土木工程毕业设计（论文）-齐齐哈尔大学学生5层宿舍楼设计.doc

齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计题 目 齐齐哈尔大学学生5层宿舍楼设计 学 院 建筑与土木工程学院 专业班级 xxx 学生姓名 xxx 指导教师 xxx 成 绩 2014年 6月15日齐齐哈尔大学毕业设计摘 要本次毕业设计的任务要求中包括建筑设计和结构设计。建筑设计根据建筑使用功能、周边城市环境特点和建设用地条件，首先进行平面设计，并与建筑平面造型相结合进行建筑立面设计，并充分考虑防火分区及安全疏散。钢筋混凝土框架结构设计包括水平荷载计算及其作用下的侧向位移验算、内力计算，竖直荷载计算及其作用下的内力计算，并考虑延性要求，然后进行内力组合及截面设计、设防地震作用下弹塑性变形验算、楼梯和楼板的配筋计算以及基础设计。绘制了基础平面布置图、基础配筋图，标准层柱、梁配筋图，标准层楼板和楼梯的配筋图等。关键词：建筑设计；结构设计；学生宿舍楼 ；框架结构；抗震设计abstractthe design includes architecture design and reinforced concrete-frame structure design.according to the users demands, circumstances of city and conditions of constructive land,the first thing of the architecture design that to be finished the design of the architertures requirement.then the appearance of the architecture be finished,and so on.concrete-frame structure design includes the calculation of horizontal loads and checking computations of its lateral displacement,internal force,the calculation of vertical load,internal force, and taking the ductility into consideration, the compound stress and reinforcing bars calculated and under the action of seismic plastoelastic deformation calculation, stairs and slab reinforcement calculation and foundation design. the basic layout and the reinforcing bars drawing of foundation,column,beam of standard layer,standard floors and staircases etc. be drawed.key words：architecture design ；structure design ；students dormitory ；concrete-frame structure；seismic design.目 录摘要iabstractii第1章 绪论11.1 选题依据、意义及实际方面的应用价值11.2 国内外研究现状11.3 设计研究内容2第2章 设计任务及要求32.1 设计内容32.2 设计资料32.3 设计内容要求42.4 设计纪律要求42.5 设计进度安排5第3章 建筑设计63.1 设计概况63.2 建筑设计说明73.3 建筑构造10第4章 结构设计114.1 结构布置及结构计算简图的确定114.2 初步估计截面尺寸134.2.1 梁截面初估134.2.2 柱截面初估134.2.3 板截面初估144.3 