江苏省镇江市某高校教学楼设计和实现土木工程专业.doc

中文摘要 本工程为江苏省镇江市某高校教学楼设计，面积为42.2×20.7平方米，设计基准期为五十年，耐火等级为二级，抗震设防烈度为7度。 本工程占地面积约873.54平方米，建筑面积3586.44多平方米。本建筑共4层，总高度14.7米，室内外高差为0.45 米，女儿墙高0.90米。建筑采用矩形形，总长度为42.2米，总宽度为20.4米。建筑立面规整，墙体均采用加气混凝土砌块砌筑,主要起填充作用。门均采用塑钢，窗均采用塑钢窗。 本工程结构形式为钢框架结构，混凝土强度等级为C30，框架柱截面为HW，框架梁截面为HW和HW。建筑地点地质条件良好，采用独立基础和联合基础。 本设计以工程实例为研究对象，设计过程包括建筑设计和结构设计两部分。设计严格遵守我国现行规范，计算中包括地震荷载计算， 内力组合，框架梁设计, 框架柱设计, 基础设计，楼板设计, 楼梯设计。 关键词：钢框架结构，内力计算，内力组合 外文摘要 Title The building of a six-tier design of steel frame Abstract This project is a four-layer steel frame structure in the city of Zhen Jiang, an area of 42.2× 20.7 square meters, the design of the base period of fifty years, security level for the second, the seismic intensity is seven degrees. The project covers an area of about 873.54 square meters, construction area of 3586.44 square meters. A total of four floor of the buildings, with a total height of 14.7 meters, 0.45 meters height difference between inside and outside,roof parapet is 0.9 meters high which can forbid rainwater seepage from outside. The Rectangular building is very length whose total length is 42.2 meters, the total width is 20.7 meters. Structured building facade is put in order, walls which made of shale brick building play a filler role. Doors made of steel wood , steel windows high are often used. The project structure is steel frame, concrete strength grade of C30, frame column section for the HW, frame beam cross-section of HW and HW . Good geological conditions, construction sites, using an independent basis and cooperative basis. Examples of this design project as the research object, the project process include architectural design and structural design . Strict compliance with our current design standards including seismic load calculation calculation, the internal force combination, frame beam design, frame column design, foundation design, floor design, staircase design. Key words: Steel frame structure, force calculation, combination of internal forces 目录 前 言 1 第1章 建筑设计 2 1.1 工程概况 2 1.2 采光通风设计 3 1.3 防火安全疏散设计 5 1.4 排水设计 6 1.5 细部做法 7 1.6 材料选择及节能设计 8 1.7 技术经济分析 9 第二章 框架结构布置及计算简图 10 2.1 柱网尺寸布置 10 2.2 框架结构承重方案的选择 11 2.3 框架结构的计算简图（取轴线⒀处） 11 2.4 梁、柱截面尺寸的初步确定 11 第三章 工程做法及荷载统计 13 3.1 屋面（上人） 13 3.2 楼面 13 3.3 卫生间（防水）楼面 13 3.4 外墙面 14 3.5 内墙面 14 3.6 地面 14 3.7 卫生间（防水） 15 3.8 超市，门厅及其他地面 15 3.9 地面踢脚 15 3.10散水 16 3.11常用材料及构件单位重量 16 