佛山大学教学楼设计--土建毕业设计论文.doc

土木建筑学院 毕业设计 第 84 页 共 84 页1建筑设计1.1工程概况1.1.1场地图1.1.2工程名称：佛山大学教学楼 1.1.3工程规模：总建筑面积5031.06m，层数5层，层高为3.6m，室内外高差为0.45m东西长57.4m,南北长17.8m，钢筋混凝土框架结构，呈矩形平面布置。1.1.4抗震设防烈度：本工程抗震设防烈度为7度。1.2设计资料 1.2.1地质条件：场地土体分为3层，如下：表1.1 工程地质条件层序土层名称层底深度（m）g(KN/m3)C（kpa）j(°)w()一杂填土1.1二（1）黄土状砂质粘土3.219.82317.625（2）黄土状砂质粘土6.119.83112.427三砂质粘土，含少量碎石8.520.23919.335 1.2.2气象资料：最高温度40 0C，最低温度-16.70 0C； 1.2.3相对湿度：最冷月平均60%，最热月平均75%； 1.2.4年降雨量：620.80mm，日最大降雨量为94.1mm，1小时最大降雨量为54.1mm； 1.2.5基本雪压：0.2kN/m2； 1.2.6基本风压：0.35N/m2； 1.2.7最大冻土深度：440mm； 1.2.8水文资料：该场区地下水埋深4.324.73m，有南向北排泄，渗透系数k=0.4m/d； 1.2.9地震基本烈度：7度多遇地震，类场地，第二组设计特征周期。1.3设计目的 通过本设计，初步掌握办公楼的组成及其功能要求，空间组合，人流组织，立面处理以及总平面布置等方面的知识，做出合理的设计方案。本方案采用矩形柱网布置，横向柱距分别为7.2m，3m，7.2m；纵向柱距为：3.9m，4.5m×5，4.2m，4.5m×5，3.9m，钢筋混凝土框架结构。1.4建筑设计说明 1.4.1平面设计：（1）房间安排：一层设有门厅、传达室、接待室等，教室主要设在阳面。（2）楼梯：根据规范，耐火等级为二级的建筑，位于两个外部出口或楼梯之间的房间至外部出口或封闭楼梯间的最大距离为35m，本建筑设三部楼梯，分散布置，均为双跑。楼梯分别为：踏步宽度270mm，踏步高度150mm，12步。（3）厕所：厕所距最远地方间距<50m，满足使用要求。（4）走道：走道有关参数的选择应依照规范规定，对于民用建筑：当走道长度L>40m时，若为单侧布置房间，则走道的最小净宽度为1.5m，因此选用走道宽度为3m，符合规范要求。（5）采光：主要功能房间，窗地比均大于1/6，窗上口距地面均小于进深一半（3.6m），满足采光要求。 1.4.2立面设计：（1）设计思路：本建筑在立面上整齐统一，窗户居中设置，具有整洁感。（2）外部处理：外墙贴马赛克，内墙及屋内柱子用白水泥浆粉刷，为保证良好的通风及采光环境，采用大尺度的铝合金窗。 1.4.3剖面设计：（1）窗台高度：窗台高为0.8m； （2）有关构件：结构平面应在X和Y两个正交方向对称、均匀。所以建筑采用横向承重体系，以减小两个方向的刚度差别。框架梁边跨截面取。 1.4.4屋面设计：（1）屋面排水：采用有组织排水，2%排水坡度，SBSAPP防水，设女儿墙和落水管。（2）保温隔热：采用100厚1：10水泥膨胀蛭石找坡保温层。 1.4.5门窗设计：（1）门：室内大部分为实木门，走道两端采用铝塑门，门厅大门为玻璃门。（2）窗：所有窗均采用铝合金窗。 1.4.6墙体设计： 内外墙均采用240厚的墙体，采用加气混凝土砌块砌筑，其中卫生间、清洁间等处的隔墙为120厚轻质隔墙。 1.4.7混凝土及钢筋种类：（1）混凝土：主体部分的混凝土采用C30，基础、楼梯部分采用C20，基础垫层采用C10；（2）钢筋：受力主筋用HRB335或HRB400，其它为HPB235。2结构设计2.1结构布置及计算简图的确定： 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，填充墙采用240mm厚的混凝土空心小砌块，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm 。 2.1.1柱网布置： 本教学楼的纵向柱距大部分为4.5m，两端柱距为3.9m，中间的主楼梯间柱距为4.2m；横向柱距分别为7.2m，3.0m，7.2m，柱网平面布置图如下所示：图2.1 柱网平面布置图（单位：mm） 2.1.2框架计算简图的确定：图2.2框架简图 2.1.3框架梁、柱的截面尺寸的确定：（1）梁截面尺寸的确定：边跨横梁（AB跨和CD跨）：梁高h =（1/81/12）L =（1/81/12)×7200 =（600900）mm，取h =600 mm梁宽b =（1/21/3）h =（1/21/3）×600 =（200300）mm，取b =250 mm中跨横梁（BC跨）： 梁高h =（1/81/12）L =（1/81/12)×3000 =（250375）mm，取h =300 mm梁宽b =（1/21/3）h =（1/21/3）×300 =（100150）mm，按构造要求取b =250 mm连系梁：梁高h =（1/81/12）L =（1/81/12)×4500 =（375562.5）mm，取h =500 mm梁宽b =（1/21/3）h =（1/21/3）×500 =（166.7250）mm，取b =250 mm （2）柱截面尺寸的确定：底层框架柱的高度：H=3.6+0.45+0.5=4.55m，由于采用现浇钢筋混凝土楼盖，则其计算高度为：h1=1.0H=1.0×4.55=4.55m,同样为现浇楼盖条件下的其他柱计算高度： h2 =1.25H=1.25×3.6=4.5m柱宽b h2/30 =4500/30 =150mm，取b =400 mm柱高h h2/25 =4500/25 =180mm，取h =400 mm（3）梁、柱线刚度的计算在计算框架梁截面惯性矩I时，应考虑到楼板的影响，对于本次设计采用的是现浇楼盖，边跨梁的截面惯性矩I扩大为原来的1.5倍，中跨梁的截面惯性矩I扩大为原来的2.0倍，计算过程如下：AB跨或CD跨梁：i1 =1.5EI/H = 1.5×E×1/12×0.25×0.63/7.2 =9.38×10-4E（m3）BC跨梁：i2 = 2.0×E×1/12×0.25×0.33/3.0 = 3.75×10-4E（m3）上部各层柱：i3 = E×1/12×0.4×0.43/3.6 = 5.93×10-4E（m3）底层柱：i4 = E×1/12×0.4×0.43/4.55= 4.69×10-4E（m3）3楼板及屋面板的设计3.1屋面框架线荷载标准值SBSAPP防水层4厚（一层）高聚物改性沥青卷材防水 0.004×10.5 = 0.042 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2100厚1：10水泥膨胀蛭石找坡保温层 0.1×15 = 1.5 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25 = 3.0 KN/m212厚纸筋石灰抹底 0.160 KN/m2 屋面恒荷载： 5.502KN/m2 不上人屋面均布活荷载标准值 0.50KN/m2屋面雪荷载标准值 Sk=rs0=1.00.2=0.2kN/m2式中：r为屋面积雪分布系数，取r1.0屋面荷载设计值为 P=1.35g+1.4q=1.35×5.502+1.4×0.5=8.13 kN/m2 3.2楼面框架梁线荷载标准值20厚磨光大理石板（稀水泥填缝，刷草酸、打蜡） 0.02×28 = 0.56 KN/m25厚M907石材胶结剂 0.005×10 = 0.05 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25 = 3.0 KN/m23厚细石粉面 0.003×16 = 0.048 KN/m28厚水泥石灰膏砂浆 0.008×14 = 0.112 KN/m2 楼面恒荷载标准值 4.17 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2走廊活荷载标准值 2.5kN/m2楼面活荷载设计值 P=1.35g+1.4q=1.35×4.17+1.4×2.0=8.43 kN/m2走廊活荷载设计值 P=1.35g+1.4q=1.35×4.17+1.4×2.5=9.13 kN/m23.3板的内力计算 3.3.1板的区格划分： 根据板的尺寸和荷载条件，将板划分为如上图所示的7种板，均为双向板，计算板的跨中弯矩时按板的四边固定和四边简支来考虑，计算板的支座负弯矩时按板四边固定来考虑，跨度为轴线之间的距离。 3.3.2内力计算：双向板应用的计算公式： （3.1） （3.2） （3.3） （3.4）表3.1 楼板（双向板）的跨中弯矩计算表1（四边固定: g+q/2 ）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58荷载(g+q/2)()6.436.436.43系数0.04000.03540.03710.00380.00870.0072弯矩()3.9194.8364.371()3.9335.2604.873板区格456尺寸（）3.03.03.0（）3.94.54.20.770.670.71荷载(g+q/2)()6.786.786.78系数0.02460.03350.03160.01560.01020.0116弯矩()1.6912.1692.070()2.1162.3202.143表3.2 楼板（双向板）的跨中弯矩计算表（g+q）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58弯矩()4.2936.3855.764()1.2862.6832.171板区格456尺寸（）3.03.03.0（）3.94.54.20.770.670.71弯矩()2.3863.3963.220()1.6991.7021.777表3.3楼板（双向板）的支座弯矩计算表（四边固定: