土木工程毕业设计（论文）-孟津县第二高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计.doc

孟津县第二高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计摘 要本设计是孟津县第二高级中学学生宿舍楼建筑和结构设计，该工程为框架结构。一字型结构，总层数为五层，层高3.6m。功能分区主要包括：门厅，值班室，宿舍，会客室，卫生间，公共洗衣房等组成。结构设计成果有结构设计计算书一份，结构设计总说明，结构平面布置图及现浇楼板钢筋图，一榀框架的配筋图及梁柱详图等。本设计是中学生宿舍楼，由于中学生的逆反心理比较强，爱打闹，不容易管理。为了满足学校管理需要设有三个门厅，可以把整座楼分开使用，方便学校的管理和利用。本设计虽然是在老师认真指导下，且严格按相关规范设计，但是由于本人水平有限，经验不足，计算书和设计中会出现错误和不足，只能够称为简单设计。关键词：结构设计，宿舍楼，基础计算，框架结构，梁板全套图纸加扣 3012250582Mengjin second senior high school student dormitory building and structure designABSTRACTThis design is the second senior high school student dormitory building mengjin architecture and structure design, the project for the frame structure. One word structure, the total number of layers of five layers, the height of 3.6 m. Functional partition mainly includes: the hall, office, dorm room, drawing room, toilet, public laundry room, etc. Structure design results have a structure design calculation, structure design of the total, structure layout and the cast-in-place floor slab reinforcement figure, a figure and the reinforcement of cross beam detail, etc. This design is a middle school student dormitory building, due to the high school students reverse psychology, playfulness, not easy to management. In order to meet the requirements of school management is equipped with three hall, can separate the whole building use, convenient management and utilization of the school. Although this design is in under the guidance of the teacher carefully, and in strict accordance with the relevant design standards, but because of my level is limited, lack of experience, and can appear error in the calculation and design, can only be called a simple design.Keywords: structural design, dormitory building, basic calculation and frame structure, the beam slab目录前言1第1章 结构设计概述11.1 设计依据11.2 框架承重方案11.3 框架结构计算简图11.4结构计算1第2章 构件计算22.1 楼板LB-1计算22.2 楼梯计算42.2.1 梯段板的计算42.2.2 平台板的计算52.2.3 平台梁的计算6第3章 框架计算83.1 设计基本资料83.2 框架计算简图83.2.1 确定梁柱截面尺寸83.2.2 确定杆件长度103.2.3 框架梁柱线刚度计算113.2.4 确定框架计算简图123.3 恒荷载作用下的内力计算123.3.1 恒荷载标准值统计123.3.2 框架梁均布荷载计算143.3.3 梁端集中力计算153.3.4 梁端附加弯矩计算163.3.5 框架弯矩计算173.3.6 框架梁端、柱端剪力计算223.3.7 框架柱轴力计算263.4 活荷载作用下的内力计算283.4.1框架梁均布荷载计算283.4.2梁端集中力计算283.4.3梁端附加弯矩计算293.4.4框架弯矩计算303.4.5框架梁端、柱端剪力计算：333.4.6框架柱轴力计算：363.5风荷载作用下的内力计算373.5.1基本数据计算373.5.2 计算框架个节点上风荷载标准值373.5.3计算柱端剪力和弯矩383.5.4 