摘    要

　　本工程為教學(xué)樓設計，建筑總面積為5100平方米，建筑總高度19.200米，抗震設防烈度7度，場(chǎng)地類(lèi)別2類(lèi)，一般性地基。

　　本次畢業(yè)設計主要包括建筑設計與結構設計兩部分。第一部分為建筑設計，作為一棟大面積的教學(xué)辦公樓，建筑造型與功能分區都有很高的要求，因此在設計的前期階段我利用不同的方式收集了大量的資料并對其進(jìn)行消化以利于后續工作的順利進(jìn)行。經(jīng)過(guò)比較系統地考慮各個(gè)房間的尺寸，采光及功能等多方面的要求，盡可能地滿(mǎn)足教學(xué)使用。

　　結構設計是本設計的重點(diǎn)，考慮到教學(xué)樓的造型及功能要求，本工程更適合采用鋼筋混凝土框架結構。在設計過(guò)程中，需要對結構進(jìn)行抗震驗算及設計，內力分析。通過(guò)本次設計，使我對專(zhuān)業(yè)知識有了一次全面的總結與完善。更重要的是通過(guò)本次設計使我初步掌握了建筑設計、結構設計的一般原則、步驟和方法，能綜合運用已學(xué)過(guò)的知識，培養綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以及相應的設計技巧，培養解決實(shí)際問(wèn)題的基本素養。

　　關(guān)鍵詞： 框架， 結構設計， 抗震設計， 計算機輔助設計

Abstract

　　The project is designed as a teaching building, with a total building area of 5100 square meters, a total building height of 19.200 meters, a seismic fortification intensity of 7 degrees, a site category of class 2 and a general foundation.

　　This graduation project mainly includes two parts: Architectural Design and structural design. The first part is architectural design. As a large-area teaching office building, there are high requirements for architectural modeling and functional zoning. Therefore, in the early stage of design, I collected a large amount of data in different ways and digested it, so as to facilitate the smooth progress of follow-up work. After systematically considering the size, lighting and function of each room, it can meet the teaching use as much as possible.

　　Structural design is the focus of this design. Considering the modeling and functional requirements of the teaching building, the reinforced concrete frame structure is more suitable for this project. In the design process, it is necessary to carry out seismic checking calculation, design and internal force analysis of the structure. Through this design, I have a comprehensive summary and improvement of professional knowledge. More importantly, through this design, I have preliminarily mastered the general principles, steps and methods of architectural design and structural design, can comprehensively use the learned knowledge, cultivate the ability to comprehensively analyze and solve problems, as well as the corresponding design skills, and cultivate the basic quality of solving practical problems.

　　Key words: frame, structural design, seismic design, computer aided design

目       錄

　　1  緒論

　　1.1課題背景及目的

　　畢業(yè)設計是我們在學(xué)校期間的最后一次實(shí)踐性的鍛煉，通過(guò)畢業(yè)設計使我們系統地、綜合地、靈活地運用學(xué)到的各種理論知識，解決建筑工程中的實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)畢業(yè)設計，使我們在分析、使用技術(shù)資料、計算、繪圖、編寫(xiě)設計文件及獨立工作等方面得到全面鍛煉。

　　畢業(yè)設計要求我們在指導教師的指導下，獨立系統地完成一項工程設計，運用四年所學(xué)基礎知識跟專(zhuān)業(yè)知識解決與之相關(guān)的所有問(wèn)題，熟悉與此設計相關(guān)的國家規范，包括設計規范、防火規范等等以及相關(guān)手冊、標準圖和工程實(shí)踐中常用的方法，具有實(shí)踐性、綜合性強的顯著(zhù)特點(diǎn)。

　　在此次設計中，要把所學(xué)的知識運用到設計、施工中去，熟悉國家有關(guān)規范、條例并知道如何去查找規范里的相關(guān)條文；另外由于現代化建筑一般都是高度高，功能多，花式多樣，裝修豪華，防火要求，需要各工種配合。因此，通過(guò)這次畢業(yè)設計，拓展我們非本專(zhuān)業(yè)知識面也是十分重要的。

　　由于此次是初次做畢業(yè)設計，其中要了解的專(zhuān)業(yè)比較多以及條件和自身水平有限，所以難免有很多錯誤跟漏洞，還望各位老師諒解。

　　1.2工程名稱(chēng)

　　鄭州大學(xué)材料工程學(xué)院教學(xué)樓方案（一）設計

　　1、規模：主樓為四層普通教室，副樓為三層階梯教室。總建筑面積約5100m2.

　　2、屋面為上人保溫隔熱屋面。

　　3、主樓層高為3.900m,副樓層高為4.800m .

