土木工程毕业设计（论文）-湖北省某公司六层框架宿舍楼设计4100【全套图纸】.doc

襄樊学院建筑工程专业毕业设计 第40页一、工程概况：某六层框架结构，建筑平面图、剖面图如图1-1、1-2所示，采用钢筋混凝土全现浇框架结构设计。1、设计资料（1）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差450mm。（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，马赛克贴面。（3）楼面做法：顶层为20mm厚水泥砂浆找平，5mm厚1：2水泥砂浆加“107”胶水着色粉面层；底层为15mm厚纸筋面石灰抹底，涂料两度。（4）屋面做法：现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），1：2水泥砂浆找平层厚20mm，二毡三油防水层。（5）门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其它均为木门，钢窗。（6）地质资料：属类建筑场地，余略。（7）基本风压：w0=0.35KN/M2（地面粗糙度属B类）。（8）活荷载：屋面活荷载0.5KN/M，宿舍楼面活荷载，走廊楼面活荷载。图1-1 六层框架平面图、剖面图二、框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸： 边跨（FG）梁：取h=112L=640012=533,取h=550mm,b=300mm中跨（EF）梁：取bh=250mm450mm边柱（G轴）连系梁：取bh=250mm500mm中柱（F轴）连系梁：取bh=250mm400mm柱截面均为400mm500mm（二）计算简图：（1）结构平面布置如图2-1所示，各梁柱截面尺寸确定如下。 图2-1 结构平面布置图 现浇楼板厚100mm。 图2-2结构计算简图如2-2所示（图中数字为线刚度）。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为4.25m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图3。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。边跨（FG）梁：I=2E1/120.30.553/6.4=1310-4E(m3)边跨（EF）梁: I=2E1/120.250.43/2.4=11.1110-4E(m3)上部各层柱：I=E1/120.40.53/3.3=12.6310-4E(m3)底层柱：I=E1/120.40.53/4.25=9.810-4E(m3)三、荷载计算 （一）恒荷载计算及计算简图屋面框架梁线荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平：0.0220=0.4KN/100厚140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩：0.1+0.14/210=1.2 KN/ 100厚现浇钢筋混凝土楼板：0.1025=2.5KN/ 15mm厚纸筋面石灰抹底：0.01516=0.24KN/ 屋面恒荷载: 4.34 KN/ 边跨（FG跨）框架梁自重：0.30.5525=4.13 KN/m 梁侧粉刷: 2(0.55-0.1)0.0217=0.31KN/m中跨（EF跨）框架梁自重：0.250.4025=2.5KN/m 梁侧粉刷：2(0.4-0.1)0.0217=0.2KN/m因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为：G6FG1=4.44 KN/mG6EF1=2.7 KN/mG6FG2=4.343.5=15.19 KN/mG6EF2=4.342.4=10.42 KN/m楼面框架梁线荷载标准值25mm厚水泥砂浆面层： 0.02520=0.50KN/M10mm厚现浇混凝土楼板: 0.1025=2.5KN/M15mm厚纸筋石灰抹底： 0.01516=0.24KN/M楼面恒荷载： 3.24KN/M边跨（FG跨）框架梁自重：0.30.5525=4.13 KN/m 梁侧粉刷: 2(0.55-0.1)0.0217=0.31 KN/m边跨填充墙自重：0.24(3.3-0.5)19=12.77 KN/m墙面粉刷：（3.3-0.5）0.02217=1.9 KN/m 中跨（EF跨）框架梁自重：0.250.4025=2.5KN/m梁侧粉刷： 2(0.4-0.1)0.0217=0.2KN/m作用在中间层框架上的线荷载为：GFG1=4.44+14.67=19.11 KN/mGEF1=2.7 KN/mGFG2=3.243.5=11.34 KN/mGEF2=3.242.4=7.78 KN/m屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重： 0.250.53.525=10.94 KN 梁侧粉刷： 0.02(0.5-0.10)23.517=0.95 KN 1.2m高女儿墙自重： 1.23.50.2419=19.15 KN 墙侧粉刷: 1.20.0223.517=2.86 KN 连系梁传来屋面自重: 1/23.51/23.54.34=13.29 KN顶层边节点集中荷载: G6G=47.2 