土木工程 毕业设计全套

学生姓名：学号：

学院：建筑工程学院

专业：

题目：河北某高校教学楼设计指导教师：

评阅教师：

毕业设计成绩评定表

注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书中。

毕业设计中文摘要

毕业设计外文摘要

目录

1 引言 (1)

2 建筑设计 (2)

2.1 工程概况及设计依据 (2)

2.1.1 工程概况 (2)

2.1.2 建筑技术条件 (2)

2.1.3 设计依据 (2)

2.2 总平面设计 (3)

2.3 平面设计 (3)

2.4 交通部分及防火设计 (4)

2.4.1 交通部分 (4)

2.4.2 防火防烟设计 (4)

2.5 立面设计 (4)

2.6 剖面设计 (5)

2.6.1 层数、层高的确定 (5)

2.6.2 卫生间标底的确定 (5)

2.6.3 室外高差的确定 (5)

2.6.4 窗面积的确定 (5)

2.7 构造设计 (5)

2.7.1 楼面做法 (5)

2.7.2 卫生间楼面做法 (5)

2.7.3 地面做法 (6)

2.7.4 卫生间地面做法 (6)

2.7.5 踢脚做法 (6)

2.7.6 卫生间踢脚做法 (6)

2.7.7 内墙做法 (7)

2.7.8 外墙做法 (7)

2.7.9 女儿墙做法 (7)

2.7.10 屋面做法 (7)

3 结构设计 (7)

3.1 设计依据 (7)

3.1.1 主要设计依据 (8)

3.1.2 结构类型及使用年限 (8)

3.1.3 活荷载取值 (8)

3.1.4 混凝土材料 (8)

3.1.5 混凝土保护层厚度 (8)

3.1.6 混凝土钢筋连接 (9)

3.2 结构计算原理 (9)

3.2.1 地震作用 (9)

3.2.2 竖向荷载作用 (9)

3.2.3 控制截面及内力组合 (9)

3.2.4 位移验算 (9)

3.3 配筋计算原理 (10)

3.4 结构计算程序 (10)

3.5 结构布置 (10)

3.6 板、梁、柱截面尺寸的初步确定 (11)

3.6.1 梁尺寸初步估算 (11)

3.6.2 混凝土强度等级 (11)

3.6.3 柱的截面尺寸初步估算 (11)

3.6.4 板截面尺寸初步估算 (13)

4 横向水平地震力计算 (14)

4.1 重力荷载代表值的计算 (14)

4.1.1 梁、柱线刚度的计算 (14)

4.1.2 侧移刚度计算 (15)

4.2 框架侧移刚度的计算 (17)

4.2.1 荷载计算 (17)

4.2.2 各层重力荷载代表值的计算 (20)

4.3 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (23)

4.3.1 横向自振周期的计算 (23)

4.3.2 水平地震作用下框架内力 (25)

4.3.3 水平地震作用下的位移验算 (27)

4.3.4 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 (28)

5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (33)

5.1 计算单元的选择确定 (34)

5.2 恒载作用下的内力计算 (34)

5.3 活载作用下柱的内力计算 (36)

5.4 恒荷载作用下梁的内力计算 (38)

5.5 活荷载作用下梁的内力计算 (38)

5.6 分层法计算竖向荷载作用下的框架内力 (39)

5.6.1框架的线刚度 (40)

5.6.2恒载作用下的分层法计算 (40)

5.6.3 活载作用下的分层法计算 (42)

5.7 梁端剪力和柱轴力计算 (45)

5.8 框架梁跨中弯矩计算 (48)

6 框架结构的内力组合 (49)

6.1 框架结构梁的内力组合 (49)

6.2 框架梁的内力组合 (50)

6.3 框架柱的内力组合 (53)

7 截面设计 (55)

7.1 框架梁截面设计 (56)

7.1.1 梁的正截面受弯承载力计算 (56)

7.1.2 梁斜截面受剪承载力计算 (58)

7.2 框架柱截面设计 (64)

7.2.1 柱截面尺寸验算 (64)

