教学楼设计计算书

武汉育英学校多层教学楼设计总说明

1工程概况：

本设计为武汉育英学校多层教学楼的整体设计过程。按照设计任务书的要求，考虑环境和工程地质条件：地面粗糙程度为C类，第一层素填土：土质松软，结构不均，不应做拟建建筑物的天然地基，厚0.4~1.0米。第二层粘土：地基承载力特征值f ak=200kpa,Es=8.0kpa,属中偏高强度，中偏低压缩性土层，可做天然地基，厚2.5~3.5米。第三层粉质粘土：地基承载力特征值f ak=300kpa,Es=13.5kpa,属高强度低压缩性土层，可做天然地基，未钻透。

1.1建筑设计过程简介

整栋教学楼成“回”型，门厅内设直段楼梯直接通往5.4米高的二层阶梯教室，门厅正南边为层高为5.4米的阶梯教室，两间阶梯教室之上为两间小会议室，层高均为3.6米。教室分为大教室与普通教室，每层均设有男女卫生间个一间，办公室两间，休息市两间。根据设计任务书的要求结合本建筑物具体使用功能，考虑建筑的平面布局，进行方案设计，包括平面设计、立面造型设计，对多个设计方案从使用功能，结构形式，工程造价，美观效果等多方面进行比较，确定最终的方案进行设计。

2建筑设计

2.1建筑说明

本工程为拟建武汉育英多层教学楼，该工程总建筑面积约为5120.8平方米。占地面积为51.1*28.1平方米。按任务书要求通过查找荷载规范，基本风压为0.35KN/㎡。抗震设防烈度为6度。

2.2方案设计

2.2.1平面设计

平面上力求造型美观经济，符合现代高校的风格，结构型式采用框架—砌体混合结构。本多层混合结构办公楼采用外廊式柱网布置。考虑到走廊长度大于40米，单面布置房间时，走廊最小净宽度为1.8米，所以取外走廊的跨度取为2.1米。大小教师的开间和进深均根据每人所占空间布置出，即3.6m*7.8m和

3.9m(

4.2m)*6.3m。因而计算一榀框架时横向的柱距分别为7.8m、2.1m（部分为6.3m、2.1m）。纵向柱跨度均为3.6m（中间另有4.2m、3.9m）。考虑到武汉地区的气候条件，内外墙均采用240mm厚。

该教学楼根据使用功能的要求，首层设有门厅、门卫室、阶梯教室、大教室、普通教室、办公室、休息室、男女卫生间。作为垂直交通的楼梯设在教室两端位置，既满足了安全疏散的要求，又有效的利用了建筑面积。

2.2.2立面和剖面设计

该教学楼在立面上采用宽大而明亮的铝合金窗，有效的满足教室采光的要求；男女卫生间设了高窗，是为了保证卫生间的通风；阶梯教室还设有窗台为1.8米的高窗，即保证了阶梯教室的正常采光，又保证了立面图中阶梯教室窗户的整齐、美观；另外，在阶梯教室靠南边的转角处设有玻璃幕墙，即美观又实用，同时可以表现现代感，还增加了立面的美观效果。在排水方面采用女儿墙内天沟外排水。使用直径为100PVC落水管。在剖面上，主要反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。室内外高差为0.75m。考虑室内外采光通风，窗台取900mm 高。

2.3建筑材料及做法

2.3.1墙体工程

内外墙均采用240mm厚普通烧结砖砌体，防潮层设在相对标高-0.04m处，做法是1：2水泥砂浆掺2%防水剂20mm厚。

2.3.2门窗

M0921为实木工艺门，M0924为百叶玻璃门，M1021为有亮子框玻门，M1224为三维门，M1821为双扇实木门，M1824为双扇格玻门，M2721为轻型折叠门。窗C1221、C1521、C1821、C2121、C2421、C2721、C3021、C3321、C3621均采用铝合金推拉窗，窗C2115为塑钢窗，窗C2431为木制工艺窗。凡木料与砌体结构接触部位均应涂满防腐水柏油二度。

