1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页沈阳市英才小学综合教学楼建筑结构设计摘 要本设计是沈阳市英才小学综合教学楼建筑结构设计。本设计采用钢筋混凝土框架结构。柱网布置为 4.5m6.0m，层高为 3.6m 局部层高 3.0m。总高为 15.2m，总长为77.92m，总宽度为 33.34m，总建筑面积 4720 平方米。设有 18 个普通教室和多功能教室、微机室等辅助教学房间及行政办公用房，采用单内廊式平面组合。初定梁、柱截面尺寸，楼板的厚度，并验算是否满足刚度要求，进行重力荷载计算，水平地震作用下的框架的内力分析，水平风荷载作用下框架的内力分析，竖向荷载作用下横向框架结构的内力分析，竖向荷载作
2、用下横向框架结构的内力计算，横向框架内力组合，选择最不利的组合对梁、板、柱、基础进行配筋计算，设计中遵循强柱弱梁，强剪弱弯的设计理念,并对楼梯进行配筋计算等 。关键词：教学楼；柱网布置；框架结构；内力组合；配筋计算辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页The architectural and structural design of YingCai middle school one of teaching buildings in ShenYangAbstractThis design is about one middle school teaching building in She
3、nYang. The layout of the columns is 4.5m6.0m.The height of every floor is 3.6m. And the total height of the building is 15.2m.The total length is 77.92m and total width is 33.34m with a total floor space of 4720 square meters. There are 18 ordinary teaching room,and voice teaching rooms,computer roo
4、ms,assistant teaching rooms.The building is designed by shaped and middle corrider type plane. Firstly I mainly assured the size of beam and column, the thickness of the floors. Then, I checked the desgin whether satisfy the rigidity or not. And then I calculated gravity load, under horizontal seism
5、ic of the internal forces of framework, under wind load of the internal forces of framework, horizontal framework structure of the internal forces under vertical load. And then, I did the combination of internal force of horizontal framework and assured the reinforcement of beams, columns, floors an
6、d foundations by the most disadvantage combination of internal force. Follow the weak roof beam of strong post in the design, cut the weak and curved design idea strongly,at the same time I did the calculation of the stairs, rain shelter and so on.Keywords: teaching building，arrangement of columns，f
7、ramework，combination of internal force， calculation of reinforcement辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页目 录1.绪论.11.1 设计理念 .11.2 混凝土的组成与分类 .11.3 混凝土的优点及缺点 .21.4 混凝土的发展 .22.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 建筑做法 .52.7 一些主要构造的做法 .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
8、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.93.1.6 结构抗震等级.93.2 结构设计与计算 .93.2.1 框架结构布置.103.2.2 估算板、梁、柱的截面尺寸.103.2.3 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.113.3 基本假定与计算简图 .123.3.1 基本假定.123.3.2 计算简图.123.4 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 屋面及楼面活荷载标准值（面荷载）.143.4.3 各层柱荷载汇总.143.4.4 各层梁.柱自重标准值汇总.153
9、.4.5 各层门、窗自重汇总.163.4.6 各层墙体自重汇总.163.4.7 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 7.19辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页3.5.1 重力荷载代表值.193.5.2 横向框架梁、柱的线刚度.203.5.3 横向框架柱侧移刚度 D 值 .213.5.4 横向水平地震作用计算.243.5.5 横向水平地震作用下的侧移计算.263.5.6 横向水平地震作用下的框架内力计算.273.6 水平风荷载作用下框架的内力分析 .343.6.1 水平风荷载标准值.343.6.2 水平风荷载作用下水平位移验算.343.6.3 横向水平风荷载作用
10、下的框架内力计算.353.7 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 .423.7.1 计算单元的选取.423.7.2 荷载计算.423.7.3 竖向恒荷载计算.443.7.4 梁端、柱端弯矩的计算.513.7.5 竖向荷载作用下梁端剪力、柱轴力的计算.633.8 横向框架内力组合 .703.8.1 结构抗震等级.703.8.2 横向框架梁内力组合.703.8.3 横向框架柱内力组合.843.9 楼板设计 .893.9.1 荷载设计值.903.9.2 计算跨度.903.9.3 内力计算.903.9.4 板的配筋计算.913.10 梁柱设计 .933.10.1 框架横梁.933.10.2 框架柱.
