本科毕业设计-剪力墙计算书

教学单位：土木系
学生学号：021814315
本科毕业论文（设计）
题目：多层教学楼设计
学生姓名：李日振
专业名称：土木工程
指导教师：郭波
2006年05月25日
目录
1、建筑设计
1.1 工程概况
1.2 方案设计
1.3 建筑材料及做法
2、结构设计
2.1 结构说明
2.2 结构材料
2.3 荷载及内力组合
2.4 基础设计
2.5 现浇厕所楼面板设计
2.6 现浇板式楼梯设计
2.7 连续梁设计
3.手算与电算结果分析对比
4.设计心得
5 参考资料
多层教学楼设计
[摘要]：本毕业设计为武汉某高校拟建多层教学楼,建筑层数为5层,建筑面积为5306.2㎡,本教学楼设计本着安全、舒适、实用、耐久的原则. 结构型式定为全现浇框架结构. 本设计主要分为建筑设计和结构设计两部分.在建筑设计部分主要进行了平面、立面和剖面设计,在结构设计部分进行了结构选型、荷载统计、框架内力计算和组合以及基础的设计。

在计算中由于武汉处于非地震区,按6度抗震设防设计,严格遵循了国家<<建筑设计规范>>和<<建筑结构设计规范>>的有关规定进行设计, 并采用了PK软件进行验算，与手算结果进行了对比分析。

最后完成了建筑平面图、立面图、剖面图、结构平面配筋图、梁柱配筋图、基础计算等。

关键词：框架结构建筑设计结构设计
[Abstract]: Wuhan for the design of a graduate teaching in colleges and universities, the proposed multi-storey building for the five-storeys, the building area of 5306.2㎡, the design of teaching, in a spirit of safe, comfortable, practical, durable principle. Structural patterns for the entire cast in place framework. The design consists of architectural and structural design of two parts. In the main part of a two-dimensional architectural design, Legislative coverage and profiles designed in the structural design of the structural models, load statistics, and basic framework of endogenous force calculations and combinations of design. In Wuhan in the calculation of non-seismic zone, the design of our earthquake-proof by six degrees, strictly follow the state "the" Architectural Design Standards "" and "" structural design Standards "," the design and use of software PKPM who checked with the results of the hand count contrast analysis. Finalizing the construction plans, elevation, profiles, structure horizontal Peijin maps, beams Peijin maps, basis.
Keywords : framework Architectural Design Structural Design
1 建筑设计
1.1工程概况:
本工程为武汉某高校拟建多层教学楼,场地平整,地段交通方便,地势平坦, 有效使用年限50年，耐火等级为二级,建筑面积为5306.2㎡.按任务书要求通过查找资料,基本风压为0.4kN/m2，基本雪压为
0.35KN /m2。

抗震设防烈度为6度。

1.2 方案设计
1.2.1 因为建筑对室内空间要求较大,结构选型选用框架结构.考虑到教学楼采光通风要求，所以采用外廊式，走廊的宽度2.1m,墙体采用240厚粘土砖墙.楼梯采用的是双跑楼梯,它面积紧凑,使用方便. 在人流导向方面,由于教学楼的每一防火分区安全出口数目不应小于两个,而且还有阶梯教室,人数较多,因此考虑设置三部楼梯，符合防火规范的规定. 查找有关资料,室内楼梯的每梯段宽度不应小于1.2m,踏步高度不应大于160mm,踏步宽度不应小于280mm,因此该工程楼梯均设计成150mm*300mm满足要求.
1.2.2 该教学楼在立面造型上，根据使用功能的要求，教学楼为铝合金窗，这样既增加了采光且光污染小，亦加强了立面美观效果.卫生间采用磨砂玻璃,为了满足通风采光的要求,室内窗户设置较大。

