高校教学办公楼毕业设计.doc

高校教学办公楼中文摘要本次毕业设计的内容是进行湖南省市某市教学办公楼的设计。根据“华东交通大学建筑工程专业毕业设计任务”的及参照“华东交通大学建筑工程专业毕业设计指导书”要求进行，设计中应进行建筑方案设计，建筑施工图设计，结构方案设计，结构平面布置，以及结构计算结构施工图设计等方面, 对结构中一榀框架进行受力及配筋的计算，完成基础、板、梁等施工图的绘制。本次设计采用的是框架结构，共8层，全楼总高为35.4m，总建筑面积为12838.02m2。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构，设计使用年限为50年，所处地区地震设防烈度 7 度（第一组），抗震等级为二级。建筑功能从下至上依次为：一至五层为教室及教师休息室，六至七层为微机教室，八层为教师办公楼和会议室。结构设计手算部分选择3号轴线计算，在确定结构方案后，分别计算其恒载、活载、风载及水平地震作用，采用分层法计算竖向荷载作用下的内力，采用D值法计算水平作用下的内力，进行内力组合后，找出梁、柱各控制截面的最不利内力，进行梁、柱的配筋计算并手绘一榀框架的配筋图，进行单桩设计和楼梯设计。电算部分运用广厦SSW软件完成整栋楼的设计并绘制结构施工图。关键字：高层教学办公楼；方案；建筑；结构；广厦电算ABSTRACT The content of the graduate design is a city in Hunan. According to "East China Jiaotong University Construction Engineering Graduation tasks" and the reference to "East China Jiaotong University graduate design guide book building" requirements, the design should be architectural design, building construction design, structural design, structural layout and the structural calculation and design aspects of construction drawing, structural framework for a Pin and reinforced by the power calculation, the completion of foundation and beams construction mapping. This design uses a frame structure, a total of 8 layers, The total height of the whole building is 35.4m, total construction area is 12838.02 m2. The project is a reinforced concrete frame structure, design life of 50 years, in which seismic fortification intensity 7 degrees (first group), seismic rating of 2. architectural features of the bottom as follows: one to five for the classrooms and the teacher's lounges, six to seven for the computer classrooms, eight-story for the office building and conference room . Hand-counted part of the structural design of choice on the 3rd axis calculation, after the program in determining the structure were calculated permane load, variable load, wind load and horizontal seismic action, using hierarchical method to calculate internal forces under the vertical load, using D value method under the action of calculating the level of internal force, internal forces combination, to find beams