计算梁端弯矩423.5.5计算梁端剪力433.5.6计算柱子轴力443.5.7绘内力图453.6框架内力组合及配筋473.6.1荷载组合四种情况473.6.2不利内力组合48 3.6.2.1框架梁：48 3.6.2.2框架柱：483.6.3 框架梁配筋计算483.6.4 框架柱配筋计算51第4章基础计算564.1地基承载力特征值564.2初步选择基底尺寸564.3验算持力层地基承载力564.4冲切验算（采用基本组合）574.4.1计算基底净反力574.4.2基础高度574.5基础底板配筋574.5.1基础截面（柱边）574.5.2 基础截面（柱边）58 结论60 谢辞61参考文献62前言本设计题目为孟津县第二高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计。人们生活的条件越来越好，对于文化素质的要求越来越高，加上国家政策也很好，上中学的人越来越多，宿舍楼的需求量越来越大。然而随着科学技术的发展，对建筑的要求也越来越高。无障碍宿舍当然是首屈一指的，残疾人上学的越来越多，我们应该考虑到他们的生活，制定专门宿舍供他们使用，这也是我们社会人性化的要求。再加上国家新的法律法规的制定，相关新建筑规范的出台，对建筑的要求越来越高，新的建筑就应运而生，新型宿舍楼也应时产生了。我们国家还是属于发展中国家，经济和技术方面还是比较落后的。框架结构的使用，在我们国家还没有应用多长时间。加上我们经济水平的有限，对于住宿楼的要求还不够人性化。简单来说电梯的使用，为什么没有残疾人专用电梯，在学校等公共场合都应设置残疾人专用电梯，方便他们的生活学习需求。本设计考虑中学生生活，满足了他们生活住宿的需要。但是由于水平有限还是有错误和不足。 61第1章 结构设计概述1.1 设计依据设计的依据主要有：建筑安全等级二级，抗震等级三级，抗震设防烈度为7度；相关规范：建筑结构荷载规范 （GB50009-2012）混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）1.2 框架承重方案根据楼盖的平面布置及竖向荷载的传递路径，框架的承重方案可分为横向、纵向及纵横向框架承重三种方案。在实际工程中，一般采用横向框架承重方案。因设计房屋横向较短，柱子数量少，当采用横向承重方案时，横向框架梁的截面高度大，可增加框架的横向侧移刚度。本设计采用了横向框架承重方案。1.3 框架结构计算简图计算简图是用梁柱的轴线表示的：梁柱轴线取各自的形心线；对于钢筋混凝土楼盖整体浇注的框架梁，可取楼板底面处作为梁轴线。底层的下柱取至基础顶面。当上下柱截面尺寸不同且形心线不重合时，取顶层柱的形心线作为柱子的轴线。因此按此计算简图算出的内力是计算简图轴线上的内力，由于此轴线不一定是各截面的形心线，故在截面配筋计算时，应将计算简图轴线上的内力转化为柱截面形心处的内力，即计入上、下柱截面形心间的偏心距对截面弯矩的影响。1.4结构计算本宿舍楼设计分别进行了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。框架梁、柱内力组合，然后进行梁、柱截面设计及配筋计算以及各构件的计算。构件的计算其中包括楼板配筋计算、楼梯计算、基础设计等。第2章 构件计算2.1 楼板LB-1计算图2-1 现浇板平面图（1）板厚确定：由图可见上面板的长宽比为，查规范不大于3的都宜按双向板计算。 故取（2）荷载计算(取1m宽板带为计算单元)： 水磨石楼面 100mm厚混凝土板重 V形轻钢混凝土板 恒荷载标准值 恒荷载设计值 活荷载标准值 活荷载设计值 总荷载设计值 （3）内力计算： 计算跨度取与中较小值 所以 跨中弯矩 可近似按照单跨双向板计算，求跨中弯矩按四边简支查系数 因为 查表按内插法求得： 所以 支座弯矩求支座弯矩按四边固定查系数因为 查表按内插法求得： 所以 （4）配筋计算：板的混凝土强度等级：C30级（，）钢筋采用HRB400级（）表2-1板的配筋计算表截面8.2551063.431067.1951065.047166)80708080 0.090.0500.0790.0550.0940.0500.0820.057299159261187200200200200实配钢筋8160820081808200注: 取与中较大值，故取2.2 楼梯计算图2-3 楼梯平面图踏步取150300（mm），安全等级为二级，构件重要系数为：r0=1.02.2.1 梯段板的计算 （1）板厚确定： 根据上图所示 ，故取。 （2）荷载计算（取1m宽板带为计算单元） 板倾斜角 , 水磨石面层 踏步 梯段板 20mm厚石灰砂浆抹灰 恒荷载标准值 活荷载标准值 总荷载设计值 （3）内力计算：因为梯段板两边搭在平台梁上，所以梯段板按单向板计算跨中弯矩计算跨度 跨中弯矩 （4） 配筋计算：板的混凝土强度等级：C30级（，）钢筋采用：HRB400级（） 选配10160()，根据规范构造要求垂直于受力方向的分 布筋选用8200,板面构造钢筋选用10200。2.2.2 平台板的计算（1）板厚确定：根据上图 取（2）荷载计算（取1m宽板带计算） 水磨石面层 100mm混凝土板 20厚的板底抹灰 恒荷载标准值 活荷载标准值 总荷载设计值 （3）内力计算：因为平台板两边搭在平台梁上，所以平台板按单向板计算跨中弯矩计算跨度 跨中弯矩 （4）配筋计算：钢筋筋采用：HRB400级（） 选配8200()，根据规范构造要求垂直于受力方向的分布筋选用8200。