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• 本文标题：六枝特区第二小学一号教学楼结构设计.docx
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• 内容摘要：六枝特区第二小学一号教学楼结构设计摘要本设计为拟建的六枝特区第二小学一号教学楼。本次结构设计需要完成手算部分和电算部分。手算的第一步是进行建筑设计，根据导师给出的毕业设计任务书完成建筑设计的相关内容，并且确定好柱网的尺寸，通过尺寸合理分配各个房间相应的尺寸并对其进行布置，，严格遵守国家的规范并按照工程的实际情况选择工程的做法。手算的第二步是进行结构设计，结构设计需要选择一榀可以代表框架的部分进行设计并且进行计算。通过计算绘制出各种计算简图，然后确定框架各部分的恒荷载和活荷载，从而进行下一步的内力计算，内力计算完成后进行内力组合、框架梁、柱、板、基础的配筋计算。电算部分的第一步是用PMCAD建模，进行梁板的荷载布置，第二步在SATWE模块中进行检查并设置参数，设置完成后进行内力和配筋的计算。最后对计算的分析结果进行核对，根据计算结果调整模型，直至PKPM中的结构计算符合相应的规范。完成此次毕业设计，让我更全面深刻地了解框架结构设计。关键词：框架；建筑设计；结构设计；内力计算；配筋计算；PKPM目录目录1方案论述11。1本设计的目的和意义11。2研究目标、研究内容和要处理的关键问题11。3研究的基本思路和方法、技术路线及可行性分析22结构方案设计22。1设计总说明设计依据22。1。1设计依据22。1。2设计概述22。1。3结构设计说明32。1。4各部分工程构造32。1。5选择建筑材料42。2结构方案设计42。2。1设计规模42。2。2结构概况42。3一榀框架选择63荷载汇集及截面尺寸的选取63。1截面尺寸选取63。1。1框架柱：63。1。2框架梁：63。2荷载计算73。2。1恒荷载标准值的计算73。2。2活荷载标准值的计算113。2。3竖向荷载作用下框架荷载计算113。2。4风荷载标准值计算203。2。5地震作用214框架内力计算284。1恒荷载标准值作用下的内力计算284。1。1梁的固端弯矩计算284。1。2节点弯矩分配系数284。1。3弯矩调幅284。1。4剪力计算284。2活荷载标准值作用下的内力计算314。3风荷载作用下框架内力计算354。3。1风荷载作用下框架内力分析354。3。2风荷载作用下梁端弯矩计算384。3。3风荷载作用下框架侧移计算394。4地震荷载作用下框架内力计算414。4。1水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）414。4。2水平地震作用下梁端弯矩计算435内力组合465。1内力组合公式465。2框架梁内力组合486框架梁柱的设计与配筋计算536。1设计资料说明536。2框架梁截面设计（以第二层作为例子）536。2。1正截面受弯承载力计算536。2。2斜截面受弯承载力计算566。2。3框架梁纵筋的锚固长度596。3框架柱截面设计596。3。1轴压比验算596。3。2柱端弯矩的调整606。3。3框架柱正截面承载力计算606。3。4框架柱斜截面承载力计算676。4构件裂缝宽度验算696。4。1框架梁（第二层）696。4。2框架柱（第二层）717板的设计与计算727。1荷载计算727。2截面设计737。2。1弯矩计算737。2。2板配筋计算788地基基础的设计与计算808。1地质条件概况808。2地基设计808。2。1基础埋深808。2。2地基承载力验算808。2。3初步确定基础底面积808。2。4基底最大压力计算808。2。5基础冲切力验算818。2。6配筋计算81结论84参考文献85致谢86附录。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。见图1方案论述1。1本设计的目的和意义本课题是研究教学楼的设计，在满足建筑实用性和经济性要求的情况下，同时满足人类对现代美感的要求，因此一个好的教学楼能代表学校的形象。现代教学楼需要有完备的功能，完备的设备，课余人文丰富，舒适优雅的环境有利于学生身心健康的成长，所以规划设计学校时，追求并创造国家化现代化的新学校。整体建筑有美感，可以令学生有积极向上的思想，这样有利形成好的教育氛围培养出更多的人才去传承中国文明，是一个培育人才的理想园地。教学楼与其他文化性，商业性的建筑物不同，它有着现代教育的服务设施，是一个让老师传播知识，学生接受知识的地方。