1、 1 绪 论本设计说明书是根据此次黄河科技学院工学院毕业设计任务书的要求编写的,设计的题目为黄河科技学院教学楼设计方案二。本次毕业设计的内容包括建筑设计和结构设计。结构设计是土木工程专业毕业设计的重要阶段，也是毕业前的综合学习阶段,还是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,更是对大学期间所学专业知识的全面总结。在结构设计前期，我复习了结构力学、土力学与基础工程、混凝土结构设计、建筑结构抗震设计等教材，查阅了大量专业标准和规范，在网上搜集了不少资料，并借阅了一整套专业的工程图纸。在结构设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行结构计算和分析。在结构设计后期，主要进行设计手稿的输入和施工图
2、的绘制，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此我表示衷心的表示感谢。结构设计期间，在指导老师的帮助下，我经过资料查阅及设计计算，加深了对规范、标准等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练掌握了 AutoCAD；在计算书的输入时进一步熟悉了Word。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。本次毕业设计凝结了个人的汗水和心血，由于自己水平有限，设计说明书中难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2 建筑设计2.1 设计资料本设计为黄河科技学院建筑系教学楼。建筑场
3、地平坦，土层分布比较规律。冬季取暖室外计算温度-10，夏季室外计算温度 31。相对湿度冬季为 49%，夏季为56%。结构形式为钢筋混凝土框架结构，基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础。地震烈度为 7 度。2.2 设计依据1、人体尺度和人体活动所需的空间尺度2、办公用品、设备的尺寸和使用必要的空间3、温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等自然条件4、建筑模数5、地形、地质条件和地震烈度本设计为地震区的建筑。设计时主要考虑对抗震有利的场地和地基。房屋设计的体型，应该尽可能规整，简洁，避免在建筑平面及体型上的凸凹。采用必要的加强房屋整体性的构造措施，不做或少做地震时容易倒塌脱落的建筑附属物，女儿墙等须作加
4、固处理。从材料选用和构造做法上尽可能减轻建筑物的自重，特别是减轻屋顶和围护墙的重量 1。2.3 设计原则1、满足建筑功能要求2、采用合理的技术措施3、具有良好的经济效果4、考虑建筑美观要求5、符合总体规划要求3 结构设计3.1 工程概况郑州市黄河科技学院拟建 5 层综合教学楼，建筑面积 4906.50m2，拟建房屋所在地的基雪压 s0=0.35kN/m2，基本风压 0=0.4kN/m2，最大风级 7-8 级，全年主导风向为东北风，夏季主导风向为南风。年降水量 1200mm，日最大降水量 160mm，每小时最大降水量为 40mm/h，最大积雪深度为 25cm。建筑场地平坦，土层分布比较规律。常年
5、地下水位于地表下约 8m，在一般季节施工可不考虑地下水的影响。土的重度=19.0kN/m3，液限 l=25.5%，塑性指数 Ip=9.0，孔隙比 e=0.682，类场地。fk=160kN/m2，冻土深度为 18cm。基础形式为独立基础。冬季取暖室外计算温度-10，夏季室外计算温度 31。相对湿度冬季为 49%，夏季为 56%。地震烈度为 7 度。3.2 柱网布置根据该工程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，具体见建筑施工图。主体结构共 5 层，一层层高为 3.9m，二至四层层高为 3.6m。平面布置采用柱距为 6.6m 的内廊式大柱网，边跨为 6.0m，中间跨为 3.0
6、m。内外墙均采用240mm 厚粉煤灰空心砌块砌筑。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。柱网布置图如图 3.1 所示。图 3.1 柱网布置图3.3 承重方案竖向荷载的传力途径：楼板的均布活荷载和恒荷载经过次梁间接或直接传递至主梁，再由主梁传递至框架柱，最终由框架柱传递至基础。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本行教学楼的框架承重方案为横向框架承重，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度 2。3.4 梁柱截面尺寸的初步确定3.4.1 梁截面尺寸梁截面高度一般取梁跨度的 1/121/8 进行估算，梁宽取梁高的 1/31/2。本设计中边横梁高为 h=66001/11=600mm
