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1、清 华 大 学毕 业 论 文（设计草稿） 题 目： 北京市智慧熊幼儿园设计 姓 名： 学 院： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 2009级4班 学 号： 指导教师： 目 录中文摘要.Abstract.第一章 建筑设计1.1 工程设计概况.11.2 设计资料.11.3 设计思想.11.4 建筑设计说明.11.5 幼儿园功能室简单介绍.4第二章 结构设计2.1 结构选型及计算简图.82.2 荷载统计.112.3竖向荷载下内力计算.272.4风荷载计算.452.5 地震作用. 512.6 内力组合. 572.7 框架梁柱配筋设计. . .662.8 楼板配筋设计. 712.9 基础设计.
2、 742.10楼梯设计 .77总结. .81致谢. .82参考文献. 83毕业设计图纸目录. 84 北京智慧熊幼儿园设计摘要：该毕业设计为北京智慧熊幼儿园设计。该幼儿园总建筑面积约2400 平方米，抗震设防烈度为8度。在该设计中，根据建筑设计和抗震等方面的要求，确定合理的结构形式和结构布置方案。该幼儿园包括幼儿综合发展室，外教活动室，音体活动室等的特色功能室；幼儿活动室，幼儿卧室，衣帽储藏室和洗手间以一个整体功能室形式存在。在结构设计中，首先根据框架布局确定各构件尺寸，然后分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算，采用D值法进行风荷载和地震荷载作用下的结构内力计算；再进行内力组合分析，由找出的最
3、不利的内力组合，并对梁，柱，板，楼梯，基础进行配筋设计。最后，根据计算结果，按照相应的构造要求，绘制结构施工图。 本次设计中运用了的D值法，力矩分配法，分层法等多种计算方法，使自己掌握了多方面的知识；通过本次设计，更加了解幼儿园的功能布局，该设计也努力让本次设计更好的满足幼儿的需求。 关键词： 幼儿园；功能室；框架结构； Beijing wisdom bears kindergarten Abstract:Beijing wisdom bears kindergarten was designed in the graduation project .The building which is
4、 a concrete frame structure located in Beijing City where the earthquake intensity is 8 degrees, with a total construction area of about 2400 square meters. According to the requirements of architectural design and earthquake resistance, etc, the reasonable structure scheme , the structurel ayout sc
5、heme soon be determined. The kindergarten room features include childrens comprehensive development room, foreign activity room, and music hall, etc.; The design consider Childrens activity room, childrens bedroom, coat closet and bathroom as a whole exists in the form of function rooms. In structur
6、al design, the size of each component by the layout of the framework was determined firstly, then the internal forces of the structure under vertical load were calculated by hierarchical method.Also the method which is called D values was used to calculate the internal forces of the wind load and Se
