小学楼毕业设计

大学成人高等教育毕业设计（论文）

姓名：

学号：

专业：

年级：

学习形式：函授□夜大□脱产□

学习层次：高起本□专升本□高起专□

函授站：

大学成人高等教育

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：

姓名：学号：

专业、年级：学习形式：函授□夜大□脱产□

学习层次：高起本□专升本□高起专□函授站：

毕业设计（论文）内容：综合考虑地区环境、建筑使用功能、综合选型、施工、材料、经济等，结合日常工作中的施工经验，我完成了某小学学生教学楼设计楼的构思，完成了建筑设计说明、基础平面布置图、建筑平面布置图、建筑结构图、立面图等相关设计及计算。

专题（子课题）题目：

内容：

设计（论文）指导教师（签字）：

主管教学院长（签字）：

2014年月日

某小学

学生教学楼设计

目录

摘要 (4)

第一章概述 (5)

一、选题意义 (5)

二、工程概况 (5)

三、设计内容、方法及依据 (5)

（一）设计内容 (6)

（二）设计方法 (6)

（三）设计资料（依据） (6)

第二章结构设计说明 (8)

一、框架结构设计计算 (8)

二、荷载计算 (9)

三、框架侧移刚度计算 (12)

四、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (14)

五.竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (20)

1．横向架内力计算 (20)

2．横向框架内力组合 (26)

六、截面设计： (32)

七、楼梯设计： (39)

八、框架柱下基础的设计： (44)

总结和体会 (50)

致谢辞 (51)

参考文献 (52)

摘要

了解建筑设计、结构设计的全过程，熟悉建筑设计的基本思路和结构设计计算的基本方法。巩固过去几年所学的专业知识和基础知识。学习并掌握相关资料的收集、整理和归纳，从而提高分析和解决实际问题的能力。

Summary:

Understand building design and construction of the whole design process, furthermore, familiar with the basic way of building design and the basic method of construction calculating. Reinforce profession knowledge and foundation knowledge for learning of past years. Study and control how to combines the collections of the related data, sorting with induce, what’s more, we can increase the ability that analysis and resolve the actual problem through it.

关键词：

建筑设计结构设计结构计算

Key words：

Building design Construction design Construction calculation

第一章概述

一、选题意义

这次毕业设计的课题为某小学学生教学楼设计，本着设计富有朝气和时代气息的原则，设计一座现代化的小学教学区。建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，总重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，各个细部的构造方式等，创造出即符合科学性，又具有艺术效果的学习环境。

本方案采用框架结构，在满足功能要求的基础上，该建筑要体现现代化特色，适应现代化的教学需求，满足消防、抗震等安全要求。

二、工程概况

某小学学生教学楼为主体四层、局部三层现浇钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积为5300㎡。建筑物平面为L形，由三个建筑单体通过回廊连为整体，层高为３.６m，室内外高差为０.６m。框架结构平面布置及柱网布置图如图1所示。

图1结构平面及柱网布置图

三、设计内容、方法及依据

（一）设计内容

1、结构平面布置

结构方案及造型、风荷载和地震荷载处理；

2、框架设计

（1）材料选用及截面尺寸确定；

（2）荷载计算；

（3）框架梁、柱刚度计算；

（4）框架在地震荷载作用下的侧移及内力计算；

（5）框架在竖向荷载作用下的内力计算

（6）内力组合；

（7）框架结构梁、柱承载力计算

（8）框架柱下独立基础设计；

3、现浇楼梯设计

4、其他现浇构件（雨蓬、卫生间等）设计及节点验算

（二）设计方法

建筑部分则运用房屋建筑学等学科知识进行设计，结合设计规范要求合理分区，满足使用要求，保证工程的安全性、耐久性、适用性，使设计的结构在规定的设计使用年限内完成预期的功能要求。建筑施工图的绘制遵循工程制图的标准，图中的各种标注、符号符合规范，做到能够看图施工。

结构部分要求结构的布置、柱距的确定应满足使用功能，柱网尺寸符合模数。结构的梁、板、柱截面尺寸符合要求，合理确定。采用D值法计算柱的侧移刚度，竖向荷载部分则采用二次弯矩分配法进行计算。

