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摘 要
本工程為合肥工業大學附屬中學教學樓，主要進行了建筑設計和結構設計中橫向第軸框架的設計。建筑平面布置采用內廊式。該建筑橫向框架定為三跨，跨度軸線尺寸分別為6.9m、2.4m和6.9m.結構計算包括：樓蓋的計算，采用彈性計算方法分別對單向板和雙向板進行計算；樓梯采用板式樓梯，完成了梯段板、平臺板和平臺梁的設計；水平地震作用計算，首先進行層間荷載代表值的計算，接著采用D值法驗算橫向框架抗震變形以及采用底部剪力法計算橫向水平地震作用力；豎向荷載作用下框架內力分析，首先計算出恒荷載和活荷載作用下的結構內力，接著進行內力組合，找出最不利的一組或幾組內力，選取最安全的結果分別對梁和柱進行配筋�；A設計采用柱下獨立基礎，內柱采用了聯合基礎，進行了地基承載力驗算和沖切驗算，計算出了基礎配筋。
這次畢業設計，培養了我們綜合運用所學的基本理論和專業知識，提高了分析和研究解決結構設計等空間問題的能力，培養了我們建立理論聯系實際，踏實，勤奮，認真，嚴格的科學作風，為畢業后盡快適應各項工作打下良好的基礎。
關鍵詞：教學樓 框架 結構設計
Abstract
This project is the teaching building of the middle school of Hefei University of Technology mainly has carried on in the architectural design and the structural design of the crosswise 5th axis frame. the construction plane arrangementuses is the porch type. This building crosswise frame decides as threecross, the span spool thread size respectively is 6.9m, 2.4m and 6.9m. The structure computation includes: computation to the room and the ceiling, computation to the unidirectional board and the bidirectional board by using the elasticity computational method; The staircase uses the board style staircase,I has completed the design of the step board, the even platen and the platform Liang; The computation of horizontal earthquake function, first carrieson the level a load generation of computation,then uses the dvalue law crosswise frame earthquake resistance to distort aswell and to use the base shearing force law calculate crosswisehorizontal earthquake action; The frame endogenic force analysis under the vertical load function,first calculates the structure endogenic force under the permanentload and the live load function, then carries on the endogenic force combination, discovers most disadvantageous group of or several group of endogenic forces, selects the safest result separately to carry on to beam and column matches the steel reinforcing bar. The foundation design uses the independent foundation under the column, the middle column has used the union foundation,the foundation has carried on the ground supporting capacity and the die cutting, calculated the foundation to match the steel reinforcing bar.
This graduation project, trained us to synthesize the elementarytheory and the specialized knowledge which the utilization studied,enhanced the analysis and space problem the and so on researchsolution structural design ability, trained us to establish applytheory to reality, steadfast, diligent, earnest, strict scientificattitude, adapted each work after the graduation to build the goodfoundation as soon as possible.
Key word: teaching building frames structural design
目 錄
第一部分
文獻綜述
建筑首先要滿足建筑物的功能要求，為人們的生產和生活活動創造良好的環境，這是建筑設計的首要任務。其次要正確選用建筑材料，根據建筑空間組合的特點，選擇合理的結構、施工方案，使房屋堅固耐久、建造方便。再者要具有良好的經濟效果，建造房屋是一個復雜的物質生產過程，需要大量人力、物力和資金，在房屋的設計和建造中，要因地制宜、就地取材，盡量做到節省勞動力，節省建筑材料和資金。
建筑設計說明
此次設計的中學教學樓采用框架結構，框架結構是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構�？蚣芙Y構由梁柱構成，構件截面較小，因此框架結構的承載力和剛度都較低，樓層越高，水平位移越小，高層框架在縱橫兩個方向都承受很大的水平力，這時，現澆樓面也作為梁共同工作的，框架結構的墻體是填充墻，起圍護和分隔作用，框架結構的特點是能為建筑提供靈活的使用空間。
平面設計
建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的組合關系。由于建筑平面通常較為集中反映建筑功能方面的問題，一些剖面關系比較簡單的民用建筑，它們的平面布置基本上能夠反映空間組合的主要內容，因此，首先從建筑平面設計入手。在平面設計中，我始終從建筑整體空間組合的效果來考慮，緊密聯系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不斷調整修改平面，反復深入。
圖1 底層平面圖
使用部分平面設計
建筑平面中各個使用房間和輔助房間，是建筑平面組合的基本單元。本設計在使用平面設計中充分考慮了以下幾點：注意了房間的面積、形狀和尺寸滿足室內使用活動和設備合理布置的要求；門窗的大小和位置考慮了房間的出入方便，疏散安全，采風通風良好；房間的構成注意使結構布置合理，施工方便，也要有利于房間之間的組合，所用材料應符合相應的建筑標準。
對于輔助房間的平面設計，通常根據建筑物的使用特點和使用人數的多少，先確定所需設備的個數，根據計算所得的設備數量，考慮在整幢建筑中輔助房間的分布情況，最后在建筑平面組合中，根據整幢房屋的使用要求適當調整并確定這些輔助房間的面積、平面形式和尺寸。
交通聯系部分設計
交通聯系部分是把各個房間以及室內交通合理協調起來，同時又要考慮到使用房間和輔助房間的用途，減少交通干擾。樓梯是垂直交通聯系部分，是各個樓層疏散的必經之路，同時又要考慮到建筑防火要求，本次采用板式雙跑樓梯[7].