KN 中柱连系梁自重: 0.250.403.525=8.75 KN 梁侧粉刷: 0.02(0.40-0.10)23.517=0.71 KN连系梁传来屋面自重: 1/2(3.5+3.5-2.4)1/22.44.34=11.98KN 1/23.51/23.54.34=13.29 KN顶层中节点集中荷载: G6F=34.73 KN楼面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重： 0.250.53.525=10.94 KN 梁侧粉刷： 0.02(0.5-0.10)23.517=0.95 KN钢窗自重： 1.61.60.45=1.15 KN 0.71.60.45=0.5 KN窗下墙体自重： 0.243.1119=14.14 KN/m 粉刷： 20.0213.117=2.11 KN窗边墙体自重： （3.1-1.6-0.7）（3.3-1.7）0.2419=5.84 KN (0.240.272.319=2.83 KN 粉刷： （3.1-1.6-0.7）1.620.0217=0.87 KN 0.272.320.0217=0.42 KN框架柱自重： 0.40.53.325=16.5 KN 粉刷： 0.980.023.317=1.1 KN连系梁传来楼面自重:1/23.51/23.53.24=9.92 KN中间层边节点集中荷载： GG=67.27 KN中柱连系梁自重: 0.250.403.525=8.75 KN 梁侧粉刷: 0.02(0.40-0.10)23.517=0.71KN内纵墙自重： 3.1（3.3-0.4）0.2419=40.99 KN 粉刷： 3.1（3.3-0.4）20.0217=6.11 KN扣除门洞重加上门重：-2.10.9（5.24-0.2）=-9.53 KN框架柱自重：16.5 KN连系梁传来楼面自重：1/2(3.5+3.5-2.4)2.41/23.24=8.94 KN 1/23.51.753.24=9.92 KN中间层中节点集中荷载： GF=83.49KN恒荷载作用下的结构计算简图如图3-1所示： 图3-1 图3-2 （二）活荷载计算及计算简图活荷载作用下的结构计算简图如图3-2所示。图中各荷载值计算如下：P6EF=0.72.4=1.68 KN/m P6FG=0.73.5=2.45 KN/mP6G=1/23.51/23.50.7=2.14 KNP6F=1/2(3.5+3.5-2.4)1.20.7+1/43.53.50.7=4.08 KNPEF=2.42.0=4.8 KN/mPFG=1.53.5=5.25 KN/mPG=1/23.51/23.51.5=4.59 KNPF=1/2(3.5+3.5-2.4)1.22.0+1/43.53.51.5=10.11 KN （三）风荷载计算及计算简图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1所示。表1为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图(3-3)所示。表3-1风荷载计算层次A/Pw/kN61.01.320.251.2540.39.9754.8851.01.316.951.1830.311.555.3441.01.313.651.1020.311.554.9631.01.310.351.010.311.554.55 21.01.37.050.8820.311.553.97 11.01.33.750.60.312.342.89 图3-3 风荷载作用下的计算简图四、内力计算（一）恒荷载作用下的内力计算恒荷载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法，取其中一层进行分析，结构计算简图如图所示，中柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。(a) (b) 图4-1 图(a)中梁上分部荷载由矩形与梯形两部分组成，在求固端弯矩时，根据固端弯矩相等的原则，先将梯形荷载及三角形荷载划分为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如下 ： =0.273顶层荷载转化：G6边=G6GF1+(1-22+3)G6FG2 =4.44+(1-20.2732+0.2733)15.19 =17.67 KN/mG6中=G6EF1+5/8G6EF2=2.7+5/810.42=9.21 KN/mM6FFE=9.212.42.4/2=26.52 KN.mM6FEF=0 KN.mMFFG=-17.676.46.4/12=-60.31 KN.mMFGF=17.676.46.4/12=60.31 KN.m标准层荷载转化：G边=GFG1+(1-22+3)GFG2 =19.11+(1-20.2732+0.2733)11.34 =28.99 KNG中=GEF1+5/8GEF2=2.7+5/87.78=7.56 KN/mMFEF=Q中L中2/2=7.562.42.4/2=21.77 KN.mMFEF=0 KN.mMFFG=-G边L边2/12=-28.996.46.4/12=-98.95 KN.mMFGF=G边L边2/12=28.996.46.4/12=98.95 KN.m 图4-2(a)顶层 （b）标准层 （c）底层弯矩分配法计算过程如图（4-1）所示，计算所得结构弯矩图见图（4-2）所示，将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得到整个框架结构在恒载作用下的 弯矩图，叠加后框架内各节点弯矩并不一定能达到平衡，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图（4-3）所示，并进而可求得框架各梁的剪力图（4-4）和轴力图（4-5）。