【正文】 ame in the function of the vertical load and also includes the dint bine、 section design、 foundation design. Foundation design also concludes footing layout selection, footing plane disposition, and foundation calculation. Had seriously carried out the code of design :“fitting、 safety、 economical、 beautiful outlook”and the basic measure and procedure in the whole design of architecture and structure. Keywords teachingbuilding ,Frame structure , structural calculation 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒 論 3 緒論 當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)于建筑的關(guān)注和投入也越來(lái)越多，而土木工程作為社會(huì)建設(shè)的中堅(jiān)力量，勢(shì)必將在社會(huì)建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 工業(yè)與民用建筑的建設(shè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要表現(xiàn)之一，也是人民生活水平提高 的一個(gè)表現(xiàn)，同時(shí)人民對(duì)居住的房屋質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。 作為一名學(xué)習(xí)土木工程專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大體內(nèi)容，并了解建筑設(shè)計(jì)的一般知識(shí)。所以，畢業(yè)設(shè)計(jì)也就成了考察我們四年專業(yè)學(xué)習(xí)的不可或缺的重要環(huán)節(jié)。 回想四年的大學(xué)學(xué)習(xí)，我們從一開始最基礎(chǔ)的建筑制圖學(xué)起，在老師一步一步的精心教導(dǎo)下，對(duì)土木工程有了一定的認(rèn)識(shí)與了解，并掌握了一般的專業(yè)知識(shí)，了解到建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是密切結(jié)合的，結(jié)夠設(shè)計(jì)是為了滿足建筑設(shè)計(jì)的要求，而建筑設(shè)計(jì)也要很好的配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能具有可行性。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)中極其 重要的一面，它既體現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)，又涵蓋了專業(yè)重點(diǎn)。作為一名設(shè)計(jì)人員，要求具備扎實(shí)的理論知識(shí)，更應(yīng)該具備強(qiáng)烈的責(zé)任心！土木工程專業(yè)理論知識(shí)主要包括：結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、土力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、房屋建筑學(xué)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等等，要有較強(qiáng)的手工制圖能力和計(jì)算機(jī)繪圖能力。同時(shí)，要學(xué)會(huì)利用和查找國(guó)家規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)構(gòu)件構(gòu)造詳圖等。 在設(shè)計(jì)中要充分體會(huì)各個(gè)環(huán)節(jié)知識(shí)的運(yùn)用和各種理論知識(shí)之間的緊密聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)以前學(xué)習(xí)中的不足，進(jìn)一步鞏固和掌握專業(yè)知識(shí)。 本次設(shè)計(jì)給我提供了一次實(shí)踐的機(jī)會(huì)，也是對(duì)我大學(xué)學(xué) 習(xí)的考察。在設(shè)計(jì)中，由于水平有限，不足和錯(cuò)誤之處敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 4 第一章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 工程概況 某中學(xué)教學(xué)樓，設(shè)計(jì)要求建筑面積約 20xx4000m2， 34 層。經(jīng)多方論證，初步確定設(shè)為四層，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料 本工程采用框架結(jié)構(gòu)體系，抗震等級(jí)為四級(jí)。本工程耐火等級(jí)為二級(jí)，其建筑構(gòu)件的耐火極限及燃燒性能均按民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（ GBJI0I87）執(zhí)行 . 全部圖紙尺寸除標(biāo)高以米為單位外均以毫米為單位。本工程結(jié)構(gòu)圖中所注標(biāo)高均為結(jié)構(gòu)標(biāo)高。 結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)方案及布置 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁，柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接組成的承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體只給圍護(hù)和隔斷作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有建筑平面布置靈活，室內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、旅館等民用建筑。