7、ismic load. Further the combination of internal forces to identify the most unfavorable combination of internal forces was calculated. Based on the most unfavorable combination of internal forces, we take this data for the design of the beam, the column, the slab, the stairs and the foundation reinf
8、orcement . Finally, the sdvantage in this design was that many theories was used like D-methed,the moment assignment-method,delamination and so on,so which caused myself to grasp the varinous knowledge. Through this design, the design get a better understanding of the functional layout of the kinder
9、garten, the designer also try to make the design better meet the needs of young children.Keywords: kindergarten; Function room;frame structure 65第一章 建筑设计1.1 工程概况1.11 工程名称 北京市智慧熊幼儿园设计1.12 工程概况 本工程为北京市智慧熊幼儿园设计，工程位于 北京市，建筑面积约2400 平方米。采用现浇钢筋混凝土框架结构，室内设计标高0.000，室内外高差为0.40米。1.2 设计资料 1.21 地质条件（1）自然地表1.0米内为
10、填土，填土下层为5.3米厚粉质粘土层，再下为强风化岩层，粉质粘土层承载力标准值为210kN/m2, 强风化岩层允许载力标准值为350kN/m2（2）常年地下水位低于10米，水质对混凝土无腐蚀作用。1.22 自然气候条件（1）气象条件：最热月平均温度32.3度。最冷月平均温度-5.3度。夏季极端最高温40.1度。冬季极端最低-15.9度（2）相对湿度：最热月平均湿度60%。（3）主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压为w0=450N/m2（4）雨雪条件：年最大降雨量1350mm,月最大降水强度193mm/d.1.3 设计思想幼儿园的平面组合可采用综合式组合，活动室、休息室设计应合理，厨房
11、的设计应考虑方便和卫生的要求，厕所应解决好通风和采光的问题。各功能应分区明确合理。内部空间要有较好的疏散方式，满足防火要求，立面及造型应体现幼儿园的建筑形式。1.4 建筑设计说明 考虑到主体建筑的平面布置和结构形式，应为满足幼儿生活习惯的设计创造条件。本工程设计为长方形，长37.2米，宽14.5米。为满足幼儿园交通和疏散要求1，共设置三个出入口和一部楼梯，楼梯均为双跑，分散布置。幼儿园的特色功能室包括幼儿综合发展室，外教活动室，音体活动室等；幼儿活动室，幼儿卧室，衣帽储藏室和洗手间以一个整体功能室形式存在。走道宽敞明亮，走廊设置高窗，以保证走廊的阳光，做到分区明确合理的设计。根据设计要求及工程
12、所在地区自然及地质条件，采用矩形平面组合来满足幼儿园的适用要求。采用内廊式平面组合，能够教好的满足各个房间单独使用的要求，本设计按规范和使用要求设置了两部楼梯，楼梯是垂直联系的主要通道，楼梯位于建筑的一侧及中间，位置明显、空间导向性强。1.4.2 立面设计 由于该幼儿园建筑建在北京市，所以在立面上要讲究色彩感和立体感，同时又与大自然融合，突出人与自然的和谐。本建筑屋面排水采取有组织排水，材料找坡，按2%排水坡度把屋面降水有组织地排到天沟，设雨水管。由于本建筑采用的是框架结构，墙体只起围护作用，不承担荷载，所以立面上门窗的设置具有很大的灵活性，不仅开启方式灵活，而且具有面积较大的特点，满足幼儿园
