土木工程毕业设计（论文）-学生公寓楼设计

本科生毕业设计 题 目： 学生公寓楼设计 指导教师： 职称： 学生姓名： 学号： 1 专 业： 土木工程 院 （系）： 建筑工程学院 答辩日期： 2014年 05月 17日 2014年 05月 17日 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 I 目 录 第 1章 工程概况 1 第 2章 结构布置及荷载收集 2 梁、柱截面及柱的确定 2 重力荷载计算 5 重力荷载代表 值 的计算 7 第 3章 框架侧移刚度的计算 14 第 4章 水平地震力作用下框架结构的内力和侧移验算 16 框架自振周期的计算 16 各质点水平地震作用计算 16 水平地震作用下的位移验算 17 水平地震作用下框架内力的计算验算 18 第 5章 水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 21 风荷载标准值 21 风荷载作用下的水平位移验算 22 风荷载作用下的框架内力计算 23 第 6章 竖向荷载作用下的内力计算 25 横向框架计算单元的确定 25 竖向荷载计算 25 竖向荷载作用下的内力计算 28 第 7章 内力组合 35 框架梁内力组合 35 框架柱内力组合 39 第 8章 截面计算 43 框架梁设计 43 框架柱设计 45 楼板设计 49 第 9章 楼梯设计 58 第 10章 基础设计 63 致谢 70 参考 文献 71 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 1 第 1 章 工程概况 程概况 工程名称：汝阳县一高三号学生公寓楼 工程位置：洛阳市 工程总面积： ，共六层，矩形，每层层高均为 结构形式：框架结构 目简介 本工程为位于汝阳县一高生活区内，用于向全院男生提供住宿服务，结构 形式为框架结构。 计条件 自然条件 场地为类 抗震设防烈度： 7 度，抗震等级：三级。设计地震加速度为 设计地震参数为 , 防火等级：二级 基本风压： 基本雪压： 楼面活载：寝室、活动室、 N/ 走廊、厕所、楼梯 N/ 计要点 建筑平面设计 根据建筑功能的要求，确定柱网的尺寸，然后逐一确定各房间的开间和进深。 根据交通、防火与疏散的要求，确定楼梯间的位置和尺寸。 确定墙体所用材料和厚度，以及门窗的型号和尺寸。 建 筑立面设计 确定门窗的立面形式。 与平面图对照，核对雨水管等的位置及做法。 建筑剖面设计 根据建筑物空间组合情况，确定剖面位置在门厅部位。 进一步核实外墙窗台、过梁、楼板等在外墙高度上的构造关系，确定选用哪种类型的窗台、过梁、楼板以及形状和材料。 根据平面图计算确定的尺寸，核对楼梯在高度方向上的梯段的尺寸。 建筑平面设计、立面设计、剖面设计详见建筑图。 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 2 第 2 章 结构布置及荷载收集 、柱截面及柱的确定 本房屋主体结构为 6 层 ,层高均为 充墙采用 200加气混凝土空心砌块。门为铝合金门，洞口尺寸为 为塑钢窗。洞口尺寸为 盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚为 100、柱采用混凝土的设计强度为 ,） 。 梁截面高度按跨度的估算 : 取跨度较大者进行计算 纵向： 取 L=3600 h=(1/10 1/15)L=360240 取 h=400 b=(1/2 1/3)h=200 取 b=200 所以纵向主梁初选截面尺寸为 b h=200 400向其他主梁： 取 L=5400 h=(1/10 1/15)L=540360 取 h=500b=(1/2 1/3)h=250167 取 b=300次要承重框架： 取 L=5400 h=(1/12 1/18)L=300450 取 h=400mm b=(1/2 1/3)h=300133 取 b=200次要框架梁初选截面尺寸为： b h=200400的截面尺寸如表 梁的截面尺寸（ 混凝土强度 等级 横梁（ b h） 纵梁 （ b h） 次梁 （ b h） 、 、 00 500 250 400 200 400 柱的截面有公式 估算。由该框架结构的抗震等级为 三级，其轴压比限值 =六层采用 凝土。各层重力荷载代表值近似取 15KN/可知边柱及中柱的负载面积分别为 第一层柱的截面面积为 边柱 31 . 2 7 . 2 2 . 7 1 5 1 0 6 1631330 . 9 1 4 . 3 柱 31 . 2 7 . 2 4 . 0 5 1 5 1 0 6 2446990 . 9 1 4 . 3 截面采用正方形，则边柱和中柱截面分别为 403403 494494 故柱采用正方形截面，边柱和中柱截面分别 为 500500 500500 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 3 基础采用独立基础，基础埋深为 框架结构计算简图如图 柱的形心线作为柱的轴线 ;两轴线取至板底，2 6层柱的高度即为层高。