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1、-土木工程毕业设计（论文）-海川中学综合楼建筑结构设计-第 61 页海川中学综合楼建筑结构设计The architectural and structual design of the Tianjin Haichuan high school学生姓名：XXX学生学号：XXXX专业名称：土木工程专业指导教师：毕XX讲师)土木工程学院2014年6月3日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。毕业设计作者签名： 签字日期： 年 月 日毕业设计版权使用授权书
2、本毕业设计作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城建大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计在解密后适用本授权说明）毕业设计作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要 本工程名称为天津海川中学综合楼，位于天津市。设计主要包括两部分，第一部分为建筑设计；第二部分为结构设计。本工程占地面积约为937.98，总建筑面积5627.88。本建筑主体部分共6层，建筑高度22.6m，室内外高差
3、为-0.6m，柱距为7.2m，进深6.6m，层高均为3.6m，女儿墙高1.0m。建筑总长度为57.6m，总宽度为16.2m。建筑立面规整，外墙黏贴瓷面砖，女儿墙采用加气混凝土砌块砌筑。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构。结构平面布置规则，采用纵横双向梁柱刚接的抗侧力结构体系。荷载传递路线合理。框架柱的混凝土强度等级为C35，截面尺寸为600mm600mm，且柱混凝土强度等级与截面尺寸沿高度无变化。梁的混凝土强度等级为C35，主梁截面尺寸为300mm600mm，次梁截面为250mm500mm，、基础设计为桩基。楼梯设计为板式楼梯。结构计算中包括水平地震荷载作用下内力计算、竖向荷载作用下框架内力计
4、算、内力组合、构件截面设计、基础设计、楼梯设计等。最后运用专业软件绘制施工图，施工图纸包括建筑施工图和结构施工图。本设计依据现行国家规范和相关参考设计资料，根据经济、安全、适用、美观等原则，并且考虑到建筑与周围环境的和谐和统一等因素进行整体的规划与设计。关键词：办公楼；建筑设计；平面布置；结构计算；施工图ABSTRACTThe project with the name of the Building of Haichuan High school Design mainly include of two parts. one part is architectural design and
5、the other part is structural design.This project covers area of 937.98 square meters and contains six floors. The total area of the building is 5627.88 square meters.Its total building height is 22.6 meters. the outdoor ground is -0.6 meters lower than the indoor. The column spacing is 7.2 meters.de
6、pth of the room are 6.6 meters.The storey of the floors are all 3.6 meters . The roof walls are 1.0 meters height. The building are 57.6 meters total in length and 16.2 meters total in width. The design of this building is regular shape in exterior. With the outside wall ceramic tile porcelain.and t
7、he roof walls built by aerated concrete block. The structure is used with plastic-steel windows and doors except for bathroom.The structural form of the civil project is the form of reinforced concrete frame structure and structural layout rules. Structural arrangement include main beam and secondar
8、y beam. The load path is reasonable .The strength degree of frame columns is C35.And the cross sections of the columns are 600mm600mm.The strength degree and the cross sections of the frame columns have no change along the height. The strength degree of the frame beams is C35, and the main beam is 3
9、00mm 600mm.secondary beam is 250mm 500mm.The stairs is designed plate stairs.Structure calculation include internal force on braced frame seismic behavior;combination of internal forces ;section design of beams and columns;basis design and stairs design.At last draw the working drawing with the prof
10、essional software.include architectural and structural drawing.The design is strictly complied with the current code of our country . The calculation includes the load. the composition of internal forces. the design of foundation and the design of the stairs. Key words：Office building；Architectural