结构计算简图及梁柱刚度计算15第5章 荷载计算175.1 计算单元175.2 恒载计算175.3 活载计算205.4 风荷载计算205.5 地震荷载计算22第6章 内力计算266.1 恒荷载作用下的内力分析和计算276.1.1 恒荷载作用下的内力分析276.1.2 恒荷载作用下的内力分析306.2 活荷载作用下的内力分析和计算376.2.1 活荷载作用下的内力分析376.2.2 活荷载作用下的内力计算396.3 重力荷载作用下的内力分析和计算456.3.1 重力荷载作用下的内力分析456.3.2 重力荷载作用下的内力计算476.4 风荷载作用下的内力分析和计算516.4.1 风荷载作用下的位移计算516.4.2 风荷载作用下的内力计算536.5 地震作用下的内力分析和计算576.5.1 水平地震作用和位移计算576.5.2 水平地震作用下的内力计算59第7章 内力组合637.1 框架梁内力组合计算647.2 框架柱内力组合计算66第8章 截面设计708.1 框架梁截面设计708.1.1 梁正截面受弯承载力计算708.1.2 梁斜截面受剪承载力计算748.2 框架柱截面设计758.2.1 剪跨比和轴压比验算758.2.2 柱正截面承载力计算768.2.3 柱斜截面承载力计算76第9章 楼梯配筋819.1 楼梯板计算819.2 平台板计算829.3 平台梁计算83第10章 板的配筋8510.1 a区格板计算8510.2 b区格板计算86第11章 基础设计8811.1 边柱基础设计9011.2 中柱基础设计94结论和展望98参考文献99致谢100v齐齐哈尔大学毕业设计第1章 绪论 大学本科教育培养目标实现的最终体现就是毕业设计的完成，毕业设计是毕业前的一次综合性学习阶段，是工作前的对大学期间所学知识的一次全面、综合的运用，更是工民建专业的毕业生跨入这个行业之前的一次大练兵。1.1 选题依据、意义及实际方面的应用价值选题的依据：此次选择的课题是“齐齐哈尔大学学生5层宿舍楼设计”，因为任务书要求每层有120平米的学生活动室，综合考虑选用混凝土框架结构。选择框架结构是因为它的空间分隔灵活，而且它自重轻，节省材料；具备能够较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构将宿舍楼设计成新式学生宿舍楼。意义和理论：通过这次毕业设计，将本科所学知识与实际设计紧密结合起来，培养了分析和解决问题的能力；充分熟悉了autocad，天正建筑，pkpm等设计软件、房屋建筑规范等，巩固、深化和扩大所学的知识。使我们能将所学知识、各种建筑规范，基本理论、设计任务要求等与实际相结合起来。应用价值：当前大学生宿舍楼千篇一律，并没有很好地体现人文关怀和多样化的大学生活。设计能将休闲娱乐集于一体的中国新式大学生宿舍楼有广阔的发展前景。1.2 国内外研究现状在欧美的框架结构设计自从二十世纪以来已被世界各地广泛使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好，而且它拥有良好的抗震能力，对一些需要灵活布置空间的结构非常适用，能满足其较大的使用面积要求。在国外和国内在高校的运营管理体制方面是不同的，学生宿舍的社会化水平很高，对学生宿舍的探究相对来说比较深入，在美国学生宿舍床铺仅有30%或者稍多一点，他们更多关注的是以人为本、公共交往空间、多功能综合体等。这些方面很值得学习借鉴。我国相对国外而言在高校宿舍研究领域要滞后很多。随着连年高校扩招，国内高校通常设置高达90%的床铺，更注重的仍是使用性能。但随着经济的高速发展，中国越来越注重人文关怀，厦门大学开创了新型学生宿舍楼的先河，拥有超市、沙龙等娱乐休闲区以及设施等。现在很多高校也已经注意到这个问题并且开始了系统的研究。1.3 设计研究的内容本次设计的主要研究内容包括建筑总平面设计，建筑平面、立面、剖面设计。地质条件、恒荷载和活荷载、地震作用等影响因素在结构设计时要被考虑。结构设计主要包括：结构布置设计及、梁柱设计、基础设计。建筑的上部结构采用钢筋混凝土框架结构，基础采用浅基础中的柱下独立基础。