教学楼毕业设计论文(建施部分)

第一篇：教学楼毕业设计论文(建施部分)

引言

毕业设计是大学专科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

本组毕业设计题目为——江北区商务职业学院新教学楼建筑施工图设计。在毕设前期，我温习了《房屋建筑学》、《建筑结构抗震设计》等书籍。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。

毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正CAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。

由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

楼面做法：楼面（大理石楼面），100厚现浇钢筋砼楼板，20厚板底抹灰。屋面做法（上人屋面）：见建筑设计图。

门窗做法：铝合金窗，木门和玻璃门。工程名称：

重庆市江北区商务职业学院教学楼工程概况：

该建筑采用全现浇混凝土框架结构，层数为五层，层高均为3.3米，室内外高差为0.45米。

基本设计资料： 地震烈度：7度。地面粗糙度类别：B类。

建筑设计 ：整个设计过程中，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，同时遵循“安全，适用，经济，美观”的 原则，完成了建筑设计这一环节，合理地确定柱网尺寸、选择计算的框架。

1.3设计依据、四川理工学院教学楼毕业设计（论文）任务书

2、（1）GB50001-2010房屋建筑制图统一标准

（2）民用建筑设计通则GB50352—2005

3、相关建筑设计规范建筑设计

2.1平面设计

该建筑物总长度为42.4m，总宽度为17.8m，共五层，总建筑面积为3773.6m2,主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。

图2.1 建筑平面图

2.1.1 使用部分的平面设计

使用房间面积的大小，主要由房间内部活动的特点，使用人数的多少以及设备的因素决定的，本建筑物为教学楼，主要使用房间为教室，各主要房间的具体设置在下表一一列出，如下表：

表2.1 房间设置表

序号 2 3 4 5 6 7 8 9

房间名称 教室 会议室 教师休息室 科技活动室 储藏室 洗手间 传达室 广播室 社团办公室

数量 25 1 4 4 4 5 1 1 1

单个面积（m2）

64.8 43.2 43.2 64.8 21.6 43.2 10.8 10.8 43.2 2.1.2 门的宽度、数量和开启方式

房间平面中门的最小宽度是由通过人流多少和搬进房间家具设备的大小决定的，如果室内人数多于50人，或房间面积大于60 m2时，按照防火要求至少要设两个门，分别设在两端，以保证安全疏散，在进出人流频繁的地方，应使用弹簧门。

教室设置两扇900宽的门，门扇开向室内。为了在发生危险时便于疏散，正面大门采用两扇宽为1.8m的双扇门，走廊两端的采用0.75m的双扇门，均向外开。

2.1.3 窗的大小和位置

房间中窗的大小和位置主要是根据室内采光通风要求来考虑。采光方面，窗的大小直接影响到室内照明是否充足。各类房间照明要求是由室内使用上直接影响到室内是用上精确细密的程度来确定的。通常以窗口透光部分的面积和房间地面的采光面积比来初步确定或检验面积的大小。

教室采光面积比为1/6~1/8，走廊和楼梯间大于1/10。教室采光面积比为楼梯间:

1.81.80.33，在范围之内

3.33.01.81.20.22

3.33.0均满足要求。

2.1.4 辅助房间的平面设计

通常根据各种建筑物的使用特点和是用人数的多少，先确定所需设备的个数，建筑物中公共服务的卫生间应设置前室，这样使得卫生间比较隐藏，又有利于改善通向卫生间的走廊或过厅的卫生条件。为了节省交通面积，并使管道集中，采用套间布置。

在本设计中，每层大约有320人上课，按规范规定: 男卫生间：大便器 1具/80人，设4具；小便器1具/40人，设8具； 女卫生间：大便器1具/40人，设4具； 洗手盆 ：1具/200人，设2具。

(7)． 水泥台阶： 花岗岩面层

20厚1：25水泥砂浆抹面压实抹光

素水泥浆一道70厚C15号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1% 200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆 素土夯实（坡度按工程设计）(8)．散水做法：

20厚1：2水泥砂浆抹面、压实抹光 60厚C15混凝土 素土夯实向外坡4% 备注：每隔6m留伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝。宽600～900mm。坡度3～5%(9)．主体为现浇钢筋混凝土框架结构，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

整个设计过程中，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，同时遵循“安全，适用，经济，美观”的 原则，结构布置合理，房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。

参考文献

[1]．现行建筑设计规范大全.北京：中国建筑工业出版社,2001 [2]．建筑地基处理规程（JCJ79—2002）北京:中国建筑工业出版社,2001 [3]．中华人民共和国国家标准，建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2011）北京：中国建筑工业出版社，2001 [4]．中华人民共和国国家标准，建筑设计防火规范（GB50016-2006）北京：中国建筑工业出版社，2008 [5] 赵明华.基础工程.武汉:武汉理工大学出版社,2000.[6] 龙炳煌.建筑抗震减震原理.武汉:湖北科学技术出版社,2000.[7] 刘立新.砌体结构.武汉:武汉理工大学出版社,2001.[8] 建筑抗震设计规范（GB50011—2001）北京:中国建筑工业出版社,2001.

第二篇：教学楼建筑毕业设计(论文)

四川理工学院毕业设计（论文）

四川理工学院毕业设计（论文）

绵阳市南山中学多层教学楼设计

学

生：秦凯 学

号：10041030310 专

业：土木工程 班

级：2010级09班 指导教师：阮智

四川理工学院建筑工程学院

二○一四 年 六 月

四川理工学院毕业设计（论文）

目 录

前 言................................................................................................................2 1 工程概况............................................................................................................2 1.1 区位条件...................................................2 1.2 现状条件...................................................2 1.3规划条件.................................................................................................2 1.3.1 自然主题......................................................................................2 1.3.2自然式聚落布局............................................................................2 1.3.3山水意向......................................................................................3 1.3.4密度..............................................................................................3 1.3.5自然景观.....................................................................................3 1.4设计依据................................................................................................3 2总平面设计说明...............................................................................................4 2.1 绿色生态及人文性原则.........................................................................4 2.2 合理原则...............................................................................................4 2.3以人为本原则.........................................................................................4 2.4 规划指导思想........................................................................................4 2.5 规划结构及组织: 两中心一轴线.........................................................4 2.5.1 规划结构：..................................................................................4 2.5.2 线形布局、点状布局...................................................................4 2.6 总平规划布局：.......................................................................................5 2.7 人流流线组织：........................................................................................5 2.8 绿化景观系统：......................................................................................5 2.8.1园林景观设计的风格.......................................................................5 2.8.2景观构思........................................................................................5 2.8.3景观框架.........................................................................................5 2.8.4景观元素........................................................................................6 2.8.5植物配置..........................................................................................6 3 建筑设计说明......................................................................................................7 3.1设计理念：..................................................................................................7

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3.2 能分区与平面布置：..................................................................................7 3.2.1平面组成............................................................................................11 3.3 竖向交通设计...........................................................................................13 3.4 建筑主要使用材料......................................................................................13 3.4.1外墙1.3.4密度..................................................................................13 3.4.2内墙体..................................................................................................13 3.4.3屋面防水保温......................................................................................13 3.4.4卫生间和开水间防水...........................................................................13 3.5 建筑主要装修做法：....................................................................................13 3.5.1墙体......................................................................................................13 3.5.1.1 外墙.....................................................................................13 3.5.1.2 内墙.....................................................................................13 3.5.2楼地面..................................................................................................13 3.5.3楼面......................................................................................................14 3.6 立面造型设计：.............................................................................................15 3.7 无障碍设计说明.........................................................................................15 4 结束语...........................................................18 参考文献...........................................................19 致谢辞.............................................................20 附录...............................................................21

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摘要

本建筑为绵阳市南山教学楼，位于四川省绵阳市，占地面积约为3800㎡，其中包括绿化面积约1300㎡，结构设计类型为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为5层，主体层高3.9m，合班教室层高6.15m，总建筑高度为20.1m，室内外高差为0.45m，无地下室，设计使用年限为50年，墙体材料为200厚混凝土空心砖。本建筑坐南朝北，为回廊建筑，设置A、B两个分区，A区为主要教学区，B区主要为功能教室及功能房间，A、B两区通过钢结构走廊和房间外走廊连接，其外观独特美观，布局合理，外形新潮，给人一种时尚不落俗套的感受。房间主要有普通教室18间，每一层设置有教师办公室，每一层设有教师休息室，A、B区各设有厕所，一共有4部楼梯及两部电梯，并且布置合理便于防火和人员疏散。

关键词：教学楼；框架结构；回廊

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ABSTRACT

This building is mianyang nanshan school building, is located in mianyang city, sichuan province, covers an area of about 3800 ㎡, including green area of about 1300 ㎡, types of structural design for the cast-in-situ reinforced concrete frame structure, layer number is 5, main body height of 3.9 m, or class classroom is the height of 6.15 m, total building height of 20.1 m, indoor and outdoor elevation difference of 0.45 m, basement, the design, use fixed number of year for 50 years to 200 thick concrete hollow brick wall material.The building sits in the north, for the corridors construction, set up A, B two partitions, A zone as the main teaching areas, B area mainly for the function room and function room, A and B are connected by steel structure outside the corridors and rooms and corridors, its unique and beautiful appearance, rational layout, stylish appearance, give A person the feeling of A kind of fashion do not fall convention.Room is mainly ordinary classroom between 18, setting of each layer has A teacher's office, each layer has A faculty lounge, A, B area each equipped with toilet, A total of four and two elevators, stairs and layout for fire prevention and evacuation.Key words: The teaching building;Frame structure;corridors

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前 言

建筑是艺术形式中的一种，它既是实用的实体，又包含了具有代表性的美化价值，体现出功能与形式、艺术与技术的统一，其多样性的美感由人的视觉体验来得以实现。由于建筑物本生具有持久性，迫使建筑师最大限度地去寻找单纯、简洁的艺术形式，以适应各个方面的需求，即在实现功能性和实用性的同时，构造美感。由于人们无法回避建筑环境的生活，因此，建筑形象的好坏对人有至关重要的影响。毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

本次毕业设计题目为《绵阳市南山中学多层教学楼设计》。在毕业设计前期，我温习了《房屋建筑学》、《建筑美学》等知识，并查阅了《中小学设计规范》、《无障碍设计规范》、《民用建筑设计通则》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑设计。本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的手绘，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。

毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、手绘设计、论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。

