土木工程毕业设计旅馆计算书.doc

- 41 -湖南工程学院毕业设计前 言毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，有利于向工作岗位过渡。本毕业设计课题为湘潭金海岸旅馆，要求对其进行建筑设计和结构设计。大学四年的时间是短暂的，学习的东西也是有限的。我们在校期间主要学习的是关于工业与民用建筑的一些最基本的知识。只有打好扎实的专业知识，才能为我们日后进行设计工作提供必要的准备。而毕业设计就给了我们一个将大学四年所学的基本知识应用于实践的机会。本次，我所设计的是旅馆，通过这个设计，不仅让我学会了如何查阅相关资料和建筑规范，更为可贵的是让我培养了一种认真负责，做事有理有据的做事态度。本次设计的重点是手算一榀框架，并对其进行设计。毕业设计与我们之前所做的课程设计不同，它是在老师的指导下，能独立系统的完成一项具体工程设计的全部过程。包括施工图的绘制。毕业设计具有实践性，综合性强的的显著特点。因而对培养我们的综合素质，创新能力和自学能力都具有其他环节无法替代的重要重用。在这一过程中，我们能够对以前所学的知识进行回顾，归纳与总结。同时，通过毕业设计还让我掌握了基础、楼梯设计的计算方法和思路，掌握了一些构造方面的要求。还有值得一提的是，在毕业设计过程中，我还熟练了使用本专业的一些绘图软件，例如，cad，天正，pkpm等。毕业设计是我们专业培养计划的最后，也是最重要的一个环节。它可以让我更好的了解本专业的基本知识，能较快的适应工作环境，解决具体的土木过程设计问题所需的综合能力和创新能力。因此，搞好本次设计，能够提高自身的各种能力和综合素质，合应用所学的土木工程房建方向的基础理论的培养，也是进行建筑及结构设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业为我今后的工作打下一个坚实的基础，也为以后的发展提供必要的前提。第一章 绪论1.1 设计目的毕业设计是学生综合运用所学知识解决实际工作能力的一次全面检验，是培养学生分析问题和解决问题能力的重要环节，是学生走上实际工作岗位前的最后一次训练。毕业设计综合运用我们在大学四年所学的基础知识、专业知识和基本技能进行建筑、结构、施工设计的重要实践过程，是完成学习全过程中重要的、最后的一个环节。其要求我们在老师的指导下在规定的时间内完成任务书中所规定的任务，从中学习、掌握和提高综合应用所学的理论知识进行分析问题和解决工程实际问题的能力，熟悉掌握建筑设计、结构设计和施工组织设计的设计方法，并能熟练运用autocad、天正、pkpm等制图软件，达到能够独立设计的目的。1.2 设计内容与方法1.2.1建筑设计1.建筑方案根据房屋建筑学、民用建筑设计通则、民用建筑设计防火规范等相关知识进行建筑方案的设计，针对工程的使用性质做出具体的设计。整个方案要满足学生的生活需要和宿舍楼正常的使用功能，功能分区要细致合理符合规范，使建筑物发挥出其应有的功能。2.建筑施工图运用cad和天正软件进行绘图，绘出建筑的平、立、剖等图。1.2.2 结构设计1.结构设计计算书（1）结构类型的选择，包括结构的布置及柱网尺寸。（2）估算结构的梁、板、柱的截面尺寸以及材料等级。（3）荷载计算：包括框架柱侧移刚度计算。（4）板内力及配筋计算。（5）水平荷载作用下框架侧移及内力计算、竖向荷载作用下框架内力计算、框架内力组合。（6）框架梁、柱配筋计算。（7）楼梯内力及配筋计算。（8）基础设计。（9）绘制结构施工图，编写设计说明书。2.设计方法（1）荷载计算：荷载计算包括水平荷载与竖向荷载计算。水平荷载有水平风荷载和水平地震作用；竖向荷载包括恒荷载与活荷载。（2）水平荷载作用下的框架内力计算：水平荷载作用下框架结构的位移及内力可用分层法计算。（3）竖向荷载作用下，一般取平面结构单元，按平面计算简图进行内力分析。（4）内力计算，采用弯矩二次分配法计算梁、柱端弯矩。（5）通过内力组合求得梁、柱构件各控制截面的最不利内力设计值并进行必要的调整后，即可对其进行截面配筋计算和采取构造措施。（6）板设计按塑性铰线法进行计算。（7）楼梯采用板式楼梯。（8）基础设计：根据上部荷载及与建筑物有关条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件、场地环境条件等来确定基础的类型以及基础埋深。首先要确定基础底面尺寸，按地基持力层承载力和地基软弱层承载力进行验算。