论文总字数：98007字

摘 要

本设计为天津市某中学综合教学楼建筑与结构设计。占地面积不超过2000㎡，长度不超过70m，宽度不超过30m，建筑面积7000m²左右，抗震要求为8度设防。

该设计主要流程为建筑设计、结构电算、结构手算以及结构施工图绘制。

1. 在设计要求下，综合考虑建筑的周围环境以及使用功能等，在建筑设计上采用一字型、內廊式方案。

2. 结构设计上主要分为结构布置、水平荷载下结构侧移计算、竖向荷载下结构内力计算、内力组合与截面设计、楼板设计、楼梯设计、基础设计等内容。

3. 电算部分利用PKPM等软件对该结构进行建模计算，并导出相应配筋结果及结构施工图，用于与手算结果进行对比分析。

4. 结构施工图纸主要包含板配筋图、梁平法施工图、柱平法施工图、楼梯配筋图、基础配筋图等相应施工图纸。

关键词：钢筋混凝土；框架结构；综合教学楼；内力计算

Abstract

The design is a comprehensive teaching building of a secondary school in Tianjin. It covers an area of 1500 square kilometers, with the length of no more than 70 meters and a width of no more than 20 meters. it`s construction area is about 7000 square kilometers. And the seismic fortification is 8 degrees fortification.

The main process of the design is architectural design, structural calculation, calculation of PKPM , and structural construction drawing.

Firstly, according to the request of design and its surroundings , usage function and so on , the building adopts an inner-corridor scheme.

Secondly, the structural design is mainly divided into construction arrangement, structural displacement under horizontal load, internal force of structure under vertical load, combination of design load, the design of staircase,and the design of foundation.

Thirdly, to analyze and compare with the results of manual calculation, we use PKPM software to build the structure modeling, and delivery the computed result.

Fourthly, the reinforcement drawing is composed of concrete floor, beam, column, staircase and foundation.

Key Words：reinforced concrete; frame structure; comprehensive teaching building; internal force computation.

