沈阳市育才高级中学综合教学楼建筑结构设计计算书-可提供完整设计图纸.doc
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1、辽宁科技大学本科生毕业设计 第V页沈阳市育才高级中学综合教学楼建筑结构设计摘 要本建筑位于沈阳市经济开发区,共五层,建筑面积7163。设计由建筑设计和结构设计两部分组成。在建筑设计中,主要进行了建筑平面、立面和剖面的设计。结构设计是本次毕业设计的重点,主要由结构设计说明书和结构施工图两部分组成。在结构设计中,首先以整个五层建筑为对象进行抗震设计,遵循“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计准则。在确定框架布局之后,先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用经验公式法求出自震周期,按底部剪力法计算水平地震荷载作用大小,进而用D值法求出在水平荷载作用下的结构内力。其次,取一榀框架,进行水平风荷载计算,竖
2、向荷载计算。在竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的内力采用了二次弯矩分配法进行计算,并按照抗震要求以及结构延性要求进行框架梁柱的内力组合,找出最不利的一组或几组内力组合,进而选取其中最不利的结果计算梁、柱、板和基础的配筋。除此之外,分别进行了楼板、楼梯的设计。并用CAD绘制了建筑图和结构图。关键词:教学楼;框架结构;抗震设计;结构设计Architechture and Structure Design of School Building for Shenyang Yucai Construction InstitutionAbstractThis design, which is for She
3、nyang Yucai construction institution, has five floors and floor space is 7163. This design consists of architecture design and structural design. In architectural design, plane design、elevation design and cross-section design is contained. In this design, structural design is the main aspect, which
4、is constructed by structural design book and working drawing. In structural design, seismic design is considered for the whole building, which has five floors. The seismic design is done under the design guidelines of “Be healthy in small earthquake; be repairable in medium earthquake; and not colla
5、pse in big earthquake”. After architecture design, representative values of gravity load of each floor are calculated, and then the natural period of vibration using empirical formula. After this, horizontal earthquake action is calculated using equivalent base shear method, and then the structure i
6、nternal force under horizontal load action using D value method. The next to be calculated is horizontal wind load and vertical load. To meet with anti-earthquake request and the structure ductility request and combination internal forces are carried, whose purpose is to find one or several sets of
7、the most adverse internal force, it is calculated using two-cycle method, and one or more unfavourable groups of combination of member forces are found, in which the most insecure results are chosen to calculate the distributed steel of beams,poles ,broad and foundations. In addition to this, floors
8、, stairs are designed. Key words: school building;frame structure;seismic design;structure design目录1. 绪论12建筑设计42.1建筑设计总说明42.2设计原始数据42.3平面设计42.4立面设计52.5剖面设计52.6材料52.7 一些主要建筑的做法53 结构设计83.1结构设计说明83.1.1 设计依据83.1.2自然条件83.1.3 设计荷载83.1.4 一般说明93.1.5各部分结构构件材料强度等级93.2.结构设计与计算103.2.1柱网布置103.2.2估算板梁、柱的截面尺寸103.2
9、.3板的厚度h的确定103.2.4梁的截面尺寸103.2.5柱的截面尺寸确定 5113.3基本假定与计算简图123.3.1基本假定103.3.2计算简图103.4重力荷载计算133.4.1屋面及楼面的恒荷载标准值(面荷载)133.4.2 各层柱荷载汇总143.4.3 各层梁自重标准值汇总153.4.4 各层门窗自重汇总163.4.5 各层墙体自重汇总173.4.6 各层恒荷载标准值汇总183.5 水平地震作用下框架的内力分析 7193.5.1 横向框架梁、柱的线刚度193.5.2 横向水平地震作用计算233.6水平风荷载作用下框架的内力分析333.6.1水平风荷载标准值333.6.2 水平风荷
10、载作用下水平位移验算333.6.3 水平风荷载作用下柱剪力及弯矩计算333.7竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算343.7.1计算单元的选取393.7.2荷载计算393.7.3 恒荷载计算简图393.7.4 可变荷载计算简图(屋面为活荷载)403.8横向框架内力组合563.8.1结构抗震等级563.8.2 横向框架梁内力组合563.8.3横向框架柱内力组合643.9梁设计683.9.1 框架横梁683.9.2 框架柱813.10楼板设计883.10.1设计资料883.10.2荷载设计值893.10.3计算跨度893.10.4弯矩计算893.10.5截面设计913.11楼梯设计 10933.1
11、1.1设计资料933.11.2梯段的计算933.11.3斜板设计933.11.4 平台板的设计943.11.5 平台梁设计953.12雨篷设计973.12.1确定雨篷板尺寸973.12.2雨篷板的计算973.12.3雨篷梁的计算983.13基础设计 111003.13.1 A柱下独立基础1003.13.2 B柱下独立基础.105结 论110致 谢111参考文献112 辽宁科技大学本科生毕业设计 第29页1. 绪论本设计为沈阳市育才高级中学综合教学楼的建筑与结构设计,由于教学楼设计要求建筑房间面积较大,故本设计采用钢筋混凝土框架结构。钢筋混凝土框架结构体系的特点为:1、建筑平面布置灵活,使用空间
