土木工程毕业设计论文-武汉市某中学教学楼建筑结构设计(编辑修改稿)

土木工程毕业设计论文-武汉市某中学教学楼建筑结构设计(编辑修改稿)内容摘要：

建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种 设备等相关技术的综合协调，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观。 1. 1 设计任务和主要要求 设计任务 本设计的主要内容是教学楼设计，教学楼属于公共建筑类。 要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。 设计要求 建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。 建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求： （ 1） 满足建筑功能要求： （ 2） 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果； （ 3） 采用合理的技术措施； （ 4） 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作 的可行性。 建筑物所处的自然条件 气象条件 建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：武汉科技大学本科毕业设计 8 炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。 地形、地质及地震烈度 基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。 地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。 烈度在 6 度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算， 9 度以上地区 ，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时 9 度地震烈度的地区。 建筑设计文件的内容及要求 建筑初步设计内容：绘制 “3 平 2 立 1 剖 ”： “3 平 ”即 1 个底层平面图， 1 个楼层平面图，加 1 个屋顶平面图； “2 立 ”指 1 个南侧或北侧立面图，加 1 个东侧或西侧立面图； “1剖 ”必须剖到楼梯。 建筑设计文件要求：以上图纸均需达到施工图深度，弄清建筑平面、立面和剖面之间的关系，熟悉建筑施工图的表达方式及深度要求，掌握常用的 建筑构造措施等。 1. 4 建筑平面设计 主要使用房间的设计 房间分类和设计要求： 教学楼的房间按功能分类有： 第一：学习用房：各种教室 第二：办公用房：教师办公室 第三：辅助用房：厕所， 医务 室等 对使用房间平面设计的要求： 房间的面积，形状和尺寸要满足室内使用和器具设备合理布置的要求； 第一：门窗的大小和位置应考虑出入方便，疏散安全，采光通风良好； 第二：房间的构成应使结构布置合理，施工方便，也有利于房间之间的组合，所用材料要符合相应的建筑标准； 第三：室内空间以及顶棚，地面，各个墙面和构件细 部要考虑人们的使用和审美要求。 房间面积：房间使用面积大小是由房间内部活动特点，使用人数的多少，器具设备的数量和布置方式等多种因素决定的。 在进行建筑设计时首先必需看清楚教室的规模，容纳多少学生上课，布置多少课桌椅。 武汉科技大学本科毕业设计 9 教学楼也应该如此综合考虑各方面的要求，同时也有针对教室的特殊要求。 尤其是要满足视听方面的要求： 第一排座位距离黑板的距离必须 ≥，以保证垂直视角 ≥45 度； 最后排距离黑板的距离不宜大于 ； 水平视角应 ≥30 度。 另外对中学教室前后桌之间的距离应 ≥900mm，中间走道应 ≥550mm。 武汉科技大学本科毕业设计 10 2 结构设计 设计资料 工程名称：武汉市某中学教学楼设计 建设地点：湖北省武汉市 工程概况：建筑总高为 ， 7 层 框架架构，每层 层高为。 设计标高：室内设计标高 177。 ，相当于绝对标高 ，室内外高差为 450mm。 气温：最热月平均温度 摄氏度，最冷月平均温度 3 摄氏度。 基本雪压： KN/m2。 基本风压：。 混凝土强度：梁、柱、板混凝土强度等级均采用 C40。 抗震 设防 烈度： 6 度 ，第一组。 地质土质情况： 详见地质勘查报告。 工程做法： 屋面做法 ——高聚物改性沥青卷材防水 ① 4 厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层） ② 20 厚 1： 3 水泥砂浆层找平层 ③ 1： 6 水泥焦渣找 2%坡，最薄处 30 厚 ④ 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 ⑤ 钢筋混凝土基层 楼面做法 （ 1）房间、走道楼面 ——现制水磨石 ① 10 厚 1: 水泥磨石楼面磨光打蜡 ② 素水泥浆结合层一道 ③ 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层，上卧分隔条。 ④ 40 厚 C20 细石混凝土垫层（后浇层） ⑤ 钢筋混凝土楼板 （ 2）卫生间楼面 ——铺地砖 ① 8 厚地砖楼面，干水泥擦缝 武汉科技大学本科毕业设计 11 ② 撒素水泥面（洒适量清水） ③ 20 厚 1:4 干硬性水泥砂浆结合层 ④ 60 厚 C20 细石混凝土向地漏找平，最薄处 30 厚 ⑤ 聚氨酯三遍涂膜防水层厚 ～ 或用其他防水涂料防水层，防水层周边卷起高 150 ⑥ 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层，四周抹小八字角 ⑦ 现浇钢筋混凝土楼板 （ 3）外墙面做法 ——涂料抹面 ① 刷外墙涂 料 ② 20 厚水泥砂浆抹灰 （ 4）内墙面做法 ——涂料抹面 ① 刷内墙涂料 ② 20 厚水泥砂浆 抹灰 （ 5）顶棚做法 ——涂料抹面 ① 涂料抹面 ② 12 厚水泥砂浆找平 （ 6）散水做法：混凝土散水 ① 50 厚 C15 混凝土撒 1:1 水泥砂子，压实赶光 ② 150 厚 3:7 灰土垫层 ③ 素土夯实向外坡 4% 水、电、暖、通讯管线均已通至场地，留有接口。 墙体选用加气混凝土砌块、粉煤灰空心砖或轻质墙板。 结构设计的一般原则 结构设计目的 工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。 