土木工程毕业设计（论文）-越秀花园6层住宅楼设计.doc

江西理工大学2010届本科生毕业设计摘 要本设计主要分为两大部分：第一部分为建筑设计。建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求，综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑设计及建筑艺术问题，解决建筑物的使用功能和空间的安排。依据建筑物的概念，建筑方针的原则，完成了拟建公寓楼以下几方面的设计：建筑总平面设计，建筑布局，基本单元设计，公共部分设计，空间组合设计，屋面设计，建筑立面设计及建筑防火设计等等。第二部分为结构设计。结构设计由框架设计，基础设计等组成。该建筑的抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级，考虑水平地震作用对横向框架的影响。竖向荷载作用下，横向框架内力计算采用弯矩分配法，而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载与地震力组合时对框架梁，柱产生的不利影响，取两者中较大值对框架梁，柱进行截面设计。关键词：建筑设计 建筑规范 内力组合全套图纸加扣3012250582 ABSTRACTThis design is divided into two major parts mainly: The first part is the architectural design。The architectural design is on the premise of master plan, according to the request of task book, considering the base environment synthetically, the function of use, the structure constructs, material equipment, architectural design and artistic question of the building , solve the function of use of the building and arrangement in the space. Whether according to concept design of building, principle policy ofbuilding,the design should finish the following aspects. The total planar design of the building , the overall arrangement of the building , the elementary cell is designed, the public part is designed, the space is made up and designed, the roofing is designed, the elevation design of the building and building fire prevention and design etc.The second part is structural design.Structural design is consisted by design of frame, foundation designing etc. making up. Should build provide fortification against earthquakes earthquake intensity 7 , antidetonation grade for being tertiary , consider horizontal earthquake function impact on horizontal frame. Vertical to load function, horizontal frame internal force calculate and adopt the curved square to assign France, and internal force make up vertical to is it make up and not vertical to load with earthquake strength setting a roof beam in place to frame when making up to load, adverse effect that post produce, fetch the two great value set a roof beam in place to frame, post design the section.Key words: Architectural design; Norm of the building; Internal force association.目 录第一章 工程概况11.1 设计资料11.2 基本参数1第二章 框架结构布置及简图22.1 框架结构布置22.1.1梁、柱截面尺寸22.1.2 材料强度等级32.2 结构布置简图3第三章 荷载计算53.1恒荷载计算53.2 活荷载计算73.3 风荷载计算73.4 地震作用83.4.1建筑物重力荷载代表值Gi计算83.4.1 地震作用计算9第四章 内力计算124.1 恒荷载作用下的内力计算124.1.1 弯矩分配系数124.1.2 杆件固端弯矩144.1.3恒荷载转化154.2活载作用下的内力计算204.2.1 梁固端弯矩计算214.3风荷载作用下的位移、内力计算274.3.1 框架侧移274.3.2 层间侧移284.3.3 顶点侧移284.4.4 水平风载作用下框架层间剪力284.4地震作用下横向框架的内力计算344.4.1. 0.5活重力荷载作用下横向框架的内力计算344.4.2. 