目录

摘 要 1

Abstract 2

第1章 工程概况 5

1.1 工程概述 5

1.2 结构设计依据 5

1.3 设计中的关键问题 6

第2章 建筑设计 7

2.1 建筑方案设计要点 7

2.2 平面设计 7

2.3 立面设计 8

2.4 剖面设计 8

2.5 屋顶设计 8

2.6 建筑施工图 8

第3章 结构方案的选择和结构布置 9

3.1 结构方案 9

3.2 结构布置 9

3.3 基础选型 11

3.4 构件材料选择 11

3.5 梁、柱截面尺寸的初步确定 11

3.6 楼板选择 13

3.7 结构横向框架的计算简图 13

第4章 荷载计算 14

4.1 重力荷载计算（取横向一榀框架计算） 14

4.2 重力荷载代表值 18

图4.2 各质点的重力荷载代表值 20

第5章 框架侧移刚度计算 21

5.1 梁线刚度计算 21

5.2 柱线刚度计算 21

5.3 柱抗侧移刚度 24

5.4 纵向框架侧移刚度计算 26

5.5 重力二阶效应计算 27

第6章 横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算 28

6.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 28

6.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 37

第7章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 48

7.1 计算单元 48

7.2 荷载计算 49

7.3 内力计算 54

第8章 框架内力组合 69

8.1 结构抗震等级 69

8.2 框架梁内力组合及其调整 69

8.3 框架柱内力组合及其调整 84

内力组合计算表见表8.11、表12 89

第9章 截面设计 94

9.1 框架梁截面设计 94

9.1.1 截面设计相关资料 94

9.2 框架柱截面设计 104

9.3 框架梁柱节点、核芯区截面抗震验算 112

第10章 楼板设计 115

10.1 荷载计算 115

10.2 楼板设计 115

10.3 屋面板设计 118

第11章 基础设计 120

11.1 设计资料 120

11.2 基础梁截面尺寸的选取 121

11.3 A柱独立基础设计 121

11.4 B、C双柱联合基础设计 126

第12章 楼梯设计 130

12.1 设计资料 130

12.2 梯段板计算 131

12.3 平台板计算 132

12.4 平台梁设计 133

12.5 构造措施 134

第13章 电算分析 136

13.1 电算配筋结果 137

13.2 电算与手算结果对比分析 140

13.3 结构施工图 141

结束语 142

参考文献 143

致谢 145

第1章 工程概况

1.1 工程概述

建筑地点：辽宁省（沈阳市为例）

建筑类型：七层教学楼，现浇钢筋混凝土框架结构

工程简介：

1. 该工程为七层中学综合教学楼，占地面积约为1500m²，设计长度不超过70m,

设计宽度不超过20m,建筑面积控制在7000m²左右。

1. 教学楼内房间以教室为主，普通教室数量为40个左右，每班容纳学生45人；

设置2—6个合班教室，教师休息室每层两个；每层均设置男女卫生间。

1. 装修要求一般标准；耐火等级为二级。

地质条件：

1. 地基承载力特征值：；

1. 地面粗糙程度：B类；
2. 基本风压为50年一遇：0.55kN/m2；

1. 基本雪压为50年一遇：0.5kN/m2；

1. 地震烈度：8度（教学楼7 1）；地震加速度：0.1g；分组:第二组；

1. 建筑安全等级为二级，结构形式为框架；填充墙用加气混凝土。

1.2 结构设计依据

（1） 相关设计要求

（2） 《中小学校设计规范》（GB 50099-2011）

（3） 《民用建筑设计通则》（GB 50352-2005）

（4） 《房屋建筑制图统一标准》（GB/T 50001-2010）

（5） 《建筑结构制图标准》（GB/T 50105-2010）

（6） 《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）

（7） 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）

（8） 《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

（9） 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）

（10） 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）

（11） 《建筑灭火器配置设计规范》（GB 50140-2005）

（12） 《土木工程专业毕业设计指南——混凝土多层框架结构设计》

1.3 设计中的关键问题

多层框架结构的特点是由柱子承受来自于板和梁传递来的荷载，而墙体不承重，只起到围护和分隔的作用。

整个设计主要分为建筑设计和结构设计两个部分。建筑设计需在老师的指导下，根据相关规范内容，综合考虑建筑使用功能、周围环境、经济效益等方面，独立设计出满足设计要求的建筑物，并绘制相关的建筑图纸。

结构部分是本设计的重难点，需要选择其中一榀框架并进行内力计算，并根据相关内容进行合理的配筋。此外，手算结果应与PKPM等电子软件计算出的结果进行对比分析与校核。

结构施工图应包括板配筋图、柱平法施工图、梁平法施工图、楼梯施工图、基础施工

图等内容。

第2章 建筑设计

2.1 建筑方案设计要点

本建筑设计的侧重点在于建筑平、立、剖面的设计上：

（1）建筑平面设计

①根据房间的进深和开间，确定门窗的立面形式；

②根据防火疏散要求，确定楼梯间尺寸以及摆放地点。

1. 建筑立面设计

①根据窗地面积比等要求，确定窗户的立面形式及尺寸、材料；

②根据建筑平面图，确定雨棚、雨水管、无障碍通道等的位置及具体做法。

1. 建筑剖面设计

①根据建筑设计图，确定剖切位置；

②确定外围墙窗台高度、主梁、次梁、墙体等的构造关系；

③根据建筑平面设计图，计算楼梯具体尺寸。

2.2 平面设计

建筑设计应严格符合规范规定，同时需要满足使用要求，尽量做到适用、安全、经济、美观的建筑方针。本设计处于天津市，抗震设防烈度为8度，在平面上采用“一”字形、內廊式的平面布置。具体的布置情况见建筑设计图纸。

柱网框架在结构中起着承重的作用，因此柱网布置既要满足建筑使用功能要求，又要使得结构受力合理、施工方便。所以，柱网布置应尽量均匀、对称。

在进行平面设计时，应根据教室等房间的使用要求，确定房间的最小使用面积、采光比、门窗在房间平面的位置等。走廊、楼梯等疏散通道的宽度应严格满足规范要求。

建筑设计相关参数如下：

（1）柱网：9m×7.5m（边跨），9m×3m（內廊）。

（2）內廊式结构布置。內廊的宽度为3m。为满足防火疏散要求，一楼大厅设一扇大

门，內廊两侧各设置一扇大门。除屋顶外，每层设三个楼梯，作为主要人流通

道，该建筑无电梯设计。

（3）考虑到使用功能和美学功能，梁柱的外侧应与外墙平齐，使得外墙表面平整光

滑。同时，整体的布置应尽量做到对称均匀，防止结构突变。大门处设有雨棚以及无障碍通道。

2.3 立面设计

该建筑窗户均采用玻璃材质，既满足建筑使用功能，又使得建筑具有现代化

设计美感。建筑立面设计应满足耐久性、安全性等的要求，同时应便于施工。

建筑的立面设计应尽量平整、规则，尽量避免不规则凹凸，以免结构突变，使得侧向刚度变化不均匀，不利于抗震。

2.4 剖面设计

主要有房间的剖面形状、建筑物高度和层数等内容。

综合考虑经济、使用功能、建筑美学等内容，每层的层高取3.6m。根据总建筑面积的要求，该教学楼的楼层数为7层。除屋顶外，每层设有三个楼梯间，均采用平行双跑。踏步尺寸150mm×300mm,楼梯间进深7.5m，开间3.0m，楼梯栏杆1.1m。

2.5 屋顶设计

该设计屋面为上人屋面，采用平屋面。屋面设有两个上人出口，女儿墙的高度设计为1.5m。采用女儿墙内设檐沟外排水，屋面保温层找坡坡度为2%，檐沟坡度为1%。

2.6 建筑施工图

见附录

第3章 结构方案的选择和结构布置

3.1 结构方案

对建筑物进行横向承重布置，能够满足教学楼大开间、大进深的要求，以及教学楼的采光要求。本设计选用现浇钢筋混凝土框架结构，能够保证建筑的整体稳定性以及灵活地进行建筑平面布置。

3.2 结构布置

标准层结构平面见图3.1

主体结构共7层，层高均为3.6m，填充墙采用240mm加气混凝土。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

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