　　4、樓面、屋面采用現澆板。

　　5、房屋結構為框架結構。

　　6、填充墻采用加氣混凝土砌塊。

　　1.3建設地點(diǎn)

　　建設地點(diǎn)：鄭州市西北園區，鄭州大學(xué)新校區院內。

　　1.4工程特點(diǎn)

　　建筑總高度為19.200m,共四層。主樓室內外高差為0.45mm,底層室內設計標高±0.000.建筑總面積5100 m2.

　　多層建筑采用的結構可分為鋼筋混凝土結構、鋼-鋼筋混凝土組合結構等類(lèi)型。根據不同結構類(lèi)型的特點(diǎn)，正確選用材料，就成為經(jīng)濟合理地建造多層建筑的一個(gè)重要方面。經(jīng)過(guò)結構論證以及設計任務(wù)書(shū)等實(shí)際情況，以及本建筑自身的特點(diǎn)，決定采用鋼筋混凝土結構。

　　在多層建筑中，抵抗水平力成為確定和設計結構體系的關(guān)鍵問(wèn)題。多層建筑中常用的結構體系有框架、剪力墻、框架-剪力墻以及它們的組合。多層建筑隨著(zhù)層數和高度的增加水平作用對多層建筑機構安全的控制作用更加顯著(zhù)，包括地震作用和風(fēng)荷載，多層建筑的承載能力、抗側剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所采用的機構體系又密切的相關(guān)。不同的結構體系，適用于不同的層數、高度和功能。框架結構體系是由梁、柱構件通過(guò)節點(diǎn)連接構成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結構體系。這種體系適用于多層建筑及高度不大的多層建筑。本建筑采用的是框架結構體系，框架結構的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，框架結構可通過(guò)合理的設計，使之具有良好的抗震性能；框架結構構件類(lèi)型少，易于標準化、定型化；可以采用預制構件，也易于采用定型模板而做成現澆結構，本建筑采用的現澆結構。

　　由于本次設計是教學(xué)樓設計，要求有靈活的空間布置，和較高的抗震等級，故采用鋼筋混凝土框架結構體系

　　2  工程概況

　　2.1建筑等級

　　2.2抗震設防

　　2.3氣象資料

　　2.4地質(zhì)資料

　　2.5材料選用

　　2.6樓、屋面使用荷載

　　3  建筑設計說(shuō)明

　　3.1平面設計

　　3.1.1  使用部分平面設計

　　3.1.2  交通聯(lián)系部分設計

　　3.1.3  平面組合設計

　　3.2剖面設計

　　3.3立面設計

　　3.4抗震設計

　　3.5樓梯的設計

　　3.6關(guān)于防火的設計

　　3.7基礎工程設計

　　3.8構造和建筑設計措施

　　3.8.1  墻體

　　3.8.2  基礎

　　3.8.3  樓地層

　　3.8.4  屋頂

　　3.8.5  裝飾

　　3.8.6  門(mén)窗工程

　　3.8.7  油漆構件防腐、防銹工程

　　4  施工要求及其他設計說(shuō)明

　　5  結構設計

　　5.1主體工程設計

　　5.2結構設計方案及布置

　　5.2.1  構件初估

　　5.2.2  基本假定與計算簡(jiǎn)圖

　　5.3.3  荷載計算

　　5.2.4  側移計算及控制

　　5.2.5  內力計算及組合

　　5.2.6  構件及節點(diǎn)設計

　　5.2.7  基礎設計

　　5.2.8結構計算簡(jiǎn)圖

　　6  荷載計算

　　6.1屋面及樓面的永久荷載標準值

　　6.2屋面及樓面可變荷載標準值

　　6.3梁、柱、墻、窗、門(mén)重力荷載計算

　　6.3.1  梁自重計算

　　6.3.2  柱自重計算

　　6.4計算重力荷載代表值

　　6.4.1  第5層的重力荷載代表值

　　6.4.2  2~4層的重力荷載代表值

　　6.4.3  一層的重力荷載代表值

　　7  側移剛度計算

　　7.1計算梁、柱的線(xiàn)剛度

　　7.2計算柱的側移剛度

　　8  截面設計

　　8.1框架梁

　　8.1.1  一層AB梁的正截面受彎承載力計算

　　8.1.2  梁斜截面受剪承載力計算

　　8.1.3  二層AB梁的正截面受彎承載力計算

　　8.1.4  梁斜截面受剪承載力計算

　　8.2框架柱

　　8.2.1柱截面尺寸驗算

　　8.2.2框架柱的截面設計

　　9  基礎設計

　　9.1基礎梁截面尺寸的選取

　　9.2荷載選用

　　9.3基礎截面計算

　　9.4地基承載力及基礎沖切驗算

　　9.5基礎底板配筋計算

　　10 樓板設計

　　10.1基本資料

　　10.2計算結果

　　10.3跨中撓度驗算

　　10.4裂縫寬度驗算

　　11 建筑結構的總信息

　　11.1總信息

　　11.2 各層的質(zhì)量、質(zhì)心坐標信息

　　11.3各層構件數量、構件材料和層高

　　11.4風(fēng)荷載信息

　　11.5計算信息

　　11.6各層剛心、偏心率、相鄰層側移剛度比等計算信息

　　11.7抗傾覆驗算結果

　　11.8結構整體穩定驗算結果

　　11.9樓層抗剪承載力、及承載力比值

　　12 周期、地震力與振型輸出文件

　　12.1考慮扭轉耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期（秒）、X,Y 方向的平動(dòng)系數、扭轉系數

