孟津縣第二高級(jí)中學(xué)教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是孟津縣第二高級(jí)中學(xué)教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主體為四層，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面布置采用“一”字型。樓板為現(xiàn)澆式樓板，建筑結(jié)構(gòu)每層長(zhǎng) 70.74 ，寬 15.80 ，建筑總面積為 4472 。m2m本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是適當(dāng)運(yùn)用現(xiàn)代建筑造型手段和建筑構(gòu)圖規(guī)律，創(chuàng)造新穎的建筑形象。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，要求根據(jù)混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，和豎向荷載、水平荷載（風(fēng)荷載）的計(jì)算方法及荷載組合的概念，以及配筋計(jì)算和構(gòu)造配筋的要求完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以及繪制結(jié)構(gòu)施工圖。在計(jì)算方法上采用了 D 值法、彎矩二次分配法等方法，同時(shí)結(jié)合了 PKPM、天正建筑、Auto CAD 等一些輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了本次設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格遵循相關(guān)專業(yè)規(guī)范的要求以及相關(guān)資料的要求，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性。關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，樓板設(shè)計(jì)，樓梯計(jì)算，框架設(shè)計(jì)，內(nèi)力組合，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)IMengjin second senior middle school teaching building construction and structural designABSTRACTThe topic of this graduation design is the second high school teaching building mengjin architectural and structural design, main body into four layers, structure of reinforced concrete frame structure, plane layout using the word “one“. Floor slab cast-in-place floor, building structure on each floor length 70.74, width of 15.80, a total construction area of 4472.The purpose of this graduation design is the proper use of modern architectural modeling methods and rules of architectural composition, create a new architecture image. In structure design, requirements according to the design method of concrete frame structures, and the vertical load and horizontal load, wind load calculation method and the concept of load combination, as well as the reinforcement of calculation and structural reinforcement required to complete the design plan descriptions of the structure and draw the structure construction drawing.On the calculation method using the D value method, the bending moment secondary distribution method and other methods, at the same time combined with PKPM, tarch, Auto CAD and some other auxiliary design software for the design.In the whole design process, we will strictly follow the requirement of related specification requirements, and related information to ensure that the design is scientific.KEY WORDS:structural design, the design of the floor slab, the stairs, framework design, internal force combination, the foundation design.II目 錄前 言 1第 1 章 結(jié)構(gòu)計(jì)算參考值 .21.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中所用到的材料自重 .21.2 樓面均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 .21.