秦皇岛中学实验楼毕业论文设计
本科毕业设计
（自然科学）
题目：秦皇岛中学实验楼
院（系、部）：欧美机电系
学生姓名：刘深
指导教师：李冰心职称副教授
2013 年5 月26 日
河北科技师范学院教务处制
河北科技师范学院
本科毕业设计
秦皇岛中学实验楼
院（系、部）名称：欧美学院机电系专业名称：土木工程
学生姓名：刘深
学生学号：9314090214
指导教师：李冰心
2013年 5 月 15 日
河北科技师范学院教务处制
学术声明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。
本人签名：日期：
指导教师签名：日期：
摘要
本工程为实际应用课题为秦皇岛中学实验楼。建筑使用场地为70m×30m，建筑耐火等级II级，结构安全等级二级，本工程占地面积约880平方米左右，建筑面积5200平方米。本建筑共六层，各层梁、板、柱混凝土强度均为C30，纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余钢筋用HRB335级钢筋。总长度为48.9米，总宽度为18.0米。建筑立面规整。除正面中门为玻璃门外，其余均采用钢铁门，窗为铝合金窗。本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构体系，各层柱截面尺寸均为600㎜×600㎜。建筑地点地质条件良好，采用柱下独立基础。楼梯采用混凝土楼梯，设计严格遵守我国现行规范，计算中包括荷载计算，内力组合，基础设计及验算柱、梁的强度验算和整体稳定验算，楼梯设计等。
关键词：框架结构；独立基础；钢筋混凝土；抗震设计
Abstract
This project, serving as a practical subject of application, is located in Qin area and designed as the laboratory building of an experimental addition, this project covers an area of about 880 square meters and each layer of this six-layered building is C30. HRB400 steel bars are used lengthways while HRB335 steel bars are used anywhere else. The building plane is square with a total length of 48.9 meters and a total width of about 18 meters. The building elevation is neat and clean. All doors are made of steel except the middle door in the front which is made of glass. Aluminum alloy windows are used. This project employs a reinforced concrete frame structure. The sectional dimension of the columns are of the same size 600㎜x 600㎜. The geological condition of the construction site is good. An under column independent foundation and slab-typed concrete stairs are designed. Strictly abiding by the existing norms of design in China, this design includes such calculations as load calculations, the internal force composition, basic design and checking, the check calculation of the strength of the column and the beam, the overall stability checking and staircase design and so on.
Keywords:Frame construction ; Independent foundation ; Reinforced concrete;
Seismic design
目录
摘要........................................................................................................................................... I Abstract...................................................................................................................................... I 1 建筑设计.. (1)
1.1 工程概况 (1)
1.2 设计资料 (1)
1.3 总平面设计 (1)
1.4 主要房间设计 (1)
1.5 辅助房间设计 (2)
1.6 交通联系空间的平面设计 (2)
1.6.1 水平交通空间的平面设计 (2)
1.6.2 垂直交通空间的平面设计 (2)
1.6.3 交通枢纽空间 (2)
