土木工程毕业设计（论文）-某五层学生公寓宿舍楼设计.pdf

怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 1 页 共 111 页 1 设计资料 全套图纸，加 153893706 1. 工程名称： 2. 建设地点。 3. 工程概况：建筑总高为 20.4 米，主体为 5 层，每层层高 3.6m，室内外高差为 0.45m。 4. 温度：最热月平均 30.3，最冷月平均 3.7；室外计算温度：夏季极端最高 40.6， 冬季极端最低-11.3。 5. 相对湿度：最热月平均 75%。 6. 主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压 0.35 kn/m 2， r=1.0。 7. 雨雪条件：年降雨量 1450mm，日最大降水强度 192mm/日；暴雨降水强度 3.31mm/s,100mm 2；基本雪压 0.35 kn/m2。 8. 抗震设防：按 7 度抗震设防。 9. 工程地质条件： 拟建场地各地层由上往下依次为： 人工填土，厚度 0.8-1.5m，不宜作为持力层； 新冲积粘土，厚度 0.4-1.2m，不宜作为持力层； 冲击粉质粘土，厚度 4.5-5.6m，是较好的持力层，承载力特征值 270kpa； 残积粉质粘土，厚度=97.504565250/ 3 . 140 . 125 . 0 25 . 0 2 0 b 满足要求。 mmmmn mmmmmmn hf bhfv s a yv tbsv 565/21025 . 1 )565250/43 . 1 7 . 01055.131( 25 . 1 )7 . 0( 2 23 0 0 - = - = 0v 满足 v 满足 v 满足 v 满足 0.7ftbh0/kn 141.39 141.39 141.39 141.39 是否构造配箍 v 是 v 是 v 是 v 是 取双肢箍 asv=101/mm 2 28 28 28 28 s v 满足 v 满足 v 满足 v 满足 0.7ftbh0/kn 141.39 141.39 141.39 141.39 是否构造配箍 v 是 v 是 v 是 v 是 取双肢箍 asv=101/mm 2 28 28 28 28 s v 满足 v 满足 v 满足 v 满足 0.7ftbh0/kn 141.39 141.39 141.39 141.39 是否构造配箍 v 是 v 是 v 是 v 是 取双肢箍 asv=101/mm 2 28 28 28 28 s v 满足 v 满足 v 满足 v 满足 0.7ftbh0/kn 141.39 141.39 141.39 141.39 是否构造配箍 v 是 v 是 v 是 v 是 取双肢箍 asv=101/mm 2 28 28 28 28 s v 满足 v 满足 v 满足 v 满足 0.7ftbh0/kn 141.39 141.39 141.39 141.39 是否构造配箍 v 是 v 是 v 是 v 是 取双肢箍 28 28 28 28 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 86 页 共 111 页 asv=101/mm 2 s =b 满足要求。 （3）正截面受弯承载力计算 柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。 a 轴柱 knmmmmmmnbhfn bcb 1081518 . 0 365400/ 3 . 14 2 01 =xa 1 层 从柱的内力组合表可见， b nn 或接近于 b n ，选用m 大、n大的组合，最不利组 合为： = = knn mknm 25.1525 44.25 和 = = knn mknm 63.1057 97.130 第一组内力 = = knn mknm 25.1525 44.25 在弯矩中没有由水平荷载产生的弯矩，柱的计算长度mhl6 . 40 . 1 0 = mm kn mkn n m e68.1610 25.1525 44.25 3 0 = = 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 91 页 共 111 页 mm mmmm mm ea20 1330/400 20 max= = = mmmmmmeee ai 68.362068.16 0 =+=+= 75 . 0 1025.1525 400400/ 3 . 145 . 05 . 0 3 2 1 = = kn mmmmmmn n afc x 因为1567 . 7 4 . 0/6 . 4/ 0 =+ + - - - = b c sb c cb bhf ah bhfne bhfn )( )5 . 01 ( 0 2 01 sy c ss ahf bhfne aa - - = xxa )35365(/360 )720 . 0 5 . 01 (720 . 0 )365(400/ 3 . 1469.2301025.1525 2 223 mmmmmmn mmmmmmnmmn - - = 075% max m，根据混凝土结构设计规范 gb50010-2002 第 7.3.11 节第 3 条之规定： 当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75%以上时，框架柱的计算长度 0 l 可按下 列两个公式计算，并取其中的较小值： hl lu )(15 . 