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1、土木工程专业本科毕 业 设 计某学院综合教学楼（框架结构）班 级： 0459 班学 号： * 号姓 名：* 某学院综合教学楼（框架结构）设计说明书一、 建筑设计二、 结构设计建筑设计一、 工程概况;该工程为某学院综合教学楼，该教学楼工程已经城市规划局审定批准。该综合教学楼为钢筋混凝土框架结构，建筑面积为：4064.1m2,层高为:3.9m，总层数为6层。二、 建筑说明1、 建筑布置：供学生上课的教室（32-34个），语言教室（1-2个），计算机房及办公室（2个），电教室及办公室（1-2个），资料室及办公室（2个），每层设教师休息室1个，男女厕所各1个。2、 平面处理平面柱网采用3.6m*6.0
2、m及3.6m*3.0m柱网，横向3跨，跨度为15.0m，纵向为12跨，跨度为43.2m，布置整齐。3、 立面处理因综合教学楼布置较整齐，立面没有高低凹凸之感，以平面为主，外墙采用外墙涂料喷涂，对窗户及雨棚等加以颜色区别，起点缀作用。4、 基础处理基础采用C30钢筋混凝土条形基础，C10混凝土垫层100mm厚，基底标高为:-2.3m。5、 交通布置采用内走廊布置，设一个楼梯，供交通使用。6、 采光为保证各教室的采光度，采用天然采光及照明辅助方式，窗采用塑钢，门采用木材。7、 通风、水电暖部分通风采用自然通风，全楼均用热水采暖，除走廊用吸顶灯外，其他均用日光灯照明，门厅可设壁灯，各房间均有插座。三
3、、 工程做法及说明1、 内墙:采用普通内墙涂料，做法详见05J12、 外墙:采用高级外墙涂料喷涂墙面，做法详见05J13、 屋面:三毡四油撒绿豆砂，150mm厚1：8水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm厚的水泥砂浆找坡，40mm厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。4、 楼面:水磨石地面，50mm厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。5、 地面:厕所地面铺瓷砖；语言教室、计算机房、电教室铺木地板；其余地面均为水磨石地面，做法详见05J16、 顶棚: 做法详见05J17、 其他: 做法详见05J1结构设计一、 设计资料二、 结构方案论证三、 结构选型及主要工程做法四、 结构布置及结
4、构计算简图确定五、 荷载计算六、 内力计算七、 内力组合八、 截面设计九、 楼面设计十、 基础设计十一、 绘制施工图一、 设计资料1、 设计标高：室内设计标高为：室外高差450mm2、 工程地质条件：建筑物场地位于渭河II 级阶地上，地形较平坦，勘测表明，场地地层从上到下由素填土和黄土状土构成，其中素填土层厚1.4-2.5m以下为黄土状土层，其主要物理、力学指标为：W=26.0 Y=19.8KN/m3 e=0.9 Sr=87.4% d=2.7 Wp=14.6 W1=25.3 a=0.42Mpa-1 Es=4.74Mpa fk=150Kpa场地为级非自重湿陷型黄土场地，地下水位标高为-8.6m，
5、在多雨季节无显著变化，地下水位无侵蚀性，土壤冻结深度为-0.5m，冰冻期为35天，室内外计算温度T=-8-323、 气象条件某地区：最热月平均温度27.3（绝对最高气温41.7），最冷月平均温度-1.7（绝对最低气温-20.6）。空气相对温度：最热月平均72%，最冷月平均70%，主导风向：冬夏季为东北风，基本风压：0.35KN/m2，基本雪压值：0.3 KN/m2。4、 抗震设防某地区为8度抗震设防，二类场地设计。二、 结构方案特征鉴于本建筑物为综合教学楼，跨度大，隔墙少，由结构规范可知，地震区的框架结构不超过10层，高度不超过45m,本建筑共6层，高度为：3.9*6=23.4m故采用现浇全框
6、架结构，混合承重方案。三、 结构选型及主要工程做法本结构为现浇全框架结构，层高为3.9m，横向3跨，跨度为6.0m、3.0m、6.0m，纵跨为12跨，跨度为3.6m.1、屋面做法：三毡四油撒绿豆砂，150mm厚1：8水泥焦渣找坡，冷底子油热沥青各一道，20mm厚的水泥砂浆找坡，40mm厚的钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。2、楼面做法：水磨石地面，50mm厚钢筋混凝土整浇层，预应力空心板，吊项。3、门窗做法：窗全部选用塑钢窗，门除一层门厅外，门廊处采用铝合金门外，其余均采用木门。4、墙身做法：墙身采用加气混凝土砌块填充，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷采用混合砂浆打底，厚20mm，内墙涂料两遍；
