三河县某实验中学教学楼土木工程专业毕业设计计算书.doc
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1、1 绪论根据设计材料提供的建筑场地的地质条件及所在地区的抗震烈度,确定出拟建建筑物的抗震等级为二级,建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分,我们主要以结构设计为主。建筑设计部分:考虑了各种因素对建筑物的影响,采用了能够满足多方面使用要求,又比较经济、合理、美观、适用的方案。在进行设计的过程中,满足了规范对学生宿舍楼的高宽比、隔音、安全出口、消防、节能等要求。结构设计部分:分别从结构体系、结构总体布置、屋盖的结构方案、基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。结构计算大致分为以下几个步骤:构件布置:按建筑方案中的平、立、剖面进行设计,确定各构件的截面及布置,绘出结构计算简图并初选梁、柱截
2、面。荷载统计:在选截面的基础上,按从上倒下的顺序进行,在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范,完成恒载及活载的统计,并求出重力荷载代表值。框架水平地震作用下侧移验算:先算出各个构件的侧移刚度,再根据顶点位移法计算结构的自振周期,按底部剪力法求水平地震剪力,顶点无附加水平地震作用。横向框架内力分析:分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载作用下的内力。用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩、剪力。内力组合:对恒载、活载及地震作用下横向框架的内力进行组合,找出最不利的内力组合,作为对框架梁、柱进行截面设计,和截面配筋计算的依据。板的设计:用弹性理论对板进行设计,求出板的配筋。基础设计:采用钢筋
3、混凝土柱下独立基础。设计成果:平面图四张,立面、剖面一张,楼梯剖面、楼梯配筋图、楼梯详图及楼板配筋图一张。楼、屋盖的结构布置、横向框架、纵向框架配筋图各一张,墙身大样图一张,建筑总说明及结构总说明等。在设计过程中我们严格按照现行建筑设计规范和现行结构设计规范进行设计,并取一榀框架进行内力配筋计算,绘制建筑施工图和结构施工图,在设计的过程中我们还参考了有关的教材和图集,房建、混凝土结构、抗震等,但是由于我们的水平有限和经验的缺乏,以及资料的不足,还有许多不合宜之处,希望各位老师提出批评指正。2 工程概况2.1工程情况2.1.1工程简介该工程为三河县某实验中学教学楼。总建筑面积3000平方米左右,
4、主体结构4层,拟容纳班级18个。建筑层高自定,无地下室。2.1.2自然条件 、场地情况拟建场地地段情况见图所示,场地地势平坦,不考虑该场地周围建筑物和道路的影响。图2.1 场地布置图工程地质条件如下简介: 根据勘察报告,建筑场地土类别为类,场地土自上而下分布为:杂填土、淤泥、粉质粘土、残积粘性土、强风化砂岩、中风化砂岩。本工程的持力层为层粉质粘土,层地基承载力特征值为120 kPa,压缩模量为Es6.5MPa,层地基承载力特征值为220 kPa,场地土对混凝土结构没有腐蚀性。、基本风压:0.35kN/ 、该地区地震设防烈度为8度,设计地震分组为第一组,场地类别是第类,设计基本地震加速度为0.2
5、0g。2.2建筑方案简要说明2.2.1平面设计 该教学楼根据使用要求,结合场地条件,结构选型等情况,按照建筑模数选择开间和进深,进而选择合理的建筑平面为灵活分割使用空间创造条件。2.2.2建筑设计要点 、用房采用的是单走廊,双面布房,走廊轴线宽度2.7m 、建筑内设有卫生间各两间,普通教室、实验室等数间 、建筑立面1至4层对齐 、屋面采用不上人屋面,做保温、防水层,设女儿墙但不设置屋檐以及顶部不凸出楼梯 、8度框架房屋的高宽比小于等于3,满足要求 、混凝土强度等级梁C30,柱C40,受力钢筋采用级,其他采用级2.2.3防火要求 为了满足防火等级的要求,建筑安全出口为四个,分别设在建筑的前部、后
6、部和端部,走道和楼梯的最小宽度均大于1.1m。2.2.4楼梯设计 、设计要求 在设计中要求楼梯坚固、耐久、防火,做到上下通行方便,便于搬运家具物品,有足够的通行宽度和疏散能力。此外,楼梯尚有一定的美观要求。 楼梯间设计应符合现行国家标准建筑防火规范和高层民用建筑设计规范的相关规定。 、构件规定 楼梯梯段净宽不应小于1.1m,六层及六层以下住宅,一边设有栏杆的梯段净宽不应小于1米,楼梯踏步宽度不应小于0.26m,踏步高不应大于0.175m,楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽,且不得小于1.2m。 楼梯下面净空高度的控制为:梯段上净高大于2200mm , 楼梯平台处梁底的净高大于2000mm。 平台
