土木工程毕业设计（论文）-郑州市第一高级中学公共教学楼设计

郑州华信学院毕业设计 郑州市第一高级中学公共教学楼设计目 录第1章 工程概况1第2章 设计资料22.1 工程地质条件22.2 气象资料22.3 抗震设防烈度22.4 材料2第3章 结构平面布置33.1 结构平面布置图33.2 框架梁截面初估33.3 框架柱截面初估4第4章 结构计算简图及梁柱刚度计算74.1 梁的线刚度计算84.2 柱的线刚度计算9第5章 荷载计算115.1 竖向荷载计算115.2 横向荷载计算（风荷载标准值计算）17第6章 风荷载作用下的弹性位移计算196.1 计算柱的抗侧刚度D值196.2 测移值及测移限制20第7章 竖向荷载作用下框架内力计算227.1 竖向荷载作用下弯矩计算227.2 竖向荷载作用下剪力计算297.3 竖向荷载作用下轴力计算33第8章 水平荷载(风荷载)作用下内力计算378.1 D值法计算假定378.2 各柱的剪力值Vi378.3 反弯点高度计算398.4 柱端弯矩及剪力计算408.5 梁端弯矩42第9章 荷载组合及内力组合449.1 控制截面449.2 竖向活荷载的最不利布置489.3 梁端弯矩调幅489.4 荷载组合和内力组合表49第10章 截面设计与配筋设计6210.1 框架梁(正.斜)截面设计及配筋设计6210.2 框架柱截面设计及配筋设计67第11章 楼梯设计77第12章 基础计算8012.1 基本参数8012.2 计算过程8112.3 计算结果85致谢86参考文献87全套图 纸加扣 3346389411或3012250582 2第1章 工程概况学校公共教学楼座落于郑州市二七区。该工程占地面积1291.1平方米，建筑面积6719平方米，平面形状呈“凹”字形，东西方向长57 米，南北方向长25.8 米，建筑物共六层，层高3.9 米，总高度24.45 米。室内外高差0.45 米。 该工程主体为框架结构，地面为水磨石，外檐刷涂料，铝合金窗、木门，抗震设计烈度7度。建筑平面图、剖面图、门窗表等详见建筑设计图。建筑设计使用年限50。该建筑为教学楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，采用框架结构或。由于楼层为六层，主体高度为23,4m，7度抗震，考虑到7度抗震设防区框架结构体系适用的最大高度为45m，框架结构在10层以下的建筑中具有较好的抗震性能，在一般烈度区建造的多层框架房屋是可以保证安全的。框架结构本身抗震性能好，能承受较大的变形，所以选择框架结构。该工程采用全现浇结构体系，楼盖采用现浇混凝土板，梁柱混凝土强度等级为C30，板采用C20混凝土，墙体采用加气混凝土砌块。第2章 设计资料2.1工程地质条件根据工程地质勘察报告，地面以下土层分布自上而下土层厚度及土质情况依次为1.天然地面以下1.2厚为杂填土，地基标准承载力为0KNm2，填土以下2m厚为粉土，地基承载力为200KN/ m2，粉土以下为中密粗砂层，地基砂载力为300KN。 2.地下水位：天然地面以下12m处。2.2气象资料 常年主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风，基本风压为=0.45，基本雪压为=0.40，年平均气温为14.4，7月最热,月平均气温为27.3，1月最冷,月平均温度0.2，无霜期220天,年平均日照时间2400小时,年平均降雨量640.9。2.3抗震设防烈度地震设防烈度：7度。2.4材料板、楼梯的混凝土均选用C20，梁柱的混凝土选用C30。主要受力筋选用HRB335，构造筋选用HPB300。第3章 结构平面布置3.1结构平面布置图根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。 图3.1-1 平面布置图3.2框架梁截面初估边跨B-C跨中跨D-E跨E-F跨，C-D跨同B-C跨纵向框架连系梁次梁3.3框架柱截面初估3.3.1按层高确定截面尺寸 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比()、剪跨比()、轴压比()限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定 （3.1）式中；A柱横截面面积，取方形时边长为an验算截面以上楼层层数F验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定fc混凝土轴心抗压强度设计值框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.7，二级框架取0.8，三级框架取0.9地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取边柱取1.2G结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1218kNKZ3底层柱KZ3:(B轴线)=0.158a=397KZ3: (C轴线)=0.261a=511KZ3: (D轴线)=0.223a=472KZ6底层柱KZ6: (B轴线)=0.221a=470KZ6: (C轴线)=0.287a=535KZ6: (D轴线)=0.139a=372KZ2: (B轴线)=0.074a=272板截面尺寸楼板为现浇双向板，根据经验板厚h=(1/401/50)=(1/401/50)×5500取h=150根据计算结果，考虑抗震设防烈度，以及教学楼空间要求大、使用荷载较大的特点。各截面尺寸如下底层柱=层高+室内外高差+基础顶面至室外地面的高度3.9+0.45+0.55=4.9,其它层同层高。3.3.2 按柱的受荷面积估算 由于框架结构教学楼荷载较小，按计算。负荷面积按考虑，。查表得，设防烈度为7度，小于30m高的框架结构抗震等级为四级，因此。3.3.3 初选楼板 屋面板用，楼面板用。表3.3.3-1 截面尺寸表截面尺寸表b(mm)h(mm)框架梁3006004001000次 梁200500柱550550第4章 结构计算简图及梁柱刚度计算 图4-1 框架计算单元(横向一榀框架)假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础标高根据地质条件，室内外高差暂定为-0.45m,二楼楼面标高+3.90m，故底层柱高为4.350m，部分柱高4.650m.余层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.90m。多层框架考虑为纵横向承重，主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的截面尺寸(已估算)及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度（梁柱的线刚度系数分别用Kb、Kc表示）。混凝土强度等级 梁、柱用C30 图4-2 结构计算图4.1梁的线刚度计算全现浇框架梁中框架梁BC梁 CD梁 边框架梁AB（DE)梁 CD梁 边框架梁 中框架梁4.2柱的线刚度计算 各层柱： 表4.2-1 梁的线刚度系数汇总表 层数层高(m)梁3.90砼等级EC(KN/m2)BC(EF)梁DE梁CD梁Ib(m4)Kb(KN.m）Ib(m4)Kb(KN.m）Ib(m4) Kb(KN.m）1-6层C30 表4.2-2 柱的线刚度系数汇总表 层数层高(m)柱3.9砼等级IC(m4)kb(KN.m)C301.08×10-2修正前修正后1-6层8.17×1047.35×104 第5章 荷载计算5.1竖向荷载计算 在保证必要计算精度的前提下，为简化计算可将作用在框架上的荷载作如下简化 作用在框架梁上的集中荷载位置允许移动不超过梁计算跨度的1/20。计算次梁传给框架主梁的荷载时，允许不考虑次梁的连续性，即按各跨均在支座处间断的简支次梁来计算传至主梁的集中荷载。作用在框架上的次要荷载可简化为与主要荷载相同的荷载形式，但应对结构的主要受力部位维持内力等效。如框架主梁自重线荷载相当于次梁传来的集中荷载可称为次要荷载，此线荷载可化为等效集中荷载叠加到次梁集中荷载中。另外，可将板传至框架梁上的三角形、体形荷载按支座弯矩等效的原则改变为等效的均布荷载。楼面（屋面）活荷载不可能以规范所给的标准值同时满布在所有楼面上，所以按荷载规范考虑楼面活荷载折减。 对于楼面梁当其受荷面积大于25m2时，折减系数为0.9。 对于墙、柱、基础，则需根据层数多少取不同的折减系数。如下表所示 表5.1-1 活荷载按楼层数的折减系数墙、柱、基础计算截面以上的层数123456计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.90）0.850.700.655.1.1恒荷载及其计算简图 表5.1.1-1 屋面荷载构造层面荷载(KN/m2)面层、防水层、隔热层、保温层、找平层1.5结构层：100m厚现浇钢筋混凝土板2.5抹灰层：15厚混合砂浆0.3吊顶蓬0.5合计4.8 表5.1.1-2 楼面荷载构造层面荷载(KN/m2)水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）0.65结构层：150mm厚现浇钢筋混凝土板0.15×25=3.75抹灰层：15厚混合砂浆0.015×20=0.3吊顶蓬0.5合计5.2横向框架梁线上荷载 主梁 AB跨第6