7.2.2 柱正截面承载力计算 (65)

7.2.3 柱斜截面受剪承载力计算 (67)

8 基础设计 (70)

8.1 外柱基础荷载计算 (70)

8.2 确定基底尺寸 (70)

8.3 确定基础高度 (72)

8.4 基底配筋计算 (73)

9 楼梯设计 (74)

9.1 楼梯结构布置 (74)

9.2 内力及配筋计算 (75)

9.2.1 楼梯板设计 (75)

9.2.2 平台板设计 (76)

9.3 平台梁设计 (76)

结论 (81)

致谢 (82)

参考文献 (83)

1 引言

很多人说在大学，学习四年和玩四年的学生没什么差别，其实这种想法是完全错误的。我不清楚别的专业毕业设计的难易程度，仅对于我们结构而言，毕业设计确实是我们大学三年综合学习的大检阅，是对大学期间所学专业知识的全面总结。

本毕业设计题目为《河北省实验中学教学楼设计》。

在建筑方案设计前期，我查阅了《房屋建筑学》等书籍，并在网上查阅了一些关于建筑设计的资料。

在绘制建筑施工图阶段，我们宿舍齐心协力、互帮互助，完满完成建筑设计。

在结构设计前期，我复习了《结构力学》、《混凝土结构设计原理》、《建筑结构抗震设计》、《土力学与基础工程》等知识，并借阅了相关设计规范。在网上搜集了不少资料，而且做了笔记。

在结构设计中，边电脑输入边用广厦电算，并对比计算结果。

毕业设计的两三个月里，在老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算以及外文翻译，加深了对新规范等相关内容的理解，巩固了专业知识。

在内力组合阶段，进一步学习了Excel；在绘图时熟练掌握了AutoCAD，PKPM等专业软件。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。

由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师指正。

2 建筑设计

2.1 工程概况及设计依据

2.1.1 工程概况

1.建设单位：河北省实验中学

2.建设地点：河北省石家庄市

3.建筑使用年限： 50年

4.建筑防火分类：二类

5.耐火等级：二级

6.建筑抗震设防烈度： 7度

7.建筑结构类型：框架

9.建筑面积： 5100m2

10.建筑层数：六层

11.建筑高度： 24.3m

2.1.2建筑技术条件

1)气象水文地质条件：

①风玫瑰图：夏季东南风，冬季西北风；

②温度：最热月平均33oC，最冷月平均-6oC ；

③雨量：年降雨量为735mm；

④地下水：无侵蚀性，在地面以下8m；

⑤地质资料：700mm表土以下为亚粘土，地基承载力设计值为200Kpa；

2）地面粗糙度：C类，基本风压0.40KN/m2，基本雪压：0.35KN/m2。

场地类别为Ⅱ类，冻土深度0.6m，抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，设计地震基本加速度值0.1g。

3）钢筋混凝土框架结构。

2.1.3 设计依据

1.国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010－2010）.北京：中国计划出版社，2011

2.国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）. 北京：中国计划出版社，2011

3.国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009－2012）.北京：中国计划出版社，2006

4.国家标准.建筑设计防火规范（GB50016-2006）. 北京：中国计划出版社，2007

5.国家标准.建筑结构制图标准（GB\T 50105-2010）.北京：中国计划出版社，2011

6.《建筑采光设计标准》GB50033-2001

7.国家标准.中小学校设计规范（GB50099-2011）. 北京：中国计划出版社，2012

8.设计任务书

2.2 总平面设计

1、建筑朝向

本设计朝向考虑日照、场地地形、道路走向及周围环境等因素，采取南北朝向。

2、出入口和交通路线

该建筑的主要出入口位于建筑物南侧，另外在该建筑物东西侧设有次要出入口。2.3 平面设计

1、平面形式及柱网尺寸

（1）根据建筑物场地的要求，综合建筑实用功能，一般选用规则、紧凑、易于功能设计的平面形式。综合考虑，本设计建筑平面为“一字”形。

建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，其中横向跨距为3m、7.8m。纵向跨距为9m（具体见平面图）。