在求得(b)所示结构的梁端支座弯矩，若求梁跨中弯矩，则须根据求得的支座弯矩和跨中的实际荷载分布（a），按平衡条件计算，而不能按等效分布荷载计算，框架梁在实际分布荷载作用按简支梁计算的跨中弯矩如图（4-6）所示。考虑梁端弯矩调幅，并将梁两端节点弯矩换算到梁端柱边弯矩图（4-7） 图4-3 恒载弯矩分配 图4-4 在恒荷载作用下结构的弯矩 图4-5 在恒荷载作用下结构的剪力 图4-6在恒荷载作用下结构的剪力 图4-7 图4-8（二）活荷载作用下的内力计算活荷载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各层楼层活荷载布置可能如图10所示的几种组合形式，这里活载按满跨布置，采用弯矩分配法计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯矩值。计算过程如图1-14所示，计算结果弯矩图（4-10）、剪力图（4-11）、轴力图（4-12）、调幅后的弯矩图见（4-13）。梯形荷载或三角形荷载转化成均布荷载：=0.273顶层荷载转化：P6边=(1-22+3)P6FG= (1-20.2732+0.2733)2.45 =2.14 KN/mP6中=5/8G6EF=5/81.68=1.05 KN/mM6FFE=1.052.42.4/2=6.05 KN.mM6FEF=0 KN.mMFFG=-2.146.46.4/12=-7.3 KN.mMFGF=2.146.46.4/12=7.3 KN.m标准层荷载转化：G边=(1-22+3)GFG=(1-20.2732+0.2733)5.25 =4.57 KNG中=5/8GEF=5/84.8=3 KN/mMFEF=Q中L中2/2=32.42.4/2=8.64 KN.mMFEF=0 KN.mMFFG=-G边L边2/12=-4.576.46.4/12=-15.6 KN.mMFGF=G边L边2/12=4.576.46.4/12=15.6 KN.m 图4-9 活载弯距分配 图4-10 活荷载作用下的弯矩图4-11 活荷载作用下的剪力图 图4-12 活荷载作用下的轴力图 图4-13（三）风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的结构计算简图见图1-6，内力计算采用D值法，计算过程见图1-19。风荷载作用下框架弯矩图如图4-15所示，框架轴力图和剪力图如图4-16所示。图4-14 剪力各层分配（单位：kN）各柱反弯点及柱端弯矩（单位：kN）图4-15 在风荷载作用下结构的弯矩 图4-16 在风荷载作用下结构的剪力图4-17 风荷载作用下的轴力 图4-18（a） 图4-48(b)五、内力组合根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端、柱边及跨中。由于对称性，每层有4个控制截面，即图4-18（a）中的1、2、3、4号截面，表2表示了框架梁的内力组合过程；柱则分为边柱和中柱，每个柱每层有两个控制截面，即图4-18（b）中的3、4号截面。表5-1给出了框架柱的内力组合过程。（一）梁内力组合表5-1 框架梁内力组合 续前表其余详见电算（二）柱内力组合表5-2 框架柱内力组合 续前表其余详见电算六、截面设计 （一）梁截面设计以第二层梁FG为例，按其最不利的内力组合计算。正截面强度计算：梁的截面尺寸为300mmx550mm。C20时，梁的混凝土保护层最小厚度为35mm。故设，则h0=550-35=515mm，。对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。梁端G：（满足要求）选用416，。 梁端F：计算公式同上，计算过程略。计算结果：选用416，。对于梁中截面，考虑混凝土现浇板翼缘受压，按T形梁计算。翼缘计算宽度取 属于第一类型的T形截面。（满足要求）选用320，。斜截面强度计算取较大设计剪力V128.84 kN。验算截面尺寸（截面符合要求）验算是否需要计算配置箍筋故需要配置箍筋。若选用8200,（满足要求）配箍率最小配箍率（满足要求） （二）柱截面设计以第二层G轴线柱为例。按其最不利组合计算。G4M85.94 kNmV500.06 kNG3M83.89 kNmV500.06 kN柱G4、G3的最不利组合内力柱的截面尺寸为400mmx500mm。受力纵筋的计算柱的计算长度柱端A 4： 先按大偏心受压情况计算选用422，。柱端G3：计算公式同上，计算过程略。计算结果：选用422，。抗剪强度计算.故可按构造要求配置箍筋，取8200。七、楼梯设计本建筑的楼梯间开间为3m，进深为4.5m，楼梯均为等跑，做板式楼梯。砼采用C25，板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋。楼梯上均布活载标准值qk=3.5kN/，踏步尺寸150300。