土木工程毕业设计最终模板(计算书).doc

前 言 本毕业设计说明书是本科高等学校土木工程专业本科生毕业设计的说明书，本说明书全部内容共分十四章，这十四章里包含了荷载汇集、水平作用下框架内力分析、竖向作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计等，这些内容容纳了本科生毕业设计要求的全部内容，其中的计算方法都来自于本科四年所学知识，可以说是大学四年所学知识的一个很好的复习总结,同时也是培养能力的过程。本毕业设计说明书根据任务书要求以及最新相关规范编写，内容全面、明确，既给出了各类问题解决方法的指导思想，又给出了具体的解决方案，并且明确地给出了各类公式及符号的意义和必要的说明。本说明书概念清晰、语言流畅，每章都有大量的计算表格，并且对重点说明部分配置图解。应该说本说明书很好地完成了本次毕业设计的任务要求、达到了本次毕业设计的预定目标。第一章 方案论述1.1建筑方案论述1.1.1设计依据依据土木工程专业2009届毕业设计任务书。遵照国家规定的现行相关设计规范。1.1.2设计内容、建筑面积、标高（1）本次设计的题目为“彩虹中学教学楼”。该工程位于沈阳市，为永久性建筑，建筑设计使用年限50年，防火等级二级。（2）本建筑结构为五层，层高均为4.2m 。建筑面积：5697 m2，占地面积：1139.40m2。 （3）室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。1.1.3房间构成和布置（1）房间构成本工程为一所中学教学楼，根据教学楼的功能要求，此次设计该教学楼共包括20个普通教室，8个120人合班教室，10个教师办公室，计算机室，语音室，物理实验室、电话总机室各1个，1个会议室，资料室，教师休息室，学生会办公室等配套房间若干个，以及配套的卫生间若干个。（2）房间布局 充分考虑教学楼各种房间在功能和面积等方面的不同，尽量做到功能分区清晰，各功能分区之间联系紧密，以及结构布置合理等，在设计中主要注意了以下几点：教室（包括普通教室和合班教室）布置在教学楼的阳面。语音教室以及录音室等需要安静环境的教室布置在教学楼相对较为偏僻的地方。充分考虑实验室办公室，实验准备室和实验室的紧密联系，各类实验室都设置了配套的教师办公室，实验准备室以及实验储藏室。考虑结构的合理性，像语音室，计算机室，各类实验室，以及合办教室这样大面积的房间，都布置在了一起，使上下层结构更加规整。卫生间布置在教学的阴面，卫生间都带有前室，且通风良好以减少异味，各层卫生间都上下对齐布置，方便穿管。1.1.4采光和通风 本建筑主体结构采用内廊式，内廊式建筑的采光和通风是一个比较棘手的问题，如何做好内廊的采光和通风，满足建筑规范的要求就显得很重要。由于本建筑主体五层长度达到了70.04m，为了满足民用建筑设计通则中所规定的：“内廊式走道长度超过20m时应两端设采光口，超过40m时应增加中间采光口”的要求。在本设计中特在建筑中部设置了大厅并曾设窗，来满足内廊对采光和通风上的要求，同时也可以作为一个共享空间作为学生课间休息的场所。 建筑中的房间，尤其是教室，设置了高窗，足以满足建筑对采光和通风的要求，为学生的学习提供了一个很好的环境。由于是本建筑地处沈阳，需要考虑建筑的保温和节能，因此采用高标准的双层中空玻璃塑钢窗，在一定程度上保证了建筑的保温和节能。1.1.5主要立面和出入口的考虑 考虑到本建筑为教学楼，采用近似对称的立面造型能够体现出科教建筑较为严谨的风格。另外，建筑位于主要交通要道南侧，教学楼坐北朝南，因此把教学楼主出入口设在建筑南面方便进出，此外充分考虑到疏散的要求，在建筑北面设置了次要入口。由于主出入口雨篷较大，因此采用斜拉钢结构雨篷，在立面造型上更体现了一份现代的气息。1.1.6防火及安全 防火和安全是一个需要重点考虑的因素。在本设计中走道，楼梯宽度，房间门宽度，走道长度，采光等均严格按照国家建筑防火规范进行设计，满足防火疏散要求。1.1.7各部分工程构造（1）屋面：为不上人屋面改性沥青防水层 20mm厚13水泥砂浆找平 100mm厚再生聚苯乙烯板保温 膨胀珍珠岩100mm 100mm厚钢筋混凝土板 板底抹灰10mm （2）楼面：水磨石地面 100mm厚钢筋混凝土板 15mm厚板下混合砂浆抹灰 （3）厕所：瓷砖地面20mm厚水泥砂浆保护层 防水剂（2道）15mm厚水泥砂浆找平100mm厚钢筋混凝土板（4）室外台阶：花岗石条石 30厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 100厚C15现浇混凝土 300厚中粗砂垫层（5）墙体： 外墙 20厚1：3水泥砂浆抹灰 300厚空心砖墙体60厚苯板保温层 20厚水泥砂浆抹面 内墙 20厚1：3水泥砂浆抹灰 200厚空心砖 20厚水泥砂浆抹面（6）门窗构件：窗均采用铝合金窗，除正门采用玻璃门外，其他门均采用实木门。1.1.8本建筑设计的主要特点 本建筑主要特点为采用内廊式符合北方地区保温节能的要求。各功能区分区清晰，结构形式较为简单，建筑外墙面采用橙色涂料装饰能够给人一种学生朝气蓬勃的感觉。