由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。

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绵阳市南山中学教学楼方案设计说明

第一章 工程概况

1.1 区位条件：

绵阳市南山中学位于绵阳市涪城区长虹大道，整个学校较为宽敞，教学楼位于学校中心线上。

1.2 现状条件：

基地现状较为平整的地块，可利用空间较大。本项目的地段是一片坡地，局部有台地。基地由东南向西北逐渐升高，中部有沟。自然资源得天独厚。以现在的建造技术能力，完全将地段推平重整并不困难，而且可能更方便。然而这样也就可能失去了激发社区规划和形象特色的机会。在现代规划设计中之所以重视文脉也就是基于这种认识。我们在规划中充分尊重基地本身所固有的山形，保持并加强这一趋势，保留地块山体基本高低形态，也因此产生规划策略和概念。

1.3 规划条件：

绵阳市南山中学地块内建设教学楼；学校总用地面积为3800平方米，新建教学楼总建筑面积为10930平方米；

1.3.1自然主题

自然有两个含义，一是地理风景的自然，山水树木，风花雪月。在用地里保持原有的地势地貌并加以适当改造作为主要绿地景观。二是因地制宜，因势利导的自然，这是主观上的一种态度。崇尚自然就是一种达到物质和精神的平衡状态。我们相信这种平衡是高尚生活所追求的一种境界。

1.3.2自然式聚落布局

但凡有历史的社区都是逐渐形成的。在形式上并不一定整齐划一反而带来适应性、丰富性和特色等等优势。而且人的生活尺度并非是可以无穷大的。师法自然，因地制宜的对地块进行划分，形成自然式聚落布局。

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1.3.3山水意向

“仁者乐山，智者乐水”是东方传统的理想家园的诗意表达。房舍依山而建，高低错落，山径回转，这本身就是一幅古人的山水画卷。但是现代生活既希望家园的景观层次丰富优美，又要求交通出行便利。我们把高差的梳理和水面景观的经营结合考虑，从而发展出同时符合现代化教育建筑要求的规划设计模式。

1.3.4密度

教育建筑拥有密集型人群，这就需要良好的视野和较低的密度 1.3.5自然景观

规划中充分尊重基地本身所固有的自然形态，保持并加强这一趋势，保留基地西部场地高度。东侧则较为平整，状况良好。对原有的地势地貌加以适当改造作为主要绿地景观，形成多样化的自然景观体系。

1.4 设计依据：

1、《房屋建筑学教材》.2、《建筑空间组合论》（第三版）.3、《建筑设计资料集（3）》

4、《托幼、中小学建筑设计手册》.5、《中小学建筑实例集萃》.6、《中小学校建筑设计图集》.7、《中小学校设计规范》GB 50099—2011.8、《民用建筑设计通则》GB 50099一2011.9、《房屋建筑制图统一标准》GB 50001－2002.10、《总图制图标准》GB/T 50103-2001.

11、《建筑制图标准》GB/T 50104-2001.

12、任务书

13、《建筑设计防火规范》GB 50016-2006；

14、国家现行的有关规范、规程及相关行业标准；

15、无障碍设计规范

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第二章 总平面设计说明

2.1 绿色生态及人文性原则

好的教学环境源于对自然的尊重，生态规划和园林生态学在本项目中得以体现。

2.2 合理原则

该教学楼建筑规划设计，主要建立功能合理原则上，形成单体建筑功能分区明确，流线组织合理。

2.3以人为本原则

合理的组织整个教学楼的人流关系，教师和学生入口的相对独立，体现人性化。

2.4 规划指导思想

2.4.1 本教学楼的规划布局，综合考虑周边建筑、路网结构及绿地系统。遵循因地制宜、合理布置的设计原则，以人为本，注重教学楼的人性化设计，突出建筑与景观相结合的自然人文环境，强调教学环境的人情味与亲切感。

2.4.2 规划与建筑设计相结合,创造一个设施完善、环境优美,具有时代精神的有特色的教学楼。注重项目运作可行性，从规划布局到建筑单体的设计与排布注重当地气候、教学需求。

2.5 规划结构及组织: 两中心一轴线

2.5.1 规划结构：根据中学的总体布局形态，结合中学内部规划，形成教学楼前的广场与内庭院行成“两中心一轴线”的规划结构特点，使教学楼处在学校的最中心位置。

2.5.2 线形布局、点状布局：教学楼的布局均为南北向，为学生教师提供良好的学习环境，使每栋楼拥有更多采光面和景观视野，丰富了学生的活动空间和交流空间。

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2.6 总平规划布局：

教学楼位置处于学校中心线上，所以在总平面设计上把教学楼与前面广场充分结合，形成一中清新淡雅的感觉。

学校大门直接与教学楼前大广场形成对景，开阔的林荫大道把人流引入。而在道路的设计手法上，用简介的设计语言表达环境意境，简洁的路网结构更显示出新世纪的中学的明晰和安全。

2.7 人流流线组织：

主要的学生人流入口直接设置在南面大广场，教师入口设在西侧，为师生创造一个安全舒适的环境。

2.8 绿化景观系统：

景观与健康主题功能并重的复合绿地空间：区内主要开阔绿地空间、垂直绿化及架空绿化既是师生们通行或康体活动的功能空间，又是舒适宜人的景观点，在用地有限条件下发挥复合效能和经济性。

2.8.1园林景观设计的风格

根据本项目总体规划和建筑设计特点，将其园林景观风格定义为新古典主义的园林景观风格，在具体设计上运用现代的设计手法，结合新古典主义的景观元素、建筑符号，营造出具有高贵气质和现代感的景观空间氛围。

整个园林环境以大尺度的空间环境为依托，人性尺度的景观元素为表现，塑造空间震撼、又不失尺度的居住环境。2.8.2景观构思

联系场地现状以及建筑布局关系,结合建筑外立面风格。通过运用新古典的造园手法，最终形成与建筑风格相融合。适合于现代人居住，功能性强并且风景优美的新古典主义庭院。2.8.3景观框架

本案景观轴线主次关系明确，节点根据建筑围合空间以及轴线串联的夹点与端点罗列布置。道路系统分为城市干道，本案内部消防主通道，以及人形游步道三大系统，消防通道和消防登高面依据建筑长边布置，人形游步道布置则是方便人们出行以及顺畅游园和观景为原则。景观主轴线以教学楼为中心，各个组团景观紧密连接，形成贯穿整个居住区的发散式景

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观团。

2.8.4景观元素

本案以优雅，唯美的姿态，平和而富有内涵的气韵为设计前提。同时本案运用了白色、灰色等现代风格常用的主色调，使整个场地景观色彩看起来优雅大方，使整个空间给人以开放大方，宽容的非凡气度，彰显出楼盘的尊贵典雅。

主景观轴线的走向从北端大门开始依次串联了广场，景观树阵，观景平台，会所展示台地灌木及整个人工湖景观。场地西部高层住宅区高差用台地景观逐步消化，层层叠叠，富于变化，整个景观也随高度变化步移景异。东部多层，中高层住宅区景观融入组团内部，均好性充分体现出住宅设计和景观设计的人性化。景观随建筑及其场地变化，主次分明的节点布置节奏感很强烈。细节设计上包括欧式压顶短墙，新古典装饰的景观树池等。

景观设计在建筑小品，水池，铺地，植物造型上均采用了欧式风格，这些元素都是功能与美学相互渗透的产物。细部处理考究，构思大胆。同时每个庭院都独具自己的特色，从整体考虑庭院内部的布置更加精致优美，但又不失其大气尊贵。整个场地空间布局流畅，组团清晰。视线良好，景观优美。通过高差的优化设计强化了整个场地的景观以及提升了整小区的档次。

2.8.5植物配置

植物景观设计在整个规划小区中处于极其重要的位置,是整个环境设计中的一个核心部分之一.本案植物品种选择以上银杏,朴树,皂荚树,羊蹄甲,广玉兰,天竺桂,元宝枫,桂花,小叶榕,桢楠,白桦,垂丝海棠,樱花,红叶李,紫薇,地笼桂花,蒲葵等以上为乔木,其中银杏,朴树,皂荚树为大乔木,银杏,桂花作为重要景观节点点景树.广玉兰,桂花,小叶榕,桢楠,地笼桂花等作为常绿植物基调树种,红继木球,海桐球,杜鹃球,铁树,红花满天星,吉祥草,天竺葵,红叶石楠,花叶鸭脚木,海桐,虞美人,金边六月雪,红继木,金鱼草,法国冬青绿篱,八角金盘,小叶女贞,四季桂,洒金珊瑚,南天竹,混播草坪等作为灌木,个性化乔木自然式与列植式植栽配合颜色品种多变的绿篱,草花构成植物景观的主题.整个植物配置的总原则以常绿和落叶树种搭配,乔灌搭配,春夏秋冬均有开花树种,颜色鲜艳,高矮搭配,分配合理.(春:樱花,洒金珊瑚等,夏:紫薇,小叶女贞,广玉兰,垂丝海棠,海桐,虞美人,金边六月雪,红继木等,秋:红枫,紫叶李.银杏,桂花等,冬:南天竹等)

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第三章 建筑设计说明

3.1设计理念：

3.1.1 根据中学功能的要求,设计符合要求功能齐全的平面，本设计的出发点就是人性化，创新及明确性，因此建筑平面设计考虑多面性，力求在基本功能上有所创新。

3.1.2 合理组织内部功能空间，平面紧凑,动静分区，各行为空间专用性明确，符合师生行为特征。设计局部的小空间来利有效组织内部流线。

3.1.3 突出生态与以人为本的原则，通过垂直绿化来增加空间的趣味感，创造出符合中学生心理的教学空间。

3.2 能分区与平面布置：

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一层平面

二层平面

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三层平面

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四层平面

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五层平面

3.2.1教学楼为“回”字形平面，东西向长86米，南北向长48米。外廊宽 2.5 米，教室平面长×宽尺寸为 9.6米×7.5 米，阶梯教室18.6×10.6 米。南北两排为教学区，西侧中间连接部分为钢结构走廊。楼内设两部电梯。主入口大开间阶梯，阶梯教室布置在东西侧，这样方便人流的集散和外部人员的使用。在教学楼四层以上的东南角设计了露台，供学生休息交流区，便于学校交流与休息，满足现代素质教育的要求。