应用地基计算模型计算，然后进行各项配筋计算。（9）按照制图标准绘制结构施工图。此外还应进行电算：电算的目的主要是对手算进行正确性的验算。具体电算采用pkpm软件进行计算。第二章 建筑设计2.1 设计原始资料1.工程概况：本工程为人才中学宿舍楼，建筑外型为l形，层数为五层。建筑面积：5250m2，首层高为4.2m，其余3.3m。2.建筑等级：耐久等级等，耐火等级级，抗震设防烈度为7度，等级为三级。3.建筑结构的安全等级为二级,设计使用年限为50年。4. 室内外高差0.45m。5.地质条件: 自然地表以下0.6m内为杂填土和腐殖土；0.6m4.5m为褐色粘土，地基土承载力设计值取220kpa；4.5m10m为卵石土层，10m以下为稳定地岩石。2.2 平面设计建筑平面设计是建筑方案设计的主要内容，它对是否满足建筑物的使用功能起着决定性的作用。建筑平面是表示建筑在水平各方向各部分的组合关系，能够较为集中的反映建筑物功能方面的问题，因此一般从平面设计入手。但在平面设计过程中要结合建筑物的整体空间效果，密切联系建筑的立面和剖面，不断调整和修改平面。再结合结构布置的要求，尽量使房间合理布置又满足结构设计的要求。一栋建筑除满足各房间的使用要求外，还需要交通联系部分把各房间联系起来。交通联系部分包括水平交通空间（走廊）、垂直交通空间（楼梯、电梯、台阶），交通枢纽空间（门厅、过厅）。合理组织好建筑内部交通和对外联系是平面设计的主要内容，它直接影响到建筑的使用和人员的安全。2.3 立面设计建筑立面表示建筑物四周的形象。立面设计是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下运用建筑造型和立面构图的规律进行的。根据初步确定的建筑内部空间组合的平剖关系，如建筑的大小，高低，门窗的位置，大小等，描述出建筑各立面的基本轮廓，作为进一步调整，统一进行立面设计的基础。首先推敲立面各部分总的比例关系，考虑作为一个整体的几个立面的统一，相邻的立面间的连接和协调，然后按建筑构图规律着重分析立面上墙面的划分和处理，门窗的安排和调整，最后对建筑入口、各部分装饰等做重点及细部加工。2.4 剖面设计剖面设计是确定建筑物竖向各房间的组合关系、空间的形状、尺度和建筑层次等。它与平面一样和建筑使用、造价、节约用地等有密切的关系，应结合平面全面的进行考虑。净高和层高 净高为房间地面到顶棚或其它构件底面的距离，与房间的使用性质、活动特点、采光通风、空间观感有关，层高已由任务书给出，它是该层地平或楼面到该上层楼面的距离，即净高加上楼板层的结构厚度。室内外高差 为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮，将室内地面适当抬高，一般从建筑物使用方便的原则出发，室内外高差不宜过大，一般为0.45m-0.6m。窗台高、窗高及门高 一般情况考虑层间窗台高与工作面的协调，取值班室面对大厅的窗台高0.9米。其它房间根据功能和空间观感协调窗台高度，客房及其余窗台高取1.2米；窗高主要影响房间的采光均匀度，框架结构建筑宜在框架梁或在联系梁下直接设窗，不宜另设过梁。2.5 建筑构造设计建筑构造设计是建筑设计的重要组成部分，是建筑平、立、剖的继续和深入，也是结构设计和施工的重要依据。外墙 框架结构的外墙只起维护作用，在保温隔热的同时要求质轻以减少结构负担，不宜采用普通砖石，宜采用轻质砌块或轻质板材。本设计选用陶粒空心砌块，砌块直接砌于框架梁上，一般梁下直接设门窗，不另设过梁，外墙厚240mm。内墙 一般只起分隔空间作用，根据内墙两侧空间的使用要求来选择墙体材料、尺寸和构造方式，楼梯间应有足够的防水性能；卫生间应具有防水、防潮性能等。楼面 采用现浇楼板，室内和走廊为陶瓷地砖楼面，卫生间为陶瓷锦砖，且卫生间地面比走廊低20mm ,以防止水外溢，周围墙体用瓷砖做防水处理。屋面不上人且有保温。女儿墙高1200mm，在端部做现浇砼压顶，采用有组织外排水。