2.3.3屋面

三毡四油防水层，20mm厚水泥砂浆找平层，100mm炉渣保温层（2%找坡），120mm厚预应力空心板，20mm厚混合砂浆抹底。

2.3.4楼面

20mm厚水泥砂浆找平层，120mm厚预应力空心板，20mm厚混合砂浆抹底。

2.3.5散水做法

水泥砂浆散水宽900mm。

2.3.6落水管及雨水口

屋面雨水口做法按照武汉地区建筑图集，落水管材料采用直径为100mmPVC落水管。

2.3.7挑出墙面的雨篷等构件

凡未特别注明者，其上部为20mm厚1：2水泥砂浆抹灰，并找1%挑水坡，其下部为15mm厚1：2水泥砂浆，纸筋灰面。并做滴水线30mm宽。

3结构设计

3.1结构说明

本工程为五层框架—砌体混合结构，建筑物总高度为18.9m，抗震设防烈度为6度，结构安全等级为二级，结构正常使用年限为50年。室内设计标高为±0.000。相对于绝对标高0.750m，室内外高差750mm，建筑物的耐火等级为二级。图纸中标高以米计，尺寸以毫米计。由于建筑物总长度为51.1m。在结构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系，然后根据任务书所给定的条件查《建筑荷载规范》，确定武汉地区的基本风压、雪压的取值，楼面荷载的重度，及活荷载的取值。在力的传递过程中是由小构件传递给大构件，一级一级往下传递。板上荷载通过联系梁传递给框架横梁，框架横梁传递给柱子，柱传递给基础。在计算荷载之前，根据设计经验初估梁、柱截面尺寸，并进行了验算。

3.2结构计算

3.2.1现浇板的计算方法

因为计算所取的板的长短跨度比大于2，判定为单向板，采用调幅法计算板的弯矩，为了考虑板四边与梁整体连接的中间区格单向板拱作用的有利因素，对中间区格的单向板，其中间跨的跨中截面弯矩及支座截面弯矩可折减20%，但边跨的跨中截面弯矩及第一支座截面弯矩则不折减。

3.2.2连续梁的计算

相邻梁跨度相等，按照等跨连续梁进行计算，根据教材给出的经验公式计算梁跨中及端点的内力取值，并进行配筋计算。

3.2.3楼梯的设计

本设计采用的是板式楼梯，有梯段板，平台板，平台梁组成。梯段板和平台板都取1m宽单元计算，根据上部传来的荷载，进行内力计算，然后进行配筋计算，对于平台梁先假定一个截面尺寸，再进行内力及配筋计算。

3.2.4地震作用

本建筑抗震设防烈度为6度，对建筑的影响不大，可以不计算地震作用。

3.2.5风荷载作用

根据负荷面积宽度，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。用D值法，求柱上下端的弯矩，通过节点平衡得出梁端弯矩，由此得到水平风荷载作用下梁柱弯矩和梁端剪力和柱轴力。

3.2.6竖向荷载作用（横载及活载）

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弯矩二次分配法计算。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。

