【五層】4426平米框架教學樓（開題報告、計算書、建筑、結構圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 華北水利水電學院畢業(yè)設計 開題報告 工程概況 一、建筑概況 1 建筑物名稱 鄭州市某中學科教藝術樓 2 建筑物概況 該建筑設計總面積4500㎡左右，每層建筑面積900㎡左右，共五層，底層為舞蹈室更衣室，二層為美術室，展覽室，書法室，三層為音樂室，語音室，多媒體教室，四層為自然室，儀器室，五層為辦公室，每層設有衛(wèi)生間。1個衛(wèi)生間，2個樓梯。 3 所處地理位置 該建筑處于鄭州市某中學校園內(nèi)，周圍有其他已建建筑物、本學校其他教學樓及輔助建筑。 4氣候條件 鄭州市的凍土深度為0.6m，主導風向夏季西南風，冬季東北風，基本風壓0.45KN/m，基本雪壓0.40KN/m。 5地質(zhì)勘探資料 鄭州市地區(qū)表層0.2—0.6為人工填土，下層為新近沉積粘性土,厚約2m。（承壓力，fk=210kPa)。第三層為粘性土厚度約為0.9m（承壓力fk=60.5kPa）第四層為粉土，厚度約為2.1m，fk=190kPa 6抗震設計 根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》， 鄭州市抗震設防烈度為7度，高度小于30m時，其抗震等級為三級，本結構采用三級抗震設計，按7度設防。辦公樓平面布置簡單，規(guī)則對稱，盡量采用輕型建筑材料，有利于抗震。 二 調(diào)查情況 在做開題報告前，我去了鄭州的幾所中學藝術學校，參觀了一些藝術教學樓，其中有混凝土結構，砌體結構，鋼結構等幾種結構形式，查閱了與本建筑有關的一些規(guī)范與參考書。 三 建筑設計 建筑平面組合設計的任務是：根據(jù)建筑功能和衛(wèi)生要求，合理安排各組成部分的位置，組織好建筑物內(nèi)部和內(nèi)外之間方便和安全的聯(lián)系?？紤]到結構不止是施工方法和所用材料的合理性，并考慮美觀要求，考慮總體規(guī)劃要求，注意節(jié)約用地。 1.建筑選型： 本設計擬采用“一”字型建筑設計方案，框架結構，五層，采用內(nèi)廊一字型，該結構總建筑面積4500㎡左右，長54.6m，寬16.4m，其中內(nèi)廊寬2.4m，房間進深7m。本設計方案使該建筑有良好的通風采光效果，滿足建筑防火和抗震設計規(guī)范。由于本建筑物長度在7級抗震設防烈度下未超過55m，所以不需設變形縫。 2.空間分配： 1）房間： 各房間進深均7m，開間為8m。該設計方案寬敞、明亮、整齊。既滿足了教學要求，又為學生提供了一個優(yōu)美的學習環(huán)境。 2）樓梯： 考慮到教學樓的人流量較多，交通疏散較難，并且根據(jù)外部的交通情況，在樓兩側(cè)布置兩部樓梯。樓梯分別位于東西兩側(cè)偏中，利于人流交通的疏通。樓梯的寬度有通行人數(shù)的多少和建筑防火要求決定。因本結構總長＜100m，每層建筑面積＜1200，按耐火等級二級設計，樓梯的布置保證了 距樓梯最遠的房間距離小于20m，滿足了建筑防火中安全疏散距離的要求。 3）交通聯(lián)系： 本建筑采用“一”字型。根據(jù)有關交通與疏散的規(guī)定：教學樓的樓梯不小于1.8m，本建筑的走廊寬度選定為2.4m,符合走廊的規(guī)定。 3.建筑平面布置 根據(jù)建筑設計和使用功能的要求，決定本教學樓采用內(nèi)廊式的建筑設計方案，這種結構方式平面緊湊，走廊所占面積不大，充分利用了空間，比較經(jīng)濟。房間進不太大，其朝向、采光和通風都較好。交通聯(lián)系部分要求做到：交通路線簡捷明確，聯(lián)系通行方便，人流通暢，緊急疏散時迅速安全；滿足一定的采光通風要求；力求節(jié)省交通面積，同時考慮空間適度問題。根據(jù)國家有關交通與疏散的規(guī)定：教學用房：廊不應小于1.8m。本建筑的走廊寬度選定為2.4m,符合走廊的通行原則。另外，樓梯的數(shù)量主要根據(jù)樓層人數(shù)的多少和建筑防火要求而定。本教學樓布置了兩個樓梯，其寬度均為3.3m，符合人流的通行要求。該辦公樓根據(jù)設計任務書中各房間的面積要求，同時柱網(wǎng)的也要選擇規(guī)整，應該符合鋼筋混凝土經(jīng)濟柱網(wǎng)的要求，故此，縱向柱網(wǎng)采用為7米和2.4米，橫向柱網(wǎng)采用8米。