2.2.3 平台梁的计算平台梁截面高度：取 取 （1）荷载计算：平台梁自重 平台梁抹灰重 平台板传来的均布荷载 梯段板传来的均布荷载 总设计值 （2）内力计算：计算跨度 跨中弯矩 最大剪力 （3） 配筋计算：平台梁中纵向受力钢筋采用：HRB400级（）纵向受力筋 选配2根18()，根据构造要求架立筋选用2根12箍筋斜截面承载力hw/b=h0/b=365/200=1.8254 可按构造要求配置8200。第3章 框架计算3.1 设计基本资料抗震设防烈度为7度，基本风压为，建筑结构安全等级级材料选用： 梁柱混凝土均选用级（） 梁柱受力钢筋均选用级（） 箍筋均选用级（）取一榀完整结构，荷载分布均匀的且具有代表性的框架作为计算单元。图3-1 一榀框架计算单元3.2 框架计算简图3.2.1 确定梁柱截面尺寸（1）房间梁框架梁（横梁）：L=6600mmh=(1/121/8)L=（1/121/8）6600=550825mm，取h=600mm。b=(1/31/2)h=（1/31/2）600=200300mm，取b=250mm。 故截面尺寸为 bh=250mm600mm。框架梁（纵梁）：L=7200mmh=(1/121/8)L=（1/121/8）7200=600900mm，取h=600mm。b=(1/31/2)h=（1/31/2）600=200300mm，取b=300mm。 故截面尺寸为 bh=300mm600mm。（2）走道梁L=2700mmh=(1/121/8)L=（1/121/8）2700=225338mm，取h=400mm。b=(1/31/2)h=（1/31/2）400=150200mm，取b=250mm。 故截面尺寸为 bh=250mm400mm。（3）次梁L-1： 取 取故截面尺寸为 bh=250mm500mm。（4）柱以底层中柱的截面尺寸为准：多层框架民用建筑竖向荷载标准值，荷载综合分项系数取1.25查抗震规范现浇钢筋混凝土结构房屋的抗震等级为三级；查混凝土设计规范得柱的轴压比限值为0.85，即N/fCA0.85。图3-2 柱子的负荷面积边柱 柱 3.2.2 确定杆件长度梁和柱均为整体现浇节点可以简化为刚节点，底层柱与基础的连接点可简化为刚节点。各杆件长度确定梁跨则是取柱中心线到中心线的距 离，底层柱的长度取为底层层高加1m，其余各层取层高。3.2.3 框架梁柱线刚度计算现浇板的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减少了框架的侧向移动。在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的框架梁取I =2I0（I0 为梁的截面惯性矩）；(、为梁、柱线刚度，、为梁、柱的截面惯性矩 ，L、H为梁的跨度和柱高，E为弹性模量，E=3.0107KN/m2)。梁边框架梁： 中框架梁： 柱底层框架边柱： 底层框架中柱： 2-5层框架边柱： 2-5层框架中柱： 取底层框架边柱线刚度为1.0，即则其他层梁柱相对线刚度为：边框架梁： 中框架梁： 底层框架中柱： 2-5层框架边柱： 2-5层框架中柱： 3.2.4 确定框架计算简图 图3-3 框架计算简图3.3 恒荷载作用下的内力计算3.3.1 恒荷载标准值统计（1）屋面30mm厚细石混凝土保护层 0.0324=0.72KN/三毡四油防水层 0.40KN/20mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.40KN/120厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.120.5=0.06KN/100mm厚钢筋混凝土板 0.125=2.5KN/20mm厚石灰砂浆抹灰层 0.02017=0.34KN/ 4.42KN/（2）标准层楼面水磨石楼面 0.65KN/100mm厚混凝土板重 0.125=2.5KN/20mm厚石灰砂浆抹灰 0.02017=0.34KN/ 3.49KN/（3）梁重：bh=250mm600mm（横梁）梁自重 （0.6-0.1）250.25=3.13KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 (0.6-0.1) 20.02017=0.34KN/m 3.47 KN/m梁重：bh=300mm600mm(纵梁)梁自重 （0.6-0.1）250.30=3.75KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 (0.6-0.1) 20.02017=0.34KN/m 4.09 KN/m梁重：bh=250mm500mm(次梁)梁自重 （0.5-0.1）250.25=2.5KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 (0.6-0.1) 20.02017=0.34KN/m 2.84 KN/m梁重：bh=250mm400mm（横梁）梁自重 （0.4-0.1）250.25=1.88KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 (0.4-0.1) 20.02017=0.20KN/m 2.08 KN/m（4）边柱重：bh=500mm500mm柱自重 0.50.525=6.25KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 2(0.5+0.5)0.0217=0.68KN/m 