3.2.2“回”字形教学楼左侧一、二层为架空，在三楼用连廊与现代教学中学连接。

3.2.3 拟设计为钢结构全玻璃连廊，增强整体建筑虚实变换效果，营造视线的通透性，提升校园景观层次。

3.2.4 教学楼为地上 5 层建筑，无地下室，普通教室各层层高为 3.6 米，建筑总高20.1m（主体部分）；阶梯教室为地上1层建筑，无地下室，各层

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层高为6.15米。

1-1剖面

楼梯大样剖面

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3.3 竖向交通设计

本工程竖向交通以步梯为主，设楼梯四部，分布于四个角处，能够满足紧急疏散的要求。在主入口处旁设电梯两部。

3.4 建筑主要使用材料

3.4.1外墙：钢筋混凝土框架结构，外墙采用混泥土空心砌块墙 200mm厚，外饰面为瓷砖。

3.4.2内墙体： 教学楼内墙，框架采用加气混凝土砌块200mm厚，乳胶漆涂料面层。

3.4.3屋面防水保温为：干铺无纺聚酯纤维布一层 30厚挤塑聚苯乙烯塑料板保温隔热层 高聚物防水卷材2MM。

3.4.4卫生间和开水间： 采用聚氨脂涂膜柔性防水、涂膜厚度为 2mm，分两次涂刷。四周垂直面应涂起 150 高；卫生 间管线穿楼板处，均应预埋防水套管。

3.4.5其他防水： 为避免外墙雨水渗漏，室内地面下标高-0.13 处做水泥砂浆防潮层 10mm 外墙抹灰中宜掺 3% 防水粉。

3.5 建筑主要装修做法：

3.5.1墙体： 本工程墙体装修作法主要有：

3.5.1.1 外墙 外墙采用瓷砖饰面做法。

3.5.1.2 内墙 乳胶漆涂料面层。

3.5.1.3教室，办公室，走廊，大厅，楼梯间内墙做法：乳胶漆涂料面层，1：0.5：3 水泥石灰膏砂浆抹面，压实赶光； 9 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏砂浆打底打毛； 基层墙体；

3.5.1.4卫生间，开水间内墙做法： 白水泥搽缝； 釉面砖； 9 厚 1:0.5:3 水泥石灰混合砂浆扫毛打底，刷素水泥浆一道； 5 厚 1:0.5:3 水泥石灰混合砂浆压实抹光 基层墙体

3.5.2楼地面： 建筑物室内地面均采用水泥沙浆地面，10厚防滑彩色釉

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面砖300X300主要工程做法如下：

3.5.2.1教室，办公室，走廊，大厅地面做法：10厚防滑彩色釉面砖铺实拍平，1:1 水泥砂浆擦缝 30 厚，1：4 干硬性水泥沙浆结合层，20 厚无机铝盐防水素浆分两次抹面找平磨光； 150 厚卵石灌 M2.5 混合砂浆；素土夯实。

3.5.2.2卫生间，开水间地面（比走廊地面底 20mm）10厚防滑彩色釉面砖铺实拍平，1:1 水泥砂浆擦缝 1：4 干硬性水泥沙浆结合层，2 厚聚氨酯防水涂料涂两遍，四周沿墙上翻 150 高； 基层处理剂一遍 20 厚 1：2.5 水泥砂浆找平； C15 豆石混凝土找破 0.5%； 150 厚卵石灌 M2.5 混合砂浆；素土夯实。

3.5.2.3楼梯间地面 20 厚花岗岩地面； 30 厚 1：4 干硬性水泥沙浆结合层； 20 厚无机铝盐防水素浆； 150 厚卵石灌 M2.5 混合砂浆； 素土夯实；

3.5.3楼面

3.5.3.4走廊，教室，办公室，大厅楼面做法：10厚防滑彩色釉面砖铺实拍平，1:1 水泥砂浆擦缝； 30 厚 1：4 干硬性水泥沙浆结合层； 现浇混凝土楼板，随打随抹光；

3.5.3.5卫生间，开水间楼面（比走廊地面底 20mm）10厚防滑彩色釉面砖铺实拍平，1:1 水泥砂浆擦缝，1：4 干硬性水泥沙浆结合层，2 厚聚氨酯防水涂料涂两遍，四周沿墙上翻 150 高； 基层处理剂一遍 20 厚 1：2.5 水泥砂浆找平； 20 厚无机铝盐防水素浆分两次抹面找平磨光； 现浇混凝土楼板，随打随抹光；

3.5.3.6楼梯间楼面： 20 厚花岗岩地面； 30 厚 1：4 干硬性水泥沙浆结合层； 20 厚无机铝盐防水素浆分两次抹面找平磨光； 现浇混凝土楼板，随打随抹光。

3.5.4顶棚：

3.5.4.1走廊，教室，办公室，大厅顶棚做法： 刮腻子两遍； 3 厚 1：

四川理工学院毕业设计（论文）

0.5：3 水泥石灰膏砂浆抹面，压实赶光； 5 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏砂浆打底打毛；

3.5.4.2卫生间顶棚做法： 钢筋混凝土楼板清理干净 10 厚 1：1.4 水泥石灰混合砂浆压实抹光 2 厚麻刀石灰面，刮腻子二遍。

3.6 立面造型设计：

在设计上，既强调建筑对外部景观的利用，同时也注重本项目建筑本身应成为外部大环境中的一处亮丽景点。该建筑地理位置突出，周围视野开阔。通过总平单体的的错落布局、立面简洁的体量变化，形成由南到北呈现地高低的群体天际轮廓线；地块单体建筑造型强调大气、简洁、稳重和时代感的特点，力求一种现代之美，抛弃具体的符号，运用点线、面的结合与对比及透明玻璃、挑板、遮阳板等，无不强调现代建筑的轻、飘、薄与透，更突出了设计对于人性的尊重。

3.7 无障碍设计说明

3.9.1本工程为中学建筑，执行《城市道路和建筑物无障碍设计规范》GB50368-2001，中小学校设计规范，设计范围包括建筑基地、建筑入口平台、水平和垂直交通、室内厕所。

3.9.2各层卫生间各设4个无障碍厕位。

3.9.3入口处设两部无障碍电梯，一个无障碍坡道。

四川理工学院毕业设计（论文）

背立面

正立面

侧立面

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第四章 结束语

通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是大学四年所学知识很好的总结。

此次教学楼设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。

我要感谢我的指导老师阮智，他们对我的毕业设计进行了多次的修改，我的毕业设计才得以顺利完成。同样我也要衷心的感谢教育过和指导过我的各位老师，感谢给予我帮助的朋友们，谨献上我最真挚的祝福。

作为一名土木工程人员的我，除了要有最基本的敬业精神之外，还应该在建筑行业这篇广阔的天地中贡献自己小小的力量，作为即将步入社会的我，牢固掌握在校所学的专业知识是当务之急，好好把握做好毕业设计这次难得的机会，向各位优秀的老师、同学学习，通过这次毕业设计，我发现自己的弱点在于对规范的熟悉还不够，对建筑软件的操作还不够熟练，差距是有的，但是我坚信，通过自己的努力，我一定会达到自己心中的目标，并向更远的目标奋进。

四川理工学院毕业设计（论文）

参考文献

[1] 《房屋建筑学教材》.[2] 《建筑空间组合论》（第三版）.[3] 《建筑设计资料集（3）》 [4] 《托幼、中小学建筑设计手册》.[5] 《中小学建筑实例集萃》.[6] 《中小学校建筑设计图集》.[7] 《中小学校设计规范》GB 50099—2011.[8] 《民用建筑设计通则》GB 50099一2011.[9] 《房屋建筑制图统一标准》GB 50001－2002.[10] 《总图制图标准》GB/T 50103-2001.[11] 《建筑制图标准》GB/T 50104-2001.[12] 建筑设计工作室.新世纪住宅公寓设计图集[M].北京：机械工业出版社，2001：14-18.[13] 裵刚，沈粤，扈媛.房屋建筑学[M].广州：华南理工大学出版社,2002：15-26，31.[14] 窦以德.全国优秀建筑设计选[M].北京：中国建筑工业出版社，1997：15.[15] 同济大学.房屋建筑学[M].北京：中国建筑工业出版社,1997：35-56.2002.[16] 贾韵琦, 王毅红.工民建专业课程设计指南[M].北京：中国建材工业出

四川理工学院毕业设计（论文）

致谢辞

经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个土木工程专业的我，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的指导老师—阮智老师。阮老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。除了敬佩阮老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢王奕老师，王老师给她所带的组讲解空间组合，听了代老师的讲解后才有了眉目，下来自己摸索，和同学相互讨论才完成了功能房间布置这块。最后要感谢我的同学对我无私的帮助，给了我很多的帮助，我们一起相互讨论，相互学习，正因为如此我才能顺利的完成设计。此外，我要感谢我的母校——四川理工学院，是母校给我提供了优良的学习环境，让我度过了四年美好的大学时光，让在大学里收获很多，知识、友谊等等，让我成长了很多；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识，让我掌握了土木工程方面的理论知识，为工作打下了基础。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！我会永远铭记这份感激之情，在以后的工作中做个积极向上、合格的工作人员。

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附录

附录1：开题报告（A4纸1张）；

附录2：建筑设计总说明（A1号图纸1张）；

附录3：建筑施工图《一层平面图》（A1号图纸1张）； 附录4：建筑施工图《二层平面图》（A1号图纸1张）； 附录5：建筑施工图《三层平面图》（A1号图纸1张）； 附录6：建筑施工图《四层平面图》（A1号图纸1张）； 附录6：建筑施工图《五层平面图》（A1号图纸1张）； 附录7： 建筑施工图《屋顶平面图》（A1号图纸1张）； 附录8：建筑施工图《立面图》（A1号图纸1张）； 附录9：建筑施工图《大样、剖面图》（A1号图纸1张）。