7、外墙采用1：3水泥砂浆打底，厚20mm，高级外墙涂料喷涂。5、雨棚结构：选用现浇方式，从框架梁上挑出。6、过梁：均以框架梁代替过梁。7、基础：条形基础。8、地基：基础埋深-1.85m，土方开挖至黄土层，3:7灰土处理至基底处.四、结构布置及结构计算简图确定1、结构平面布置如图： 2、梁、柱截面尺寸初估算：（1）框架梁横向框架梁：高度通常取h=1/8-1/12,宽度通常取b=(1/2-1/3)h,AB、CD跨：取h=600mm,b=300mm;BC跨：取h=400mm,b=250mm;纵向框架梁：AD轴: 取h=400mm,b=250mm;BC轴：取h=400mm,b=250mm; 取h=600
8、mm,b=300mm;（2）框架柱:框架柱截面取：500mm*500mm.（3）板：现浇板厚取100mm.(4)选用材料：框架梁柱采用C30混凝土，板采用C20混凝土，钢筋采用I、II级3、结构计算简图确定根据地质资料确定基础顶面离室外地面为550mm，由此得出底层层高为：3.9+0.45+0.55=4.9m,各梁柱构件的线刚度计算如下：AB、CD跨梁：i=2E*1/12*0.3*0.63/6=18*10-4E（m3）BC 跨梁：i=2E*1/12*0.25*0.43/3=8.89*10-4E（m3）E层柱：i=E*1/12*0.5*0.53/3.9=13.35*10-4E（m3） 底层柱i=
9、E*1/12*0.5*0.53/4.9=10.63*10-4E(m3)(注：在求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板作用，取I=2I0,I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩)五 荷载计算1、恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：a 屋面恒载： 二毡三油防水层:0.35KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.02*20=0.4 KN/m2100-140mm厚膨胀珍珠岩保温层：（0.1+0.14）/2*7=0.7 KN/m2100mm厚现浇板： 0.1*25=2.5 KN/m215mm厚底板抹灰： 0.015*20=0.3 KN/m2屋面恒载: 4.23 KN/m2b 屋面梁自重及侧粉刷：AB CD
10、跨梁 自重：0.3*0.6*25=4.5KN/m 粉刷: 2*(0.6-0.1)*0.02*17=0.34 KN/m KN/m合计: 4.84 KN/mB C 跨梁 自重：0.25*0.4*25=2.5KN/m 粉刷: 2*(0.4-0.1)*0.02*17=0.2 KN/m合计: 2.7KN/mC 屋面梁的线荷载：gTAB1=gTCD1=4.84 KN/m gTBc1=2.7 KN/mgTAB2=gTCD2=4.39*3.9=17.12 KN/m gTBc2=gTCD1=4.39*3=13.17 KN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值：20mm厚水磨石面层： 0.02*24=0.48 KN/m
11、220mm厚水泥砂浆找平层： 0.02*20=0.4 KN/m2100mm厚现浇板： 0.1*25=2.5 KN/m215mm厚底板抹灰： 0.015*20=0.3 KN/m2楼面荷载： 3.68 KN/m2b 框架梁及粉刷填充墙自重：边跨AB 、CD梁及侧粉刷 ：4.84KN/m边 跨 填 充 墙 自 重: 0.25*（3.6-0.6）*12=9KN/m边 跨 填 充 墙 墙 面 粉刷：（3.6-0.6）*0.02*2*17=2.04 KN/m合 计: 11.04 KN/m中跨B C梁及梁侧粉刷 ： 2.7KN/mC 中间层框架梁线荷载：gAB1=gCD1=4.84+11.04=15.88
