本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 題 目 : 天津 市 聚龍園幼兒園 教學樓設計 英文題目 : A of a 系 : 土木工程 系 專 業(yè) : 土木工程 班 級 : 土木班 學 生 : 學 號 : 指導教師 : 職稱 : 指導教師 : 職稱 : 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 要 本工程根據(jù)設計任 務書設計一幢教學樓，樓房 結構體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構。 長 53m，寬 21m， 屋面板頂面標高為 建筑面積 40004 層，層高 ， 室內地面標高 ： 外標高： 筑耐久年限 50 年，抗震等級三級， 抗震設防烈度 7 度。 基本風壓 荷載 該工程是教學 建筑，是 幼兒園小朋友活動教學的場所 。在設計上以規(guī)整的一字形安排平面，充分利用場地 。 框架結構是由梁和柱連接而成的高次超靜定結構，既承受豎向荷載，又承受水平荷載和水平地震作用等側向力的影 響 。 本設計包括建筑設計和結構設計兩部分。其中建筑設計主要包括工程概況和建筑設計條件資料。 這棟建筑物 是一座 以 教學 為主 的現(xiàn)代 建筑， 力求充分體現(xiàn)現(xiàn)代化的特點。在整體造型上突出現(xiàn)代、新穎 ， 做到簡潔、明快、虛實相接、剛柔相濟 ， 給人以蓬勃向上的感覺。設計上采用 框架 結構、外裝飾鋁板、拉索點式玻璃幕墻等新技術、新材料 ， 突出 框架 結構特點， 混凝土 、玻璃、鋁板有機結合，創(chuàng)造一個滿足功能、符合環(huán)境、有鮮明現(xiàn)代性的建筑形象。 結構設計主要包括：結構布置、剛度計算、荷載匯集、水平地震作用下結構內力的計算、豎向荷載作用下結構內力計算、內 力組合、構件截面設計等。 根據(jù)規(guī)范要求，妥善地處理好建筑與結構的關系做到與環(huán)境相協(xié)調，同時滿足 教學 和消防抗震的要求，最終確定了柱、框架梁、樓蓋、屋面、樓梯等的設計。 綜上所述，建筑設計，結構設計（平面布置，荷載和地震作用計算，內力計算和組合，框架梁、柱部分抗震設計等）和施工圖是整個畢業(yè)設計的主體部分。相信在老師的悉心指導下，我將通過自己的努力圓滿完成全部設計任務。 關鍵詞 ： 框架結構， 混凝土，建筑設計，結構設計 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） of a 5321is a is in to of a of is by of to to as is a to in of be a of a of to a of to is so on In of is of 京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） is of I of I to of 京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 錄 摘 要 . 1 . 2 引 言 . 1 1 設計任務 . 3 程概況 . 3 計資料 . 3 象條件 . 3 震設防烈度 . 3 計依據(jù) . 3 要結構材料 . 4 計要求 . 4 計成果 . 4 2 建筑設計 . 6 計要點 . 6 面設計 . 7 面設計 . 8 面設計 . 8 面圖 . 9 面圖 . 9 面圖 . 9 3 結構設計 . 10 構設計概況 . 10 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 結構類型的選擇 . 10 構體系的選擇 . 10 蓋（樓面）體系的選擇 . 11 礎選型 . 11 構設計所遵循的主要設計規(guī)范規(guī)程 . 11 工程結構選型 . 11 架結構平面布置 . 12 構布置原則 . 12 網布置和層高的確定 . 12 重框架的布置 . 