7、，截面宽度取 b=6001/2=300mm，可得梁的截面初步定为 bh=300mm600mm。由此估算梁的截面尺寸见表 3.1。表中给出了各层梁的混凝土强度等级，其设计强度 C30 为 fc=14.3N/mm2，f t=1.43N/mm2。表 3.1 梁截面尺寸横梁 bh(mmmm) 纵梁 bh 次梁 bh层次 砼等级AB 跨、CD 跨 BC 跨 (mmmm) (mmmm)15 C30 300600 300400 300600 3005003.4.2 柱截面尺寸柱截面尺寸可按下式进行估算N=FgEn (3.1)式中N 为柱组合的轴压力设计值，为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，
8、内柱取1.25，F为按简支状态计算的柱的负载面积，gE为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取1215kN/m 2，本设计取13kN/m2，n为验算截面以上的楼层层数。 (3.2)cAcNf式中 Ac 为柱截面面积，fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，N为框架柱轴压比限值，本设计抗震等级为三级（建筑设计抗震规范GB50011-2001）,其轴压比限值近似取 0.93。各层柱的负载面积如图 3.2 所示。图 3.2 各柱负载面积图边柱 F1=93 =27.0m2 中柱 F2=94. 5=40.5m2边柱 Ac1 mm21733.14905. 中柱 Ac2 mm268.05.若取柱截面为正方形
9、，则边柱和中柱截面分别为 428mm 和 492mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，确定柱截面尺寸。柱截面尺寸见表 3.2。表 3.2 柱截面尺寸层次 砼等级 柱 bh(mmmm)15 C30 6006003.5 计算简图基础选用柱下钢筋混凝土独立基础，基础顶面标高取-1.100m 。25 层柱高度即为层高 3.6m，底层柱高度从基础顶面取至 2 层楼面标高处即3.9+1.1=5.0m。各梁跨度即为柱截面形心轴线之间的距离。计算简图如图 3.3 所示。（a）横向框架 （b）纵向框架图 3.3 计算简图3.6 荷载计算3.6.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面做法采用倒置式不上人平屋面，具体
10、做法详见 05YJ1 工程用料做法屋 1（B1-35-F5）。40 厚细石混凝土保护层 22kN/m30.04m=0.88kN/m235 厚挤塑聚苯乙烯泡沫板保温层 0.17kN/m30.035m=0.006kN/m2合成高分子防水层 0.40kN/m220 厚 1：3 水泥砂浆找平层 20kN/m30.02m=0.40kN/m220 厚 1：8 水泥膨胀珍珠岩找坡 7kN/m30.02m=0.14kN/m2100 厚钢筋混凝土屋面板结构层 25kN/m30.10m=2.50kN/m2合计 4.33kN/m2屋面恒载(65.4+0.24)(62+3.0+0.24)4.33=4331.53kN/
11、m 2楼面做法采用陶瓷地砖楼面，具体做法详见 05YJ1 工程用料做法楼 10。陶瓷地砖（包括 20 厚 1：4 干硬性水泥砂浆） 0.70kN/m2100 厚钢筋混凝土楼板结构层 25kN/m30.10m=2.50kN/m2合计 3.20kN/m2楼面恒载(65.48+0.24)(62+3+0.24)3.20=3201.13kN/m 23.6.2 屋面及楼面可变荷载标准值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=1.00.35kN/m2=0.35kN/m2楼面活荷载标准值 2.00kN/m2式中 r 为屋面积雪分布系数，取 r=1.0。屋面活载(65.48
12、+0.24)(62+3+0.24)0.50=500.18kN/m 2屋面雪载(65.48+0.24)(62+3+0.24)0.35=350.12kN/m 2楼面活载(65.48+0.24)(62+3+0.24)2.00=2000.71kN/m 23.6.3 梁、柱重力荷载标准值梁、柱平面布置图如图 3.4 所示。图 3.4 梁柱平面布置图梁、柱重力荷载计算见表 3.3。表 3.3 梁柱重力荷载计算bh g li n Gi Gi层次 构件(mm) (kN/m3)(kN/m) (m) (根) (kN) (kN)边横梁 0.30.6 25 1.05 4.725 5.4 24 612.36 中横梁 0