12、KN/m gBc1=2.7 KN/mgAB2=gCD2=3.68*3.6=13.25 KN/m gBc2=3.68*3=11.04KN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值：a边柱连系梁 自重：0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m 粉刷: 0.02*(0.6-0.1)*2*39*17=1.23 KN/m KN/m合计: 17.43KN/m600mm高女儿墙自重：0.6*3.9*0.24*19=9.85KN/m 粉刷: 0.6*0.02*2*3.9*17=1.47 KN/m连续梁传来屋面自重：1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载：GTA=G
13、TD=42.97 KN/mb中间连系梁 自重：0.25*0.4*3.6*25=9KN/m 粉刷: 0.02*(0.4-0.1)*2*3.6*17=0.74 KN/m 连续梁传来屋面自重：1/2*（3.9*2-3）*1.5*4.39=13.83KN/m1/2*3.9*（1/2*3.9）*4.39=14.22 KN/m顶层边节点集中荷载：GTB=GTC=37.79 KN/m（4）楼面框架节点集中荷载标准值：a边柱连系梁 自重：0.3*0.6*3.6*25=16.2KN/m 粉刷: 0.02*(0.6-0.1)*2*39*17=1.23 KN/m 铝合金窗自重：3.4*2.3*0.5=3.91 KN
14、/m 墙体自重：（1.3-0.6）*0.25*3.4*12=7.14KN/m 粉刷:0.7*0.02*2*3.4*17=1.62KN/m连续梁传来屋面自重：1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99 KN/m中间层边节点集中荷载：GA=GD=69.57 KN/mb中柱连系梁 自重：9.75 KN/m 粉刷: 0.8 KN/m 内纵墙自重：3.4*3.2*0.25*12=32.64粉刷：3.4*3.2*0.02*2*17=7.4扣除门洞加上门窗：-2.4*1.0*0.25*12+2.4*1.0*0.7=-5.52框架柱自重：22.5粉刷：1.53连续梁传来屋面自重：1/2*（2.9
15、*2-3）*1.5*3.68=13.25KN/m1/2*3.9*（1/2*3.9）*3.68=13.99 KN/m顶层边节点集中荷载：GB=GC=96.34KN/m（5）恒载作用下的结构计算简图 2、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图活荷载：屋面活荷载：1.5KN/M2, 教师楼面活荷载：2.0走廊楼面活荷载：2.5各荷载值计算如下PTAB=PTCD=1.5*3.9=5.85PTBC=1.5*3=4.5PTA=PTD=1/2*3.9*1/2*1.5*3.9*1.5=5.7PTB=PTc=1/2*3.9*1/2*3.9*1.5+1/2*(3.9*2-3)*1.5*1.5=11.10PA
16、B=PCD=2.0*3.9=7.8PBc= 2.5*3=7.5PA=PD=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0=7.605PB=PC=1/2*3.9*1/2*3.9*2.0+1/2(.3.9*2-3)*1.5*2.5=16.6053风荷载计算 风压标准值计算公式为 W=BZ*U8*UZWO 该结构高度为25。6M30M，取结构体型为矩形，取W=1.3.Uz查荷载规范可得其值。当Uz1.0时，取Uz=1.0,将风荷载换算成作用于框架每层节点上得 集中荷载，表中A为一榀框架每层节点的受风面积计算结果如下：风荷载作用下结构计算简图见图54地震作用计算：该结构设计仅考虑地震水平作用，因该建筑物高度小
17、于40米。以剪力计算为主，因质量和刚度沿高度分布；比较均匀。故采用底部剪力法计算水平地震作用力。（！）计算各层的总重力荷载代表值。屋面G=4.23*43.7*15.5=2865.192N屋面雪荷载：0.2*43.7*15.5=135.47 取50 , 则为67.74KN纵横梁自重：(4.84*6.0*2+2.7*3)*13+(4.84*4.37*2.7*43.7)=1519.34框架柱自重：0.52*【（3.6-0.6）*30+（3.9-0.4）*22】*25=1002.522KN粉刷：1.25*0.02*(3*30+3.2*22)*1.77=68.17KN楼面恒载：3.68*48.6*16.