本設計中交通聯系部分設計能滿足下列要求：交通線路簡捷明確，聯系通行方便；人流通暢，緊急疏散時迅速安全；滿足一定的通風采光要求；力求節省交通面積，同時考慮空間組合等設計問題。
平面組合設計
建筑平面的組合設計，一方面，是在熟悉平面各組成部分的基礎上，進一步從建筑整體的使用功能、技術經濟和建筑藝術等方面，來分析對平面組合的要求；另一方面，還必須考慮總體規劃、基地環境對建筑單體平面組合的要求。
房間是組成建筑物最基本的單位。從普通教室以聽課為主的使用特點來分析，首先要滿足學生上課是視、聽方面的質量，即座位的排列不能太遠太偏。確定教室平面形狀和尺寸的因素，除了是視、聽要求外，還要考慮其他方面的要求，從教室內需要有足夠和均勻的天然采光。當平面組合中房間只能一側開窗采光時，沿外墻長向的矩行平面，能夠較好地滿足采光均勻的要求。
本建筑為框架結構，墻體為填充墻，只起維護分隔作用，承重結構與圍護結構分工明確�？蚣芙Y構本身并不形成空間，只為形成空間提供一個骨架。這就給自由靈活的分隔空間創造了十分有利的條件�？蚣芙Y構對建筑平面組合限制較少，各部分空間的大小和平面布置可按功能特點作不同的處理。但各空間的形式和平面尺寸應盡量與柱網的排列形式和尺寸協調。
剖面設計
建筑剖面設計主要是根據功能和使用方面對立體空間的要求，結合建筑結構和構造特點，來確定房間各部分高度和空間比例；考慮垂直方向空間的組合和利用；選擇適當的剖面形式；進行垂直交通和采光、通風等方面的設計，使建筑物立體空間關系符合功能、藝術和技術、經濟的要求。建筑平面與剖面是從兩個不同的方向來表示建筑各部分的組合關系，因此，設計中的一些問題往往需要將平面和立面結合在一起考慮，才能加以解決。
考慮教室的要求，本工程層高定為3.9m.室內光線的強弱和照度是否均勻，不僅與窗在平面中的寬度和位置有關，而且還與窗在剖面中的高低有關。垂直交通包括三內部樓梯。門的高度根據人體尺寸來確定，窗高要滿足通風采光要求。
圖2 1-1剖面圖
立面設計
建筑立面設計是根據建筑物的性質和內容，結合材料、結構、周圍環境特點以及藝術表現要求，綜合地考慮建筑物內部的空間形象、外部的體形組合、立面構圖以及材料質感、色彩的處理等等，使建筑物的形式與內容統一，創造良好的建筑藝術形象，以滿足人們的審美要求。
建筑立面可以看成是由許多構部件所組成：它們有墻體、梁柱、墻墩等構成房屋的結構構件，有門窗、陽臺等和內部使用空間直接連通的部件，以及臺基、勒腳、檐口等主要起到保護外墻作用的組成部分。恰當地確定立面中這些組成部分和構部件的比例和尺度，運用節奏韻律、虛實對比等規律，設計出體型完整、形式與內容統一的建筑立面，是立面設計的主要任務。
圖3 正立面圖
構造和建筑設計措施
墻體
