(完整版)济南大学框架毕业设计计算书

毕业设计
题目黄陂中学教学大楼设计学院土木建筑学院
专业土木工程
班级土木1007
学生李卫星
指导教师吕颖慧
二〇一四年六月三日
摘要
本工程为黄陂中学教学大楼设计，总共的设计有五层，楼层层高3.9m，另外室内外的高差为0.45m。

总的建筑面积5286㎡。

2~5层均设7个教室，3个楼梯，4个卫生间，两个办公室；1层设有6个教室和两个办公室，并且每层都有一个资料室，可以满足老师同学查阅。

本设计总体采用的是框架结构，首先需要计算屋面板和楼面板的必要配筋，接着需要确定框架的计算的简图以及梁柱的线刚度。

然后再统计楼层的恒荷载和活荷载、风荷载以及地震作用。

最后进行竖向的荷载和横向的荷载的作用下的内力的计算，得出计算的结果再进行内力的组合。

由于存在抗震规范如“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的规范要求，对柱端的弯矩以及柱端梁端的剪力最后进行内力的调整，按照调整系数后的数据来进行梁和柱的截面的设计。

在设计的过程中，按照规范的要求以便计算，并且运用Auto CAD和PKPM等制图的软件来辅助设计及绘图。

通过毕业的教学楼设计，需要熟悉教学楼构成及其功能的一些要求，立面的处理及总的平面的布置等方面的专业的知识，要求按照设计任务书做出比较相对合理的方案图和施工图。

关键词：框架结构；内力的计算；内力的调整；截面的设计；配筋
ABSTRACT
This project is designed Huangpi middle school building, there are a total of five designs, floor storey 3.9m, another indoor and outdoor area of 5286 square meters. 2 to 5 layers located seven classrooms, three staircases, four bathrooms, two offices; 1 layer uses a frame structure, you first need to calculate the necessary reinforcement of roof and floor panels, and then need to determine the stiffness of the beam-column line diagrams and calculation framework. Then statistical dead load and live load, wind load and seismic floor. Finally, calculate the internal forces under the action of lateral loads and vertical loads, the results of calculations then a combination of internal forces. Because of seismic codes, such as "strong column weak beam" and "strong shear weak bending" of specifications for the column end moment and end-column beam end shear Finally, the internal force adjustment, according to the data adjustment coefficients to be beams and columns cross-sectional design.
In the design process, in accordance with the specification requirements in order to calculate and use Auto CAD and mapping software such as PKPM aided design and drawing.
By teaching building design graduate, school buildings need to be familiar with some of the requirements and their functions constitute professional knowledge processing and overall arrangement of the facade plane, etc., made in accordance with the requirements of the design task book comparison chart and a relatively reasonable solution construction plans.
Key words: Calculation of internal forces; framework structure forces the
adjustment; design section; reinforcement
目录
摘要 (I)
ABSTRACT......................................................................................................................... I I 1 前言 (1)
1.1 选题目的及意义 (1)
1.2 设计内容 (1)
2 建筑设计 (2)
2.1 工程概况 (2)
2.2 建筑设计方案 (2)
2.3 建筑做法 (2)
2.3.1 屋面做法 (2)
2.3.2楼面做法 (3)
2.3.3外墙面做法 (3)
2.3.4内墙面做法 (3)
2.3.5散水做法 (3)
2.3.6门窗 (3)
3 结构设计 (4)
3.1设计资料 (4)
3.1.1工程地质条件 (4)
3.1.2气象条件 (4)
3.1.3荷载资料 (4)
3.2结构设计方案说明 (4)
3.3结构选型 (5)
3.4结构方案确定 (5)
3.4.1结构平面布置 (5)
3.4.2框架结构承重方案的选择 (5)
3.4.3各梁柱截面尺寸的确定 (5)
3.5恒活荷载标准值统计 (6)
3.5.1恒荷载标准值的计算 (6)
3.5.2活荷载标准值的计算 (9)
3.6 双向板的设计 (10)
3.6.1屋面板的设计 (10)
3.6.2楼面板的设计 (13)
3.7计算简图的确定 (16)
3.7.1计算简图 (16)
3.7.2框架梁柱的的线刚度 (17)
3.7.3框架柱的侧移刚度 (18)
3.7.4楼层的侧移刚度 (18)
3.8风荷载计算 (29)
3.9地震作用计算 (20)
3.9.1重力荷载代表值的计算 (20)
3.9.2地震作用的计算 (22)
4内力计算 (25)
4.1 竖向荷载下的内力计算 (27)
4.1.1荷载的等效计算 (27)
4.1.2恒荷载作用下的内力计算 (29)
4.1.3活荷载作用下的内力计算 (45)
4.2水平荷载下的内力计算 (57)
4.2.1风荷载作用下的内力计算 (57)
4.2.2地震作用下的内力计算 (62)
4.3水平荷载作用下的侧移验算 (67)
4.3.1风荷载作用下的侧移验算 (67)
4.3.2地震作用下的侧移验算 (68)
5 框架内力组合 (69)
5.1内力组合 (69)
5.1.1框架梁的内力组合 (70)
5.1.2框架柱的内力组合 (76)
5.2内力调整 (83)
5.2.1按强柱弱梁原则对柱端弯矩进行调整 (84)
5.2.2按强剪弱弯原则对柱端、梁端剪力进行调整 (85)
6 截面设计 (89)
6.1框架梁配筋 (89)
6.1.1框架梁正截面受弯承载力计算 (89)
6.1.2框架梁斜截面受剪承载力计算 (95)
6.2框架柱的截面设计 (99)
6.2.1框架柱正截面受弯承载力计算 (100)
6.2.2框架柱斜截面抗剪承载力计算 (108)
7 楼梯的设计 (116)
7.1梯段斜板的设计 (117)
7.1.1荷载计算 (117)
7.1.2截面设计 (117)
7.2平台板的设计 (117)
7.2.1荷载计算 (117)
7.2.2截面设计 (118)
7.3平台梁的设计 (118)
7.3.1荷载计算 (118)
7.3.2截面设计 (118)
结论 (120)
参考文献 (121)
致谢 (122)
1前言
1.1 选题目的及意义
在各方面高速发展的今天，教育也毫无例外地成为了推动社会发展的一个重要因素，因而对校园的硬件设施要求越来越高。