13、设计中幼儿对光线的要求，满足经济要求。外墙主要采用有色面砖装饰，装饰中可设计镂空图案，给幼儿以立体感。建筑立面设计是根据建筑物的性质和内容，结合材料、结构、周围环境特点以及艺术表现要求，综合地考虑建筑物内部的空间形象、外部的体形组合、立面构图以及材料质感、色彩的处理等等，使建筑物的形式与内容统一，创造良好的建筑艺术形象，以满足人们的审美要求。本建筑有两个主要立面，正立面和背立面。由立面图可以看出，门窗布置均匀，线条清晰美观，可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙垛等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台等和内部使用空间直接连通的部件，以及台阶、勒脚等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地
14、确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。1.4.3 剖面设计确定房间的剖面形状和比例关系，确定房屋的层数和各部分
15、的标高，研究竖向空间的处理，将平面、立面和剖面密切结合。为了防止室外雨水流入室内，防止建筑因为不均匀沉降使地面降低，为了满足建筑使用的要求，取室内外高差为400mm。建筑剖面设计主要是根据功能和使用方面对立体空间的要求，结合建筑结构和构造特点，来确定房间各部分高度和空间比例；考虑垂直方向空间的组合和利用；选择适当的剖面形式；进行垂直交通和采光、通风等方面的设计，使建筑物立体空间关系符合功能、艺术和技术、经济的要求。建筑平面与剖面是从两个不同的方向来表示建筑各部分的组合关系，因此，设计中的一些问题往往需要将平面和立面结合在一起考虑，才能加以解决。本工程层高定为 3.2m，顶层层高3.6m，剖切位
16、置位于楼梯间处，剖到楼梯间梯段及大厅和标准间。由剖面图可体现出建筑材料、建筑物各部分高度等。1.4.4 墙体 本建筑采用蒸压加气混凝土砌块内外墙体，外墙厚度为240mm，内墙厚240mm，内隔墙120mm，使用混合砂浆进行砌筑，水泥砂浆刷内外墙面。1.4.5 楼面做法50mm厚水水泥砂浆， 100mm厚钢筋混凝土板，10mm厚石灰砂浆抹灰层。楼面层是建筑物水平方向的承重构件，并对墙身起着水平支撑作用，增强房屋的刚度和整体性。又是建筑物分隔水平空间的构件，分为楼板层和地面层。楼板层将楼面荷载传至墙柱及基础，并对墙体起水平支撑作用。楼板层包括面层、结构层、天花板三部分，要求刚性好、坚固、耐磨、隔声
17、、防火。楼板层根据结构层的主要用料分为钢筋混凝土楼层、木楼层、钢楼层和砖楼层四类；地面层主要由基层和面层组成。基层可直接做在地基上。当地面太低、太潮或填土要求过高时，也可做成架空式的。面层是直接承受各种荷载、摩擦、冲击的表面层，有整体式地面、铺贴地面、木地面以及砖地面和灰渣地面等等。由于地面层贴近土壤，因此要求防潮、防腐，此外还应注意保温、耐磨、不易起灰、并有一定弹性等等要求。1.4.6 屋面做法 20厚1：3水泥砂浆保护层；10厚低标号砂浆隔离层；SBS沥青防水卷材八层做法；1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚；120mm厚钢筋混凝土屋面板；105mm厚泡沫玻璃板保温隔热层。屋顶采用平屋
18、顶，屋顶的围护结构为女儿墙，女儿墙做法：20mm空心砌块，6mm水泥砂浆罩面，12mm水泥砂浆打底，20mm抹灰。本工程采用有组织女儿墙外排水,采用双坡排水，把雨水引向雨水口经落水管排至地面。屋面采用刚性防火屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。1.4.7 基础基础是建筑地面以下的承重构件，是建筑的下部结构，其作用是扩散上部结构的荷载，减小应力强度，最终将荷载传给地基。基础和地基具有不可分割的关系，但又是不同的概念，基础是建筑物与土层直接接触的部分，它承受建筑物的全部荷载，并把他们传给地基，基础是建筑物的一个组成部分，而地基是基础下面的土层，承受由基础传来的整个建筑物的荷载。根据本设计的地质情