墻體依其在房屋所處位置的不同，有內墻和外墻之分。按布置方向又可以分為縱橫墻，按受力方式分為承重墻和非承重墻。根據墻體所處位置和功能的不同，設計時應滿足下列要求：一、具有足夠的強度和穩定性，墻體的強度與所用材料有關。墻體的穩定性通�？赏ㄟ^增加墻體厚度、增設墻垛、壁柱、圈梁等方法；二、具有必要的保溫、隔熱等方面的性能；三、應滿足防火規范中相應燃燒性能和耐火極限所規定的要求；四、應滿足有關隔聲標準的要求。此外還應考慮防潮、防水以及經濟等方面的要求。
4、2 基礎
基礎是建筑面地以下的承重構件，是建筑的下部結構，其作用是擴散上部結構的荷載，減小應力強度，最終將荷載傳給地基�；A和地基具有不可分割的關系，但又是不同的概念，基礎是建筑物與土層直接接觸的部分，它承受建筑物的全部荷載，并把他們傳給地基，基礎是建筑物的一個組成部分，而地基是基礎下面的土層，承受由基礎傳來的整個建筑物的荷載。地基不是建筑物的組成部分。
基礎要求堅固、穩定，并能抵抗冰凍和地下水的侵蝕�；A的大小取決于荷重的大小、土壤的性質、材料的性能以及承重的方式。本工程采用柱下獨立基礎。
樓地層
樓地層是建筑物水平方向的承重構件，并對墻身起著水平支撐作用，增強房屋的剛度和整體性。樓板層將樓面荷載傳至墻柱及基礎，并對墻體起水平支撐作用。
屋頂
屋頂是房屋最上層覆蓋的外圍護結構，其主要功能是用以抵御自然界的風霜雨雪、太陽輻射、氣溫變化和其他外界不利的因素，以使屋頂覆蓋下的空間有一個良好的使用環境。因此，要求屋頂在構造設計時要注意解決防水、保溫、隔熱以及隔聲、防火等問題。一般分為平屋頂、坡屋頂、曲面屋頂等其它形式的屋頂。本工程采用上人的平屋頂屋面，其排水坡度為2%.屋頂設計滿足功能，結構、 建筑藝術三方面要求。本工程采用女兒墻內排水。屋面采用剛性防水屋面，其構建簡單，施工方便，造價較低。
結構設計說明
結構設計方案及布置
該建筑為教學樓，采用框架結構，建筑平面布置靈活，有較大空間。 該工程采用全現澆結構體系，混凝土強度等級為C25,結構平面布置見詳圖。
構件初估
柱截面尺寸的確定
由于本框架結構荷載較小，β可取1.1,設防烈度7度（0.1g）、小于60 m高的框架結構抗震等級為三級，因此μ取0.9.柱截面高度可取h=（1/5~1/20）H,H為底層層高；柱截面寬度可取b=（1/3~2/3）H.對于有抗震設防要求的框架結構，為保證有足夠的延性，需要限制柱的軸壓比。為避免發生剪切剖壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4.本次柱截面尺寸取為：內柱500㎜×500㎜，邊柱400㎜×600㎜。
梁尺寸確定
框架梁截面高度取梁跨度的l/15~l/12,寬度為梁高度的1/2~1/3.次梁的截面高度取梁跨的1/18~1/12,寬度為梁高度的1/2~1/3 .本次框架梁截面尺寸取為300㎜×600㎜，次梁取為250㎜×400㎜。
樓板厚度
樓板為現澆雙向板和單向板，根據經驗板厚取100mm.