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算中系數(shù)取值 .2第 2 章 樓板設(shè)計(jì) 3 2.1 板厚的確定 .3 2.2 A 板計(jì)算 32.2.1 荷載計(jì)算（取 1m 板寬作為其計(jì)算單元） .32.2.2 內(nèi)力計(jì)算 .52.2.3 截面配筋計(jì)算 52.3 B 板計(jì)算 62.3.1 荷載計(jì)算（取 1m 板寬作為其計(jì)算單元） .62.3.2 內(nèi)力計(jì)算 .7第 3 章 樓梯計(jì)算 .93.1 樓梯所選用的材料 93.1.1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) .93.1.2 樓梯計(jì)算圖 .93.2 樓梯設(shè)計(jì) 103.2.1 樓梯斜板 TB-1 設(shè)計(jì) .103.2.2 樓梯平臺(tái)板 TB-2 設(shè)計(jì) .123.2.3 樓梯平臺(tái)梁 TL-1 計(jì)算 .13第 4 章 框架計(jì)算 .164.1 設(shè)計(jì)基本資料 .164.2 框架計(jì)算 164.2.1 確定梁柱截面尺寸 .164.2.2 確定框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖 .184.2.3 計(jì)算梁柱的線剛度 .194.3 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 .20III4.3.1 恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)計(jì) .204.3.2 框架梁均布荷載計(jì)算 .224.3.3 梁端集中力計(jì)算 .234.3.4 梁端附加彎矩計(jì)算 .244.3.5 框架彎矩計(jì)算 .254.3.6 框架梁端、柱端剪力計(jì)算 .294.3.7 計(jì)算柱的軸力 314.4 活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 334.4.1 框架梁均布荷載計(jì)算 - 334.4.2 梁端集中力計(jì)算 334.4.3 梁端附加彎矩計(jì)算 334.4.4 框架彎矩計(jì)算 344.4.5 框架梁端、柱端剪力計(jì)算 .374.4.6 計(jì)算柱的軸力 39第 5 章 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 .415.1 基本數(shù)據(jù)計(jì)算 415.2 計(jì)算柱端剪力和彎矩 .425.3 計(jì)算梁端彎矩 465.4 計(jì)算梁端剪力 .475.5 計(jì)算柱子的軸力 .49第 6 章 框架內(nèi)力組合及配筋 .506.1 荷載組合 .506.2 控制截面以及最不利的內(nèi)力組合 506.3 材料選用 .506.4 內(nèi)力組合 .506.5 框架梁的配筋計(jì)算 .576.5.1 正截面的配筋計(jì)算 576.5.2 斜截面的配筋計(jì)算（按最大剪力計(jì)算） 576.6 框架柱的配筋計(jì)算 .606.6.1 正截面的配筋計(jì)算（按內(nèi)力最大控制截面） 606.6.2 斜截面箍筋的配置 65IV第 7 章 基礎(chǔ)計(jì)算 .667.1 荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合（邊柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)） 667.2 邊柱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 677.3 基礎(chǔ)計(jì)算 677.3.1 確定承載力特征值 .677.3.2 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 .687.3.3 驗(yàn)算地基承載力 .687.3.4 沖切驗(yàn)算（采用基本組合） .687.3.5 基礎(chǔ)板底配筋計(jì)算 .69結(jié) 論 .71謝 辭 72參考文獻(xiàn) 730前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是一個(gè)重要的綜合鍛煉環(huán)節(jié)，此次設(shè)計(jì)的意義重大。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是孟津縣第二高級(jí)中學(xué)教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。教學(xué)樓是現(xiàn)代教育的服務(wù)場(chǎng)所，是培養(yǎng)祖國(guó)未來(lái)?xiàng)澚旱脑O(shè)施。因此，教學(xué)樓的設(shè)計(jì)不僅要順應(yīng)時(shí)代特色，還要充分展示出它的服務(wù)性、方便性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，更要滿足人們對(duì)物質(zhì)生活和精神生活的需求。本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)形式是框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)始于歐美，二十世紀(jì)厚得到了世界各地大范圍的使用，其結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，使用空間大。延性較好，其具有良好的抗震能力。對(duì)教學(xué)樓等重要建筑結(jié)構(gòu)非常適用，能滿足其較大的使用面積要求。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的研究，主要在于分析其受力，也就是在不同荷載（恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載等）作用下計(jì)算彎矩、剪力和軸力等，然后進(jìn)行內(nèi)力組合，挑選出最不利的內(nèi)力組合進(jìn)行截面的承載力計(jì)算和配筋計(jì)算，即要保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中選用一榀框架作為計(jì)算單元，計(jì)算量較小，結(jié)果也較為合理，計(jì)算簡(jiǎn)便。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是讓我們獨(dú)立系統(tǒng)地深入了解工程建設(shè)設(shè)計(jì)與施工過(guò)程，對(duì)一般框架類型的房屋有更深刻的認(rèn)識(shí)，從自己的設(shè)計(jì)出發(fā)，學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)于現(xiàn)代建筑的具體實(shí)踐之中，在設(shè)計(jì)中提升自己的能力，并熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖集以及工程實(shí)踐方法，培養(yǎng)綜合素質(zhì)、增強(qiáng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。