在排水方面采用女儿墙外排水，使用直径为100PVC落水管。

由于平屋顶女儿墙外排水施工较为简便，经济性好，建筑体型简洁。

1.2.3在剖面上，主要反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。

室内外高差为0.45m，考虑室内外采光通风，各层窗台高为900mm。

1.3 建筑材料及做法
1.3.1 墙体工程：内外墙均采用240厚粘土砖墙，外墙面用1：3混合砂浆打底厚20mm，贴白色高级外墙砖，内墙用1：1.6水泥石灰砂浆打底15厚，纸筋灰面5厚，面扫白色乳胶漆，二度卫生间内墙面设局部防水，即墙面砖基层抹灰用1：2水泥砂浆〔5%防水剂〕，面砖，嵌缝用白水泥亦加防水剂。

防水层设在相对标高-0.450m，处，做法是1：2水泥沙浆掺2%防水剂20厚.
1.3.2 门窗：外门均采用铝合金门，内门有铝合金门、木门.橱窗采用无框10厚钢化玻璃，其余的窗采用铝合金窗，为5厚玻璃。

凡木料与砌体结构接触部位均应涂满防腐水柏油二度。

1.3.3 地面做法：60厚C15垫层，1：
2.5水泥砂浆20厚找平，用1：1.5水泥石子浆批面12厚，做彩色水磨石用3厚玻璃条分格，方格尺寸为1000*1000。

1.3.4 楼面做法：不做垫层，其余同地面做法。

1.3.5 散水做法：水泥砂浆散水宽600mm。

1.3.6 踏步做法：踏步面用彩色水磨石加铜防滑条。

1.3.7 屋面做法：20厚混合砂浆抹底，120厚预应力空心板，100厚炉渣保温层，20厚水泥砂浆找平，三毡四油防水层。

1.3.8 落水管及雨水口：水落管材料采用直径为100PVC水落管。

1.3.9 顶棚做法：轻钢龙骨吊顶，铝合金扣板。

2结构设计
2.1结构说明
本工程为四层框架结构，建筑物高度为18.5m，抗震设防烈度为6度，乙类建筑，结构安全等级为二级，结构正常使用年限为50年。

室内设计标高为±0.000，室内外高差450mm。

建筑物耐火等级为二级，地面粗糙类别为B类。

图纸上标高以米计，尺寸以毫米计。

由于建筑物总长度为62.7m，满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.1.1条伸缩缝最大间距55m要求。

楼面活荷载使用值：楼面为2.0KN/m2、走廊为2.5KN/m2、屋面为2.0KN/m2。

在结构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系。

在计算荷载之前，根据设计经验初估了梁、柱截面尺寸，并进行了验算。

2.2结构材料
2.2.1 钢筋：HPB235〔f y=210N/mm2〕，HRB335〔f y=300N/mm2〕
2.2.2 粘土砖块容重为19KN/m2。

2.2.3 本工程所有钢材、水泥、砂、石、木材等均应符合国家标准，并采取相应的验收制度。

2.2.4 本工程现浇混凝土强度等级〔除注明者外〕均为C25.
2.3 荷载及内力组合
2.3.1地震作用
因该地区地震6度设防，所以地震作用影响很小，采用一般结构上设防即可。

2.3.2 风荷载作用
根据负荷面积宽度，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，运用D值法，求出柱上下端弯矩，通过节点平衡得出梁端弯
矩，由此得到水平风载作用下梁柱弯矩和梁端剪力和柱轴力。

2.3.3 竖向荷载作用（恒载及活载）
在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以及纵向女儿墙的自重以集中力的形式作用在各节点上。

竖向荷载作用下框架的内力采用弯矩二次分配法计算。

梁端和柱端弯矩计算之后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。

2.3.4 内力组合
根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》确定该框架结构抗震等级为三级。

梁的内力组合：根据《结构规范》和《抗震规范》考虑三种内力组合形式：
（1）1.2S GK＋1.4S QK
(2) 1.2S GK+0.9×1.4×(S QK+S WK)
(3) 1.2S GE+1.3S EK=1.2×(S GK+0.5QK)+1.3S EK
2.3.5 配筋计算
由于本工程按6度设防区设计，因此进行了抗震设计，形成延性框架结构。