主体结构采用中间五层，两侧四层的形式，高低错落有致，房间布置合理，经济实用。1.2 结构方案论述1.2.1基本资料（1）抗震条件：本工程抗震设防烈度为7度（0.15g）。（2）气象条件：沈阳地区基本雪荷载0.65kN/m2，基本风压：0.40kN/m2.（3）工程地质条件：类场地，冰冻深度-0.8m，地下稳定水位距地坪4m以下。1.2.2结构形式和基础形式（1）结构形式目前，多层建筑结构中常采用的结构形式有砌体结构，钢筋混凝土结构和钢结构，这三种结构各有它们自己的特点。砌体结构以砖墙为主体，加配钢筋混凝土圈梁和构造柱，因此可根据各地情况的特点因地制宜、就地取材、降低造价，是理想的多层建筑结构形式。但是由于砌体结构由砖墙承重决定了它的开间和进深受到了一定的限制，而且砌体结构对抗震也非常不利。而本设计又是一个位于抗震7度设防地区的教学楼工程，不仅需要采取一定的抗震措施，还由于是教学楼需要一些大开间房间，这就决定了本设计不适合采用砌体结构。钢结构具有强度高、构件重量轻、平面布置灵活、抗震性能好施工速度快等特点。但由于我国钢产量不多，而且施工技术也不是很成熟，因此钢结构建筑造价特别高，因此目前钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种建筑及其他土木工程结构中，而很少运用于教学楼中，因此本设计也不适合采用钢结构。现浇钢筋混凝土框架结构是一种抗震性能好，施工技术成熟，原材料资源丰富，成本和能耗较低，可模性、整体性、刚性，防火性能和耐久性能均较好的结构形式，而且框架结构具有房间布局灵活等特点。所以现浇钢筋混凝土框架结构已经成为现代工程建设中的主要结构型式。正因为现浇钢筋混凝土框架结构有这些特点，而且随着商品混凝土、钢模板和一些新的施工工艺的涌现，现浇框架结构的建筑周期极大缩短、施工质量明显提高、建筑造价不断降低，这些符合教学了的结构特点和施工要求，符合当地的施工条件，所以本设计将现浇钢筋混凝土框架结构作为其主要结构形式。 在选择柱网上，充分考虑结合教学楼房间的特点，主要采用6m6.9m的经济柱网，对于开间要求较大的合班教室，实验室等，则局部采用了9m6.9m的较大柱网，为保证房间的净高，采用井字形楼盖，最大限度地降低了梁高，使结构更为经济。（2）基础形式基础可以分成深基础和浅基础。考虑到本建筑自重较小，地质条件良好，从技术需要的角度考虑选择天然地基上的浅基础。目前多层框架结构中最常用的浅基础形式有无筋扩展基础，柱下钢筋混凝土独立基础，柱下钢筋混凝土条形基础。其中无筋扩展基础是刚性基础，所选材料抗拉强度大但抗拉和抗弯强度很低，设计时，要求一定的刚性角，所以基础相对很高，基坑深度加大，基底压力增加，也不利于抗震。柱下钢筋混凝土条形基础则多用于处理地基软弱而荷载又较大时的工程问题。根据本工程的地质勘测资料显示，本工程地下水位为-4.0m以下，地下水位比较深。另外，地下土层地质良好，没有软弱层，而且地下-1.8m处为中砂层，地基承载力比较高，因此采用施工方便，技术成熟的柱下独立基础更为经济适用。1.2.3结构尺寸及采用的材料 框架柱，梁及楼板，楼梯等均为现浇混凝土结构：（1）框架柱框架柱截面尺寸为500500mm。采用C30混凝土；纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。（2）框架梁框架纵梁截面尺寸为250550mm，框架横梁截面尺寸为300600mm和250400mm，采用C25混凝土；纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。（3）现浇板房间现浇楼板板厚度为100mm，走廊现浇板厚度为100mm，采用C25级混凝土；HPB235级钢筋。（4）基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础，底面尺寸为28002800mm，基础厚为800mm，混凝土强度等级为C25；采用HRB335级钢筋。基础底做100mm厚C15混凝土垫层。（5）楼梯现浇折板式楼梯设有平台梁，楼梯踏步宽为300mm，高为150mm，楼梯斜板厚为150mm，混凝土强度等级为C25，采用HPB235级钢筋。平台梁截面尺寸为200400mm，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。（6）墙体填充墙，外墙300mm厚空心砖墙加60厚苯板保温层，内墙200mm厚空心砖；砂浆等级为M5。1.2.4荷载种类及其组合（1）荷载种类荷载可分为恒荷载，活荷载，风荷载和地震荷载，其中地震荷载在设计中只考虑水平地震荷载，不考虑竖向地震荷载。（2）荷载组合在荷载组合中分别考虑无地震作用下的组合和有地震作用下的组合。其中梁端取最大负弯矩和最大正弯矩所对应的组合，以及最大剪力所对应的组合；梁跨中取最大正弯矩对应的组合；柱取最大弯矩绝对值，最大轴力和最小轴力三者所对应的组合。