因此這次設(shè)計(jì)的成集中學(xué)教學(xué)樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 按結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可以分為橫向承重，縱向承重和縱橫向承重三種布置方案。 本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓 采用橫向承重方案 ， 豎向荷 載主要由橫向 框 架承擔(dān) ， 樓板為預(yù)制板時(shí)應(yīng)沿橫向布置，樓板為現(xiàn)澆板時(shí)，一般需設(shè)置次梁將荷載傳至橫向框 架。橫向框架還要承受橫向的水平風(fēng)載和地震荷載。在房屋的縱向則設(shè)置連系梁與橫向框架連接，這些聯(lián)系梁與柱實(shí)際上形成了縱向框架，承受平行于房屋縱向的水平風(fēng)荷載和地震荷載。 變形縫的設(shè)置 在結(jié)構(gòu)總體布置中，為了降低地基沉降、溫度變化和體型復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，可以設(shè)置沉降縫、伸縮縫和防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干獨(dú)立的單元。 當(dāng)房屋既需要設(shè)沉降縫，又需要設(shè)伸縮縫，沉降縫可以兼做伸縮縫，兩縫合并設(shè)置。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 5 對(duì)有抗震設(shè)防要求的的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)該符合防震縫的要求，并進(jìn)可能做到三縫合一。 構(gòu)件初估 柱截面尺寸的確定 柱截面高度可 以取 ? ?1 /15 1 / 20hH?? ， H 為層高；柱 截面寬度 可以取為? ?1 2/3bh?? 。選定柱截面尺寸為 500 mm 500mm 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的 l/8~l/12。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度可初步確定框架梁 300mm 600mm 樓板厚度 樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)板厚取 130mm。 基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 基本假定 第一：平面結(jié)構(gòu)假定：該 工程平面為正交布置，可認(rèn)為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不受力。 第二：由于結(jié)構(gòu)體型規(guī)整，布置對(duì)稱均勻，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響。 計(jì)算簡(jiǎn)圖 在橫向水平力作用下，連梁梁對(duì)墻產(chǎn)生約束彎矩，因此將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為剛結(jié)計(jì)算體系，計(jì)算簡(jiǎn)圖如后面所述。 荷載計(jì)算 作用在框架結(jié)構(gòu)上的荷載通常為恒載和活載。恒載包括結(jié)構(gòu)自重、結(jié)構(gòu)表面的粉灰重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力等?；詈奢d包括樓面和屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、安裝荷載等。 高層建筑水平力是起控制作用的荷載，包括地震作 用和風(fēng)力。地震作用計(jì)算方法按《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，對(duì)高度不超過(guò) 40m 以剪切為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 6 豎向荷載主要是結(jié)構(gòu)自重（恒載）和使用荷載（活載）。結(jié)構(gòu)自重可由構(gòu)件截面尺寸直接計(jì)算，建筑材料單位體積重量按荷載規(guī)范取值。使用荷載（活荷載）按荷載規(guī)范取值，樓面活荷載折減系數(shù)按荷載規(guī)范取用。 側(cè)移計(jì)算及控制 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移由梁柱桿件彎曲變形和柱的軸向變形產(chǎn)生的。在層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，可以忽略不計(jì)。在近似計(jì)算中，一般只需計(jì)算由桿件彎曲引起 的變形。 當(dāng)一般裝修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移和層高之比、頂點(diǎn)位移與總高之比分別為 1： 650， 1： 700。 框架結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的變形驗(yàn)算要求各層的層間側(cè)移值與該層的層高之比不宜超過(guò) 1/550 的限值。 內(nèi)力計(jì)算及組合 豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載下內(nèi)力計(jì)算首先根據(jù)樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置，將豎向荷載傳遞給每榀框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法計(jì)算各敞口單元的內(nèi)力，然后在將各敞口單元的內(nèi)力進(jìn)行疊加；連梁考慮塑性內(nèi)力重分布而進(jìn)行調(diào)幅，按兩端固定進(jìn)行計(jì)算。 水平荷載下的計(jì)算 利用 D值法計(jì)算出框架在水平荷載作用下的層間水平力，然后將作用在每一層上的水平力按照該榀框架各柱的剛度比進(jìn)行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的彎矩，利用節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩。 內(nèi)力組合 第一：荷載組合。荷載組合簡(jiǎn)化如下： （ 1）恒荷載 +活荷載、（ 2）恒荷載 +風(fēng)荷載、（ 3）恒荷載 +活荷載 +風(fēng)荷載、（ 4）恒荷載 +地震荷載 +活荷載。 第二：控制截面及不利內(nèi)力?？蚣芰褐鶓?yīng)進(jìn)行組合的層一般為頂上二層，底層，混凝土強(qiáng)度、截面尺寸有改變層及體系反彎點(diǎn)所在層。 