在教学楼设计中是建立在人的基础上，通过设计的功能合理性，设计出美丽的室外环境和室内环境，符合现代人生活的轨迹，学生就可以在这样一个方便、安全、卫生和舒适环境去生活和学习。学校合理设计环境规划可以突出当地的特色，体现出地区其独特的文化教学环境，如今是个注重和谐的社会，如果统一了学校环境和校外环境的和谐，这会让学生在心底里产生一种美感，使学生产生潜在的一种进取心理，这对培养我国的高素质的人才从而强化综合国力具有重要意义。1。2研究目标、研究内容和要处理的关键问题研究目标:为了满足学生的各种要求，可以让学习质量得到进一步提升，教学楼会以合理的布局，同时能够满足现代的各种教育需求，建设优良的多功能现代设备为目标。这个目标可以提供一个更好的学习环境给学生，从而使学生进一步提高他们的学习质量。另外，经过建筑设计和结构设计，大大提升了我在软件的应用能力，为之后的工作奠定了良好的基础，在竞争激烈的社会中也能创造出自己的立足之地。研究内容主要是基本掌握小学教学楼在结构设计上的计算，通过计算可以深刻理解计算方法并且能够学习相关软件，能够对教学楼的承载能力和结构构成等进行分析。调查目标，调查内容和要解决的主要问题研究目标:以布局合理，符合现代教育要求，多功能，现代设备建设优良为目标，如果完成了这些目标，在新教学楼建成后，可以让学生有一个更好的学习环境，学生的各项要求得到满足，从而进一步提高学习质量。另外，通过这次的设计，我在软件上的应用能力也得到了显着的提高，为之后的工作奠定了良好的基础，在竞争激烈的社会中也能创造出自己的立足之地。研究内容主要是基本掌握小学教学楼的设计计算，理解计算方法和相关软件，分析教学楼的承载能力，分析教学楼的结构构成等。要解决的关键问题:1。小学建筑施工图，结构施工图设计任务进行独立完成；2。小学教学楼必要的建筑使用功能要求在设计中应尽可能满足；3。关键问题中的主要任务是设计好的教学楼，根据小学教学楼的建筑特点，合理布置，注重建筑美观；4。施工图的设计内容应满足对施工图设计要求的相关规定。结构平面必须尽可能遵循平面绘图规则进行设计。1。3研究的基本思路和方法、技术路线及可行性分析基本思路和方法：1、对毕业设计任务书里的内容和要求进行多次阅读，熟悉自己的设计要求，对此作出合理的设计安排进程。2、对结构设计中所需用到的规范、资料和依据收集成录，查阅各种参考资料和学习软件的使用方法。技术路线：本课题的研究一共有四个阶段，第一阶段为毕业实习，第二阶段为建筑设计，第三阶段为结构设计，第四阶段为毕业设计整理。在第一阶段，必要的设计资料进行收集，之后进行设计前的调研，参考小学教学楼设计的文字和图纸资料，同时对有关规范的学习也是一个最重要的步骤。建筑设计会分为初步设计和施工图设计，在初步设计和施工图设计中需要认真制定建筑的方案，确定用什么材料和方法去建立一个好的建筑物，还有确认其准确性。确定建筑的总体形状和尺寸，通过形状和尺寸用CAD绘制楼层的平面，立面，剖面，楼层平面和局部视图，列出门和窗明细表，并且写出施工说明。首先进行荷载的分析计算，内力计算，从而通过计算结果绘制出最终的结构图是结构设计部分必不可少的过程，最后按照学校给出的毕业设计要求来整理自己的毕业设计，并且做好毕业答辩准备。整个设计过程会围绕安全、经济、适用三个要素进行设计，周围环境协调的注重，合理组合功能区。本次设计的内容、工艺等将在施工指导书和各种设计图中详细体现。所有的图片和手稿都是电子版的。按照规定的方法计算框架在各种作用下的内力。图纸由autocad、手工绘制完成，使用excel、word等工具完成整体毕业设计交给导师查阅修改从而完成设计。可行性分析：通过四年的大学学习，我已经基本具备了建筑设计和制图能力，能够独立完成本次的结构设计。2结构方案设计2。1设计总说明设计依据2。2结构方案设计2。2。1设计规模该教学楼楼工程位于六枝特区，这个教学楼是永久性建筑，总共有三层。总建筑面积：，建筑占地面积：，楼里面有2部楼梯。建筑场地面积为，柱网尺寸见图2。1。2。2。2结构概况（1）自然条件：为基本风压；为风载体型系数。六枝特区年平均气温22。4℃，气温年平均日较差仅5。3℃。终年气温在0℃以上，摄氏度是极端最低气温。摄氏度为极端最高气温。一年中的平均相对湿度为79%，是六枝特区一年中平均的降雨量。在夏季经常受到台风影响，容易出现暴雨、大风的天气。为年平均风速，为多年以来的最大风速值。六枝特区作为临海城市会受到几种灾害性天气有的影响：例如暴雨、台风、强风和寒露风、冷空气等。（2）地质条件：平坦地形，场地内发育的地层土质分布具体情况按从上而下的顺序依次描述如下：第一层为人工填土，其层厚1。60～7。