/D A/D＋[0.5×6×1.5+3×1.5×0.5]×5.16＋2.69×1.5 0 0 A/D＋2.69×1.5 A/D 25×0.6×0.6×4.7=42.3 板/梁 2-7 B/C 墙 柱 板/梁 198.96 屋B/C 面 墙 柱 板/梁 1 B/C 墙 柱 132.65 149.18 15

图4.1恒荷载计算简图

4.2 楼面活荷载计算

楼面活荷载作用下的结构计算简图如图4.2所示。图中各荷载值计算如下：

16

图4.2活荷载计算简图

4.2.1屋面和楼面活荷载标准值 根据《荷载规范》查得 楼面：办公室 2.0KN/m2 走廊 2.5KN/m2 教室 2.0KN/m2

4.2.2雪荷载标准值计算

Sk=μrs0=1.0?0.2?0.2KN/m2 式中 Sk------雪荷载的标准值（kN/m2）

17

μr------屋面积雪分布系数（荷载规范6.2.1——7） s0------基本雪压（kN/m2）（由规范已经查明为0.2kN/m2）

注：μr由不同类型的屋面形式，由《荷载规范》5.2.1条规定采用。框架和柱按积雪全跨均布分布情况考虑。

屋面均布活荷载与雪荷载，取较大者，不同时考虑。本设计不考虑积灰荷载。 作用在屋面上的雪荷载标准值0.20KN/m2，因为为不上人屋面，因此考虑雪荷载。

4.2.3框架上的活荷载标准值

假定与计算恒荷载相同 轴线A-D梁上活荷载标准值计算 层数 2-7 传荷构件 板 AB/CD BC 左 2?2.25?4.5（梯形荷载） 2.5?1.5?3.75（三角形荷载） 右 4.5（梯形荷载） 0.45（梯形荷载） 0.45（梯形荷载） 3.75（三角形荷载） 0.3（三角形荷载） 0.3（三角形荷载） 屋面 板 左 右 轴线A-D柱上活荷载标准值计算 层数 柱号 2-7 A/D B/C 屋面 A/D B/C

传荷构件 板 计算过程 取值 27 38.25 2.7 3.6 ?0.5??1.5?6??2.25?4.5?2.25?0.5??2 A/D?3?1.5?2.5 板 ?0.5??1.5?6??2.25?4.5?2.25?0.5??0.2 A/D?3?1.5?0.2 4.3 风荷载计算

4.3.1 风压标准值计算

风压标准值计算公式为：

18

w??z??s??z?w0 4.1

因房屋高度H=25.2m < 30m，可取?z=1.0；对于矩形平面?s=1.3；?z可查荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4.1所示。

表4.1 风荷载的等效节点集中力计算表

层次 ?z ?s Z(m) ?z ?0(KN/m2) A(m) 2P?(KN) 3.02 5.53 5.38 4.86 4.79 4.79 5.39 7 6 5 4 3 2 1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 26.3 22.7 19.1 15.5 11.9 8.3 4.7 0.75 0.73 0.66 0.65 0.65 0.65 0.65 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 16.2 16.2 16.2 16.2 16.2 16.2 16.2 19

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mbs7.html