0 1 0 ff+= （7.3.11-1） 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 92 页 共 111 页 hl)2 . 02( min0 f+= （7.3.11-2） 式中 u f、 l f柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之各的 比值； min f 比值 u f、 l f中的较小值； h 柱的高度，按表 7.3.11-2 的注采用。 在这里， e ee u 056.19 467.14071.16+ =f1.60 l f0 min f 0 mmhl lu 70 . 5 6 . 4)60 . 1 15 . 0 1 ()(15 . 0 1 0 =+=+=ff mmhl2 . 96 . 42)2 . 02( min0 =+=f 所以，= 0 l5.70m 525.14400/5700/ 0 =mmmmhl考虑偏心矩增大系数。 048 . 1 1063.1057 400400/ 3 . 145 . 05 . 0 3 2 1 = = n mmmmmmn n afc x 因此，= 1 x1.0；=hl / 0 14.25=h 属于大偏心受压。 mmmm mm mma h ee si 84.33735 2 400 85.14324 . 1 2 =-+=-+=h 由于采用对称配筋， ss aa =， yy ff=。所以 knmmmmmmnhbfn bcb 1081365518 . 0 400/ 3 . 140 . 1 2 01 =xa b nknnh， b nn max n=2913.89kn 满足要求。 （5）斜截面受剪承载力计算 a 轴柱 1 层 最不利内力组合 = = = 13.40 63.1057 97.130 v knn mknm 因为 剪跨比334 . 5 365 . 0 2 7 . 06 . 4 2/ 0 = - = m mm hhnl，所以3=l 因为 nknmmmmmmnafc1.1 k f =1.13270=297kpa 基础底面尺寸 先按中心荷载作用下计算基底面积： 2 3 12 . 6 7 . 2/20336 18.1725 m mmknkpa kn df n a g = - = - g 但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大 20%40%，取 1.2。 a=1.2 a =1.236.12m 2=7.34m2 选用矩形：宽3长=3.0m33.0m，a=9 m 2(满足要求) 基础剖面尺寸的确定采用台阶式独立基础 构造要求：一阶台阶宽高比1.75；二阶台阶宽高比1.0。 独立基础示意图如图 28 所示。 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 97 页 共 111 页 图 9.2.1 独立基础示意图 9.2.3 地基承载力验算 322 5 . 4)0 . 3(0 . 3 6 1 6 1 mmmbhw= 作用于基础中心的弯矩、轴力分别为： mknmknmknm=+=32.432 . 190.1444.25 knn18.1725= 2 min max / 06.236 32.255 63 . 9 69.245 5 . 4 32.43 9 97 . 22018.1725 mkn w m a gn p p = + = + = kpafkpap a 2 . 4033362 . 12 . 132.255 max =kpap kpafkpa pp p33669.245 2 minmax =b b)第一变阶处抗冲切验算 = 0 h800mm-50mm=750mm，= 1 bat1.0m，= 1 a1.0m， mbmmmhat0 . 35 . 275 . 0 20 . 12 0 =b c)第二变阶处抗冲切验算 = 0 h400mm-50mm=350mm，= 2 bat2.0m，= 2 a2.0m， mbmmmhat0 . 37 . 235 . 0 20 . 22 0 =b 9.2.5 配筋计算 选用 hrb335 钢筋（f y = 300n/mm 2） 基础长边与短边长度大至相等，取配筋相同。 -截面（柱边） 柱边净反力 )( 2 min,max,min,1 ,nn c nn pp l al pp- + += )06.23632.255( 0 . 32 4 . 00 . 3 06.236- + += kpa97.246= 悬臂部分净反力平均值： kpapp nn 15.251)97.24632.255( 2 1 )( 2 1 1 ,max, =+=+ 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 100 页 共 111 页 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 21 ,max, 1cc nn bbal pp m+- + = )4 . 00 . 32()4 . 00 . 3( 24 15.251 2 +-= mkn =74.452 2 6 0 1 1 , mm1458 11503009 . 0 1074.452 9 . 