gq）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58荷载(g+q)()7.837.837.83系数-0.0892-0.0777-0.0797-0.0570-0.0571-0.0571弯矩()-8.134-12.320-11.008()-5.593-9.054-7.887板区格456尺寸（）3.03.03.0（）3.94.54.20.770.670.71荷载(g+q)()8.538.538.53系数-0.0626-0.0754-0.0728-0.0551-0.0570-0.0568弯矩()-4.806-5.788-5.589()-4.230-4.376-4.361表3.4 屋面（双向板）的跨中弯矩计算表1（四边固定: g+q/2 ）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58荷载(g+q/2)()7.957.957.95系数0.04000.03540.03710.00380.00870.0072弯矩()4.9295.9795.405()4.8636.5036.025板区格4567尺寸（）3.03.03.04.2（）3.94.54.25.40.770.670.710.79荷载(g+q/2)()7.957.957.957.95系数0.02460.03350.03160.03420.01560.01020.01160.0105弯矩()1.9832.5432.4275.091()2.4812.7212.5134.020表3.5 屋面（双向板）的跨中弯矩计算表（g+q）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58弯矩()6.1537.5286.797()6.2488.1117.533板区格4567尺寸（）3.03.03.04.2（）3.94.54.25.40.770.670.710.79弯矩()2.5383.5253.3476.435()3.0863.9283.5854.805表3.6 屋面（双向板）的支座弯矩计算表（四边简支: g+q ）板区格123尺寸（）3.94.54.2（）7.27.27.20.540.630.58荷载(g+q)()9.359.359.35系数-0.0829-0.0777-0.0797-0.0570-0.0571-0.0571弯矩 ()-9.713-14.712-13.145 ()-6.679-10.811-9.418板区格4567尺寸（）3.03.03.04.2（）3.94.54.25.40.770.670.710.79荷载(g+q)()9.359.359.359.35系数-0.0626-0.0754-0.0728-0.0781-0.0551-0.0570-0.0568-0.0532弯矩 ()-5.268-6.345-6.126-12.951 ()-4.637-4.797-4.780-9.1563.3板的配筋计算表3.7 楼面板的配筋表截面区隔方向h0（mm）m (KN·M)As (mm2)配筋实际配筋面积As (mm2)跨中B1L011004.293215.198200251L02901.28671.626/8200196B2L011000.8×6.385=5.108256.048190265L02900.8×2.683=2.146119.526/8200196B3L011000.8×5.764=4.611231.138200251L02900.8×2.171=1.73796.746/8200196B4L011000.8×2.386=1.90995.698200251L02900.8×1.699=1.35975.696/8200196B5L011000.8×3.396=2.717136.198200251L02900.8×1.702=1.36275.866/8200196B6L011000.8×3.220=2.576129.128200251L02900.8×1.777=1.42279.206/8200196支座12100-0.8×12.32=-9.856494.04810050314100-5.593280.35817029622100-0.8×12.32=-9.856494.04810050323100-0.8×12.32=-9.856494.04810050325100-0.8×9.054=-7.243363.06813038736100-0.8×7.887=-6.310316.29815033545100-0.8×4.376=-3.501175.49820025155100-0.8×4.376=-3.501175.49820025156100-0.8×4.376=-3.501175.498200251表3.8 屋面板的配筋计算截面区隔方向h0（mm）m (KN·M)As (mm2)配筋实际配筋面积As (mm2) 