18、2=2897.34KN楼面活荷载： 2.0*6.6*2*48.6+2.5*3*48.6=1647.54KN取50，则为823.77KN标准层纵横墙自重：S=(48.6*2+16.2*2-3.0*0.5)*(3.6-0.6)+(48.6*2-5.7-3.9+6.6*1.3-3.7*0.5)*3.2-(3.4*2.3*11*2+5.2+2.3*2+0.5*2.3*2+4*1.2*0.6)-(2.4-1.0*18)=114.6*3+154.9*3.2-(210.34+43.2)=585.94 G=585.94*3.68=2156.26KN铝合金窗自重：210.34*0.5=105.17KN 木门自重
19、：43.2*0.7=30.24KN底层纵横墙自重：S=114.6*3+（3.9*8*2+3.9+6.6*12-28*0.5）*3.2-（3.4*2.3*22+5.2*2.3*1）-（2.53*2+5.2*3）-（1*2.4*13）=14.6*3+123.7*32-184-30.6-31.2=493.84 K=493.84*3.68=1817.33KN铝合金窗自重：184*0.5=92KN铝合金门自重：30.6*0.5=15.3KN木门自重：31.2*0.7=28.84KN所以：1817.33+92+15.3+21.84=1964.4Kn顶层重力荷载：3456.33+78.73+1668.7+1
20、070.67+2291.67=8566.1KN二六层重力荷载：2897.34+823.77+166.87+1070.67=2291.67 =8752.15KN低层重力荷载：2879.34+823.79+1669.7+1070.67+1946.67=8406.95KN2）计算2，地震影响系数： 按经验公式确定结构的基本自振自期：T1=0.22+0.035H/B1/3,式中H为结构总高度：6*3.9+4.6=28m B为结构总宽度：6*2+3=15m所以T1=0.22+0.035*21.2/16.21/3=0.5824S按设防烈度为8度，由规范查得水平地震影响系数最大值amax=0.16按近震3类
21、场地查得特征周期Tg=0.305,则地震得 影响系数a为a=(Tq/T1)M.9amax=(0.3/0.15824)0.9*0.16=0.0883)计算结构的总重力荷载代表值GeGe=G12=8566+875*5+8407=607332KN4)计算地震作用标准值：（本结构有13榀框架）1Fek=Z1Geg= Z10.85Ge=0.088*0.85*60733=4542.8KNFek=Fek总/13=4542.8/13=349.52KN待添加的隐藏文字内容25)计算每榀框架承受的地震作用Fi因为F1=0.5824S1.4TG=1.4*0.3=0.42S考虑顶部附加地震作用系数Sn=0.087+0
22、.07=0.08*0.5824+0.07=0.11所以顶部附加水平水平地震作用Fn=SnFEK=0.117*349.5=40.89KNFi=Gi*Hi/Gi*Hi*FEK（1-Sn）地震作用力计算层次Hi（m）Gi(KN)GiHi(KN.M)Fi(KN)622.6875219779565.1519.0875216628854.8415.4875213478144.4311.8875210327434.028.387527176623.614.684073867212.7六内力计算1.恒载作用下的内力计算：恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法柱与浅刚度取框架柱实际浅刚度的0.9倍1） 弯矩
23、分配系数：2） 顶层内力计算：图8(a)中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，根据固定端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载Fe为等效均布荷载图8(b)a=1.95/6.6=0.295g边=gTb1+(1-2a2+a3)gtB2=4.84+(1-0.2952+ 0.2952 )*17.12=19.42KNgk=gTBC1+5/8 gTBC2=2.7+5/8*13.17=10.93KN结构内力可以用弯矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一的结构计算，各杆的固端弯矩为：MAB=MBA=1/2g边t边=1/12*19.42*6.62=70.49KN.mMcb=1/6g1中t2中=1/
24、6*9.6*1.52= 4.1KN.m3） 二六层的内力计算计算解图同顶层G边=gAB1+(1-222+23)gAB2=15.88+(1-2*0.2952+0.2953)*14.35=28.10G中=gBC1+5/8gBC2=2.7+5/8*11.04=9.6KNMAB=MBA=1/12g边 t2边=1/12*28.10*6.62=102.0KN.mMBC=1/3*9.6*1.52=7.2KN.mMCB=1/6g中t2=1/6*9.6*1.52=3.6KN.m 4)底层内力计算：g边=28.10 KN.m g中=9.6 KN.mMAB=MBA=102 KN.m MBC=7.2 KN.m MCB