19、况和设计的等级要求，该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础。1.5 幼儿园功能室简单介绍1.5.1 幼儿活动室，幼儿卧室，衣帽储藏室和洗手间该幼儿园中，幼儿活动室，幼儿卧室，衣帽储藏室和洗手间以一个整体功能室形式存在。幼儿园中每个班的人数在30人左右，幼儿园的活动室和卧式为一个整体，面积为11m6m，满足幼儿在活动室和卧室进行活动，午间休息，就餐等的建筑面积要求。活动室和洗手间上门窗为1500mm1500mm，满足幼儿活动室对光照的要求。幼儿卧室午间休息用的是折叠床，折叠床尺寸为900mm1500mm，用折叠床供给幼儿休息，既满足了幼儿睡觉时的安全需求，又满足了节省面积的需求。衣帽储藏和洗手间是方便
20、幼儿必不可少的功能室，把衣帽室和洗手间，和活动室，卧室进行组合，方便幼儿换衣服，保证了房间的清洁便利，使幼儿能够在舒适的环境中活动，茁壮成长。 图1-1 活动室等图1.5.2 幼儿综合发展室 综合发展室在现代幼儿园中越来越普及，用于研究幼儿的发展潜能，培养幼儿的学习兴趣和学习能力。在综合发展室中，幼儿可以观看电视节目，阅读幼儿图书，所以在综合发展室单独设有器材室。 图1-2 综合发展室图1.5.3 音体活动室 该设计标准层层高为3.2m,局部顶层层高为3.6m，顶层设有文体活动室，满足幼儿园音体活动室层高不小于3.6m的建筑要求。音体活动室建筑面具为222平方米，满足幼儿园音体活动室的建筑面积
21、要求。音体活动室中设有钢琴，表演舞台等设施，活动室中的器材放置在西侧的器材室。音体活动室是幼儿培养爱好，展示特长的场所，大的音体活动室对幼儿的兴趣培养有好的作用。 图1-3 音体活动室图1.5.3 幼儿园厨房 幼儿园中，幼儿中午在幼儿园就餐，食品安全和饭菜味道显示了幼儿园的服务品质。该幼儿园的厨房，包括主食加工，副食加工，食品仓库，杂物室和洗涤室，为幼儿园食品加工提供便利。 图1-4 厨房图 1.5.4 其他功能室 该幼儿园设计中还包括晨检室，隔离室，医务室，外教活动室，幼儿保健室等。该幼儿园有两个楼梯，一部电梯，保证防火的地震的撤离要求。设计中还有行政室，院长办公室，副院长办公室，幼师办公室
22、等。 第二章 结构设计2.1 结构选型及计算简图2.1.1 上部结构方案 本工程为北京市智慧熊幼儿园设计，一共4层，局部5层，1-4层层高均为3.2m，局部5层层高为3.6m。采用现浇楼板，现浇框架承重体系。荷载由板传到次梁，由次梁传给主梁，再由主梁将荷载传到柱上，最后传到基础上。2.1.2 下部结构方案一般的基础体系有柱下独立基础、筏形基础、箱型基础、桩基础等。根据本设计的地质情况和设计的等级要求，该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础。柱网布置图如下图所示： 图2-1 柱网布置图 图2-2 框架计算简图2.1.3 梁板柱截面尺寸（1）框架梁 横向：=6m，=(1/121/8)=500mm750m
23、m，取=500mm。=(1/31/2)=167mm259mm，取=250mm。横向框架梁尺寸为bh=250mm500mm纵向：=7.2m，=(1/121/8)=600mm900mm，取=600mm。=(1/31/2)=200mm300mm，取=250mm。纵向框架梁尺寸为bh=250mm600mm次梁 =6m，=(1/181/12) =333mm500mm，取=400mm。=(1/31/2)=133mm200mm，取=250mm。次梁尺寸为bh=250mm400mm（2）柱框架横梁截面高度h=(1/151/10)L=340510 mm，截面宽度：b= (1/31/2)h，板厚L/H50 mm。
24、本结构取：h=500mm,b=250mm,板厚100mm。框架柱截面尺寸：底层框架柱尺寸估计：假设结构的荷载设计值为(1214)kN/mm2,则底层中柱的轴力设计值为N=(1214)(1.25+3)7.2=(367.2428.4)kN结构采用C30混凝土, fc =14.3 N/mm2 假设柱截面尺寸bh=500mm500mm，则柱的轴压比为：故确定取柱截面尺寸为500mm500mm。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。（3）板各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，板跨L=3600mm，故板厚取100mm，最小板厚必须满足大于60mm。板为双向板，h=L/45L/35=3600/45360