教学楼是一个学校形象的重要代表性建筑物。

所以要求教学楼不仅有较高的实用性和经济性，还要有符合现代人审美的美观性。

全面涵盖了土木工程专业知识的各个方面，还需要我们更好地了解国内外建筑设计的发展历史、现状及趋势。

在这过程中不仅巩固了四年来所学的专业理论知识，更重要的是为即将步入的社会实践打牢基础。

通过毕业设计环节，使我们将四年所学的基础课、技术基础课、专业方向课等方面的知识进行一次全面、综合的复习。

培养我们综合运用所学的专业知识解决工程实际问题的能力。

提高建筑、结构施工图设计、认识及表现的能力。

提高我们的自学能力，培养其独立研究的能力。

理论意义：毕业设计阶段是大学四年最为重要的部分。

它不仅是一次全面细致的检验四年大学所学知识的试金石，最为重要的它是大学理论学习框架形成与实际工程建设之间的一个桥梁。

毕业设计是完善知识结构体系、完成不同科目有机结合的一种重要手段，它涵盖了基础课与专业课的主要内容，同时它也是我们很好的复习大学知识的最好方式，使我们的文化素质与工程实践能力有双重的提高，尤其是《建造制图》、《高层建筑结构》、《装饰工程预决算》以及《材料与施工》等课程有较全面的复习和应用，设计初始的选题工作有利于提高理论研究能力。

设计也同时也实现了建筑设计与结构设计的完美统一，使建筑美学设计与结构骨架设计相互协调完善。

1.2 设计内容
本次的设计为黄陂中学教学大楼设计，采用框架的基本结构，完成了建筑的总平面图的详细设计以及建筑的方案和结构的方案等一系列的确定。

建筑设计的部分为：建筑的平面的设计，建筑的涉及和施工图的设计。

施工图的总内容：底层的平面图，标准层的平面设计图，顶层的平面图、屋顶的平面图、立面图、剖面图、楼梯间、卫生间、等局部的大样及其构造的详图。

结构设计的部分为：根据建筑的设计对上部的结构进行结构的造型和结构的布置，各层结构平面的布置及设计的计算，主题的框架的结构的内力的分析及配筋的一系列计算，打印结构设计的计算书和画出建筑的以及其机构的施工图。