第三篇：某四层教学楼毕业设计

人生最大的幸福，是发现自己爱的人正好也爱着自己。

本科毕业设计

设计题目 某高校教学楼设计(A区边框架设计)学 院 工 学 院

专 业 农业建筑环境与能源工程

毕业届别 2007届 姓 名 叶 有 飞

指导教师 刘 丽 霞

职 称 讲 师

甘肃农业大学教务处制 二〇〇七年七月

目 录

第一篇 毕业设计任务书 1 中英文摘要 4 第二篇 建筑设计 5

第一章 概述 6

第二章 总平面设计 7

第三章平面设计 8

第四章 立剖面设计 10

第五章 建筑构造设计 11 第三篇 结构设计 13

第一章 楼盖设计 14

第二章 楼梯设计 20

第三章 框架结构计算 27

第1节 水平地震作用下的内力计算 27

第2节 竖向荷载作用下的内力计算 39

第3节 内力组合 54

第4节 框架配筋计算 65 致谢 75 参考文献 76

第一篇 设计任务书 甘肃农业大学

本科生毕业设计（论文）任务书

专业 农业建筑环境与能源工程 学生姓名 _ 叶 有 飞_ 一.设计题目：某高校教学楼设计（A区边框架设计）二.设计资料 1.气象条件

风荷载：主导风向为冬季北偏东风 夏季东南风；基本风压

雪荷载：雪荷载标准值

2.该地区为地震区 需考虑抗震设防

设防烈度为8度第二组

3.工程地质资料

该工程地质条件为：场区地势平坦 填土层约0.5m 以下为一般粘土

建筑所在场地为Ⅰ类场地

地基承载力设计值；地下水位：-10m

4.屋面及楼面做法（见相关图集）三.设计要点

第一部分：教学楼建筑设计

主要包括建筑物的平面组合 立面效果及剖面细部构造 造型美观大方 色彩搭配得当

根据使用要求选择合理的开间及进深、楼梯间大小、层高 合理配置教室

考虑卫生间的细部要求

完成并提交的成果主要有：

1.绘制各层平面图及屋顶图平面图 2.立面图 3.剖面图 4.楼梯详图 5.单元放大图

第二部分：教学楼结构设计

进行梁柱计算应有正确的计算简图 选择合理的截面尺寸 满足抗震要求 依据梁、柱截面

通过计算确定梁、柱内力组合

依据梁、柱内力组合确定梁、柱截面的配筋 并且满足构造要求

完成并提交的成果主要有

1.确定梁柱截面尺寸及框架计算简图

2.荷载计算

3.框架纵横向侧移计算

4.框架在水平及竖向荷载作用下的内力分析

5.内力组合及截面计算

6.绘制各层结构平面图、框架配筋图、截面配筋图 四.毕业设计完成项目： 1.中英文摘要 2.设计总说明

3.教学楼建筑设计 4.教学楼结构设计

任务书发放时间：2006.3.1

毕业设计完成期限：2006.3.1-2006.6.10

指导教师： 刘丽霞

毕业设计工作领导小组负责人： 戚乐磊

某高校教学楼设计（A区边框架设计）叶有飞

（甘肃农业大学工学院土木工程系03农建班 730070）

摘要：某高校教学楼设计 建筑面积约为7500m2 整体五层 局部六层

采用现浇钢筋混凝土框架结构 建筑平面呈L型布置 造型美观大方 色彩搭配得当

本设计分为建筑和结构两大部分

建筑部分由设计总说明及建筑施工图组成；建筑设计确定：纵向柱距5.1m 横向6.9m 走廊3m 竖向层高3.3m 一层4.4m 结构部分以计算为主

包括楼盖设计、楼梯设计、框架设计及结构施工图设计等几部分；主要方法有底部剪力法、反弯点法、弯矩二次分配法等

关键词：建筑设计；结构设计；抗震验算；截面设计

A University Teaching Building Design(the A Area Frame Design)Ye You-fei(Gansu Agricultural University college of engineering 730070)Abstract: The area of this university teaching building is approximately 7500m2.It is a five-floor construction in the whole some part is six.Use the cast-in-place reinforced concrete portal frame construction.The construction plane assumes the L arrangement the modeling appearance is elegant color matching is appropriate.The architectural design determined that the distance of longitudinal column is 5.1m while transverse column is 6.9m and corridor is 3m;vertical height of floor is 3.3m as for the first floor this height is 4.4m.This design divides into the construction and the structure two major parts the construction part is composed of the design general rule and the building construction drawing.The structure part is primarily calculations including ceiling design staircase design frame design and structure construction drawing design and so on several parts.The main method is the bottom shearing force law the point of inflection law the curved distance two methods of distribution and so on.Keywords: Architectural design;Structure design;Anti-quake checking calculation;Cross section design

第二篇 建筑设计 第一章 概述

各类建筑物在进行设计时

应根据建筑物的规模、重要性和使用性质

确定建筑物在使用要求、使用材料、设备条件等方面的质量标准 并且相应确定建筑物的耐久年限和耐火等级

本设计为某高校教学楼（A区、B区）设计 属于非生产性公共建筑 在设计过程中 要综合考虑它的功能、美观、总体规划、经济效果以及技术措施等建筑设计的要求 本设计为钢筋混凝土框架结构

一 建筑设计的内容

房屋的设计

一般包括建筑设计、结构设计和设备设计等几部分 它们之间既有分工 又相互密切配合

由于建筑设计是建筑功能、工程技术和建筑艺术的综合 因此它必须综合考虑建筑、结构、设备等工种的要求 以及这些工种的相互联系和制约

某高校教学楼（A区、B区）设计中建筑设计的内容包括：总平面设计、平面设计、立剖面设计、建筑构造设计等几部分

二 建筑设计的过程

建筑设计一般分为初步设计、技术设计和施工图设计 本设计为某高校教学楼（A区、B区）设计属于小型工程 则在建筑设计工程中只包括初步设计和施工图设计两阶段

具体设计过程如下：

设计前的准备阶段

包括：熟悉设计任务书、收集必要的设计资料、设计前的调查研究及学习有关政策规范等 初步设计阶段

这是建筑设计的第一阶段 主要任务是提出设计方案 施工图设计阶段

属于建筑设计的最后阶段

在本设计中此阶段的主要内容包括：确定全部工程尺寸和用料 绘制建筑、结构与全部施工图纸 编制工程说明书和结构计算书等

第二章 总平面设计

本工程为教学楼 位于兰州市某高校校园内 主体五层 局部六层 总建筑面积为

一 设计依据 《总图制图标准》GB/T50103-2001 《民用建筑设计通则》JGJ37-87 《建筑设计防火规范》GB16-87 某高校校区总体规划图 二 场地概况

场区地势平坦 填土层约为 以下为一般粘土

建筑所在场地为Ⅰ类场地

地基承载力设计值；地下水位：

本工程中场地原为学校绿地

三 总平面布置

根据场地概况

本工程平面采用L型布置 主体采用南北走向

为了满足采光、通风等条件 以及充分利用规划用地 局部采用东西走向 南面为该工程的正面 前为校内主要通道路线 面对学生公寓和家属区

有利于满足交通流畅要求；北面为办公用地；西面是图书馆、实验楼、校医院等；东面是体育用地

教学楼四周环绕马路 位居学校中心地带

如此布置能够满足消防等要求 该地区主导风向为冬季北偏东风 夏季东南风

设计为南北及东西走向 通风效果也属最佳

四 总平面布置图

详见建筑施工图02 比例采用1：500

第三章平面设计

建筑平面是建筑在水平方向房间各部分的组合关系 本设计中

考虑各房间的使用要求以及合理性布置 综合建筑物框架结构的特点 初步确定柱网的布置

一 使用部分的平面设计

本设计中使用部分即为教室 在平面设计中

每一个教室即为一个基本单元 其形状采用矩形

面积为（其中大教室面积为）每个教室前后各设一道门 宽度均为

教室采光形式采用天然采光以及满足视听方面的要求下进行合理设计 使用部分还包括教师休息室、办公室以及卫生间 在首层中

设男女卫生间各两个 水房两个

面积为A区、B区；教师休息室一个 面积为；二～五层中 每层多设一间办公室 面积为

二 交通联系部分的设计

交通联系部分是人流通行和集散不可缺少的内容 这部分设计的主要内容有：

○1交通路线简捷、明快、联系方便；

○2人流通畅、紧急疏散时迅速安全；

○3满足一定的采光和通风要求；

○4力求节省交通面积 同时应考虑空间处理等问题

结合本建筑的具体要求 设置以下交通联系部分：

走廊--水平交通

本设计中 走廊采用内廊式

在建筑物中沿长向布置 其宽度为

这样可满足功能使用要求和防火疏散规定 考虑到内廊较长 利用自然光条件有限 所以结合灯光照明 楼梯--垂直交通

楼梯设计主要根据使用要求和人流通行情况确定楼梯宽度和休息平台的宽度 选择适当的楼梯形式 考虑整幢建筑的楼梯数量

以及楼梯间的平面位置和空间组合 楼梯的位置应布置均匀 导向明确 显明易找

楼梯应靠外墙设置 以便直接采光

在满足人流安全疏散要求的条件下 人至楼梯的最大距离不应超过 则在本设计中设三部楼梯 一部设在门厅正对面 属于主要楼梯

另外两部分别设在北侧和东侧端头部分

楼梯设计主要内容如下：

○1由及层高等因素确定；

○2楼梯间进深 开间 层高

设为11跑双跑楼梯；

○3休息平台的深度不应该小于梯段的宽度 则平台深度设为 梯段宽度设为；

○4梯段下净高和平台梁下净高设为 满足要求

三 建筑施工图

平面的组合形式及楼梯详见建筑施工图03 04 05 06

第四章 立剖面设计 一 立面设计

建筑立面是表示房屋四周的外部形象

是在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下 运用建筑造型和立面构图的一些规律 紧密结合平面、剖面的内部空间下进行的

本设计中

外立面上采用大面积的铝合金门窗 充分显示框架结构的特点 外墙面采用水刷石 建筑物室内外地坪差为 设三个的台阶

在正立面门厅处设雨蓬 设两根圆形承重柱 采用大理石挂面

二 剖面设计

建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系 剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度 建筑物的层数 空间的组合和利用

以及在建筑物剖面中的结构和构造关系等 层数的确定

根据建筑物的使用要求 城市规划要求 建筑物的功能

进而确定建筑物主体为五层 局部六层

局部突出层设为楼梯间 层高的确定

根据使用要求、采光、通风、感观和模数 确定层高为

满足教室的使用要求

而且在满足使用要求的前提下 降低层高可降低建筑物的造价 故应控制层高

三 建筑施工图

立面详见建筑施工图07 08 09 10 11

第五章 建筑构造设计 一 墙体

墙体的厚度应满足强度、稳定性、保温隔热、防火隔热等方面的要求 结合设计资料 取外墙为 内墙为

墙体采用灰砂砖填充

二 楼层

楼层地面由面层、结构层、抹灰层组成 考虑楼面荷载及板的跨度 除卫生间板厚取外 其余板厚取

面层为了保护结构层免受磨损和腐蚀 为室内提供美好的外观 并给人舒适的感觉 同时应注意防滑

楼层具体做法见图2-1所示

图2-1 楼板剖面 三 屋面结构

该屋面上设女儿墙 且为上人屋面

屋面的具体做法见图2-2所示

图2-2 屋面结构 四 屋面排水

屋面排水采用有组织排水 即屋面雨水顺坡流入雨水管 再入散水流入排沟

屋面排水详见建筑施工图12

五 变形缝

变形缝有三种

即伸缩缝、沉降缝和防震缝 伸缩缝

伸缩缝是将基础以上的建筑构件全部分开 并在两个部分之间留出适当的缝隙

以保证伸缩缝两侧的建筑构件能在水平方向上自由伸缩 缝宽一般在 沉降缝

沉降缝主要应在满足建筑物各部分垂直方向的自由沉降变形 故应将建筑物从基础到屋顶全部断开 本工程地基为一般地基 建筑高度为

故沉降缝宽度应取 防震缝

该地区为地震区 设防烈度为8度第二组 按照规范 防震缝一般取 变形缝设计

在设计时 缝宽以防震缝为主 构造以沉降缝为主

为了简单且能满足要求的前提下 使三缝合一 取变形缝宽度为

第三篇 结构设计

第一章 楼盖设计

一 确定计算简图及分区

本设计为某高校教学楼(A区、B区)设计中A区楼盖设计 为了便于计算此处选标准层楼盖进行设计计算 计算简图见图3-1所示

图3-1计算简图及区格网分区

由计算简图可知：Ⅰ

Ⅱ

由此可知

该标准层现浇楼盖为双向板肋形楼盖 其区格网分区见图3-1所示

二 设计资料

板厚选用120mm 20mm厚水泥砂浆面层 15mm厚混合砂浆顶棚抹灰 楼面活荷载标准值 混凝土为

钢筋为HPB235级 恒荷载分项系数1.2 活荷载分项系数1.3 三 荷载计算 mm厚水泥砂浆面层 板自重 15 mm厚混合砂浆顶棚抹灰

恒荷载标准值

表3-1 弯矩计算（）

区格 A B

计算简图

跨内

支座 计算简图

续表3-1 弯矩计算（）

区格 C D

计算简图

跨内

支座 计算简图

恒荷载设计值 活荷载设计值 合计 四 按弹性理论计算

在求各区格板跨内正弯矩时 按恒载满布及活载棋盘式布置计算 取荷载：

在作用下

各内支座均可视作固定

某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处；在的作用下 各区格板内四边均可视为简支 跨内最大正弯矩则在板的中心点处 计算时