and columns of the most disadvantaged section of the internal force control, for beams and columns of reinforced concrete frames are calculated and painted a framework of reinforcement plan, design and stairs designed for single pile . The computer parts mansions of whole building structure design and draw construction drawings use Guangsha SSW software .Keywords: highrise of teaching office; program; building; structure; Guangsha SSW目 录第一章 绪论1第二章 工程概况 12.1 工程名称22.2 建筑地点22.3 工程功能要求22.4 设计资料22.5 设计总要求及目的22.6建筑设计内容22.7 结构设计要求及内容3第三章 建筑设计说书43、教室设计思路3.1 通风设计.43.3 采光方面43.4 声环境53.4 人流组织和消防疏散53.4 建筑设计步骤5第四章 结构设计手算计算书64.1 结构布置及计算简图确定64.2 截面尺寸估算74.3 荷载计算84.4 水平荷载作用下框架侧移计算204.5 竖向荷载作用下框架内力计算284.6 水平荷载作用下框架内力计算514.7 内力组合814.8 框架梁、柱配筋计算914.9 楼梯设计1104.10 基础设计及配筋111参考文献111致谢112第一章 绪论高层教学办公楼，为一以满足教学办公为主要目的大楼。这种集教学办公功能为一体的公共建筑，被广泛运用于个高校综合教学楼，其高度适中、结构相对简单。在教学办公楼的结构设计中，其为一高层结构，因此除了竖向荷载外，主要还是考虑水平方向的风载作用和地震作用。尤其房屋高度的增加，水平荷载产生的侧向位移明显增加，应使用更多的材料来抵抗水平荷载，更应该考虑结构设计的合理性、经济性。综合考虑水平荷载和结构体系的关系，根据建筑高度、尺寸和其他条件，而进行选择经济而有效的结构类型和结构体系。只有做到这一点才能完成一个较好的结构设计。高层建筑的结构体系中，框架结构住宅的优点是抗震性能好，结构牢固，使用寿命长，且住宅内可以自由分隔，大开间办公楼均采用此结构。但是由于它的水平作用下侧向变形较大（呈剪切型），因此框架结构的建筑高度受到限制。本次设计的教学办公楼建筑高度高度为31.5m 高度不是很大采用用框架结构较为合理，便于设计施工和平面布置。虽然我国（特别是一线城市）高层建筑不断迅速发展，建筑高度不断增加，建筑的类型和功能越来越复杂，结构的体系更加多样化，这些都显示了我国高层建筑结构设计和施工技术水平得到了很大的提高。但是并不是越高的建筑就是越好的，因为随着建筑高度的增加该建筑的运营成本,包括防火抗震以及人流的疏散等都会带来较大的困难，这点希望能引起人们的关注，因此我们要合理选择建筑的高度，达到建筑艺术和经济的完美结合。本设计的工作主要有下面的步骤：1、对建筑方案的确定，根据设计任务书的主要思想，运用天正软件绘制出平面立面剖面图；如果结构上不允许，可做修改；2.结构设计方案的确定、根据建筑方案进行结构布置；3.结构计算，包括手算一榀框架，楼层重力荷载的计算，GS-SSW中的竖向荷载计算、结构内力计算、结构自振周期计算、结构配筋计算等等；4.运用GS绘制结构设计施工图，其中包括梁配筋图、板配筋图、柱配筋图。在运用天正，探索者软件对施工图进行修饰。第二章 工程概况2.1、工程名称：某高校教学办公楼2.2、建筑地点：湖南省某市2.3、工程功能要求：1、 总建筑面积为1000015000m2；本教学办公楼主体部分为十十二层，自下而上依次为教室、计算中心、办公室和会议室，同学根据具体情况可做适当调整。2、 本教学办公楼主体部分为八层，自下而上依次为教室、计算中心、办公室和会议室。2.4、设计资料：1、 自行确定设计资料；2、 基本风压：0.45KN/m2；3、 基本雪压：0.35KN/m2；4、 地面粗糙程度：B类；5、 地质条件：根据工程地质勘探报告，地面以下土层分布均匀，自上而下土层厚度和土质情况依次为：素填土：层厚0.6-3.6m,fk=60kPa；粉质粘土：层面埋深0.6-3.6m, 层厚1.9-6.9m,fk=240kPa,qsik=40kPa；强风化千枚岩： 层面埋深4.3-7.6m, 未钻透,fk=300kPa； 人工挖孔桩时qpk=3200kPa, qsik=70kPa；6、 该工程所处地区地震设防烈度 7 度（第一组）， II 类场地，设计基本地震加速度值 0.10 g 。