7.93KN/m中柱重：bh=600mm600mm柱自重 0.60.625=9.00KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰层 2(0.5+0.5)0.0217=0.68KN/m 9.68KN/m（5）外墙重：加气混凝土砌块自重 0.26.5=1.3 KN/陶瓷锦砖外墙面 0.7 KN/20mm厚石灰砂浆抹灰墙面 20.02017=0.68 KN/ 2.68 KN/（6）内墙重加气混凝土砌块自重 0.26.5=1.3 KN/20mm厚石灰砂浆抹灰墙面 20.02017=0.68 KN/ 1.98 KN/（7）女儿墙重女儿墙自重 0.90.26.5=1.17KN/m压顶自重 0.060.2525=0.38KN/m20mm厚石灰砂浆抹灰内墙面 1.20.02017=0.41KN/m陶瓷锦砖外墙面 1.20.7=0.84KN/m 2.8KN/m（8）铝合金门窗 0.4 KN/3.3.2 框架梁均布荷载计算（1）顶层边跨框架梁：屋面板传来的荷载 梁重bh=250mm600mm 3.47KN/m （2）顶层中跨框架梁：梁重bh=250mm400mm （3）标准层边跨框架梁：楼面板传来的荷载 梁重bh=250mm600mm 内墙重 1.98(3.6-0.6)=5.94KN/m（4）标准层中跨框架梁：梁重bh=250mm400mm 3.3.3 梁端集中力计算一、顶层梁端集中力 （1）边跨框架梁端女儿墙重： 框架纵梁重： 屋面板传来的荷载： 屋面板传给次梁的荷载： 次梁（bh=250mm500mm）重： （2）中间跨框架梁端框架纵梁重： 屋面板传来的荷载： 屋面板传给次梁的荷载： 次梁（bh=250mm500mm）重： 二、标准层梁端集中力 （1）边跨框架梁端外墙重： 窗重： 框架纵梁重： 楼面板传来的荷载： 楼面板传给次梁的荷载： 内墙传给次梁的荷载： 次梁（bh=250mm500mm）重： （2）中间跨框架梁端内墙重： 门重： 框架梁重： 楼面板传来的荷载： 楼面板传给次梁的荷载： 内墙传给次梁的荷载： 次梁（bh=220mm200mm）重： 3.3.4 梁端附加弯矩计算一、顶层梁端附加弯矩（1）边跨（偏心距e=0mm）： MA= -MD=0KN/m（2）中跨（偏心距e=200mm）： MB= -MC=160.730.20=32.146KN/m二、14层梁端附加弯矩（1）边跨（偏心距e=0mm）： MAB= -MBA=0KN/m（2）中跨（偏心距e=200mm）： MBC= -MCB=176.90.20=35.38KN/m图3-4 框架恒荷载布置3.3.5 框架弯矩计算因为一榀框架为对称结构，且荷载为正对称荷载，所以取框架的一半计算，中点简化为滑动支座，中间跨线刚度变为原来的两倍。 （1）计算各构件弯矩分配系数顶层:节点A： 节点B： 标准层：节点A： 节点B： 底层节点A： 节点B： （2）计算固端弯矩顶层 标准层 弯矩二次分配及传递 五层0.000 -24.110 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.000 0.507 0.493 0.291 0.000 0.620 0.089 0.000 -59.190 59.190 -1.670 0.000 0.000 30.009 29.181 -9.722 0.000 -20.714 -2.973 0.000 0.000 11.676 -4.861 14.590 0.000 -7.907 0.000 0.000 0.000 -3.455 -3.360 -1.945 0.000 -4.144 -0.595 0.000 0.000 38.230 -38.230 62.113 0.000 -56.875 -5.238 四层0.000 -26.540 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -69.500 69.500 -1.670 0.000 23.352 23.352 22.796 -7.391 -15.814 -15.814 -2.271 0.000 15.005 11.676 -3.695 11.398 -10.357 -7.907 0.000 0.000 -7.723 -7.723 -7.539 1.229 2.630 2.630 0.378 0.000 30.634 27.305 -57.939 74.736 -23.541 -47.631 -3.563 三层0.000 -26.540 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -69.500 69.500 -1.670 0.000 23.352 23.352 22.796 -7.391 -15.814 -15.814 -2.271 0.000 11.676 11.676 -3.695 11.398 -7.907 -7.907 0.000 0.000 -6.605 -6.605 -6.447 0.790 1.691 1.691 0.243 0.000 28.423 28.423 -56.847 74.298 -22.030 -48.570 -3.698 二层0.000 -26.540 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -69.500 69.500 -1.670 0.000 23.352 