2.6 工程做法屋面（上人）：防水层：30厚c20细石混凝土 找平层：15mm厚1:3水泥沙浆找平 找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆 结构层：150mm厚钢筋混凝土板 抹灰层：10mm厚混合砂浆 结构层：150mm厚钢筋混凝土板 抹灰层：10mm厚混合砂浆 15层楼面： 大理石面层，水泥砂浆擦缝：30mm厚1：3干硬性水泥砂浆：水泥砂浆结合层一道：结构层：150mm厚钢筋混凝土板 抹灰层：10mm厚混合砂浆 （1）厕所：面砖地面150mm厚水泥砂浆保护层100mm厚钢筋混凝土板 防水剂（2道）15mm厚水泥砂浆找平120mm厚钢筋混凝土板（2）室外台阶：花岗石条石30厚1：3干硬性水泥砂浆结合层100厚c15现浇混凝土300厚中粗砂垫层（3）墙体：外墙20厚1：3水泥砂浆抹灰240厚实心粘土砖20厚水泥砂浆抹面 内墙：20厚1：3水泥砂浆抹灰240厚实心粘土砖20厚水泥砂浆抹面（4）门窗构件： 本建筑中窗均采用铝合金窗，除正门采用玻璃门外，其他门均采用实木门。第三章 结构布置及计算简图3.1 设计资料3.1.1 设计标高：室内外高差：450mm。3.1.2 地质资料（1）回填土：松散，厚1.5m，孔隙比e=0.95，含水量w=31%，比重g=2.（，压缩模量）；（2）淤泥质土：软塑，厚6m，褐黑色夹黄，有异味，孔隙比e=1.3，含水量w=52%，重度，（压缩模量）；（3）粉质砂土：中密，厚2米，标贯击实n=21，重度，（压缩模量）；（4）卵石层：密实，厚超10米，重型击实n=29，重度，（压缩模量）；3.1.3 基本风压：0 =0.353.1.4 活荷载楼梯间，走廊，餐厅2.5，大厅，客房，储藏室为2.0，上人屋面为2.0，其它地方活荷载均为2.0。3.2 结构方案的选择及结构布置3.2.1 工程概况该建筑为行政办公楼，采用框架结构。楼层为5层，主体高度20.4m，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为类。本工程采用全现浇框架结构体系，梁、板混凝土强度等级为c30，柱混凝土强度等级为c30。设计软件采用pkpm结构设计软件。3.2.2 结构布置平面布置如图3-1。底层柱、基础的混凝土强度等级为c30；其余各构件混凝土强度等级均为c30；钢筋型号见具体各构件计算书。.图3-1结构平面布置图3.2.3 结构选型3.2.3.1 梁截面初选边跨梁： h取 取h=700；取b=300；中跨梁： h取 取h=700；取b=300；次梁： h取 取h=500；取b=300；3.2.3.1 柱截面初选对于较低设防烈度地区的多层民用框架结构，一般可通过满足轴压比限值进行截面设计。本设计中房屋高度h30，抗震等级为三级，轴压比取0.9，各层重力代表值近似取12/。由图3-1可知：边柱、中柱的受荷面积分别为a=3.157.2=22.68，a=4.357.2=31.32，则竖向荷载下柱截面面积为：边柱：nv=1.37.23.15121035=1769040/ac165176.5/(0.911.9)=165176.5mm2中柱：nv=1.257.24.35121035=2349000/ ac2349000/(0.911.9)=219327.7mm2选柱截面为bh =5005003.2.4 结构计算简图根据地质资料确定基础顶面离室外地面为450，由此求得底层高为4.65，取号轴线横向框架计算简图如图2-2所示。图2-2 结构计算简图第四章 荷载计算4.1 恒载计算梁重： 3.13 3.13 2.00 柱：自重+粉刷 6.58 墙体：自重+粉刷240厚 2.36 200厚 2.08 门、窗：木门： 0.1 其它： 0.4 4.1.1 屋面框架梁线荷载标准值上人屋面恒载标准值计算：小瓷砖地面 0.55 100、140厚（2%找破）膨胀珍珠岩 100厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 隔声纸板吊顶 0.18 _屋面恒荷 4.07 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：g1wab=g1wcd=3.13g1wbc=1.88 g2wab=g2wcd= 14.65g2wbc=4.072.4=9.774.1.2 楼面框架梁线荷载标准值楼面恒载标准值计算:水磨石地面 0.55 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10252.50 隔声纸板吊顶 0.18 _楼面恒荷 3.28 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：g1ab=g1cd=3.13+2.08(3.6-0.6)=9.37g1bc= 1.88g2ab=g2cd=3.283.6=11.81g2cd=3.282.1=7.874.