某市第六中学教学楼结构部分设计计算
毕业设计（论文）计算书
（结构部分设计）
题目：某市第六中学教学楼
专业：土木工程
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
一、工程概况：
1、工程名称:某市第六中学教学楼
2、建筑地点:某市建设路绿茵街地段
3、建筑规模:
1) 建筑总面积: 3965m2
2) 建筑层数: 整体三层。（上人屋面）
3) 结构类型: 钢筋混凝土框架结构
4) 层高: 3.9m
4、建筑功能：
①普通教室18间70m2/间
②语音教室2间140 m2/间（含辅助用房）
③微机教室2间140 m2/间（含辅助用房）
④阅览室1间140m2/间
⑤活动室1间140m2/间
⑥大会议室1间140m2/间
⑦办公室12间
行政办公室6间30m2/间
教师办公室6间45m2/间
⑧走廊走廊为2.4m宽
⑨楼梯共三个楼梯
⑩厕所每层设男女厕所各两个
其他: 收发，贮藏室
5、建筑技术条件
（一）气象条件:
1) 常年主导风向: 西北风
2) 夏季主导风向: 西南风
3) 平均风速: 夏季3.1m/s,
冬季4m/s
4) 基本风压: Wo=0.40KN/m2
5) 基本雪压: So=0.35KN/m2
最大积雪深度:11cm
6) 最高气温: 40.6℃
最低气温: --9.3℃
7) 最冷月平均温度: 4.5℃(1—2月)
8) 最热月平均温度: 29.7℃(7—9月)
9) 最大降雨量: 50.4mm/h
月最大降雨量：184.3mm(4—6月)
（二）工程地质条件
1) 天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基
承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层, 地基承载力为300KN/m2。
2) 地下水位:天然地面以下4m处
3) 地震设防烈度: 6度
（三）施工条件
1）施工单位：某市第二建筑公司
2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K<1.6
3）材料供应：各种材料均可保证供应
4）预制构件和模板、钢筋骨架、门窗等半成品：可由公司构件厂供应（运距10公里）5）机械设备：除大吊装机械外，施工单位均能解决。
6）施工用水、电：由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。
7）施工道路：Ⅱ级公路
8）施工工期：2008年3月1日－8月25日，共178天
6、结构设计依据：
1）任务书提供的气象条件和工程地质条件
2）任务书提供的施工条件
3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图
4）混凝土结构设计规范GB50010-2002
5）建筑结构荷载规范GB50009-2001
6）建筑地基基础设计规范GB50007-2002
7）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计
8）多层与高层建筑结构设计
9）简明建筑结构静力设计手册
由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：
7.结构类型分析及结构选型：
.1）结构型式包括：混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构
混合结构：
优点：施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。
缺点：整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。
框架结构：
优点：整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。
缺点：用钢量大，造价高。
其中框架结构又包括：装配式框架、装配整体式及现浇式
装配式框架结构：
优点：工期短，施工快。
缺点：对结点要求高（需焊接，用钢量大）
装配整体式：
优点：结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。
缺点：工序多，工期长。
现浇式：
优点：整体性好，抗震性好。
缺点：模板多，工期长。
筒体结构：
优点：抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。
缺点：工程量大，用钢量多。
剪立樯结构：
优点：整体性好，承载力及侧向刚度大。
缺点：剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。 经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。 2）框架承重方式选择：
承重方式有：横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重
横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风
纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。
纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。 经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。 8.初定梁柱截面尺寸: 主梁
1111(),()121623h l b b ==～～
取 h=600mm , b=300mm 柱:H b 15
1
=
(底层柱高) h=(1～1.5)b 取 h=400mm , b=350mm
9.其它结构选型
○
a 屋面结构 采用现浇屋盖,屋面找坡为材料找坡 ○
b 楼面结构 楼板、雨篷、楼梯均采用现浇. ○
c 雨篷结构 雨篷结构为现浇，采用悬梁式，有组织排水 ○
d 基础梁 选用现浇式钢筋混凝土基础梁，尺寸估算：b=250mm h=300mm. ○
e 基础 从地质条件可以看出,基础的持力层不太深(在天然地面以下3m)地基承 载力为250KN/m 2(>200KN/m 2)故采用钢筋混凝土柱下独立基础. ○
f 在④～⑤轴之间设置伸缩缝 由于建筑物总长为67.8m(>55m),故需设置伸缩缝,缝宽为70mm 10、结构布置
1)因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置
其一般原则:上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置 2)基础平面布置图
基础平面布置图上主要构件有:钢筋混凝土基础、基础梁 3)楼面结构布置图
主要构件有:框架、楼面梁、阳台梁 4)屋面结构布置图
主要构件有:框架、屋面梁、屋面板。
采用有组织的内天沟外排水形式，坡度为2％ 11、屋面、楼面均采用现浇板
三张平面布置图见附图
1、基础平面布置图
2、楼面结构布置图
3、屋面结构布置图 二、雨篷、厕所、楼梯的计算
1、雨篷计算：
本工程采用悬梁式雨篷，且板面采用有组织排水。 1） 雨蓬板的计算：
YPL-1YPL-3
YPL-2YPL-1
YPB-1
YPB-2
①：YPL-1
Lo2=1500-200=1300mm Lo2=3300
54.21300
330011==lo lo ＞2 所以可按单向板计算 a ：恒荷载标准值计算
20mm 厚防水砂浆面层 2
4.02002.0m KN
=?
5‰的排水坡度 1300×5‰×1/2×20×1/1000=0.065 KN/m 2 板自重 2
0.08252KN
m ?=
板底抹灰 2
0.02170.34KN
m ?=
合计： gk=2.805 KN/m 2 b ：活荷载标准值： qk=0.52
KN m
g+q=1.2×2.805+1.4×0.5=4.066 KN/m 2
取1m 宽板带，即：b=1000mm 作为计算单元. 则： g+q=4.066KN/m c ：弯矩设计值： 859.03.1066.48
1)(8122
2max =??=+=
o l q g M KN.m
d ）配筋计算：
板厚：h=80mm 0h =80-20=60mm 重要性系数=1.0 砼采用C20，则2
6.9mm N
fc =，α1=1.0
钢筋采用HPB235 则2/210mm N f y = 0.1=o γ 根据：
025.060
10006.90.110859.00.1262
1=?????==
o c o s bh f M αγα
1ξ=025.0025.0211=?--
(1/2s γ=+=987.02)025.0211(=?-+
故： 0s s y M A f h γ==
6960
210987.010859.06
=???mm 2 选φ6@180 As 实=157mm 2
另：（1）雨篷板中分布钢筋按构造配筋. 选用φ6@250
（2）YPB-1与YPL-1，YPL-2相交处所需配的负筋可按构造配筋，采用 φ6@180 ②：YPB-2
Lo2=1500-100=1400mm
21.21400
330011==lo lo ＞2 所以可按单向板计算 其配筋同
YPB-1
Y P L -1
YPL-1
500
500
2）雨蓬梁的计算：
①：YPL-3
A B C
边跨：lo1=6600mm lo2=3300mm
对于YPL-3截面：
根据mm
l
h)
370
~
550
(
6600
)
18
1
~
12
1
(
)
18
1
~
12
1
(=
?
=
=
取：h=500mm
b=
11
(~)200
23
h mm
?=
对于YPL-1截面取300mm×500mm YPL-2截面取200mm×400mm
荷载计算：
a：恒荷载标准值
（半宽）梁底抹灰：0.02×17×0.1=0.034KN
m
梁侧做水刷石面层（25mm）厚：0.5×0.5=0.25KN
m
梁自重：0.2(0.50.08)25 2.1
?-?=KN
m
雨蓬板传来的恒载：693
.2
2
9.1
835
.2=
?KN
m
合计 g k =5.111KN m
恒荷载设计值：
g=1.2×5.111=6.133 KN m
活载设计值：
q=665.02
9
.14.15.0=?