7、深度的计算应从结构边开始,考虑安全因素,平台边缘应退离转角或门边大约一个踏面宽的位置。3 结构设计3.1 结构概念设计3.1.1结构平面布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求,进行了建筑平面及剖面设计。该框架柱网平面布置规则,如图3.1,选其中一榀横向框架设计计算,kJ-5计算简图,如图3.2中,框架梁的跨度等于柱截面形心轴线之间距离,底柱高从基础顶面算至二层楼板底。室内外高差为0.6m,基础顶面至室外地坪通常取0.5m,故底层柱高4.7m,其余各层的柱高从板底算至板底,均为3.6米。3.1.2材料选择及构件截尺寸 楼板及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取120mm ,梁截面
8、高度按照梁跨度的112到18估算,当梁的负载面积较大时,易取上限值。为了防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不易小于4。梁截面宽度可取1312梁高,同时不易小于12柱宽,且不应小于250mm,梁截面尺寸见表2.1,混凝土强度柱采用C40,梁采用C30,板采用C20,基础采用C25。 柱截面尺寸按照轴压比确定,查多高层抗震等级规范知该框架的抗震等级为二级,轴压比限值v0.8,各层的重力荷载代表值近似取12kNmm,可知边柱及中柱的负载面积为(36002+36002)(60002)3.6310.8,(36002+36002)(6000227002)3.64.3515.66的第一层柱截面积
9、为:边柱1.3,中柱1.25边柱 Ac1.33.631210004(0.819.1)44104.71mm 中柱 Ac1.253.64.351210004(0.819.1)61492.15 mm 如取柱截面为方形,则边柱和中柱截面宽度分别为210mm和248mm根据上述计算结果并综合考虑其他因素,如hc不宜小于400毫米,宽度bc不宜小于350毫米,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。本设计柱截面尺寸取值如下:14层:550550mm板:现浇板厚取h=120mm,平台板厚取h=70mm,阳台板100mm,雨棚80mm。3.1.2 材料选择及构件截面尺寸梁截面尺寸()及各层混凝土强度等级 表3.1横
10、梁(mm)纵梁(mm)层次强度等级L1L2L314C30300700300500300500平台梁:200300 梯柱:250250 阳台挑梁:L5:300400 阳台边梁:L6:250400图3.1 梁柱结构平面布置图图3.2 计算简图3.2 荷载统计3.2.1永久荷载统计屋面荷载(不上人屋面)1:3厚刷着色涂料保护层4厚高聚物改性沥青着色材料 0.05kN/20厚1:3水泥砂浆找平层 200.020.4kN/1:6水泥焦渣找2坡最薄处30厚,振捣密实表面抹面(0.030.031)/2)120.36kN/108厚水泥蛭石保温层 50.1080.54kN/120厚现浇钢筋混凝土板 250.12
11、3kN/ 合计: 4.35kN/楼板荷载、 楼面做法 陶瓷面砖楼面 10厚地砖铺实拍平,水泥砂浆擦缝 0.01019.80.198kN/ 20厚1:4干硬性水泥砂浆 0.02200.4kN/ 素水泥浆结合层一遍 钢筋混凝土现浇板120厚 250.123.00kN/ 合计:3.598kN/、浴厕、卫生间楼面 陶瓷地砖防水楼面 8厚地砖铺平拍实,水泥砂浆擦缝 0.00819.80.158kN/ 25厚1:4干硬性水泥砂浆 0.025200.5kN/ 1.5厚聚氨酯防水涂料,面撒黄砂,四周沿墙上翻150高 刷基层处理剂一遍 15厚1:2水泥砂浆找平 0.015200.3kN/ 50厚C15细石混凝土
12、找坡不小于0.5,最薄处不小于30厚 0.05251.25kN/ 现浇钢筋混凝土楼板120厚 250.123.00kN/ 合计:5.208N/外墙面(加气混凝土砌块)喷刷外墙涂料6厚1:1:6水泥石灰膏砂浆刮平扫毛 0.006120.072kN/6厚1:0.5:4水泥石灰膏砂浆刮平扫毛 0.006120.072kN/6厚1:2.5水泥砂浆找平 0.006200.12kN/刷加气混凝土界面处理剂一遍 合计:0.264kN/内墙面(加气混凝土砌块) 刷无光油漆5厚1:0.3:2.5水泥石膏砂浆抹面压实抹光 0.005120.06kN/6厚1:1:6水泥石膏砂浆抹平扫毛 0.006120.072kN
13、/6厚1:0.5:4水泥石膏砂浆打底扫毛 0.006120.072kN/刷加气混凝土界面处理剂一遍 合计:0.204kN/浴室、卫生间墙面8厚面砖,水泥砂浆擦缝 0.00819.80.158kN/4厚1:1水泥砂浆加水重20建筑胶镶贴 0.004(201020)0.088kN/15厚1:3水泥砂浆 0.015200.3kN/ 合计:0.546kN/雨棚水泥砂浆抹面(防水)20厚1:3水泥砂浆找平层 200.0200.4kN/80厚钢筋混凝土现浇板 0.08252.0kN/20厚底板抹灰 0.02170.34kN/ 合计:2.74kN/阳台水泥砂浆抹面(防水)10厚1:3水泥砂浆找平层 100.