基本假定與計算簡圖
計算簡圖
基本假定
框架的側移忽略不計，即不考慮框架側移對內力的影響。
每層梁上的荷載對其他層梁、柱內力的影響忽略不計，僅考慮本層梁柱內力的影響。
計算簡圖
一般情況下，框架結構是一個空間受力體系，為了方便起見，常常忽略結構縱向和橫向之間的空間聯系，忽略各構件的抗扭作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進行分析計算。結構設計時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進行分析即可；而作用于縱向框架上的荷載則各不相同，必要時應分別進行計算。
框架節點一般總是三向受力的，但當按平面框架進行結構分析時，則節點也相應地簡化。在現澆鋼筋混凝土結構中，梁和柱內的縱向受力鋼筋都將穿過節點或錨入區，這時應簡化為剛節點。
在結構計算簡圖中，桿件用軸線來表示�？蚣芰旱目缍燃慈≈虞S線之間的距離�？蚣艿膶痈撸ǹ蚣苤拈L度）即為相應的建筑層高，而底層柱的長度則應從基礎頂面算起。
在計算框架梁截面慣性距I時應考慮到樓板的影響。在框架梁兩端節點附近，梁受負彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較��；而在框架梁的跨中，梁受正彎矩，樓板處于受壓區形成T形截面梁，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較大。在工程設計中，為簡便起見，仍假定梁的截面慣性距I沿軸線不變，對現澆樓蓋中框架取I=2I0,邊框架取I=1.5I0,這里I0為矩形截面梁的截面慣性矩。
荷載計算
在豎向荷載作用下的近似計算
框架結構在豎向荷載作用下的內力計算可采用彎矩二次分配法。
豎向荷載作用下框架的內力分析，除活荷載較大的工業廠房外，對一般的工業與民用建筑可不考慮活載的不利布置法求得的彎矩偏低，但當活荷載占總荷載比例較小時，其影響很小，若活荷載占總荷載比例較大，可在截面配筋時，將跨中彎矩乘1.1-1.2的放大系數予以調整。
固端彎距：梁上的分布荷載含有矩形或三角形荷載，根據固端相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形荷載化為等放均布荷載。
地震作用效應計算
在此僅考慮水平地震作用即可，并可采用底部剪力法計算水平地震作用力。
為求基底剪力，先要計算結構各層的總重力荷載代表值，頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載，50%屋面活荷載，縱、橫梁自重，半層柱自重，半層墻體自重以及女兒墻自重。其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載，50%樓面活荷載，縱、橫梁自重，樓面梁自重，樓面上、下各半層的柱及縱、橫墻自重。在計算重力荷載代表值時，屋面活荷載僅考慮活荷載。
控制框架結構側移要計算兩部分內容：一是計算頂層最大側移，因周期過大，將影響使用；二是計算層間相對側移，其值過大，將會使填充墻出現裂縫。引起框架的側移，主要是水平荷載作用。
在水平荷載作用下采用D值法。
在框架內力組合時 通過框架內力分析，獲得了在不同荷載作用下產生的構件內力標準值。進行結構設計時，應根據可能出現的最不利情況確定構件內力設計值。
在截面設計時，主要有正截面和斜截面的設計
受彎構件在設計是都要進行抗彎和抗剪設計，受彎構件在彎距和剪力共同作用的區段往往會產生斜裂縫，并可能延斜截面發生破壞，斜截面破壞帶有脆性破壞的性質，所以在設計中要加以控制，在截面設計時，不僅要對截面尺寸加以控制，同時還要對對斜截面進行計算，配置一定數量的箍筋。
側移計算及控制
當一般裝修標準時，框架結構在地震作用下層間位移和層高之比、頂點位移與總高之比分別為1:550,1:700.
內力計算及組合
豎向荷載下的內力計算
豎向荷載下內力計算首先根據樓蓋的結構平面布置，將豎向荷載傳遞給每榀框架�？蚣芙Y構在豎向荷載下的內力分層法；連梁考慮塑性內力重分布而進行調幅。
水平荷載下的計算
水平力首先在框架分配，然后將分得的份額按各榀框架的剪切剛度進行再分配，最后計算單榀框架。
內力組合
×恒+1.4×活。
×重力荷載代表值+1.3×水平地震作用。
控制截面及不利內力�？蚣芰褐鶓M行組合的層一般為頂上二層，底層，混凝土強度、截面尺寸有改變層及體系反彎點所在層。
框架梁控制截面及不利內力為：支座截面，-Mmax,+ Mmax ,Vmax,跨中截面，Mmax、-Mmax.
