广东培正学院教学楼结构设计（PKPM模型）

摘  要

　　毕业设计题目为广东培正学院新教学楼结构设计，建筑面积5247,建设地点在广州，抗震设防烈度为7度；上部结构采用钢筋混凝土框架结构，框架抗震等级为三级；基础采用预应力桩基础。

　　毕业设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用"底部剪力法",风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用分层法。结构设计算重点是手算，并利用软件包中软件检验手算结果。

　　关键词： 教学楼，混凝土，框架结构，内力计算，配筋

Abstract

　　This graduation design topic is the teaching building of Guang-Dong Pei-Zheng college . The building areas is 5247,and will be built in  Guang Zhou.The earthquake forcitication intencity of the building is seven degree. The frame structure to the upper structure was according to the height of the building. The aseiscuis classes of the frame is three. And the foundation of the building are master of prefabricated pile.

　　This design is pided into two parts.One is the architectural design,the other is construction design.The structure design is emphasis the graduation design, and the content of the graduated design mainly are: deciding the size of cross-section the for the frame structure, calculating the internal force and deformation of the frame structure under the action of wind load and earthquake action, analysing the internal force of frame caused by vertical permanent and variable loads. The "Equivalent base shear method" to calculate horizontal earthquake action is adopted and the "D value method" is used to calculate internal force caused by horizontal earthquake and  wind loads,and the "separated floor method" is adpoted to calculate internal force of the frame structure under the action of vertical load. The point of structions calculation in this graduation design is artificial calculation, results of artificial calculations is checked with Satwe Software in PKPM.

　　Keywords:teaching building,  concrete, frame structure,  calculation for internal force, reinforcement

目录

前 言

　　毕业设计是土木工程专业本科教学计划的最后一个重要环节，是对学生综合素质与工程实践能力的一次检验；毕业设计能培养学生综合应用所学的基础课、专业基础课、专业课和相应技能，更能提高学生的综合素质和分析处理工程问题的能力。

　　毕业设计为四层教学楼，建筑面积达 5247,建筑地点在广州，抗震设防烈度为7度，上部结构为框架结构，基础为预应力桩，真题假做。本题目建筑结构绘图不算很复杂，但结构计算上也有一些难点。

　　本毕业设计主要分为建筑设计、上部结构设计、下部结构设计、楼板结构设计、楼梯结构设计和分析与总结六大章。第一章主要是建筑方案与建筑施工图设计说明，第二章是设计的重点，主要是结构方案选型、框架截面尺寸初选、荷载计算、侧移验算、内力分析和组合、框架梁柱配筋计算。第三、四、五章主要是地基，楼板，楼梯的方案选型、尺寸初选和配筋计算。第六章主要是电算与手算的分析比较。

　　1  建筑设计

　　1.1设计资料

　　1.1.1工程概况

　　拟在广东培正学院建造一幢新教学楼，总建筑面积为5247 m2.此教学楼为四层现浇钢筋混凝土框架结构，建筑高度为16.

　　1.1.2设计原始资料

　　1）地段平面：矩形，东西长82.5m,南北宽15.9m.

　　2）主要建筑材料：

　　砼：C20, C30;钢筋：HPB235、HRB400;

　　外墙和隔墙材料：M型烧结砖；

　　外墙装修：墙面砖或马赛克；

　　门窗：木夹板门，铝合金窗。

　　1.2建筑方案选择与建筑施工图设计

　　1.2.1 建筑方案选择

　　该建筑东西方向长为82.5,南北向宽为15.9.根据该教学楼所处地理位置，设计时已考虑了周围环境，占据好的朝向及景观。

　　1）平面设计

　　（1）广东培正学院新教学楼一至四层均为教室。在建筑设计上根据拟建地形以矩形安排平面，同时考虑外形美观，建筑设计中应处理好不同功能分区之间的交通组织，充分利用场地，合理划分功能分区，其平面设计满足采光和防火等要求。

　　2）外立面设计：

　　外立面形式美观，可谓是一道靓丽的风景，大开窗提供了充足的光线，充分满足了美观和采光。见图1.2、1.3

　　3）交通设计：

　　（1）走道

　　根据《民用建筑设计通则》（JGJ 37-87）3.2.2和《中小学校建筑设计规范》（ GBJ 99-86）第6.2.1条可知2100的走廊充分满足了人员的走动。

　　（2）楼梯

　　楼梯的尺度要综合考虑人行、防火疏散和家具搬运等要求，公共楼梯的面积和尺度应满足最少尺度的要求，不能过于放宽，而降低使用面积。楼梯的尺度还要兼顾楼梯构件规格的简化和统一等方面的因素。

　　4）屋面排水系统

　　根据《建筑设计资料集》（10卷）和年平均降雨量，采用不上人屋面排水。

　　5）卫生间

　　（1）在满足设备及人体活动空间要求的前提下力求布置紧凑。

　　（2）卫生间是用水较多的场所，其材料与构造的选择要注意防水、排水和便于清洁。卫生间内蒸汽和异味要组织好通风给以排除。最好采用直接采光和通风。

　　教室、卫生间满足《中小学校建筑设计规范》第四章中的有关要求。

　　1.2.2建筑施工图设计

　　《房屋建筑制图统一标准》（GB/T 50001-2001），具体布局可参看图1.1.