框架梁控制截面及 不利內(nèi)力為：支座截面，－ Mmax， Vmax，跨中截面， Mmax。 框架柱控制截面為每層上、下截面，每截面組合： Mmax 及相應(yīng)的 N、 V， Nmax及相應(yīng)東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 7 M、 V， Nmin及相應(yīng) M、 V。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 在荷載作用下，建筑物的地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu) 3 部分彼此聯(lián)系、相互制約。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，綜合考慮地基 —— 基礎(chǔ) —— 上部結(jié)構(gòu)的相互作用與施工條件，通過(guò)經(jīng)濟(jì)條件比較，選取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和施工簡(jiǎn)便的地基基礎(chǔ)方案。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、施工等因素，優(yōu)先選用整體性較好的獨(dú)立基礎(chǔ)。 施工材料 及 施工要求 第一： 本工程中所采用的鋼筋箍筋為 Ⅰ 級(jí)鋼， fy=210N/m㎡ ,主筋為 Ⅱ 級(jí)鋼， fy=300N/m㎡ 。 第二： 柱梁鋼筋混凝土保護(hù)層為 35mm,板為 15mm。 第三： 鋼筋的錨固和搭接按國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。 第四： 本工程所有混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為 C30。 第五： 墻體外墻及疏散樓梯間采用 240厚蒸壓灰砂磚。 第六： 當(dāng)門窗洞寬 ≤ 1000mm時(shí) ,應(yīng)采用鋼筋磚過(guò)梁 ,兩端伸入支座 370并彎直鉤 。門窗洞寬 ≥ 1000mm時(shí) ,設(shè)置鋼筋混凝土過(guò)梁。 施工要求及其他設(shè)計(jì)說(shuō)明 第一：本工程上部樓板設(shè)計(jì)時(shí)未考慮較大施工堆 載（均布），當(dāng)外荷載達(dá)到 時(shí)，應(yīng)采取可靠措施予以保護(hù)。 第二： 本工程女兒墻壓頂圈梁為 240mm 120mm， 內(nèi)配 4φ 8 6@250， 構(gòu)造柱為240mm 240mm， 內(nèi)配 4φ 10，φ 6@250， 間隔不大于 20xxmm 第三；施工縫接縫應(yīng)認(rèn)真處理，在混凝土澆筑前必須清除雜物，洗凈濕潤(rùn)，在刷 2度純水泥漿后，用高一級(jí)的水泥沙漿接頭，再澆筑混凝土。 第四：未詳盡說(shuō)明處，按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明 8 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章設(shè)計(jì)計(jì)算書 9 第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算書 設(shè)計(jì)原始資料 (1).冬季主導(dǎo)風(fēng)向東北平均風(fēng)速 m/s，夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南平均風(fēng)速 m/s，最大風(fēng)速 m/s。 (2).常年地下水位低于 ，水質(zhì)對(duì)混凝土沒(méi)有侵蝕作用。 (3).最大積雪厚度 ，基本雪壓 SO=,基本風(fēng)壓 WO= KN/M2,土壤最大凍結(jié)深度 。 (4).抗震設(shè)防烈度 6度，設(shè)計(jì)地震分組第三組 . (5).地質(zhì)條件 序號(hào) 巖石名稱 厚度 Fak(MPa) 1 耕土 2 黏土 250 3 黏土 110 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)該房屋的使 用功能及建筑設(shè)計(jì)的需求，進(jìn)行了建筑平面、立面、及剖面設(shè)計(jì)其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設(shè)計(jì)圖，主體結(jié)構(gòu) 4層，層高均為 。 填充墻面采用 240 mm 厚的灰砂磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺寸見門窗表。 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取 130mm，梁載面高度按梁跨度的 1/12~1/8 估算，由此估算的梁載面尺寸見表 ，表中還給出柱板的砱強(qiáng)度等級(jí)。 C30（ fc=， ft=） 表 梁截面尺寸 層次 砼強(qiáng)度 橫梁（ b? h） 縱梁 (b? h) AB 跨 BC 跨 CD 跨 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章設(shè)計(jì)計(jì)算書 10 14 C30 300? 600 250? 500 300? 600 250? 500 柱載面尺寸可根據(jù)式 N=β FgEn Ac≥ N/[UN]fc估算表 2查得該框架結(jié)構(gòu)在 30m以下，撫震得級(jí)為三級(jí)，其軸壓比值 [UN]= 表 抗震等級(jí)分類 結(jié)構(gòu)類型 烈 度 6 7 8 9 框架結(jié)構(gòu) 高度 /m ≤ 30 ＞ 30 ≤ 30 ＞ 30 ≤ 30 ＞ 30 ≤ 25 框架 四 三 三 二 二 一 一 劇場(chǎng)、體育等 三 二 一 一 表 軸壓比限值 結(jié)構(gòu)類型 抗 震 等 級(jí) 一 二 三 框架結(jié)構(gòu) 柱截面尺寸：柱截面高度可取 h=（ 1/151/20） H， H 為層高；柱截面高度可取 b=（ 12/3） h，并按下述方法進(jìn)行初步估算。 a） 框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積 估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算?？紤]到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以 的放大系數(shù)。 b） 對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu) ,為保證柱有足夠的延性 ,需要限制