13、.30.4 25 1.05 3.150 2.4 12 90.72 6.0 28 793.8 8.4 8 317.52纵梁 0.30.6 25 1.05 4.725 5.8 4 109.6215次梁 0.30.5 25 1.05 3.938 5.4 17 361.51 2285.53 1 柱 0.60.6 25 1.10 9.900 3.9 54 2084.94 2084.94 25 柱 0.60.6 25 1.10 9.900 3.6 54 1924.56 1924.563.6.4 墙、门和窗重力荷载标准值1、墙体：内外墙均为粉煤灰空心砌块砌筑（5kN/m 3），240mm 厚。（1）外墙：外
14、墙面贴面砖（0.5kN/m 2） ，内墙面 20 厚混合砂浆抹面（17kN/m 3） ，则外墙单位面积重力荷载为0.5+50.24+170.02=2.04kN/m2（2）内墙：两侧均为 20 厚混合砂浆抹面（17kN/m 3） ，则内墙单位面积重力荷载为50.24+170.022=1.88kN/m2墙体重力荷载计算见表 3.4。2、门窗：M-1、M-6、采用钢框门，单位面积荷载为 0.35kN/m2；M-2、M-3、M-4、M-5 采用木框门，单位面积荷载为 0.15kN/m2；C-1、C-2、C-3、C-4、C-5 采用塑钢玻璃窗，单位面积荷载为 0.40kN/m2；单位面积荷载为 0.40
15、kN/m2。门窗重力荷载计算见表 3.5。表 3.4 墙体重力荷载计算每片面积 Gi Gi层次 墙体(m2)片数(kN) (kN)21.06 4 171.85 外墙9.36 2 38.194 46.89 2 176.31 21.06 17 673.08横墙内墙19.62 2 73.7718.9 4 154.2225.1 2 142.3117.1 8 279.0714.22 8外墙1662 1 62.9130.42 2 114.38 16.38 4 123.18 1纵墙内墙19.62 8 295.08 2305.25 19.44 4 158.63 外墙8.64 2 35.2519.44 17 6
16、21.30 横墙内墙58.41 2 219.6216.56 4 135.13 28.98 2 118.24 15.3 8 249.70 外墙14.88 2 607128.08 2 62.60 15.12 4 113.70 17.82 8 268.01 25纵墙内墙15.80 1 15.80 2115.65表 3.5 门窗重力荷载计算自重 面积 数量 Gi Gi层次 门窗编号 (kN/m2) (m2) (n) (kN) (kN)M-1 0.35 42.1 1 2.94 M-2 0.15 1.52.1 4 1.89 M-3 0.15 0.92.1 20 5.67M-4 0.15 1.52.1 2
17、0.95 M-5 0.15 1.22.1 2 0.76 M-6 0.35 1.82.4 2 2.65C-1 0.40 2.12.1 8 14.11 C-2 0.40 1.81.5 6 6.48C-3 0.40 1.41.5 24 20.16C-4 0.40 2.01.5 2 2.4 1C-5 0.40 1.21.5 6 4.32 62.73M-6 0.35 1.82.1 2 2.65 M-3 0.15 0.92.1 20 5.67 M-4 0.15 1.52.1 2 0.95 M-5 0.15 1.22.1 2 0.76C-1 0.40 2.12.1 12 21.16 C-2 0.40 1.8
18、1.5 6 6.48C-3 0.40 1.41.5 24 20.16C-4 0.40 2.01.5 4 4.8 25C-5 0.40 1.21.5 6 4.3266.963.6.5 重力荷载代表值计算顶层重力荷载代表值=屋面恒载+0.5 屋面雪载+纵、横梁自重 +半层柱自重+半层墙体自重 4顶层：屋面恒载 Q1=4331.53kN 屋面雪载 Q2=350.12kN 梁自重 Q3=2285.53kN柱自重 Q4=1924.56kN 墙体自重 Q5=2115.65kNG5=4331.53+0.5350.12+2285.53+0.51924.56+0.52115.65=8812.23kN门窗自重 Q6=66.96kN女儿墙自重 Q7=(65.4+62+3)21.22.04=393.64kNG5=8812.23+66.96 +365.73=9272.83kN其余层重力荷载代表值=楼面恒载+0. 5楼面活载+纵、横梁自重+楼面上下各半层柱自重+ 楼面上下各半层墙体自重