80m，第二层粗砂层厚0。60～9。50米，第三层为粘土层，其层厚0。40～11。70米，第四层为粗砂层，其厚0。60～11。80米，第五层为砂质粘性土层，其厚1。30～7。20米，第六层为全风化花岗岩层，其厚1。90～15。20米，第七层为强风化花岗岩层，其厚18。20米，从第二层起，各层承载力特征值分别为180kPa，160kPa，220kPa，220kP，350kPa，550kPa。场地内稳定水面埋藏深度介于2。40~3。50m。Ⅱ类拟建场地环境类型。7度为其设防烈度。（3）工程地质资料：表2。1工程地质勘察记录表2。3一榀框架选择图2。1柱网计算单元选择计算横向框架的计算单元选择轴号②来进行计算。3荷载汇集及截面尺寸的选取3。1截面尺寸选取3。1。1框架柱：柱截面尺寸通过柱轴压比估算：（二级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按14初估）c一根柱子的单层负荷面积层数由此选择柱截面尺寸：3。1。2框架梁：1。②轴线BC跨：2。CD跨：3。DE跨：4。EF跨：5。FG跨：6。横向框架梁截面尺寸为：BC跨：CD跨：DE跨：EF跨：FG跨：7。纵向框架梁截面尺寸：8。次梁：3。2荷载计算3。2。1恒荷载标准值的计算3。2。1。1屋面保护层：垫层：隔离层：保温层：防水层：找平层：找坡层：屋面板：屋面：合计：3。2。1。2标准层楼面楼面自重：40厚C20：复合材料：楼面板：抹灰：合计：3。2。1。3卫生间地砖：防水层：保护层：找坡层：找平层：楼面板：抹灰：合计：3。2。1。4梁自重梁尺寸梁自重抹灰合计：梁尺寸梁自重抹灰合计：梁尺寸梁自重抹灰合计：梁尺寸梁自重抹灰合计：3。2。1。5柱自重柱尺寸柱自重抹灰合计：3。2。1。6外纵墙自重标准层纵墙水泥砂浆总厚3038合计：3。2。1。7内墙自重标准层内墙水泥砂浆两侧墙面合计：3。2。1。8梯段板取恒载3。2。2活荷载标准值的计算3。2。2。1屋面和楼面活荷载标准值根据《荷规》查得：上人屋面会议、办公楼面普通教室卫生间阳台走廊楼梯配电房3。2。3竖向荷载作用下框架荷载计算活荷载：楼面板：恒荷载：活荷载：梁自重：轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁+屋面板恒载=活荷载=屋面板活载=楼面梁：恒荷载=梁+楼面板恒载+内墙=活荷载=楼面板活载图3。1框架计算单元及板荷载传递恒荷载：活荷载：梯段板和楼面板荷载：恒荷载：活荷载：梁自重：轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁+屋面板恒载=活荷载=屋面荷板活载=梯段梁+楼面梁：恒荷载=梁+梯段板恒载+楼面板恒载=活荷载=梯段板恒载+楼面板活载=（3）轴间框架梁屋面板荷载：恒荷载：活荷载：楼面板荷载：恒荷载：活荷载：梁自重：轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁+屋面板恒载=活荷载=屋面板活载=楼面梁：恒荷载=梁+楼面板恒载+内墙=活荷载=楼面板活载=（4）轴间框架梁屋面板荷载：恒荷载：活荷载：楼面板荷载：恒荷载：活荷载：梁自重：轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁+屋面板恒载=活荷载=屋面板活载=楼面梁：恒荷载=梁+楼面板恒载+内墙=活荷载=楼面板活载=（5）轴间框架梁屋面板荷载：恒荷载：活荷载：楼面板荷载：恒荷载：活荷载：梁自重：轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁+屋面板恒载=活荷载=屋面板活载=楼面梁：恒荷载=梁+楼面板恒载+内墙=活荷载=楼面板传活载=女儿墙顶层柱：恒荷载=女儿墙+梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载（7）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=内墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载（8）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=内墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载（9）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