1.2.5计算方法 用底部剪力法计算水平地震作用； 用D值法计算框架结构在水平地震作用下的内力； 用力矩二次分配法计算竖向荷载作用下的框架内力；结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 系别专业班级 学 生 姓 名 性别 指 导 教 师 职称 2009年 5月25 日摘 要本工程为沈阳市彩虹中学教学楼，位于沈阳市皇姑区.本工程占地面积约1139.40平方米左右，建筑面积5697平方米。本建筑为五层，总高度21.9米，室内外高差为0.45米，女儿墙高0.9米。建筑总长度为70.04米，总宽度为16.7米。，女儿墙实心砖砌筑，除正门为玻璃门外，其余均采用实木门，窗为塑钢窗。在设计中，遵循安全、适用、经济、节能、美观的设计原则遵照国家现行的建筑类设计规范及制图标准，参照教科书中的设计实例，查阅各种建筑及结构图集，所以该设计符合建筑设计的程序要求。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构，柱子混凝土强度等级为C30，首层是500500，其余层截面也均为500500，框架梁混凝土等级C25，截面为250550和250400。建筑地点地质条件良好，柱下基础采用的是混凝土强度C25。结构采用三缝合一构造，基础以上全部断开。设计严格遵守我国现行规范，其中包括«建筑地基基础设计规范»、«建筑结构荷载规范»、«混凝土结构设计规范»、«建筑抗震设计规范»等。计算中包括荷载计算，内力组合，基础设计，楼梯设计等。关键词：教学楼；钢混；框架AbstractThe project locates in Shenyang city in Huang Gu district for didactcal building of rainbow high school in Shenyang.This engineering covers an area of 1139.40 square meters and contains five floors. The total building areas are 5697 square meters. Its total height is 21.9m, the outdoor ground is 0.45m lower than the indoor, and the roof walls are 0.9ms height. The building is 70.04ms total in length, 16.7ms total in width. The design of this building is shaped in formal, with white tiles decorated to the outside wall, and uses reinforced concrete to build the daughter wall. The structure is equipted with glass door as the front door and solid wood doors as the others. The windows are plastic-steel windows. In this design ，following security, apply, economics, energy conservation, handsome design philosophy ,all of theses conform to the state construction design specifications and drafting standard，reference to design example in textbook ，consultion of different kinds of construction and constructional drawing multitude，so this design meets the procedure requirement of building design.The structural form of the civil engineering is the form of reinforcement concret casting. The strength degree of the frame columns is C30. The first cross section of the columns is 500mm500mm,the other cross section of the columns are 500mm500mm too. The strength degree of the frame beams is C25, and the cross sections are 250mm550mm and 250mm400mm. The soil condition of the building site is the concret of C25. The sthructure use three body