土木工程毕业设计（论文）-连云港东海百货商场设计.doc

淮海工学院 2010 届毕业设计第 36 页 共 138 页本 科 毕 业 设 计 (论文)连云港东海百货商场设计The design of Department in Donghai学院 ： 土木工程学院 专业班级 ： 土木103 班 学生姓名 ： 学号： 指导教师 ：（副教授） 2014 年 6 月 6 日东海百货商场设计摘要本次毕业设计题目为东海百货商场结构设计。设计内容包括建筑设计、结构设计。 本设计主体为五层，总建筑面积为 9720平方米，底层层高为5.4m，其他层为5.1m,设有各科室住院部、检 测中心、管理服务用房等。其中每层均设有卫生间，室内外高差为 0.60m，上人平屋顶。 本工程设定相对标高0.000，功能上满足病人们的各种需要，能够充分的利用有限的空 间使布局更加合理。本工程采用钢筋混凝土框架结构，建筑抗震设防烈度为 7 度，基础采用柱下独立基础， 楼梯采用板式楼梯。结构计算包括手算和电算两部分，其中手算部分包括：一榀框架的结 构计算，该框架相邻的楼板计算，楼板计算。通过毕业设计，综合应用四年的所学的专业知识，使我的专业水平得到很大提高，为 将来的工作打下了坚实的基础。关键词：建筑结构设计； 荷载统计；内力组合 ；构件设计The design of Hospital building in DonghaiAbstractThe topic of this design is: The Design Of Hospital building in Donghai ,The design contents includes the building design and construction design. All of the story altitude is 3.3 meters . The whole building acreage is near to 8000 square meters, setting up all kinds of Inpatient department, testing centers and management service office.Washing room is set up in each floor. The level of indoors and outside is 0.60 meter, flat roof for people ,this engineeringsets up the oppositeelevation is 0.000。It meet the request of the pation on the function . Therequestof the usage, can make use of the limited space and arrange layout more reasonable.This project adopts reinforced concrete frame construction, the building anti-ear-hquake establishes to defend strong degree as 7 degree, foundation adopts the reinforced concrete pillar descends the independent foundation, stairs adopts plank type stairs. The calculation of Construction includes calculate with hand and calculate with machine.The part of calculate with hand include: the construction calculation of the frame of ping, the calculation of the close floor in that frame knot-hole, the calculation of the pillar under the