1.7 剖面设计 (2)
1.7.1 层高的确定 (2)
1.7.2 室内外高差的确定 (3)
1.7.3 屋面排水设计 (3)
1.7.4 楼梯剖面设计 (3)
1.8 立面设计 (3)
1.8.1 体型 (3)
1.8.2 墙体 (3)
1 设计资料(1)工程名称：秦皇岛中学实验楼。 (4)
2 结构选型与布置 (4)
2.1结构选型 (4)
2.2结构布置 (4)
3 结构计算简图及梁柱线刚度计算 (4)
3.1 梁、柱截面尺寸估算 (4)
3.1.1 梁截面尺寸估算 (4)
3.1.2柱截面尺寸估算 (6)
3.2 确定框架计算简图 (6)
3.2.1 选取计算单元 (6)
3.2.2 梁柱线刚度计算 (6)
3.2.3 确定结构计算简图（KJ--4） (7)
4 荷载计算 (8)
4.1 恒载标准值计算 (8)
4.1.1 屋面 (8)
4.1.2 各层走廊楼面 (8)
4.1.3 标准层及其卫生间楼面 (9)
4.1.4 梁自重 (9)
4.1.5 柱自重 (10)
4.1.6 外纵墙自重 (10)
标准层 (10)
4.1.7 内纵（隔）墙自重 (11)
4.1.8 窗间墙 (11)
4.1.9 女儿墙自重 (11)
4.2 活荷载标准值计算 (12)
4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值 (12)
4.2.2 雪荷载标准值 (12)
4.3 竖向荷载下框架受荷总图 (12)
4.3.2 A-B及C-D轴间框架梁 (13)
4.3.3 A轴柱及D轴柱纵向集中荷载的计算 (14)
4.3.4 B轴柱及C轴柱纵向集中荷载的计算 (15)
4.4水平地震作用计算 (16)
4.4.1 重力荷载代表值计算 (16)
4.4.2 框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算 (18)
4.4.3 多遇水平地震作用计算 (20)
5.内力计算 (22)
5.1 恒荷载作用下框架的内力 (22)
5.1.1 固端弯矩计算 (22)
5.2 活荷载作用下框架的内力 (25)
5.2.1 固端弯矩计算 (25)
5.4 地震作用下框架的内力 (28)
6 内力组合 (32)
6.1 内力调整 (33)
6.1.1 恒载作用下内力调整 (33)
6.1.2 活载作用下内力调整 (34)
6.1.3 地震作用下梁端柱边剪力、弯矩及跨中弯矩计算 (35)
6.2 内力组合 (36)
6.2.1 梁端剪力组合 (36)
6.2.1 柱内力组合 (40)
7 框架梁柱截面设计 (44)
7.1 框架横梁截面设计 (44)
7.1.1 框架横梁正截面受弯承载力计算 (44)
7.1.2 框架横梁斜截面承载力计算 (46)
7.1.3 框架梁裂缝宽度验算 (48)
7.2 框架柱截面设计 (49)
7.2.1 正截面受弯承载力计算 (49)
7.2.2 斜截面承载力计算 (50)
8 板的截面设计 (53)
8.1板荷载计算 (53)
8.2板配筋计算 (53)
8.2.1 B1板配筋计算 (53)
8.2.2 B2板配筋计算 (54)
9板式楼梯设计 (55)
9.1楼梯板设计 (55)
9.1.1荷载计算 (56)
9.1.2截面设计 (56)
9.2平台板设计 (56)
9.2.1荷载计算 (56)
9.3平台梁设计 (57)
9.3.1荷载计算 (57)
9.3.2配筋计算 (58)
10.1边柱基础计算 (59)
10.1.1持力层承载力验算 (59)
10.1.2基础埋深及冲切验算 (60)
10.2中柱基础计算 (61)
10.2.1持力层承载力验算 (61)
10.2.2基础埋深及冲切验算 (62)
结论 (63)
参考文献 (64)
致谢 (1)
1 建筑设计
1.1 工程概况
本建筑位于秦皇岛，六层现浇钢筋混凝土框架结构，房间开间8.1米，层高3.9米。长48.9米，宽18米，高24.6米。总建筑面积5200平方米。
1.2 设计资料
1）本建筑设计使用年限为50年.
2）耐火等级为2级.
3）基本风压=0.45 KNM2，基本雪压=0.35 KNM2.
4）建筑结构安全等级为二级；抗震设防烈度为7度；建筑抗震设防类别为丙类.
1.3 总平面设计
总平面布置的基本原则：
1）应根据一栋楼或一个建筑群的组成和使用功能，结合所处位置和用地条件、有关技术要求，综合研究新建的、原有的建筑物、构筑物和各项设施等相互之间的平面和空间关系，充分利用土地，合理进行总体布局，使场地内各组成部分成为有机的整体，并与周围环境相协调而进行的设计。
2）应结合地形、地质、气象条件等自然条件布置，有效组织地面排水，进行用地范围内的竖向布置。
3）建筑物的布置应符合防火、卫生等规范及各种安全要求，并应满足交通要求。
4）建筑物周围布置应与城市主干道及周围环境相协调，合理组织场地内的各种交通流线（含人流、车流、货流等），并安排好道。
1.4 主要房间设计
主要房间是各类建筑的主要部分，是供人们学习、生活的必要房间，由于建筑物的类别不同，使用功能不同，对主要房间的设计也不同。但主要房间设计应考虑的基本因素仍然是一致的，即要求有适宜的尺寸，足够的使用面积，适用的形状，良好的采光和通风条件，方便的内外交通联系，合理的结构布置和便于施工等。
1.5 辅助房间设计
在本建筑中，辅助房间主要为卫生间,休息室，储藏间等。
卫生间的设计在满足设备布置及人体活动的前提下，应设在人流交通线上与走道楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处，为遮挡视线和缓冲人流。
在本建筑中，每层设男、女卫生间各2间。男卫生间单间尺寸为7.5m×3.2m，女卫生间尺寸为7.5m×2.8m.