take up,the sew desist from the foundation. The design is strictly complied with the current code of our country. The code includes the code for design of building foundation,the load code for the design of building structures,the code for design of concrete structures,the code for seismic design of buildings.The calculation includes the load, the composition of internal forces, the design of foundation and the design of the stairs. In the design we use the knowledge which we have learned in the college，for example: CAD and excel. Though some details in this design are not work out perfectly, I do find that I am much more skillful and professional. This graduate design is greatly meaningful.keywords: didactcal building；reinforceed concrete；frame；isolated foundation目 录中文摘要 英文摘要 前言1第一章 方案论述21.1 建筑方案论述 21.1.1 设计依 2 1.1.2 设计内容、建筑面积、标高 21.1.3 房间构成和布置 21.1.4 采光和通风 31.1.5 主要立面和出入口考虑 31.1.6 防火及安全 31.1.7 各部分工程构造 31.1.8 本建筑设计的主要特点 41.2 结构方案论述 41.2.1 基本资料 41.2.2 结构形式和基础形式 51.2.3 结构尺寸及采用材料 61.2.4 荷载种类及其组合 61.2.5 计算方法 7 第二章 荷载汇集 82.1 荷载汇集及截面尺寸的选取 82.1.1 截面尺寸的选取 82.1.2 荷载汇集 8 2.2 计算简图及层数划分102.3 各层重力荷载代表值计算10第三章 水平地震作用下框架内力分析 133.1 基本资料13 3.2 水平地震作用下框架内力 133.2.1 梁线刚度133.2.2 柱线刚度133.2.3 柱的侧移刚度D 143.2.4 水平地震作用分析15第四章 风荷载作用下框架内力分析 224.1 风荷载作用下楼层剪力 224.2 风荷载作用下的框架内力 23第五章 竖向荷载作用下的内力 265.1 竖向荷载计算 265.1.1 荷载传递路线 265.1.2 恒载 27 5.1.3 活荷载 275.2 框架内力计算275.2.1 框架计算简图27 5.2.2 梁固端弯矩285.2.3 内力分配系数计算 29 5.2.4 弯矩分配与传递305.2.5 梁端剪力375.2.6 柱轴力和剪力39 第六章 荷载组合及最不利内力确定 436.1 基本组合公式436.1.1 框架梁内力组合公式436.1.2 框架柱内力组合公式44 6.2 梁的内力组合446.2.1 梁端弯矩的调幅44 6.2.2 控制截面内力计算47 6.2.3 梁控制截面的内力组合506.3 柱的内力组合57第七章 框架结构梁柱配筋计算 647.1 框架梁配筋计算647.1.1 截面尺寸 647.1.2 材料强度 647.1.3 配筋率 647.1.4 基本公式 647.1.5 具体配筋计算67 7.2 框架柱配筋计算 747.2.1 截面尺寸 747.2.2 材料强度 747.2.3 框架柱端弯矩和剪力调整 747.2.4 框架柱配筋计算 77第八章 现浇板配筋计算 878.1 荷载计算 878.2 配筋计算 878.2.1 A板（四边固定板）87 8.2.2 D板（四边固定板）88第九章 基础设计 909.1 确定基础底面面积 909.1.1 选择基础的材料，类型，进行基础平面布置 909.1.2 确定地基持力层和基础埋深 909.1.3 确定地基承载力 909.1.4 确定基础底面尺寸 90 9.2 地基承载力验算 929.2.1 按第一组荷载计算 929.2.2 按第二组荷载计算 929.3 基础抗冲切验算 939.4 基础底板配筋计算 939.4.1 考虑第一组内力设计值 949.4.2 考虑第二组内力设计值 949.5 基础梁的设计 93第十章 折板式楼梯计算 9710.1 梯板设计 9710.1.1 板厚 9810.1.2 荷载 9810.1.3 截面设计 99 10.2 平台板计算 9910.2.1 荷载计算 9910.2.2 截面设计 100第十一章 雨篷设计10311.1 荷载计算10311.1.1 荷载10311.1.2 荷载组合10311.2 配筋计算 103第十二章 技术经济分析104第十三章 施工组织设计106第十四章 结论121参考文献122谢辞 123附录一 译文附录二 外文第二章 荷载计算2.1 荷载汇集及截面尺寸的选取2.1.1 截面尺寸选取（1）框架柱：根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：N/fcbh0.9（三级框架） （2-1）其中B为修正系数，当柱分别为边柱，等跨中柱和不等跨中柱时，B值分别取1.3, 1.2, 1.25。