frame descends pole , the calculation of the stairs.Through graduation design, I proceeds my four years profession knowledge synthesize to the application, improve my profession level ,prepare massiness basic for my work in the future. Key words:architectural design; the calculation of interal force; the statistical of load; design of construction component.目录摘要. 2ABSTRACT. 3目录. 41. 引言. 61.1.毕业设计的意义. 61.2.毕业设计的内容. 62. 设计总说明. 72.1. 设计简介. 72.2. 建筑做法. 72.2.1 墙体. 72.2.2 墙基防潮层. 72.2.3 地砖地面（有防水层）（除卫生间）. 72.2.4 地砖楼面（有防水层）（除卫生间）. 82.2.5 釉面瓷砖踢脚，台度. 82.2.6 乳胶漆内墙面. 82.2.7 喷涂外墙面. 82.2.8 高聚物改性沥青卷材防水屋面（二道设防，保温，上人屋面）. 82.2.9 乳胶漆顶棚. 92.2.10 油漆做法（乳胶漆） . 92.2.11 防滑砖台阶 . 92.2.12 混凝土水泥沙浆面散水 . 92.2.13 卫生间 . 92.3. 设计内容. 102.3.1 建筑设计. 102.3.2 结构设计. 103. 结构设计. 133.1. 设计资料. 133.1.2 工程概况. 133.1.3 设计资料. 133.2. 结构布置及计算简图. 133.2.1 结构布置 . 143.2.2 计算单元选取 . 143.2.3 梁柱截面尺寸的确定 . 163.2.4 板厚的选择 . 183.3. 横荷载计算. 183.3.1 屋面荷载标准值 . 183.3.2 楼面荷载标准值 . 193.3.3 框架梁柱荷载标准值 . 193.3.4 填充墙荷载标准值 . 193.3.5 门窗荷载标准值 . 203.3.6 楼梯荷载的标准值 . 203.4. 活荷载计算. 213.5. 楼层荷载汇总. 213.5.1 顶层荷载汇总 . 213.5.2 二至五层荷载汇总 . 233.5.3 底层荷载汇总 . 243.6 地震作用. 263.6.1 横向框架侧移刚度计算. 263.6.2 横向框架自振周期计算. 283.6.3 横向框架水平地震作用. 293.6.4 变形验算（精确计算） . 303.6.5 横向框架轴线柱端弯矩计算 . 313.6.6 地震作用下梁端弯矩、梁端剪力和柱轴力计算. 343.7 横向框架风荷载作用下的内力分析. 403.7.1 横向框架风荷载作用下的水平位移验算. 423.7.2 横向框架风荷载作用下的柱端弯矩计算 . 443.7.3 横向框架风荷载作用下梁端弯矩、梁端剪力和柱轴力计算. 463.8 竖向荷载作用下横向框架的内力分析. 523.8.1 计算单元 . 523.8.2 纵向框架梁恒载对柱产生的轴力计算. 543.8.3 纵向框架梁活载对柱产生的轴力计算 . 623.8.4 轴线纵向一榀框架各梁荷载计算 . 633.8.5 各层节点弯矩计算. 643.8.6 竖向荷载作用下弯矩的二次分配 . 693.9 横向框架内力组合与调整. 843.9.1 内力调整与调幅. 843.9.2 内力组合. 903.9.3 柱截面设计值的调整（针对考虑地震组合出来的内力）. 903.9.4 框架梁截面的设计值的调整. 903.10 截面配筋计算. 1023.10.1 框架梁配筋. 1023.10.2 框架柱配筋计算. 1103.10.3 现浇板设计. 1223.11 楼梯设计. 1303.11.1 楼梯梯段板计算 . 1303.11.2 平台板设计. 1313.11.3 平台梁设计 . 132 结 论. 136 致 谢. 137 参 考 文 献. 1381. 引言1.1.