某中学教学楼设计

某中学教学楼设计
1引言
本毕业设计题目为《某中学教学楼框架结构的设计》。

进行建筑方案设计之前，我温习了《房屋建筑学》、《钢筋混凝土结构设计原理》、《结构力学》、《土力学地基基础》、《建筑结构抗震设计》等专业课程，并阅读了《荷载规范》、《抗震规范》、《混凝土规范》等相关规范。

在设计中，我尽量综合运用所学的基本理论及专业知识还有基本技能以及实习时的积累，进行建筑、结构设计并且绘制施工图纸。

尤其是在设计期间，得到老师的热情指导及审批和指正，同组成员齐心协力、分工合作，发挥了团队精神。

在设计后期，主要对设计手稿进行电脑输入，让我圆满的完成毕业设计任务，由此表示衷心的感谢！
毕业设计的五个月里，在邵老师的热情帮助下，通过资料查阅、计算说明撰写以及外文翻译，加强了对新规范等相关内容的理解。

深深的巩固了专业知识、提高了综合能力。

更加熟练的掌握了AutoCAD、天正等绘图软件，从而在各个地方达到毕业设计的要求。

钢混框架结构设计的计算量非常大，在计算过程中以手算为主，但自己的知识还不够全面，在计算过程中难免有疏忽之处，所以假如有计算错误的地方，望各位老师多多包涵。

2 建筑方案设计
2.1 工程概况
2.1.1 建筑指标
本建筑地点位于福建省漳州市芗城区，占地面积为1230平方米，建筑面积为5500平方米，24间普通教室，每间建筑面积为80平方米；10间办公室，每间建筑面积为45平方米；4间教研室，每间建筑面积为90平方米；1间语音教室，每间建
筑面积为90平方米；1间会议室，每间建筑面积为90平方米；2间准备室，每间建筑面积为45平方米；4间藏书室，每间建筑面积为40平方米；5间贮藏室，每间建筑面积为40平方米；4间饮水间，每间建筑面积为25平方米；卫生间每层2个，男女各一个，总的10个。

（1）建设地点：漳州市
（2）工程名称：漳州市第三中学教学楼设计
（3）工程概况：建筑总高度为19.95m，共5层，地上5层，地下0层。

1层层高为4.35m, 2至5层层高为3.9m，室内外高差0.45m，占地面积为1230平方米，建筑总面积约为5500m2。

（4）气候条件：最高气温39℃，最低气温3℃。

主导风向：夏季东南风，冬季西北风。

夏季日照数253.5h，冬季日照数75.3h，年总日照数1426.8h。

（5）结构形式：框架结构
（6）地面粗糙类型：B类
（7）设计使用年限：50年
2.1.2 建筑设计思路
综合各工程条件，本教学楼系框架结构体系。

框架结构最大特点是承重构件与围护构件明确分工，建筑内外墙之间的处理十分灵活，应用范围很广]1[。

根据布置方向的不同，框架体系可分为横、纵向布置和纵横双向布置三种。

本建筑方案在形象上追求现代气息，同时满足建筑方案经济合理性，在结构里面的造型上给人美感，内部结构主要以内廊为中心线，在左右两边布置教室；教学区及辅助教学区分开，在导向上给人明确的方向感，在教学楼内布置三部楼梯，疏散人流更方便快捷。