13 形縫 . 14 網布置及計算簡圖 . 15 算簡圖與計 算單元簡圖 . 15 網布置 . 17 、柱截面尺寸估算 . 17 截面尺寸確定 . 17 截面尺寸確定 . 18 4 荷載計算 . 20 載標準值計算 . 20 軸框架梁上荷載標準值 . 22 載計算 . 22 載計算 . 24 震荷載計算 . 26 荷載計算 . 30 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 內力計算與分析 . 33 的側移剛度計算 . 33 荷載作用下框架內力計算 . 34 載作用下框架彎矩計算 . 34 載作用下框架剪力計算 . 36 載作用下框架軸力計算 . 37 荷載作用下框架內力計算 . 38 載作用下框架彎矩計算 . 38 載作用下框架剪力計算 . 40 載作用下框架軸力計算 . 40 震荷載作用下框架內力計算 . 41 荷載作用下框架內力計算 . 42 各柱的剪力值 . 43 反彎點高度 . 43 架內力值 . 44 6 內力組合 . 49 架內力組合 . 49 架柱內力組合 . 51 內力組合 . 51 端彎矩值設計值的調整 . 51 7 框架梁柱配筋計算 . 55 架梁配筋 . 55 架梁正截面承載力計算 . 55 架梁斜截面承載力計算 . 56 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 架柱配筋 . 57 軸框架柱配筋 . 57 軸框架柱配筋 . 60 構布置圖 . 62 筋圖 . 62 結 論 . 63 參 考 文 獻 . 64 附 錄 A. 66 附 錄 B. 72 在 學 取 得 成 果 . 75 致 謝 . 76 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 言 本設計的目的是綜合應用所學的基礎課、專業(yè)課知識和相應技能，來解決在具體的土木工程設計中所遇到的問題。在建筑設計方面：要求建筑物簡單明快、具有時代感 ;結構布局要合理，便于使用。在結構設計方面：要求運用合理的理論知識，使建筑物滿足安全性、實用性、耐久性 、可模型好、整體性好 的功能要求。 本設計的意義通過設計來進一步了解鋼筋混凝 土框架結構體系的特點： 1)建筑平面布置靈活，使用空間大。 2)延性較好。 3)整體側向剛度較小，水平力作用下側向變形較大（呈剪切型），所以建筑高度受到限制。 4)非結構構件破壞比較 重。 本設計的指導思想是根據(jù)設計任務書的要求和一些必要的基礎資料，結合技術條件和建筑設計的要求，對結構體系、總體布置、空間組合等進行合理的安排，然后再進行結構設計、構件設計和構造設計等具體結構設計。 1850 年前后，法國人取得了鋼筋混凝土的專利權 ， 我國預拌混凝土的市場潛力也是相當大的 ， 隨著商品混凝土產量和人均預拌混凝土消費量的增加，其增 長率將逐步下降 ， 中國商品混凝土行業(yè)有望從高速發(fā)展期進入成熟期 。 框架結構的研究，對于建筑的荷載情況，分析其受力， 采用框架結構近似計算法，求豎向荷載作用下的內力用彎矩分配法；求水平荷載作用下的內力時用 D 值法等，求水平地震作用的時候采用底部剪力法。結合所學過的知 識 ，通過查閱參考資料 完成初步設計，再交 給 指導老師審查，審查通過后，利用 手工完成繪圖，利用成設計說明及其他內容的編寫。 框架結構的配筋主要是對梁、柱、節(jié)點進行配筋。在按照規(guī)范規(guī)定的方法對內力進行組合，求出控制界面的最不利荷載后，就可以以此 為依據(jù)進行結構的配筋。同時，結構的配筋還必須滿足規(guī)范規(guī)定的構造要求。 完成配筋后，整個結構設計就基本完成了。通過該結構設計可以鍛煉自己的結構設計能力，復習了以前學習過的知識，并且將學過的知識進行了綜合應用，為以后繼續(xù)深造打下良好的基礎。 本結構計算選用一榀框架為計算單元，采用手算的簡化計算方法，其中計算框架北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 豎向荷載下的內力時使用彎距二次分配法，不但使計算結果較為合理，而且計算量較小，是一種不錯的手算方法。