實驗樓設(shè)計
4.6萬字 271頁
設(shè)計完整、包括所有需要的電子表格、設(shè)計圖紙、論文

設(shè) 計 依 據(jù)

一、 建設(shè)要求
某研究所為了改善該所國家重點實驗室的實驗意見條件,擬對該實驗室的實驗樓進行改擴建?，F(xiàn)有實驗樓由相臨的植物化學(xué)實驗室、民族植物實驗室和學(xué)術(shù)報告廳組成，改擴建要求撤除現(xiàn)有的學(xué)術(shù)報告廳，在該位置上新建一幢實驗綜合樓，保留改造余下兩樓。新建樓與改造樓用連廊連接，形成一個品字形樓。建設(shè)用地位于研究所的科研實驗園區(qū)內(nèi)，周圍有科研綜合樓組團、信息中心、大型儀器室，中心配電室等建筑。要求實驗樓的風(fēng)格與園區(qū)總體建筑風(fēng)格統(tǒng)一協(xié)調(diào)，能充分利用現(xiàn)有條件，形成科研實驗、學(xué)術(shù)交流、科研信息支持、實驗室空氣凈化、一級消防等功能，滿足國家重點實驗室的要求。新建樓層數(shù)為3+1F，層高3.9米。單體建筑面積約2200平方米。
根據(jù)以上要求，以及建筑物中要求設(shè)計的房間及其使用面積（見表1）進行方案構(gòu)思、設(shè)計。

表1
建筑物中的房間及使用面積表
房間名稱 使用面積(㎡) 間數(shù) 備注
實驗室 不少于20個 所給面積
只供參考
設(shè)計中可
做調(diào)整


衛(wèi)生間（每層設(shè)男女衛(wèi)生間各一） 新建樓、改造樓每層設(shè)男女衛(wèi)生間各二間
會議室 120—150㎡ 1間
展覽廳 1間
值班事 1間
弱電間 1間
冷庫 40—60㎡ 1間


二、 設(shè)計要求
1、 建筑設(shè)計要求
⑴、 結(jié)合場地地形，周圍環(huán)境及保留改造樓的情況，按總建筑面積4600-5000平方米設(shè)計。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。
⑵、 合理用地，安排好新建建筑與保留建筑及相關(guān)庭院、主、次出入口等；注意室外空間及環(huán)境的美化、綠化、處理好人流、車流交通、放火要求；解決好室內(nèi)平面功能設(shè)計、藝術(shù)、技術(shù)、工藝等的關(guān)系，協(xié)調(diào)好水平、垂直人流交通，尤其要注意處理好建筑的立面造型和細部處理要能反映該科研園區(qū)建筑的類型特征、歷史延革和現(xiàn)代氣氛。
⑶、 要求繪制必要的平、立、剖面圖和構(gòu)造詳圖。繪制門窗表及室內(nèi)外裝修表。構(gòu)造作法選用西南J標準圖集。表示方法及符號滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
根據(jù)建筑設(shè)計進行上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計，繪出結(jié)構(gòu)平面圖、框架及基礎(chǔ)的施工圖。主要包括以下內(nèi)容：
（1）、結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸的選型；
（2）、荷載及作用的確定及計算；
（3）、內(nèi)力分析及內(nèi)力組合；
（4）、結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計算和抗震驗算；
（5）、根據(jù)指導(dǎo)老師的要求繪制建筑平面圖、結(jié)構(gòu)布置圖、樓梯施工圖、基礎(chǔ)施工圖等；
（6）、繪制一榀框架的結(jié)構(gòu)施工圖；
3、 地理位置
該建筑位于昆明市郊區(qū)，人口比較松散，實驗樓坐西朝東，主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)。
4、 環(huán)境狀況
該實驗樓綠化面積占總面積的30%，建筑通風(fēng)條件良好，交通便利。
氣象資料：
氣溫：最高月平均溫度 20.1°C
絕對最高溫度 31.5°C
最底月平均氣溫 8.2°C
絕對最底氣溫 -5.4°C
降雨量：年降雨量 996.8mm
最大降雨強度 53.1mm/h
暴雨陣雨強度 196mm/h
風(fēng)暴： 310KN/M²
積雪： 30cm
城市地震設(shè)防烈度： 8度