1第 1 章 結(jié)構(gòu)計(jì)算參考值1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中所用到的材料自重鋼筋混凝土自重: 25 3mKN水泥砂漿自重: 20（加氣）混凝土砌塊自重: 6.5 3混合砂漿自重: 17陶瓷錦磚外墻面自重: 0.7 2KN水磨石樓面自重: 0.65 m塑鋼窗自重: 0.45 2保溫、防水層自重: 2.201.2 樓面均布活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值教學(xué)樓: 2.5 2mKN衛(wèi)生間: 2.5走廊、門(mén)廳（樓梯）: 3.5 2不上人屋面: 0.5風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值: 0.4 2KN1.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算中系數(shù)取值結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): =1.00r永久荷載的分項(xiàng)系數(shù): =1.2、 =1.35G可變荷載的分項(xiàng)系數(shù): =1.4Q荷載調(diào)整系數(shù)： 1.0L??0第 2 章 樓板設(shè)計(jì)2.1 板厚的確定0.2%，故取 =0.21%%21./.15/4.??vt in?12=0.21%×200×350=147mm2bhAsmin??縱向受力鋼筋可以選用 )156(204mAs??2）箍筋計(jì)算：驗(yàn)證截面尺寸：KNbhfcw 61.7453.28103.1425.025.0731 ???????滿足要求。又 VKNft 75.7. max0=0.7×1.43×200×310=78830N=78.83KN＞V=74.61KN7bht故可按構(gòu)造要求配置箍筋，可以選用的箍筋為 ，應(yīng)沿梁長(zhǎng) 20@8?均勻布置。13第 4 章 框架計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)基本資料（1）基本風(fēng)壓的標(biāo)準(zhǔn)值為： 24.0mKN（2）建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為：Ⅱ級(jí)（3）材料選用：梁、柱混凝土均可選用 級(jí)（ ）3C223.14,43.1mNffct ??梁、柱受力鋼筋均可選用 級(jí)（ ）0HRB60y箍筋均可選用 級(jí)（ ）42mKNfy（4）選取一榀完整的結(jié)構(gòu)、荷載分布均勻的具有代表性的框架作為其計(jì)算單元。4.2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2.1 確定梁柱截面尺寸（1）邊跨梁的截面尺寸框架梁（橫梁）： mL630?，取 h=600mm。h750~2)81~2()(??，取 h=250mm。 b3故截面尺寸為： 。hb650?框架梁（縱梁）： mL414，取 h=500mm。mLh562~3740)81~2()1( ???，取 b=250mm。 b53故截面尺寸為： 。hb（2）中跨梁的截面尺寸： L30?，取 h=400mm。mLh 75~2)81~2()1(??, 取 h=250mm。 b43故截面尺寸為： 。hb0515圖 4-1 （一榀框架）計(jì)算單元（3）框架柱的截面尺寸多層框架民用建筑結(jié)構(gòu)的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 214mKNk?荷載的綜合分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取 1.25。查《抗震規(guī)范》中現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的抗震等級(jí)為三級(jí)；查《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》可得柱的軸壓比限值為 0.85，即 N/ A≤0.85。cf1）邊柱截面尺寸為： KNnANfhk 134]0.)25.(1425.[2. ???????39.1485.0. mfc? 223950hbA????2）中柱截面尺寸為： KNnNfhk 1704]5.03().(14.[.1 ????）239.1485.07. mfAc???22139405hb??4.2.2 確定框架的計(jì)算簡(jiǎn)圖（1）框架中梁、柱都是整體現(xiàn)澆式，節(jié)點(diǎn)都可以簡(jiǎn)化為剛結(jié)點(diǎn)，底層的柱子與基礎(chǔ)的連結(jié)點(diǎn)也可以簡(jiǎn)化為剛結(jié)點(diǎn)。（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖中的尺寸確定1）應(yīng)取柱子的截面的形心軸線之間的距離作為框架跨度；2）框架柱的高度確定：底層的計(jì)算高度應(yīng)取底層層高加 1.0m；其余各層的計(jì)算高度應(yīng)取各層層高，即梁面與梁面之間的距離。（3）根據(jù)以上原則可作出框架計(jì)算簡(jiǎn)圖，框架計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：16圖 4-2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2.3 計(jì)算梁柱的線剛度（1）框架柱：底層： 4330 0.45.012mbhI ???KNHIEicc ??4712.6.4.3二~四層： mIicc ????47083301.（2）框架梁：BC 軸間梁為中框架梁，對(duì)于現(xiàn)澆整體式框架梁：邊框架梁 ，中05.1IIb??框架梁 。0.IIb??AB，CD 跨梁：17m.107.405.66.21.32LEI 37 KNi ?????邊BC 跨梁：i .29.2.3I2 437中（3）計(jì)算相對(duì)線剛度：令底層柱子的線剛度為 i=1.0，則其余各桿的相對(duì)線剛度為：二層到四層柱子的線剛度為： 27.10.2834??， ，地i邊跨梁的線剛度為： .1.704i4?，邊中跨梁的線剛度為： 3.2.94?。中i各桿件的相對(duì)線剛度見(jiàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算4.3.1 恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)計(jì)（1）屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值30 厚細(xì)石混凝土保護(hù)層重 2/7.0243.mKN??