2.2 建筑构造设计
2.2.1非上人屋面构造设计
（1）改性沥青防水层
（2）20mm厚1:3水泥砂浆找平;
（3）80mm厚再生聚苯乙烯保温板
（4）150mm厚焦渣找坡最薄处30厚
（5）100mm厚钢筋砼板
（6）20mm厚板下抹灰
2.2.2 楼面构造设计
（1） 20mm厚水磨石地面
（2） 20mm厚1：3水泥砂浆结合层
（3） 100mm厚现浇钢筋混凝土板
（4） 20mm厚板下混合砂浆抹灰
2.2.3 外墙体构造设计
（1）刮大白
（2） 20mm厚混合砂浆
（3）墙体基层
（4）外贴50mm厚阻燃型挤塑聚苯乙烯板（5） 20mm厚1:3水泥砂浆
3 荷载计算
3.1 截面尺寸的选取
3.1.1截面选取
框架柱：
根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：
9.0≤bh
f N c （三级框架） 混凝土强度为C30 21ββγ⋅⋅⋅⋅⋅=S G N S W N
b c =h c =389mm 取 b c =h c =500×500mm
框架梁：
由挠度、裂度控制 h=(1/12～1/8)L b=(1/3～1/2)h
纵向框架梁截面尺寸：b b ×h b =250mm ×700mm
横向框架梁截面尺寸：b b ×h b =250mm ×700mm ；
次梁截面尺寸：b b ×h b =250mm ×400mm
走廊梁截面尺寸：b b ×h b =250mm ×400mm
楼板：
取板厚：h=100mm
3.2荷载内力计算
3.2.1恒载［1］［4］
顶层板：
改性沥青防水层 0.1kN/m2 220mm 厚1：3水泥砂浆找平层 20× 0.020=0.4 kN/m2 80mm 厚再生聚苯乙烯保温板 3.5× 0.08=0.28 kN/m2 150mm 厚 焦渣找坡最薄处30厚 10× 0.15=1.5 kN/m2 100mm 厚钢筋砼板 0.12× 25=3 kN/m2 20mm 厚板下抹灰 17×0.02=0.34 kN/m2
∑5.62 kN/m2 楼面：［11］
20m m厚水磨石地面0.65k N/m2 20mm厚1：3水泥砂浆结合层0.02×20=0.4kN/m2 100mm厚现浇钢筋混凝土板 2.5kN/m2 20m m厚板下混合砂浆抹灰0.34k N/m2
∑=3.9kN/m2梁重：
纵梁：梁自重： 0.25×0.7×25=4.4kN/m 粉刷：0.02×（0.7-0.12）×217=0.4k N/m
∑=4.8kN/m 横梁：自重：0.25×0.7×25＝4.4kN/m 粉刷：0.02×（0.7-0.12）×2×17=0.4k N/m
∑=4.8kN/m 次梁：自重：0.25×0.4×25＝2.5N/m 粉刷：0.02×（0.4-0.12）×2×17=0.19k N/m
∑=2.7kN/m 走廊横梁：自重：0.25×0.4×25＝2.5kN/m 粉刷：0.02×（0.4-0.12）×2×17=0.19k N/m
∑=2.7kN/m 墙重：（砌体与抹灰之和）
墙体： 0.24×11=2.64 kN/m2柱：（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27kN/m3）
0.5×0.5×27=6.75kN/m
门、窗：
门：0.2kN/m2窗：0.45kN/m2 3.2.2活荷载［3］
风压： 0.55 kN/m2厕所： 2.0 kN/m2
办公室（教室）： 2.0 kN/m 2
走廊、楼梯： 2.5 kN/m 2 不上人屋面： 0.5 kN/m 2 3.3 框架结构平面
计算简图及层数划分如图：
图3.1 框架结构平面布置图
3.4结构横向框架的计算
2～5层柱的高度取为3.9m ，底层柱的高度为4.35m 。

其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I 0（I 0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

边跨梁和中跨梁取I=2I 0（I 0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

根据梁柱线刚度计算公式l
h b E i c ⨯⨯⨯=123
，其中Ec 为混凝土弹性模量，b 为梁柱的截面宽度，h 为梁柱的截面高度，L 为梁柱的跨度和高度。

AB,CD 跨梁：
i=2（Ec ×0.25×0.73）/（12×7.8）=17.71×10-4Ec
BC 跨梁：
i=2（Ec×0.25×0.43）/（12×3）=43.9×10-4Ec
上层柱：
i=（Ec×0.5×0.53）/（12×3.9）=13.35×10-4Ec
底层柱：
i=（Ec×0.5×0.53）/（12×4.35）=10.56×10-4Ec
图3.2 横向框架结构计算简图
（注：图中数字为线刚度,单位：×10-4Ecm³）
4 竖向荷载作用下的内力计算
4.1计算单元
取轴线处的横向框架为计算单元，计算单元的宽度为5.1m。

取④轴线处的横向框架为计算单元，计算单元的宽度为5.1m，由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载通过次梁和纵向连系梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。

由于纵向框架梁的中心线与柱子的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩]2[。

计算单元及荷载传递图如图4-1所示：
图4.1 计算单元及荷载传递图
本框架结构采用柱下独立基础，选粘土夹碎石层为地基持力层，基础顶面到室内地面0.45m。

横向框架的计算简图如图4.2所示，取顶层柱的形心线作为轴线，2-5层柱的高度取为3.9m，底层柱的高度，h
=3.9+0.45=4.35m。

1。