毕业论文某大学学生宿舍的建筑结构设计

某大学学生宿舍的建筑结构设计摘 要本次设计内容为某大学学生宿舍的建筑结构设计。本建筑为六层，各层层高均3.3m。采用全现浇钢筋混凝土框架结构。楼梯形式采用板式楼梯。楼面板、屋面板均按整体双向板的弹性理论计算。框架在竖向荷载下的内力计算采用分层法，其中活载内力计算时满布，不考虑其最不利布置。风、地震等水平荷载内力计算采用D值法。采用柱下独立基础。关键词： 毕业设计； 宿舍楼； 框架； 抗震设计； 内力组合； 独立基础一 设计资料1.1工程概况（1）项目名称：某大学学生宿舍的建筑结构设计（2）建筑面积：6000 （3）建筑总高度：23.100m （4）建筑层数：6 （5）结构类型：钢筋混凝土框架结构（6）每层层高3.3m，女儿墙高1.2m，室内外高差 0.45m 1.2气象条件基本风压 0.3500 kN/m2 基本雪压 0.3500kN/m21.300工程地质条件地形、地貌：拟建场地地貌属山前冲洪积平原。地质构成：根据岩土工程勘察报告，按地层的成因、时代及物理力学性质差异，勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：1）耕土，层厚0.400.70m； 2）粉质粘土，层厚3.203.70m，承载力标准值kPa；3）粉质粘土，层厚02.50m，承载力标准值kPa；4）粉质粘土，层厚3.604.60m，承载力标准值kPa。水文概况：场地地下水类型为孔隙潜水，勘察期间测得地下水位埋深4.50m，场地水位年变幅1.01.5m。岩土工程评价：根据地质勘察结果，场地地形平坦，由于场区地基土层层面坡度均小于10，地基土的物理力学性能差异不大，因此地基属均匀性地基。郑州地区属非自重湿陷性黄土地区。1.4抗震：按六度区设防设防烈度为7度，设计时按7度考虑，设计基本地震加速度值为 0.15g。设计时考虑近震影响，拟建场地土类型为类建筑场地，设计地震分组为第一组。 二 结构平面布置 三 结构选型1结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120 mm。3楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚120 mm。4楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。四 框架计算简图及梁柱线刚度4.1确定框架计算简图框架计算单元如图所示，取号轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于承台顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高承台顶面算至二层楼面，承台顶标高根据地质条件、室内外高差，定位0.45m，二层楼面标高为3.30m，故底层柱高为4.55m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.30m。由此可绘出框架的计算简图，如下图所示。4.2 框架梁柱的线刚度计算对于中框架梁取A- B（E-F）跨间梁1.77xEB- E跨间梁1.24xEABEF轴底层柱1.14xEABEF轴标准层柱1.58xE令=1，侧其余各杆件的相对线刚度为：=0.7，0.64，=0.9五荷载计算荷载内容，竖向有恒载，活载，雪载；水平有风荷载和地震作用。 各材料容重由建筑结构荷载规范GB50009-2012附录A查得。5.1恒载计算（1） 屋面8mm厚小瓷砖铺面（包括水泥粗砂打底） 0.0080.55=0.0044 kN/m2油毡防水层（三毡四油） 0.3500 kN/m240mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温板 0.040.5=0.02 kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m23080mm厚碎砖混凝土找坡层（2%坡度） 18.5=0.99 kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125.5=2.5 kN/m220mm厚水泥砂浆抹底 0.0220=0.4 kN/m2屋面恒荷载 4.66 kN/m2边跨（AB,CD）框架梁自重 0.25.50.525.5=3.13 kN/m梁侧粉刷（石灰砂浆） 2（0.5-0.1）0.0217=0.27 kN/m中跨（BC）框架梁自重 0.25.50.417=2.5 kN/m梁侧粉刷（石灰砂浆） 2（0.4-0.1）17=0.2 kN/m因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： = = 