底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即 H=0= 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 4 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 5 横向框架 图 框架计算简图 力荷载计算 面荷载 屋面永久荷载标准值 : 4厚 性 沥青防水层 N/ 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0 N/ 1:10 水泥珍珠岩找坡 2%最薄处 20 厚 0 N/ 20 厚 性沥青隔气层 N/ 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0 N/ 现浇钢筋混凝土屋面板 5 N/ 20 厚混合砂浆抹面刮大白 7 N/ 合计 =N/ 屋面可变荷载标准值 : 不上人屋面均布或荷载标准值 屋面雪荷载标准值 : 面荷载 楼面永久荷载标准值 : 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 6 10 厚 1:1 水泥细砂浆，贴地面砖，素水泥浆擦缝 N/ 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 20=N/ 100 厚钢筋混凝土楼板 25=N/ 20 厚混合砂浆抹面刮大白 17=N/ 合计 = N/ 楼面活荷载标准值： 寝室，过道： N/ 生间荷载 永久荷载标准值： 地面砖 N/ 20 厚 1： 3水泥砂浆搓麻 20=N/ 20 厚水泥砂浆防水保护层 20 N/ 100 厚现浇钢筋混土楼板 25 N/ N/ 10 厚水泥砂浆 20 N/ 恒载总计 : N/ 活荷载标准值： N/ 梯荷载 楼梯恒载： 30 厚 1:1 水泥砂浆贴地面砖素水泥浆擦缝 N/ 楼梯板重 25 3 楼梯合计 : N/ 楼梯可变荷载： N/ 体自重 外墙单位面积自重： 抹面胶浆外刷外墙涂料 N/ 抹面胶浆上贴玻纤网 N/ 5 厚粘板粘剂粘结层 N/ 20 厚 1:泥砂浆找平层 20 N/ 250 厚加气混凝土砌块墙体 N/ 20 厚混合砂浆抹面刮大白 17 N/ 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 7 外墙自重： N/ 内墙单位面积自重： 20 厚混合砂浆抹面刮大白 17 2 N/ 200 厚加气混凝土砌块墙体 N/ 内墙自重： N/ 自重 主框架梁截面为 300500灰为 2025+2 17 N/m 次框架梁截面为 250400灰为 2025+2 17 N/m 次梁梁截面为 200400灰为 20 . 2 0 . 4 2 5 2 0 . 0 2 1 7 0 . 4 2 . 2 7 2 K N / m 儿墙自重 60 厚 保温层 N/ 100 厚现浇钢筋混土 25 N/ 60 厚水泥砂浆 20 N/ 60 厚粘土实心砖 18 N/ 合计： N/ 自重 柱截面为 500500 . 5 0 . 5 2 5 1 . 1 6 . 8 7 5 K N / 窗自重 N/ 力荷载代表值的计算 一层高为 余各层高为 第一层： 柱： 取上下各半层柱高 4 . 3 7 / 2 3 . 3 0 2 0 . 1 0 3 . 7 3 5 m 柱数量： 36 柱重： 6 . 8 7 5 3 . 7 3 5 3 6 9 2 4 . 4 2 K N 梁 : 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 8 300 500 梁 梁长度 5 . 4 2 . 7 5 . 4 0 . 5 3 9 1 0 8 m（ ） 梁自重 1 . 0 5 3 . 9 5 4 1 0 8 4 4 8 . 3 8 K N 250 400 梁 梁长度 7 . 2 0 . 5 8 4 2 1 4 . 4 m （ ） 梁自重 1 . 0 5 2 . 7 7 2 2 1 4 . 4 6 2 4 . 0 3 K N 200 400 梁 梁长度 （ ） 6 （ 2（ 2 m 梁自重 板： 楼板面积（除卫生间和洗漱间外） 自重 N 活载 N 卫生间和洗漱间面积 自重 N 活载 N 墙： 外墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 墙长 （ ） 2 m 自重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 墙长 （ 82 107.2 m 自重 N 内墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 墙长 （ 14=68.6 m 自重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 9 墙长 （ 14 93.8 m 自重 N 200 400 梁下墙 墙高 m 墙长 （ 2+ （ 14 （ 重 N 首层与其他层布置不同，计算荷载时应扣除在一层中多算的墙体自重 300 500 梁下墙 墙高 2 m 墙长 （ 2 10.8 m 自重 N 200 400 梁下墙 墙高 2 m 墙长 （ 4 20 m 自重 20 N 门窗洞口所占墙体面积 外墙 内墙 所占墙体重量 外墙 N 内墙 N 门窗自重 N 楼梯间： 面积（ （ 2 恒载 载 上所述： 二五层： 柱： 取上下各半层柱高 数量： 36 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 10 柱重 ： 792 : 300 500 梁 自重 08 N 250 400 梁 自重 200 400 梁 自重 N 楼板： 楼板面积（除卫生间和洗漱间外） 自重 N 活载 N 卫生间和洗漱间面积 自重 N 活载 N 墙： 外墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 墙长 m 自重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 墙长 107.2 m 自重 N 内墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 