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值边 柱: 连系梁自重： 3.137.222.54 女儿墙自重及粉刷： 1.1.367.216.99 次梁传连系梁的集中传荷载： 1/2（6.6+6.6-3.6）1.84.07+21/26.639.27 连系梁传板的荷载 1/23.63.6/24.072=26.37 _顶层边节点集中荷载： 中 柱: 连系梁自重： 22.54 次梁传连系梁的集中传荷载： 39.27 连系梁传板的荷载 26.37+ 1/2（7.2+7.2-2.4）1/22.44.07=55.67 _ 顶层中节点集中荷载： 117.48 4.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值边 柱: 窗、墙及粉刷： 1.82.10.42+2.36（7.2-0.45）（3.6-0.6）-1.82.12=32.97 次梁传连系梁的集中传荷载： 2.08（6.6-0.45）（3.6-0.5）1/21/2+ 1/2（6.6+6.6-3.6）1.83.28+21/26.6=42.30 连系梁传板的荷载： 1/23.63.61/23.282=21.25 框架柱自重及粉刷： 6.583.623.69 _中间层边节点集中荷载： ga=gd= 120.21中 柱: 连系梁自重： 22.54 内纵墙自重、粉刷及门重： 2.08（7.2-0.45）（3.6-0.6）-21.02.4+1.02.40.42=34.06 次梁传连系梁的集中传荷载： 42.30 连系梁传板的荷载： 21.25+ 1/2（7.2+7.2-2.4）1/22.43.28=44.87 框架柱自重及粉刷： 23.69 _中间层中节点集中荷载： gb=gc=167.46 汇总以上计算结果可得本框架在恒荷载作用下的计算简图如图41。图4-1 恒荷载作用下的计算简图4.1.5 活荷载计算pwab=pwcd=2.03.6=7.2 pwbc= 2.02.1=4.2pab=pcd=2.03.6=7.2 pbc= 2.52.1=6.0 pwa=pwd=1/23.6+1/23.62+1/2(6.6+6.6-3.6) 3.6/2 2.0=29.16 pwb=wc29.16+1/2(7.2+7.2-2.4)1/22.42.0=43.56pa=pd=(3.61.8+1.81.8) 2.0=29.16 pb=pc29.16+1/2(7.2+7.2-2.1) 1/22.12.5=47.16 与地震作用组合的活荷载pwab=pwcd=1.62 pwbc=0.452.1=0.945 pwab=pwcd=2.03.6=7.2 pwbc= 2.52.1=5.254.1.6 风荷载计算由式（4-1）可算得风荷载的面荷载。 （4-1）其中因结构高度h30且高宽比0.1，此情况不起控制作用，故取，跨间按t形截面，因为： 属第一类 t形截面=实配 216 =402 满足要求。将下部跨间的216伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（），再计算相应的受拉钢筋。支座a：，=实配 218 。支座：=实配 218 满足要求。 。7.1.2 斜截面受剪承载力计算以顶层梁为例，最不利剪力为： 边跨截面尺寸验算： 则，满足。梁端加密区取两肢 hpb235 则， =222.5672.46。加密区长度取max(1.5h,500)=0.9，非加密区取两肢，中跨若梁端加密区取两肢则，=143.0728.91，加密区长度取max (1.5h,500 ) = 0.6，非加密区取两肢。各梁正截面、斜截面配筋列于表7-1、7-2中。