毕业设计的意义混凝土结构使用至今已有一百多年历史。与钢、木和砌体结构相比，由于它在学性材 料来源、经济等方面有许多优点，所以其发展速度很快，国内外的应用也最广泛。随着生 产和实践水平的提高，其设计理论和设计方法更加趋于合理和完善。我国是混凝土结构应 用最多的国家，丰富的科研和实践水平使我国混凝土结构的发展走在世界的先进水平。结构设计的基本任务，是在结构的可靠与经济之间选择一种合理的平衡，力求以最低 的代价，使所建造的结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能满足预定的安全性、适 用性和耐久性等功能要求为达到这个目的，人们采用过多种设计方法因此，如何设计 出经济又实用的结构，如何用科学的设计方法来达到结构的可靠性和经济之间的最佳平 衡，将是未来建筑设计的主要方向之一。1.2.毕业设计的内容本设计为东海县人民医院住院大楼单体建筑，总建筑面积约 8000 平方米，层数为 6层。主要功能包含各科室住院部、各类检验测试中心、手术室、管理服务用房等。 确定建筑方案，用计算机绘制建筑图（总平面图、各层平面图、四个立面图、两个剖面图以及各个详图）确定结构方案，手绘结构布置图，进行荷载汇集，计算主体结构在各种荷载作用下的内力和位移计算，并考虑地震作用，计算各种内力进行组合控制截面内力。计算结构强度及配筋， 并绘制结构配筋图。最后进行地基承载力和变形计算，设计基础 截面，绘制基础平面图和详图，以满足结构的可靠度，满足建筑的使用功能。由于图纸量较大，工作较繁琐，在前期建筑设计阶段应合理安排时间，应熟练使用 Auto-CAD 进行电脑绘图。在结构计算阶段就应认真仔细，力求准确，以免降低后期手工 绘图效率，造成经常性的修改，影响图纸得整洁度。绘图时更应小心谨慎，使图纸正确、 规范、美观。在进行结构设计过程中，往往容易犯框架计算简图不合理、结构计算中重要 参数的选取不合理、结构荷载和配筋计算出现误差等错误，因此我们应仔细研究、多查规 范，遵循“刚柔相济”，“多道防线”，“抓大放小”，“打通关节”四大原则，使建筑 结构符合国家的标准规定，更加完善合理。同时辅之电算，使设计更加准确，尽善尽美。2. 设计总说明2.1.设计简介本设计为本设计为东海县人民医院住院大楼单体建筑。位于 XXX 路和 XXXX 路交汇处， 该地区是商业繁华地带，因此交通比较便利，正门面朝南方，采光比较好。本建筑的安全、 隔音等要求相对较高，因此对建筑材料等要求也很高，本建筑框架采用了现浇钢筋混凝土 结构，因此整体性比较好，填充墙采用了 KP1M10 多孔砖，门窗才用了木、铝合金等材料。2.2.建筑做法本设计的建筑做法选用的根据是房屋建筑学和苏 J012005(施工说明)，具体 做法如下所示：2.2.1 墙体1） 基础：M10 普通黏土机制砖，M10 水泥沙浆砌筑，20mm 厚 1：3 水泥沙浆内掺 3%防 水剂拌面。2） 墙体：KP1M10 多孔砖。2.2.2 墙基防潮层苏 J0120051/1防水砂浆防潮层20 厚 1：2 水泥砂浆掺 5避水浆于0.060m 标高处。2.2.3 地砖地面（有防水层）（除卫生间）苏 J101-2005-9/31） 8-10 厚地面砖，干水泥擦缝。2） 撒素水泥面（撒适量清水）。3） 20 厚 1：2 干硬性水泥沙浆黏接层。4） 刷素水泥浆一道。5） 40 厚 C20 细石混凝土。6） 防水层：8mm 厚聚氨酯三遍涂膜防水层。7）60 厚 C15 混凝土，随捣随抹平。8）100mm 厚碎石。9）素土夯实。2.2.4 地砖楼面（有防水层）（除卫生间）苏 J101-2005-9/31）8-10 厚地砖楼面，干水泥擦缝。2）5 厚 1：1 水泥细沙浆结合层。3）30 厚 C20 细石混凝土。4）防水层：1.2mm 厚聚氨酯两遍涂膜。5）20 厚 1：3 水泥沙浆找平层（四周做圆弧状），现浇钢筋混凝土楼面。2.2.5 釉面瓷砖踢脚，台度苏 J101-2005-8/41）1.5 厚釉面瓷砖（白瓷砖），水泥擦缝。2）5 厚 1：1 水泥细石结合层。3）12 厚 1：3 水泥沙浆打底。4）刷界面处理剂一道。2.2.6 乳胶漆内墙面苏 J101-2005-9/51）刷乳胶漆。2）5 厚 1：0.3：3 水泥石膏沙浆粉面3）12 厚 1：1：6 水泥石膏沙浆打底。