本设计采用专业设计软件，建筑部分采用天正绘制，结构部分采用pkpm绘制，所有设计依据及步骤在设计论文中都有解释说明，同时还进行了一榀框架梁柱的配筋的手算。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。 第2章 设计任务及要求本次毕业设计为寝室楼类建筑，结构形式为框架结构，形状为矩形，占地15000m2，其中南北宽100m，东西长150m，距离城市主干道的中心为100m。层数一般为5层，建筑面积约30006000m2，要求有办公室每层2个，面积分别为25m2左右，学生娱乐室120m2，每层1个，接待室2个，面积2030 m2左右，学生寝室分为4人室和6人室，其他自定。2.1 设计内容设计主要内容包括两个方面：（1）建筑设计部分：主要是根据建筑功能的要求，进行建筑物的平面、立面和剖面设计，并绘制相应的建筑施工图。（2）结构设计部分： 1）确定结构方案和结构布置。根据建筑设计、材料供应和技术条件，合理确定结构方案布置，并完成主体部分结构布置示意图。 2）结构计算书：在主体建筑部分选取代表性框架及其柱下基础进行计算，选择结构材料及其强度级别，确定结构构件截面尺寸，进行结构构件内力分析及截面承载能力计算及电算。 3）绘制结构施工图，内容为：主体部分、基础平面及基础模板配筋图，结构施工说明。层楼盖结构布置图，楼板配筋图及楼梯等配筋图。框架结构配筋图。基础平面布置图和详图2.2 设计资料1. 基本风压：0.45kn/m2,地面粗糙度b类 基本雪压：0.4kn/m2 地 震：齐齐哈尔6度设防，场地加速度0.05g，建筑场地类别ii类 雨 量：年降雨量1100mm，最大降雨量190mm/日 风 向：西北风为主导方向 冻 深：1.7m2. 地质资料（详见任务书）2.3 设计内容要求通过毕业设计，学生应提交满足毕业设计大纲深度、质量要求的设计文件。包括以下内容：1）开题报告一份；2）毕业设计说明书一份内容包括中英文摘要、目录、建筑设计说明（设计依据、设计要求、建筑设计及说明）、结构设计（结构布置依据、结构荷载计算、使用程序简介、计算结果及其分析）、结语、参考文献、文献翻译及原文等。论文应能反映毕业设计的全部过程和相关数据，具有条理性，内容不宜过简也不宜过繁，论文页数宜在8090页范围内。3）建筑施工图 建筑首层平面图 建筑标准层平面图 建筑正立面图、侧立面图、背立面图 建筑主要剖面图（剖到楼梯） 建筑墙身详图（手绘）3#图4）结构施工图 结构平面布置图 一榀框架梁柱配筋图 标准层现浇板配筋图 基础平面布置图及基础配筋详图 楼梯结构详图。 屋面布置图论文要求必须采用计算机输入和打印处理；图纸采用autocad软件绘制并打印；结构计算过程以手算为主，电算验算为辅。2.4 涉及纪律要求 1必须按照正常上课的时间要求进行毕业发计，每周保证设计时间不少于35小时，不能无故缺席和迟到早退，离校必须向指导教师和学校请假。如无故缺席，按学生手册进行处理，累计超过三分之一总学时，取消毕业设计资格。 2学生应在规定的时间内认真地独立地完成毕业设计，不准抄袭，不得无故拖延进度。2.5 设计进度安排本次毕业设计从2014年3月17日至2014年6月25日3月17日3月29日 收集资料，完成开题报告3月30日4月06日 进行建筑设计，建筑方案选择4月07日4月18日 绘制建筑图纸，编写建筑设计说明书4月19日4月25日 结构初步设计4月26日5月23日 结构分析计算阶段5月24日6月04日 结构施工图绘制6月04日6月10日 英文翻译及修订定稿6月10日6月22日 评阅，批改毕业设计6月23日6月25日 毕业答辩第3章 建筑设计 本次设计为宿舍楼设计，平面布置不宜过于复杂，由于人员密集所以对于防火设计要求相当高，本设计的材料尽量选用难燃或者不燃材料。为了有良好的采光通风，建筑采用“坐北朝南”的方位。此建筑位于严寒地区，故在墙体和屋顶都做保温层。本章对建筑设计的理念进行详细说明。3.1 设计概况1设计条件本次毕业设计为寝室楼类建筑，建筑场地位于齐齐哈尔市，场地平整，不考虑周围建筑影响。结构形式为钢筋混凝土框架结构，形状长方形型，占地15000m2，其中东西长150m，南北宽100m，距离城市主干道的中心为100m。