　　12.2 僅考慮 X 向地震作用時(shí)的地震力

　　12.3僅考慮 Y 向地震時(shí)的地震力

　　12.4各樓層地震剪力系數調整情況 [抗震規范（5.2.5）驗算

　　13 樓梯鋼筋計算書(shū)

　　13.1荷載和受力計算

　　13.2配筋面積計算

　　13.3 配筋結果

結   論

　　經(jīng)過(guò)四年基礎與專(zhuān)業(yè)知識的學(xué)習，培養了我獨立做建筑結構設計的基本能力。在老師的指導和同學(xué)的幫助下，我成功地完成了這次的設計課題--鄭州大學(xué)材料工程學(xué)院教學(xué)樓的框架結構設計。

　　此課題設計歷時(shí)約三個(gè)月，在這三個(gè)月中，我能根據設計進(jìn)度的安排，緊密地和本組同學(xué)合作，按時(shí)按量的完成自己的設計任務(wù)。在畢設前期，我溫習了《結構力學(xué)》、《鋼筋混凝土》、《建筑結構抗震設計》等知識，并借閱了《抗震規范》、《混凝土規范》、《荷載規范》等規范。在畢設中期，我們通過(guò)所學(xué)的基本理論、專(zhuān)業(yè)知識和基本技能進(jìn)行建筑、結構設計。本組在校成員齊心協(xié)力、分工合作，發(fā)揮了大家的團隊精神。在畢設后期，主要進(jìn)行設計手稿的電腦輸入，并得到劉麗娜老師和寧永勝老師的審批和指正。

　　畢業(yè)設計是對四年專(zhuān)業(yè)知識的一次綜合應用、擴充和深化，也是對我們理論運用于實(shí)際設計的一次鍛煉。通過(guò)畢業(yè)設計，我不僅溫習了以前在課堂上學(xué)習的專(zhuān)業(yè)知識，同時(shí)我也得到了老師和同學(xué)的幫助，學(xué)習和體會(huì )到了建筑結構設計的基本技能和思想。特別值得一提的是，我深深的認識到作為一個(gè)結構工程師，應該具備一種嚴謹的設計態(tài)度，本著(zhù)建筑以人為本的思想，力求做到實(shí)用、經(jīng)濟、美觀(guān)；在設計一幢建筑物的過(guò)程中，應該嚴格按照建筑規范的要求，同時(shí)也要考慮各個(gè)工種的協(xié)調和合作，特別是結構和建筑的交流，結構設計和施工的協(xié)調。這就要求一個(gè)結構工程師應該具備靈活的一面，不僅要抓住建筑結構設計的主要矛盾，同時(shí)也要全面地考慮一些細節和局部的設計。在畢業(yè)設計的過(guò)程中，我深深地認識到各種建筑規范和規定是建筑設計的靈魂，一定要好好把握。在以后的學(xué)習和工作中，要不斷加強對建筑規范的學(xué)習和體會(huì )，有了這個(gè)根本，我們就不會(huì )犯工程上的低級錯誤，同時(shí)我們在處理工程問(wèn)題時(shí)就有了更大的靈活性。

　　土木工程是一門(mén)古老而又現代的學(xué)科，在進(jìn)行工程實(shí)踐的過(guò)程中，我們應該立足經(jīng)典的理論知識，在不斷的工程實(shí)踐積累中，勇于創(chuàng )新，擴大交流，不斷形成我們的工程技術(shù)優(yōu)勢。現在我國正處于基礎建設的高峰時(shí)期，作為一名新世紀的土木工程人員，我們應該立足本國的具體情況，充分利用我國的人力和物力優(yōu)勢，不斷的加強對外工程技術(shù)交流與合作，在競爭激烈的國際市場(chǎng)中占據我們的一席之地。

　　"三個(gè)臭皮匠，頂個(gè)諸葛亮。"在繁忙緊張的工程實(shí)踐中，作為一名工程技術(shù)人員，我們應該努力調動(dòng)集體的積極性和創(chuàng )造力，充分挖掘團隊的潛力，這樣我們的工作才能以最高的效率來(lái)進(jìn)行。在工程實(shí)踐上，有很多問(wèn)題應該發(fā)揮集體的智慧和力量，所以我們要重視團隊作用的發(fā)揮。