地震作用下横向框架的内力计算34第五章 框架内力组合40第六章 框架梁、柱截面设计50第七章 楼梯结构设计计算577.1 板式楼梯计算577.1.1 梯段板计算587.1.2 休息平台板1计算587.1.3 梯段梁TL计算597.1.4 梯段梁TL2计算59第八章 现浇楼面板设计618.1 现浇楼面板计算618.1.1跨中最大弯矩618.1.2 求支座中点最大弯矩618.1.3 求支座中点最大弯矩62第九章 基础设计659.1 柱下独立基础设计659.1.1荷载计算659.1.2确定基础底面积65参考文献69致谢信70第一章 工程概况某六层框架结构，建筑平面图如图1-1所示，采用钢筋混凝土全现浇框架结构设计。图1-1 越秀花园住宅楼771.1 设计资料1、建设地点：某市2、内容：越秀花园住宅楼3、气象资料：基本风压：0.3KN/m24、工程地质勘察资料：自然地表下0.5m内为填土，填土下5m内为粉质粘土（fk=180kN/），在下为强风化岩层（fk=350 kN/）。5、抗震设防资料抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类。6、基本设计资料：本工程为某市的单元公寓楼，层数为6层。建筑面积约3200m2，设置两种户型，分别为三室二厅（建筑面积约130m2）；每户最小居室使用面积不小于8m2，辅助房间：厨房：使用面积不小于3.5m2，应设置洗涤池、案台，应考虑厨房的储藏设施。厕所：使用面积不小于3m2，应设置大便器、洗脸盆、浴缸或淋浴以及其它设施的配套功能。建筑物地点：某市，场地平整、地段交通方便、地势平坦、东西两侧均为开发性用地。1.2 基本参数1设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差400mm。2墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，M5水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚20mm，瓷砖贴面。3楼面做法：顶层为25mm厚水泥砂浆找平，120mm厚钢筋混凝土现浇板；底层为12mm厚纸筋面石灰抹底，涂料两层。4屋面做法：参见2002南方地区通用建筑标准设计屋面12的做法5门窗做法：全部为铝合金门窗， 6地质资料：属类建筑场地，余略。7基本风压：w0=0.3KN/m2（地面粗糙度属B类）。8活荷载：屋面活荷载2.0KN/m2，楼面活荷载2.0KN/m2。第二章 框架结构布置及简图2.1 框架结构布置根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。图2-1 计算简图2.1.1梁、柱截面尺寸1框架梁:AC跨：L=6000mm h=()L=500-750mm 取h=600mm. 171mm-300mm 取b=250mm 故AC跨框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm600mm CD跨：L=4800mm h=()L=300-600mm 取h=500mm. 142mm-250mm 取b=250mm 故AC跨框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm500mm；2框架柱:柱尺寸暂取400mm400mm。2.1.2 材料强度等级混凝土：均采用C20。钢筋直径12mm的采用HRB335钢筋，其余采用HPB235钢筋。2.2 结构布置简图 1三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；不考虑水平荷载作用下的扭转作用。2计算简图根据结构平面布置图,选第轴线作为计算单元. 如图2-2所示图2-2 计算简图第三章 荷载计算3.1恒荷载计算本工程以轴线横向框架为计算分析对象（如图3-1所示）1 梁自重AC跨主梁： 25x0.25x0.6=3.75 kN/m梁侧粉刷： 2x(0.6-0.12)x0.02x17=0.33kN/m合计: 4.08 kN/mCD跨主梁： 25x0.25 x0.5=3.125 kN/m梁侧粉刷： 2x(0.5-0.12)x0.02x17=0.258kN/m合计: 3.38 kN/m2 屋面荷载标准值35厚架空隔热板 0.035x25=0.875 kN/m2 防水层 0.4 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.02x20= 0.04 kN/m2 120厚钢筋混凝土现浇板 0.12x25= 3 kN/m212厚纸筋石灰粉平顶 0.012x16=0.192 kN/m2 合计4.87 kN/m2屋面梁线荷载标准值：梁自重： gAC=4.08 kN/m gCD=3.38 kN/m板传来的荷载： gAC=gCD=1/24.873.6 =8.766 kN/m活载： qAC=qCD=0.73.6=2.52 kN/m3 楼面横梁竖向线荷载标准值楼面恒载:25厚水泥砂浆面层 0.025x20=0.5 kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12x25=3 kN/m212厚板底粉刷 0.012x16=0.192 kN/m2 合计3.692 kN/m2楼面横梁线荷载标准值：梁自重： gAC=4.08 kN/m gCD=3.38 kN/m板传来的荷载： gAC=gCD=1/23.6923.6 =6.645 kN/m活载: qAC=qCD=23.6=7.2 kN/m4 屋面框架节点集中荷载标准值边跨连系梁自重： 0.25x0.5x3.6x25= 11.25kN粉刷： 2x(0.5-0.12)x3.6x0.02x17=0.93kN1.3m高女儿墙： 1.3x3.6x3.6=16.85 kN顶层边节点集中荷载： GA=GD=40.1kN中柱连系梁自重： 11.25 kN粉刷： （0.5-0.12）20.023.617=0.93kN连系梁传来屋面自重： 1/41/24.873.63.6=7.89 kN（3.6-1.5）1/21/24.873.6=9.2 kN顶层中节点集中荷载： GC=29.27 kN5 