0 = = hf m a y s -截面（第一变阶处） )( 2 min,max, 1 min,2,nnnn pp l al pp- + += )06.23632.255( 0 . 32 0 . 10 . 3 06.236- + += kpa90.248= 悬臂部分净反力平均值： kpapp nn 11.252)90.24832.255( 2 1 )( 2 1 2,max, =+=+ 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 1 2 1 2,max, 2 bbal pp m nn +- + = )0 . 10 . 32()0 . 10 . 3( 24 11.252 2 +-= mkn =13.294 2 6 0 2 2, 1452 7503009 . 0 1013.294 9 . 0 mm hf m a y s = = -截面（第二变阶处） )( 2 min,max, 2 min,3 ,nnnn pp l al pp- + += )06.23632.255( 0 . 32 0 . 20 . 3 06.236- + += kpa11.252= 悬臂部分净反力平均值： kpapp nn 72.253)11.25232.255( 2 1 )( 2 1 3 ,max, =+=+ 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 2 2 2 3 ,max, 3 bbal pp m nn +- + = 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 101 页 共 111 页 )0 . 20 . 32()0 . 20 . 3( 24 72.253 2 +-= mkn =57.84 2 6 0 3 3 , 895 3503009 . 0 1057.84 9 . 0 mm hf m a y s = = 故长短配筋按 2 1 , 1458mmas=，实配14200（as=1539mm 2），即 10 14。 独立基础配筋见图 9.2.2。 图 9.2.2 基础配筋示意图 9.3 联合基础设计（轴 b、c 柱基础） c、d 柱 400mm400mm，轴线距离 2100mm，因此可采用联合基础。 9.3.1 基础承受的荷载确定 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 102 页 共 111 页 1 框架柱传来荷载： 先考虑 b、c 柱恒载、活载组合： 因为 b 柱为：m=10.30 knm，n=1936.97kn，v=6.42kn。 则 b、c 柱组合值： m=10.30 knm+25.13 knm =35.43 knm，n=1936.97kn+191.33kn =2128.3kn， v=6.42kn+9.38kn =15.8kn 2.地基梁传来的荷载： 梁：250mm600mm 传至基础的梁荷载=3.75 kn/m3.6m2=27kn 3.底层墙体传来的荷载 0.000 以下的墙体自重 0.000 以下的墙体传至基础的荷载： 4.1 kn/m33.6m2=29.52kn 0.000 以上的墙体传至基础的荷载： 15.56 kn/m3 (6.9m-0.4m)/2+17.12 kn/m3 (3.6m-0.4m)+4.98 kn/m3(3.6m-0.4m)=121.29kn 则基础受到的荷载为：m=25.13 knm，n=2306.11kn，v=15.80kn。 9.3.2 初步确定基础的尺寸 地基承载力的的深度修正 基础底面的承载能力修正值为： )5 . 0() 3(-+-+=dbff mdmbaka ghgh =270kpa+1.5320kn/m 33(3.15m-0.5m) =349.5kpa1.1 k f =1.13270=297kpa 按中心荷载作用下计算基底面积： 2 3 05 . 8 15 . 3 /20 5 . 349 11.2306 m mmknkpa kn df n a g = - = - g 但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大 20%40%，取 1.2。 a=1.2 a =1.238.05m 2=9.66m2 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 103 页 共 111 页 选用矩形：宽3长=3.0m35.5m，a=16.5m 2(满足要求) 独立基础示意图如图 9.3.1 所示。 图 9.3.1 联合基础示意图 9.3.3 地基承载力验算 322 13.15)5 . 5(0 . 3 6 1 6 1 mmmbhw= 作用于基础中心的弯矩、轴力分别为： mknmknmknm=+=23.516 . 18 .1543.35 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 104 页 共 111 页 knn30.2128= 2 min max / 60.179 38.186 39 . 3 99.182 13.15 23.51 5 . 16 5 . 167 . 22030.2128 mkn w m a gn p p = + = + = kpafkpap a 4 . 