一、梯段板的计算板式梯段板：1、 计算简图的确定： 踏步宽b=300mm，踏步高h=150mm， 故tg=150/260=0.5，所以cos=0.866取板厚100mm约为板斜长的1/30,L1 =3.38m，L2=2.6m，取1M宽板带计算。2、荷载计算 三角形踏步 0.50.30.1525/0.3=1.88KN/m混凝土斜板 0.1125/0.894=3.36KN/m20厚板底抹灰 0.0217/0.894=0.38KN/m恒载 g=5.62KN/m活载 q=3.5KN/m总荷载 P=1.2g+1.4q=1.25.62+1.43.5=11.644KN/m3、内力计算板的宽度大且剪力小，故不进行抗剪计算，只进行抗弯计算。M=PL12=11.9432=10.48KNm4、配筋计算 板中as=20mm，故h0=h-as=100-20=80mm s=10.48106/1.09.610001002 =0.109 计算得：s=0.942 AS=530mm2选 8120，(AS =537mm2)分布筋每级踏步一根8。二、平台板计算1、设平台板板厚为70mm，取1m宽板带计算。 2、荷载计算 70厚混凝土板 0.0725=1.75KN/m 20厚板底抹灰 0.0217=0.34KN/m 恒载 g=2.09KN/m活载 q=3.5KN/m总荷载 P=1.2g+1.4q=1.22.09+1.43.5=7.408KN/m3、内力计算 平台板的计算跨度l01=1.35-0.2/2+0.12/2=1.31mM1=Pl012=7.4081.312=1.27KN.m 4、配筋计算 1. 板中as=20mm，故h0=h-as=70-20=50mm s=0.053 计算得：=0.972 AS=124mm2选8180，(AS =279mm2)三、平台梁计算(1)、设平台梁的截面尺寸为200mm350 mm(2)、荷载计算 梁自重 0.2(0.35-0.17)25=1.4KN/m 平台板粉刷 0.02(0.35-0.07) 217=0.19KN/m 平台板传来 2.091.35/2=1.41KN/m 梯段板传来 5.623/2=8.43KN/m 恒载 g=11.43KN/m活载 q=3.5(3/2+1.38/2)=7.67KN/m总荷载 P=1.2g+1.4q=1.211.43+1.47.67=24.45KN/m(3)、内力计算M=Pl2=24.451.05(3-0.24)2=25.7KNmQ=Pl=24.451.05(3-0.24)=35.45KN(4)、配筋计算、正截面配筋计算 截面按倒L形计算，b=b+5h=200+570=550mm,梁的有效高度h=350-35=315mm.经判别属第一类T形截面。 s=0.049计算得：=0.974AS=279mm2选配214，AS 308mm2。、斜截面配筋计算配置6200箍筋，则斜截面受剪承载力为V=0. 7ftbh0+1.25f yh00.71.1200315+1.2 210315=70.8KN25.7KN.满足要求。结 束 语 本次毕业设计是对大学三年来所学知识进行一次系统的复习和总结，在此过程中，我们进一步巩固和系统化所学知识，熟悉规范，熟练掌握天正CAD、PKPM、广厦等专业软件，为今后的学习或工作打下良好的基础。本设计由个人独立完成，回顾整个设计过程，每一步都离不开老师及同学的耐心帮助。虽然时间紧迫，个人能力水平有限，但仍然坚持做了下来，虽然结果或许并不完美，但整个过程中我们每个人都积累下来很多有用的东西，有知识层面的，也有专业技能方面的！我们希望在毕业设计过程中学习到更多、更新、更实用的知识来提高自己、充实自己。从建筑设计开始，综合考虑宿舍楼的使用功能要求，同时还要兼顾结构平面布置的规则和合理，最终确定了现在的方案。基本满足了建筑设计的要求，使建筑简洁明快，经济实用。在结构设计中，进一步学习了PKPM 软件。通过手算一榀框架，了解框架、楼梯、板、基础等部分的设计流程、简化措施、计算方法以及相关规范，同时我们也体会到概念设计的重要性，在设计过程中重视概念设计。通过毕业设计，深刻体会到合理的结构设计的重要性，不仅能使施工方便，而且能带来很好的经济效益。紧张的毕业设计终于划上了句号。从四月份开始到现在，短短的几个月里，看到了一幢建筑物可以在自己的手下显现出真是的轮廓来，内心深处有着压抑不住的兴奋之情。感觉天天泡机房、翻资料、做计算都是值得的。这次的毕业设计是对三年来的大学专业知识学习的一次总结，也是对我们实际从事设计工作的一次考验。致 谢随着毕业的来临，毕业设计也接近尾声，在这次毕业设计过程中，梁黎明老师，刘伟老师对我们细心指导，并且给了我很大的发挥空间，不厌其烦的给我解答。在此特向老师们表示衷心的感谢，祝愿老师们身体健康，工作顺利！通过这次设计，我对多层框架结构体系的设计过程有了较深的了解，对以前所学知识有了很好的巩固，学会了对工具书和参考资料的查阅。说实话在没有做毕业设计以前只是觉得毕业设计只是对大学三年所学知识的单纯总结，但通过这次毕业设计，发现自己的想法太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的总结，而且也是对自己能力的一种提高。它是我三年来所学知识的一次全面而具体的汇总和深入，也是对我们的动手实践能力和理论相结合的一次考验。设计所需要知识的范围几乎涵盖了三年来所学全部的知识，这使我对所学知识有了一个较系统的全面的深刻的认识，完成了从点到线，线到面的升华。学习时的马虎和不求甚解在我的设计过程中制作了不少麻烦，在老师和同学们的帮助下才使我克服了这些困难，顺利完成了设计