本設計主要通過工程實例來強化大學期間所學的知識，建立一個完整的設計知識體系，了解設計總過程，通過查閱大 量的相關設計資料，提高自己的動手能力。 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 設計任務 程概況 本工程根據(jù)設計任務書設計一幢教學樓，樓房 結構體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構。 長 53m，寬 21m， 屋面板頂面標高為 建筑面積 40004 層，層高 ， 室內地面標高 ： 外標高： 該工程是 教學 建筑，是 幼兒園小朋友活動教學的場所 。在設計上以規(guī)整的一字形安排平面，充分利用場地 。 計資料 本地區(qū)基本 風壓 本雪荷載 地面粗糙類型 C 型 。主導方向：冬季主導東北風，夏季主導東北南。夏季最熱月平均 28 ，最高溫度 ，冬季最冷月平均氣溫 ，最低溫度 。夏季相對濕度 73%,冬季相對濕度 81%。年平均降雨量為 最大降水量 1、 抗震設防烈度 7 度 ， 設計基本地震加速度值為 計地震分組為第一組 2、 抗震等級 ： 三級 3、建筑結構安全等級：二級 4、建筑抗震設防類別：丙類； 5、建筑場地土類別： 類； 6、 建筑耐久 年限為 50 年 1、 主管部門規(guī)劃意見書 和審批通過的初步設計批文； 2、 甲方設計任務書； 3、 主要設計規(guī)范規(guī)程包括： 建筑結構荷載規(guī)范 ( 混凝土結構設計規(guī)范（ ； 建筑抗震設計規(guī)范（ ； 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 建筑工程抗震設防分類標準（ ； 混凝土結構耐久性設計規(guī)范（ ； 結構類型：鋼筋混凝土框架結構 工程地段：天津市北辰區(qū) 主要材料：混凝土柱，梁， 板采用 礎墊層采用 造柱，過量采用 材采用 體采用加氣混凝土空心砌塊 計要求 1、 圖紙要求 ：使用 件繪制圖紙，要求制圖所選用的線型及尺寸標注、編號等符合建筑結構制圖標準 ,要求圖面整潔，飽滿，布置勻稱。 2、 計算書要 求： 結構計算書內容 應 完整、清楚，計算步驟要條理分明， 選用參數(shù)或 引用數(shù)據(jù) 應 有可靠依據(jù)，構件編號、計算結果應與圖紙一致。 3、 建筑和結構設計均應符合有關國家規(guī)范要求，施工圖繪制規(guī)范，表達清楚。結 構分析要認真仔細 1。 計成果 設計成果包括建筑設計、結構設計和施工圖兩部分。 1、建筑設計和結構設計要求包括以下內容： 設計概況； 建筑設計說明； 結構設計說明； 結構設計計算書。 2、施工圖要求包括以下內容： 建筑施工圖 準層、及屋頂平面圖； 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 結構施工圖 及節(jié)點的配筋詳圖。 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 建筑設計 本次設計的建筑是位于 天津市北辰區(qū)聚龍園幼兒園教學樓 。造型美觀，設計合理，占地面積約為 計要點 多層框架結構適合于在辦公樓、教學樓、公共建筑、圖書館等建筑中采用。框架結構的特點是由柱承受梁和板傳遞來的豎向和橫向荷載，墻體只起圍護、分隔作用，承重結構和維護 結構分工明確?？蚣芙Y構本身并不形成空間，只為形成的空間提供一個骨架，這就為自由靈活的分隔空間創(chuàng)造也十分有利的條件。多層框架結構的設計對于土木工程專業(yè)的學生來講，是很重要的畢業(yè)設計的一部分，而且重點在結構設計上，建筑設計作為一般了解的內容，其側重點在建筑平面、立面和剖面設計上。 鑒于畢業(yè)設計的時間不長，建筑設計又走在結構設計之前，沒有反復推敲的可能，為了在較短時間內完成建筑設計圖紙，需要掌握的設計要點如下： 1、 建筑平面設計 依據(jù)建筑功能的要求，門窗的立面形式一定要確定各房間的開間和進深； 根據(jù)交通、防火 與疏散的要求，確定樓梯間的位置和尺寸； 確定墻體所用的材料和厚度，以及門窗的型號與尺寸。 