1.6 交通联系空间的平面设计
主要房间和辅助房间都是单个独立的部分，而房间与房间的水平与垂直方向上的联系、建筑物室内外之间的联系，都要通过交通联系来实现。交通联系空间按位置可分为水平交通空间，垂直交通空间和交通枢纽空间。交通联系空间形状、大小、部位主要决定于功能关系及建筑空间处理的需要，设计时应主意：交通流线简洁明确，对人流起导向作用。良好的采光、通风。安全防火，平时人流畅通，联系方便；交通联系空间的面积大，要有适当的高度和宽度。
1.6.1 水平交通空间的平面设计
走廊起着联系各个房间的作用，走廊宽度的确定，应符合防火、疏散和人流畅通的要求，本建筑走廊轴线尺寸为3000mm。
1.6.2 垂直交通空间的平面设计
楼梯是多层房屋的垂直联系和人流疏散的主要措施。由于该建筑物是中学实验楼，按防火要求和疏散人流。
1.6.3 交通枢纽空间
门厅作为交通枢纽，其主要作用是集散人流，转换人流方向，室内外空间的过渡或水平与垂直交通空间的衔接等。门厅一般应面向主干道，使人流出入方便，有明确的向导性，同时交通流线组织应间明醒目。本设计中大厅门取5400mm×3000mm，门开启方向是里外都可以开的弹簧门。
所有的窗户均采用铝合金窗，门为钢铁门（大门除外）。
1.7 剖面设计
1.7.1 层高的确定
层高是剖面设计的重要依据，是工程常用的控制尺寸，本建筑为六层，主要为实验室，层高确定为3.9m，这样的房间高度比较合适些。
1.7.2 室内外高差的确定
为防止室内受室外雨水的流渗，室内与室外应有一定的高差，且高差不宜过大，若过大便不利于施工和通行，故设计室内外高差为0.45m。
1.7.3 屋面排水设计
本建筑设计中屋面利用材料找坡（2.5％），采用有组织排水（女儿墙外排水）。因2.5％<112，故为平屋顶。
1.7.4 楼梯剖面设计
所有楼梯均采用现浇钢筋混凝土结构，其具有整体性好，坚固耐久，刚度好等特点。
1.8 立面设计
建筑立面可以看成是由许多构件组成，如墙体、梁柱、门窗及勒角、檐口等，恰当地确定立面中这些构件的比例、尺寸，运用节奏、韵律、虚实、对比等规律，已达到体型完整，形式和内容的统一。本结构是钢筋混凝土框架，具有明快、开朗、轻巧的外观形象，不但为建筑创造了大空间的可能性，同时各种形式的空间结构也大大丰富了建筑的外部形象，立面开窗自由，既可形成大面积独立窗，也可组成带形窗等。
1.8.1 体型
建筑体型设计主要是对建筑物的轮廓形状、体量大小、组合方式及比例尺的确定。本建筑根据场地和周围环境的限制，整栋建筑物采用“一”字型，结构和经济方面都容易满足。
1.8.2 墙体
填充墙采用混凝土砌块。
结构计算书
1 设计资料(1)工程名称：秦皇岛中学实验楼。
(2)工程概况：建筑总高24.60米，共6层，每层层高3.9米，室内外高差0.45米。
(3)基本风压：0.40KNm 2，地面粗造程度为C 类。
(4)基本雪压：0.35KNm 2
(5)抗震设防烈度：场地类别为Ⅱ类，冻土深度0.6米，抗震设防烈度7度，设计地震
分组第一组，设计地震基本加速度至0.1g 。
2 结构选型与布置
2.1结构选型
为了使结构的整体刚度较好，梁柱、楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构，基础为
柱下独立基础。
2.2结构布置
本设计为双向梁柱抗侧力体系，柱距见图1。根据结构布置，板厚
5.20240/810040/==≤l h mm ，本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重，节省材
料，楼面板、屋面板的厚度均取为120mm 。
3 结构计算简图及梁柱线刚度计算
3.1 梁、柱截面尺寸估算
3.1.1 梁截面尺寸估算
框架梁截面高度l h )12/1~8/1(=，次梁截面高度l h )18/1~12/1(=，梁截面宽度
11(~)32
b h =，本结构中取：横向AB 跨（CD 跨）框架梁： =6，C30混凝土 ，
c f =14.3Mpa 因此 边柱23mm 2027173
.1485.06101225.31.83.1=??????≥c A 中柱23mm 2848833
.1485.06101275.41.825.1=??????≥c A 取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为451mm ?451mm,534 mm ?534mm ，考虑到
施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为600 mm ?600mm 。
3.2 确定框架计算简图
3.2.1 选取计算单元