?KN m g+q=6.133+0.665=6.798KN m
内力计算：
经查《简明建筑结构设计手册》可查得内力系数：
M B =-0.1×6.798×6.62=-29.61 KN.m M 1=0.08×6.798×6.62=23.69 KN.m M 2=23.69 KN.m M 3=0.025×6.798×6.62=7.4 KN.m V A =0.4×6.798×6.6=17.95 KN V B 左=0.6×6.798×6.6=26.92 KN V B 右=0.5×6.798×6.6=22.43 KN ①对于支座处： 根据：
21s c O M
f bh αα==071.0465
2006.90.11061.292
6=????
1ξ=074.0071.0211=?--
(1/2s γ=+=963.02)071.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
222465
300963.01061.296
=???mm 2 选用 2 12 As = 226mm 2 斜截面计算：
验算截面尺寸 h W =ho-80=385mm
925.1200
385==b hw ＜4 根据 0.25f c bh o =0.25?9.6?200?465=223.2KN>V
截面满足要求
0.7f t bh o =0.7?1.1?200?465=71.6KN>V 故只需按构造配箍筋
现配置 φ6@200
对于YPL-1 b=300mm h=500mm 其截面形式如下图所示：
∵lo=1500
mm l o 2506
15006== mm s b n 34752250
66003002=-+=+
mm h b f 3165
80
3005'=+
=+
ho=500-35=465mm
17.0465
80
'==
ho
h f ＞0.1 ∴ mm s b lo
b n f 3502,6
min '=?????
?+=
荷载计算：
恒荷载：
（半宽）梁底抹灰： 0.02×17×0.15=0.051KN m
梁侧做水刷石面层（25mm ）厚： 0.5×0.5=0.25KN m 梁自重： 0.3×（0.5-0.08）×25=3.15KN m
合计 g k =3.451KN
m
其设计值：
g=1.2×3.451=4.14KN m
另：由YPL-3传来的集中荷载： P=
KN 43.226.62
798
.6=? 计算简图如下：
支座处弯矩M 及剪力V ：
pl gl M +=2
2
1 =
5.143.2225.114.42?+? =38.3KN m ? p gl V += =4.14×1.5+22.43=28.64KN
根据 21s c O M
f bh αα==
053.04653506.90.1103
.382
6=???? 1ξ=054.0053.
0211=?--
(1/2s γ=+=973.02)054.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
282465
300973.0103.386
=???mm 2 选用 2 14 As = 308mm 2 斜截面计算：
验算截面尺寸 h W =ho-80=385mm
28.1300
385==b hw ＜4 根据 0.25f c bh o =0.25?9.6?300?465=334.8KN>V
截面满足要求
0.7f t bh o =0.7?1.1?300?465=107.4KN>V 故只需按构造配箍筋
现配置 φ6@200
对于YPL-2 b=200mm h=400mm 其截面形式如下图所示：
根据 mm lo b f 5003
15003'===
荷载计算：
恒荷载：
梁自重： 0.2×（0.4-0.08）×25=1.6KN m
其设计值：
g=1.2×1.6=1.92KN
m
另：由YPL-3传来的集中荷载： P=KN 87.446.6798.6=?
计算简图如下：
支座处弯矩M 及剪力V ：
pl gl M +=2
2
1 =
5.187.4425.192.12?+? =69.47KN m ? p gl V += =1.92×1.5+44.87=47.75KN
根据 )2
'(''1f o f f c h h h b f -
?