3.13+0.27=3.4 kN/m（下标表示层数） = 2.5+0.2=2.7 kN/m = 4.664.5=20.97 kN/m = 4.663.0=13.98 kN/m （2） 标准层楼面40mm厚水泥砂浆面层 0.0420=0.8 kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125.5=2.5 kN/m220mm厚水泥砂浆抹底 0.220=0.4 kN/m2楼面恒荷载 3.7 kN/m2边跨框架梁及梁侧粉刷 3.4 kN/m边跨填充墙自重 0.24（3.6-0.5）5.5=4.09 kN/m墙面粉刷 （3.6-0.5）0.02217=2.11 kN/m中跨框架梁及梁侧粉刷 2.7 kN/m因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为： 9.9 kN/m（3） 卫生间，盥洗室露面瓷砖地面（水泥粗砂打底） 0.55520厚素混凝土刚性防水 0.02x25.5=0.5430厚1:6水泥焦渣找坡 0.03x15=0.46100厚钢筋混凝土板 0.1x25.5=0.25.510厚混合砂浆抹灰 0.18合计 4.19（4） 走廊地面水磨石地面（10mm面层，包括水泥砂浆粗砂打底） 0.6540厚C20细石混凝土垫层 0.04x25.5=1.0120厚钢筋混凝土板 0.12x25.5=310厚混合砂浆抹灰 0.17合计 4.82（5） 阳台地面瓷砖地面（包括水泥砂浆打底） 0.55100厚钢筋混凝土板 0.1x25.5=2.510厚混合砂浆抹灰 0.17合计 3.22（6）号轴线上内墙240厚砌体墙 0.14x18=4.32两侧20厚水泥砂浆粉刷墙面 0.72合计 2.7x（0.72+4.32）=13.608号轴线上盥洗室墙体240厚砌体墙 0.14x18=4.32贴瓷砖墙面（包括水泥砂浆打底，共25.5mm） 0.5合计 2.7x（4,32+0.5）=15.022(7)C轴盥洗室墙体240厚砌体墙 0.24x18=4.32贴瓷砖墙面（包括水泥砂浆抹灰，共25.5mm） 0.5水泥粉刷墙面 0/36合计 2.9x(4.32+0.5+0.36)=15.022(8)盥洗室门所在一侧的墙体（门高2400，宽1200，0.3500） 0.3500x1.2x2.4=1.008KN120厚砌体墙 3x0.12x18=6.48KN水泥粉刷墙体(20mm),水泥粗砂打底 0.36x1.18x3=1.27KN贴瓷砖墙面（包括水泥砂浆打底） 0.5x1.18x3=1.77KN门上部分墙，高600 120厚砌体墙 0.12x18x0.6x1.2=1.56KN 10厚混合砂浆 0.01x17x0.6x1.2=0.12KN 贴瓷砖墙面 0.5x0.6x1.2=0.36KN合计 5.3（9）B轴盥洗室墙体 8.76(10)B轴储藏室墙体120厚砌体墙 2.9x0.12x18=6.264两侧水泥粉刷 2.1合计 8.36（10）储藏室门一侧所在墙体（不包括厕所门所在的墙体）木门 900x2400，r=0.2 0.2x2.4=0.48墙高600 0.6x0.12x18=1.300两侧水泥粉刷 2x0.36x0.6+0.12x0.01x17=0.45合计 2.23（11）储藏室与厕所公用墙体 8.76（12）厕所木门一侧所在墙体门 600x2400，r=0.2 0.2x0.6x2.4=0.3KN门上墙高600 8.207x0.74=6.1KN一侧水泥粉刷墙面，一侧贴瓷砖 0.36x0.6x0.9+0.5x0.6x0.9=0.46KN合计 5（13）C轴厕所墙 14.47（14）A轴上墙体 (0.3500x2.7x1.4+0.9x0.3500x1.5+0.9x1x0.24x1.2x2+0.36x0.9x1.2x2+0.36x0.24x0.9x2)/3.6=3.35(15)阳台栏杆处墙体（按0.6折算）墙厚200 2.376（16）底层外纵墙（按0.5折减） 8.78 （17）底层柱子 28.24KN其余层柱子 22KN梁240x600 3.12梁240x400 1.82封头梁200x300 1.136次梁120x300 0.66 5.2活荷载计算楼面： 2.0上人屋面 ： 2.0雪荷载 ： 0.35005.3竖向荷载下框架受荷总图(1)悬挑梁 屋面板传荷载 恒载 3.22x5/8x0.75x2+3.12=6.12 活载 3/4x2x0.75x2=1.43 楼面板传荷载 恒载 6.12+13.6=19.72 活载 2x5/8x0,75x2=1.9(2)A-B跨间梁屋面板传荷载恒载 5.995x0.8x1.8x2+3.12=17.28活载 