摘    要

　　本次畢業(yè)設計的題目是某高中教學(xué)樓.綜合考慮建筑地理位置、建筑使用功能和建筑結構安全性能,教學(xué)樓采用鋼筋混凝土框架結構.南京地區抗震設防為七度,進(jìn)行結構方案選擇時(shí)要考慮抗震要求.從結構的安全方面考慮,最好采用規則結構;同時(shí)要考慮建筑使用功能要求,并且在建筑立面效果要符合教學(xué)樓的特點(diǎn).綜合考慮,選取了本次設計的建筑方案與結構方案.

　　本設計包括建筑設計和結構設計兩大部分.建筑設計主要是確定建筑方案,包括平面、立面和剖面的設計;結構設計主要分為結構方案布置、荷載計算、內力計算、內力組合、截面設計、板設計、樓梯設計和基礎設計.設計過(guò)程采用手算完成,最后上機進(jìn)行校核.

　　由于缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗,設計過(guò)程中,對于平、立、剖建筑設計還存在一些問(wèn)題;結構計算綜合運用能力欠缺,設計時(shí)間緊張,設計中錯誤難免,敬請各位老師批評指正,謝謝!

　　關(guān)鍵詞:建筑設計,結構設計,鋼筋混凝土框架結構

　　Abstract

　　The topic of my graduation design is Some high school classroom building of Nanjing. Having considered building geographical position, building function and safe performances synthetically of the structure, the building adopt reinforced concrete frame structure. The area of Nanjing sets up defences for antidetonation of seven degrees, the require of antidetonation have to be considered on the scheme choice of the structure. Meanwhile , regular structure is always been choosed account of  the structure safety. At the same time, the function of the use of the building and the elevation equipment should also reinforced concrete frame structure considered to make the structure scheme more reasonable. The architectural and structural scheme have been choosed account of the factors referred above.

　　This design includes two parts: architecture design and structure design. The main task in architecture design is to decide the architecture scheme, such as plane design, facade design and section design; and in structure design is the structure layout, load calculation, internal force calculation and combination, section design, slab design, stairs design and foundation design. All the results in the design are calculated by manual labor,and at the end of the design the results are checked by the computer

　　Although I go all out into the graduation design, I am still insufficient in plane design, facade design and section design, and am also inadequate in structural calculation ability because of lacking of practical engineering experience. The design process is intense, thus the design is less than satisfactory. All critical opinions and proposals are quite welcomed. Thank you very much dear sirs!

　　key words: architectural design、structural design 、reinforced concrete frame structure.

　　目    錄

　　摘要…………………………………………………………………………1

　　一  建筑設計…………………………………………………………… 3

　　1.1 基本設資料…………………………………………………3

　　1.2 建筑設計說(shuō)明 ………………………………………………3

　　1.3 建筑構造與做法……………………………………………4

　　二  結構設計說(shuō)明………………………………………………………5

　　2.1 結構造型確定………………………………………………5

　　2.2 結構設計原則………………………………………………9

　　2.3 結構布置……………………………………………………10

　　三 框架設計…………………………………………………………… 12

　　3.1工程概況……………………………………………………12

　　3.2設計資料……………………………………………………12

　　3.3設計內容……………………………………………………13

　　3.4荷載計算……………………………………………………14

　　3.5水平地震力作用下框架側移計算  ………………………17

　　3.6豎向荷載作用下橫向框架的內力分析  …………………23

　　3.7內力組合……………………………………………………35

　　3.8截面設計……………………………………………………39

　　3.9節點(diǎn)設計……………………………………………………52

　　四  板的計算……………………………………………………………54

　　4.1單向板的配筋計算…………………………………………54

　　4.2雙向板的配筋計算…………………………………………56

　　五  樓梯設計……………………………………………………………58

　　5.1荷載和受力計算   …………………………………………58

　　5.2配筋面積計算………………………………………………60

　　5.3、配筋結果…………………………………………………61

　　六  基礎設計……………………………………………………………53

　　6.1設計資料  …………………………………………………61

　　6.2地下水情況…………………………………………………63

　　6.3場(chǎng)地抗震評價(jià)………………………………………………63

　　6.4 承載力計算…………………………………………………63

　　致謝…………………………………………………………………………65

　　參考文獻……………………………………………………………………66

　　一    建筑設計

　　1.1  基本設計資料

　　工程名稱(chēng):某高中教學(xué)樓設計

　　建筑物所在地: 江蘇省某區

　　工程概況:

　　本項目為某高中教學(xué)樓,擬建于南京某區內,建筑的主要功能用做教學(xué).建筑結構形式為鋼筋砼框架結構.建筑物為五層,建筑高度為18.6米.