11、983.11 楼梯设计 8 .1063.11.1 设计资料.1063.11.2 梯段的计算.1063.11.3 斜板设计.1063.11.4 平台板的设计.1083.11.5 平台梁设计.1093.12 基础设计 6.1103.12.1 边柱柱下独立基础.1103.12.2 中柱柱下独立基础.1153.13 雨篷的设计 .1203.13.1 确定雨篷模板尺寸.1203.13.2 雨篷板的计算.1203.13.3 雨篷梁的计算.121结 论 .125辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页致 谢 .126参考文献.127附录 专题.128辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1.绪论1.1 设计理
12、念本设计设计题目是“ 沈阳市英才小学综合教学楼的建筑与结构设计” ，根据辽宁科技大学资源与土木工程学院下发的 12 届毕业生，综合教学楼组毕业设计任务书。本设计总建筑面积 4720 平方米，建筑总高度 15.2 米，分四层，层高 3.6 米，柱网 4.56.0米。根据功能被分成两个部分即教学部分和行政部分。此综合教学楼设计就采用钢筋混凝土框架结构。钢筋混凝土框架结构做为常用的结构形式之一，其结构体系的特点为：1、建筑平面布置灵活，使用空间大。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。框架结构是现代建筑
13、的主要结构形式。框架结构使用的主要材料是的钢筋混凝土，钢筋混凝土是以混凝土材料为主，并根据需要配置受力的钢筋、分布筋、箍筋，弯起筋等。框架结构是由梁，柱，节点及基础组成的一种结构形式。框架结构按照结构布置的不同，主要分为横向框架承重，纵向框架承重及双向承重三种方案。横向框架承重方案中，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制时应沿横向布置，楼板为现浇时一般设次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平地震作用。在纵向框架承重方案中，竖向荷载主要由纵向框架承担，预制楼板布置方式和次梁设置方向与横向承重框架相反。双向承重方案纵横向均为主要受力方向。钢筋混凝土结构充分利用了钢筋、混凝土间能够协同
14、工作的机理，用抗拉强度很高的钢筋来协助混凝土抵抗拉应力，大大提高了混凝土结构的抗拉强度。1.2 混凝土的组成与分类混凝土是由胶凝材料、骨料和水（有些品种的混凝土中可不加水） ，按适当的比例拌和而成的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材，简写为“砼” 。混凝土按所用胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。1、水泥混凝土又称普通混凝土（简称为混凝土） ，是由水泥、砂、石和水所组成，另外还常加入适量的掺合料和外加剂。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，
15、赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结为一个坚实的整体。2、钢筋混凝土（简称 RC） ，是经由水泥、粒料级配、加水拌和而成混凝土，在其中加入一些抗拉钢筋，在经过一段时间的养护，达到建筑设计所需的强度。它应该是人类最早开发使用的复合型材料之一。1.3 混凝土的优点及缺点混凝土之所以被广泛应用于建筑业，是因为它具有很多优点。1、原材料来源广造价低2、可塑性好3、可调配性好4、抗压强度高。混凝土的抗压强度一般为 2040Mpa，有的可高达 80120 Mpa，适合做结构材料。5、与钢筋的共同工作性好。混凝土热膨胀系数与钢筋相近，受力特点可以互补，且与钢筋的粘结力较强，可制成钢筋
16、混凝土，扩大应用范围。6、耐久性好。混凝土一般不需要维护、维修及保养。7、耐火性好。混凝土的耐火性远比木材、钢材、塑料等好，可经数小时高温作用仍保持其力学性质。但普通混凝土也有不足之处，如自重大，比强度小（单位重量的强度） ；抗拉强度低，脆性大；受拉时抗变形能力小、容易开裂；导热系数大，保温隔热性差；硬化较慢，生产周期长等。钢筋和混凝土是两种全然不同的建筑材料，钢筋的比重大，不仅可以承受压力，也可以承受张力；然而，它的造价高，保温性能很差。而混凝土的比重比较小，它能承受压力，但不能承受张力；它的价格比较便宜，但是却不坚固。而钢筋混凝土的诞生，解决了这两者的缺陷问题，并且保留了它们原来的优点，使
17、得钢筋混凝土成为现代建筑物建造的首选材料。1.4 混凝土的发展1、1824 年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥2、年法国人朗姆波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页3、1872 年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋4、混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅 150 多年。5、与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为土木工程结构中最主要的结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。（1）第一阶段钢筋混凝土发明至本世纪初从钢筋混凝土的发明至本世纪初，钢筋和混凝土的强度都比较低，主要用
18、于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。（2）第二阶段从 20 世纪 20 年代到第二次世界战争前后1928 年法国杰出的土木工程师 E.Freyssnet 发明了预应力混凝土，可以用来建造大跨度结构。计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50 年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。（3）第三阶段：第二次世界战争以后至今二战以后到现在，随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产
19、技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页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资源与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，墙体材料为普通灰沙砖和水泥空心砖，七度抗震设防（一般学校应该按照八度设防，但如果刚度分布均匀可按七度设防） ，属于三级框架，乙类建筑。2.2 设计原始数据1场地：沈阳市近郊2耐久年限：50 年3防火等级：二级4自然条件：（1） 最大
20、冻结深度：1.2 m（2）工程相对标高 0.000 （室内地坪）相当于绝对标高 27.5 。 m（3）相对地下水位-5.22 （最高） ，-6.12 （最低） 。（4）本地区抗震设计烈度为七度。（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-14.8，极端历史低温-35 。（6）风向：夏季主导风向为南风，冬季主导风向为西北风。（7）基本风压值：W =0.5002mKN（8）基本雪压值：S =0.50（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a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 平面设计本综合教学楼采用平面形状为 L 形，采用单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 4.5m，进深为 6.0m，走廊宽为 2.7m，教学楼总长为77.92m，主教学楼总宽 14.7m。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页根据设计任务书的要求，本教学楼共设了普通教室 18 间，教师办公室 15 间，党政办公室 13 间，史地教室、自然实验室，多功能教室，音乐教室、体育器材室、微机室、教师阅览室、学生阅览室各 1 间、合班教室 1 间，每层均设有男女厕所