（2）根据建筑物的功能、规模和场地条件，选取常用的内廊平面形式，即在走廊的两侧布置房间。这种形式结构紧凑，建筑耗能少，而且对结构内力分布比较合理。

2、设计理念

（1）弹性。从设计、结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。（2）紧凑性。教室以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。（3）易接近性。从楼外到楼内，从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。（4）可扩展性。在未来扩展时可灵活延伸，将损失减小到低程度。（5）舒适性。在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境。（6）环境的稳定性。（7）安全性。

建筑安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化。（8）经济性。把建设和维护一座教学楼所需要的经费和人员控制在最低限度。

2.4 交通部分及防火设计

2.4.1 交通部分

该建筑为6层，总高为24.3m。垂直交通设施设有两部楼梯，由于采用非人屋面，楼梯只布置到第6层。

走廊是平面布置中的主要水平交通设施，人流量较大，采用3.0m宽走廊。

2.4.2 防火防烟设计

在平面设计中，应考虑到建筑火灾的特点：火势蔓延途径多、危害严重、人员不易疏散，易造成重大伤亡，高层建筑应实行防火分区。防火分区包括水平和竖向两个方面。（1）水平防火分区

水平防火分区是指用防火材料将面积大的高层建筑在水平方向隔成几个防火单元，对于本楼，可以采取每层作为一个防火单元。楼梯都按消防楼梯设置；靠楼内部设有较大的开洞，靠外部有自然的采光条件，采用适当的防火材料，设有过厅，防火门等。

房间的防火，应满足相应要求。对于大于752

m的房间应设有两道门。有平面图上看出能满足相应的要求。离房间门最远点至们的距离小于15m，也能满足相应的消防要求。

（2）竖向防火防烟

竖向防火区是指楼上下分别用足够的耐火极限的楼板进行防火分隔。各个楼梯均布置到六楼，使用足够耐火登记的楼板进行竖向分隔，能满足竖向防火要求。各楼层均设有防火门，能满足防火防烟要求。

2.5 立面设计

立面设计原则：建筑物外部体型受各种不同使用功能的内部空间和物质技术条件的制约，它应正确反映内部空间组合的特点，如：建筑物体形的大小和高低，题型组合的简单和复杂，墙面，门窗的安排，大小形式等建筑空间组合的依据。

在完成建筑功能的前提下，在立面上力求简单，立面无明显突变。本建筑立面简洁

明快，规整合理。整个立面外观简洁、大方。

2.6 剖面设计

剖面设计主要是根据建筑物的用途、规模环境条件、使用要求，解决建筑物的高度方向布置问题，从而进行建筑空间组合。

2.6.1 层数、层高的确定

根据各层的使用要求和特点，层高应满足室内净高的要求，其确定的主要依据为使用要求采光通风要求、卫生要求及室内空间比例要求。本设计中，为避免层错层的出现，结合教室净高的要求，均采用3.9m的层高，建筑总高度为24.3m。

2.6.2 窗面积的确定

为满足室内的自然采光，规范中规定教室的窗地比不能小于1/7，在本设计中大多数窗户采用较宽的三联窗，其他窗户详见门窗明细栏，窗台高为0.9m。

2.6.3 室外高差的确定

为防止室外雨水流入室内，防止建筑物沉降而引起室内地坪标高过低，同时为了增加建筑的美观和立面效果应设置一定的高度差。本设计在建筑物东西两边的室内外高差为450mm。