墙长 重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 11 墙长 93.8 m 自重 N 200400 梁下墙 墙高 m 墙长 m 自重 N 门窗洞口所占墙体重量： N 门窗自重 N 楼梯间： 恒载 N 活载 N 综上所述： 六层： 柱： 取上下各半层柱高 数量： 36 柱重： 473 : 300 500 梁 自重 N 250 400 梁 自重 N 200 400 梁 自重 N 另外，楼梯顶上防火屋顶梁 200 300 重 N 楼板：屋顶面荷为 楼板面积 自重 N 活载 N 墙： 外墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 12 墙 长 m 自重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 墙长 107.2 m 自重 N 内墙： 300 500 梁下墙 墙高 m 墙长 重 N 250 400 梁下墙 墙高 m 墙长 93.8 m 自重 N 200 400 梁下墙 墙高 m 墙长 m 自重 N 屋顶楼梯间墙体重： N 门窗洞口所占墙体重量： N 门窗自重 N 女儿墙重： N 楼梯间： 恒载 N 活载 N 综上所述： 州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 13 图 各 质点的重力荷载 代表值 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 14 第 3 章 框架侧移刚度的计算 向框架侧移刚度计算 梁、柱采用 凝土。由于采用现浇钢筋混凝土板中框架的惯性矩增大系数为 框架增大系数为 柱的线刚度 首层柱 4410313 . 0 1 0 5 0 012 3 . 5 7 7 1 04 . 3 7 1 0 m 其它层柱 4410313 . 0 1 0 5 0 012 4 . 7 3 6 1 03 . 3 1 0 m 梁的线刚度 边框架 边跨梁 4310313 . 0 1 0 3 0 0 5 0 0 1 . 512 2 . 6 0 4 1 05 . 4 1 0 m 边框架中跨梁 4310313 . 0 1 0 3 0 0 5 0 0 1 . 512 5 . 2 0 8 1 02 . 7 1 0 m 中框架边跨梁 4310313 . 0 1 0 3 0 0 5 0 0 2 . 012 3 . 4 7 2 1 05 . 4 1 0 m 中跨架中跨梁 6310313 0 1 0 3 0 0 5 0 0 2 . 012 6 . 9 4 4 1 02 . 7 1 0 m 柱的侧移刚度 表 边框架侧移刚度 D 值（ N/ 层次 角柱（ 4 根） 中柱（ 4 根） K 2K 22 6 1396 0791 208748 1 0115 4408 98092 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 15 表 中框架侧移刚度 D 值（ N/ 层次 角柱（ 14 根） 中柱（ 14 根） 2 2 3484 3400 796376 1 1126 5621 374458 以上数据由K ， 2 (标准层 )， K （底层）， 212 h 求得 表 横向框架层间侧移刚度 D 值（ N/ 层次 1 2 3 4 5 6 42550 1005124 1005124 1005124 1005124 1005124 由表 0 . 7 4因此该框架为规则框架。 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 16 第 4 章 水平地震力作用下框架结构的内力和侧移计算 架自振周期的计算 假想将各层的重力荷载代表值作为水平荷载作用于各层处，计算顶点位移。 表 结构顶点的假想侧移计算 层次 ( (KN/m) ()m ()m 6 005124 005124 005124 005124 005124 42550 如下公式计算，其中T的量纲为 m,取T= 1 1 . 7 0 . 6 0 . 1 9 5 0 . 4 5 3T S 质点水平地震作用计算 由工程概况和规范知，本场地设防烈度为 7 度，设计地震加速度为 ， 计地震分组为第一组，抗震等级为三级， 0 . 91 m a x( 0 . 0 6 31) 因 1T = 121 1 12 5 . 0 4 2 1 1 . 2 8 1 9 . 3 9 2 5 . 4 3 2 . 7 2 02 2 3AV q q l 则 x 可由下式求解： 2121 02q x 求得 3322121 1 1 . 2 8 1 0 . 3 81 6 1 . 9 1 5 . 0 4 0 . 3 8 0 . 3 8 1 9 . 3 9 22 6 2 6 1 . 81 5 7 . 7 7m a x A Aq V x x m 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 37 右震 2 5 1 . 7 3 6 5 . 6 4 1 1 1 . 81 1 . 2 8 5 . 4 1 5 . 4 1 9 . 3 9 2 1 2 4 . 1 35 . 4 2 2 5 . 4 121 1 12 1 2 4 . 1 3 2 1 1 . 2 8 1 9 . 3 9 2 5 . 4 8 6 . 3 8 02 2 3AV q q l 2121 . 81 2 4 . 1 3 1 9 . 3 9 222 4 . 6 21 1 . 2 8 1 9 . 3 9 2 m 2m a x 1 2 221 1 12 2 312 5 1 . 7 3 1 2 4 . 1 3 4 . 6 2 1 1 . 