4）刷界面处理剂一道。2.2.7 喷涂外墙面苏 J101-2005-18/61）喷有机硅防水剂。2）喷涂混合物水泥沙浆三遍。3）喷 901 胶水溶液一道。4）12 厚 1：3 水泥沙浆打底。2.2.8 高聚物改性沥青卷材防水屋面（二道设防，保温，上人屋面）苏 J101-2005-22/71）25 厚 1：2.5 水泥沙浆（铺设编织钢丝网片）保护层。2）隔离层。3）高聚物改性沥青柔性卷材一层。4）1：3 水泥沙浆找平层。5）20 厚 C20 细石混凝土内配直径 4150 双向钢筋，粉平压光。6）保温层。7）现浇钢筋混凝土屋面板。2.2.9 乳胶漆顶棚苏 J101-2005-6/81）刷乳胶漆。2）6 厚 1：0.3：3 水泥石灰沙浆粉面。3）6 厚 1：0.3：3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛。4）刷素水泥浆一道（内掺建筑胶）。5）现浇钢筋混凝土。2.2.10 油漆做法（乳胶漆）苏 J101-2005-18/91）乳胶漆二度。2）满刮腻子二道。3）刷稀释乳胶漆一度。2.2.11 防滑砖台阶苏 J101-2005-18/91）10 厚防滑地砖（带防滑条），干水泥擦缝。2）8 厚 1：1 水泥沙浆结合层。3）20 厚 1：3 水泥沙浆找平层。4）素水泥沙浆结合层一道。5）70 厚 C15 混凝土（厚度不包括三角踏步部分），台阶面向外坡 1%。6）200 厚碎石，灌 1：5 水泥沙浆。7）素土夯实。2.2.12 混凝土水泥沙浆面散水苏 J101-2005-4/121）20 厚 1：2 水泥沙浆抹面。2）60 厚 C15 混凝土，撒 1：1 水泥砂子，压实抹光。3）120 厚碎石垫层。4）素土夯实。2.2.13 卫生间苏 J101-2005-9/31）8-10 厚地砖楼面，干水泥擦缝。2）5 厚 1：1 水泥细沙浆结合层。3）30 厚 C20 细石混凝土。4）防水层：1.2mm 厚聚氨酯两遍涂膜。5）20 厚 1：3 水泥沙浆找平层（四周做圆弧状），现浇钢筋混凝土楼面。2.3.设计内容2.3.1 建筑设计本建筑采用的是现浇混凝土框架结构，总建筑面积约 8000 平方米，层数为 6 层。主 要功能包含各科室住院部、各类检验测试中心、手术室、管理服务用房等。层高为 3.6m， 室内外高差为 0.60m，上人平屋顶。设计之初，首先阅读设计任务书，明确设计要求，从建筑到结构总体上把握整个设计。 在建筑设计部分，认真完成建筑设计的每个步骤，反复查阅规范，认真选择建筑材料，精 心布局房间的功能，使其布局合理，功能性显著，为以后的结构设计部分打下良好的基础。该六层住院楼，在立面设计中，以建筑的通风、采光和防噪音为主要考虑因素，并将 此落实到实际中。出入口使用铝合金窗户和木门，南面两个大门为木门。外墙采用乳胶漆 饰面，经久耐脏，便于清理。2.3.2 结构设计结构设计主要以计算一榀框架的内力为主，严格按照荷载规范、混凝土结构设计规 范、混凝土结构设计以及结构抗震设计等要求，遵照结构力学的计算方法， 并结合使用 Excel 和结构力学求解器进行内力计算。计算步骤包括以下几个方面：1、结构布置、柱网布置、计算简图以及梁、柱截面尺寸板厚的确定1) 梁截面尺寸的确定。2) 柱截面尺寸的确定，由轴压比来确定。3) 板厚的确定。4) 计算单元选取，取轴线一榀框架为计算单元。2、水平荷载计算1) 地震作用内力计算 根据荷载规范算出各楼层的自重，计算梁柱线刚度，在框架结构内力与位移计算中，现浇楼面可视作框架梁的有效翼缘，框架边梁惯性矩取矩形梁的 1.5 倍，框架中梁惯性矩 取矩形梁的 2 倍。在地震荷载作用下，用顶点位移法计算结构的自震周期，按底部剪力法 计算横向各层等效地震力，根据计算结果，必须考虑顶部附加水平地震作用力的影响。楼 层弹性位移及验算。2) 风荷载作用内力计算先确定一系列系数的取值。对于本框架结构基本风压值w0 不需调整。由于本建筑物总 高度小于 30 米，对于横向框架：H/B1.5，b z 沿房屋高度在一定范围内变化，故考虑风压 脉动系数的影风压高度变化系数，按 B 类地区用插值法根据各层离地面高度查表算出 m z ； 对于纵向框架：H/B1.5，因此风振系数 b z 取 1.0。