楼面框架节点集中荷载标准值边跨连系梁自重： 0.25x0.5x3.6x25= 11.25kN粉刷： 2x(0.5-0.12)x3.6x0.02x17=0.93kN连系梁传来楼面自重： 1/43.61/23.692=5.98 kN18.13 kN中间层边节点集中荷载： GA=GD=18.13 kNGA=GD=0.40.42.925=11.6 kN中柱连系梁自重 11.25 kN粉刷： 0.93 kN连系梁传来楼面自重： 5.98 kN（3.6-1.5）1/21/23.6923.6=6.98 kN25.14 kN中间层中节点集中荷载： GC=25.14 kN柱传来集中荷载： GC=11.6 kN3.2 活荷载计算根据荷载规范，住宅楼楼面：2.0 kN/m2 楼梯：2.5 kN/m2 上人屋面：2.0 kN/m23.2.1活荷载转化屋面楼面： qAC: 6x2.0=12 kN/m qCD: 4.8x2.0=9.6kN/m3.3 风荷载计算风荷载标准值计算公式为 因结构高度小于30m，可取；对于矩形截面；可查荷载规范，当查得的时，取。将风荷载换算成作用于框架每 层节点上的集中荷载，计算过程如表3-1所示。表3-1 风荷载标准值计算层次Z(m)A/m2Pw/kN61.01.317.91.200.44.953.08951.01.3151.140.45.223.08941.01.312.11.060.45.222.8831.01.39.21.000.45.222.7121.01.36.31.000.45.222.71 11.01.33.41.000.48.734.543.4 地震作用3.4.1建筑物重力荷载代表值Gi计算 1集中于屋盖处质点重力荷载计算值： 屋面恒载： 4.8710.845.8=2408.9 kN 50%屋面活载： 0.50.6510.845.8=160.76 kN横梁： 13（4.086）+（3.384.5）15=546.39 kN纵梁： （11.25+0.93）45.6/3.62+（11.25+0.93）227.6/3.6=495.32 kN女儿墙： 1.3x3.6x(10.8+45.8)x2=529.78 kN柱重： 0.4x0.4x25x1.8x43=309.6 kN横墙： 3.6（4.82.90.5）15+（62.90.5）4+（4.52.9/2）9=712.53 kN纵墙: 3.62（45.62.9/2）+（3.6+3.9+6.3）42.9/2=264.21 kN =5927.49kN 2集中三、六层处的质点重力荷载计算值：楼面恒载： 3.692x45.8x10.8=1826.21 kN50%楼面活载： 0.5x2x45.8x10.8=494.64 kN横梁： 546.39 kN纵梁： 495.32 kN柱重： 309.6x2=619.2 kN纵墙： 764.21x2=1528.42kN横墙: 712.53x2=1425.06 kN =6935.24 kN 3集中二层处的质点重力荷载计算值：楼面恒载： 1826.21kN 50%楼面活载： 494.64 kN横梁： 546.39kN 纵梁： 495.32 kN柱重： 25x0.4x0.4x(3.5/2+2.9/2)43 =550.4kN横墙： 1/21425.06+1425.061.95/2/1.45=1916.46 kN纵墙: 764.21+764.211.95/1.45=2055.46kN =7884.88 kN 3.4.1 地震作用计算1 框架柱的抗侧移刚度：在计算梁柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=2I0；边框架梁取I=1.5I0，在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=1.5I0，边框架梁取I=1.2I0,I0为截面惯性矩。表3-2 横梁、柱线刚度杆件截面尺寸EC（kN/mm2）I0（mm4）I（mm4）L（mm）i=ECI/L（kNmm）相对刚度边框架梁25060025.54.51096.7510960002.8691071边框架梁25060025.52.61093.910948002.0751070.723中框架梁25050025.54.5109910960003.8251071.333中框架梁25050025.52.61095.210948002.761070.965中层框架柱40040025.52.131092.1310929001.871070.652底层框架柱40040025.52.131092.1310939001.391070.485表3-3 框架横向侧移刚度D值层项目柱类型及截面K=ic/2iz（一般层）K=ic/iz（底层）Ac=k/（2+k）Ac=（0.5+k）/(2+k)D=ac*iz/2/h（kN/mm）二至六层边框架边柱（400*400）1.11（1.53）0.36（0.43）9.6（11.5）边框架边柱（400*400）2.640.5715.2中框架边柱（400*400）1.48（2.04）0.43（0.5）11.51（13.3）中框架边柱（400*400）3.520.6417.1底层边框架边柱（400*400）1.509（2.061）0.57（0.63）6.3（6.9）边框架边柱（400*400）3.570.738.0中框架边柱（400*400）1.99（2.748）0.62（0.68）6.9（7.5）中框架边柱（400*400）4.7380.787.96二至六层：D=2（9.6+11.5+15.2）+12(11.5+13.3)+1317.1=592.5 kN/mm底层：D=2（6.3+6.9+8.0）+12（6.9+7.5）+137.96=318.7 kN/mm2框架自振周期的计算自振周期：T1=1.7a0=1.70.60.297=0.556s表3-4 框架地点假象水平位移计算表层Gi(kN)Gi(kN)D(kN/mm)=Gi/Di总位移（mm）65927.495927.49592.510.0297.456935.2412862.73592.521.7287.446935.2419797.97592.533.4265.736935.2426733.21592.545.1232.326935.2433668.45592.556.8187.217884.8841553.33318.7130.4130.43 