层数一般为5层，建筑面积约30006000m2，要求有办公室每层2个，面积分别为25m2左右，学生娱乐室120m2每层1个，接待室2个，面积2030 m2左右，学生寝室分为4人室和6人室，其他自定。2自然条件标准冻土深度：1.7m基本风压值：0.45kn/m2基本雪压值：0.40kn/m2抗震设防烈度为：6度，设计基本地震加速度为0.05g，建筑场地类别ii类雨量：年降雨量1100mm，最大降雨量190mm/日风向：西北风为主导方向3建筑规模及设计范围 表3-1 建筑规模项 目单 位数 量生均(m2/人)规划总用地面积(m2)1500038.46建筑总面积(m2)4369.6810.16学生人数（人）430学生宿舍楼（5层）每层房间数(个)20宿舍房间总数(个)86首层入住人数（人）70标准层入住人数（人）90每栋入住人数（人）460 本次设计方案包括建筑设计说明和建筑图纸绘制以及结构设计说明和结构施工图纸绘制。4设计意图和设计特点 1、整体设计上，充分利用现有用地，满足宿舍楼规划要求。2、在单体设计上，功能分区合理，防火分区要明确，垂直交通要组织好，严格遵照国家各项规范要求。注重建筑造型设计，要使建筑的设计达到先进合理，经济安全的要求。 3、注意环境协调。 4、消防安全设计，执行国家有关防火设计规范。 5、严格执行节能、环保有关标准。 3.2 建筑设计说明1设计依据的主要规范1）毕业设计任务书； 2）齐齐哈尔大学学生宿舍楼现状； 3)民用建筑设计通则gb50352-2005； 4）办公建筑设计规范jgj67-2006；5）宿舍建筑设计规范jgj36-2005；6）建筑设计防火规范gb50016-2006；7）建筑抗震设计规范gb50011-2010；8）建筑结构制图标准gbt50105-2010；9）其他相关的国家、地方法令法规。一、平面设计 1总平面（1）总平面交通组织 1）为了保持校园的宁静和谐把机动车道设计在主体建筑群外围。机动车道道路宽度设为6米，次要道路宽4米。2）规划建筑以多层为主，所有建筑外围均设有消防车道。3）建筑四周道路宽敞满足建筑消防设计规范要求。（2）总平面图 图3-1 总平面图2建筑平面设计齐齐哈尔大学学生5层宿舍楼外形为矩形，建筑面积约6000m2，长66.69m，宽18.4m，建筑高度18.45m。本设计建筑为三级建筑，结构型式为框架结构，结构耐火等级ii级，为六度抗震设防，设计使用年限50年。 一层有宿舍22间，四人间和六人间分别11间，每间面积约21.16m2，带有2m2的卫生间。学生活动室总共113.54m2，分为台球室和乒乓球室分别为56.77m2。四人区和六人区分别设一个门卫兼做接待室，面积为22.32m2和办公室个一个。四人区设配电室一个，六人区设打扫人员休息室一个公共卫生间两个，盥洗室两个，晾衣间两个。二、三、四层有宿舍26个，四人间和六人间分别13间，每间面积约21.16m2，带有2m2的卫生间。每层设办公室各两个，分别设在四人区和六人区；晾衣间两个面积为23.32m2。二层的学生活动室分为超市面积56.49m2，仓库面积8.60m2和休闲室面积46.53m2。三层为图书阅览室，面积分为112.98m2。四层设自习室，面积112.98m2。五层有宿舍26个，晾衣间2个，办公室2个，盥洗室2个，公共卫生间2个自习室一个，面积为112.98m2。四人间室内布置采用下面书桌，上面床铺；六人间设高低床。具体布置见图3-2、图3-3。 图3-2 四人间室内布置 图3-3 六人间室内布置二、消防疏散 入口设计了无障碍坡道。按照防火规范走廊取2.4m，设置两个疏散楼梯分别位于四人区和六人区，楼梯间为3.6m，通行宽度大于1.5m。走廊尽端房间距楼梯的长度为21m，满足规范要求的40m。在一楼左右两侧分别设疏散门。三、采光通风 晾衣间为了有良好的采光和通风，采用厂家预制玻璃幕墙。宿舍房间的窗户为1.5m2.0m。楼梯间有1.51.5的窗户用以采光。学生活动室设玻璃幕墙，有大面积的采光。走廊和楼梯间采光以人工和自然相结合。