风载体形系数按矩形结构，迎风面取0.8，背风面取-（0.48+0.0321.3/76)=-0.49，总体形系数 mS = 0.8 + 0.49 = 1.29 。其余同地震荷载计算。3、竖向荷载计算 恒载由构件自重、装饰材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用弯矩分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配 法时采用分层法计算各结点处弯矩，再进行叠加，最后求出平衡弯矩，再由平衡条件求出 梁柱剪力和轴力。活载计算过程同恒载。4、内力调整 前面进行的设计均为弹性设计，而混凝土为弹塑性材料，因而，应采用概念设计，这样在地震荷载作用下，框架就具有一定的延性，可吸收消耗一部分地震力，在一定程度上 能保证结构的安全。为提高抵抗地震作用的能力，这就需要进行弯矩调幅，降低负弯矩， 减少配筋面积。由于此结构为现浇框架结构，支座弯矩调幅系数取 0.9，跨中弯矩由平衡 条件求得。支座弯矩和剪力设计值，应取支座边缘的数值，同时，梁两端支座截面常是最大负弯 矩及最大剪力作用处。在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩，而跨中控制截面常是最大 正弯矩作用处。根据弯矩图可知，柱的最大弯矩值出现在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化很 小，因此，柱的设计控制截面为上、下两端截面，即梁的上、下边缘。所以，在轴线处的 计算内力也要换算成梁的上、下边缘处的柱截面内力。5、内力组合 考虑五种荷载组合：（注：重力载恒载+0.5 活载）1） 1.2 恒载+1.4 活载；2） 1.35 恒载+0.71.4 活载3） 1.2 恒载+0.9（1.4 活载+1.4 风载）,(风载分为左风和右风)4） RE（1.2 重力载+1.3 地震荷载），（地震荷载分为左震和右震）6、梁、柱、板、楼梯及基础的配筋1）梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。正截面计算主要是取梁端最大 负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋，其中，跨中按 T 型截面计算，支座处按矩形截面 计算。斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。梁端 箍筋加密区需按构造要求配置。2）柱的正截面计算中。柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max 及相应的 N；Nmax 及相应的 M; Nmin 及相应的 M。但大多数情况下这几种组合都有一至二组重合， 所以一般情况下，最不利组合只有一至两种，取配筋最大的为最终配筋依据。3）规范规定：当板的长宽比值80mm。由于本设计中 lox=3.8m，故 h=（1/401/50）3800mm=7695mm，本设计中，取扳厚 为 120mm。3.3.横荷载计算3.3.1 屋面荷载标准值25 厚 1：2.5 水泥砂浆： 0.025 20 = 0.5 KN m23 厚 1：3 石灰砂浆隔离层： 0.00317 = 0.05 KN m240 厚 C20 细石混凝土： 0.04 24 = 0.96 KN m270 厚水泥沥青珍珠岩防水珍珠保温层： 0.07 7 = 0.49 KN m220 厚 1：3 水泥砂浆找平层： 0.02 20 = 0.40 KN m2120 厚现捣钢筋混凝土屋面板： 0.12 25 = 2.8KN / m215 厚混合沙浆板底抹灰平顶： 0.015 17 = 0.26KN / m2合计5.46 KN / m23.3.2 楼面荷载标准值10 厚地砖楼面（瓷面砖）：0.0119.8 = 0.198KN / m25 厚 1：1 水泥沙浆结合层： 0.005 20 = 0.10KN / m230 厚 C20 细石混凝土： 0.03 24 = 0.72KN / m220 厚 1：3 