　　設計依據:

　　A、規劃局規劃設計要點(diǎn)

　　B、工程地質(zhì)勘察報告

　　C、氣象資料與荷載規范

　　D、各類(lèi)國家建筑、結構設計規范

　　E、民用建筑設計防火規范

　　氣候條件

　　年平均溫度         20℃

　　主導風(fēng)向           全年主導風(fēng)向為東南風(fēng)

　　平均風(fēng)速           3M/S

　　最大風(fēng)速           19.3M/S

　　基本風(fēng)壓值         0.35KN/M

　　基本雪壓           0.4KN/M

　　地震烈度           7度近震

　　地質(zhì)條件           該工程場(chǎng)區地勢平坦,擬建地土類(lèi)為軟弱場(chǎng)地土,建筑場(chǎng)地類(lèi)別為三類(lèi).

　　1.2 建筑設計說(shuō)明

　　本畢業(yè)設計題目為某高中教學(xué)樓,擬建于區內,建筑的主要功能教學(xué)使用等.建筑結構形式為鋼筋砼框架結構.建筑物為五層,建筑高度為18.6米.作為教學(xué)樓,在設計過(guò)程中從建筑的功能分區和造型要求著(zhù)手,結合具體施工的可能性,從合理和經(jīng)濟的角度出發(fā),選擇簡(jiǎn)潔而實(shí)用的建筑方案.

　　平面設計

　　建筑平面設計是組合布置建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系,它包括使用部分和交通聯(lián)系部分的設計教學(xué)樓使用部分的平面設計充分考慮了各種房間的使用功能要求,重點(diǎn)滿(mǎn)足教學(xué)的主要功能.各房間通風(fēng)順暢,不同分區互不影響又相互聯(lián)系,空間利用合理且滿(mǎn)足安全疏散的要求.交通聯(lián)系部分把各個(gè)房間以及各樓層有機地組合起來(lái),考慮到使用部分的功能分區,減少交通干擾.

　　立面和剖面設計

　　在建筑立面的處理上,主要是適當地把握好建筑的地域性和時(shí)代感想結合的問(wèn)題.充分利用建筑場(chǎng)地的寬度,把建筑的立面盡量的做大.在建筑立面細部處理上,盡量采用能與建筑氣質(zhì)相關(guān)聯(lián)的形式,使建筑看上去美觀(guān),大方,莊重,新穎.

　　建筑物為五層,建筑物的各層層高除底層均為3.6米,女兒墻為0.6米高,本設計的室內外高差為450mm,在室外設三個(gè)踏步起過(guò)度作用,剖切面位置見(jiàn)剖面圖.

　　抗震設計

　　南京為7度抗震設防區,而教學(xué)樓為乙類(lèi)建筑物.按我國抗震設防標準:"小震不壞,中震可修,大震不倒",本方案的設計滿(mǎn)足抗震的要求.

　　1.3 建筑設計構造做法

　　為了便于以后的荷載計算,在建筑設計中將建筑構造做法作以說(shuō)明,具體的做法列于表中:屋面做法(不上人):

　　一般做法:

　　1.3.2屋面排水設計

　　根據規范要求,適當的劃分排水坡、組織排水區,一般每個(gè)排水區按每個(gè)雨水管排除150-200M2屋面(水平投影)雨水劃分.進(jìn)深超過(guò)12M,不宜采用單坡排水.對于剛性防水屋面,最小坡度為1:50,設計中采用排水坡度為1:50.

　　因為屋面流水線(xiàn)路不宜過(guò)長(cháng),本方案的寬度大于12M,所以采用雙坡排水.

　　勒腳做法

　　勒腳是墻身接近室外地面的地方,它有保護墻身和增加建筑物美觀(guān)的作用.由于一般的防潮層易開(kāi)裂使用壽命短的特點(diǎn),本設計中采用了60厚的配筋細石砼防潮帶.

　　二  結構設計說(shuō)明

　　結構設計說(shuō)明目的是對擬建的建筑物進(jìn)行結構選型,結構布置,以及結構設計過(guò)程中所要考慮的一些設計原則和規定等.

　　2.1  結構選型的確定

　　結構的選型主要是根據設計的功能要求、地質(zhì)條件和受荷情況以及經(jīng)濟等角度來(lái)判斷結構的選型.