F框架柱的负荷面积框架柱负荷面积上的荷载值，一般取1215 kN/m2n楼层数N=1.2×4.65×6×12×5=2008.8kN=156083.9 mm2 取 bc×hc=500mm×500mm（2）框架梁：(见混凝土设计原理P37)由挠度、裂度控制 h=(1/81/14)l ， b=(1/21/3)h选定纵向框架梁截面尺寸为bb×hb=250mm×600mm 选定横向框架梁截面尺寸为bb×hb=250mm×550mm； 次梁截面尺寸为(1/141/18)l，选定bb×hb=250mm×550mm;（全国民用建筑工程设计技术技术措施P118页）（3）楼板厚度：1/40×3000=75mm 取h=100mm 楼梯板选为150mm2.1.2荷载汇集（1）恒载 屋面（不上人）：改性沥青防水层 0.4kN/m220mm厚13水泥砂浆找平 20×0.02=0.4kN/m2100mm厚再生聚苯乙烯板保温 3.5×0.1=0.35kN/m2 膨胀珍珠岩100mm (0.10+0.14)/2×7=0.84kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 25×0.10=2.5kN/m2板底抹灰10mm 17×0.01=0.17kN/m2 =4.66kN/m2 楼面： 水磨石地面 0.55kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 2.50kN/m215mm厚板下混合砂浆抹灰 0.015×16=0.24 kN/m2 =3.29kN/m2 梁重：纵梁26×0.6×0.25=3.9 kN/m2横梁26×0.55×0.25=3.57 kN/m2次梁26×0.55×0.25=3.57 kN/m2 墙重：（砌体与抹灰之和） 外墙： 13×0.2=2.6kN/m2 内墙： 13×0.2=2.6kN/m2 抹灰：外墙面外抹灰：20厚水泥砂浆0.40kN/m2 外墙面内抹灰及内墙面抹灰：20厚石灰砂浆0.34 kN/m2 保温：外墙60mm厚苯板保温层 0.06×3.5=0.21 kN/m2总墙重：外墙：2.6+0.4+0.34+0.21=3.55 kN/m2 内墙：2.6+0.34×2=3.28 kN/m2 柱：27×0.50×0.50=6.75kN/m（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27kN/m3） 门、窗： 门：0.2kN/m2 窗：0.2kN/m2（2） 活荷载： 客房、会议室、办公室：2.0 kN/m2 卫生间、走廊、门厅、楼梯 ：2.5 kN/m2(办公楼、学校)屋面活载：0.5 kN/m2 (不上人屋面) ； 沈阳雪载：0.50 kN/m2 沈阳基本风压： 0.45kN/m22.2 计算简图及层数划分由于结构质量主要集中于各层楼盖和屋盖处，故可将结构简化为图2-1所示的多质点体系，其中质量G5为第五层上半层高度范围内的全部集中于屋面标高处的质量，其他层质量均取其楼盖及其上、下各一半层高范围内的全部集中于楼面标高处的质量。图2-1 动力荷载计算简图2.3 各层重力荷载代表值计算2.3.1 五层上半层 女 儿 墙：现浇钢筋混凝土，高度0.9m，厚度0.10m26 kN/m3×（16.2+42）×0.9×0.1×2= 272.376kN 屋面自重： 4.66×16.2×42 =3170.664kN 纵梁： 3.9×（42-0.5×7）×4=600.6kN横梁： 3.75×（16.2-0.5×2）×8+6.9×2×7=778.98 kN 柱 子： 6.75××32根=453.6kN外 墙： 3.55× (16.2+42)×2-0.5 ×24 × -24×1.8×0.9-3×0.9×0.9-0.6×（42×2-16×0.5）-0.55×（4×6.9-0.5×8）=423.69kN内 墙： 3.28 × (6.9× ×12+5.1××2+6××13.5-0.55×6 ×13.5-0.55×6.9×12-×11.5×0.5)=863.41 kN 窗重量： 0.2×(24×1.8×0.9+3×0.9×0.9)=8.262 kN 五层上半层的恒载 恒=G5恒=272.376+3170.664+778.97+600.6+453.6+423.69+863.41+8.262=6571.57 kN恒五层上半层的活载：取雪载0.5kN