施工图的内容：结构的平面布置及其现浇楼板的配筋图、框架的配筋图、楼梯的等附属构件的布置以及其配筋图等。

2建筑设计
2.1 工程概况
1、工程名称：黄陂中学教学大楼设计
2、总建筑面积：5286
2、结构形式：框架结构
3、教学楼的层高为3.9m，室内外的高差为0.450m
4、建筑层数：5层
5、开间：3.9m；进深：6.9m。

6、使用要求
(1) 主要房间为教室和办公室；
(2) 充分考虑消防的一些必要措施；
(3) 设有三个双跑楼梯可以满足交通要求
2.2 建筑设计方案
房间的布置为：2~5层均设7个教室，3个楼梯，4个卫生间，两个办公室；1层设有6个教室和两个办公室，并且每层都有一个资料室，可以满足老师同学查阅。

防火的要求为：建筑正面设一个主入口，侧面两个辅入口。

每层设3个双跑楼梯，踏步宽度290mm，踏步高度195mm，满足防火的必要要求。

立面为：采用对称的“矩形结构”，外墙面的装修的主色调采用“米白色系”，美观并且较为大方。

抗震为：建筑的整体的质量分布和刚度的变化是均匀的，楼层并没有错层，满足抗震的必要的要求。

建筑材料及门窗为：为保证工程的质量，主要的一些建筑的材料选优
质“绿色环保产品”。

所有材料的品种、规格需要符合必要的设计的要求，且具有产品的合格的证书。

全部的门窗，选择的玻璃的厚度应该满足强度的及保温必要的要求，并且统一需要由一些工厂来进行大规模的生产。

屋面为：屋面为不上人的平屋顶，屋顶的排水可以采用“女儿墙外排水”。

2.3 建筑做法
2.3.1 屋面做法
(1) 20mm厚的石灰砂浆抹面作为抹面
(2) 防水层为：SBS的改性沥青的卷材二毡三油
(3) 找坡层：40mm厚的（最薄处）1:8的水泥珍珠岩的找坡层2%
(4) 找平层：20mm厚的1:3的水泥砂浆找平作为找平层
(5) 保护层：现浇40mm厚的C20的“细石混凝土”
(6) 保温层：50mm厚的（2%坡度）的膨胀珍珠岩作为保温层
(7) 结构层：100mm厚的现浇的钢筋混凝土楼板
2.3.2 楼面的做法
(1)面层：10mm厚的地面砖，稀的水泥浆用作擦缝
(2) 结合层：30mm厚的1:3的干硬性的水泥砂浆的结合层
(3) 找平层：20mm厚的1:3的水泥砂浆找平
(4) 结构层：120mm厚的现浇钢筋混凝土的楼板
2.3.3 外墙面的做法
(1) 外墙的涂料；
(2) 10mm厚的1:3的水泥砂浆作为抹面
(3) 9mm厚的我1:1:6的水泥石灰膏砂浆作为找平
(4) 3mm厚的专用界面的砂浆作为打底，表面需要刮糙或甩毛
(5) 墙采用加气混凝土的砌块墙；
2.3.4 内墙面做法
(1) 内墙的涂料；
(2) 5mm厚的1:2.5的水泥砂浆然后压实赶光
(3) 6mm厚的1:3的水泥砂浆用作找平扫毛
(4) 9mm厚的1:1:6的水泥石灰膏砂浆然后需要打底扫毛或划出纹道
(5)细刷界面剂一道
(6)内墙需要采用加气混凝土的砌块墙
2.3.5 散水的做法
(1) C15的混凝土60mm厚的并且另加水泥砂浆的然后随打随抹
(2) 150厚的3:7的灰土夯实
2.3.6 门窗
表2.1 门窗表
3结构设计
3.1 设计资料
3.1.1 工程地质的条件
7度的多遇地震，Ⅱ类的场地，第二组的设计特征周期。

3.1.2 气象条件
(1)最高的温度为42.50C，最低温度为-80C
(2)相对的湿度为：最冷月的平均53%，最热月的平均74%
(3)年降雨量为：669.3mm，一日的最大的降雨量为298.4mm，一小
时的最大的降雨量为54.1mm
(4) 基本雪压为：0.30kN
(5)基本的风压为：0.45kN
(6)最大的冻土深度为：440mm
3.1.3 荷载资料
(1) 教室
标准值”取2.5kN；
(2) 楼梯间
载标准值”取3.5kN；
(3) 走廊
准值”取 3.5kN;
(4) 屋面部分
载标准值”取0.5kN;
3.2 结构设计方案说明
(1) 本工程的结构方案由规范采用钢筋混凝土框架结构，每层层高为3.9m，室内外高差为450mm，楼（屋）面楼板采用钢筋混凝土的现浇的楼板，板厚采用100mm厚；
(2) 内墙和外墙分别采用240mm和360mm厚的加气混凝土砌块；
(3) 框架梁和柱都采用混凝土现浇技术。