=)2
80
365(805006.90.1-???? =124.8KN m ?＞M 故属于第一类T 形截面
根据 2
1'o
f c s h b f M
?=?=109.03655006.90.11047
.6926=???? 1ξ=115.0109
.0211=?--
(1/2s γ=+=942.02)109.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
5.673365
300942.01047.696
=???mm 2 选用 3 18 As = 763mm 2
斜截面计算：
验算截面尺寸 h W =ho-80=285mm
425.1200
285==b hw ＜4
根据 0.25f c bh o =0.25?9.6?200?365=175.2KN>V
截面满足要求
0.7f t bh o =0.7?1.1?200?365=56.2KN>V 故只需按构造配箍筋
现配置 φ
6@200
厕所现浇板的计算：
一、对于XB-1：
计算跨度：l o1=3900mm l o2=3900mm
13900
390021==o o l l ＞0.5 故按双向板计算 1）荷载计算
a ）恒荷载标准值：
马赛克地面： 0.55KN/m 2
20mm 厚水泥砂浆： 0.02×17=0.34 KN/m 2
100mm 厚板自重: 0.10×25＝2.5KN/m 2 15mm 厚板底粉刷： 0.015×17=0.26 KN/m 2
小计
gk ＝3.65KN/m 2
其设计值： g=1.2×3.65=4.38 KN/m 2 b )活荷载标准值： q k ＝2.5KN/m 2
其设计值： q=1.4×2.5=3.5 KN/m 2
g+q/2=4.38+3.5/2=6.13 KN/m 2 q/2=3.5/2=1.73 KN/m 2
g+q=4.38+3.5=7.88 KN/m 2 2）：弯矩计算：
跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比υ=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q 作用下弯矩值。 按弹性理论计算弯矩
由
13900
3900
21==o o l l 可查表： m 1=2
2
9.375.1)0354.02.00476.0(9.313.6)0022.02.00412.0(???++???+
=5.7KN.m
m 2=229.375.1)0476.02.00354.0(9.313.6)0412.02.00022.0(???++???+ =4.02KN.m
25.119.388.70939.0"'211-=??-==m m KN.m
3）截面设计：
经过计算 γs =0.95 A s ＝M/γs h o f y
l o1方向： ho=80mm l o2 方向取 ho=70mm 跨中：
26
1357210
8095.0107.5mm f h M A y o s s =???==γ
26
2288210
7095.01002.4mm f h M A y o s s =???==γ
01l 方向选用：φ8@130 s A =3872mm
l o2方向选用：
φ8@160 s A =3142mm
区隔支座: γs =0.95 01l 方向ho=80mm
26
704210
8095.01025.112mm f h M As y o s =???==γ
选用： φ12@160 s A =7072mm
次梁设计计算
取 b ?h=200?300mm
1、 荷载计算
恒载标准值：
板传荷载：
m KN /7.3226.02
9
.365.3=???
次梁自重： 0.2?（0.3-0.1）×25=1KN/m
次梁粉刷：
（0.3—0.1）?2?0.02?17=0.136KN/m
小 计：
g k =4.84KN/m
活载标准值： q k =m KN /54.2226.02
9
.35.2=???
总设计值：
g+q=1.2×4.8+1.4×2.54=9.36 KN/m
2、 计算跨度：
l o =3.9m
3、 内力计算：
1. 弯矩设计值：
m KN ql M .86.119.31236.91222=?==支
m KN ql M .93.59.324
36.92422=?==中 2. 剪力设计值： KN ql V 25.182
9.336.92=?==
4、 承载力计算：跨中按T 形截面计算：
mm l b o f 13003
3900
3'===
根据 )2'(''1f o f f c h h h b f -
?
=)2
100
260(10013006.90.1-???? =262KN m ?＞M 故属于第一类T 形截面
根据
2
1'o
f c s h b f M ?=
α=
0064.026013006.90.11093.52
6
=???? 112s ξα=-0064.00064.0211=?--
(112)/2s S γα=+-=997.02)0064.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
25.76260
300997.01093.56
=???mm 2 A smin =0.25%×200×300=150 mm 2
选用 2 10 As = 157mm 2
对于支座：21s c O M
f bh αα==092.0260
2006.90.11086.112
6=???? 112s ξα=-096.0092.0211=?--
(112)/2s S γα=+-=952.02)092.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
160260
300952.01086.116
=???mm 2＞A smin
选用 2 10 As = 157mm 2
斜截面计算：
验算截面尺寸 h W =ho-100=160mm
8.0200
160==b hw ＜4 根据 0.25f c bh o =0.25?9.6?200?260=124.8KN>V
截面满足要求
0.7f t bh o =0.7?1.1?200?260=40.04KN>V 故只需按构造配箍筋
选用 φ6@200
四、现浇楼梯计算
此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。
该楼梯：踏步尺寸为150mm ?300mm ，采用C20混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋楼梯均布活荷载标准值Qk=3.5KN/平方米 。
板厚120~1443600)30
1
~251(ln )301~251(
=?==t 所以斜板取板厚为 140mm ，水平段板厚取与斜板相同的 厚度为140mm
（一）：楼梯段设计，荷载标准值计算
斜板：
栏杆自重 0.2
斜板自重 79.5894.014
.0215.025=+?）（ 板30厚水磨石面层 975.03.03
.015.065.0=+?