其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。

2.4 基础设计
根据地质报告，本工程所在地地质情况良好，第二层作为持力层，其地基承载力达到200Kpa，因此在框架部分选用柱下独立基础。

基础埋深1.50m，高度0.6m，根据上部结构传来的内力值，初估基底面积，然后进行冲切验算和底板配筋。

2.5 现浇厕所楼面板设计
根据所设计房间区格的长边与短边之比，确定是单向板还是双向析（长边与短边之比大于2，属于单向板；长边与短边之比小于2，属于双向板。

）按照不同的计算理论和方法，分别进行控制截面配筋计算。

2.6 现浇板式楼梯设计
根据建筑要求和施工条件，本工程中采用现浇板式楼梯，并根据建筑类别确定楼梯的活荷载标准值后，分别对楼梯梯段板、平台板、平台梁进行控制截面的配筋计算。

2.7 连系梁的设计
按考虑塑性内力重分布设计。

对连系梁进行正截面受弯承载力时，跨内按矩形截面计算，应满足受弯构件最小配筋率的要求。

斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核〔当梁截面尺寸过小，而剪力较大时，梁往往发生斜压破坏，这时，即使多配箍筋也无济于事。

因而，设计时为避免斜压破坏，同时也为了防止梁在使用阶段斜裂缝过宽〕、腹筋计算〔在次梁与主梁相交处，当集中力荷载作用在主梁的受拉区时，会在梁腹部产生斜裂缝，而引起的局部破坏。

为此，需设置附加横向钢筋，把此集中荷载传递到主梁顶部受压区。

〕和最小配箍率验算。

连系梁采用连续式配筋。

沿梁长纵向钢筋的弯起和切断，原则上应按弯矩及剪力包络图确定。

但对于相邻跨跨度相差不超过20%，活荷载和恒荷载的比值小于等于3的连系梁：在支座处上部受力钢筋总
面积为A s，则第一批截断的钢筋面积不得超过A s/2，延伸长度从支座边缘起不小于L n/5+20d〔d为截断钢筋的直径〕；第二批截断的钢筋面积不得超过A s/4，延伸长度不小于L n/3。

所余下的纵筋面积不小于A s/4，且不少于两根，可用来承受部分负弯矩并兼作架立钢筋，其伸入边支座的锚固长度不得小于L a，且第一根箍筋可矩支座边50mm处开始布置。

3、手算与电算结果分析对比
手算结束后，运用PK软件进行了电算分析。

从电算结果与手算结果的对比可以看出误差的存在，这些误差的存在是从以下几个方面产生的：
3.1计算方法选取不同：手算采用底部剪力法，电算采用振型分解法。

3.2活载组合方式不同：手算时由于活载较小，作满布考虑时，没有考虑荷载的不利布置，因而与电算有差别。

3.3梁跨中最大弯矩点和最大弯矩值取的不同：手算时，梁跨中下部受拉最大弯矩点取的是中点，最大弯矩值取的是相应的值。

而电算时，最大弯矩点不一定是中点，最大弯矩值也不一定是中点值，因而两者出现差别。

3.5弯矩调幅不同：手算调幅时，是在内力组合之前进行的，而电算只对恒载，活载作用时产生的梁内弯矩进行调幅，因而存在差别。

3.6手算时只考虑了横向框架，即X向框架。

而电算时同时考虑了X向和Y向的地震和风荷载作用。

3.7手算时考虑到偏心弯矩较小，就忽略了偏心弯矩作用。

而电算时考虑了竖向荷载（包括恒载和活载）的偏心作用。

以上几种原因造成的误差显而易见，原则上，手算与电算结果的误差在一定范围内存在是允许的，且不可避免，而且这种误差在配筋中可以得到缓解。

设计心得
经过四年基础与专业知识的学习，培养了我独立做建筑结构设计的基本能力。

在老师的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的设计课题——多层教学楼设计。

此课题设计历时约二个月，在这二个月中，我能根据设计进度的安排，按时按量的完成自己的设计任务。

在做毕业设计前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《土力学与基础工程》等知识，并借阅了《建筑制图标准》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。