2.5、设计总要求及目的：1、 认真贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则；2、 掌握建筑设计的内容、方法和步骤；3、 了解和掌握建筑设计的相关设计规范和规定；4、 掌握建筑设计相关软件的使用，进一步提高计算机绘图能力；2.6、建筑设计要求及内容： 在满足建筑功能和有关规范的前提下进行建筑方案初步设计，在获得指导教师通过后进行施工图设计，编制设计说明书并完成以下施工图的绘制工作：1、 底层平面图1：1002、 二层平面图1：1003、 标准层平面图1：1004、 屋顶平面图1：1005、 主要立面图不少于二个1：1006、 剖面图不少于一个（楼梯剖面图）1：1007、 细部大样图2-3个1：10-202.7 结构设计要求及内容：1、 确定结构方案（本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构），进行结构布置；2、 进行结构计算并编制计算说明书：1） 手算部分：选取一榀框架进行内力分析及配筋计算；基础选型及计算（柱底内力可用电算结果）；2） 电算部分：用广厦软件完成整个工程的设计；3、 施工图绘制：1） 基础平面布置图（1：100）和基础大样图（1：20）2） 主要楼层板和屋面板配筋图1：1003） 主要楼层梁和屋面梁配筋图1：1004） 框架柱钢筋图1：1005） 楼梯结构图6） 结构总说明第三章 建筑设计说明本工程为高校教学办公楼的设计，拟建八层，下部为教学区，上部为办公区，考虑到防火和未来发展的要求，建筑周围设有消防通道以及地面停车场。 3、教室设计思路总体布局，即从全局的观点出发，综合考虑和组织室内外空间。合理布置建筑总平面：处理好立面、体型、层数和室内外交通问题；解决好建筑各组成部分之间，内部与外部之间适宜的联系与分隔；解决好通风、采光、朝向和使用等大的原则问题，同时做到与周围环境协调。教室是传授知识，进行学术交流的场所，设计时一方面考虑为授课老师创造良好的讲课，演示和书写的条件，为听者创造良好的视听及记录的条件；同时也要有良好的室内气候环境及安全措施。教室是大学中人员密集的场所、也为同学们提供了交往的机会，因此，在设计中应考虑创造各种层次的交往环境。本教学楼作为综合教学楼理应设置大中小多种教室，以方便不同的教学需求，对于公共基础课程采用大班教学故课采用阶梯教室，对于专业基础课程及专业课程应有中等教室和小教室与之对应。3.1通风设计污浊的空气容易使人疲倦、发困，因此保持教室内空气的新鲜及适宜的温、湿度十分重要。在设计中可采用局部开窗，设换气孔等，也可以在教室靠走廊的一侧下部设百叶窗等，有利空气对流；也可考虑采用空调设施等。3.2 采光方面从健康及经济条件而言，自然采光是教室采光的基本光源。普通教室一般采用侧窗采光，对于采用黑板教学时，左光源更有利于老师书写。当然，由于教室内各种光学演示设备的使用，往往要求室内具有方便的可控光环境。最简便的是采用侧窗采光，手动窗帘及灯光控制。对于本设计中的内廊则考虑用高窗来满足，而有少数区域要采用玻璃盖顶采光。3.3 声环境在教室的设计中，最主要的是防止噪声的干扰。在建筑内噪音的主要来源是走廊及附近的教室，特别是在夏季，噪音通过开启的门窗传递。因此，在设计中采用了回型走廊，走廊单侧设教室，避免了走廊两侧教室相对开设门窗带来的干扰。同时，在走廊内设置吸音的吊顶，防止噪音的共鸣及传递。楼梯设于四角及中央部位，且均有前室分隔，对于防止噪音有利。3.4 人流组织和消防疏散教室的出入口的布局需考虑便于疏散并注意减少迟到者对同学和老师的干扰，一般设两个出入口，前后各一个，并应满足防火疏散的原则，即：位于两个安全出口之间的房间，当面积不超过60 m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于0.90m。位于走道尽端的房间，当面积不超过75 m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于1.40m。在课间休息时，教学区也是学生高度集中的地方，是交往的好机会。所以应设计考虑相应的面积和滞留空间，出入教学楼的出入口也应依据人流和消防要求来估算。高层民用建筑设计防火规范规定：高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积，不应超过表211的规定。每个防火分区的允许最大建筑面积 表211建 筑 类 别每个防火分区建筑面积（m2）一 类 建 筑1000二 类 建 筑1500地 下 室500高层公共建筑的大空间设计，必须符合双向疏散或袋形走道的规定。高层建筑的安全出口应分散布置，两个安全出口之间的距离不应小于5.00m。对于教学楼，位于两个安全出口之间的房间，其门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离为15m。  