5、 建筑設(shè)計規(guī)范
（1）、〈〈建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準〉〉GB 50068——2001
（2）、〈〈建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范〉〉 GB 50009——2001
（3）、〈〈建筑抗震設(shè)計規(guī)范〉〉 GB 50011——2001
（4）、〈〈砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范〉〉 GB 50003——2001
（5）、〈〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范〉〉 GB 50010——2002
（6）、〈〈建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范〉〉 GB 50007——2002
（7）、〈建筑消防技術(shù)規(guī)范匯編〉〉

建 筑 部 分

1、 建筑方案的構(gòu)思原則及平面布置
本工程采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，滿足總建筑面積約2200M2 的要求，該實驗樓要求建筑層數(shù)為三層(局部四層)。B幢為改造樓，A幢為新建實驗綜合樓。
（1）、根據(jù)所給出的建筑物中需設(shè)置的房間及其使用面積把所有房間的面積相加總面積為2275M2，在規(guī)定范圍內(nèi)。
（2）、再根據(jù)實驗樓的特點確定每層應(yīng)布置的房間。首先，衛(wèi)生間必須每層都有，其建筑面積每個衛(wèi)生間26M2左右，進門的地方必須設(shè)有雨棚和門廳，門廳面積71M2 左右,且門廳與樓梯應(yīng)該相連，外來人員進入門廳即可看到樓梯。
（3）、層高方面: 新建實驗綜合樓層高均為3.9M。
（4）、根據(jù)規(guī)范要求，至少應(yīng)該設(shè)置兩個樓梯，一個放在接近門廳的地方，符合安全疏散要求，另一個樓梯設(shè)置在靠近次要入口位置，主要是給工作人員使用。
（5）、因為會議室需要的空間比較大，去掉一根柱子以擴大空間，然后在將屋蓋做成井字樓蓋。
（6）、值班室放在門廳旁邊，在B幢改造樓內(nèi)加設(shè)。配電室及消防控制室在A幢新建樓中設(shè)計。其中消防控制室為了滿足防火的要求，必須設(shè)外開門（詳見建筑圖）。柱網(wǎng)布置及詳細布置見建筑平面布置圖（圖1）。

2、 結(jié)構(gòu)方案的特點、優(yōu)化、比較。
結(jié)構(gòu)采用全框架結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)布置比較靈活，空間分配比較方便，傳力路線比較明顯，計算較為方便。結(jié)構(gòu)布置詳見結(jié)構(gòu)平面布置圖（圖2）。

3、 總體布置的考慮
（1）、地形比較簡單，基本上屬于長方形地形長方向42.3M，短方向23.1M。建筑的進深沿地形的短方向布置，開間沿長方向布置。新建A棟有兩個入口，在建筑后面設(shè)有擋土墻，具體布置詳見平面圖。
（2）、綠化面積占總面積的30%，主要采用草坪。防火要求嚴格按照規(guī)范要求，把整個建筑分為兩個防火分區(qū)，用防火卷簾隔開且設(shè)置消防通道、放置消防栓。

4、 立面造型
由于此實驗樓是整體三層，局部四層，在立面上有階梯形變化。為了與整個園內(nèi)環(huán)境相協(xié)調(diào)，正立面屋面采用深灰色機平瓦、斜屋頂、暗紅色墻磚、鋁合金玻璃窗。在B幢入口處采用喇叭形室外階梯，整體色彩明亮。（詳見立面圖）

5、 技術(shù)經(jīng)濟指標
（1）、總用地面積 68 52 = 3536M2
（2）、總占地面積 68 52 + 4 68 =3808M2
（3）、總建筑面積 （44.4 12 + 12 3.6） 4+4.2 12 + 26.4 12 =2620.8M2
（4）、綠化面積 30% 3536 =1060.8M2
（5）、道路和廣場面積 （41.75 52 + 14.4 52）— 1060.8 =1182.2M2
（6）、綠地率 1060.8/3536 = 30%
（7）、容積率 （44.4 12 + 12 3.6 + 4.2 12）/ 3536 = 18%