2.6.4 卫生间标底的确定

为防止卫生间的水进入其他房间，讲卫生间的地面低于楼层30mm，以防积水外渗。

2.7 构造设计

2.7.1 楼面做法

5厚1:2.5水泥砂浆粘结层

20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层

20厚水泥浆一道

120厚现浇钢筋混凝土板

20mm厚板底抹灰层

2.7.2 卫生间楼面做法

10厚1：2水泥石子磨光

20厚素水泥浆结合层一道

15mm厚板底抹灰层

2厚氯丁沥青防水涂料，四周沿墙上翻150高刷基层处理剂一道15厚1：2水泥砂浆找平

120厚现浇钢筋混凝土板

18厚水泥砂浆结合层

2.7.3 地面做法

10厚1：2水泥石子磨光

20厚水泥沙浆结合层

20厚水泥浆一道

60厚C20混凝土垫层

150厚3:7灰土

素土夯实

5厚水泥砂浆粘结层一道

2.7.4 卫生间地面做法

10厚1：2水泥石子磨光

撒素水泥面

30厚水泥结合层

1.5厚合成高分子涂膜防水层四周翻起150高

60厚C20细石混凝土找坡

垫层

素土夯实

2.7.5 踢脚做法

12厚1：2水泥砂浆打底，扫毛或划出纹道

8厚1：3水泥砂浆

贴15厚预制磨石踢脚

2.7.6 卫生间踢脚做法

贴15厚预制磨石踢脚

5厚1：3水泥细砂浆结合层

1.5厚水泥聚合物涂膜防水层

6厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹平

8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛

2.7.7 内墙

加气混凝土砌块

两侧抹灰

2.7.8 外墙

200厚加气凝土砌块

20厚1:3水泥砂浆找平

10厚1：1水泥专用胶粘剂刮于板背面

70厚聚苯乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板面打磨成细麻面

1.5厚专用胶贴加强网于需加强的部位

1.5厚专用胶贴标准网整个墙面，并用抹刀将网压入胶泥中

一底二涂高弹丙烯酸涂料

2.7.9 女儿墙

900高加气混凝土砌块

两侧抹灰20厚

2.7.10 屋面

120厚现浇钢筋混凝土板

1:8 水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处30厚

20厚块材

共40厚1:2水泥砂浆找平层

防水及保温层

压型钢板

吊顶及吊挂

结构设计

3 结构设计

3.1 设计依据

3.1.1 主要设计依据

（1）国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009－2012）.北京：中国计划出版社，2006

（2） 国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010－2010）.北京：中国计划出版社，2011 （3） 国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）. 北京：中国计划出版社，2011 （4） 彭伟编著.《高层建筑结构设计原理》. 成都：西南交通大学出版社, 2007 3.1.2 结构类型、结构安全等级、设计使用年限

3.1.3 楼面和屋面活荷载的取值 （1）风荷载、雪荷载

（2）楼面和屋面活荷载的取值

3.1.4 混凝土的材料 混凝土强度等级

C30 214.3/c f kN m = 21.43/t f kN m = C20 29.6/c f kN m = 21.10/t f kN m = 钢筋

受力纵筋：HRB400级钢筋（2360/y f N mm =）

箍筋或构造钢筋用： HPB300级钢筋（2270/y f N mm =）

3.1.5 混凝土结构构件纵筋、箍筋等的保护层厚度 梁纵筋、箍筋的保护层厚度：35mm 柱纵筋、箍筋的保护层厚度：35mm

3.1.6 混凝土结构钢筋的连接要求：采用焊接连接

3.2 结构计算原理

3.2.1 地震作用

本工程建筑场地类别为二类，抗震烈度7度，框架抗震等级为二级。一般情况下建筑结构的两个主轴方向都要考虑地震作用并进行抗震验算，本设计只考虑短轴方向的水平地震作用，该地震作用由短轴方向的抗侧力框架结构承担。

框架结构地震作用的计算采用底部剪力法；结构的基本自震周期采用顶点位移法计算；水平荷载作用下框架结构的内力和位移计算采用D 值法。 3.2.2 竖向荷载作用（恒载及活载）

在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以及纵向女儿墙的自重以集中力的形式作用在各节点上。竖向荷载作用下框架的内力采用分层法计算。梁端和柱端弯矩计算之后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。 3.2.3 控制截面及其内力不利组合

对框架梁，选梁的两端截面和跨中截面作为控制截面；对框架柱，选柱的上、下端截面作为控制截面。根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》确定该框架结构抗震等级为三级。因建筑高度在60m 以下，设防烈度低于9度，可不考虑风荷载。内力组合：根据《结构规范》和《抗震规范》考虑三种内力组合形式： （A ） 1.2 1.4GK QK S S S =+

（B ） 1.2(0.5) 1.3GK QK EK S S S S =++ (C) 1.35 1.40.7GK QK S S S =+?