　　2 上部结构设计
　　2.1设计依据
　　2.1.1工程设计基准期
　　2.1.2.自然条件
　　2.1.3 设计要求

　　2.2 结构方案选型
　　2.2.1上部结构体系选择、结构布置及计算单元划
　　2.2.2基础选型
　　2.2.3特殊处理
　　2.2.4结构用材料

　　2.3框架截面尺寸初选及截面几何特性计算
　　2.3.1框架结构计算简图
　　2.3.2 框架梁截面尺寸初选
　　2.3.3 框架柱截面尺寸初选
　　2.3.4 楼板厚度初选
　　2.3.5 框架梁、柱线刚度与框架的抗侧刚度计算

　　2.4竖向荷载计算
　　2.4.1永久荷载计算
　　2.4.2可变荷载计算
　　2.5 水平地震作用计算
　　2.5.1 重力荷载代表值计算
　　2.5.2 框架结构基本自振周期计算
　　2.5.3多遇水平地震作用计算
　　2.5.4刚重比和剪重比验算
　　2.5.5框架地震内力计算

　　2.6水平风荷载计算
　　2.7竖向荷载计算
　　2.7.1竖向恒荷载标准值作用下的1/1轴框架的导荷载
　　2.8第1/1轴框架内力分析
　　2.8.1竖向荷载作用下框架的内力分析
　　2.9框架梁柱内力组合

　　2.10第1/1轴框架梁、柱配筋计算
　　2.10.1承载力抗震调整
　　2.10.2 梁截面设计
　　2.10.3 柱截面设计
　　2.10.4 柱节点设计

　　3 下部结构设计
　　3.1基础设计
　　3.1.1工程地质资料
　　3.1.2基础方案选型
　　3.1.3 确定基桩竖向承载力特征值
　　3.1.4确定桩数及布桩
　　3.1.5桩基中各单桩受力验算
　　3.1.6承台配筋计算

　　3.2 基础梁设计
　　3.2.1基础梁的尺寸
　　3.2.2基础梁的正截面计算
　　3.2.3基础梁的斜截面计算

　　4. 楼板结构设计
　　4.1楼板计算方法的确定
　　4.2弯矩计算
　　4.3板配筋计算
　　5.楼梯结构设计

　　6.电算与手算的分析比较
　　6.1总体控制数据的对比
　　6.2柱轴压比的对比
　　6.3 梁跨中配筋结果的对比
　　6.4柱配筋结果的对比

　7 毕业设计总结

　　为期一个学期的毕业设计结束了，埋头于毕业设计的过程是艰辛的，但看到自己的工作成果却又是兴奋和欢喜的。通过毕业设计，我们把大学四年所学到的知识作了一次系统的归纳与总结，加深了我对各门课程的了解，在温故知新的同时，巩固了我的知识。

　　首先，作为本科生的我们，平时绝大多数的专业知识都来自课本，自己动手实践所获的甚少。所以，要我自己单独完成一份设计，在此过程中遇到了很多可能和知识盲点。但我也借此机会查阅了大量相关书籍和设计规程，把不清楚、不熟悉的东西借此机会得到了更新和巩固。譬如《房屋建筑学》、《《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（03G101-01）等给了我很多的指引，帮助我顺利的完成这份毕业设计。

　　再者，对于结构设计方面的内容，虽然我们在之前的各个课程当中都有所接触，也做过相关的课程设计，但对设计的过程认识都不深。《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构设计》、《基础工程》、《建筑结构抗震》、《高层建筑结构设计》等课程是这次设计当中用得最多的书籍，再次翻阅这些课本的同时，进一步加深了巩固了我知识，在这次的设计当中可谓学以致用了。除了查看资料，在遇到不懂的时候，与老师和同学的相互交流、探讨更是有了事半功倍之效，加快了我的工作进度。在毕业设计之前，我用上CAD制图和PKPM电算的机会不多，通过这次毕业设计，大大的加深了我对这些软件的认识，运用的速度也明显提高了许多。各种相关的规范对我的设计起到了指引的作用，也让我对相关的结构设计规范、规程也有了进一步的熟悉。例如：《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（03G101-01）等。

　　总之，毕业设计让我把大学四年的专业知识重新复习了一遍，在此过程中所学知识得到了系统地归纳，知识得到了丰富、更新和巩固。最后，由于初次做完整的设计，在设计过程中遇到了很多问题，但在焦楚杰老师的指导下顺利解决，在此表示衷心感谢！因为水平有限，本设计有不妥之处，敬请老师批评指正，不胜感激！

致  谢

　　在本次设计中，我遇到不少困难和疑问，但在指导老师焦楚杰老师的耐心指点，以及李时聪等同学的无私帮助和建议，使得我毕业设计能顺利进行。并且和其他同学相互交流心得体会和经验的过程中，积累了不少的经验和方法，理清了工作的思路，减少不必要的错误，在此向他们致以我衷心的谢意。

　　参考文献
　　1.《建筑制图标准》（GB/T50104-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　2.《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　3.《办公建筑设计规范》（JGJ67-89）。北京：中国建筑工业出版社，1990
　　4.《中南地区建筑设计标准图集》（88ZJ001）。北京：中国环境科学出版社，1989
　　5.《民用建筑设计通则》（JGJ37-87）北京：中国建筑工业出版社，1988
　　6.《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　7.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　8.《高层建筑混凝土结构技术规范》（JGJ3-2002）。北京：中国建筑工业出版社，2001
　　9.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　10.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2001
　　11.《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）。北京：中国建筑工业出版社，1994
　　12.《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　13.《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T50085-2001）。北京：中国建筑工业出版社，2001
　　14.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。北京：中国建筑工业出版社，2002
　　15.候治国、杨锡琪主编，《钢筋混凝土结构》，冶金工业出版社
　　16.李汝庚，张季超主编，《混凝土结构设计原理》（教材），北京：中国环境科学出版社，2003
　　17.李汝庚，张季超主编，《混凝土结构设计》（教材），北京：中国环境科学出版社，2003
　　18.周云主编，《高层建筑结构设计》，北京：武汉理工大学出版社，2006

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