11、design；Structural arrangement ； Structure calculation；Working drawing目 录第一章 建筑设计说明 1 1.1 建筑设计基本信息 1 1.2 建筑构造说明 1第二章 结构设计说明 3 2.1 结构布置及计算简图 3 2.2 重力荷载计算 5 2.3横向框架侧移刚度计算 10 2.4横向水平荷载作用框架结构的内力和侧移计算 12 2.5竖向荷载作用下框架结构的内力计算 19 2.6 截面设计 36 2.7 楼梯设计 46 2.8 桩基础设计 49致谢 54参考文献 55附录 56第一章 建筑设计说明1.1建筑设计基本信息1.1.1
12、工程概况工程名称：天津市海川中学综合楼工程地点：天津市河西区结构形式：钢筋混凝土框架结构1.1.2 建筑设计依据1.工程地质条件：场地土为中软场地土，建筑场地类别为类，特征周期0.55s 勘察深度范围内无液化土层，本场地属抗震不利地段。 2.抗震设防烈度：7度（0.15g），设计地震分组：第二组；3.建筑物类型：丙类；4.防火等级：二级；6.基本风压：W0=0.5KN/m2 7.基本雪压：S0=0.4KN/m28.冻土深度：本场地平均冻土深度为0.65米。9.地下水位：最低：-2.7m，最高：-1.4m，其水质对混凝土及混凝土中钢筋无 腐蚀性。10.气象条件：年平均温度：15。C ；最高温度：
13、38 。C；最低温度：-16。C； 年总降雨量：400 mm ；日最大降雨量：60mm11.建筑面积：约5000-9000 m2。12.层数：不少于3跨、不低于6层。 层高：根据实际情况自定。13. 室内外高差：600mm1.2建筑构造说明考虑到工程主要满足办公的要求，所以首先选择框架结构，框架形式强度高，整体性好，刚度大，抗震性好，平面布局灵活性大，开窗较自由，满足工程的要求。其次，根据房间的使用要求确定柱距横向7.2米，纵向6.6米，房间进身为6.6米，走廊满足人们活动的要求，设柱距为7.2米。横向8跨，纵向3跨，根据办公建筑设计规范确定该建筑办公楼各层层高均为3.6米。根据建筑设计防火规
14、范，设计两个楼梯，位于建筑的两侧，两部电梯位于建筑的中间。在建筑的右侧设计出入口，这样在发生紧急情况的时候，人可以通过楼梯到达最近的出口，满足疏散的要求。首层的建筑面积为937.98，其中一个门厅面积为47.52，每层两个卫生间面积分别为25.92，两个楼梯间面积为25.92， 一个收发室面积为25.92，一个打印室面积为25.92，一个会议室面积71.28，十个办公室面积分别为47.52。二层的建筑面积为937.98，两个卫生间及两个楼梯间面积同首层，十一个办公室面积同首层。三至六层布局与二层大致相同。第二章 结构设计说明2.1 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了
15、建筑平面、立面及剖面设计，其各层建筑平面、主要立面图和剖面图分别见大图，层高均为3.6m，共22.6m。楼板厚度取120mm。梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表2-1，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度:C35结构平面布置图见图2-1 图 2-1 结构平面布置图由底层平面图可知，边柱及中柱的负载面积分别为7.23.6和7.24.8。第一层柱截面为：边柱： 中柱： 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为413mm和468mm。 根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 16层 600mm600mm 框架结构设计简图如
16、图2-2所示。梁轴线取至板底，26层柱高度即为层高，取3.6m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=4.5+1=4.6m。 表2-1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层 次混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁(bh)AB跨CD跨BC跨16C35300600300500300600250500 图2-2 框架结构计算简图2.2 重力荷载计算2.2.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（不上人）：50mm厚粒径1030卵石 千铺无纺聚酯纤维布一层 40mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板高聚物改性沥青防水卷材20mm厚1:3水泥砂浆 1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡（最薄处20mm厚） 120m
17、m厚钢筋混凝土板 石灰砂浆顶棚 合计 5.01 kN/ m 26层楼面：20mm厚花岗岩板铺实拍平，水泥浆擦缝 280.02=0.56 kN/30mm厚1:4干硬性水泥砂浆 200.03=0.6 kN/120mm后钢筋混凝土板 250.12=3 kN/石灰砂浆顶棚 0.20 kN/ m 合计 4.36 kN/2.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 0.5 kN/楼面活荷载标准值 2.0 kN/屋面雪荷载标准值 Sk= r S0=1.00.4=0.4 kN/ 式中：r为屋面积雪分布系数，取r=1.0。2.2.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及
18、粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，对墙、窗、门等计算出单位面积上的重力荷载，见表2-2表2-2 梁、柱重力荷载层次构件b/mh/m/( kN/)g/( kN/)1边横梁0.300.60251.053.697中横梁0.300.50251.052.927次梁0.250.50251.052.452纵梁0.300.60251.053.697柱0.600.60251.109.81626边横梁0.300.50251.053.697中横梁0.300.40251.052.927次梁0.300.50251.052.452纵梁0.300.60251.053.697柱0.600.60251.109.816注：1）表
19、中为考虑梁，柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示 单位长度构件重力荷载； 2）梁长度取净长；柱长取层高。外墙为250mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，外墙面做20mm厚找平层、60mm保温层10mm厚水泥专用粘胶剂以及胶贴加强网和标准网，内墙面为20mm厚抹灰，总计外墙单位墙重力荷载为：2.271kN/内墙为200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，两侧墙面20mm厚抹灰。则内墙单位墙面重力荷载为：5.50.2+170.022=1.78kN/门窗单位面积重力荷载均取0.45 kN/2.2.4重力荷载代表值顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载 ，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层