三氈四油防水層重 20 厚水泥砂漿找平層重 2/120 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層重 065120mKN??120 厚鋼筋混凝土板重 2/.3.20 厚石灰砂漿抹灰層重 47屋面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為： 2/9.mKN（2）標(biāo)準(zhǔn)層樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值 水磨石樓面自重 2/65.018120 厚混凝土板重 2/0.3251.mKN??20 厚石灰砂漿抹灰層重 470標(biāo)準(zhǔn)層樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值為： 2/9.（3）梁：b×h=250mm×600mm（橫梁）梁自重 mKN/0.325.1.06???）（20 厚石灰砂漿抹灰層重 472.）（荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 梁：b×h=250mm×500mm(縱梁)梁自重 /38.25.01.50???）（兩側(cè) 20 厚石灰砂漿抹灰層重 mKN672.）（荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 4梁：b×h=250mm×400mm（中跨梁）梁自重 /75.1201.40???）（兩側(cè) 20 厚石灰砂漿抹灰層重 972.）（荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： mKN4（4）柱：b×h=450mm×450mm柱自重 /06.52.450??兩側(cè) 20 厚石灰砂漿抹灰層重 117.?）（荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 7（5）外墻的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：(加氣)混凝土砌塊自重 2/3.1562.0mKN??陶瓷錦磚外墻面重 7兩側(cè) 20 厚石灰砂漿抹灰墻面重 2/8荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 6mKN（6）內(nèi)墻的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：加氣混凝土砌塊自重 2/3.152.0??兩側(cè) 20 厚石灰砂漿抹灰墻面重 687mKN荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 2/9.19（7）女兒墻的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：女兒墻自重 mKN/30.15.620??20 厚石灰砂漿抹灰內(nèi)墻面重 47.1陶瓷錦磚外墻面重 8荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： /.（8）塑鋼窗的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：2/40.mKN4.3.2 框架梁均布荷載計(jì)算（1）頂層辺跨框架梁均布荷載計(jì)算：屋面板傳來(lái)的荷載： /72.09.43.625.215.4 ???????????????????????梁重 b×h=250mm×600mm mKN3.頂層辺跨框架梁的均布荷載為： /6（2）頂層中跨框架梁均布荷載計(jì)算：梁重 b×h=250mm×400mm /94.1（3）標(biāo)準(zhǔn)層邊跨框架梁均布荷載計(jì)算：樓面板傳來(lái)的荷載： mKN/82.6.3.6253.215.4 ???????????????????????梁重 b×h=250mm×600mm 4.內(nèi)墻重 /950.98.1?）（標(biāo)準(zhǔn)層邊跨框架梁的均布荷載為： 1（4）標(biāo)準(zhǔn)層中跨框架梁均布荷載計(jì)算：梁重 b×h=250mm×400mm mKN/4.4.3.3 梁端集中力計(jì)算（1）頂層梁端集中力計(jì)算：1）邊跨框架梁端集中力計(jì)算女兒墻重： KN19.8254.165.02???框架縱梁自重及兩側(cè)抹灰重： 屋面板傳來(lái)的荷載為： 3..9.48則頂層邊跨梁端的集中力為： 0511??2）中間跨框架梁端集中力計(jì)算20框架縱梁自重及兩側(cè)抹灰重： KN73.8549.1??屋面板所傳來(lái)的荷載：225.40.32.52139.4 ????????????）（）（75.6?則頂層中跨梁端的集中力為： KN48.73.8（2）標(biāo)準(zhǔn)層梁端集中力計(jì)算：1）邊跨的框架梁端集中力計(jì)算外墻重： ????1.02.45.0.638.1???按照開(kāi)洞率計(jì)算墻重： .1???KN46.7203??窗重： 15.框架縱梁自重及抹灰重： 8.樓面板傳來(lái)的荷載： 2.4985?框架柱自重： KN.630?粉刷重： 01.則邊跨梁端集中力為： 21246.7??2）中間跨框架梁端集中力計(jì)算內(nèi)墻重： ????.32.45.0.38. ????減掉門(mén)洞加上門(mén)重： 171850?KN4?框架柱自重： 8粉刷重： 20樓面板傳來(lái)的荷載： 25.48.9325.40.32.52139. ?????????????）（）（KN03.6?則中跨梁端集中力為： 1.18.71.8?4.3.4 梁端附加彎矩計(jì)算（1）頂層梁端附加彎矩計(jì)算：1）邊跨（偏心距 e=125mm）：mKNM????40.6125.02）中跨（偏心距 e=125mm）：984621圖 4-3 恒荷載分布圖（ ）mKN?（2）標(biāo)準(zhǔn)層梁端附加彎矩計(jì)算：1）邊跨（偏心距 e=125mm）：M????28.15.0262）中跨（偏心距 e=125mm）：9.134.3.5 框架彎矩計(jì)算由于一榀框架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，而且荷載為正對(duì)稱荷載，所以取框架的一半進(jìn)行計(jì)算，中點(diǎn)簡(jiǎn)化為滑動(dòng)支座，中間跨的線剛度變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍。（1）各構(gòu)件的彎矩分配系數(shù)計(jì)算：頂層： 56.13)2.7.1(4????AS 62.1503.)1.7.(4?????BS22節(jié)點(diǎn) A： 625.0.1347??B?下節(jié)點(diǎn) B: 132.06.52447??BCAB?下標(biāo)準(zhǔn)層： 64.8)7.(4?AS70.23121.7. ???B節(jié)點(diǎn) A： 45.06.18273.06.8??B?下上節(jié)點(diǎn) B: 10.7.23425.07.??BCAB?下上底層： 56.7)2.(4?AS2.190310. ???B節(jié)點(diǎn) A: 483.0.56172.9.74??ABA?下上