2、 建筑立面設計 確定門窗的立面形式。門窗的立面形式一定要與立面整體效果相協(xié)調； 與平面圖相對照，核對雨水管、雨篷、陽臺等的位置及做法； 確定立面裝飾材料做法、色彩以及分格藝術處理的詳細尺寸。 3、 建筑剖面設計 分析建筑物空間組合情況，確定其最合適的剖切位置。一般要求剖到樓梯間及有高低錯落的位置； 進一步核實外圍墻窗臺、過梁、圍梁、樓板等在外墻高度上的構造關系，確定選用哪種類型的窗臺、過梁、圍梁、樓板及其形 狀和材料； 根據(jù)平面圖計算確定的尺寸，核對樓梯的在高度方向上梯段的尺寸，確定平臺北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 尺寸 2。 該四層框架結構教學樓位于抗震設防烈度為 7 度的區(qū)域，對抗震要求比較高，所以在平面設計上力求簡單、規(guī)則、對稱，因而采用“一”字形建筑平面以利于抗震，而且有利于自然采光和通風。在框架結構的平面布置上，柱網是豎向承重構件的定位軸線在建筑平面所形成的網格，是框架結構的脈絡。柱網布置既要滿足建筑平面布置和使用功能的要求，又要使結構受力合理，構建種類少，施工方便。柱網布置還應該與建筑分隔墻布置互相協(xié)調，一般常 將柱子設在縱橫建筑墻交叉點上，以盡量減少柱網對建筑使用功能的影響。 進行平面設計，主要考慮使用部分和交通聯(lián)系部分兩方面。 在進行使用部分的平面設計時，主要考慮 教室 及其他一些服務性用房的使用要求，分析房間的面積大小，形狀和尺寸、門窗在房間平面的位置，采光要求等； 交通聯(lián)系部分的平面設計，首先具體確定走廊、樓梯等通行疏散要求的寬度，具體確定門廳、過廳等人們停留和通行所必需的面積。 框架結構常見的柱網布置方式有，內廊式、外廊式、等跨式、對稱不等跨式等。本多層框架結構教學樓采用內廊式柱網布置，也就是中間為走廊，兩邊為教室 ?？紤]到走廊長度大于 40m，兩面布置房間時，走廊最小凈寬度為 以中間走的跨度取為 向的柱跨度分為 向柱跨度大部分為 向一共有 16 跨，總長度 53m，總寬度為 21m。其長寬比為 足 7度設防區(qū)建筑長寬比不允許超過 要求。 該教學樓根據(jù)建筑使用功能的要求，首層設有門廳、值班室、男女衛(wèi)生間、晨檢室、活動室及教師辦公室。主樓梯設在建筑物中央，正對著門廳以利于工作人員與來訪人員的垂直交通。另外，考慮到建筑物的防火與疏散，在建筑物的兩端部分別設置輔 助樓梯，從而滿足安全疏散距離不超過 30m 的要求，樓梯間采用乙級防火門，并向疏散的方向開啟， 考慮教學樓的防火和緊急時刻疏通人流，所以首層設置了三個門，以便于疏散人群 。 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 面設計 立面設計是為了滿足使用功能和美化環(huán)境的需要而進行的。同時，還可起到改善環(huán)境條件、保護結構和裝飾美化建筑物的作用。并且要考慮它的耐久性、安全性、經濟性；要正確處理與施工技術的關系。 該四層教學樓在建筑外立面上采用寬大而明亮玻璃窗，從而可以表現(xiàn)簡潔和現(xiàn)代感。建筑的立面和豎向剖面上力求規(guī)則，避免立面凹進或凸出，使結構的側向剛度變化均 勻，有利于結構抗震。另一方面該教學樓在體型上比較矮，所以在立面設計上盡量多采用豎線條，避免視覺上的矮胖效果，也可以通過將立面進行分層劃分，使各層自成一個良好的比例關系，從而在視覺上分散人對立面整體的注意力。還要調整各個立面上的墻面處理和門窗的安排，以滿足建筑立面形式美的原則。最后對主入口、雨篷、女兒墻、建筑裝飾等進行重點及細物處理，門廳部分的主入口采用突出的形式，與門廳兩側的房間和雨篷有機的形成一個整體，以強調主要出入口處，還有立面上窗上皮和們上皮處于同一標高上，進而形成立面上和諧的關系 2。 面 設計 建筑物的剖面設計是對各房間和交通聯(lián)系部分進行豎向的組合布局。