1.5x0.8x1.8x2=4,32楼面板传荷载 恒载 3.72x0.8x1.8x2+3.12+13.6=27.4活载 2x0.8x1,8x2=5.76(3)B-C跨间梁屋面板传荷载恒载 5.995x0.85x0.7x2+3.12=7.14活载 1.5x0.85x0.7x2=1.79楼面板传荷载 恒载 4.17x0.85x0.7x2+3.12+15.022=23.122活载 2x0.85x0.7x2=2.38(4)C-E跨间梁屋面板传荷载恒载 5.995x5/8x1.2x2=9活载 1.5x5/8x1.2x2=2.25.5楼面板传荷载恒载 3.12+4,82x5/8x1.2x2=10.3500活载 2x5/8x1.2x2=3因为该框架对称，故到此即可。(5)悬挑梁端纵向集中力顶层恒载 2.48x3.6+3.22x0.92x0.5x3.6+1.136x（3.6-0.24）=20.41KN顶层柱活载 0.75x3.6x0.92x0.75=3,75KN标准层恒载 20.41KN标准层柱活载 2x0.92x0.75x2=5KN(6)A轴纵向集中力荷载顶层柱 女儿墙 2.0x1.5x0.24x3.6=25.5.92KN 梁自重 3.12x（3,6-0.5）=14.37KN 板传荷载 5.995x5/8x1.8x2+3.22x0.92x0.75x3.6=21.5KN顶层柱恒载 57.1KN顶层柱活载 2x5/8x1.8x2+2x0.92x0.75x3.6=9.468KN标准层柱恒载=梁自重+墙重+板传荷载 =14.37+3.35x（3.6-0.5）+3.72x5/8x1.8x3.6+3.22x0.92x0.75x3.6=43.12KN标准层柱活载=9.5KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=8.78x（3.6-0.5）+3.12x（3.60.5）=36.89KN（6） B轴柱纵向集中荷载 顶层柱恒载=1.82x（3.6-0.5）+5.995x5/8x1.8x3.6+20.9=50.79KN 顶层柱活载=1.5x5.8x1.8x3.6+1.5x0.8x1.2x3.6=11.25.5KN标准层准恒载=1.82x3.1+3.72x5/8x1.8x3.6+24.17x5/8x0.7x1.4/2+3.72x5/8x0.5x1/2+3.72x0.7x0.45x1.1x(1+1/8)/2+0.66x2.4x2/4+2.23x0.9/4+5x1.5/4+5.3x2.4/4+2.23x1.1/8+3.72x0.92x0.5x2.4x2/4+3.72x5/8x0.45x0.9/4+4.17x5/8x0.55x1.1/8+4.17x0.78x0.55x1.52/4+8.35x1.1+8.76x1.4=67.07KN标准层活载=2x5/8x1.8x3.6+2x0.81x1.21x3.8=15.1KN底层柱恒载=3.12x3.6=11.232KN（7）C.D轴线处集中力顶层恒载=1.82x（3.6-0.5）+5.995x0.8x1.2x3.6+5.995x0.81x1.21x3.6=48.024KN顶层活载=1.5x0.8x1.2x3.6+1.5x0.81x1,21x3.6=10.5KN标准层恒载=1.82x3.1+15.02x2.5+4.82x0.8x1.2x3.6+(2.23x0.9+5x1.5)/4+5.3x2.4/4+0.6682.482/4=72KN标准层活载=2x0.8x1.2x3.6+2x0.81x1,21x3.6=14KN因为结构对称，故到此为止框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下 六风荷载计算为了简化，在此将风荷载假设为等效的静荷载，作用于屋面板和楼面板处，=0.3500，=1.300，B=3.6m，,地面粗糙度为B,=1.21，=0.47，=z/h离地高度/mBh20.25.51.3001.451.25.50.35003.63.159.3516.951.3001.411.140.35003.63.38.7013.651.3001.30031.140.35003.63.38.2010.35001.3001.300010.35003.63.37.027.051.3001.2010.35003.63.36.493.751.3001.1010.35003.63.526.34风荷载下的位移验算 横向2-6层D值构件A轴柱2/1.8=1.10.350018,280B轴柱2(1.0+0.7)/2x0.9=1.90.4919,923E轴柱1.90.4919,923F轴柱1.10.350018,280 