25、0/35=80102，由于，都为双向板，且板被次梁分成两段，故取L=36002.1.4 计算简图 结构计算简图如图2-2所示，室内外高差为400mm，根据地质资料确定基础顶面距室外地面为500mm，求得底层计算高度为0.4+0.5+3.2=4.1m。边梁： =2(1/12) 0.250.53 /6=8.6810m中间梁： =2(1/12) 0.250.43 /2.5=20.8310m顶层柱： =(1/12) 0.50.53 /3.6=14.4710m上部各层柱=(1/12) 0.50.53 /3.2=16.2810m底层柱： =(1/12) 0.50.53 /4.1=12.7010m 图2-3
26、 框架相对线刚度2.2 荷载统计2.2.1恒荷载计算（1）屋面20厚1：3水泥砂浆保护层 200.02=0.4kN/m2105mm厚泡沫玻璃板保温隔热层 50.105=0.525kN/ m21:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚 100.15=1.5kN/ m2120mm厚钢筋混凝土屋面板 250.12=3kN/ m220厚低标号砂浆隔离层 200.01=0.2kN/ m2SBS沥青防水卷材八层做法 0.4kN/ m2合计： 6.025kN/m （2）楼面50mm厚水砂浆面层 200.05=1.0kN/m100mm厚钢筋混凝土板结构层 250.10=2.50kN/m10mm厚混合砂浆抹灰层
27、0.117=0.17kN/m合计： 3.67kN/m（3）1. AB，CD跨梁自重 框架梁：bh250mm500mm梁自重： 0.25 (0.5-0.1)25=2.5kN/m抹灰层（梁底抹灰+两侧抹灰）：10mm厚水泥砂浆 0.01（0.50.1）20.2517=0.18kN/m合计： 2.68kN/m2. BC跨梁自重 框架梁：bh250mm400mm梁自重： 0.25 (0.4-0.1)25=1.875kN/m抹灰层（梁底抹灰+两侧抹灰）：10mm厚水泥砂浆 0.01（0.40.1）20.2517=0.1445kN/m合计： 2.0195kN/m3. 纵梁自重 框架梁：bh250mm600
28、mm梁自重： 0.25 (0.6-0.1)25=3.125kN/m抹灰层（梁底抹灰+两侧抹灰）：10mm厚水泥砂浆 0.01（0.60.1）20.2517=0.2125kN/m合计： 3.3375kN/m4. 次梁：框架梁：bh250mm400mm梁自重： 0.25 (0.4-0.1)25=1.875kN/m抹灰层（梁底抹灰+两侧抹灰）：10mm厚水泥砂浆 0.01（0.40.1）20.2517=0.1445kN/m合计： 2.0195kN/m5、柱自重框架柱bh500mm500mm柱自重： 250.50.5=6.25kN/m抹灰层（四面抹灰，10厚混合砂浆）： 10mm厚混合砂浆： 0.01
29、0.5174=0.34kN/m合计： 6.59kN/m6、墙体 外纵墙：墙体自重 0.2（3.2-0.5）7=3.78kN墙体粉刷 （3.2-0.5）20.0117=0.918kN合计： 4.698kN内纵墙：墙体自重 （6.6-0.5）3.3-12.7-1.20.60.246=24.06kN墙体粉刷 （6.6-0.5）3.3-12.7-1.20.60.02217=11.36kN合计： 35.67kN/m无梁纵墙：墙体自重 0.23.27=4.48kN/m水泥粉刷墙面 3.220.0117=0.918kN/m合计： 5.568kN/m7、女儿墙自重 （做法：墙高600mm）6mm水泥砂浆罩面:
30、 0.0060.620=0.072kN/m20mm空心混凝土砌块 0.20.620=2.4kN/m20mm水泥砂浆抹灰： 0.020.617 =0.204kN/m12mm水泥砂浆打底： 0.0120.620 =0.144kN/m合计： 2.82kN/m2.2.2 活荷载标准值 由荷载规范查得2：活荷载：楼面2.0 kN/m，走廊2.0 kN/m，楼梯2.0 kN/m，餐厅，厨房2.0kN/m，不上人屋面0.5 kN/m。 图2-4 板面荷载分配图 主梁线荷载标准值：为计算方便，按支座弯矩等效原则，将其转化为矩形分布。确定办传递给梁的荷载时，要一个板区格一个区格的考虑，确定每个板区格上的荷载传递时，先要区分此板区格是单向板还是双向板，若为单向板，可沿板的短跨作中线，将板上荷载平均分给两长边的梁；若为双向板，可沿四角作45线，将区格板分为四小块，将每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形梯形荷载可等效为均布荷载