20、墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，上下各半层柱，上下各半层纵横墙自重：首层外墙面积：S=（4.6/2-0.61）（0.915+0.1530+6.64）=75.8普通内墙面积：S=（4.6/2-0.6）（6.615+7.211+3.63）-（11.114）+（4.6/2-0.5）（5.1+2.1+1.8）-（1.00.8）=321.3卫生间内墙面积1：S=（4.6/2-0.6）（6.6+7.2）-（1.112）=21.26卫生间内墙面积2：S=（4.6/2-0.6）6.6=11.22首层门窗面积：S=1.42.730+1.12.11+1.1116+1
21、.00.8+1.77.2+1.11.8=148.96二层楼面面积:房间 ：S=6.67.212+3.66.6=594楼梯间：S=3.67.22=51.8卫生间：S=7.26.6=47.52主梁：L=7.284+（6.62+3）9=376.2m次梁：L=6.672+5.1+2.9+2.1=102.5m柱：L=（2.3-0.6）94+1.874=111.6m二层外墙面积：S=（7.216-0.692）1.8+（6.64+32）1.8-（2.70.916+2.10.92）=251.1二层内墙面积:S=1.8（6.615+7.211+3.63）-（1.8114）+1.8（5.1+2.1+1.8）-（1
22、.81）=329.4卫生间内墙面积1:S=1.8（6.6+7.2）-（1.812）=21.24卫生间内墙面积2:S=1.86.6=11.88门窗面积:S=（2.70.916+2.10.92）+1.816=71.46首层重力荷载代表值：G1=（75.48+251.1）2.271+（321.3+329.4）1.78+（21.26+21.24）1.973+（11.22+11.88）2.166+（594+246.24）4.362+47.523.962+51.845.2+376.23.697+102.52.452+111.69.816+0.55942+（246.24+51.84）3.5+51.842.5
23、+（148.96+71.46）0.45=10078.67KN首层外墙面积:S=（7.216-0.692）3+（6.62+3）23-（2.71.832+2.11.82）=247.32二层楼面面积：房间:S=6.67.212+3.66.6=594走廊门厅:S=357.6+6.67.2+3.67.2=246.24卫生间:S=7.26.6=47.52楼梯间:S=3.67.22=51.84主梁:L=7.284+（6.62+3）9=376.2m次梁:L=6.672+5.1+2.9+2.1=102.5m柱:L=3.694=129.6m普通内墙面积:S=3（6.615+7.211+3.63）-（12.414）
24、+3.1（5.1+2.1+1.8）-（12.4）=558.9卫生间内墙面积1:S=3（6.67.2）-（2.412）=36.6卫生间内墙面积2:S=3.16.6=20.46门窗面积:S=（2.71.816+2.11.82）+2.416=123.7225层各层楼面的重力荷载代表值如下：G2G5=247.322.271+558.91.78+36.61.973+20.462.166+123.720.45+（594+246.24）4.362+51.843.962+51.845.2+376.23.697+102.52.452+129.69.816+0.55942+（246.24+51.84）3.5+51
25、.842.5=9961.49KN顶层外墙面积：S=（3.616-0.68）21.2+（7.22+3-0.63）21.2-（2.70.932+2.10.92）=82.62女儿墙面积：S=（3.616+16.2）21=147.6普通内墙：S=（1.8-0.6）（7.211+3.65）-0.6（114）+1.26.615+1.3（5.1+2.1+1.8）-10.6=238.14卫生间内墙面积1:S=1.2（6.6+7.2）-（0.612）=15.36卫生间内墙面积2:S=1.36.6=8.58门窗面积:S=2.70.932+2.10.92+0.6（114）+（1.00.6）+（0.612）=91.7
26、1屋面面积；S=（7.28）（6.62+3）=933.12主梁：L=376.2m次梁：L=102.5m柱：L=1.894=64.8m顶层重力荷载代表值：G6=82.622.271+147.62+238.141.78+15.361.973+8.582.166+91.710.45+933.125.01+376.23.697+102.52.452+64.89.816+0.5（933.120.5）=8163.4KN各质点重力荷载代表值见图2-2 图2-2各质点重力荷载代表值2.3横向框架侧移刚度计算2.3.1横向框架侧移刚度计算梁的线刚度ib=EcIb/l。其中Ec为混凝土弹性模量。L为梁的计算跨度。
27、Ib为梁的截面惯性矩，对现浇楼面，中框架取Ib=2.0I0，边框架取Ib=1.5I0。柱的线刚度ic=EcIc/h，其中Ic为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度。横梁线刚度计算过程见表2-3，柱线刚度计算过程见表2-4。 表2-3 横梁线刚度计算表类别层次Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4L/mmEcI0/l/Nmm1.5EcI0/l/Nmm2EcI0/l/Nmm边横梁163.151043006005.410966002.36310103.86610105.1541010走道梁163.151043005003.12510930004.10210104.92210106.56310
28、10柱的侧移刚度按下式计算 ： 式中c为柱侧移刚度修正系数,K表示梁柱线刚度比,根据梁线刚度比K取值不同，柱可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱等。中框架柱、边框架柱等见表2-5和2-6。柱线刚度计算表见2-4 表2-4柱线刚度ic计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4EcIc/hc/Nmm146003.151046006001.0810107.39610102636003.151046006001.0810109.451010K表示梁柱线刚度比,根据梁线刚度比K取值不同，柱可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱等。中框架柱、边框架柱等见表2-5和2-6表2-
29、5 中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（14根）中柱（14根）DiKcDi1KcDi22-60.690.257175001.240.3833351271416810.6970.443185801.5840.58124369601356表2-6边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（4根）中柱（4根）DiKcDi1KcDi22-60.4090.16914787.50.9290.3172773717009610.52270.405169871.1890.52922188156700 将上述不同情况下得到的同层框架柱侧移刚度相加，即可得框架各层层间位移刚度如表2-7所示。 表2-7 横向框架