高层建筑内走道的净宽，应按通过人数每100人不小于1.00m计算；高层建筑首层疏散外门的总宽度，应按人数最多的一层每100个不小于1.00m计算。疏散楼梯间及其前室的门的净宽应按通过人数每100人不小于1.00m计算，但最小净宽不应小于0.90m。3.5 建筑设计的步骤平面设计立面型体设计剖面设计细部构造绘制施工图第四章 结构设计手算计算书4.1 结构布置及计算简图的确定选一榀框架进行计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁于柱刚接。各层柱截面尺寸不变，底层柱高从基础顶面至一层板底，基顶标高根据地质条件，室内外高差为-0.45m,室外地坪至基础顶面的高度为0.5m,底层楼层为4.2m,故底层柱高为5.15m,其余各层柱高为3.9m.计算简图如下；4.2 截面尺寸的估算 混凝土强度等级，柱采用C40，梁采用C35。4.2.1梁的截面尺寸 HI跨 h=（1/121/8）L。=7101066 ， 取h=750 B=（1/31/2）h=250375， 取b=300 GH跨 h=750 取b=300 GE跨 h=（1/121/8）L。=8601291， 取h=900 B=（1/31/2）h=300450， 取b=300次梁h=（1/141/12）L。=428450， 取h=500 B=（1/31/2）h=166250， 取b=3004.2.2 柱截面尺寸估算 该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值为=0.8 边柱I 中柱H 中柱G 边柱I I 500×550 H 600×600 G 600×600 E 500×6004.3 荷载计算4.3.1 竖向恒荷载计算（1）屋面找平层 15厚水泥砂浆 0.015×20=0.3防水层（刚性）30厚细石混凝土防水 1.0防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4找平层 15厚水泥砂浆 0.015×20=0.3找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆30.015×14=0.56 保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17合计 6.39（2） 走廊及标准层楼面 小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17 合计 3.224.3.2 竖向活载计算屋面2.0 办公室 、教室 2.0 楼梯、走廊 2.5雪荷载 =0.8×0.35=0.284.3.3 柱 、墙、门、窗重力荷载计算（1）主梁HI b x h=300×750自重：25x0.3×(0.75-0.1) =4.88 抹灰：0.01×（0.75-0.1+0.3）×2×17=0.323 合计 5.198 （2）主梁GH b × h=300×750自重：25×0.3×(0.75-0.1) =4.88抹灰：0.01×（0.75-0.1+0.3）×2×17=0.323 合计 5.198 （3）主梁GE b × h=300 ×900自重：25×0.3×(0.75-0.1)m=4.88 抹灰：0.01×（0.75-0.1+0.3）×2×17=0.323 （4）次梁 b x h=250 x 450自重：25×0.25×(0.45-0.1) =2.188 抹灰：0.01×（0.45-0.1+0.3）×2×17=0.204 合计 2.39 （5）柱I b × h=500 × 500自重：25×0.5×0.5=6.25 抹灰：0.01×0.5×4×17=0.34 合计 6.59 （6）柱H 和柱G b × h=600 ×600自重：25×0.5×0.6=9.0 抹灰：0.01×0.6×4×17=0.408 合计 9.408 7）柱E b x h=600 x 500自重：25×0.5×0.6=7.5 抹灰：0.01×(0.6+0.5) ×4×17=0.374 合计 7.874 （8）女儿墙（做法：墙高1100，100厚混凝土压顶）0.24×1.1×18+25×0.1×0.24+（1.1×2+0.24）×0.02×17=6.182 合计 6.182 （9）底层外纵墙外墙及抹灰：6×0.24×(5.15-0.5) ×18-4.2×2.7×0.24×18/6=11.92 铝合金窗：0.35×2.7=0.95 贴面瓷砖外前面：0.5×（5.15-2.7）=1.23 水泥粉刷内墙：0.36×（5.15-2.7）=0.88 合计 14.97 （10）2-8层外纵墙外墙及抹灰：6×0.24×(3.9-0.5) ×18-4.2×2.4×0.24×18/6=6.998 铝合金窗：0.35×2.4=0.84 贴面瓷砖外前面：0.5×（3.9-2.4）=0.75水泥粉刷内墙：0.36×（3.9-2.4）=0.54 