419 5 . 3492 . 12 . 138.186 max =kpap kpafkpa pp p 5 . 39499.182 2 minmax =b b)第一变阶处抗冲切验算 = 0 h800mm-50mm=750mm，= 1 bat1.0m，= 1 a3.5m， 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 105 页 共 111 页 mbmmmhat0 . 35 . 275 . 0 20 . 12 0 =b c)第二变阶处抗冲切验算 = 0 h400mm-50mm=350mm，= 2 bat2.0m，= 2 a4.5m， mbmmmhat0 . 37 . 235 . 0 20 . 22 0 =b 9.3.5 配筋计算 选用 hrb335 钢筋（f y = 300n/mm 2） -截面（柱边） 柱边净反力 )( 2 min,max,min,1 ,nn c nn pp l al pp- + += )60.17938.186( 5 . 52 5 . 25 . 5 60.179- + += kpa53.184= 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 106 页 共 111 页 悬臂部分净反力平均值： kpapp nn 46.185)53.18438.186( 2 1 )( 2 1 1 ,max, =+=+ 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 21 ,max, 1cc nn bbal pp m+- + = )4 . 00 . 32()5 . 25 . 5( 24 46.185 2 +-= mkn =1 .445 2 6 0 1 1 , 5 . 1433 11503009 . 0 10 1 . 445 9 . 0 mm hf m a y s = = -截面（第一变阶处） )( 2 min,max, 1 min,2,nnnn pp l al pp- + += )60.17938.186( 5 . 52 5 . 35 . 5 6 . 179- + += kpa15.185= 悬臂部分净反力平均值： kpapp nn 77.185)15.18538.186( 2 1 )( 2 1 2,max, =+=+ 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 1 2 1 2,max, 2 bbal pp m nn +- + = )0 . 10 . 32()5 . 35 . 5( 24 77.185 2 +-= mkn =73.216 2 6 0 2 2, 1070 7503009 . 0 1073.216 9 . 0 mm hf m a y s = = -截面（第二变阶处） )( 2 min,max, 2 min,3 ,nnnn pp l al pp- + += )60.17938.186( 5 . 52 5 . 45 . 5 6 . 179- + += kpa76.185= 悬臂部分净反力平均值： 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 107 页 共 111 页 kpapp nn 07.186)76.18538.186( 2 1 )( 2 1 3 ,max, =+=+ 弯矩：)2()( 2 ( 24 1 2 2 2 3 ,max, 3 bbal pp m nn +- + = )0 . 20 . 32()5 . 45 . 5( 24 07.186 2 +-= mkn =02.62 2 6 0 3 3 , 656 3503009 . 0 1002.62 9 . 0 mm hf m a y s = = 故长短配筋按 2 1 , 5 . 1433 mmas=，实配14200（as=1539mm 2），即 1014。联合基础配筋见图 9.9.2。 图 9.2.2 联合基础配筋示意图 10 楼梯设计 10.1 设计资料 10.1.1 楼梯概况 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 108 页 共 111 页 本工程楼梯为现浇整体梁式楼梯，踏步尺寸 150mm300mm，层高 3600mm；采用混 凝土强度等级 c30，板采用 hpb235 级，梁采用 hrb400 级钢筋；楼梯上均布活荷载标准 值 q=2.0 kn/m 2。 计算轴线第二层楼梯。平台板、平台梁设计从略。 10.1.2 楼梯结构平面布置图 图 10.1.1 楼梯平面图 10.2 楼梯板设计 10.2.1 梯段板数据 板倾斜角：tg=150/300=0.5；=26.6；cos=0.894；取 1m 宽板带计算。 10.2.2 确定板厚 踏步尺寸 300mm 150mm，斜板厚度取mm40=t，cos=0.894，则截面平均高度为： 怀化学院学生公寓 4 号楼设计 第 109 页 共 111 页 120mm 0.894 40mm 2 150mm =+=h。 10.2.3 荷载计算 恒荷载： 踏步板自重 1.20.12m0.3m25kn/m 3=1.08kn/m 踏步面层重 1.2（0.3m+0.15m）0.65kn/m 2=0.35kn/m 踏步抹灰重 1.20.335