3.2.4 多遇地震作用下层间弹性位移验算

多遇地震作用下，框架结构层间弹性位移要满足下式要求：

[]e e u h θ?≤

e u ?：多遇地震作用下标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移。

[]e θ：弹性层间位移角限值，钢筋混凝土框架结构取1/550。

3.3 配筋计算原理

由于本工程按7度设防区设计，因此进行了抗震设计。其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。

1、框架梁的截面设计：包括正截面受弯承载力计算和斜截面受剪承载力计算，依据计算结果选用相应的纵向钢筋和箍筋。

2、框架柱的截面设计：包括正截面承载力计算和斜截面受剪承载力计算，依据计算结果选用相应的纵向钢筋和箍筋。

3、框架节点核芯区截面抗震验算

按照“强节点”的原则，防止梁柱破坏之前出现节点核芯区的破坏，必须保证节点核芯区的受剪承载力和配置足够数量的箍筋。本设计中二级框架的节点核芯区应进行截面抗震验算。

4、框架结构抗震构造措施按有关规定实行。

3.4 结构计算程序

采用PKPM2005对结构做整体分析，进行结构电算。

3.5 结构布置

工程主体结构共6层，层高3.9m ，总高度为24.3m 。采用混凝土框架结构。为了使

刚度均匀对称分布，减小偏心和扭转，建筑平面布置成规则的长方形。柱网横向采用内廊式布置，边跨跨度7.8m ，中间跨跨度3m ，纵向跨9m 。依据柱网的布置情况，楼板除走廊部分以外均是双向板，走廊部分为单向板。楼板采用现浇板，厚度初步取120mm 。该工程采用全现浇体系，混凝土强度等级均为C30。结构平面布置图详见图。

图1 结构平面布置图

3.6 板、梁、柱截面尺寸的初步确定

3.6.1 梁尺寸初步估算

梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求，主梁截面高度按梁跨度的1/15:1/12估算，次梁截面高度按梁跨度的1/18-1/12估算。为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4，梁截面宽度可取1/3:1/2梁高，且不应小于200mm。由此估算梁截面尺寸见表1：

3.6.2 混凝土强度等级

注:为施工方便,梁板混凝土等级采用相同标号.

3.6.3 柱的截面尺寸初步估算

框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算:

n E N Fg β= []c v c

N

A f μ≥

式中:N--柱组合的轴压力设计值;

F--按简支状态计算的柱的受荷面积;

E g --折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可按市价荷载计算，也可近似取

为12～15kN/m 2；

β--考虑地震作用组合后柱轴力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；

n --验算截面以上楼层层数；

c A --柱截面面积；

[]N μ--框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级、四级抗震等级，分别取0.65、0.75、0.85、0.90；

该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值[]N μ=0.85；各层的重力荷载代表值近似的取为E g =13KN/m 2。

由图可知边柱的负载面积为9×3m 2,中柱的负载面积为9?4.5m 2,故第一层柱截面面积为 边

柱

8

.3]2

1

25.4)8.75.1(5.025.45.45.0[75.3]2125.4)8.75.1(5.025.45.45.0[89.6941.237]8.11.2)75.09.3(6.0)75.09.3(9[84.169.177]28.13)75.09.3(6.0)75.09.3(9[94.161.22???+?+??+???+?+??+?==?--?--??+=??--?--??+?+P kN

kN

中柱 29.3742453

.1485.06

1000134.592.1mm Ac =??????≥

根据上述计算结果,综合考虑框架结构的抗震概念设计，本设计柱截面尺寸取为650mm ?650mm 。

横向框架

纵向框架

3.6.4 板的截面尺寸估算

板截面厚度h与板的跨度及其所受荷载有关，从正常使用极限状态要求出发，为保