横向底层柱D值构件A轴柱1/0.64=1.560.5811,498B轴柱（1+0.7）/0.64=2.660.6813,480E轴柱2.660.6813,480F轴柱1.560.5811，498风荷载作用下框架侧移计算层次/h69.359.3574,4060.00011/14,28658,718.0574,4060.00021/5,00048.226.25.574,4060.00031/3,33337.0233.2774,4060.00041/2,500216.4939.7674,4060.00051/2,00016.3446.1060,0120.00071/1,428=0.00217m,层间最大位移1/1,4281/550，满足要求七内力计算7.1梁的内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用在各跨；（2）活载作用在各跨 ；用弯矩二次分配法进行框架弯矩计算。固端弯矩、剪力按下述方法计算：图 梁均布荷载示意图 恒荷载作用下的弯矩二次分配活荷载作用下的弯矩二次分配图恒荷载作用下的弯矩图恒荷载作用下的剪力图恒荷载作用下的轴力图活荷载作用下的弯矩图活荷载作用下的剪力图活荷载作用下的轴力图7.2风荷载作用下的内力图因为每层中柱子各自的抗侧刚度均等，故平分地震力A,F轴框架柱反弯点位置层号h/m63.31.10.360000.361.1853.31.10.410000.411.3005343.31.10.450000.451.48533.31.10.460000.461.51823.31.10.500-0.050.451.48514.551.560.6490000.6492.95B.E轴框架柱反弯点位置层号h/m63.31.90.40000.41.300253.31.90.450000.451.48543.31.90.450000.451.48533.31.90.500000.501.6523.31.90.5000-0.050.451.48514.552.660.550000.552.5A,F轴框架柱柱剪力，弯矩层号69.350.242.241.184.752.64518.050.244.331.300538.45.86426.25.50.246.31.48511.439.36333.270.247.981.51814.2212.11239.730.249.541.3008517.3114.17146.070.25.510.62.9516.9631.27 B,E轴框架柱柱剪力，弯矩层号69.350.262.4311.30024.813.21518.050.264.6931.4858.526.98426.25.50.266.825.51.48512.3910.14333.270.268.651.6514.2714.124239.730.2610.331.48518.7015.34146.070.2712.442.525.5.50231.1风荷载作用下的弯矩图风荷载作用下的剪力图风荷载作用下的轴力图八内力组合8.1荷载、内力最不利组合方法1、框架上竖向活载采用满载法支座处内力：直接按满载法计算的内力进行组合；梁的跨中弯矩：按满载法计算的值考虑乘以1.11.2的系数予以增大，使采用值更接近最不利荷载情况下的内力。2、控制截面最不利内力类型梁跨中截面：及相应的（正截面设计）梁支座截面：及相应的（正截面设计）； 及相应的（ 斜截面设计）柱顶截面：及相应的、柱底截面：及相应的、； 及相应的、（可不考虑）3、当永久荷载起控制作用时，仅考虑楼面活荷载效应参与组合，风荷载不参与组合，4、当可变荷载效应起控制作用，而风荷载作为主要可变荷载、楼面活荷载作为次要可变荷载时：，5、可变荷载效应起控制作用，而楼面活荷载作为主要可变荷载、风荷载作为次要可变荷载时：，6、基础：对应的标准组合。层数截面恒载活载左风右风Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M组合项值组合项值组合项值6左M-31.16-7.364.75-4.751.4+1.4x0.6+1.2-51.71.4+1.4x0.6+1.2-51.7V37.714.39-1.491.4960.160.1中M8.763.340.96-0.961.4+1.4x0.6+1.216.0V右M-62.8-13.83-2.832.831.4+1.4x0.6+1.2-97.11.4+1.4x0.6+1.2-97.1V-50.1-12.24 -1.491.49-714.3-714.31左M-44.92-9.4431.15-31.151.4+1.4x0.7+1.2-106.81.4+1.4x0.7+1.2-106.8V59.112.94-9.19.197.597.5中M16.94.245.36-5.361.4+1.4x0.7+1.231.9V右M-98.4-19.43-20.42120.4211.4+1.4x0.7+1.2-165.31.4+1.4x0.6+1.2-162.43V-80.05-16.32-9.19.1-124.8-126.6用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合（A-B梁）层数截面恒载活载Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M组合项值组合项值组合项值6左M-31.16-7.361.3005+1.4x0.7-49.31.3005+1.4x0.7-49.3V37.714.3960.460.4中M8.763.341.3005+1.4x0.715.10V右M-62.8-13.831.3005+1.4x0.7-98.31.3005+1.4x0.7-98.3V-50.1-12.24 -714.3-714.31左M-44.92-9.441.3005+1.4x0.7-69.91.3005+1.4x0.7-69.9V59.112.9492.592.5中M16.94.241.3005+1.4x0.727.0V右M-98.4-19.431.3005+1.4x0.7-151.41.3005+1.4x0.7-151.4V-80.05-16.32-124.1-124.1用于承载力计算的框架梁由永久荷载效应控制的基本组合（A-B梁）层数截面恒载活载左风右风Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M组合项值组合项值组合项值6左M-103.98-20.34.81-4.811.4+1.4x0.6+1.2-157.241.4+1.4x0.6+1.2-157.24V76.0817.53-0.940.94116.63116.63中M78.6818.51.4-1.41.4+1.4x0.6+1.2121.5V右M-103.98-20.3-1.981.981.4+1.4x0.6+1.2-154.681.4+1.4x0.6+1.2-154.68V-76.08-17.53 -0.940.94-116.6-116.61左M-180.3-32.220.421-20.4211.4+1.4x0.6+1.2-278.61.4+1.4x0.6+1.2-278.6V142.3823.36-5.025.02207.8207.8中M10419.5001.4+1.4x0.7+1.2152.1V右M-180.3-32.2-20.42120.4211.4+1.4x0.6+1.2-278.61.4+1.4x0.6+1.2-278.6V-142.38-23.36-5.025.02-207.8-207.8用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合（B-E梁）层数截面恒载活载Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M组合项值组合项值组合项值6左M-103.98-20.31.3005+1.4x0.7-160.31.3005+1.4x0.7-160.3V76.0817.53119.9119.9中M78.6818.51.3005+1.4x0.7124.3V右M-103.98-20.31.3005+1.4x0.7-160.31.3005+1.4x0.7-160.3V-76.08-17.53 -119.9-119.91左M-180.3-32.21.3005+1.4x0.7-2751.3005+1.4x0.7-275V142.3823.36215.1215.1中M10419.51.3005+1.4x0.7159.5V右M-180.3-32.21.3005+1.4x0.7-2751.3005+1.4x0.7-275V-142.38-23.36-215.1-215.1用于承载力计算的框架梁由永久荷载效应控制的基本组合（B-E梁）层数截面恒载活载左风右风Nmax及相应的M.VNmin及相应的M.VMmax及相应的N.V组合项值组合项值组合项值4上M4.04-0.0211.43-11.431.4+1.4x0.6+1.2-4.81.4+1.220.851.4+1.220.85.N412.585.6-10.1310.13623.3480.8480.8下M-4.040.02-14.3314.331.4+1.4x0.6+1.23.041.4+1.2-17.91.4+1.2-17.9N43385.6-10.1310.13647.9505.4505.4V2.45-0.0126.3-6.3-2.411.