表 7-1 梁正截面配筋计算层次截面m/实配钢筋/%第五层支座a-68.95402428218 （509）0.36-56.66402350218 （509）0.36ab跨中65.67-373216 （402）0.29支座-27.52226264214 （308）0.34bc跨中-13.51-127212 （226）0.25第四层支座a-144（982）0.7-99.83509859225 （982）0.7ab跨中83.95-513218 （509）0.36支座-49.86226496218 （509）0.36bc跨中-13.03-123212 （226）0.25第三层支座a-193.865091308325 （1473）1.05-124.81509800325 （1473）1.05ab跨中85.93-513218 （509）0.36支座-69.79226718222 （760）0.84bc跨中-13.03-123212 （226）0.25第二层支座a-242.296281703425 （1964）1.4-151.6628991425 （1964）1.4ab跨中91.35-546220 （628）1.07支座-90.47308969225 （982）1.09bc跨中-13.03-123214 （308）0.34第一层支座a-240.176031685225+222 （1742）1.24-179.36031196225+222 （1742）1.24ab跨中87.48-523616 （603）0.67支座-114.394021294225+122 （1362）1.4bc跨中-13.68-129216 （402）0.7表7-2 梁斜截面配筋计算层次梁号/梁端加密区非加密区实配钢筋长度/实配钢筋五层ab72.46332.20.04双肢0.9双肢bc28.91214.20.07双肢0.6双肢四层ab113.1332.20.28双肢0.9双肢bc52.74214.20.36双肢0.6双肢三层ab120.93332.20.38双肢0.9双肢bc73.25214.20.64双肢0.6双肢二层ab135.86332.20.47双肢0.9双肢bc94.76214.20.87双肢0.6双肢一层ab139.64332.20.56双肢0.9双肢bc119.35214.21.02双肢0.6双肢7.2 框架柱的截面设计7.2.1 剪跨比和轴压比验算表7-3 柱剪跨比轴压比验算柱号层次/a柱550041011.9117.1335.49239.58.050.0994127.6347.89369.87.060.1263136.4854.73544.06.080.2262163.0968.25848.45.830.3521211.6578.2611526.600.478b柱550041011.9119.7546.93249.96.220.1224138.7663.21460.26.010.2123161.5072.54666.85.430.2772191.0590.4810415.150.4321240.1592.5614156.330.587由表可知各柱的剪跨比（）和轴压比（）均满足规范要求。7.2.2 正截面承载力计算以第二层b柱为例，最不利内力组合为：第一组：m=149，n=483；第二组：m=33.39， n=1041；第三组：, 。采用对称配筋，纵筋采用hrb335级钢筋，混凝土保护层厚度取30，则40。 为大偏压。由曲线知大偏压的最不利组合为（ ），故该柱的最不利内力为第一组或第二组。第一组：调整后的组合与调整前相比取最不利，即 =149 ,=483 取20和偏心方向截面尺寸的l/30两者中的较大值，即450/30=15，故取=20。柱的计算长度 因 故应考虑偏心矩增大系数。对称配筋 第二组：取20和偏心方向截面尺寸的l/30两者中的较大值，即450/30=15，故取=20。因 故应考虑偏心矩增大系数。对称配筋 实配 （）总配筋率 满足要求。7.2.3 斜截面承载力计算以顶层b柱为例进行计算。由前可知，上柱柱端弯矩设计值对三级抗震等级，柱底弯矩设计值则框架柱的剪力设计值剪跨比则， 满足要求。 与相对的轴力n=1003，故取n=723柱端加密区箍筋选用四肢则最小体积配筋率 满足要求。各层柱的、正截面、斜截面配筋列于表7-4、表7-5中。表 7-4 柱正截面配筋计算柱号层次内力组控制内力偏压对称配筋计算实配a柱五115.07106.23大1.1000.053115804252.04243.01大1.270.109124.8373.74149.62大1.0480.067578.8四153.54219.48大1.080.121170804245.2540.42大-3104.26362.82大1.1100.089602三1111.2479.82大1.1010.108253.7804240.031046大-3115.08375.39大1.080.