12、大。2、延性及抗震性能较好。3、整体侧向刚度较小,水平力作用下侧向变形较大(呈剪切型)。所以建筑高度受到限制。4、非结构构件破坏比较严重。框架结构体系选择的因素及适用范围:1、考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。2、考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。3、框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则(结构设计原则)。4、非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑(7度区以下)。5、框架结构由于其抗侧刚度较差,因此在地震区不宜设
13、计较高的框架结构。在7度设防区,对于一般民用建筑,层数不宜超过7层,总高度不宜超过28米。在8(0.3g)度设防区,层数不宜超过5层,总高度不宜超过20米,超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求,但是不经济。结构平面、竖向布置的要求:1、为了保证框架结构的抗震安全,结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件,减少地震作用下的扭转效应;平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性;结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小(不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度),避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。2、框架结
14、构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷载。特殊情况下也可以采用一向为刚架,另一向为铰接排架的结构体系。但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙,以保证结构的承载力、刚度和稳定。3、抗震设计的框架结构,不宜采用单跨框架。如果不可避免的话,可设计为框架-剪力墙结构,多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用,而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。4、框架结构按抗震设计时,不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等,应采用框架承重,不应采用砌体墙承重。5、小高层结构体系采用框架结构,
15、首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开。如果建筑专业不允许,可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的。具体可将边框架的角柱断面增大,加大框架梁的高度,如条件允许,中间增加框架住,既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。框架结构变形缝的设置:变形缝是伸缩缝、沉降缝和防震缝的统称。在工程实践中,常会遇到不同大小、不同体型、不同层高,建在不同地质条件上的建筑物,对某些建筑物,如果不考虑温度伸缩、沉降和地震的影响,就会产生裂缝,甚至破坏。所以,设置伸缩缝、沉降缝和防震缝是很有必要的。缩缝的主要作用是避免由于温差和砼收缩而使房屋结构产生严重的变形和裂缝。为了防止房屋在正常使用
16、条件下,由于温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起的应力集中、混凝土产生裂缝可能性最大的地方。温度伸缩缝的间距可通过计算确定,亦可按砌体结构设计规范(GB2003-2011)采用。 沉降缝是指在工程结构中,为避免因地基沉降不均导致结构沉降裂缝而设置的永久性的变形缝。沉降缝主要控制剪切裂缝的产生和发展,通过设置沉降缝消除因地基承载力不均而导致结构产生的附加内力,自由释放结构变形,达到消除沉降缝的目的。实际上它将建筑物划分为两个相对独立的结构承重体系。沉降缝的设置部位:1、建筑平面的转折部位;2、高度差异或荷载差异处;3、长高比过大的钢筋砼框架的适当部位;4、地基土
17、的压缩性有显著差异处;5、建筑结构或基础类型不同处;6、分期建造房屋的交界处。沉降缝的做法与伸缩缝不同,它要求在沉降缝处将基础连同上部结构完全断开,自成独立单元。必须注意,在沉降缝内不能填塞材料,以免妨碍建筑物两侧各单元的自由移动,不少工程,虽然设置了沉降缝,但由于施工时不慎缝内被砖块或砂浆等杂物堵塞,往往失去沉降缝的作用。在寒冷地区,因保暖需要,可在缝的侧面充填保温材料,但必须保证墙体能自由沉降。为了提高房屋的抗震能力,避免或减轻破坏,在建筑抗震设计规范(GB50011-2011)中规定:多层砌体房屋结构有下列情况之一时,应设置防震缝,缝两侧均应设置墙体:1、 房屋立面高差在6M以上;2、房
18、屋有错层,且楼板高差较大;3、各部分结构刚度、质量截然不同时;高层钢筋砼房屋当需要设置防震缝时,防震缝最小宽度应符合下列规定:1、框架结构房屋的防震缝宽度,当高度不超过15m时可采用70m;超过15m时,6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m,宜加宽20mm。2、防震缝两侧结构类型不同时,宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。设置防震缝时,应将建筑物分隔成独立,规则的结构单元,防震缝两侧的上部结构应完全分开,防震缝与伸缩缝、沉降缝应综合考虑,协调布置伸缩缝、沉降缝应符合防震缝的要求。沉降缝的宽度尚应考虑基础内倾使缝宽减小后仍能满足防震缝的宽度。此外,凡是需做伸
19、缩缝、沉降缝的地方均应做成防震缝,防震缝应沿房屋全高设置,两侧应布置墙。一般防震缝的基础可不断开,只是兼做沉降缝时才将基础断开。防震缝宽度按房屋高度和设计烈度的不同,一般可取50-100MM。2建筑设计2.1建筑设计总说明:本设计是根据辽宁科技大学土木工程学院土木专业毕业设计题目中的教学楼组的任务书的要求进行设计的。此设计采用钢筋混凝土框架结构,墙体材料为粉煤灰空心砖,八度抗震设防,属于二级框架,乙类建筑。2.2设计原始数据:1、场地:沈阳市经济技术开发区2、安全等级 二级3、防火等级 二级4、自然条件:(1) 最大冻结深度:-1.5 m(2)工程相对标高0.000(室内地坪)相当于绝对标高4
20、7.50m。(3)相对地下水位-4.22m(最高),-5.12m(最低)。(4)本地区抗震设计烈度为8度。(5)本地区最高月平均气温24.6,极端历史高温39本地区最低月平均气温-14.7,极端历史低温-32。(6)风向:夏季主导风向为南风,冬季主导风向为北偏西风。(7)基本风压值:W=0.55(8)基本雪压值:S=0.5(9)据建设部下发最新文件楼顶不设置水箱,城市生活用管网水头为0.26MP,足够生活用水压,消防用水采用室外消防水池。(10)利用附近锅炉房的集中供暖,不再单独设置2.3平面设计该综合教学楼采用平面形状为L形,采用内廊式的平面组合形式,房间布置在走廊两侧,房间的开间为6.6m
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