走廊通风依靠两端窗户，寝室为“穿堂风”有良好的通风能力。四、节能设计 本工程严格按齐齐哈尔市有关住宅节能进行设计。1、外墙主要选用300mm加气混凝土砌块。内墙主要选用200mm加气混凝土砌块 2、屋面采用聚苯乙烯保温板。 3、所有外墙窗均采用白色窗框中空玻璃塑钢窗。宿舍门均为三七子母防盗门。外墙外贴80mm厚grc增强水泥聚苯复合保温板，符合节能要求。五、立面造型（1）主体外墙贴红色瓷砖，楼层线上下夹贴白色瓷砖，女儿墙贴浅灰色瓷砖。（2）散水：800mm宽，坡度为4%，材料为混凝土。 （3）屋面做法：本工程为三类建筑，屋面防水等级为级，两道设防，选用三毡四油防水层，屋面保温层为聚苯乙烯塑料泡沫保温板。屋面采用双坡排水，女儿墙天沟内排水沟。3.3 建筑构造 现给出屋面做法图3-4和楼地面做法3-5，其他细部构造做法见墙身详图和楼梯详图。图3-4 屋面做法图3-5 楼地面做法第4章 结构设计结构设计需遵循安全性、适用性、耐久性。宿舍类建筑布置不需复杂。建筑工程中，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于c20；当采用400mpa及以上钢筋时，混凝土强度等级不应低于c25 4。居室在采用单层床时，层高不宜低于2.80m；在采用双层床或高架床时，层高不宜低于3.60m14。4.1 结构布置及结构计算简图的确定 计算单元选一榀框架，一榀框架选取的原理为两两相邻柱之间各取1/2形成的一个横向计算单元。此计算单元计算的结果在一定程度上可以较好的代表整个建筑其他部分的配筋。（1）结构布置该工程为学生宿舍，布置较为规则，楼层数5层，每层层高3.6m，主体建筑18.45m，女儿墙0.9m，每层有120m2的学生活动室，跨度较大，因此考虑采用钢筋混凝土框架结构体系。根据混凝土结构设计规范需设变形缝，变形缝宽度h/300=18450/300=61.5mm，由于模数限制，变形缝设为90mm。结构布置图见图4-1。（2）材料选用：构造钢筋采用hpb235级：查建筑抗震设计规范gb50011-2010附录a可知齐齐哈尔市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，建筑结构安全等级三级，设计地震分组为一组，场地类别二类，地面粗糙度b类。查建筑结构荷载规范gb50009-2001附录d.4可知基本雪压s0=0.4kn/m2，基本风压。图4-1 标准层结构平面布置图及计算单元4.2 初步估计截面尺寸框架梁截面尺寸应根据承受荷载大小、跨度、抗震设防烈度、混凝土强度等级等诸多因素综合考虑决定，此外还应注意满足刚度及剪压比的要求。一般框架柱的截面按轴压比先进行估算，同时需要满足构造要求。柱的剪跨比宜大于2，以免产生剪切破坏。4.2.1 梁截面初估（1）梁高 hb=(1/12-1/8)l 横向 hb=500750mm，取700mm 纵向 hb=6671000mm，取700mm 走廊 hb=200300mm，取为500mm （2）梁宽 b=(1/2-1/3.5)h=350mm-200mm，统一取b=300mm。表4-1 梁的尺寸选择层号混凝土强度等级横梁(bh)纵梁(bh)1-5c30bc、de跨cd跨3007003007003005004.2.2 柱截面初估计算简图见图4-2柱的负载面积示意图所示图4-2 柱的负载面积计算简图本工程为现浇钢筋混凝土结构，6度设防，高度30m，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验柱高度为(1/6-1/12)h，预估柱高为600mm600mm，验算柱截面尺寸：（1）柱轴向设计压力值n估算 （4-1） （2）柱的截面初估采用公式 （4-2）（3）边柱的截面初估n=1.25121033851.01.1=1980kn 所以，b=h=416mm，综合考虑取为bh=600mm600mm。（4）中柱的截面初估n=1.2512103384.21.01.1=2520kn 所以，b=h=469mm，综合考虑取为bh=600mm600mm。综上所述，柱截面取bh=600mm600mm。