　　常見(jiàn)的鋼筋混凝土結構體系

　　a、框架結構體系

　　框架結構是由梁、柱構件通過(guò)接點(diǎn)連接而成.當結構單元的豎向和水平荷載完全由框架結構承擔時(shí),這種結構體系稱(chēng)為框架結構體系.

　　框架結構體系可以比較靈活的配合建筑平面的布置,安排需要較大空間的會(huì )議室、商場(chǎng)、餐廳、娛樂(lè )室、實(shí)驗室等.具有一定的靈活性,所以在我國現階段一些地區的公共建筑、綜合大樓等的結構選型中被廣泛采用.同時(shí)作為框架體系有不同于其他結構體系的優(yōu)點(diǎn).

　　框架結構的梁、柱等構件比較容易標準化、定型化,便于采用裝配式整體結構,適用于層數不太高的建筑.當建筑物層數不斷增多時(shí),水平荷載對梁、柱的截面尺寸和配筋量的控制作用就越來(lái)越大.當層數相當多的時(shí)候,底部各層不但柱的軸力很大而且梁和柱的由水平荷載所產(chǎn)生影響的彎距也明顯增加,從而導致截面尺寸和配筋增大.對建筑平面布置和空間處理就可能帶來(lái)困難,影響建筑空間的合理使用,在材料消耗和造價(jià)方面,也將趨于不合理,影響設計的競爭力.

　　框架結構的自震周期長(cháng),建筑物自重較小,從而承受的地震荷載也比較小,這是對抗震比較有利的一方面.但是另一方面,國內外許多震害都表明:高層框架由于側向剛度小,在強烈地震作用下的頂端水平位移和底部的層間位移都過(guò)大,致使非承重結構的嚴重破壞,即填充墻、建筑裝修和設備管道嚴重破壞.

　　框架結構的特點(diǎn)是:它的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活,因而使用也就非常靈活;框架抗側移主要取決于梁、柱子的截面尺寸.通常,梁柱的截面慣性矩小,側向變形大,這是框架結構的主要特點(diǎn),也因此而限制了框架結構的高度.

　　b、剪力墻體系

　　承受建筑物豎向和水平荷載的主體結構全部為剪力墻時(shí),即形成剪力墻結構體系.

　　剪力墻結構體系自重較大,側向剛度大,自重周期短,因而導致產(chǎn)生較大的地震荷載.但剪力墻的截面有效工作高度大,截面慣性矩大,所以很容易滿(mǎn)足強度要求.

　　現澆鋼筋砼剪力墻結構,由于整體性好和剛度大,在水平荷載作用下側向變形小,頂端水平位移和層間相對位移通常都能滿(mǎn)足要求.切由于側向變形小,有利于避免內部隔斷墻、建筑裝修、設備管道等非結構性破壞,也有利于防止過(guò)大的位移對主體結構在強度和穩定性方面造成的不利影響.

　　剪力墻結構體系的缺點(diǎn)是:剪力墻間距不能太大,平面布置不靈活,立面處理不靈活,很難滿(mǎn)足公共建筑等使用大空間的要求.結構自重較大往往導致增加基礎工程的造價(jià),也從一定程度上影響到設計的競爭力.

　　c、框架-剪力墻體系

　　框架-剪力墻體系是在框架體系的基礎上增加一定數量的縱向和橫向剪力墻,所構成的雙重體系.框架體系具有空間大,平面布置靈活,立面處理豐富等優(yōu)點(diǎn),但側向剛度差,抵抗水平荷載能力低,底部層間位移大容易引起非結構性破壞和次生災害,對抗震不利.

　　但剪力墻體系則相反,抗側力強度和剛度均很大,但平面布置不靈活,不適應大空間的要求.因此,把兩種結構體系結合起來(lái),在同一結構中同時(shí)采用框架和剪力墻結構,共同承受豎向和水平荷載,可做到取長(cháng)補短的作用.

　　在水平荷載的作用下,剪力墻的存在,不但使框架各層梁柱值降低,而且使各層梁彎矩沿高度方向的差異減小,在數值上趨于均勻.與框架結構相比,框架剪力墻結構體系的抗側力能力大大提高,地震作用下側移減小,非結構性破壞一般較輕,是抗震性較好的結構體系.

　　結構選型

　　結構體系方案選擇要根據擬建建筑物的高度、用途、施工條件、經(jīng)濟等進(jìn)行比較.經(jīng)過(guò)對以上三種結構體系的比較,針對自己的設計題目-徐州市方正公司辦公樓,我選擇了框架結構,理由如下:

　　框架結構建筑平面布置靈活,可以有較大的空間的會(huì )議、辦公等,并且可以需要用隔斷分隔成小房間或者是拆除改成大房間,使用靈活.