=内墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载（10）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=内墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载（11）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=女儿墙+梁+屋面板恒载活荷载=屋面板活载标准层柱：恒荷载=墙+梁+楼面板恒载活荷载=楼面板活载竖向荷载作用下框架的总受荷载图如图3。2所示，图中的值都是标准值。图3。2竖向荷载标准值（单位：kN或kNm）3。2。4风荷载标准值计算公式:，在这地区的基本风压原因是结构高度，可以取??＝1。0由《荷载规范》查（体型系数），取1。3可查荷载规范，Z为框架节点至地面的高度，B为迎面风的宽度，取，地面粗糙程度为C类。表3。1集中风荷载标准值计算3。2。5地震作用3。2。5。1重力荷载代表值屋面荷载：梁自重：半层柱自重：半层墙自重:女儿墙全重：合计：（2）集中到二层处的质点重力荷载代表值G2楼面荷载：50%活载：梁自重：柱子上下半部的自重：墙上下半部的自重：合计：（3）集中到底层处的质点重力荷载代表值G1楼面荷载：50%活载：梁自重：柱子上下半部的自重：墙上下半部的自重合计：3。2。5。2计算方法3。2。5。3自振周期的计算（采用能量法计算自振周期）（1）表3。2、表3。3、表3。4为框架梁柱的抗侧移刚度计算中框架梁，边框架梁梁采用C30混凝土，，柱采用C40混凝土，表3。2横梁、框架柱线刚度计算表3。32、3层框架柱横向侧移刚度D值得计算表3。4底层框架柱横向侧移刚度D值得计算表3。5楼层假想位移计算（3）基本自振周期取。3。2。5。4水平地震作用标准值的计算查《抗规》第5。1。4条，得到，，则相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数为：顶部附加地震作用系数，计算结果见表37表3。7水平地震（左向）作用下框架侧移计算图3。3为横向框架水平地震作用计算简图及层间地震剪力（单位：kN）。图3。3水平地震作用及层间地震剪力3。2。5。5抗震变形验算4框架内力计算4。1恒荷载标准值作用下的内力计算4。1。1梁的固端弯矩计算abLAB图4。1几种荷载作用下杆端弯矩4。1。2节点弯矩分配系数各杆端的弯矩分配系数由前述的线刚度比求得。跨中弯矩在梁的杆端弯矩基础上叠加相应简支梁弯矩得出。4。1。3弯矩调幅4。1。4剪力计算均布荷载下:图4。2恒荷载标准值作用下弯矩分配图（kN·m）图4。3恒荷载标准值作用下框架弯矩图（kN·m）图4。4恒荷载标准值作用下框架梁剪力图（kN）图4。5框架柱在恒荷载标准值作用下的轴力图（kN）4。2活荷载标准值作用下的内力计算同理得图4。6活荷载标准值作用下弯矩分配图图4。7活荷载标准值作用下框架弯矩图（kN·m）图4。8活荷载标准值作用下框架梁剪力图（kN）图4。9活荷载标准值作用下框架柱轴力图（kN）4。3风荷载作用下框架内力计算4。3。1风荷载作用下框架内力分析表4。7边柱（中框）B轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。90。9810。350000。3501。36523。90。9810。45000。0500。4001。5616。81。7110。56500。01500。5503。74表4。8边柱（中框）C轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。91。1080。3560000。3561。38823。91。1080。450000。0450。4051。58016。81。9320。55300。00300。5503。74表4。9边柱（中框）D轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。91。1240。3560000。3561。38823。91。1240。450000。0440。4061。58316。81。9610。55200。00200。5503。74表4。10边柱（中框）E轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。91。9460。3970000。3971。54823。91。9460。450000。0250。4251。65816。