它的主要內容有明確房間的剖面形狀，建筑物各部分高度和層數(shù)，進行建筑剖面組合，研究建筑空間的利用。 在建筑物的層高上，考慮到建筑空間比例的要求，一般房間高度與進深的合適比例為 1： 2，該教室的進深為 考慮到提供足夠的房間凈高度，以避免高低的房間給人壓抑的感覺。因此綜合考慮層高采用 據(jù)總建筑面積的要求，該教學樓采用四層，總建筑高度為 高寬比為 足 7 度抗震設防烈度區(qū)建筑物高寬比不允許超過 3 的要求。另外從室內 采光和通風的角度考慮，窗臺的高度取為 1m，窗高度取為 頂女兒墻高度為 本工程 第一層至第 四 層層高均為 兩部封閉樓梯。所有樓梯均采用雙跑。樓梯設計均采用踏步高 126 300m。根據(jù)樓層不同。樓梯間進深為 間為 段寬 梯下設置 200 厚過梁，以承受荷載 。 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 面圖 見附圖 建施 2 圖 見附圖 建施 7 見附圖 建施 7 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 結構設計 構設計概況 鋼筋混凝土、鋼和砌體三種材料是建筑中常見的重要材料。根據(jù)所使用的材料不同，建筑結構可分為以下幾種類型： 砌體結構； 混凝土結構； 鋼結構； 鋼 在不同國家、不同地區(qū)、不同條件下，選擇合適的建筑材料，充分利用其優(yōu)點，克服其缺點，已經成為房屋建造的一個重要經濟指標。砌體結構主要用于建造多層住宅、辦公樓、教學樓以及輕型工業(yè)廠房等；鋼結構多用于超高層建筑、大跨度空間結構建筑以及重型或特殊要求的工業(yè)廠房等；其他情況均可考慮采用鋼筋混凝土結構。 鋼筋混凝土結構：由于具有取材豐富，造價低廉， 強度高、剛度大，耐火性好、耐久性好以及延性良好，而且結構布置靈活方便，可組成多種結構體系等優(yōu)點，因此，目前在發(fā)展中國家的各類型建筑中得到較廣泛的采用。我國已建造了高達 200m 的 63層鋼筋混凝土結構廣州國際大廈。但是鋼筋混凝土結構的主要缺點是結構自重大、體積大、容易開裂、施工速度慢等，為了克服這些缺點，近年來不斷開發(fā)了高強度混凝土、輕骨料混凝土、預應力混凝土等，都得到了很好的發(fā)展。由于混凝土結構系列凸顯的優(yōu)點，發(fā)達國家的混凝土結構高層建筑也日益增加 3。 結構體系是指結構抵抗外部作用構件的組成方式。特別是在高層建筑中，抵抗水平力成為設計的關鍵環(huán)節(jié)。建筑中常用的 5 種結構體系如下： 框架結構體系； 剪力墻結構體系； 框架 剪力墻結構體系； 北京科技大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 筒體結構體系； 其他結構體系。 面）體系的選擇 多層與高層建筑中各豎向抗側力結構（框架、剪力墻、筒體）是依靠水平樓面結構連成整體的，水平力通過樓板平面進行傳遞和分配。因此，要求樓板在自身平面內有足夠大的 剛度。常用的樓板體系有，現(xiàn)澆樓面結構和裝配整體式樓面結構體系。抗震區(qū)一般優(yōu)先采用現(xiàn)澆樓板結構，因此本設計采用現(xiàn)澆樓面結構體系，以提高框架結構的整體性和結構的抗側剛度。 多層與高層建筑的基礎選型應根據(jù)上部結構形式、工程地質、施工條件等因素綜合考慮確定?？梢赃x用的基礎形式有，柱下獨立基礎、條形基礎、十字交叉基礎、筏板基礎、箱形基礎以及樁基礎?；A的埋置深度也必須滿足地基變形和穩(wěn)定的要求，以減少建筑物的整體傾斜，防止傾覆和滑移。基礎的埋置深度，采用天然地基時可以不小于建筑物高度的 1/12；采用 樁基礎時可以不小于建筑物的高度的 1/15，樁的長度不計埋置深度之內 3。 該四層教學樓由于采用框架結構，層數(shù)不多，柱軸力不大，而且地基條件比較好，其 地基 承載力特征值可達 180以采用柱下獨立基礎，其埋置深度為標準凍結深度 該四 層框架結構教學樓結構設計中，主要參考的設計規(guī)程和規(guī)