跨中WB1L011005.069254.088190265L02901.51084.106/8200196WB2L011000.8×7.528301.878160314L02900.8×3.169140.806/8200196WB3L011000.8×6.797272.568180279L02900.8×2.530112.736/8200196WB4L011000.8×2.539101.818200251L02900.8×1.82681.366/8200196WB5L011000.8×3.525141.358200251L02900.8×1.74577.756/8200196WB6L011000.8×3.347134.228200251L02900.8×1.82981.496/8200196WB7L011000.8×5.926237.638200251L02900.8×2.372105.696/8200196支座12100-0.8×14.712=-11.77589.971013060414100-6.679334.798/1019033922100-0.8×14.712=-11.77589.971013060423100-0.8×14.712=-11.77589.971013060425100-0.8×10.811=-8.649433.531017046227100-0.8×14.712=-11.77589.971013060436100-0.8×9.418=-7.534377.648/1017037945100-0.8×4.797=-3.838192.38820025155100-0.8×4.797=-3.838192.38820025156100-0.8×4.797=-3.838192.38820025167100-0.8×9.156=-7.325367.178/101703794楼梯设计采用板式楼梯，楼梯上的均布荷载标准值为2.5,混凝土采用C40，板梁的纵筋为HRB335级钢筋。踏步尺寸为270mm×150mm。4.1 梯段斜板设计斜板长：斜板厚：4.1.1 荷载计算恒荷载标准值： 大理石面层 （0.27+0.15）×0.56/0.27=0.87 混凝土踏步 0.27×0.15/2×25/0.27=1.88斜板 0.1×25×3.473/2.97=2.92板底抹灰 0.15合计 5.82活荷载标准值： 2.50荷载设计值为： P=1.2×5.82+1.4×2.50=10.4844.1.2 截面设计 选配10200，每踏步布置一根8钢筋4.2 平台板设计取板厚h=100mm，取1m宽板带计算。4.2.1荷载计算 水磨石面层： （0.270.15）×0.65÷0.27 = 1.011 KN/m混凝土踏步： （25×0.27×0.15×1/2）÷0.27 = 1.875 KN/m混凝土斜板： （25×0.11×3.473）÷2.97 = 3.216 KN/m 板底抹灰： （0.02×17×3.473）÷2.97 = 0.397 KN/m 6.499 KN/m 活荷载标准值计算： 2.5×1.0 = 2.5 KN/m荷载设计值： P = 1.2×6.4991.4×2.5 = 11.30 KN/m4.2.2 截面设计平台板的计算跨度：M = Pl2 = ×6.49×1.812 = 2.66 KN·M as取20 mm，则平台板的有效高度h0 =has =10020 =80mm s = = = 0.173 = 1 = 1 = 0.1913 s = 10.5 =10.5×0.1913 = 0.904 As = = = 350.29mm2 选配8140，As = 359.0 mm2分布筋选用62004.3 平台梁设计设平台梁尺寸为200mm×350mm4.3.1 荷载计算恒荷载标准值计算： 斜板传来的荷载： 6.499×2.97/2 = 9.65 KN/m 平台板传来的荷载： 2.49×2.10/2 = 2.61 KN/m 梁自重： 25×0.2×（0.350.06）= 1.45 KN/m梁侧抹灰： 0.02×17×（0.350.06）×2 = 0.20 KN/m 13.91 KN/m活荷载标准值计算： 2.5×（2.97/22.1/2） = 6.34 KN/m 荷载设计值： P = 1.2×13.911.4×6.34 = 25.57 KN/m4.3.2 截面设计平台梁的计算跨度：l0 = 1.05ln = 1.05×(4.20.12×2) = 4.16m 弯矩设计值M = Pl02 = ×25.57×4.162 = 55.31 KN·m 剪力设计值V = ln = ×25.57×(4.20.12×2)= 50.63 KN截面设计按倒L形进行计算，有效翼缘宽度bf = b5×hf = 2005×60 = 500 mm，平台梁的有效高度h0 =has = 35035 = 315 mm （as取35 mm） s = = = 0.1161 = 1 = 1 = 0.12375 s = 10.5 =10.5×0.12375 = 0.938 As = = = 623.98 mm2 纵向受力钢筋选用318 As = 763.00 mm2 箍筋选用6200，则平台梁斜截面受剪承载力为 Vcs = 0.7 ·ft ·b·h0 1.25fyv ·n·Asv1 ·h0/s = 0.7×1.1×200×3151.25×210×28.3×2×315/200 = 4851023400.56= 71910.56N = 71.91 KNV = 50.63 KN,满足要求。