　　"養兵千日，用兵一時(shí)。"在本次畢業(yè)設計中，我為能用上四年的學(xué)習成果而欣喜萬(wàn)分，同時(shí)我深深的感覺(jué)到了基礎知識的重要性。在以前學(xué)習結構力學(xué)、鋼筋混凝土結構、建筑結構抗震等專(zhuān)業(yè)課時(shí)，老是覺(jué)得所學(xué)的東西跟實(shí)踐相差的太遠，甚至覺(jué)得沒(méi)什么用，這可能跟當時(shí)特別想學(xué)什么就馬上能用有關(guān)。這種急功近利的思想使自己對一些專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習有所放松，在畢業(yè)設計的過(guò)程中，我感覺(jué)到那些基礎知識是相當重要的。在以后的學(xué)習生活中切不可急于求成而忽略了基礎的夯實(shí)，對一門(mén)系統的科學(xué)，應該扎實(shí)的學(xué)習它的每一部分知識，充分利用各種實(shí)踐環(huán)節，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)踐，學(xué)以致用。

　　同樣，通過(guò)這次畢業(yè)設計，我也感覺(jué)到我們的課程設置方面的優(yōu)勢和不足。在建筑學(xué)院土木工程學(xué)科，我們擁有相當一批非常優(yōu)秀的結構和施工方面的老師，擁有一批相當勤奮的同學(xué)，在教和學(xué)的環(huán)節處理上，可以說(shuō)是相當不錯的。但話(huà)有說(shuō)回來(lái)，我們在一些課程的設置上是不甚合理的。在本次框架結構設計中，我覺(jué)得知識涉及面最廣的莫過(guò)于建筑結構抗震和鋼筋混凝土結構，可是在我們的課程設置中，建筑結構抗震設計屬于專(zhuān)業(yè)選修課，沒(méi)有得到應有的重視，而且鋼筋混凝土課程的課時(shí)安排比較緊張，有很多東西只能通過(guò)自學(xué)。希望以后的課程能夠設置得更加合理，這樣我們運用起來(lái)可能會(huì )更加自如。

　　大學(xué)畢業(yè)后，我將在新的學(xué)校開(kāi)始自己新的學(xué)習和生活，但畢業(yè)設計這段時(shí)間是我四年的大學(xué)生活最充實(shí)得一段時(shí)間，我也初步掌握了建筑結構設計的基礎知識。通過(guò)本次畢業(yè)設計，培養了我們綜合運用所學(xué)的基本理論和專(zhuān)業(yè)知識，提高了分析和研究解決結構設計等空間問(wèn)題的能力，培養了我們建立理論聯(lián)系實(shí)際，踏實(shí)，勤奮，認真，嚴格的科學(xué)作風(fēng)；電子版本的輸出讓我學(xué)會(huì )了辦公自動(dòng)化和PKPM 結構設計軟件的操作和應用， CAD出圖讓我學(xué)會(huì )了天正 CAD并鞏固了Aoto CAD的操作和應用。經(jīng)過(guò)和同學(xué)的討論，讓我增長(cháng)了很多知識。這一些都將為我畢業(yè)后盡快適應各項工作打下良好的基礎。

致   謝

　　經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設計之后，使我更加深入的對所學(xué)知識得到了認識和掌握，學(xué)習和體會(huì )到了建筑和結構設計的基本技能和思想。與此同時(shí)，也增強了我以理論知識為基礎，廣泛的搜索相關(guān)各種資料、查詢(xún)有關(guān)規范，從而得到解決實(shí)際工程問(wèn)題方法的能力。在本次畢業(yè)設計過(guò)程中，也培養了我勤奮、踏實(shí)、認真和嚴謹的工作作風(fēng)，一切所有的一切都為以后的工作打下了堅實(shí)的基礎。

　　雖然我獲得的知識和能力離不開(kāi)自己的刻苦努力，但是這一切都是在院領(lǐng)導和各位老師的辛勤培養和淳淳教導下取得的。在此，我衷心的感謝劉麗娜導師和寧永勝老師，在畢業(yè)設計期間兩位老師給我細心的指導，不厭其煩的給我們講解難懂的問(wèn)題，一次次的改正我們在畢業(yè)設計中出現的錯誤。更使我們感動(dòng)是兩位導師放棄節假日的休息時(shí)間，來(lái)到學(xué)校給我們指導。在這里我也感謝在大學(xué)期間我的所有任課老師，在他們的教導下我們掌握了所需的專(zhuān)業(yè)知識，同時(shí)他們也教會(huì )了我們做人處世的原則。也感謝院系的領(lǐng)導給我們提供了畢業(yè)設計的環(huán)境和在我們畢業(yè)設計期間對我們的支持，為我們我們做設計鋪平一切道路，讓我們的畢業(yè)設計順利的完成。

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