30、层间侧移总刚度（N/mm）层次123456Di758056884264884264884264884264884264 由表2-7可见，D1/D2=758056/884264=0.8570.7，D2/D3=884264/884264=10.7，故该框架为规则框架，满足竖向规划建筑的要求。2.4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.4.1横向自振周期计算结构顶点的假想位移由公式式中：Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值。VGi为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力。为第i层的层间侧移刚度。(u)i(u)k分别为第i、k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数
31、。计算过程及结果见表2-8表2-8 结构顶点的假想侧移计算层次Gi/KNVGi/KNDi /(N/mm)ui/mmui/mm68163.48163.48842649.2235.459961.518124.988426420.4226.249961.528086.488426431.8205.839961.538047.988426443.117429961.548009.488426454.3130.9110078.6758088.0775805676.676.6本设计为质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构。其基本自振周期T1（s）可按下式计算。式中uT为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想
32、位移（m）。即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而得到的结构顶点位移。为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。框架结构取0.60.7。其中uT的量纲为m，取r=0.7 则 2.4.2水平地震作用及楼层地震剪力计算 结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪力为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按公式计算，即：Geq=0.85Gi=0.85(10078.679961.548163.4)=49374.86kN由设计资料，得Tg=0.55s 7度设防max =0.121=（）0.9max=（）0.90.12=0.116 =0.
33、11649374.86=5737.5KN因1.4 Tg =1.40.55=0.77sT1 =0.57s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。各楼层地震剪力按下式计算： 具体计算结果见表2-9 。 表2-9 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi(m)Gi(KN)GiHi/(KNm)GiHi/Fi(KN)Vi(KN)622.68163.4184492.840.2381365.531365.535199961.5189268.50.2451405.682777.21415.49961.5153407.10.1981136.033907.24311.89961.5117545.70.1528
34、72.14779.3428.29961.581684.30.105602.435381.7714.610078.6746361.880.059338.515720.28各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图2-4。（a） 层间剪力分布 （b）水平地震作用分布 图2-4横向水平地震作用及楼层地震剪力2.4.3 水平地震作用下的位移验算：水平地震作用下框架结构的层间位移ui和顶点位移ui分别按下式计算：具体计算过程如下表2-10，表中各层的层间弹性位移角。 表2-10 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/KNDi /(N/mm)ui/mmui/mmhi/mme=ui /hi6136
35、5.538842.641.5428.1636001/2338527771.218842643.1326.6236001/115043907.248842644.4223.4936001/814347779.348842645.4319.0736001/66225381.778842646.0913.6436001/59115720.287580567.557.5546001/609由表2-10可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/5911/550,满足要求，其极限值U/h= 1/550。2.4.4水平地震作用下框架内力计算以结构图中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法。框架柱端剪力
36、及弯矩分别按下式计算： 其中，Vij为i层j柱分配到的剪力；h为该层柱的计算高度；Dij为i层j柱的侧移刚度；y为框架柱的反弯点高度比；yn为框架柱的标准反弯点高度比；y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2 、y3为上下层层高发生变化时反弯点高度比的修正值。具体计算结果见表2-11。 梁端弯矩，剪力及柱轴力分别按下式计算：具体计过程及结果见表2-12。 表2-11 各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/KNDi /(N/mm) 边柱Di1Vi1y63.61365.538842641750027.020.690.3029.1868.0953.62771.2188426417500
37、54.840.690.4078.97118.4543.63907.248842641750077.330.690.45125.27153.1133.64779.348842641750094.590.690.45153.23187.2823.65381.7788426417500106.510.690.50191.72191.7214.65720.2875805618580140.20.6970.70451.44193.48层次hi/mVi/KNDi /(N/mm) 中柱Di2Vi2y63.61365.538842643351251.751.240.3768.93117.3753.62771.2188426433512105.021.240.45143.63207.9443.63907.2488426433512148.081.240.47225.54256.0233.64779.3488426433512181.231.240.50301.2301.223.65381.7788426433512203.961.240.50306.14306.1414.65720.287580562439