可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值

在求各中间支座最大弯矩时

按恒载及活荷载均满布各区格板计算 取荷载

进行内力计算

计算简图及计算结果见表3-1所示

由表3-1可见

板间部分支座弯矩是不平衡的 实际应用时

可近似取相邻两区格板支座的平均值 即：

A-B支座： B-D支座： C-D支座：

而A-A支座、A-C支座、B-B支座弯矩是平衡的 实际应用时 可直接按相邻两区格板支座弯矩值计算

五 配筋计算

各跨中

支座弯矩都已求得

考虑A区格板四周与梁整体连接 乘以折减系数0.8 即近似按算出相应钢筋截面面积 取跨中及支座截面： 具体计算见表3-2所示

六 阳台板计算 阳台板宽度为

故按照悬挑板进行设计 取板宽为计算单元 板厚度取

荷载计算：

mm厚水泥砂浆面层 板自重 15 mm厚混合砂浆顶棚抹灰

恒荷载标准值

恒荷载设计值 活荷载设计值

合计

弯矩计算：

配筋计算：

钢筋选配 实际配筋面积 副筋选配

支座：

配筋计算：

钢筋选配 实际配筋面积

支座；

配筋计算：

钢筋选配 实际配筋面积

表3-2 双向板配筋计算 截面

()

选配钢筋 实配面积

跨

中 A区格 方向 方向

0.8×3.20 0.8×1.72 100 90 128 76.8 φ8＠200 φ8＠200 251 251

B区格 方向 方向 8.29 5.31 100 90 416 296 φ8＠120 φ8/10＠200 419 322 C区格 方向 方向 3.26 1.66 100 90 163 92 φ8＠200 φ8＠200 251 251

D区格 方向 方向 9.70 6.87 100 90 486 383 φ10＠160 φ10＠200 493 393 支座 A-B 7.71 100 386 φ10＠200 393 A-C 3.59 100 180 φ8＠200 251 A-A 0.8×3.59 100 143 φ8＠200 251 B-D 15.50 100 777 φ10＠100 785 B-B 13.73 100 689 φ12＠160 707 C-D 9.50 100 476 φ10/12＠200 479

七 板配筋图

详见结构施工图15

第二章 楼梯设计 一 设计资料

某高校教学楼(A区)楼梯设计平面布置如图3-2所示

根据《建筑结构荷载规范》的规定 教学楼楼梯的活荷载标准值为 采用的混凝土

钢筋为HPB235级（）和HRB335级（）

板面做法：水磨石面层 自重标准值 板底混合砂浆20mm厚 自重标准值

图3-2平面布置图 二 楼梯类型判断

故采用板式楼梯进行设计

三 计算单元选用

取1m的梯段宽为一个计算单元

四 计算简图 如图3-2所示

取两者较小值为 五 计算尺寸确定 1 斜板

故斜板厚度取踏步尺寸确定

根据建筑性质

本设计为教学楼公共建筑 及构造要求

可以确定踏步尺寸为 如图3-3所示

平台梁尺寸

根据规范

平台梁为 图3-3楼梯踏步尺寸平台板

平台板厚度取

六 楼梯斜板计算荷载计算

水磨石面层

结构层

斜板自重

板底抹灰

恒载标准值 恒载设计值 活载标准值

活载设计值 2 内力计算

配筋计算

斜板厚 则

钢筋选取 实际配筋

构造要求

1)梯段板中按构造要求配分布钢筋

2)副钢筋选配

七 休息平台板计算平台板荷载

水磨石面层

结构层

抹灰层

恒荷载标准值

恒荷载设计值

活荷载设计值

合计内力计算

配筋计算

平台板厚 按单向板设计 板宽

钢筋选配 实际配筋

八 休息平台梁计算平台梁荷载

梯段板传来

平台梁传来

平台梁自重

梁侧抹灰

合计 2 内力计算 1.取计算跨度:

弯矩设计值:

剪力设计值: 3 配筋计算 1)截面尺寸验算

满足要求 2)纵向受力钢筋计算

倒L形截面近似按矩形截面计算

钢筋选配218+120 实际配筋面积

构造要求验算： 满足要求 3)箍筋计算

不能简化计算 按计算配制箍筋

验算最小配筋率：

故按最小配筋率选配箍筋

由构造要求得： 可选用双肢

故箍筋可选用

则 既可选

故选用双肢箍筋为

4)架立钢筋选配

按构造要求 故架立钢筋选配214

九 楼层处平台板设计 1 板厚

取 按板宽计算

荷载与休息平台板荷载相同 既

截面设计

计算跨度 ：

弯矩设计值 ：

平台板有效高度：

钢筋选配 实际配筋面积

十 楼层处平台梁设计

平台梁截面尺寸：荷载计算

梯段板传来

平台梁传来

平台梁自重

梁侧抹灰

合计截面设计

取计算跨度：

弯矩设计值：

剪力设计值：配筋计算 1)截面尺寸验算

满足要求 2)纵向受力钢筋计算

倒L形截面

近似按矩形截面计算

钢筋选配218+114 实际配筋面积

构造要求验算： 满足要求 3)确定是否按简化计算配制箍筋

故可以简化计算 按最小配筋率配制箍筋

按构造要求： 取双肢

取

箍筋最大间距 4)计算最小配筋率及选配箍筋

由得

故箍筋选双肢

十一 楼梯承重柱设计

为了使楼梯荷载以集中荷载的形式传递给框架结构 在休息平台梁处设两根构造柱

截面尺寸：

受力钢筋选配412 面积为

箍筋选配双肢

十二 楼梯设计配筋图

详见结构施工图16

第三章 框架结构计算

钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受水平荷载和竖向荷载的结构体系

墙体只起围护和隔断作用

框架结构具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点

广泛用于多层厂房、商店、办公楼、医院、教学楼及宾馆等建筑中

由于梁、柱截面有限 侧向刚度小

在水平荷载作用下侧移大 属于柔性结构

本工程为抗震地区五层建筑设计

主要内容包括水平地震作用、竖向荷载作用、内力组合及配筋等几部分

第1节 水平地震作用下的内力计算

虽然地震作用来自任意方向 但在抗震设计时

一般只需且必须对结构纵、横两个主轴方向进行抗震计算 在本设计中

仅就横向框架在水平地震作用下的内力进行计算 主要采用的方法有底部剪力法、D值法等 设计资料

混凝土：采用

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋 其余采用热轧钢筋

墙体：采用灰砂砖 其尺寸为 重度

窗：铝合金窗 重度

门：木门 重度 梁、柱尺寸的初步确定 1)框架横梁截面尺寸

框架横梁截面高度 截面宽度 本结构中 取

则框架横梁的截面尺寸为

2)框架柱截面尺寸

本设计为教学楼 可以假定柱截面尺寸为 计算简图确定

框架柱编号及其截面尺寸如图3-4所示 为了简化施工

各柱截面从底层到顶层不改变

现以○14轴线框架进行计算 框架计算单元如图3-4所示 框架柱嵌固于基础顶面 框架梁与柱连接

由于各层柱的截面尺寸不变

故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离 底层柱高从基础顶面算至二层楼面 室内外高差为

基础顶面至室外地坪通常取 故基顶标高至的距离定为 二层楼面标高为 故底层柱高为

其余各层柱高从楼面算至上一层楼面 故均为

由此可绘出框架的计算简图如图3-5所示

图3-4 结构平面布置图

图3-5 计算简图 重力荷载代表值计算 1)荷载计算

A.恒载标准值计算 ○1屋面

找平层： 15mm厚水泥砂浆 防水层（刚性）：40mm 厚细石混凝土防水 防水层（柔性）：三毡四油铺石子 找平层： 15mm厚水泥砂浆 找坡层： 40mm厚水泥石灰焦渣砂浆找平保温层： 80mm厚矿渣水泥 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层： 15mm混合砂浆