6、 其他有關(guān)說明
本工程的合理使用年限為50年，建筑總高15.6M，施工中具體問題匯同有關(guān)部門共同解決。

結(jié) 構(gòu) 部 分

一、 有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范和其它設(shè)計依據(jù)
該結(jié)構(gòu)設(shè)計采用〈〈建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范〉〉、〈〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范〉〉以及〈〈土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南〉〉、〈〈房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計〉〉、〈〈建筑防火規(guī)范〉〉和畢業(yè)設(shè)計系列軟件。

二、結(jié)構(gòu)形式及受力特點
1、此工程采用現(xiàn)澆全框架結(jié)構(gòu)， 采用縱橫向混合承重結(jié)構(gòu)形式，8度設(shè)防，抗震等級為二級。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2001—3-20表6.1.2。
2、框架柱軸壓比限值為0.8?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》GB50011—2001—3-24表6.3.7。
3、房屋的高寬比15.6/23=0.68<2,滿足最大高寬比要求?！础唇ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范〉〉GB50011—2001—3-28表7.1.4。
4、在8度設(shè)防地區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架房屋的最大高度45M，15.6M<45 M，滿足要求?！础唇ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范〉〉GB50011—2001—3-19表6.1.1。

三、工程采用的材料
1、 鋼筋 采用II級（HRB335， = 300N/mm2）、Ⅲ級（HRB400， = 360N/mm2）
2、 混凝土 （1）柱和梁全采用C35混凝土（Ec = 3.15 104N/mm2）
（2）樓梯、基礎(chǔ)、樓板采用C25混凝土（Ec=2.8 104N/mm2）
3、 磚采用M75、M50機制空心粘土磚（ = 15KN/M3）.
4、 建筑配件應(yīng)用標準門、窗及加工制作窗、欄桿、扶手、爬梯等。
5、 提供預(yù)應(yīng)力多孔空心板。

四、 構(gòu)件截面尺寸估算
1、 梁 (1) ① 橫 梁 ：
2、 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 8100=675-1012.5mm取 h=700mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 700=233-350mm 取b=300mm. b h=300 700mm2
② 橫 梁 ： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 5400=450-675mm取 h=600mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm 取b=300mm. b h=300 600mm2
（2）縱 梁： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 6600=550-825mm 取 h=600mm;
b= (1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm
取 b=300mm. b h=300 600mm2
（3）次 梁 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 4800=400-600mm
取 h=500mm; b=(1/2-1/3)l=(1/2-1/3) 500=166-250mm
取b=250mm. b h=250 500mm2

2、柱 在抗震地區(qū)柱多采用方柱
（1） 全部柱 b=H/15=3900/15=260mm
經(jīng)驗公式 A=a2=GnFψ/fc(W-0.1) 103=12 5 6.6 5.8 1.1/16.7(0.8-0.1) 103=216123.18mm2 a=464mm 取b h=600 600mm2
〈〈房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計〉〉P208;〈〈畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書〉〉 P38.
3、板 選用雙向板，板厚必須大于80mm.所以取樓板b=100mm,屋面b=100mm.
〈〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范〉〉GB50010——2002——表10.1.1

五、 荷載計算
1、 計算跨度的確定：
（1） 梁的計算跨度以柱的形心為準；
（2） 底層柱=層高+室內(nèi)外高差+基礎(chǔ)頂面至室外地面高度-板厚=3.9+0.45+0.5-0.1=4.75m
（3） 其它各層柱計算跨度取層高。

2、重力荷載計算
（1）屋面及樓面的永久荷載標準值
屋面（上人）：采用西南03J201—12205a 3.01 KN/m2 （除結(jié)構(gòu)層）

100厚鋼筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2

合計 5.51KN/m2
2~4層樓面：
瓷磚地面（包括水泥粗紗打底） 0.55KN/m2
100厚鋼筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2

合計 3.05KN/m2
（2）樓面及屋面可變荷載標準值
不上人屋面均布荷載標準值 0.5KN/m2
實驗樓走廊、門廳、樓梯 2.5KN/m2
實驗樓其它樓面 2.0KN/m2
永久荷載 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009——2001——2-19附表A.1
均布活荷載 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009——2001——2-7表4.1.1