（三）设计资料（依据）

1、本建筑地处昆明地区，地震设计烈度为８度

2、气象条件：基本风压0.3KN/㎡，基本雪压0.3KN/㎡

3、工程地质条件（根据钻探，建筑所在地区域的地质情况如下）：

第一层土：城市杂填土、厚0~1.0m

第二层土：亚粘土、厚3.5~4.0m[R]=180KN/㎡

第三层土：轻亚粘土，厚4.0~4.6m[R]=200KN/㎡

第四层土：混圆砾，厚6.0~8.0m[R]=300KN/㎡

第五层土：轻亚粘土，厚5.0~6.6m[R]=250KN/㎡

地下水：最高水位，地表下2.5m

4、各类建筑材料均能得到保证，钢筋材料均能得到保证，钢筋最长不超过12米。

5、屋面及楼面做法：

屋面做法：180厚砖砌架空隔热层；二毡三油防水层；冷底子油玛蹄脂二道；

焦渣混凝土找坡层（20mm厚）；20mm厚水泥砂浆找平层；100mm厚现浇钢筋混凝土结构层；

20mm厚砂浆粉底层；

楼面做法：水磨石地面；100mm厚现浇钢筋混凝土结构层；20mm厚砂浆粉底层；

6、材料

混凝土强度等级：

柱 C30 梁、板、基础 C25 垫层 C10

钢筋强度等级：

梁、柱纵向钢筋 HRB400 箍筋 HPB235

板纵向钢筋 HRB335

7、主要活荷载取值

屋面活荷载 2.0KN/㎡(上人) 0.5KN/㎡(不上人)

楼面活荷载 2.0KN/㎡雪荷载 0.3 KN/㎡

走廊﹑楼梯﹑阳台活荷载 2.5KN/㎡

第二章结构设计说明

一、框架结构设计计算

1、初估截面尺寸

（1）柱：底层 b=500mm h=550m其它层 b=500mm h=500mm

（2）梁：h=（1/10~1/12）L=720~600mm 取h=700mm b=（1/2~1/3）h=350~233mm 取b=250mm 走道梁为h=500mm b=250mm 其编号如图2所示。

图2梁布置及编号图

2、梁的计算跨度

框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，由于建筑轴线与墙轴线重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同。

3、柱高度

底层柱高度h=3.6m+0.6m+0.5m=4.7m，其中3.6m为底层层高，0.6m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地面的高度。

其它柱高等于层高，即3.6m。由此得框架计算简图如图3-1、3-2所示。

图3-1纵向框架计算简图(单位：m）

图3-2横向框架计算简图(单位：m）

二、荷载计算

1、屋面均布恒载

按屋面的做法逐项计算均布荷载，计算如下：

180厚砖砌架空隔热层 1.1KN/㎡

二毡三油上铺绿豆砂防水层 0.35KN/㎡

20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02х20=0.4KN/㎡

（坡度3%）20厚水泥焦渣找坡层 1.2KN/㎡

100厚现浇钢筋混凝土板 0.1х25=2.5KN/㎡

20厚板底砂浆粉刷层 0.02х20=0.4KN/㎡

小计 5.95KN/㎡

屋面恒荷载标准值（4.5х8+4.8+7.8+0.24）х（7.2х2+2.4）х 5.95=4882 KN

2、楼面均布恒载

按楼面做法逐项计算，计算如下：

30厚水磨石面层 0.6KN/㎡

100厚现浇钢筋混凝土板 0.1х25=2.5KN/㎡

20厚板底砂浆粉刷层 0.02х20=0.4KN/㎡

小计 3.5KN/㎡

楼面恒荷载标准值（4.5х8+4.8+7.8+0.24）х（7.2х2+2.4）х 3.5=2872 KN

3、屋面均布活荷载

不上人屋面 0.5KN/㎡

屋面雪荷载 0.3KN/㎡

雪荷载标准值（4.5х8+4.8+7.8+0.24）х（7.2х2+2.4）х0.3=246KN

4、楼面均布活荷载

普通教室、会议室、厕所 2.0KN/㎡

走廊 2.5KN/㎡

楼面活荷载标准值（4.5х8+4.8+7.8+0.24）х（7.2х2+2.4）х 2.5=2051KN

5、梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算

屋顶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，半层墙体自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布或荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重，梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。墙体为240mm厚粘土空心砖，内、外墙均为20mm厚抹灰则外墙面重力荷载。木门单位面积重力荷载为0.2KN/㎡；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4KN/㎡。以上具体各项计算过程从略，计算结果见表1、2、3：

6、重力荷载代表值

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值具体计算过程从略，计算结果见图4：

图4各质点的重力荷载代表值

三、框架侧移刚度计算

1、横向框架侧移刚度计算

横向框架梁线刚度i b 计算过程见表4，柱线刚度i c 计算过程见表5。

柱的侧移刚度按h

i D c

c

2

α=计算，式中刚度修正系数c ,根据梁柱线刚度比

查柱刚度修正系数αc 表求得.在结构平面布置图中的柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第2层C-4柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表

6

>0.7 所以该框架为规则框架。

第2层C-4柱及与其相连的梁的相对线刚度如图5所示

.