　　建筑物選址于南京,為七度近震.根據建筑物所在地的設防烈度及房屋的使用情況、層數、建筑物的高度等因素,根據《抗震設計手冊》的規定:設防烈度為7度,高度為50M以下的房屋采用鋼筋混凝土框架結構體系較為合理.

　　2.2 結構設計原則

　　延性原則

　　結構、構件或者截面的延性是指他們進(jìn)入破壞階段以后,在承載力沒(méi)有明顯下降的情況下承受變形的能力.也就是說(shuō),延性反映他們后期變形的能力.后期是指從鋼筋開(kāi)始屈服進(jìn)入破壞階段直到最大承載力(或者下降到最大承載力的85%)時(shí)的整個(gè)過(guò)程.延性差的結構、構件或者截面,其后期變形能力小,在達到其最大承載力后會(huì )突然發(fā)生脆性破壞,在設計中是應當要避免的,因此,對結構、構件或截面除了要滿(mǎn)足承載力的要求之外,還要求他們具有一定的延性,其目的在于:

　　a、防止發(fā)生象超筋梁那樣的破壞,以確保人的生命和國家財產(chǎn)的安全.

　　b、在超靜定結構中,能更好地適應地基的不均勻沉降以及溫度的變化等情況.

　　c、使超靜定結構能夠充分的進(jìn)行內力的重分布,并避免配筋疏密懸殊,便于施工,節約鋼材.

　　d、有利于吸收和耗散地震能量滿(mǎn)足抗震方面的要求.

　　強柱弱梁的原則-控制塑性鉸的位置:

　　強柱弱梁的設計原則是通過(guò)控制梁、柱的相對強度,以保證塑性鉸首先出現在框架梁中,盡量避免或減少在框架柱中出現塑性鉸.因為塑性鉸出現在框架柱中,結構很容易形成幾何可變體系而倒塌.

　　強剪弱彎原則-控制構件的破壞形態(tài):

　　強減弱彎是要求構件的受剪承載力大于因彎距出現塑性鉸時(shí)的截面剪力,即保證在塑性鉸形成并轉動(dòng)前,不出現剪切脆性破壞.為此,在設計中有意識的提高構件的受剪承載力,以保證結構的塑性鉸按設計要求出現在受剪破壞之前,增強框架結構的延性性質(zhì).

　　強節點(diǎn)、強錨固原則-保證結點(diǎn)區的承載力:

　　結構分析時(shí)往往以梁端或柱端為控制截面進(jìn)行構件的配筋計算,而把梁柱膠結區作為一個(gè)理想的剛結點(diǎn).強節點(diǎn)、強錨固的設計原則是為了充分發(fā)揮塑性鉸的作用,避免節點(diǎn)破壞或錨固失效出現在塑性鉸發(fā)揮作用之前,這樣才能使梁柱構件的承載力和變形能力得到充分的發(fā)揮,以確保框架結構的延性要求.

　　2.3  結構布置

　　結構布置要點(diǎn)

　　結構布置包括結構平面布置和結構剖面布置,建筑物的房屋樓面標高變化不大時(shí),可只做結構平面布置,如屋面、各層樓面以及基礎等結構平面布置,本建筑物只作結構平面布置.

　　結構布置應在建筑平面、立面剖面確定好之后進(jìn)行,且上一層的結構應在下一層的結構平面圖上布置.

　　進(jìn)行布置時(shí)應注意以下幾點(diǎn):

　　a、既要滿(mǎn)足建筑功能的要求,又要使結構合理,受力明確,如柱網(wǎng)的尺寸,從建筑上講柱網(wǎng)間距越大越好,但結構上卻不宜過(guò)大,主梁的跨度一般為5-8M,次梁為4-7M,若為混凝土過(guò)梁,跨度可達12M.

　　b、房屋平面內質(zhì)量分布和抗側力構件的布置基本均勻對稱(chēng).

　　c、樓層剛度不小于其相鄰層剛度的70%,且連續三層總的剛度降低不超過(guò)50%.

　　d、應考慮是否設置變形縫,房屋的長(cháng)度大于50M時(shí),應設置伸縮縫一個(gè).該建筑物長(cháng)度為43.2M,因此沒(méi)有設置變形縫.

　　e、房屋立面局部收進(jìn)的尺寸,不大于該方向總尺寸的25%.