2 8 1 9 . 3 9 2 4 . 6 221 1 1 11 9 . 3 9 2 5 . 4 4 . 6 2 5 . 4 6 4 . 5 92 3 3 3 V x q q x q l x m 剪力计算： 跨 5 左震： N1 2 5 N1 6 1 . 9 1 4 . 8 6 0 . 2 5 1 6 3 . 1 2 5 N m 1 6 3 . 8 3 1 2 5 . 9 0 0 . 2 5 1 3 2 . 3 5 5 N m 右震： 1 2 3 NN2 5 1 . 7 3 1 2 3 . 9 6 0 . 2 5 2 2 0 . 7 4 N m 6 5 . 6 4 6 . 7 9 0 . 2 5 6 7 . 3 4 N m 1 6 3 . 1 2 5 1 3 2 . 3 5 5 2 9 5 . 4 8 2 2 0 . 7 4 6 7 . 3 4 2 8 8 . 0 8 K N m 1 4 . 9 4 . 9 1 . 8 21 1 . 2 8 4 . 9 1 9 . 3 9 2 5 7 . 6 922 N 则 2 9 5 . 4 81 . 2 5 7 . 6 9 1 3 0 . 0 54 . 9 N 2 8 8 . 0 81 . 2 5 7 . 6 9 1 2 8 . 2 44 . 9 N 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 38 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 39 架柱内力组合 取每层柱顶和柱底两个控制截面，同梁进行组合，组合结果及柱端弯矩设计调整见下表。在考虑地震作用效应组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合。 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 40 1 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 41 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 42 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 43 第 8 章 截面计算 架梁设计 表 架梁纵向钢筋计算表 层次 截面 M/ 2/2/% 6 支 座 A 肢 00 双肢 00 肢 00 双肢 00 3 . 肢 00 双肢 00 肢 00 双肢 00 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 44 1 . 肢 00 双肢 00 肢 00 双肢 00 下面仅以第一层 明计算方法和过程，其它跨梁的配筋结果见上表。 梁的正截面受弯承载力计算 从表 分别选出 跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。 支座弯矩 2 5 1 . 7 3 - 1 2 3 . 9 6 0 . 5 0 . 4 / 2 2 1 4 . 5 4 N m 0 . 7 5 2 1 4 . 5 4 1 6 0 . 9 1R E N m 0 . 51 6 3 . 8 3 1 2 5 . 9 0 1 3 2 . 3 62 N m 0 . 7 5 1 3 2 . 3 6 9 9 . 2 7R E N m 跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩。 m a x 1 5 7 . 7 7M K N mm a x 0 . 7 5 1 5 7 . 7 7 1 1 8 . 3 3 K N m 当梁下部受拉时，按 梁上部受拉时，按矩形截面设计。 翼缘计算宽度当按跨度考虑时， 5 . 4 1 . 833f ；按翼缘厚度考虑时，0 5 0 0 3 5 4 6 5sh h m m ，0/ 1 0 0 / 4 6 5 0 . 2 1 5 0 . 1 ，此种情况不起控制作用，故取 1800fb 梁内纵向钢筋选 钢（ 23 6 0 /f N m m）， 0 . 5 5b 。下部跨间截面按单筋 T 形截面计算。因为 10 1001 . 0 1 4 . 3 1 8 0 0 1 0 0 4 6 2 1 0 6 8 . 2 1 1 1 8 . 3 322fc f b h h K N m K N m 属第一类 6 2 2101 1 8 . 3 3 1 0 0 . 0 2 11 . 0 1 4 . 3 1 8 0 0 4 6 5s b h 1 1 2 0 . 0 2 1 0 . 0 2 1 210 / 0 . 0 2 1 1 . 0 1 4 . 3 1 8 0 0 4 6 5 / 3 6 0 6 9 8 . 2 0s c f yA f b h f m m 实配钢筋 4C 21 8 1 0 1 7sA m m1017 0 . 6 0 % 0 . 2 5 %3 6 0 4 6 5 满足要求。 将下部跨间截面的 4筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋 21017sA m m ，再计算相应的受拉钢筋 即支座 A 上部 郑州华信学院毕业设计 汝阳县一高三号学生公寓楼设计 45 621 6 0 . 9 1 1 0 3 0 0 1 0 1 7 4 6 5 3 5 0 . 0 3 21 . 0 1 4 . 3 3 6 0 4 6 5s 00 . 0 3 2 2 / 7 0 / 4 6 5 0 . 1 5 1s h 说明 达不到屈服。课近似取 6 201 6 0 . 9 1 1 0 7 0 4 . 73 6 0 4 6 5