板底20厚纸筋灰粉刷 358.0894
.002
.016=?
合计 323.7=k g 设计值 g=7.323?1.2=8.788
水平段
板自重 25?1?0。14=3。5 30厚水磨石面层 0.65
板底粉刷 16?0.02?1=0.32 合计 47.4=k g
设计值 g=4.47?1.2=5.364 活荷载标准值 3.5
设计值 q=3.5?1.4=4.9 总计
斜板部分 P1=7.323?1.2+3.5?1.4=13.688 水平段板部分 P2=4.47?1.2+3.5?1.4=10.264 1、 斜板截面设计
板水平计算跨度ln=3.6m ，弯矩设计值M=74.176.3688.1310
1
ln 10122=??=p 板的 有效高度h0=140-20=120mm
21s c O M
f bh αα==
128.012010006.90.11074.172
6=????
(1/2s γ=+=931.02)128.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
26
756120
210931.01074.17mm =??? 选配φ10 @100 As = 785mm 2
分布筋每步踏板1根φ8
2、 平台板设计
设平台板厚h=80mm ，取1m 宽板带计算 （1） 荷载计算 （KN.m ）
水磨石面层 0.65
80mm 厚混凝土板 0.08?25=2 板底 抹灰 0.02?17=0.34
合计 99.2=k g
活荷载 5.3=k q
总荷载设计值P=2.99?1.2+3.5?1.4=8.488KN/ m 截面设计
平台板的计算跨度lo=2.1-0.2/2+0.12/2=2.06m 弯矩设计值
M=
m KN p .60.306.2488.810
1
ln 10122=??= 板的有效高度h0=80-20=60mm
21s c O M
f bh αα==
104.06010006.90.11060.32
6=????
(1/2s γ=+=945.02)104.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
26
30260
210945.0106.3mm =??? 选配φ6/8 @130 As = 302mm 2
3、 平台梁设计
设平台梁 截面尺寸为200mm ?350mm
(1) 荷载计算
恒载计算
梁自重：0.2?（0.35-0.08）?25=1.35
梁侧粉刷0.2?（0.35-0.08）?2?17=0.184 平台板 传来荷载2.99?2.1/2=3.14 梯段板传来荷载7.323?3.6/2=13.18
合计 17.85
活荷载 98.92
1
.226.35.3=+?）（
总荷载设计值P=1.2?17.85+1.4?9.98=35.39KN/m
（2） 截面 设计
计算跨度lo=1.05ln=1.05?（3.3-0.24）=3.21m
弯矩 设计值m KN plo M .58.4521.339.3581
8122=??==
剪力设计值KN p V 15.5406.339.352
1
ln 21=??==
截面按倒L 型计算mm h b b f f 6008052005'
'
=?+=+= 梁的有效高度ho=350-35=315mm
经判断属于第一类T 型截面
21s c O M
f bh αα==08.0315
6006.90.11058.452
6=????
(1/2s γ=+=958.02)08.0211(=?-+
0s s y M A f h γ==
26
503315
300958.01058.45mm =??? 选配220 As = 628mm 2 按构造配置2 14 As = 308mm 2 配置φ6 @200 箍筋 则斜截面受 剪力为