作為走廊的支撐結構，結構平面是否滿足要求，要進行結構計算加以驗證，一般首先驗算控制性尺寸是否滿足要求，在有抗震要求的地區(qū)地震時的側(cè)移剛 度要滿足要求；其次對各構件進行力學驗算，計算時一般要先整體，后局部主要計算順序是荷載計算、計算地震作用、驗算層間位移、框架豎向荷載作用下內(nèi)力的計算、進行作用效用組合，最后確定梁柱的配筋。 屋面排水設計采用有組織排水設計，內(nèi)墻，外墻，樓面，屋面，散水以及門窗的設計根據(jù)《建筑構造用料做法》（中南地區(qū)通用建筑標準）選用。 4. 建筑立面設計 建筑體型和立面設計的主要任務：反映建筑功能要求和建筑類型的特征。結合材料性能、結構構造和施工技術的特點。做到與周圍建筑風格協(xié)調(diào)一致化。掌握建筑標準和相應的技術經(jīng)濟指標，適應基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的群體布置。符合建筑造型和立面構造的一般規(guī)律。本建筑底層層高為4.2m，其余樓層層高選定為3.6m，樓板100mm，可以滿足教學辦公用房的要求。建筑底層的樓梯踢面高為175mm，踏面寬為280mm，其余樓層的樓梯踢面高為150mm，踏面寬為300mm，這可以同時滿足建筑平面設計和立面設計中對樓梯的要求。 5. 基礎設計 ⑴ 場地情況：本建筑物場地平坦，無障礙物。 ⑵ 基礎設計：基礎的作用是把建筑物的荷載安全可靠地傳給地基，保證地基不發(fā)生強度破壞或變形過大，同時還要充分發(fā)揮地基承載力。在墻、柱之下設置水平荷載面向下擴大基礎，以便將墻或柱荷載擴散分布于基礎低面，使之滿足地基承載力變形后的要求?；A埋深宜大于0.6，小于2.0，基礎采用擴展基礎系中的柱下鋼筋混凝土獨立基礎。該基礎抗彎、抗剪性能好，可在豎向荷載較大、地基承載力不高以及承受水平力和力矩荷載等情況下使用。由于這類基礎的高度不受臺階高比限制，故適宜需要“寬基淺埋”的場合下使用，當基礎埋深和低面尺寸確定之后，即可計算基礎內(nèi)力，以便設計基礎截面。 6.柱網(wǎng)布置 本結構柱網(wǎng)房間采用8m×7m，走廊采用8m×2.4m。既滿足了主梁經(jīng)濟跨度6—8m的要求，又充分發(fā)揮了框架結構的優(yōu)點（靈活的房間布置）。 7.方案比較 方案一 優(yōu)點是建設成本較低，銷售價格也較便宜。 由于本建筑為教學藝術樓，綜合考慮，應選用方案一。只有這樣，才能避免一些不必要的麻煩。如：1）如用其它形狀的設計，有可能妨礙交通。2）土地資源本來已經(jīng)很少，用其它的設計，會帶來土地的浪費。所以，為了有一個良好的辦公環(huán)境，還是選方案一較好。 方案二： 缺點是走廊作為公共交通走道，所占的面積較大，建筑造價較高；同時學生教師和外界人 四 結構設計 結構設計是土木工程工程專業(yè)的重點。本設計的計算內(nèi)容主要有：荷載計算、水平地震作用計算、側(cè)移驗算、橫向框架內(nèi)力分析與組合、框架梁柱設計以及基礎設計[8]。 設計計算方法上，考慮到盡量能夠運用所學的知識，以求讓設計達到最優(yōu)化，所以采取多種方法進行設計計算。通過多種材料進行計算比較，選擇最優(yōu)。計算框架剛度采用 “D值法”;水平地震作用計算采用“底部剪力法”，豎向荷載作用下框架計算采用“分層法”。風荷載作用下的內(nèi)力計算采用改進反彎點法[4]。本設計計算結果主要以手算為主，PKPM為輔助以驗算手算結果。 1結構布置 （1）柱網(wǎng)及層高 建筑的柱網(wǎng)及層高是根據(jù)建筑使用功能確定的。本設計采用大柱網(wǎng)，柱距為8m，跨度為7m。 層高擬選首層4.2m，其余各層3.6m。 （2）框架結構的承重方案 根據(jù)樓蓋的平面布置及豎向荷載傳遞路線，承重方案有橫向、縱向及縱橫向承重方案。 在實際工程中，一般采用橫向承重方案。因房屋橫向較短，柱數(shù)量少，當采用橫向承重方案時，橫向框架梁的截面高度大，可增加框架的橫向側(cè)移剛度[14]。本設計采用橫向承重方案。 2 內(nèi)力計算 （1）重力荷載計算 分別計算屋面及樓面的永久荷載標準值（上人屋面，樓面），屋面及樓面可變荷載標準值（上人屋面均布活荷載標準值，樓面活荷栽標準值，屋面雪荷栽標準值），梁、柱、墻、窗、門重力荷載計算，梁柱可根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載；對墻、門、窗等可計算出單位面積上的重力荷載，重力荷載代表值，集中于各樓層標高處的重力荷載代表值，包括墻重、樓面荷載以及門窗的自重。 （2）框架側(cè)移剛度的計算 計算框架剛度采用 “D值法”。向框架側(cè)移剛度的計算（橫梁線剛度，柱線剛度，中框架柱側(cè)移剛度D值，邊框架柱側(cè)移剛度D值，樓梯間框架柱側(cè)移剛度D值，橫向框架側(cè)移剛度D值），縱向同橫向[15]。 （3）橫向水平荷載作用下框架結構的內(nèi)力和側(cè)移計算 橫向水平地震作用下框架結構的內(nèi)力和側(cè)移的計算，橫向自震周期計算，水平地震作用及樓層地震剪力計算[17]，本設計中結構高度不超過40m,質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，故可以用底部剪力法計算水平地震作用，水平地震作用下的位移驗算，水平地震作用下框架內(nèi)力計算（各層柱端彎矩及剪力計算，梁端彎矩剪力及柱軸力計算），橫向風荷載作用下框架結構內(nèi)力和側(cè)移計算（沿房屋高度分布風荷載標準值計算，風荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算）。 （4）豎向荷載作用下框架結構內(nèi)力計算。 首先選取一個計算單元，由于房間內(nèi)布置有次梁，計算單元內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各個節(jié)點上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心不重合，因此，在框架接點上還作用有集中力[9]。然后進行靜荷載與動荷載的計算以及內(nèi)力計算。 3 內(nèi)力組合 橫向框架內(nèi)力計算，橫向框架內(nèi)力組合，框架組合考慮地震作用時，除高層建筑須考慮風荷載以外，一般不考慮風荷載和地震作用的組合，框架結構一般也不考慮豎向地震作用[6]。 （1）框架梁內(nèi)力組合 梁內(nèi)力控制截面一般取兩端支座截面和跨中截面。 梁支座負彎距組合的設計值，非抗震時為：－=－（1.2 +1.4），－=－（1.35+）。 抗震設計時為－=－（1.2+1.3）。 （2）框架柱內(nèi)力組合 柱子內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個截面有、 和。 非抗震時為=1.2+1.4，=1.2+1.4，=1.35+，=1.35+。 抗震設計時為=1.2+1.3，=1.2+1.3。 4 構件設計 要遵循的一般原則主要有：從抗震設計及非抗震設計的內(nèi)力組合設計值中，選取最不利的內(nèi)力組合設計值進行截面配筋計算；抗震設計時，構件除了應該有足夠的承載力和 適當?shù)膭偠韧猓€要有良好的延性，應該遵循強柱弱梁、強剪弱彎、強接點、強錨固的原則?？拐鹪O計時，為保證結構有良好的抗震性能，應該選用合適的材料[9]。 （1）框架梁的設計 梁正截面受彎承載力抗震時按照，非抗震時按照計算，設計時進行比較，然后取最大值進行配筋計算。梁支座負彎距按矩形截面設計計算配筋，跨中正彎距按T型截面設計。 梁斜截面受剪承載力抗震時按，集中荷載對梁產(chǎn)生的剪力占75％時為。 （2）柱的設計 根據(jù)柱端截面組合的內(nèi)力設計值及其調(diào)，整值，按截面偏心計算柱的縱向受力鋼筋。一般采用對稱配筋，抗震設計與非抗震設計采用相同的承載力計算公式，但抗震設計時公式的右端應該除抗震調(diào)整系數(shù)。偏心受壓柱截面受剪承載力按下式子計算： 偏心受拉柱截面受剪承載力按下式子計算： （3）節(jié)點 節(jié)點核芯區(qū)的剪力應該滿足設計要求，截面應該進行抗震驗算，按照箍筋和混凝土共同抗剪考慮。當剪壓比較高時，斜壓力使混凝土破壞先于箍筋，二者不能共同發(fā)揮作用。 一、二級框架梁節(jié)點核芯區(qū)組合的剪力設計值按下式子計算：。 節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算首先按下式子對剪壓比進行控制： 配筋按下式子計算：。 （4）板 荷載有段向板帶承受的四邊支撐板稱為單向板，有單向板組成的梁板結構稱為單向板梁板結構;荷載有兩個方向板帶共同承受的四邊支撐板稱為雙向板。本設計采用單向 板，板的尺寸除滿足承載力、剛度、裂縫寬度要求外，尚應滿足施工要求。板厚?。话词┕ひ?，一般樓板厚度不少于60mm，本設計樓板厚度選100mm。本設計采用單向板整澆樓蓋，按塑性內(nèi)力重分布方法計算內(nèi)力。