水泥砂浆找平层： 0.02 20 = 0.40KN / m2120 厚现捣钢筋混凝土楼面板： 0.12 25 = 2.8KN / m215 厚混合沙浆板底抹灰平顶： 0.015 17 = 0.26KN / m2合计4.48 KN / m23.3.3 框架梁柱荷载标准值1、梁自重：（包括 20mm 厚抹灰）1）主梁（300700）：0.70.325=5.25 KN / m 梁侧抹灰：（0.70.12）0.02172=0.39 KN / m 合计：5.64 KN / m2）主梁（300700）：0.70.325=5.25 KN / m 梁侧抹灰：（0.70.12）0.02172=0.39 KN / m 合计：5.64 KN / m3）主梁 III（300600）：0.60.325=4.50 KN / m 梁侧抹灰：（0.60.12）0.02172=0.33 KN / m 合计：4.83 KN / m4）次梁与次梁同主梁 III合计：4.83 KN / m5）次次梁（250450）：0.450.2525=2.81 KN / m 梁侧抹灰：（0.450.12）0.02172=0.22 KN / m 合计：3.03 KN / m2、柱自重：（包括 20mm 厚抹灰） 柱（600600）：0.60.625=9.0 KN / m 柱侧抹灰：0.60.02174=0.82 KN / m 合计：9.82 KN / m3.3.4 填充墙荷载标准值本设计中，内外墙均用 KP1M10 多孔砖砌筑，厚度为 240mm，因此内外墙和女儿墙单位面积自重（包括 20mm 厚抹灰）为：0.2413+0.02172=3.8 KN / m23.3.5 门窗荷载标准值铝合金玻璃窗（以钢框玻璃窗计算）取3.3.6 楼梯荷载的标准值1、梯段板厚度确定0.4 KN m2，木门取0.2 KN m2 。梯段板长度l =1.652 + 3.32 = 3.7m，COSa = 3.3 = 0.8923.7梯段板厚度h =（1/ 30 1/ 40）l =（1/ 30 1/ 40） 3.7 = 93 123mm, 取为120mm2、平台梁尺寸和平台板厚度确定1）平台梁尺寸： 跨度 l=3.8m高度h = (1/ 8 1/12)l = (1/ 8 1/12) 3.8 = 316 475mm, 取为450mm。 宽度b = (1/2 1/3)h = (1/2 1/3) 450 = 150 225mm, 取为250mm。2)平台板尺寸： 板跨度 l=2m厚度h =（1/ 30 1/40）l =（1/ 30 1/40） 2 = 50 66.7mm, 取为100mm。3、梯段板荷载（ ）1）水磨石面层（16 层）：2）三角形踏步（16 层）：0.3 + 0.150.3 0.65 1.77 = 1.73KN / m(0.3 0.15 0.5 1.77) 25 （括号内为单个踏步体积）10.3= 3.32KN / m3）混凝土斜板（1- 60.15 1.77 25 = 7.44KN / m层）：4）1 60.8920.02 17 1.77 = 0.67KN / m混凝土底版抹灰（5）合计层）：0.8921.73+3.32+7.44+0.67=13.16KN/m4、平台板荷载1）水磨石面层：0.65 KN / m22）100 厚钢筋混凝土板：0.1025=2.5 KN / m23）板底抹灰：0.0217=0.34 KN / m2合计：3.49 KN / m25、平台梁荷载1）梁自重：0.25（0.45-0.10）25=2.19KN/m2）梁侧面抹灰：0.02（0.45-0.10）217=0.23KN/m合计：2.42KN/m3.4.活荷载计算上人屋面活荷载取为 2.0 KN / m2 ，雪荷载标准值为 0.35 KN / m2 ，规范规定在计算重 力荷载代表值时，上人和非上人屋面的屋面活荷载均取为雪荷载。楼梯活荷载为2.5 KN / m2 ，卫生间活荷载为 2.0 KN / m2 ，走廊活荷载为 2.5 KN / m2 。3.5.楼层荷载汇总计算各层的重力荷载代表值时，恒载取该楼面或屋面下一层中间至上一层中间之间的 荷载，活荷载取一半，各层重力荷载代表值集中于楼层标高处。3.5.1 顶层荷载汇总1、女