　　截面設計要點(diǎn)

　　a、材料:

　　《建筑抗震設計規范》對混凝土強度等級的要求是:當按一級抗震等級設計框架梁時(shí),其混凝土強度等級不應低于C30,當按二、三級抗震等級設計框架梁時(shí),其混凝土強度等級不應低于C20.

　　《建筑抗震設計規范》對鋼筋強度等級的要求是:框架梁中的縱向受力鋼筋宜采用II、III級變形鋼筋,鋼箍宜采用I、II級鋼筋.在施工中,不宜以強度等級較高的鋼筋代替原設計中的鋼筋,如必須代換時(shí),應按鋼筋拉應力設計值相等的原則進(jìn)行代換.

　　b、截面尺寸

　　確定框架梁的截面尺寸,應從強度、穩定、經(jīng)濟、防止脆性破壞等幾方面綜合考慮.《建筑抗震設計規范》規定,梁的截面尺寸應符合下列各項要求:

　　1)框架梁寬應不小于200mm且 不應小于柱寬的1/2.這是為了保證梁的側向穩定.

　　2)梁截面的高寬比應不大于4.這也是為了保證梁的側向穩定.

　　3)框架梁的跨高比不宜小于4.這是為了避免出現深梁的脆性破壞.當框架梁的凈跨與截面高度之比小于4時(shí),該梁以剪切變形為主,容易發(fā)生剪切脆性破壞.

　　4)按最大相對受壓高度控制最小截面尺寸.

　　5)按最大剪壓比控制最小截面尺寸.

　　6)按工程實(shí)踐經(jīng)驗確定梁的截面尺寸.

　　框架柱的截面設計

　　a、材料:

　　《建筑抗震設計規范》對混凝土強度等級的要求是:當按一級抗震等級設計框架柱時(shí),其混凝土強度等級不應低于C30,當按二、三級抗震等級設計框架柱時(shí),其混凝土強度等級不應低于C20.由于混凝土的抗壓強度高,在框架柱中采用強度等級較高的混凝土比較經(jīng)濟.

　　《建筑抗震設計規范》對鋼筋強度等級的要求是:框架柱中的縱向受力鋼筋宜采用II、III級變形鋼筋,鋼箍宜采用I、II級鋼筋.

　　b、截面尺寸

　　對于多層鋼筋混凝土框架,柱的截面尺寸通常采用400*400,450*450,500*500.

　　確定框架梁的截面尺寸,應從強度、穩定、經(jīng)濟、防止脆性破壞等幾方面綜合考慮.《建筑抗震設計規范》規定,柱的截面尺寸應符合下列各項要求:

　　1)按震害規律,框架柱截面寬度不宜小于300MM.

　　2)按剪跨比最小值限制框架柱的截面尺寸,延性框架柱的剪跨比最小值為2,即柱凈高與截面高度比不宜小于4.

　　…………由于本文篇幅較長(cháng),部分內容省略,詳細全文見(jiàn)文末附件

　　致  謝

　　緊張繁忙的畢業(yè)設計就要結束了,在各位老師悉心指導下和各位同學(xué)的支持下,并經(jīng)過(guò)自己的努力,我的設計終于完成了.這份設計,是兩年來(lái)老師辛勤教導的結晶,在此,我向每一位老師表示衷心的感謝!

　　再次回憶起這次設計中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,我覺(jué)得通過(guò)這次畢業(yè)設計,我學(xué)到了很多東西,不僅僅是自己的專(zhuān)業(yè)知識得以鞏固和拓寬,更重要的是學(xué)到了許多做人的道理,學(xué)到了我們老師嚴謹、認真、負責的工作作風(fēng),這對我們以后的人生道路有非常重要的指導意義!

　　設計過(guò)程中,邵勁松老師嚴格要求我們,當我們遇到問(wèn)題時(shí),邵老師給我們詳細的解答.在我們的設計初步成形時(shí),邵老師又一遍一遍地檢查我們設計中的錯誤并指導我們進(jìn)行糾正.邵老師嚴謹治學(xué)的態(tài)度、誨人不倦的精神永遠是我們學(xué)習的榜樣!.在這里再次對邵老師表示感謝!

　　同時(shí),還要向在設計過(guò)程中給予我悉心指導和幫助的其他老師等表示衷心的感謝!

　　感謝大學(xué)!感謝所有的老師!感謝我的父母!感謝所有幫助過(guò)我的朋友!

　　感謝答辯委員會(huì )各位老師對本設計的細心審閱和評定!

　　最后祝愿各位老師工作順利!祝愿各位同學(xué)前程無(wú)量!
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