合 计： ○2标准层

面 层：20mm厚水泥砂浆面层 结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：15mm混合砂浆

合 计： ○3梁自重

自 重： 抹灰层：10mm厚混合砂浆

合 计： ○4柱自重

自 重： 抹灰层：10mm厚混合砂浆

合 计： ○5外纵墙自重 标准层

纵墙： 铝合金窗： 水刷石外墙面： 水泥粉刷内墙面：

合 计： 底层

纵墙：

铝合金窗： 水刷石外墙面： 水泥粉刷内墙面：

合 计： ○6内纵墙自重

纵墙：

铝合金窗： 水泥粉刷内墙面：

合 计： ○7内隔墙自重

内隔墙： 水泥粉刷内墙面：

合 计： ○8女儿墙自重

女儿墙： 水泥粉刷内墙面：

合 计： ○9楼顶间自重

屋 面： 墙 体： B.活荷载标准值计算

○1屋面和楼面活荷载标准值 由《荷载规范》查得：

上人屋面： 楼面： ○2雪荷载标准值

屋面活荷载和雪荷载不同时考虑 两者中取较大值

2)重力荷载代表值的计算

屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×雪荷载标准值

楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×楼面活荷载标准值

其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件的自重

○1屋面处的重力荷载标准值计算

女儿墙和楼顶间的重力荷载代表值的计算：

屋面板结构自重值及构造层自重标准值：

顶层的墙重：

○2其余各层楼面处重力荷载标准值的计算

○3底层楼面处重力荷载标准值的计算

○4屋顶雪荷载标准值的计算

○5楼面板活荷载标准值的计算

○6总重力荷载代表值的计算

屋面处；屋面处结构和构件自重雪荷载标准值

（设计值为）

楼面处：楼面处结构和构件自重活荷载标准值

（设计值为）

底层处： 底层处结构和构件自重活荷载标准值

（设计值为）

故各质点的重力荷载代表值如图3-6所示 框架梁、柱刚度计算 1)框架梁的线刚度计算

本设计中楼面的做法为现浇式 对于边框架梁取 边跨梁： 中跨梁：

图3-6 各质点重力荷载代表值 2)框架柱线刚度计算 ○A轴～○D轴底层柱： ○A轴～○D轴其余各柱： 3)框架梁、柱相对线刚度计算 令

则其余各杆件的相对线刚度为：

框架梁柱的相对线刚度如图3-5所示 作为各节点杆端弯矩分配系数的依据

4)柱侧移刚度的计算

各层每一根柱的D值见表3-3和表3-4；各层柱的总D值见表3-5和表3-6

表3-3 横向2～5层D值的计算 构件名称

○A轴和○D轴柱 0.57 0.222 22408 ○B轴和○C轴柱 1.88 0.485 48954

表3-4 横向底层D值的计算 构件名称

○A轴和○D轴柱 0.76 0.457 19460 ○B轴和○C轴柱 2.51 0.667 28403

表3-5 横向2～5层总D值的计算 构件名称

数量

○A轴和○D轴柱 22408 20 448160 ○B轴和○C轴柱 48954 20 979080

表3-6 横向底层总D值的计算 构件名称

数量

○A轴和○D轴柱 19460 20 389200 ○B轴和○C轴柱 28403 20 568060

表3-7假想顶点位移计算结果 层号9635.48 9635.48 1427240 0.0068 0.1091 4 8513.58 18149.06 1427240 0.0127 0.1023 3 8513.58 26662.64 1427240 0.0187 0.0896 2 8513.58 35176.22 1427240 0.0246 0.0709 1 9202.97 44379.19 957260 0.0463 0.0463 结构基本自振周期的计算

用假想顶点位移计算结构的基本周期 结果见表3-7

结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数 则结构的基本周期为： 多遇水平地震作用计算

由于该工程所在地区抗震设防烈度为8度第二组 场地土为Ⅰ类

由《建筑抗震设计规范》查得：

由于 故

则不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响 即取

图3-7 楼层水平地震作用标准值计算

如图3-7所示 对于多质点体系

结构底部总纵向水平地震作用标准值：

质点的水平地震作用标准值

楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见表3-8

表3-8 和的计算 层号(kN)(m)

(kN)(kN)(m)5 9635.48 17.6 169584.4 490779.3 1863.95 1863.95 1427240 0.00131 4 8513.58 14.3 121744.2 490779.3 1338.12 3202.07 1427240 0.00224 3 8513.58 11.0 93649.4 490779.3 1029.33 4231.40 1427240 0.00296 2 8513.58 7.7 65554.6 490779.3 720.53 4951.93 1427240 0.00347 1 9202.97 4.4 40493.1 490779.3 445.07 5397.00 957260 0.00564

楼层最大位移与楼层层高之比： 满足位移要求 水平荷载作用下内力计算

框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法 计算过程和结果见表3-11和表3-12 其中

反弯点相对高度y值已在表3-9和表3-10中求得

公式： ； ；

表3-9 ○A轴和○D轴框架柱反弯点位置计算 层号

3.3 0.57 0.29 0 0 0 0.29 0.96 4 3.3 0.57 0.35 0 0 0 0.35 1.16 3 3.3 0.57 0.44 0 0 0 0.44 1.45 2 3.3 0.57 0.50 0 0-0.0325 0.47 1.55 1 4.4 0.76 0.67 0-0.0125 0 0.66 2.90

表3-10 ○B轴和○C轴框架柱反弯点位置计算 层号

3.3 1.88 0.39 0 0 0 0.39 1.29 4 3.3 1.88 0.44 0 0 0 0.44 1.45 3 3.3 1.88 0.49 0 0 0 0.49 1.62 2 3.3 1.88 0.50 0 0 0 0.50 1.65 1 4.4 2.51 0.56 0 0 0 0.56 2.46

表3-11 横向水平地震荷载作用下○A轴和○D轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算 层号

1863.95 1427240 22408 0.016 29.82 0.29 69.87 28.54 4 3202.07 1427240 22408 0.016 51.23 0.35 109.89 59.17 3 4231.40 1427240 22408 0.016 67.70 0.44 125.11 98.30 2 4951.93 1427240 22408 0.016 79.23 0.47 138.57 122.89 1 5397.00 957260 19460 0.020 107.94 0.66 161.48 313.46

表3-12 横向水平地震作用下○B轴和○C轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算 层号

1863.95 1427240 48954 0.034 63.37 0.39 127.56 81.56 4 3202.07 1427240 48954 0.034 108.87 0.44 201.19 158.08 3 4231.40 1427240 48954 0.034 143.87 0.49 242.13 232.64 2 4951.93 1427240 48954 0.034 168.37 0.50 277.81 277.81 1 5397.00 957260 28403 0.030 161.91 0.56 313.46 398.95

框架梁端弯矩和梁剪力以及柱轴力的计算过程和计算结果见表3-13

公式 梁端弯矩：

梁 剪 力：

柱 轴 力： 表3-13 横向水平地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力（以受压为正）标准值计算 层号

AB跨（或DC跨）BC跨 柱轴力

(kN·m)

(kN·m)(m)(kN)

(kN·m)

(kN·m)(m)(kN)A柱 N(kN)B柱 N(kN)5 69.87 38.65 6.9 15.73 88.91 88.91 3.0 59.27-15.73-43.54 4 138.43 85.67 6.9 32.48 197.08 197.08 3.0 131.38-48.21-142.44 3 184.28 121.26 6.9 44.28 278.95 278.95 3.0 185.97-92.49-284.13 2 236.87 154.67 6.9 56.74 355.78 355.78 3.0 237.19-149.23-464.58 1 284.37 179.15 6.9 67.18 412.12 412.12 3.0 274.75-216.41-672.15 横向水平地震作用下的弯矩、剪力和轴力图见图3-8 图3-9 图3-10

图3-8 横向水平地震作用下M图（kN·m）

图3-9横向水平地震作用下V图（kN）

图3-10 横向水平地震作用下N图（kN）

第2节 竖向荷载作用下的内力计算

竖向荷载作用主要是指建筑物本身的自重、一些活荷载及雪荷载等 主要采用的方法有弯矩二次分配法等 竖向荷载下框架受荷总图 1)○A轴～○B轴间框架梁 楼梯传给梁的荷载:

图3-11 板传荷载示意图 图3-12 各层梁上作用的荷载

确定楼梯传递给梁的荷载时 要考虑楼梯的承重方式

一般分为墙承重和柱承重两种 本设计中采用柱承重 楼梯内受力梁总共有四根 其中两根包于纵墙内

另为两根介于平台板和梯段板之间 均称为平台梁

通过平台梁将楼梯荷载传递给与之相邻的梁上

休息处平台梁传荷载：

楼层处平台梁传荷载： 屋面板和女儿墙传给梁的荷载：

确定板传给梁的荷载时 要一个区格板一个区格板的考虑 本设计中均为双向板 沿四角点作线

将区格板分为四个小块

每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁

本结构中所选框架的屋面荷载传递示意图见图3-11和图3-12所示

恒载：

活载：

○A轴～○B轴间框架梁的荷载为：

屋面梁 ：恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载

楼面梁 ：均布荷载=梁自重+墙自重

集中荷载=休息平台梁传荷载

集中荷载=楼层平台梁传荷载

（注：楼面梁中恒载中已含活载）2)○B轴～○C轴间框架梁

楼面板和女儿墙传给梁的荷载：

恒载：

活载：

楼面板传给梁的荷载：

恒载：

活载：

○B轴～○C轴间框架梁的荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载

活载=板传荷载

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载

活载=板传荷载 3)○C轴～○D轴间框架梁 屋面板和女儿墙传给梁的荷载：

恒载：

活载：

楼面板和墙传给梁的荷载：

恒载：

活载：

○C轴～○D轴间框架梁的荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载= 4)○A轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载

= 顶层柱活载=板传荷载= 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+楼梯传荷载 = 标准层柱活载=楼梯传荷载= 基础顶面恒载=底层外纵墙自重= 5)○B轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

= 顶层柱活载=板传荷载= 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+楼梯传荷载 = 标准层柱活载=楼梯传荷载+楼梯传活载

= 6)○C轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

= 顶层柱活载=板传荷载= 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 = 标准层柱活载=板传荷载= 基础顶面恒载=底层内纵墙自重= 7)○D轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载

= 顶层柱活载=板传荷载= 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 = 标准层柱活载=板传荷载= 基础顶面恒载=墙自重= 框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3-13所示（图中数值均为标准值）由于○A、○D二轴线的纵梁线分别与该二轴柱的外边线齐平故此二轴上的竖向荷载与柱轴线偏心 各偏 同时

为了达到美观和使用方便的要求 教学楼走廊内没有突出柱

则○B、○C二轴上竖向荷载与柱轴线也偏心 各偏

图3-13 竖向受荷总图 2 重力荷载代表值的计算

1)作用于屋面处均布重力荷载代表值的计算

恒载：

活载：

2)作用于楼面处均布及集中重力荷载代表值的计算

恒载：

活载：

3)由荷载代表值在屋面处引起的固端弯矩

恒载：

活载：

4)由荷载代表值在楼面处引起的固端弯矩

恒载：

活载：

5)分配系数的计算

表3-14 分配系数的计算 层号

相对线刚度 分配系数

A轴（D轴）B轴（C轴）A轴（D轴）B轴（C轴）

上柱 下柱 右梁 上柱 下柱 左梁 右梁 上柱 下柱 右梁 上柱 下柱 左梁 右梁 顶层1.0 0.57 1.310.35 0.20 0.45 标准层 1.0 1.0 0.57 1.0 1.0 0.57 1.31 0.39 0.39 0.22 0.26 0.26 0.15 0.33 底层 1.0 0.75 0.57 1.0 0.75 0.57 1.31 0.43 0.32 0.25 0.28 0.21 0.16 0.35