3.2.7内力组合

在设计中梁主要考虑以下三种荷载形式下的内力组合：

1.2*恒荷载+1.4*活荷载

在恒荷载控制下，1.2*恒荷载+0.9*1.4*（活荷载+风荷载）

在活荷载控制下，1.35*恒荷载+0.7*1.4*（活荷载+风荷载）

在这三种组合中取最不利组合。

在设计中柱主要考虑以下三种荷载形式下的内力组合：

1.2*恒荷载+1.4*活荷载

1.2*恒荷载+0.9*1.4（活荷载+风荷载）

1.2*恒荷载+1.4*风荷载

（以上的荷载值均为标准值）

3.2.8框架配筋计算

根据梁的内力组合选取梁端控制截面及跨中最不利弯矩、剪力进行配筋计

算，配筋应满足《混凝土结构规范》的要求。纵向钢筋的截断点，应该在不需要点以外再延伸一定的锚固长度后再切断，因为在不需要点截断钢筋后，该处的混凝土的拉应力会突然变大，混凝土可能在切断的地方出现裂缝，而该处的纵向钢筋的强度是充分利用的，斜裂缝顶端处的弯矩也会增加，没有切断的纵筋的强度就会超过他的抗拉强度，造成斜截面的受弯破坏。对于梁和柱的纵筋在节点区的锚固，一般来说，框架中间节点梁上部纵向钢筋应该贯穿中间节点，该钢筋自柱边伸向跨中的截断位置应该根据梁端的负弯矩确定。框架中间层端节点梁纵向钢筋的锚固，当截面高度足够时，框架梁的上部纵向钢筋可以直接伸入节点内，当截面高度不足以布置直线锚固长度时，应该将梁上部纵向钢筋伸至节点外边缘向下弯折。框架柱的纵向受力钢筋不宜在节点中切断。因为框架梁与联系梁相交处，在框架梁局部长度上将引起主拉应力，特别是当集中力作用在框架梁的受拉区，在梁的腹部产生斜裂缝，所以应在联系梁的两端设置附加钢筋。梁的腹板高度超过450mm应该在梁中加上腰筋，间距不大于200mm。

柱配筋时应该选取最不利内力组合进行配筋计算，注意：

柱为大偏心时：M一定，N越小，AS越大。

柱为小偏心时：M越大，N越大，AS越大。

对于柱子的箍筋，为了提高柱端塑性铰区的变形能力，应在柱子的重要部位箍筋加密。加密区一般位于各层柱的两端，加密区的长度为矩形截面柱的长边尺寸、柱净高的1/6和500mm三者中的较大值。而且当柱子每边的纵向钢筋多于4根时，或柱截面宽度大于400mm就应该设置附合箍筋。

3.3基础的设计

根据地质报告，基础埋深1.1m，基础高度500mm，根据上部传来的内力值，初步估计基础底面积，然后进行冲切验算和底板的配筋。

4设计总结

毕业设计结束了，我的学生生涯也到了尾声。我的毕业设计让我对专业知识的学习更深入了一步。毕业设计能让我将所学的知识融会贯通，当然，通过这次设计，也让我看到了自身的不足，对于知识的不专业性。首先，对建筑方案考虑不充分，没有反复的修改，以至于结构布置时，有些不合理，结构布置不是最好的。也有很多知识只是在头脑中有个模糊的印象，却并不能肯定，只能去花时间

查资料。还有很多知识在设计的时候根本没有考虑到，使后来图打出来后，花了很多的时间去改图。总的来说，通过这次设计，我的收获还是很大的。我很感谢指导老师这两个多月以来对我细心的指导！

两个多月的设计即将结束。毕业设计是我在这大学四年中的最后一次设计。我很珍惜这次设计的机会。通过这次设计，让我把这四年来所学的知识象串珍珠一样串联起来，虽然，最后我得到的并不是最华丽的珍珠项链，但是，我却能感觉到它的晶莹剔透。在设计过程中，我得到了老师和朋友的帮助，通过他们的帮助，我知道了自己不足之处并且改正。

最后，我衷心的感谢老师和朋友们对我的热心的帮助！！

参考文献

[1]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中华人民共和国建设部.2002.03.01

[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中华人民共和国建设部.2002.04.01.

[3]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中华人民共和国建设部.2002.04.01

[4]《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）中华人民共和国建设部.2005.05.09

[5]《房屋建筑学》李必瑜主编。武汉理工大学出版社

[6]《混凝土结构》第二版（上，中册）东南大学，天津大学，同济大学合编；清华大学主审。中国建筑工业出版社。

[7]《砌体结构》第2版刘力新主编。武汉理工大学出版社。

[8]《土力学与基础工程》第2版赵明华主编。武汉理工大学出版社。

[9]《结构力学》第二版朱伯钦，周竞欧，许哲明主编。同济大学出版社。