3、 風(fēng)荷載及雪荷載在這次設(shè)計中不考慮。

六、 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計、計算
1、 計算單元的選?。哼x取Ba軸為計算框架（圖2）。
2、 計算簡圖的確定（圖3）。

圖3 橫向框架計算簡圖
3、 墻體重力荷載標準值計算
墻體采用190mm的機制粘土空心磚。
計算結(jié)果見（表1）。
4、 梁、柱重力荷載標準值計算
計算結(jié)果見（表1）。
柱、梁、墻所需比重取自《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009——2001——2-19附表A.1。
每延米墻體自重計算參考畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書P51。
門窗自重計算參考房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計——東南大學(xué)


表1 墻體自重計算列表
墻體 墻厚 墻高 墻體 每延米高墻總量 墻長L 每片 墻片 總重
　 t h 容重 （t＋40)×h× 　 重量 數(shù)n 　
　 (mm) (mm) kN/m³ 墻容重/10^6（kN/m） (m) kN 　 kN
1層外墻 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
1層隔墻 190 3800 15 13.11 12 157.32 1 157.32
1層內(nèi)墻 190 3300 15 11.385 115.95 1320.09 1 1320.09
1層墻體小計 2680.81
２層外墻 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
2層隔墻 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
2層內(nèi)墻 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
2層墻體小計 2546.35
３層外墻 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
3層隔墻 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
3層內(nèi)墻 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
女兒墻 120 1200 15 2.88 25.6 73.73 1 73.73
坡屋頂 120 4440 25 13.32 60.6 807.19 1 807.19
3層墻體小計 3427.27
4層外墻 190 3300 15 11.385 34.2 389.37 1 389.37
4層隔墻 180 3300 15 10.89 3 32.67 1 32.67
層內(nèi)墻 190 3500 15 12.075 29.2 352.59 1 352.59
4層墻體小計 774.63


層數(shù) 孔洞 孔洞 墻重 墻重 門窗 墻重加門 合計(kN)
　 面積(m2) 重量(KN) 不扣洞(KN) 扣洞(KN 重量(KN) 窗重量(KN) 　
1 93.18 321.471 2680.81 2359.33 31.81 2391.14 8511.26
2 92.19 318.0555 2546.35 2228.30 30.03 2258.33
3 92.19 318.0555 3427.27 3109.22 30.03 3139.25
4 16.59 57.2355 774.63 717.39 5.15 722.54

表2 梁柱自重計算列表
梁柱編號 寬 高 梁每米重量 梁長L 每根重量 根數(shù) 總重 每層梁柱
b(mm) h(mm) （b+40)×h 自重小計
×25/1000000 ∑G（kN）
(kN/m) (m) n
KL-1(1-3層) 300 700 5.95 7.5 44.63 21 983.98 6250.29
KL-1(局部層) 300 700 5.95 7.5 44.63 3 140.57
KL-2 300 600 5.10 5.1 26.01 3 81.93
KL-3 300 500 4.25 3 12.75 15 200.81
KL-4 300 600 5.10 4.8 24.48 24 616.90
KL-5(1-3層) 300 600 5.10 28.2 143.82 3 453.03
KL-5(局部層) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KL-6(1-3層) 300 600 5.10 37.5 191.25 3 602.44
KL-6(局部層) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KJ-7 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-8 300 600 5.10 12 61.20 3 192.78
KJ-9 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-10 300 600 5.10 11.4 58.14 3 183.14
KJ-11 300 600 5.10 6.15 31.37 3 98.80
CL-1 300 550 4.68 7.5 35.06 4 147.26
CL-2 300 550 4.68 7.8 36.47 4 153.15
CL-3 300 550 4.68 17.1 79.94 3 251.82
CL-4 300 550 4.68 19.8 92.57 3 291.58
CL-5 300 500 4.25 10.2 43.35 3 136.55
CL-6 300 500 4.25 13.5 57.38 3 180.73
CL-7 300 450 3.83 11.85 45.33 3 142.78
CL-8 300 450 3.83 9 34.43 3 108.44
CL-9 300 600 5.10 10.2 52.02 3 163.86
CL-10 300 600 5.10 11.7 59.67 3 187.96
Z(1層） 600 600 9.60 4.75 45.60 31 1554.96 1554.96
Z(2層） 600 600 9.60 3.9 37.44 31 1276.70 1276.70
Z(3層+局部層） 600 600 9.60 3.9 37.44 37 1523.81 1523.81
合計 10605.76