选取④轴线的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。
3.2.2 梁柱线刚度计算
各跨梁的线刚度计算见表1 。
各层柱线刚度计算见表 2。
令 1.0i =中柱，则其余各杆件的相对线刚度为：
01.11031.8104.810
10
'=??=梁CD i 63.010
31.8102.51010
'=??=梁BC i 75.01031.81023.61010
'
=??=底柱i 表1 梁线刚度b i 的计算
表2 柱线刚度计算c i 的计算
3.2.3 确定结构计算简图（KJ--4）
图2 计算简图
4 荷载计算
4.1 恒载标准值计算
4.1.1 屋面
05J屋1—倒置式屋面
保护层：C20细石混凝土，内配φ4@150?150钢筋网片
隔离层：干铺无纺聚酯纤维布一层
保温层：40mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板
防水层：高聚物改性沥青防水卷材
m 找平层：1：3水泥砂浆，砂浆中掺聚丙烯或棉纶-6纤维0.75~0.90kg3
找坡层：1：8水泥膨胀珍珠岩找2%坡
m 合计： 2.102kN2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25kN㎡=3.0kN2
m
抹灰层：10厚粉刷石膏砂浆 0.01×12kN㎡=0.12kN㎡
m
合计： 5.222kN2
4.1.2 各层走廊楼面
05J楼10—陶瓷地砖楼面：8~10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆
素水泥浆结合层一遍
m 合计： 0.7kN2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12?25 KNm2 =3.0 kNm2抹灰层：10厚粉刷石膏砂浆 0.01×12kN㎡=0.12kN㎡共计： 3.82kNm2
4.1.3 标准层及其卫生间楼面
05J楼10—陶瓷地砖楼面：8~10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆
素水泥浆结合层一遍
m
合计： 0.7kN2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12?25 kNm2 =3.0 kNm2抹灰层：10厚粉刷石膏砂浆 0.01×12kN㎡=0.12kN㎡合计： 3.82kNm2
卫生间楼面
05J楼27—陶瓷锦砖防水楼面：4~5厚陶瓷锦砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆
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
50厚C15细石混凝土找坡不小于0.5%，最薄处不小于30厚。
合计： 2.04kNm
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12?25kNm2 =3.0kNm
抹灰层：10厚粉刷石膏砂浆0.01×12kN㎡=0.12kN㎡合计： 5.16kNm 4.1.4 梁自重
b?
.m2 ,作用面积 160m2，火灾延续时间不小于 1 小时。一次火灾总用水量 684T,其中室内消防用水量为 252T. 室外用水之水压及水量以由市政管网予以满足;室内消火栓系统采用自行加压方式提供水量及压力。
2.消火栓系统: （1）.系统供水：室内消火栓加压设备分片集中设置，系统采用稳高压系统，系统设主泵＋稳压泵＋稳压罐，主泵由稳压系统的压力开关控制启停，系统再设屋顶水箱 18T，室内消火栓不再设启泵按钮。室内消火栓加压系统保证片区内最不利点处栓口压力不小于 0.2MPa。（2）.消火栓:消火栓采用普通单栓。各消火栓箱为成品消火栓箱，铝合金边框,茶色玻璃门面,单栓内装 DN65 衬胶水带一条, 长25M,喷枪一根，口径 19MM。一层消火栓采用减压孔板减压，一层孔板孔径 d28。（3）.消火栓系统所有阀门均应常开,用铅封或链条锁住, 并有明显启闭标志,室内阀门采用对夹式蝶阀室外采用明杆闸阀，阀门工作压力采用 PN=10。（4）.管材:建筑物内消火栓采用内外热镀锌钢管,DN<100 者,丝扣连接,DN≥100 者，卡箍连接。室外埋地管采用球墨铸铁管，胶圈连接。（5）.管道防腐:明装镀锌钢管接口处外壁刷红丹防。
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河北科技师范学院
本科毕业论文（设计）外文翻译
秦皇岛中学实验楼