框架柱控制截面為每層上、下截面，每截面組合：Mmax及相應的N、V,Nmax及相應M、V,Nmin及相應M、V.
構件及節點設計
現澆框架節點，框架節點核芯區處于剪壓復合受力狀態，為了保證節點具有良好的延性和足夠的抗剪承載力，應在節點核芯區配置箍筋。節點范圍內的箍筋數量應與柱端相同。
基礎設計
基礎設計時，除了保證基礎本身具有足夠的承載力和剛度外，還需要選擇合理的基礎形式和地面尺寸，使得地基的承載力、沉降量及沉降差滿足要求。因此，基礎設計包括基礎形式的選擇、基礎埋深的確定、底面尺寸的計算、基礎內力的分析和基礎配筋設計等方面的內容。本次設計外柱采用獨立基礎，內柱采用聯合基礎。
施工材料
本工程中所采用的箍筋為Ⅰ級鋼筋，fy=210N/m㎡，主筋為Ⅱ和Ⅲ級鋼，fy=300N/m㎡和fy=360N/m㎡。
柱梁鋼筋混凝土保護層為35mm,板為15mm.
鋼筋的錨固和搭接按國家現行規范執行。
本工程混凝土強度等級為C25和C30.
墻體內、外墻及疏散樓梯間采用240厚粉煤灰輕渣空心砌塊，衛生間前后室分隔采用120厚標準磚。
門窗洞寬≥1000mm,設置鋼筋混凝土過梁。
第二部分
第1章 結構設計
1.1 設計條件
1.2 框架結構布置及計算簡圖
1.3 荷載計算
第2章 樓蓋設計
2.1 樓面板設計
2.2 次梁設計
第3章 樓梯設計
3.1 梯段板設計
3.2 平臺板設計
3.3 平臺梁設計
第4章 水平地震作用計算
4.1各樓層重力荷載代表值計算
4.2水平地震作用下框架的側移計算
4.3 D值法計算水平地震作用下的柱內力
第5章 橫向框架荷載計算
5.1 橫向框架荷載計算
5.2 等效荷載計算
5.3 永久荷載作用下的內力計算
5.4 活荷載作用下的內力計算
第6章 內力組合
6.1梁柱內力組合
6.2 內力設計值匯總
第7章 截面設計
7.1 梁截面設計
7.2 柱截面設計
第8章 基礎設計
8.1基礎內力組合值計算
8.2 基礎計算
第三部分
1 外文文獻翻譯
參考文獻：
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致 謝
經過這幾個月的努力，我順利完成了我的畢業設計。對我們每一個學生來說，畢業設計是一個把四年來所學的理論知識與實際設計相結合的過程，也是土木工程教學計劃中的最后也是最重要的一個環節。它不僅能鞏固和加深已學過的基礎和專業知識，提高綜合運用這些知識獨立進行分析和解決實際問題的能力，而且培養我們學生的綜合素質、工程實踐能力和創新能力。
本次畢業設計我首先要感謝我的指導老師丁以兵老師，在丁老師的嚴格要求和精心輔導下，通過幾個月的努力，我的畢業設計才能得以順利完成。也要感謝專業的所有老師，他們教會了我所用的專業知識，使得設計過程中所需要的各種專業知識方便解決。
整個畢業設計過程中，丁老師每周都會在系辦給我們開兩次會，進行畢業設計指導和進度檢查。他在我們的畢業設計上花費了很多的心血，對于我們提出的問題，總是不厭其煩地給我們講解，分析的都是很透徹，一直到我們弄明白為止。對于那些在畢業設計過程中沒有出現的問題或相關的問題，丁老師也會給我們做詳細的講解。而且在整個設計過程中，丁老師還教會了我們好幾種以后在工作或深造過程中實用的專業軟件，以及怎樣利用網絡進行學習和查資料。
其次我要感謝我的同學們，在這段和大家一起計算、一起畫圖的日子里，同學們給了我很多的幫助，我不懂的時候問他們，他們總是會耐心為我解釋，讓我的設計能夠順利進行，對他們我表示衷心的感謝。
相信在以后的學習和工作中，我也將會以嚴謹，認真的態度要求自己，使自己成為一名合格的專業人才。
（如您需要查看本篇畢業設計全文，請您聯系客服索�。