5、 各層質(zhì)點的重力荷載代表值
G1=2391.44/2+2258.33/2+3463.39+2041+669.18*2*0.5+168.3*2=8666.61KN

G2=2258.33+3457.62+2041+669.18*2*0.5+84.15*2=8594.43KN

G3=2546.35/2+586.44*5.51+586.44*0.35*0.5+84.15=8941.4KN

G4=72.54/2+564.44+175.35*3.4+175.35*0.5*0.5+9.1+5.4=1567.09KN(局部層)

對于帶屋面局部突出間的房屋，可按頂點位移相等的原則，將其重力荷載代表值折算到主體結(jié)構(gòu)的頂層。
折算后：
G3=8941.4+1567.09*(1+1.5*3.9/12.55)=11239KN

具見圖4

目 錄
一、 前言…………………………………………………………………………4
二、 中英文摘要、關(guān)鍵字………………………………………………………5
三、 設(shè)計依據(jù)……………………………………………………………………6
1、建設(shè)要求…………………………………………………………………..6
2、設(shè)計要求…………………………………………………………………..7
四、 建筑部分……………………………………………………………………8
1、 建筑方案構(gòu)思……………………………………………………………...8
2、 結(jié)構(gòu)方案的特點…………………………………………………………...9
3、 總體布置、立面造型、經(jīng)濟指標、其它………………………………...
五、 結(jié)構(gòu)部分 …………………………………………………………………..10
1、 有關(guān)規(guī)范及其它設(shè)計依據(jù)………………………………………………...10
2、 結(jié)構(gòu)形式及受力特點……………………………………………………...10
3、 工程采用材料……………………………………………………………...11
4、 截面尺寸估算……………………………………………………………...11
5、 荷載計算…………………………………………………………………..14
6、 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算……………………………………………………..15
7、 橫向框架側(cè)移剛度計算…………………………………………………..19
8、 橫向框架自震周期、剪力的計算………………………………………..21
9、 地震作用下框架內(nèi)力分析………………………………………………..23
10、豎向荷載作用下框架的內(nèi)力計算………………………………………27
11、截面設(shè)計…………………………………………………………………44
12、罕遇地震作用下彈塑性變形驗算………………………………………48
13、樓梯的設(shè)計計算…………………………………………………………51
14、基礎(chǔ)的設(shè)計計算………………………………………………… .……..94
六、結(jié)論 ……………………………………………………………………….64
七、總結(jié)與體會 ……………………………………………………………….65
八、謝辭 ………………………………………………………..…..………….66
九、參考文獻 ………………………………………………………………..….67

中文摘要：
該設(shè)計是某實驗樓的改擴建，設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)為三層(局部四層)，建筑總高度15.6米，建筑面積2200平方米，設(shè)計包括建筑部分、結(jié)構(gòu)部分、樓梯、基礎(chǔ)等。根據(jù)任務(wù)書中的各層平面圖。計算選取了一榀框架，計算內(nèi)容包括框架梁柱截面尺寸的選取及線剛度的計算；恒載、活載、地震作用下梁端、柱端彎矩、剪力的計算；框架內(nèi)力組合；框架梁柱配筋計算；樓梯配筋計算及基礎(chǔ)配筋計算。該實驗樓采用一個品字型布置，框架受力鋼筋主要采用II級鋼筋，箍筋主要采用Ⅲ級鋼筋，樓梯采用鋼筋混凝土板式樓梯；由于柱網(wǎng)的限制，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：
土木工程 鋼筋混凝土 框架結(jié)構(gòu) 線剛度 實驗樓 樓梯 鋼筋 條形基礎(chǔ) 恒載 活載 地震作用 彎矩 剪力 內(nèi)力 建筑面積
English summary:
This design is some experimental building changes the extension, the design uses the portal frame construction, the construction layer is three (partial four), the construction gross altitude 15.6 meters, the floor space 2200 square meters, design including the ......