83。3930。5500000。5503。74表4。11边柱（中框）F轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。91。0230。3500000。3501。36523。91。0230。450000。0490。4011。56416。81。7840。56100。01100。5503。74表4。12边柱（中框）G轴反弯点计算）层数h(m)Ky0y1y2y3yyh（m33。90。0750。1500000。1500。58523。90。0750。550000。1800。3701。44316。80。1310。98000。09300。8876。032表4。134。18为框架各柱端弯矩、梁端弯矩表4。13边柱（中框）剪力和弯矩计算（B轴）表4。14边柱（中框）剪力和弯矩计算（G轴）表4。15中柱（中框）剪力和弯矩计算（C轴）表4。16中柱（中框）剪力和弯矩计算（D轴）表4。17中柱（中框）剪力和弯矩计算（E轴）表4。18中柱（中框）剪力和弯矩计算（F轴）注：（1）（2）M下??Vikyh（3）M上??Vik(1??y)h4。3。2风荷载作用下梁端弯矩计算4。3。3风荷载作用下框架侧移计算图4。12风荷载（左向）作用下框架弯矩图（kN·m）图4。13框架梁在风荷载（左向）作用下剪力及柱轴力图（kN）4。4地震荷载作用下框架内力计算4。4。1水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）y0根据框架总层数，由表查该柱所在层数和梁柱线刚度。表4。21表4。26为地震作用（左向）下，框架柱剪力和梁柱端弯矩计算结果。表4。21B轴柱剪力和梁柱端弯矩计算表4。22G轴柱剪力和梁柱端弯矩计算表4。23C轴柱剪力和梁柱端弯矩计算表4。24D轴柱剪力和梁柱端弯矩计算表4。25E轴柱剪力和梁柱端弯矩计算表4。26F轴柱剪力和梁柱端弯矩计算4。4。2水平地震作用下梁端弯矩计算表4。14梁端弯矩在水平地震作用下的计算层数B轴Mc上Mc下MBC380。8243。5280。822124。9383。29168。451204。10249。46287。39层数G轴Mc上Mc下MFG311。672。0611。67214。508。5116。56125。63201。1534。14层数C轴Mc上Mc下MBCMCD387。0848。1477。129。962134。6891。67161。9220。901212。43259。63269。3334。77层数D轴Mc上Mc下MCDMDE387。5348。399。8677。672135。1792。3920。68162。881213。59261。0534。47271。51层数E轴Mc上Mc下MDEMEF3112。4874。0657。6954。792179。58132。73130。08123。561248。01303。13195。26185。48层数F轴Mc上Mc下MEFMFG383。1744。7977。076。102128。3585。92160。4412。701207。68253。83272。0721。53图4。14水平地震（左向）作用下框架弯矩图（kN·m）图4。15水平地震（左向）作用下框架梁剪力及柱轴力图（kN）5内力组合5。1内力组合公式5。2框架梁内力组合表5。1框架梁的支座边缘处内力转换计算表5。2横向框架梁内力组合（一般组合）表5。3横向框架梁内力组合（考虑地震作用组合）表5。4横向框架柱内力组合（一般组合）表5。5横向框架柱内力组合（考虑地震作用组合）6框架梁柱的设计与配筋计算6。1设计资料说明6。2框架梁截面设计（以第二层作为例子）6。2。1正截面受弯承载力计算在考虑地震作用的影响时，梁受弯时。6。2。1。1正弯矩作用下梁BC跨中的配筋计算（1）按计算跨度考虑翼缘宽度的计算：按梁净距考虑故取（2）梁跨中按单筋T形截面计算：属于第一类T形截面。最小配筋率：故取，选配钢筋3C22，正弯矩作用下梁DE、EF跨中的配筋过程与此相同，结果见表6。1。6。2。1。2B轴支座正弯矩作用下的配筋计算最小配筋率：故取，选配钢筋3C22，C、D、E、F、G轴支座左侧及右侧的支座正弯矩作用下的计算过程与此相同，结果如表6。1所示。6。2。1。3负弯矩作用下B轴支座的配筋计算将A轴支座正弯矩所配322作为受压钢筋，选配钢筋3C22，负弯矩作用下C、D、E、F、G轴支座的计算过程与此相同，结果如表6。1所示。6。2。1。4正。。。
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