地震作用计算根据本工程设防烈度为7度，二类场地土，设计地震分组为第一组，差的特征周期Tg=0.35s，max=0.081=（Tg/T1）0.9max=0.054结构等效重力荷载：Geq=0.85GL=0.8541553.33=35320.33 KnT11.4Tg=1.40.35=0.49s,故需考虑框架顶部附加集中力作用，n=0.08T1+0.07=0.080.556+0.07=0.14框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：FEK=1Geq=0.0543532.33=1907.3 kN第四章 内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算4.1.1 弯矩分配系数 根据原则，可计算出本例横向框架个杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半简化计算。如图4-1所示。图4-1 荷载图节点A1:SA1A0=4iA1A0=40.485=1.94SA1C1=4iA1C1=4SA1A2=4iA1A2=40.652=2.608因此A1A0=0.227A1C1=0.467A1A2=0.306节点C1:SC1C0=4IC1C0=40.485=1.94SC1A1=4IC1A1=4SC1D1=4IC1D1=40.723=2.89SC1C2=4IC1C2=40.652=2.6S =11.43C1C0=0.17C1A1=0.35C1D1=0.25C1C2=0.23节点D1:SD1D0=4ID1D0=1.94SD1C1=4ID1C1=2.89SD1D2=4ID1D2=2.6S=7.43D1D0=0.26D1C1=0.39D1D2=0.35节点A2、A3、A4、A5：SA2A1=SA1A2=2.608SA2C2=4SA2A3=40.652=2.6S=2.6+4+2.6=9.2A2A1=0.28A2C2=0.44A2A3=0.28节点C2、C3、C4、C5：SC2C1=SC1C2=2.6SC2A2=SA2C2=4SC2D2=4IC2D2=40.723=2.89SC2D3=4IC2D3=40.652=2.6S=12.09C2C1=0.22C2A2=0.33C2D2=0.23C2D3=0.22节点D2、D3、D4、D5 ：SD2D1=2.6SD2C2=2.89SD2D3=2.6S=8.09D2D1=0.32D2C2=0.36D2D3=0.32节点A6:A6A5=2.6/(2.6+4)=0.39A6C6=0.61节点C6:C6A6=4/(4+2.6+2.89)=0.42C6C5=2.6/(2.6+4+2.89)=0.27C6D6=2.6/（2.6+4+2.89）=0.31节点D6:D6C6=2.89/(2.89+2.6)=0.53D6D5=2.6/(2.6+2.89)=0.474.1.2 杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针为正。1横梁股端弯矩（1） 顶层横梁自重作用：MA6C6=-MC6A6=1/12ql2=12.24 kNmMC6D6=-MD6C6=1/12ql2=6.49 kNm（2) 二、三、四、五层横梁自重作用：MA2C2=-MC2A2=12.24 kNmMC2D2=-MD2C2=6.49 kNm2 纵梁引起的柱端弯矩顶层外纵梁：MA6=-MD6=-3.208 kNmMA2=-MD2=-1.36 kNm4.1.3恒荷载转化图4-1 恒载作用下弯矩图图4-2 恒载作用下弯矩图 表4-1 AC跨梁端剪力层q(kN/m)g(kN/m)a(m)l(m)MAB(kN)MBA(kN)612.424.081.8612.2426.0890.57-60.9133.38-43.2659.424.081.8612.2419.7867.17-24.7821.38-36.1849.424.081.8612.2419.7867.17-26.826.13-37.9139.424.081.8612.2419.7867.17-25.9125.19-38.8529.424.081.8612.2419.7867.17-26.7826.13-37.9119.424.081.8612.2419.7867.17-26.1725.37-38.67表4-2 CD跨梁端剪力层q(kN/m)g(kN/m)l(m)612.424.084.89.7918.6337.94-18.959.424.084.89.7914.1331.34-16.549.424.084.89.7914.1325.96-21.8839.424.084.89.7914.1327.3-20.5429.424.084.89.7914.1325.95-21.8919.424.084.89.7914.1326.99-20.85表4-3 恒载作用下柱轴力层边柱A、D轴边柱C轴横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力柱顶633.38(37.94)40.114.473.48（78.04）32.1629.2714.491.43柱底87.88（92.44）105.83柱顶521.38(31.34)18.1314.4127.39（141.91）52.9825.1414.4183.95柱底141.79（156.31）198.35柱顶426.13(25.96)18.1314.4186.05（200.4）59.7925.1414.4283.28柱底200.45（214.8）297.68柱顶325.19(27.3)18.1314.4243.77（260.23）59.3925.1414.4382.21柱底258.17（274.63）396.61柱顶226.13(25.95)18.1314.4302.43（318.71）59.825.1414.4481.55柱底316.83（333.11）495.95柱顶125.37(26.99)v14.4360.33（378.23）59.5225.1414.4580.61柱底374.73（395.63）595.01图4-3 恒载作用下柱轴力、梁剪力4.2活载作用下的内力计算活荷载作用下的内力计算也采用二次分配法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各楼层活荷载布置有几种方法，本工程采用活载满跨布置方法。