25、=3.6 KN.m(5)将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒载作用下的弯矩图，并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力，框架的弯矩图，轴力图，剪力图，见图13、14. 欲求跨中弯矩，则不能按等效分布荷载计算，而需要根据求得的支座弯矩和等距的实际荷载分布，按平衡条件计算。顶层边跨 M1中=1/8*4.84*6.62=26.35M2中=17.12*(1/3*1.952+1/4*2.7*6.6-1/8*2.72)=82.37M中=-(40.64+53.53)/2+26.35+82.37=61.64中间层M1中=1/8*15.88*6.62=86.47M2中=14.35*(1/3*1.952+
26、1/4*2.7*6.6-1/8*2.72)=69.00M中=-（75.3+84.32）/2+86.47+69=75.7底层M中=-(73.04+82.86)/2+86.47+69.04=77.562、楼面活荷载作用下的计算活荷载作用下的内力计算采用分层法，考虑到活荷载的分布最不利组合,各层楼面活荷载的布置又能不利组合，采用弯矩分配法计算，计算结果见图5.3、风荷载作用下的内力图风荷载作用下的内力计算采用D值法，计算过程见图16由图5风荷载作用下结构计算见图可见。风荷载分布近似看作均布荷载柱反弯点高度y。由规范中查得，然后计算各柱的弯矩值，并由节点平衡条件计算得梁的弯矩值，最后以梁为脱离体，求得
27、梁内剪力，自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力，求得柱内轴力，如图17， a.剪力在各柱间分配（KN）b.各柱反弯点及柱端弯矩P6=8.18VP6=13.93K=1.13K=1.74Y0=0.407Y0=0.437a=0.36a=0.47M上=6.45M上=7.49V6=3.02V6=3.94M下=4.42M下=6.20P5=7.79VP5=21.72K=1.13K=1.74Y0=0.450Y0=0.450a=0.36a=0.47M上=9.33M上=12.18V5=4.71V5=6.15M下=7.63M下=9.96P4=7.28VP4=29K=1.13K=1.74Y0=0.457Y0=0.487
28、a=0.36a=0.47M上=12.30M上=15.16V4=6.29V4=8.21M下=10.35M下=14.39P3=6.64VP3=35.44K=1.13K=1.74Y0=0.457Y0=0.487a=0.36a=0.47M上=15.4M上=18.63V3=7/73V3=10.09M下=12.72M下=17.69P2=6.39VP2=42.03K=1.13K=1.74Y0=0.500Y0=0.500a=0.36a=0.47M上=16.40M上=21.42V2=9.4V2=211.90M下=16.40M下=21.42P1=6.79VP1=48.82K=1.45K=2.23Y0=0.606Y
29、0=0.550a=0.57a=0.65M上=20.66M上=26.93V1=11.40V1=13.01M下=31.78M下=32.925、 地震作用下的内力计算内力计算采用D值法，过程见图19由图6地震荷载作用下结构计算图可见，地震荷载分布沿竖向倒三角形分布，各柱反弯点、高度y，由规范中查得从而进行计算。 弯矩图，简力图，轴力图见图20、21F=65.1VF6=180F=1.31F=1.74g=0.45g=0.45a=0.36a=0.47M上=71.3M上=100.9V6=39.04V6=50.96M下=63.24M下=82.56F=54.74VF5=234.8F=1.31F=1.74g=0.
30、457g=0.487a=0.36a=0.47M上=199.54M上=122.78V5=50.92V5=66.48M下=83.77M下=116.55F=44.4VF4=279.2F=1.31F=1.74g=0.457g=0.487a=0.36a=0.47M上=98.31M上=145.99V4=60.55V4=79.05M下=99.62M下=138.59F=34.2VF3=313.2F=1.31F=1.74g=0.5g=0.5a=0.36a=0.47M上=122.26M上=139.02V3=67.92V3=88.68M下=122.26M下=159.62F=23.6VF2=336.8F=1.31F=
31、1.74g=0.5g=0.5a=0.36a=0.47M上=131.47M上=171.85V2=73.04V2=95.36M下=131.47M下=171.85F=127.7VF1=349.51F=1.31F=1.74g=0.628g=0.588a=0.36a=0.47M上=139.72M上=176.44V1=81.65V1=93.1M下=235.87M下=251.82a简力在各柱间分配（KN.M）b各柱反弯点及柱端弯矩（KN.M）图19 地震荷载作用下的内力计算七、内力组合根据内力计算结果进行的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中，柱则分柱边柱和中柱，有三个控制截面，以四层梁柱为例进行内力
32、组合计算。图22 梁柱控制截面图第四层 梁内力组合荷载类型内力截面恒载活载风载地震作用AB+CDBCAB+BCBC+CDM1-60.24-17.980.4-17.30.1919.93202.13V91.6421.7-0.2321.3-0.085.4956.4M275.718.86-0.3812.33-0.071.8316.01VM3-67.46-19.36-1.15-21.35-0.3316.28170.11V-93.82-22.12-0.23-22.52-0.085.4956.4M4-14.77-2.82-3.17-8.29-1.048.8492.43V14.407.049.464.625.8961.62M5-1.14-2.822.16.396.5900V注：竖向荷载调幅，梁端80%，跨中不调