對多跨連續(xù)板沿板的長邊方向取1米寬的板帶作為板的計算單元。 （5）樓梯 樓梯是單層及高層房屋建筑的豎向通道，混凝土樓梯由于經(jīng)濟耐久，并且具有良好的耐火性能而廣泛應用。其平面位置及幾何尺寸由建筑設計決定，結構形式由結構設計決定。按照結構受力狀態(tài)可分為梁式、板式、剪刀式等形式。本設計采用板式樓梯，包括樓梯板、平臺板和平臺梁的計算及構造。 （6）次梁 次梁的設計與主梁的設計步驟及內(nèi)容相同。 5基礎設計 填充混凝土建筑的基礎形式，應根據(jù)上部結構、工程地質(zhì)條件、施工條件等因素綜合確定，宜選用十字交叉形基礎、筏基、樁基。本設計采用柱下獨立基礎?；A當采用條形基礎時，基礎頂面應設置鋼筋混凝土圈梁。柱下獨立基礎按簡化方法計算，將基礎看作絕對剛度，假設基底反力成直線分布，然后按靜力分析法或者將柱子作為支座，基底反力作為荷載連續(xù)梁計算基礎內(nèi)力，即倒梁法[13]。 柱下獨立基礎設計計算內(nèi)容有：荷載計算 （包括選計算單元、確定其寬度），確定基礎埋置深度，確定地基承載力特征值，確定基礎的寬度和剖面尺寸，軟弱下臥層強度驗 （1）荷載計算，選定計算單元，對有門窗洞口的墻體，取洞口間墻體為計算單元；對無門窗洞口的墻體，則可取1m為計算單元。 （2）確定基礎埋置深度為dmin=Zd-hmax或經(jīng)驗確定dmin=Z0+（100~200）mm。 （3）確定地基承載力特征值。 （4）確定基礎的寬度、高度b≥，H0≥。 （5）軟弱下臥層強度驗算。如果在地基土持力層以下的壓縮層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層，則需按下式驗算下臥層頂面的地基強度，即 ≤。 員相互干擾較大。 五.結論 在本建筑的設計中，本著堅固實用、技術先進、經(jīng)濟合理、美觀大方的建筑構造設計原則，充分考慮了使用主體的需要和建筑的功能要求，逐步滿足了建筑規(guī)范中的各項要求。不但使我具體了解了建筑設計中所涉及的各種問題，而且讓我能夠更系統(tǒng)地復習所學過的專業(yè)知識，使我受益匪淺。通過本設計，它使我對知識進行了綜合的運用，不但使我各方面的知識系統(tǒng)化，而且使所學知識實踐化，通過這次設計培養(yǎng)了我獨立分析實際問題的能力及創(chuàng)新能力，并具有了調(diào)查研究，收集資料，查閱資料的能力，從而為以后從事實際工作奠定了堅實的基礎。 設計中，通過查閱各種圖集，設計規(guī)范及標準，完成了綜合辦公樓的結構選型，結構布置，提高了我對基礎理論和專業(yè)知識的理解，掌握程度及綜合應用的實際能力，在設計中涉及到了很多工程軟件，通過對這些軟件的應用，進一步提高了我對專業(yè)軟件的應用能力。設計的過程中，雖然解決了很多的問題，但是肯定有沒有注意到的地方。希望能在以后的學習過程中，能更好地學習專業(yè)知識，以便能夠更加專業(yè)地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。 六.參考資料 1、國家標準、規(guī)范、規(guī)程 《總圖制圖標準》(GB/T 50103-2001) 《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》(GB/T 50001-2001) 《建筑結構制圖標準》(GB/T 50105-2001) 《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ 16-87)（2001年局部修訂） 《民用建筑設計通則》(JGJ 37-87) 《建筑結構荷載規(guī)范》(GB 50009-2001) 《混凝土結構設計規(guī)范》(GB 50010-2002) 《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB 50007-2002) 《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011-2002) 《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》（GB 50068-2001） 《工程建設標準強制性條文》（房屋建筑部分2002年版） 2、參考書 教科書 建筑設計資料集(1～3) 鋼筋混凝土設計手冊 建筑抗震設計手冊 第 10 頁 共 10 頁