23.352 22.796 -7.391 -15.814 -15.814 -2.271 0.000 11.676 12.614 -3.695 11.398 -7.907 -8.609 0.000 0.000 -6.920 -6.920 -6.755 0.916 1.960 1.960 0.281 0.000 28.108 29.046 -57.155 74.423 -21.761 -49.003 -3.659 一层0.000 -26.540 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.363 0.284 0.353 0.196 0.417 0.327 0.060 0.000 -69.500 69.500 -1.670 0.000 25.229 19.738 24.534 -8.093 -17.218 -13.502 -2.477 0.000 11.676 0.000 -4.046 12.267 -7.907 0.000 0.000 0.000 -2.770 -2.167 -2.693 -0.855 -1.818 -1.426 -0.262 0.000 34.135 17.571 -51.706 72.819 -26.943 -41.467 -4.409 表3-1 恒荷载作用下的框架弯矩内力二次分配 绘弯矩图：对称结构在正对称力的作用下弯矩图为正对称图3-5 恒荷载作用下的弯矩 kNm3.3.6 框架梁端、柱端剪力计算（1）梁端剪力：第一边跨 中跨 第二边跨 （2）柱端剪力： （3）画剪力图：对称结构在正对称力作用下剪力图为反对称图3-6 恒荷载作用下的剪力 KN3.3.7 框架柱轴力计算对称结构在正对称力的作用下轴力图为正对称图3-7 恒荷载作用下的轴力 KN3.4 活荷载作用下的内力计算3.4.1框架梁均布荷载计算屋面、标准层边框架梁: 屋面、标准层中框架梁： 03.4.2梁端集中力计算一、顶层梁端集中力（1）边跨框架梁端 边跨纵梁传来的荷载： 次梁传来的荷载： （2）中间跨框架梁端 中间跨纵梁传来的荷载： 次梁传来的荷载： 二、14层梁端集中力（1）边跨框架梁端 边跨纵梁传来的荷载： 次梁传来的荷载： （2）中间跨框架梁端 中间跨纵梁传来荷载： 次梁传来的荷载： 3.4.3梁端附加弯矩计算一、顶层梁端附加弯矩（1）边跨（偏心距e=0mm）： MA= -MD=0KN/m（2）中跨偏心距（偏心距e=200mm）： MB= -MC=56.340.20=8.45KN/m二、14层梁端附加弯矩（1）边跨（偏心距e=0mm）： MAB= -MBA=0KN/m（2）中跨（偏心距e=200mm）： MBC= -MCB=61.20.20=9.18KN/m图3-8 框架活荷载布置3.4.4框架弯矩计算（1）固端弯矩计算：（2） 弯矩分配及传递过程: 五层0.000 -8.450 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.000 0.507 0.493 0.291 0.000 0.620 0.089 0.000 -21.640 21.640 0.000 0.000 10.971 10.669 -3.838 0.000 -8.178 -1.174 0.000 0.000 3.636 -1.919 5.334 0.000 -2.386 0.000 0.000 0.000 -0.870 -0.846 -0.858 0.000 -1.828 -0.262 0.000 0.000 13.737 -13.737 22.278 0.000 -20.842 -1.436 四层0.000 -9.180 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -21.640 21.640 0.000 7.271 7.271 7.098 -2.230 -4.772 -4.772 -0.685 0.000 5.486 3.636 -1.115 3.549 -4.089 -2.386 0.000 0.000 -2.690 -2.690 -2.626 0.524 1.121 1.121 0.161 0.000 10.067 8.217 -18.283 23.482 -7.740 -15.218 -0.524 三层0.000 -9.180 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -21.640 21.640 0.000 7.271 7.271 7.098 -2.230 -4.772 -4.772 -0.685 0.000 3.636 3.636 -1.115 3.549 -2.386 -2.386 0.000 0.000 -2.068 -2.068 -2.019 0.219 0.468 0.468 0.067 0.000 8.838 8.838 -17.676 23.178 -6.690 -15.870 -0.618 二层0.000 -9.180 左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000 0.336 0.336 0.328 0.179 0.383 0.383 0.055 0.000 -21.640 21.640 0.000 7.271 7.271 7.098 -2.230 -4.772 -4.772 -0.685 0.000 3.636 3.928