学生公寓组织设计毕业论文.doc

学生公寓组织设计毕业论文目 录1 工程概况-1-2 结构选型- 1 -2.1 结构体系选型- 2 -2.2 其它结构选型- 2 -3 结构平面布置- 3 -4 截面尺寸估算- 3 -4.1 计算单元的选取- 3 -4.2 框架梁截面尺寸估算- 3 -4.3 柱截面尺寸估算- 4 -4.4 确定框架计算简图- 5 -4.5 框架梁柱的线刚度计算- 5 -5 荷载计算- 7 -5.1 重力荷载- 7 -5.2 楼面活载标准值的取值- 9 -5.3 恒载计算- 9 -5.4 活荷载计算- 12 -5.5 横向风荷载计算- 14 -5.6 水平地震作用计算- 16 -6 内力计算- 20 -6.1 水平荷载作用下框架的内力计算- 20 -6.2 竖向荷载作用下框架内力的计算- 27 -7 内力组合- 40 -7.1 弯矩调幅- 40 -7.2 内力调幅- 41 -7.3内力组合- 47 -8 框架结构的配筋计算- 54 -8.1 框架梁截面设计- 54 -8.2 框架柱截面设计- 56 -9 板的计算及配筋. . . . . . . . . . . . . . . - 71 -10 柱下独立基础设计- 74 -10.1 地质条件- 74 -10.2 基础类型和埋深的选择- 74 -10.3 5轴F/A柱下基础计算- 74 -10.4 5轴D/C柱下基础计算- 79 -11 板式楼梯设计- 81 -11.1设计资料- 81 -11.2梯段板计算- 81 -11.3平台板计算- 82 -11.4平台梁计算- 83 -参考文献- 83 -致谢- 83 -I黑龙江八一农垦大学毕业设计1 工程概况本工程为勤勉学生公寓，总建筑面积3360m2，总高度13.2m。结构形式为四层框架结构，耐久年限为50年，耐火等级为二级。本着适用、安全、经济、美观的方针，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，恰当确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等，恰当确定结构选型，合理选择建筑材料。整个宿舍楼平面体型设计为矩形，总长度为54m，为内廊式；各层层高均为3.3m，室内外高差为0.45m；立面采用单个窗户。使整个宿舍楼建筑物与周围环境、各种外部条件协调一致，体现了宿舍楼的特色。满足了各种物质技术条件，具有良好的卫生条件和保温隔热、隔声性能，良好的安全度、耐久性和使用寿命。- 85 -2结构选型2.1 结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构（双向承重框架）体系。2.2 其它结构选型1(1) 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，板厚为120mm。 (2) 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚为100mm。(3) 楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。(4) 过梁：采用预制钢筋混凝土过梁。(5) 基础：采用柱下独立基础。(6) 天沟：采用现浇内天沟。 3 结构平面布置结构布置及一榀计算框架的选取位置如图所示。图1 一品框架选取位置图4 截面尺寸估算4.1 计算单元的选取选择号轴线一榀框架作为计算单元。4.2 框架梁截面尺寸估算2根据教材混凝土结构设计，对于多层框架结构，考虑到受力的合理以及满足使用功能，一般取梁宽度，梁高，梁净垮。一般情况下，框架梁的截面尺寸可按下列公式估算 (4.1) (4.2)式中 -梁的计算跨度； -梁的截面高度； -梁的截面宽度。据此选取梁截面：轴线AC/DF跨边框架梁：，轴线CD跨框架梁：。附加次梁。4.3 柱截面尺寸估算根据规范，柱截面宽b不小于250mm，柱净高与截面高度之比不宜小于4。框架柱的截面尺寸采用矩形截面,可按下列公式估算： (4.3) (4.4)式中 -第层层高； -柱的截面宽度； -柱的截面高度。由于按式（4.3)和式(4.4)估算的柱截面尺寸可能偏小,按轴压比估算截面尺寸: (4.5)式中: -轴压比 -混凝土轴心抗压强度设计值； -柱中轴向力，可近似按下式计算： (4.6) -柱支撑的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力标准值。可按柱承载面积每层15（经验值）考虑。此建筑抗震等级为三级，取C35混凝土 轴线A，F柱： (4.7)取A、F柱bh=600600mm 轴线B、C柱：取B、C柱bh=600600mm4.4 确定框架计算简图假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，固粱跨等于柱截面形心轴之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-2.45m，二层楼面标高为3.3m，故底层柱高为5.75m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高)，均为3.3m。