4.2.3 板截面初估楼板为现浇简支梁双向板，80mm0.25s故考虑风振系数 （5-2）2各层楼面处集中风荷载标准值计算（1）框架风荷载负荷宽度 b=(8.0+8.0)0.5=8.0m（2）计算风振系数由，查脉动增大系数表6知，由h/b=19.3582.0，h30m，查脉动影响系数表6知。表5-2 风振系数计算过程层号离地面高度(m)相对高度z/h(m)14.050.21.2210.480.081.01.04727.650.41.2210.480.271.01.158311.250.61.2210.480.451.141.231414.850.81.2210.480.741.141.380518.451.01.2210.481.01.251.469（3）各层楼面处集中风荷载标准值计算表5-3 各层楼面处集中风荷载标准值层号离地面高度sh下h上(kn)14.051.31.01.0470.450.6124.053.618.7327.651.31.01.1580.450.6773.63.619.50311.251.31.141.2310.450.8213.63.623.64414.851.31.141.3800.450.9203.63.626.50518.451.31.251.4690.451.0743.60.93风荷载作用下的计算简图图5-2 风荷载作用下的计算简图5.5 地震荷载计算1重力荷载代表值计算本框架结构建筑高度17.7m40m，以剪切变形为主，且质量和高度均匀分布，故采用底部剪力法计算水平地震作用。屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5屋面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楼面雪荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的1/2）的结构及构配件自重。1第5层重力荷载代表值计算（1）女儿墙的自重标准值g女=2.09(14.42+482+24)0.9=310.99kn（2）屋面板自重标准值g屋板=4.77(14.4242+12.412)=4006.8kn（3）梁自重标准值g横梁=4.31(14.49+42)=593.05kng纵梁=4.6604=1104kng次梁=3. 03614=254.52kng梁= g横梁+g纵梁+g次梁=1951.57kn（4）柱自重标准值（取50%）g柱=9.41(1.8-0.12)41=648.16kn（5）墙自重标准值（取50%）g外纵=0.59.54(48-0.66)+9.54(40-0.65)+9.22(8-0.6)=422.39kng外横=0.512.71(8.4-0.62)+12.71(6-0.6)4+9.22(6-0.6)2=232.81kng内纵=0.57.46(48-0.66)2+9.22(12-0.62)=381.01kng内横=0.510.95 (6-0.6)12+614=814.68kng隔=0.53.242.518=72.90kng墙= g外纵+g外横+g内纵+g内横+g隔=1923.79kn（6）屋顶雪荷载标准值（取50%）q5=q雪=0.50.4(14.4242+12.412)= 168kn（7）5层重力荷载代表值汇总g5= g女+g屋板+g梁+g柱+g墙+q5=310.99+4006.8+1951.57+648.16+1923.79+168=9009.31kn（8）5层重力荷载设计值g5=1.2(310.99+4006.8+1951.57+648.16+1923.79)+1.41682=11079.97kn2第4层重力荷载代表值计算（1）楼面板自重标准值 g楼板=3.72(14.4242+12.412)=3124.8kn（2）梁自重标准值 g横梁=4.31(14.49+42)=593.05kng纵梁=4.6604=1104kng次梁=3. 03614=254.52kng梁= g横梁+g纵梁+g次梁=1951.57kn（3）柱自重标准值（取50%）g柱=9.41(1.