图5c-4柱及相连梁的相对线刚度

图中数据取自表4和5。由柱刚度修正系数αc 表可得梁柱线刚度比k 为

084.485.2208.608.656.556.5=?+++=K

671.0084

.42084

.4=+=

αc 则mm N D /177143600

1085.212671.02

10

=???

==1.77KN/m

将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度∑D i ，见表6。

2．纵向框架侧移刚度计算

78

.088.86/38.672

1

==∑∑D D

纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同。柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向

i b的计算过程见表7。纵向框的截面特性有关外，还与纵梁的线刚度有关。纵梁线刚度

架柱亦可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，其侧移刚度值见表8。纵向框

架各层层间侧移刚度值见表9。

四、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

72.082.103/96.742

1

==∑∑D D >0.7 所以该框架为规则框架。

1．横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 (1)横向自振周期计算。

按顶点位移法计算框架的自振周期。T T ?=α017.1。 则横向框架顶点位移计算见表10。

T=1.7×0.71345.0=0.4364s (2)横向地震作用计算

在Ⅱ类场地，8度二组地震区的结构特征周期s T g 4.0=、地震影响系数16.0max =α 由于T=0.4264s<1.4T g =1.4×0.4=0.56s ，所以不考虑顶点附加地震作用。 按底部剪力法求得其底部剪力F H G H G F Ek i

i i i i ∑=，各层横向地震作用及楼层地震剪力

横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图6

由表12可见，最大层间弹性角位移发生在第1层，其值为1/596<1/550，满足要求。 2．水平地震作用下框架内力计算。

以图1中19轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。

框架柱端剪力及弯矩分别按∑==41

j ij

ij ij D D V 和yh V M ij b ij ?= h y V M ij u

ij )1(-?=计算，其中D ij

取自表5，∑D ij 取自表6，

层间剪力取自表11各柱反弯点高度比y 按y y y y n

y 3

2

1

+++=

确定，其中y n

由倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比表查得。该设计中底层柱不需考虑其它修正值。具体计算过程及结果见表13。

注：表中M 量纲为m KN ? V 量纲为KN 。

梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按

)(,1M M i i i M u ij b j i r b l b i b l b ++=+)(,1M M i i i M u

ij b j i r b

l b r b r b ++=+l M M V b b b 21+= ()

∑-==n i k k i V r b V l b N 计算。其中梁刚度取自表4， 具体计算过程见表14和表15。

注：1）柱轴力中的负号表示拉力，当左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右边两根柱为压力。 2）表中M 单位为KN.m ，V 单位为KN ，L 单位为m 。 水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及轴力图如图7所示。

3、横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 i. 风荷载标准值。

风荷载标准值按ωμμβω0z s s k =计算。基本风压ω0=0.3KN/m 2，查规范的μs =0.8（迎风面）和μs =-0.5（背风面）。B 类地区，H/B=16.8/16.4=1.024，查规范得υ=0.43；

T 1

=0.4364s ，T 2

10ω=0.057m s KN 22? 由规范得ξ=1.187则H H i

z

z ??+=μβ42.0187.11 仍取图中19轴横向框架，其负载宽度为4.5m ，则沿房屋高度的分布风荷载标准值为 μμβμμβz s z z s z z q 35.13.05.4)(=?=

根据各楼层标高处的高度H i 由规范查取μz ，代入上式可得各楼层标高处的)(z q ，见表16，)(z q 沿房屋高度的分布见图8（a ）。

《荷载规范》规定，对于高度大于30m 且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数βz 来考虑风压脉动的影响。该设计房屋高度H=15.5m<30m ，且H/B=15.5/16.8=0.923<1.5，但由表16可见，风振系数在1.217~1.663，因此，该房屋应考虑风压脉动的影响。

框架结构分析时，应按静力等效原理将图8（a ）的分布风荷载转化为节点集中荷载，如图8（b ）所示。例如，第2层的集中荷载F 2的计算过程如下：

F 2=（1.091+0.91+0.68+0.57）×3.6×2

1

+[（1.21-1.09）+（0.76-0.68）] ×3.6×

21×31

+[（1.09-0.91）+（0.68-0.57）×3.6×1×2

=6.318KN

=i

k 19轴线框架的层间侧移刚度，再按式∑=?=s

j ij

i i D V u 1

)(和∑?==n

k k u u 1

)(计算各层的相对侧移

和绝对侧移。计算结果见表17

由表17可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/13098，远小于1/550，满足规范要求。

⑶ . 荷载作用下框架结构内力计算。

风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同，此处从略。图1中19轴线横向框架在风荷载作用下的弯矩、梁端剪力及柱轴力见图9。