5 荷载计算5.1 恒荷载标准值5.1.1 屋面框架梁线荷载标准值SBSAPP防水层4厚（一层）高聚物改性沥青卷材防水0.004×10.5 = 0.042 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2100厚1：10水泥膨胀蛭石找坡保温层 0.1×15 = 1.5 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25 = 3.0 KN/m2铝合金龙骨吊顶 0.12 KN/m2屋面恒荷载： 5.462 KN/m2 5.1.2 楼面框架梁线荷载标准值20厚磨光大理石板（稀水泥填缝，刷草酸、打蜡） 0.02×28 = 0.56 KN/m25厚M907石材胶结剂 0.005×10 = 0.05 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20 = 0.4 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25 = 3.0 KN/m2铝合金龙骨吊顶 0.12KN/m2 楼面恒荷载标准值 4.19KN/m2 5.1.3屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重： 0.25×0.5×4.5×25 = 14.06 KN边柱粉刷层自重： 0.02×（0.50.12）×2×4.5×17 = 1.163KN女儿墙自重（高900 mm，240厚）： 0.24×0.9×4.5×19 = 15.39 KN女儿墙粉刷层自重： 0.02×0.9×2×4.5×17 = 2.754KN屋面连系梁传来自重： 1/2×4.5×1/2×4.5×5.462 = 27.56KN顶层边节点集中荷载 G5A = G5D = 64.097KN 中柱连系梁自重： 0.25×0.5×4.5×25 = 14.06KN中柱连系梁粉刷层自重： 0.02×（0.50.12）×2×4.5×17 = 1.163 KN 连系梁传来屋面自重：（1/2×1/2×4.5×1/2×4.5+1/2×1.5×1.5×2+1.5×1.5）×5.462 = 38.405 KN顶层中间节点集中荷载 G5B = G5C = 53.628 KN5.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重： 0.25×0.5×4.5×25 = 14.06 KN边柱粉刷层自重： 0.02×（0.50.12）×2×4.5×17 = 1.163KN铝合金窗自重： 3.3×1.5×0.45 = 2.228 KN窗下墙体自重： （4.50.4）×0.24×0.8×7.0 = 5.5104 KN窗间墙体自重： 0.24×1.5×（4.53.30.4）×7 = 2.016 KN窗上部墙体自重： 0.24×（4.50.4）×（3.60.81.50.5）×7 = 5.5104 KN墙体粉刷层总重： 0.02×（4.50.4）×0.8 + 0.02×（4.50.4）×（3.60.81.50.5） + 0.02×（4.53.30.4）×1.5 ×2×17 = 3.0464KN框架柱自重： 0.4×0.4×3.6×25 = 14.4 KN框架柱粉刷层自重： 0.02×3.6×0.4 + （0.40.24）×3 ×17 = 0.588KN连系梁传来楼面自重： 1/2×4.5×1/2×4.5×4.19 = 21.212 KN中间层边跨节点集中荷载 GA = GD = 69.734KN中柱连系梁自重： 0.25×0.5×4.5×25 = 14.06 KN中柱连系梁粉刷层自重： 0.02×（0.50.12）×2×4.5×17 = 1.163KN内纵墙传来的自重（包括门）： （4.50.4）×（3.60.5）1.0×2.1 ×0.24×7+1.0×2.1×0.2 = 18.2448KN内墙粉刷自重（扣除门）： 0.02×（4.50.4）×（3.60.5）1.0×2.1×2×17 = 7.2148 KN框架柱自重： 0.4×0.4×3.6×25 = 14.4KN框架柱粉刷层自重： 0.02×3.6×0.4 + （0.40.24）×3 ×17 = 0.588 KN连系梁传来楼面自重： （1/2×1/2×4.5×1/2×4.5+1/2×1.5×1.5×2+1.5×1.5 ×4.19 = 29.461 KN中间