如下：图4.4 满布活载图4.2.1 梁固端弯矩计算顶层: MC6D6=1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3) =1/122.524.82(1-21.82/4.82+1.83/4.83)=5.84 kNmMA6C6=1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)=1/122.5262(1-21.82/62+1.83/63)=6.4 kNm层：MA1C1=-MC1A1=1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3) =1/127.262(1-21.82/62+1.83/63)=18.30 kNmMC1D1=-MD1C1=1/12ql2(1-2a2/l2+a3/l3)=1/127.24.82(1-21.82/4.82+1.83/4.83)=10.69 kNm图4-5 满跨活载弯矩表4-4 满跨活载作用下AC跨梁端剪力层q(kN/m)a(m)MAB(kN)MBA(kN)62.521.815.294.38-7.91-0.595.88-4.757.21.815.1210.53-19.15-1.4416.56-13.6847.21.815.1213.62-19.84-1.0416.16-14.0837.21.815.129.95-20.37-1.7416.86-13.3827.21.815.1213.64-19.82-1.0316.15-12.9717.21.815.1211.32-19.61-1.3816.5-13.62表4-5 满跨活载作用下CD跨梁端剪力层q(kN/m)a(m)MBC(kN)MCB(kN)62.521.83.787.68-3.940.782-4.5657.21.810.813.89-8.521.129.68-11.9247.21.810.814.29-8.051.39.5-12.137.21.810.815.27-4.472.258.55-13.0527.21.810.814.3-8.051.39.5-12.117.21.810.815.42-4.592.268.54-13.06表4-6 边柱A轴力层边柱A横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力65.881.137.01516.563.2419.8416.163.2419.4316.863.2420.1216.153.2419.39116.53.2419.74表4-7 中柱C轴力层中柱C横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力69.262.4611.72525.63.7829.38426.183.7829.96326.433.7830.21225.073.7828.95126.683.7830.46表4-8 边柱D轴力层边柱D横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力621.133.1359.683.2412.9249.53.2412.7438.553.2411.7929.53.2412.7418.543.2411.78图4-6 满跨活载作用下剪力、轴力4.3风荷载作用下的位移、内力计算4.3.1 框架侧移表4-9 风载作用下框架侧移层次层高hi（m）Pik（kN）Vik（kN）D（kN/）=Vik/D总侧移i(mm)62.93.093.0949.60.0621.56352.93.096.1849.60.1241.50142.92.889.0649.60.1831.37732.92.7111.7749.60.2371.19422.92.7114.4849.60.2920.95713.44.5419.0228.60.6650.6654.3.2 层间侧移max=0.665/0.85=0.782（mm）其中0.85为放大系数，相对侧移=max/h=0.782/34001/4004.3.3 顶点侧移侧移=1.563/0.85=1.84（）相对侧移/H=1.84/179001/500 满足要求4.4.4 水平风载作用下框架层间剪力表4-10 各层柱反弯点位置层次柱别K6A61.11-0100.360.36C62.64-0100.430.43D61.53-0100.380.385A51.1110100.410.41C52.6410100.450.45D51.5310100.430.434A41.1110100.450.45C42.6410100.480.48D41.5310100.450.453A31.1110100.460.46C32.6410100.50.5D31.5310100.480.482A21.11101.1700.50.5C22.64101.1700.50.5D21.53101.1700.50.51A11.510.850-00.60.6C13.570.850-00.550.55D12.750.850-00.60.6表4-11 风荷载作用下框架剪力及柱端弯矩层次H(m)Vik(kN)柱别DiViyM下M上62.93.0949.6A69.60.60.360.631.11C615.20.950.431.151.52D611.50.720.380.791.2952.96.1849.6A59.61.20.411.432.05C515.21.90.452.483.03D511.51.430.431.782.3642.99.0649.6A49.61.750.452.282.79C415.22.780.483.874.19D411.52.10.452.743.3532.911.7749.