3.3 结构选型
(1) 教学楼的整体结构的体系选型：采用现浇的钢筋混凝土框架结构
体系，这是由于教学楼开间和跨度都比较大，又因为本教学楼建筑
位置处于
7度地震区，所以根据规范应该选用框架结构。

(2) 本设计承重的方案：采用横向的承重方案体系。

(3) 楼面和屋面板都采用现浇得钢筋混凝土板。

(4) 本楼梯选用钢筋混凝土板式的双跑楼梯。

3.4 结构方案确定
3.4.1结构平面布置
图3.1 结构平面布置图
3.4.2框架结构承重方案的选择
教学楼竖向的荷载传力路径为：首先楼板的“恒载和活载”经梁传递给框架柱，再由框架柱传递给了地基。

根据楼盖的“平面布置和竖向荷载”的传力的途径，就可明确本教学楼得框架是“横向框架”的承重方案。

3.4.3各梁柱截面尺寸的确定
(1) 框架柱
底层的柱高H=550+室内外高差+底层层高=4900mm，由于楼板是现浇楼盖所以计算长度L=1.0*H=4900mm，2-5层柱的柱高为H=3900mm，并且采用等截面柱，从限制柱子的长细比这方面考虑，应该满足要求：
3) 弯矩计算
根据规范混凝土的泊松比“γ”取0.2；跨中的最大弯矩“M”为g+q2作用下(内支座固定)的跨中弯矩M1，与q2作用下(内支座铰支)的跨中弯矩M2之和。

支座的“最大负弯矩”为g+q作用下的(内支座固定)的支座弯矩。

根据平面图支承情况,可以把屋面分成了:B1,B2,B3,B4等四个的区格，如
下图3.4所示：
图3.4 屋面板的划分
根据各个区格板的支承的情况查弯矩系数。

各个区格的弯矩计算的详细过程可以见下表3.1.
图3.4 屋面板的划分
表3.1 按弹性理论计算的各区隔板的弯矩值
续表3.1 按弹性理论计算的各区隔板的弯矩值
相邻区格板的”支座负弯矩”取绝对值较大者，内区格
的”弯矩设计值”折减20%，其余区
格均不变。

计算配筋时, “”进似取
0.95，其中受拉钢筋的“截面面积”
As =m(0.95 ×+a2+b2；
3) 弯矩计算为:
规范上其中混凝土的波松比“”取0.2；跨中最大弯矩M为g+q2作用下的(内支座固定的)跨中弯矩值m2，和q2作用下的(内支座铰支的)跨中弯矩值m1之和。

其中支座“最大负弯矩”为g+q作用下(内支座固定)的支座弯矩值。

根据楼板支承的情况,可以把整个楼面分成:B1,B2,B3,B4四个的区格，如下图3.5所示的：
图3.5 楼面板的划分
根据区格板的支承情况查弯矩系数。

各个区格的弯矩计算过程见表3.3.
表3.3 按弹性理论计算的各区格板的弯矩值
续表3.3 按弹性理论计算的各区格板的弯矩值
由于相邻区格板的支座负弯矩应该取绝对值较大者m，内区格B4的弯矩设计值根据规范应该折减20%，其余的区格均不做变化。

计算配筋的时候，“γs”进似可以取0.95，其中受拉钢筋的截面面积
A s =m(0.95 × ＋
取1.1，其中为梁在重力的荷载的代表值作用上述三级的框架的ηvb
可以
下按照简支梁来得到的梁端的截面的剪力的设计值，可由下式来求得：
= 1.2×(①＋0.5 ×②)×L n ×
梁端剪力的设计值需要调整如下表5.12所示。

表5.12 梁端剪力设计值调整计算表
续表5.12 梁端剪力设计值调整计算表
(2) 根据“抗震规范”可得，框架的柱端的截面的组合的剪力的设计值需要调整为：
V =×(＋)
其中，是相邻层的柱的各个反弯点之间的距离，一般取“柱高”
是柱的“上端的弯矩值”,为“柱下端的弯矩值”
对三级的框架柱，其中增大系数|“”取 1.2。