在做毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。

在做毕业设计后期，主要进行设计中的错误查找改正，并得到郭波老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。

毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。

通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。

特别值得一提的是，我深深的认识到作为一个结构工程师，应该具备一种严谨的设计态度，本着建筑以人为本的思想，力求做到实用、经济、美观；在设计一幢建筑物的过程中，应该严格按照建筑规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是结构和建筑的交流，结构设计和施工的协调。

这就要求一个结构工程师应该具备灵活的一面，不仅要
抓住建筑结构设计的主要矛盾，同时也要全面地考虑一些细节和局部的设计。

在毕业设计的过程中，我深深地认识到各种建筑规范和规定是建筑设计的灵魂，一定要好好把握。

在以后的学习和工作中，要不断加强对建筑规范的学习和体会，有了这个根本，我们就不会犯工程上的低级错误，同时我们在处理工程问题时就有了更大的灵活性。

土木工程是一门古老而又现代的学科，在进行工程实践的过程中，我们应该立足经典的理论知识，在不断的工程实践积累中，勇于创新，扩大交流，不断形成我们的工程技术优势。

现在我国正处于基础建设的高峰时期，作为一名新世纪的土木工程人员，我们应该立足本国的具体情况，充分利用我国的人力和物力优势，不断的加强对外工程技术交流与合作，在竞争激烈的国际市场中占据我们的一席之地。

在本次毕业设计中，我为能用上四年的学习成果而欣喜万分，同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。

在以前学习结构力学、钢筋混凝土结构、建筑结构抗震等专业课时，老是觉得所学的东西跟实践相差的太远，甚至觉得没什么用，这可能跟当时特别想学什么就马上能用有关。

这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松，在毕业设计的过程中，我感觉到那些基础知识是相当重要的。

在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了基础的夯实，对一门系统的科学，应该扎实的学习它的每一部分知识，充分利用各种实践环节，切实做到理论联系实践，学以致用。

大学毕业后，我将在新的环境开始自己学习和生活，但毕业设计
这段时间是我四年的大学生活最充实得一段时间，我也初步掌握了建筑结构设计的基础知识。

在研究生阶段，我将更加对基础知识的学习，继续扎实的学习土木工程的专业知识，争取早日成为一名优秀的结构工程师。

在此再次感谢在这次毕业设计中支持和帮助我的老师和同学。

由于时间较短，设计不太全面，不足之处在所难免，恳请老师批评指正。

在此，对老师们的热情指导深表感谢，并致以崇高的敬意！
参考资料
[1] 东南大学编著、清华大学主审建筑结构抗震设计。

北京：中国建筑工业
出版社，1998
[2]中华人民共和国建设部建筑结构制图标准（GB/T50001-2001）。

2002.3.1
[3] 中华人民共和国建设部建筑结构荷载规范（GB5009-2001）。

2002.3.1
[4] 中华人民共和国建设部混凝土结构设计规范（GB50010-2002）。

2002.4.1
[5] 中华人民共和国建设部建筑抗震设计规范（GB50011-2001）。

2002.1.1
[6] 吴湘兴主编建筑地基基础。

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[7] 天津大学、同济大学、东南大学主编，清华大学主审混凝土结构上
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北京：中国建筑工业出版社，1998
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[9] 王翰邦、刘文瑛主编建筑类专业外语之建筑工程，第三册，北京：中国
建筑工业出版社，1997
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[13] 沈蒲生、苏三庆主编，高等学校建筑工程专业毕业设计指导，北京：
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出版社，2002
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