合计 9.13 （11）底层内纵墙内墙自重：(5.15-0.5) ×18×0.24=20.1 水泥粉刷：0.36×（5.15-0.5）×2=3.35 合计 23.45 （12）2-8层内纵墙内墙自重：(3.9-0.5) ×18×0.24=14.69 水泥粉刷：0.36×（3.9-0.5）×2=2.448合计 17.14 （13）底层外横墙外墙及抹灰：(5.15-0.5) ×0.24×18=20.1贴面瓷砖外面：0.5×5.15=2.6 水泥粉刷内侧：0.36×（5.15-0.5）=1.17 合计 23.87 （14）2-8层外横墙外墙及抹灰：(3.9-0.5) ×0.24×18=14.69 贴面瓷砖外前面：0.5×3.9=1.8 水泥粉刷内侧：0.36×（3.9-0.5）=1.22 合计 17.71 15）底层内横墙内墙自重：(5.15-0.5) ×0.24×9.8=10.93 水泥粉刷内墙：0.36×（5.15-0.5）×2=3.35 合计 14.28 （16）2-8层内横墙内墙自重：(3.9-0.5) ×9.8×0.24=7.99 水泥粉刷：0.36×（3.9-0.5）×2=2.45 合计 10.45 竖向荷载框架受荷总图4.3.4 集中荷载计算（1） H-I轴间框架梁 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载 屋面板传荷载： 恒载：6.39×1.4××2=11.18 活载：2.0×1.4××2=3.5 楼面板传荷载： 恒载：3.32×1.4××2=5.81 活载：2.0×1.4××2=3.5 梁自重5.198 H-I轴间框架梁的均布荷载为 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=5.198+11.18=16.38 活载=板传荷载=3.5 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=5.81+5.198=11.0 活载=板传荷载=3.5（2） G-H轴间框架梁 屋面板传荷载：恒载： 6.39×1.5×5/8×2=11.98 活载： 2.0×1.5×5/8×2=3.75楼面板传荷载： 恒载： 3.32×1.5×5/8×2=6.23 活载： 2.0×1.5×5/8×2=3.75 梁自重：5.198 G-H 轴间框架梁的均布荷载为： 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=11.98+5.198=17.18 活载=板传荷载=3.75 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=6.23+5.198=11.43 活载=板传荷载=4.68（3） E-G轴间框架梁 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载 屋面板传荷载： 恒载：6.39×1.275××2=10.18 活载：2.0×1.275××2=3.188 楼面板传荷载： 恒载：3.32×1.275××2=5.29 活载：2.0×1.275××2=3.20 梁自重：6.37G-E轴间框架梁的均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=4.37+10.18=16.55活载=板传荷载=3.18 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=4.37+5.29=11.66 活载=板传荷载=3.98 （4） I轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载梁自重：25.0×0.3×(0.5-0.1) =3.0 故顶层柱恒荷载 =6.182×6.0+3.0×(6-0.5) + 6.39×1.41-2×(1.4/6)2+(1.4/6)3 ×6/2×2=102.10 顶层活荷载：=2.0×1.4×（1-2×（1.4/6）2+（1.4/6）3 ×6/2×2=15.18 KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =17.14×6+3.0×5.5+3.32×0.9038×6=137.32 标准层柱活载=板传活载 =2.0×1.4 × 0.9038 ×6=15.18 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =23.44×（6-0.5）m +2.5×（6-0.5） =142.44 （5） H轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传活载 =15.18 +2.0×1.5×1-(1.5/6)2+(1.5/6)3 ×6 =31.45 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =14.688×（6-0.6）+3.0×（6-0.6）m+3.32×1.4m×0.9038×6/2×2=139.71 标准层柱活载=板传活载 =2.0×1.4×0.9038×6+2.5×1.5×0.9531×6 =36.63基础顶面恒载=基础梁自重 = 2.5×（6-0.6） =13.5 （6） G轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.0 ×(6-0.6) +6.39×1.5×0.9531×6+6.39×1.275×1-2×(1.275/6)2+(1.275/6)3 ×6=118.18 顶层柱活载=板传活载 =2.0×1.5m×0.9531×6 +2.0×1.275×0.9644×6=31.92标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =17.14×（6-0.6）+3.0×（6-0.6）+3.32×1.275×0.9644×6=161.70标准层柱活载=板传活载 =2.5 ×1.5×0.9531×6+2.5 ×1.275×0.9644×6=39.88（7） E轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=女儿墙重+梁自重+板传荷载=6.182 ×6+3.0×（6-0.6）+6.39×1.275×0.9644×6/2×2=100.43 顶层柱活载=板传活载 =2.0×1.275×0.9644×6=14.75 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =17.14×6+3.0×（6-0.6）+3.32×1.275×0.9644×6=143.5 标准层柱活载=板传活载 =2.0 ×1.275×0.9644×6/2×2=14.76 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=23.436×（6-0.6）+2.5×（6-0.6）=140.05（8） 次梁产生的集中力H-I柱之间顶层梁恒载=梁自重+板传荷载次梁自重=25×0.25m×0.45=2.8 故梁恒载=2.8 ×6/2×2+6.39 ×1.4 ×0.9038×6/2×4=113.8顶层梁活荷载=板传荷载=2.0 ×1.4×0.9038×6/2×4=67.21 标准层次梁恒载：=2.8 ×6/2×2+3.32×1.4×0.9038×6/2×4=111.09 顶层活载=2.0 ×1.275m×0.9644×6/2×4=29.51 标准层次梁恒载=梁自重+板传荷=2.8 ×6/2×2+3.32×1.275×0.9644×6/2×4=65.96 标注层次梁活载=2.0 ×1.275×0.9644×6/2×4=29.51 荷载图如下4.4 水平荷载作用下框架侧移计算4.4.1 风荷载标准值作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标注值 风荷载标注值公式如下： 式中 基本风压=0.45 风压高度变化系数，地面粗糙度为B类 风荷载体型系数，本建筑高度比H/B=1.64<4， =1.3， 查规范知，迎风面0.8， 被风面-0.5 风振系数： ，T1约为0.08n（n为建筑层数）T1=0.64，Wo T12=0.184 下层柱高 上层柱高（对顶层为女儿墙高度的2倍） B 计算单元，迎风面宽度B=7m查规范可知=1.27，V=0.42.计算结果如下：层次Hi/mZWOhihjWK831.95 1.000 1.451.371.30.452.43.921.96728.050.881.391.341.30.453.93.925.60624.150.761.321.311.30.453.93.923.67520.150.631.251.271.30.453.93.921.73416.350.511.171.231.30.453.93.619.70312.450.391.071.191.30.453.93.917.4328.550.271.00 1.141.30.453.93.915.6114.650.15 1.00 1.00 1.30.455.153.917.154.4.2 地震作用下内力及侧移验算（1） 框架梁线刚度计算 由于所取得一榀框架是中框架梁，取I=2.0I。，有 i= （2）框架柱线刚度计算 2-8层 底层 D值计算如下表2-8层构件名称KI1.810.47616298H3.310.62444289G3.680.64846033E2.150.51826966底层构件名称KI2.830.6759770H4.390.765