先进合理的设计对于改建、扩建、新建 项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。 因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。 结构设计的一般原则 为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：符合设计规范；武汉科技大学本科毕业设计 12 选择合理的结构设计方案；减轻结构自重；采用先进技术。 结构选型 结构体系选型 对于一般多层 公共 建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有 钢结 构 、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。 由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，框架剪力墙结构多用于10—25 层的高层建筑， 而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。 此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足建筑功能要求。 故该 七 层教学楼选用框架结构。 框架施工方法 钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。 现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满足使用要求。 故框架采用现浇 施工方法。 其他结构选型 1. 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚 100mm。 2. 楼面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，露面板厚 100mm。 3. 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。 框架结构计算简图及构件尺寸 简化假定 建筑物是复杂的空间结构体系，要精确地按照三维空间结构来进行内力和位移分析十分困难。 为简化计算，对结构体系引入以下基本假定： （ 1）． 在正常设计、正常施工和正常使用的条件下，结构物在设计基准期内处于弹性工作阶段，其内力和位移均按弹性方法计算； （ 2）． 楼面（或屋面）在自身平面内的刚度无限大，在平面外的刚度很小，可忽略不计。 2. 4. 2 主要构件选型及尺寸的初步估算 （ 1）框架柱截面尺寸 武汉科技大学本科毕业设计 13 依据《建筑抗震设计规范》（ GB 500112020）的规定，框架柱的截面尺寸应满足最小尺寸要求、最小刚度以及轴压比要求。 初步选取柱截面为 600mm 600mm，然后进行验算。 ① 底层柱最小刚度验算 0 5 .0 2 8 .3 7 2 50 .6lb    满足最小刚度比要求。 ② 轴压比验算 根据抗震设防烈度、结 构形式、房屋的高度，确定本建筑抗震等级为二级，轴压比限值为 ，据此进行验算。 按使用荷载，初步估算每楼层设计总荷载为 15KN/㎡，中柱轴压比 3( 3 . 3 1 . 2 ) 8 . 4 1 4 7 1 00 . 5 4 0 . 81 9 . 1 6 0 0 6 0 0cNf b h        满足轴压比要求。 边框架柱轴向力小于中柱，不必重复计算，故框架柱截面初选尺寸符合要求。 （ 2）框架梁截面尺寸 ① 横向框架梁 JK 跨梁： 梁截面高 1 1 1 1( ) ( ) 6 6 0 0 8 2 5 5 5 08 1 2 8 1 2h l m m   — — —,取 600。 h mm 梁截面宽 1 1 1 1( ) ( ) 6 0 0 3 0 0 2 0 0 ,2 3 2 3b h m m   — — —取 250b mm。 故 JK 跨梁截面尺寸可取为 2 5 0 6 0 0bh m m m m 同理， HJ 跨梁可取为 2 5 0 4 0 0bh m m m m ② 其他梁 纵向框架梁： 2 5 0 7 5 0bh mm mm 次梁： 2 5 0 5 5 0bh m m m m 标准层部分梁布置如图 所示。 武汉科技大学本科毕业设计 14 图 标准层部分结构布置简图 （ 3）现浇板厚度 主要板跨度为 ，属于双向板，则 3300 9 4 , 1 0 03 5 3 5l m m h m m  短 取。 为简化计算，其他楼面板、屋面板均取 100mm。 确定框架计算简图 （ 1）计算单元 选取一榀框架进行计算，其为置选定为结构平面图中的第 ⑦ 轴线 如图 所示。 图 框架计算单元及荷载传递 （ 2）计算简图 武汉科技大学本科毕业设计 15 ① 框架梁跨度 计算简图中，框架梁的跨度按两柱中心线间的距离确定；如果柱截面有变化，则按顶层柱中心线确定。 （ a） JK 跨计算跨度 6 .6 2 0 .1 7 5 6 .2 5JKlm    （ b） HJ 跨计算跨度 2 . 4 2 0 . 1 7 5 2 . 7 5HJlm    ② 框架柱的计算长度 柱的计算长度，底层由基础顶面算至一层梁面，其他层取层高。 基础埋深应该满足地基承载力要求，其次在构造上应满足如下条件：基础埋深应不小于建筑物总高度的 1/15； 基础顶面距离室外地面 300 500mm。 此教学楼基础选用钢筋混凝土独立基础。 基础埋深为  ，取基础埋深为。 假设为基础高度为，以此计算框架底层柱长度： 1 3 .6 0 .0 3 0 .4 5 1 .7 0 .7 5 .0 2Hm      （室内外高差为 450mm） 框架梁计算跨度和柱的计算长度确定后，可得框架计算简图如图 所示。 （ 3）计算几何参数 计算梁截面惯性矩时，因楼板和梁整浇在一起，刚度增加，所以应对梁的惯性矩予以修正（ 中梁为 2 0I ，边梁为 0I ， 0I 为不考虑翼缘作 用的梁截面惯性矩 ）。 ① 各杆件截面的惯性矩 （ a）梁 3 3 3 40 112 2 2 0 . 2 5 0 . 6 9 1 01 2 1 2JKI I b h m         3 3 3 40 112 2 2 0 . 2 5 0 . 4 2 . 6 6 1 01 2 1 2HJI I b h m         （ b）柱 3 3 3 40 11 0 . 6 0 . 6 1 0 . 8 1 01 2 1 2I I b h m       ② 各杆的线刚度 （ a）梁 3 49 10 14 .17 5JK E I EiEl     武汉科技大学本科毕业设计 16 3 6 10 10 .04 5HJ E I EiEl     （ b）柱 3 10。