第四章 框架侧移刚度的计算 17 4.1 框架梁柱线刚度计算 17 4.2 柱线刚度D值修正 18 4.3 顶点位移计算 20 第五章 重力荷载代表值的计算 21 5.1 建筑物总重力荷载代表值G1的计算 21 5.2 建筑物总重力荷载代表值G2的计算 21 5.3 建筑物总重力荷载代表值G3的计算 22 5.4 建筑物总重力荷载代表值G4的计算 22 5.5 建筑物总重力荷载代表值G5的计算 23 5.6 建筑物总重力荷载代表值G6的计算 23 第六章 横向框架水平地震作用下的内力和侧移计算 25 6.1 计算横向框架自震周期 25 6.2 地震作用计算 26 6.3 多遇水平地震作用下的位移验算 26 6.4 横向框架在水平地震作用下的内力分析 27 第七章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 33 7.1 荷载作用分析 33 7.2荷载作用下内力计算 35 7.3将柱轴线处梁端的弯矩、剪力折算到柱边缘处 54 第八章 内力组合 46 8.1 框架梁的内力组合 46 8.2 框架柱的内力组合 50 第九章 结构截面构件验算 55 9.1 框架柱验算 55 9.2 框架横梁验算 62 9.3 次梁验算 66 第十章 框架连接设计 68 10.1 主梁与柱的连接设计 68 10.2 次梁与主梁的连接设计 74 10.3 次梁与次梁的连接设计 79 10.4 柱脚设计 82 第十一章 屋盖、楼盖设计 89 11.1 屋盖设计 89 11.2 楼盖设计 96 第十二章 楼梯设计 105 12.1梯段板的计算 105 12.2平台板的计算 106 12.3平台梁的计算 107 第十三章 基础设计 110 13.1 边柱基础设计 110 13.2 中柱基础设计 115 结语 116 致谢 117 参考文献 118 前 言 毕业设计是大学本科教育培养卓越工程师目标实现的重要举措，是提高自我们主创新能力，增强综合实力的手段，是大学毕业前对我们学生自主学习能力，自我创新能力的一 个完美的检测,是对大学期间所学专业知识的全面总结和深化，是使学生能够适应社会的一次演习。本次设计使理论（theory）和实际（practice）很好的结合起来，提高我们学生发现，分析、解决工程实际问题的能力。培养了我们善于思考，勇于探索，努力奋进，开拓创新的品格。为以后能更好地进一步学习和将所学知识融入工作中打下了坚实的基础。土木工程是门应用性非常强的工科，是需要不断积累不断升华自我的一门学问。本次毕业设计对培养我们的工程实践能力和与社会发展相互接轨十分尤其重要。 此次课程设计的工程名称为江苏镇江市某高校教学楼设计。此次设计我们包括两大类建筑施工图设计和结构施工图设计。在建筑施工图设计中，我们应首先确定建筑体型，规模，布置和建筑的功能，确定场地的防震等级及地理位置。其次，合理布置楼梯，消防栓，门的个数，满足设计防火要求；通过窗地比的设计，确定窗户的个数和采光的个数。在外墙面设计中与内墙的装饰上满足干净明亮，简洁大方，富有时代朝气感。考虑屋面的排水与防水充分，设置好雨水管的个数和制作好散水，采用屋内排水方式。大胆采用玻璃幕墙材料，增加美感与时代朝气感，保护环境，节约能源。 结构设计是我们土木专业的重点与难点。我们需要充分理解力学概念，尤其是结构力学结构力学是一门研究杆件强度刚度和稳定性的学科。我们结构方案的选择时，要充分考虑刚度问题，在计算简图的确定中，在板中我们要充分理解塑性铰的概念，充分理解板的套箍作用，在荷载传递的时候要充分考虑极度的概念。要充分考虑内力组合中最不利荷载位置的确定，这可以借用图乘法的计算模式，运用高数将其解决。我们要充分掌握位移法的基本概念，灵活运用弯矩分配法。只有在大脑非常熟悉概念的基础上，课程设计才算基本或做。 由于时间仓促，错误和不妥难免，敬请读者批评指正。 2015年5月 第1章 建筑设计 1.1 工程概况 1.1.1建筑概况 建筑地点：江苏省镇江市。 工程介绍：该建筑是江苏省镇江市某高校教学楼，共四层，主体建筑总高度为15.6米，建筑总面积约为3586.44。功能使用要求：门厅，大教室，小教室，绘图室，教师休息室，厕所等。 该教学楼是4层钢结构学校，其设计理念是节能环保，安全，经济，美观，体现大学生富有朝气和活力。黄色的玻璃幕墙显示万盛的活力与激情。黑色的涂料显示的是建筑物的厚重与大气，象征着学识渊博。该建筑物在设计中使得其耐火等级为3级。 根据拟建建筑物选址，其纵向长度为42m与横向宽度为20.7m、建筑面积近似为3586.44m2、建筑在地震荷载作用下，满足刚度和强度的要求，确定柱网。通过查阅《民用建筑设计通则》（JB50352-2005），建筑抗震设计规范（GB50011-2001）现行国家标准《建筑模数协调统一标准》(GBJ2-86）,另外又考虑到建筑体型整齐，平面组合应尽量符合柱网尺寸的规格、模数以及经济跨度的要求，建筑的柱网布置如图1.1所示。 · 柱轴线图 1.1.2工程地质条件 经东海县某勘测设计研究院现场实地部分，结果如下： （1）该建筑场地平坦，没有不利地质情况，无软弱下卧层，场地为II类； （2）地基土剖面图（见下图），地下水距地面8.0m； （3）最大冻土深度为0.5m。如表1.1 表1.1土质情况 序 号 岩土类别 底层埋深(m) 厚度范围(m) 地基容许承载力fk(kpa) 桩端阻力 桩周摩擦力 1 杂 填 土 0.0～0.7 0.7 2 粉质粘土 0.7～1.8 1.1 120 13 3 细 砂 1.8-3.4 1.6 140 20 4 砾砂 3.4-5.5 2.1