6)弯矩二次分配、梁端剪力及柱轴力的计算

用弯矩分配法求解重力荷载代表值下的弯矩 首先将各节点的分配系数填在相应的方框内 将梁的固端弯矩填写在框架相应的位置 然后将节点放松

把各节点不平衡弯矩同时进行分配

假定远端固定进行传递（不向滑动端传递）；右（左）梁分配弯矩向左（右）梁传递；上（下）柱分配弯矩向下（上）柱传递 实际上

弯矩二次分配法

只将不平衡弯矩分配两次 将分配弯矩传递一次

计算过程及结果见图3-

14、图3-15 表3-15～表3-27 弯矩图见图3-16和图3-17

图3-14 恒载作用下横向框架弯矩的二次分配

图3-15 活载作用下横向框架弯矩的二次分配

图3-16 竖向恒荷载作用下框架弯矩图（括号内为调幅值）

图3-17 竖向活荷载作用下框架弯矩图（括号内为调幅值）

表3-15 竖向恒载作用下AB跨梁端剪力的计算 层 号

均布 A端 B端30.35-2.77 101.94 107.48 4 25.55 86.23 70.87 6.9 88.15 64.61-92.4 1.91 154.67-6.16 3 25.25 86.23 70.87 6.9 88.15 64.61-92.4 2.06 154.82-6.31 2 25.25 86.23 70.87 6.9 88.15 64.61-92.4 1.98 154.74-6.22 1 25.25 86.23 70.87 6.9 88.15 64.61-92.4 3.41 156.17-7.65

表3-16 竖向恒载作用下BC跨梁端剪力的计算 层号

19.18 3 28.77 1.23 30.00 27.54 4 9.70 3 14.55-9.05 5.50 23.60 3 9.70 3 14.55-8.15 6.40 22.70 2 9.70 3 14.55-8.08 6.47 22.63 1 9.70 3 14.55-9.63 4.92 24.18

表3-17 竖向恒载作用下CD跨梁端剪力的计算 层号

30.35 6.9 104.70-3.12 101.58 107.82 4 35.53 6.9 122.58-0.34 122.24 122.92 3 35.53 6.9 122.58-0.66 121.92 123.24 2 35.53 6.9 122.58

第四篇：工民建教学楼毕业设计资料

教学楼设计规范

 教学用房的平面，宜布置成外廊或单内廊的形式。

 教学用房的平面组合应使功能分区明确、联系方便和有利于疏散。

一、普通教室

普通教室每人所占面积1.2---1.4平方米。

教室内课桌椅的布置应符合下列规定：

1、课桌椅的排距，中学不宜小于900mm；纵向走道宽度均不应小于550mm。课桌端部与墙面(或突出墙面的内壁柱及设备管道)的净距离均不应小于120mm。

2、前排边座的学生与黑板远端形成的水平视角不应小于30°。

3、教室第一排课桌前沿与黑板的水平距离不宜小于2000mm教室最后一排课桌后沿与黑板的水平距离：中学不宜大于8500mm。教室后部应设置不小于600mm的横向走道。

4、普通教室应设置黑板、讲台、清洁柜、窗帘杆，银幕挂钩、广播喇叭箱、“学习园地”栏、挂衣钩和雨具存放处。教室的前后墙应各设置一组电源插座。

5、黑板设计应符合下列规定，黑板尺寸：高度不应小于1000mm，宽度：中学不宜小于4000mm。

黑板下沿与讲台面的垂直距离：中学宜为1000—1lOOmm。

黑板表面应采用耐磨和无光泽的材料。

讲台两端与黑板边缘的水平距离不应小于200mm，宽度不应小于650mm，高度宜为200mm。

二、教师办公室、休息室

教师办公室的平面布置，宜有利于备课及教学活动。

教学楼中宜每层或隔层设置教师休息室。

教师办公室和教师休息室宜设洗手盆、挂衣钩、电源插座等。

教师休息室的使用面积不宜小于12平方米。教师办公室每个教师使用面积小于3.5平方米。

三、建筑构造

教学用房门的设计应符合下列规定，1、教室、实验室靠后墙的门宜设观察孔。

2、有通风要求的房间的门，均应设可开启的上亮。

3、门宜采用坚固、耐用的材料制作，并宜设置固定门扇的定门器。

教学用房窗的设计应符合下列规定：

1、教室、实验室的窗台高度不宜低1：800mm，并不宜高于1000mm。

2、教室、实验室靠外廊，单内廊一侧应设窗。但距地面2000mm范围内，窗开启后不应影响教室使用、走廊宽度和通行安全。

3、教室，实验室的窗间墙宽度；应大于1200mm。

4、二层以上的教学楼向外开启的窗，应考虑擦玻璃方便与安全措施。

5、炎热地区的教室、实验室、风雨操场的窗下部宜设置可开启的百叶窗。

严寒地区教室、实验室的地面宜采用热工性能好的地面材料。语言教室应做防尘地面。舞蹈教室宜做有弹性的架空木地板地面。

学校用房墙裙的高度应为1.00—1.20米,厕所的墙裙的高度应为1.20—1.50米



三层以上的教学楼，宜设垃圾相关设施。

 采暖地区教学用房的散热器宜暗装，并宜．

四、交通与疏散

门

厅

1、教学楼宜设置门厅。

2、在寒冷或风沙大的地区，教学楼门厅入口应设挡风间或双道门。挡风间或双道门的深度，不宜小于2100mm。

走

道

教学楼走道的净宽度应符合下列规定：

1、教学用房：内廊不应小于2100mm，外廊不应小于1800mm。

2、行政及教师办公用房不应小于1500mm。

3、走道高差变化处必须设置台阶时，应设于明显及有天然采光处，踏步不应少于三级，并不得采用扇形踏步。

4、外廊栏杆(或栏板)的高度，不应低于1100mm。栏杆不应采用易于攀登的花格。

五、教学楼楼梯

1、楼梯间应有直接天然采光。

2、楼梯不得采用螺形或扇步踏步。每段楼梯的踏步，不得多于18级，并不应少于3级。梯段与梯段之间，不应设置遮挡视线的隔墙。楼梯坡度，不应大于30°。

3、楼梯梯段的净宽度大于3000mm时宜设中间扶手。

4、楼梯井的宽度，不应大于200mm。当超过200mm时，必须采取安全防护措施。

5、室内楼梯栏杆(或栏板)的高度不应小于900mm。室外楼梯及水平栏杆(或栏板)的高度不应小于1100mm。

楼梯不应采用易于攀登的花格栏杆。

六、安全出口

1、教室安全出口的门洞宽度不应小于1000 mm。合班教室的门洞宽度不应小于1500mm。

2、教学用房及共附属用房不宜设置门槛。

七、层高、净高

中学教室：

3.4米

教学辅助用房:

3.1米

办公及服务用房:

2.8米

第五篇：华北电力大学毕业设计（论文）译文部分

院系：电气与电子工程学院 专业班级：通信

学生姓名：左婧轲 指导教师：马永红

学号：1161210329 译文成绩：88

≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈

华北电力大学毕业设计（论文）译文部分

原文著作（期刊）名称：OpticsCommunications

作者：JanBogdansi,NimaRafiei,MohamedBourennane

原文出版单位DepartmentofPhysics,StockholmUniversity,AlbaNovaUniversityCenter,S-10961Stockholm,Sweden

原文出版时间：2009

原文出版地点：www.xiexiebang.com/locate/optcom

电信光纤网络上的多用户量子密钥分发

摘要

我们使用协议和相位编码，报告了星形和树形配置下的交换光纤网络上的五用户量子密钥分配（QKD）。两种设置都实现了偏振不敏感相位调制器，这是双折射单模光纤（MF）网络所必需的。在两种配置中，对于平均光子数μ=0.1，我们都实现了25km至50km的传输距离，量子误码率在1.24％至5.56％之间。测量结果表明，使用标准的光纤电信组件，通过交换光纤网络实现多用户QKD的可行性。

1.介绍

QKD由StephenWiesner于1970年代首次提出，但于1983年首次发表。1984年，CharlesH.Bennett和提出了带有极化编码的BB84协议，为Wiesner的想法做出了巨大贡献。基本上，QKD利用量子力学的原理，即未知的量子态不能复制，也不能不受干扰地进行测量。例如，光子的偏振测量不能同时在垂直，水平和对角线方向上进行。在自由空间和光纤中，已经用不同的编码和不同的波长对两方之间的QKD进行了几次实验演示

由于任何商用QKD系统都需要瞄准标准电信1310nm或1550nm双折射单模光纤（SMF）网络，因此使用先前提到的偏振编码将是困难且不切实际的。因此，已经进行了许多尝试以相位编码代替它，由于具有“现成的”电信相位调制器和其他光纤组件的可用性，因此这是一个有吸引力的解决方案。图1显示了基于相位编码的“即插即用”QKD设置。详细地说，在光衰减器（OA）中，在Alice一侧的相对较强的激光脉冲被衰减到一定水平，以使离开Bob电台（返回Alice干涉仪的途中）的脉冲保持在单个光子水平上。衰减的激光脉冲通过循环器发送到50/50耦合器，该耦合器将其分成两个分别通过短臂和长臂（包括相位调制器和延迟线）传播的脉冲。脉冲到达偏振分束器（PBS），并通过同一PBS端口（T）离开Alice的一面：长臂脉冲垂直，短臂水平偏振。之后，长臂和短臂脉冲通过SMF链路传输。在Bob的身边，它们在法拉第镜（将其偏振旋转90°）处反射并传输回去，在旋转后正交偏振。这两个脉冲继续通过SMF链路反向传播，并被PBS引导至Alice干涉仪的相对臂（就其正向传播而言），因此它们同时到达50/50耦合器，在那里受到干扰。根据脉冲之间的相位差，可以在检测器D1或D2中检测到它们。因此，“即插即用”系统可以自动补偿长臂和短臂脉冲之间的传播时间差，因为它们传播的路径长度相同。通过法拉第镜可以实现双折射补偿。在Bob一侧，长臂脉冲的相位被相位调制器PMB偏移（0或π）或（π/2或3π/2）。Bob的动作可以看作是两个基数之一的相变：直线（0，π）或对角线（π/2，3π/2）。在Alice一侧，通过将短臂脉冲从Bob一侧返回的相位偏移0（直线基准）或π/2（对角线基础）来选择测量基准。相位编码和双折射补偿将在第4节中详细讨论。

在90年代，已经研究了使用无源光耦合器的无源光网络（PON）中任意两个用户之间多用户QKD的可行性时，就有关多用户QKD在电信光纤网络上的适用性做出了第一个理论贡献,讨论了不同的PON配置。但是，当接收端子的数量增加时，耦合器会导致到达接收器的光子损失增加。

在标准的1550nm电信窗口中，最近提出了三个量子传输节点的实验结果，这些量子传输节点的安全量子传输距离在15km范围内。波士顿大都市区的Darpa量子网络也显示出相似的距离