则柱端的剪力的设计值需要调整为如表5.13所示。

表5.13 柱端剪力设计值调整计算表
续表5.13 柱端剪力设计值调整计算表
6截面设计
6.1 框架梁配筋
6.1.1 框架梁正截面受弯承载力计算
在梁的内力组合表中选出楼层跨中的截面及支座边缘处的截面的最不利的内力组合用来进行必要的配筋计算，当梁的下部受到拉力时，需要按T形的截面来进行设计，当梁的上部的截面受到拉力时，则需要按矩形的截面来进行设计。

梁的混凝土的强度等级需要采用C25，= 11.9 Nmm2 , = 1.27 Nmm2，α1 =1.0；纵向的受力的钢筋需要采用HRB335级，= =300 Nmm2；另外箍筋一律需要采用HPB235级，= =270 Nmm2。

其中进行梁的正截面的受弯的承载力的计算时，。

(1) T形截面的翼缘宽度的计算
边跨为：翼缘计算宽度需要取下列的三项中的其中较小值：
按跨度的考虑：b＇f = L n3 = 69003 = 2300 mm
按翼缘厚度考虑：3 = 30003 = 1000 mm
按翼缘厚度考虑：。

(2) 梁的有效高度的计算
梁的保护层的厚度取a s = a＇s = 35 mm,则边跨的梁的有效的高度h0 = ，中跨的梁的有效的高度h0 =
(3) 各层梁的正截面配筋计算表见下表：
表6.1 一层梁正截面承载力计算
表6.2 二层梁正截面承载力计算
表6.3 三层梁正截面承载力计算
表6.4 四层梁正截面承载力计算
表6.5 五层梁正截面承载力计算
6.1.2 框架梁斜截面受剪承载力计算
在进行梁的斜截面的受剪的承载力计算的时候，取
表6.6 一层梁斜截面受剪承载力计算
表6.7 二层梁斜截面受剪承载力计算
表6.8 三层梁斜截面受剪承载力计算
表6.9 四层梁斜截面受剪承载力计算
表6.10 五层梁斜截面受剪承载力计算
6.2 框架柱的截面设计
柱的混凝土的强度的等级需要采用“C30”混凝土，= 14.3，= 1.43 ，=1.0，纵向的受力的钢筋可以采用“HRB335级”钢筋，= =300 ,箍筋可以采用“HPB235级”的钢筋，==210 .
6.2.1 框架柱的正截面的抗弯承载力的计算
从上述“柱的内力组合表”可得，内力组合是比较的复杂，因为弯矩和轴力的一些相关性，因此严格的来讲，需要考虑每一个情况来进行配筋，如此才能最后的确定控制的截面的必要配筋，但是这样得计算得工作量是太大的，并且对现场施工带来一些不便。

所以实际工作中，只需要找出控制各层柱的最不利的内力的组合值，“M和N”，这样就可以简化很多计算。

由M和N的一些相关性，不论是大的偏压还是小的偏压，当N比较相近时，总是“M的较大者”需要比较多的钢筋；而当M比较相近时，小的偏压随着“N的增大”其配筋的量也随之增大，大的偏压随着“N的减小”其配筋的量随之增大。

按照上述规律，就可以很快的排除许多不利的内力组合，仅用最不利的内力组合的值来进行计算。

柱的混凝土的强度等级需要采用“C30”，= 14.3 Nmm2, = 1.43 Nmm2,α1 =1.0；纵向的受力的钢筋需要采用“HRB335级”钢筋，= =300 Nmm2 ,箍筋需要一律的采用“HPB235级”钢筋，= =270 Nmm2。

(1) 轴压比的验算
表6.11 轴压比的计算表
(2).正截面的承载力的计算：
表6.12 一层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.12 一层柱正截面抗弯承载力计算
表6.13 二层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.13 二层柱正截面抗弯承载力计算
表6.14 三层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.14 三层柱正截面抗弯承载力计算
表6.15 四层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.15 四层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.15 四层柱正截面抗弯承载力计算
表6.16 五层柱正截面抗弯承载力计算
续表6.16 五层柱正截面抗弯承载力计算
6.2.2 框架柱的斜截面的抗剪的承载力的计算
在进行柱的“斜截面的受剪承载力”计算时，。

表6.17 一层柱斜截面受剪承载力计算
续表6.17 一层柱斜截面受剪承载力计算。