7611.761上M3.70.2716.98-16.981.4+1.4x0.6+1.2-9.41.4+1.228.291.4+1.4x0.7+1.228.48V933.7176.5-35.335.41361.91071.021244下M-1.85-0.14-31.2731.271.4+1.4x0.6+1.223.851.4+1.2-461.4+1.4x0.7+1.2-46.1N962.14176.5-35.335.31430.91010.361278.1V1.230.0910.6-10.6-7.316.3216.4用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合（A轴柱）层数截面恒载活载Nmax及相应的M.VNmin及相应的M.VMmax及相应的N.V组合项值组合项值组合项值4上M4.04-0.021.3005+1.4x0.75.431.30055.431.30055.45.N412.585.6640.8556.9556.9下M-4.040.021.3005+1.4x0.7-5.41.3005-5.41.3005-5.4N43385.6668.4584.6584.6V2.45-0.0123.323.323.321上M3.70.271.3005+1.4x0.75.261.300551.3005+1.4x0.75.26V933.7176.51433.51260.51433.5下M-1.85-0.141.3005+1.4x0.7-2.61.3005-2.61.3005+1.4x0.7-2.6N962.14176.51471.91298.91471.9V1.230.091.751.751.75用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合（A轴柱）层数截面恒载活载左风右风Nmax及相应的V.MNmin及相应的V.MMmax及相应的N.V组合项值组合项值组合项值4上M-45.3-7.2612.39-12.391.4+1.4x0.6+1.2-54.11.4+1.2-71.71.4+1.4x0.7+1.2-78.8N670.09150.382.63-2.631016.8800.4947.8下M45.37.26-10.1410.141.4+1.4x0.6+1.256.011.4+1.268.61.4+1.4x0.7+1.279.3N690.69150.382.63-2.631041.6825.5.15972.52V-27.45-4.46.825.5-6.825.5-33.4-42.5-46.81上M-32.8-4.1625.5.502-25.5.5021.4+1.4x0.6+1.2-23.81.4+1.2-75.11.4+1.4x0.7+1.2-79.14V1403.34314.424.08-4.081728.41959.81986.4下M16.42.08-25.5.50225.5.5021.4+1.4x0.6+1.21.21.4+1.255.41.4+1.4x0.7+1.257.4N1431.78314.424.08-4.082161.81712.4-2020.6V-10.9-1.300812.44-12.44-4.6-30.5-31.8用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合（B轴柱）层数截面恒载活载Nmax及相应的V.MNmin及相应的V.MMmax及相应的N.V组合项值组合项值组合项值4上M-45.3-7.261.3005+1.4x0.7-68.271.3005-61.21.3005+1.4x0.7-68.27N670.09150.381052906.41052下M45.37.261.3005+1.4x0.768.271.300561.21.3005+1.4x0.768.27N690.69150.381079.8932.41079.8V-27.45-4.4-41.4-37.1-41.41上M-32.8-4.161.3005+1.4x0.7-48.41.3005-44.281.3005+1.4x0.7-48.4V1403.34314.422202.61894.52202.6下M16.42.081.3005+1.4x0.724.181.300522.141.3005+1.4x0.724.18N1431.78314.422241.031932.92241.03V-10.9-1.3008-16.07-14.715-16.07用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合（B轴柱） 悬挑梁由可变荷载效应控制的基本组合层恒载活载M