14、0200.2kN/100厚钢筋混凝土现浇板 0.100252.5kN/20厚底板抹灰 0.02170.34kN/ 合计:3.04kN/3.2.2基本构件面荷载 表3.2 面荷载内外墙蒸压粉煤灰加气混凝土砌块(300厚)玻璃木门窗8厚地砖10厚地砖5.5kN/M0.3=1.65kN/0.2kN/0.158kN/0.198kN/楼面活载走廊活载屋面活载卫生间活载雨棚施工检修雪载玻璃幕墙2.0kN/2.0kN/0.5kN/2.0kN/1.0kN不考虑0.011.20.012kN/3.2.3梁柱重力荷载计算 表3.3层次构件 b(m)h(m)r(kN/mmm)pg(kN/m)Li(m)NGi(kN)1
15、4L10.30.58251.054.56755.428690.606L20.30.38251.052.99252.11487.9795L30.30.38251.052.9925326233.415一层柱0.550.55251.18.318754.2602096.32524层柱0.550.55251.18.318753.6601796.85G梁 14层:1012kNG柱 1层:2096.3kN 24层:1796.9kN3.3楼梯荷载(计算简图见图纸)(1)、梯段板的计算:取第一个踏步板的计算单元踏步尺寸:150300 tg=150/300 c=335.41mm cos=0.894 8厚地砖铺实拍
16、平(带防滑条)面层:(0.3+0.15)0.158/0.3=0.237kN/20厚1:4干硬性水泥砂浆 0.02200.4 kN/M素水泥浆结合层一遍踏步自重: 0.50.30.1525/0.3=1.88 kN/M 120砼斜板:0.1225/0.894 =3.36 kN/M底面抹灰重:0.0217/0.894=0.38 kN/M 恒荷载总重:g=6.26 kN/m (2)平台板重:10厚地砖铺平拍实,水泥浆擦缝:0.1019.80.198 kN/ 20厚干硬性水泥砂浆 0.02200.4 kN/素水泥浆一遍70砼板:0.0725=1.75 kN/板底抹灰重:0.0217=0.34 kN/ 平
17、台板总重:2.69 kN/ (3) 平台梁重 :尺寸:200300 平台梁自重:0.20.325=1.5 kN/m 70砼板:0.0725=1.75 kN/m 梁侧粉刷: 0.020.25172=0.17 kN/m 平台梁总重:3.42 kN/m3.4 荷载分层汇总内外墙均采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块(300厚)内墙总重自重工程做法2,外墙总重自重工程做法(内)工程做法(外)0.85各层墙体重量:(133.6-130.55) (4.2-2.1) (1.65+0.264+0.204) 20.85+(26-20.55) 4.2(1.65+0.264+0.204) 20.85+(116-110.55
18、) (1.65+0.2042) 0.85+(142.6-140.55) (1.65+0.2042) 0.85+(61.8-60.55) (1.65+0.2042) 0.85+(21.8-20.55) (1.65+0.204+0.546) 0.85+(22.7-20.55) (1.65+0.5462) 0.85+(6-0.2-0.55) (1.65+0.5462) 0.85=660.1 KN阳台:(163.63.9)1.23.04261.3kN雨棚:(3.6163.9)1.72.5261.4kN女儿墙:0.6(54.315.6)(1.10.2642)2136.56kN楼梯:梯段:2.56.262
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