报告的工作包括第一个（据我们所知）五用户量子密钥分发（QKD）实验，该实验使用BB84协议，基于星型和树型配置在交换光纤网络上进行相位编码，基于两个非-正交基。在我们的五用户实验中，我们实现了25至50km的安全量子传输距离

2.系统配置

图2显示了一个五用户QKD系统，其星型配置中具有相位编码。树形配置建立在相同的组件上，因此图5所示的框图应足以对其进行讨论。通过光开关SW1，SW2和SW3来设置频道配置（设置Alice和一个活动的聚会电台之间的传输路径：，Bob，Charlie,David,Elisebeth）。在树形配置中，开关SW2和SW3由Alice使用C波段（1528–1561nm）中的波分复用（WDM）层进行远程控制。在星型配置中，这种控制是可选的，因为这些开关可以本地放置在Alice的站点上。

实验设置可以分为三个主要部分：发送器/接收器，SMF传输通道和聚会站。发送器/接收器由一个弱相干脉冲1550nm激光器组成，该激光器以2MHz的重复频率生成1mW，500ps宽的脉冲；用于信号脉冲初始衰减的数控光衰减器（OA）；相位调制器（PM），用于设置干涉仪的测量基础；和两个使用InGaAs雪崩光电二极管的单光子探测器。SMF传输通道（通过光开关）将发送方/接收方与活动方站相连。党站由一个对极化不敏感的PM组成（在第3节中讨论）；一个用于一诱骗态协议中随机产生诱骗态的调幅器（在本节末尾和第6节中讨论）；和法拉第镜。

激光脉冲通过循环器进入干涉仪，并在50/50耦合器中均分。上臂（称为短臂）中的脉冲使偏振分束器（PBS）保持水平偏振，而下臂（称为长臂）中的脉冲延迟60ns，使PBS垂直偏振。脉冲在SMF通道上传输，并且其极化由位于活动方站上的法拉第镜旋转90度，因此它们在返回途中经过对面干涉仪的臂（在它们通过传输通道）连接到50/50耦合器。因此，脉冲的总传输路径完全相同，并且它们在耦合器中相长或相消地干涉（根据它们之间的相位差）。输出连接到PrincetonLightwaveInc.的PGA600，InGaAs单光子检测器（SPD），可提供20％的量子效率和每1ns的选通脉冲10-5个暗计数概率

光纤法拉第反光镜由旋转力正好为45度的法拉第旋转器和位于其后方的反光镜组成。传播到反射镜并从反射镜反射的光旋转两次，因此总偏振旋转为90度。通过使用琼斯矩阵分析，可以证明，这种偏振旋转与波矢量的方向变化相结合，可以补偿传输通道的双折射。

在OA中进行初始衰减之后，离开发送方/接收方（即Alice）的脉冲在到达活动方的途中还会被传输通道衰减。最终，AM将离开活动方电台的脉冲能量设置为单个光子级别。因此，活动电台的输出是量子信道传输的输入。衰减后的脉冲（“微弱”）是泊松分布的，这给出了一个非空脉冲包含一个以上光子的概率：P（n>1）~μ/2，其中l是平均光子数。通过调整脉冲衰减，可以将非空的弱脉冲包含一个以上的光子的概率限制为任意小数。假设衰减给出了十个激光脉冲的单个光子（μ=0.1），我们得到P（n>1）~μ/2=0.05，这是一个很小的数字。

由于传输通道是双向的，因此传播回Alice干涉仪的单个光子将被传播到法拉第镜的强脉冲反向散射。为了避免这种情况，在站点（Bob，Charlie，David和Elisabeth）内放了25公里长的光纤线轴（存储线）。因此，激光脉冲由Alice作为高速脉冲发送，并存储在活动站点的存储线中。Alice必须等待新的突发发送，直到存储线中保存的所有脉冲都传回了干涉仪.干涉仪的所有组件都是偏振保持的，因为相位调制器（标准电信组件）对偏振敏感：垂直偏振（快轴分量）的衰减很高，而水平偏振的衰减很低（3dB）（慢）轴）。PBS的两个输出以及延迟线和互连的光纤线也都与水平轴对齐。

应当指出，在长臂脉冲通过干涉仪期间，Alice的PM必须保持不活动状态。另外，对于前进到法拉第镜的脉冲，活动方的调制器也应保持无效，因为相位调制仅在返回Alice干涉仪的单个光子上进行.最后，应该添加使用单一诱骗态协议的设置，方法是将由光纤尾纤产生的信号脉冲（具有平均光子数μs）与诱骗态（具有不同的平均光子数μd）交织在一起位于每个站的BrimroseInc.的声光调幅器。传输之后，比较诱骗态和信号脉冲的统计信息，以检测潜在的光子数分裂（PNS）攻击，这大大增强了我们基于“微弱脉冲”的系统的安全性.如前所述，短臂脉冲使PBS水平极化，而长臂使PBS垂直极化。但是，由于单模光纤是双折射的，它们的偏振沿设置的传输路径改变。双折射将导致PM的透射率发生明显的缓慢变化

3.偏振不敏感相位调制器

通常，就像我们的情况一样，是基于LiNbO3晶体的标准电信设备。

使用电信PM的任何基于“微弱脉冲”的量子信息系统的设计人员所面临的另一个困难是，需要精确衰减激光脉冲，以使激光脉冲在返回Alice干涉仪的途中离开工作台，例如“微弱脉冲”，通常具有相同的低平均光子数。

由于电信PM是偏振敏感的，并且光纤的双折射会导致缓慢的随机偏振变化，因此无法保证整个系统的稳定衰减。

这意味着不可能保证离开活动站的“微弱”脉冲处于假定的平均光子数l上。为了解决这些问题，需要为参与站提供对极化不敏感的PM。不幸的是，据我们所知，市场上尚无可商购的偏振不敏感保偏器，因此我们已经实现了基于可商购的光纤组件的不偏振敏感保偏器。

图3显示了我们设计的框图，该设计实现了JDSUInc.的1550nm，500MHz带宽的PM。PM的保偏尾纤与慢（水平）轴对齐，这要求偏振光束的对齐方式相同分离器PBS1和PBS2。该设计的工作原理很简单：它将水平和垂直极化分量简单地分成两个分别控制的相位调制器。详细地，让我们考虑水平，对角，圆形或大体上椭圆偏振的输入光脉冲到达PBS1。脉冲的水平极化分量将被传输到端口T，而垂直脉冲将被“反射”到端口R中，并旋转90到水平极化。因此，两个水平对齐的分量都可以由相位调制器PM1和PM2传输（和调制）。调制器的输出连接到PBS2，后者重新产生原始的光脉冲偏振。

该设计是双向的，这使得可以在我们的交换式多用户“即插即用”QKD设置中实施该设计，因为上述从前向传输的水平和垂直极化的分量将从法拉第镜返回的过程中通过相反的PM。由于该设备将输入光的偏振旋转了90°，因此，因此，两个组件从创建它们的点（即在Alice干涉仪的50/50耦合器中）到同一点（即“即插即用”系统的核心）将沿着相同的路径行进。

两个PM由相同的射频（RF）驱动器控制，Vπ约为3伏。该设计保证了4.5-5.5dB的稳定，对偏振不敏感的光学插入损耗。

4.带有相位编码的BB84协议

建立密钥的过程是通过活动站和设置干涉仪测量基础的Alice操纵长臂脉冲的相位来进行的通过使用她的下午。在测站一侧，长臂脉冲的相位随其PM偏移（0或π）或（π/2或3π/2）。该动作可被视为两个基数之一的相变：直线（0，π）或对角线（π/2，3π/2）。在Alice一侧，通过偏移0（直线基准）或π/2（对角线基准）脉冲的相位来选择测量基准。表1列出了协议的原理。

5.传输率和错误率协议

原始速率定义为Rate=qμfηdetηlink，其中q是与设置有关的系数，μ是每个脉冲的光子平均数，f是激光脉冲频率,ηdet是光子的检测概率，ηlink是活动站点与Alice探测器之间链路的传输效率。在我们的设置中，因数q=0.5是因为在所有测量案例中只有50％的测量基础是巧合的。弱激光脉冲QKD的量子误码率（QBER）可以写为两个主要影响因素之和，其中popt是光子进入错误的检测器，而噪声是每个门控脉冲窗口获得噪声计数（主要是暗计数）的概率。对于基于相位的QKD,其中V是干扰可见度。

6.实验数据

激光脉冲的重复频率设置为2MHz。光开关的插入损耗为1dB。所有多用户QKD测量均以保守选择的平均每个脉冲光子数μ=0.1。进行图4和5分别显示了星形和树形配置的测量结果。在星型和树型配置下测得的可见性都很高：超过98.8％。在图4所示的星形配置中，我们在Alice和Bob之间实现了45.2km的安全QKD传输距离，QBER为4.62％，原始速率为59Hz。Alice与Charlie之间的距离为50.0公里，QBER为5.56％，原始频率为51Hz；Alice与David之间的距离为44.3公里，QBER为3.57％，原始频率为82Hz；Alice和Elisabeth之间的距离为44.3km，QBER为4.69％，原始频率为62Hz。

在图5所示的树形配置中，我们在Alice和Bob之间实现了50km的安全QKD传输距离，QBER为4：37％，原始速率为63Hz。Alice与Charlie之间的距离为25.3公里，QBER为1.24％，原始频率为296Hz；Alice和David之间的距离为25.3+19.0=44.3公里，QBER为4.95％，原始频率为59Hz；Alice与Elisabeth之间的25.3+19.0=44.3公里，QBER为5.04％，原始频率为58Hz.基于11％的QBER安全边界，最大安全QKD距离更高.例如，在星型配置中，我们在Alice和Elisabeth之间实现了60km的安全传输距离，为μ=0.1。

为了提供针对PNS攻击的无条件保护，我们使用诱骗态平均光子数μd=0.05和信号平均光子数μs=0.05实施了一个诱骗态协议。应该强调的是，除其他参数外，诱骗状态平均光子数的最佳选择取决于信道衰减。因此,基于已发布的一诱骗态协议仿真数据，我们选择μd=0.05是一个折衷方案，该数据表明，对于20至100km之间的光纤量子通道长度，最佳诱骗态平均光子数μd在0.04和0.13之间变化。

7.结论

我们已经表明，我们在星型和光纤型交换光纤网络上为多用户（在五用户实施中）设置QKD。

与其他多用户QKD实验相比，树形配置已实现了更长的安全量子信息距离。我们还实现了五个量子传输节点。得益于我们的偏振不敏感相位调制器设计，可以获得稳定（许多小时）的测量结果。结果表明，使用标准光纤电信组件的多用户QKD在交换光纤网络上是可行的.致谢

这项工作得到了瑞典国防材料管理局（FMV）和瑞典研究委员会（VR）的支持。