由此可绘出框架的计算简图，如图所示。4.5 框架梁柱的线刚度计算框架梁线刚度的计算：由混凝土结构设计知：框架梁截面惯性矩为： (4.8)式中 为截面宽，为截面高。框架柱截面惯性矩为： 线刚度： (4.9)式中 E为混凝土弹性模量；I为截面惯性矩；为梁计算长度。由房屋建筑工程毕业设计指南知：对于现浇楼盖，中间框架,边框架。本计算单元所选取的框架为中间框架，故取。C35混凝土弹性模量E=3.15107 kN/m2；轴线框架梁： (4.10)框架柱线刚度的计算：底 层： =其余各层：=令 ，则， 轴线框架梁柱的相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。5 荷载计算5.1 重力荷载（1）屋面：改性沥青油毡防水层： 0.4 kN/m220厚1：2.5水泥砂浆找平： 0.02m20 kN/m3=0.40 kN/m2100厚聚苯乙烯泡沫保护层 0.5kN/m30.1m=0.05 kN/m2一毡二油隔汽层： 0.05kN/m220厚1：2.5水泥砂浆找平： 0.02m20 kN/m3=0.40 kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板： 0.12m25.0kN/m3=3.00 kN/m220mm厚板底粉刷： 0.02m17.0kN/m3=0.34 kN/m2合计： 4.64kN/m2（2）标准层楼面（包括走廊楼面）：水磨石地面 0.65kN/m220厚水泥砂浆 20kN/m30.02m=0.4kN/m2100厚现浇钢筋混凝土板： 0.10m25.0kN/m3=2.50kN/m220厚板底粉刷： 0.02m17.0kN/m3=0.34kN/m2考虑二次装修 0.5kN/m2合计： 4.39kN/m2（4）各层梁自重横向框架梁边跨300mm550mm 25kN/m3 0.30m (0.55m-0.1m)=3.375kN/m 20mm厚混合砂浆抹: 0.02m (0.55m-0.1m) 2 17.0kN/m3=0.306kN/m合计： 3.68kN/m中跨250mm500mm 25.0kN/m3 0.25m (0.5m-0.1m)=2.5kN/m 20mm厚混合砂浆抹灰: 0.02m (0.5m-0.1m) 2 17.0kN/m3=0.272kN/m合计： 2.77kN/m纵向框架梁边跨300mm550mm 25.0kN/m3 0.3m (0.55m-0.1m)=3.375kN/m 抹灰: 0.550.34+0.34(0.55-0.1)=0.323kN/m合计： 3.7kN/m中跨300mm550mm 25.0kN/m3 0.25m (0.55m-0.1m)=3.375kN/m 20mm厚混合砂浆抹灰: 0.02m(0.55m-0.1m)2 17.0kN/m3=0.306kN/m合计： 3.68kN/m（5）各层柱自重边柱600mm600mm : 25.0kN/m30.6m 0.6m3.3=29.7kN/m抹灰+保温: 0.63.30.34+0.08+0.63.30.343=3.44kN/m合计： 33.14kN/m中柱600mm600mm : 25.0kN/m30.6m 0.6m3.3=29.7kN/m20mm厚混合砂浆抹灰: 0.63.30.344=2.69kN/m合计： 32.39kN/m（6）墙自重外墙(240mm)粉煤灰空心砌块 3.3-0.6)0.248=5.568 kN/m60mm轻质GRC保温 0.08 kN/m抹灰 0.34(3.3-0.6)3=2.958 kN/m合计： 8.61kN/m内墙(200mm) 粉煤灰空心砌块 (3.3-0.55)0.28=5.28 kN/m抹灰 0.34(3.3-0.55)2=1.87 kN/m合计： 7.15kN/m女儿墙（墙高900m）粉煤灰空心砌块 0.90.248=1.728kN/m抹灰 0.340.92=0.612kN/m合计： 2.34kN/m门窗:铁门 0.4 kN/m,木门0.2 kN/m,钢框玻璃窗0.4 kN/m5.2 楼面活载标准值的取值屋面和楼面活荷载标准值3：根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）查得：上人屋面： 不上人屋面：楼面： 5.3 恒载计算(1)中间层梁柱恒载计算1)边跨梁上线荷载计算边跨梁上线荷载=边跨梁自重+板重+墙重最大值:3.68+44.39+7.15=28.39KN/m最小值:3.68+7.15=10.83KN/m2)中跨梁上线荷载=梁自重=2.77KN/m3)边柱集中力=边柱自重+纵向框架梁承受的荷载 纵向框架梁承受的荷载=部分板重+横向梁自重+纵向框架梁自重+外墙重 其中板重=4.39(0.542+0.5(2.3+6.3) 2)=55.32KN 横向梁自重=2.776.3/2=8.73KN纵向框架梁自重=1.74(42-0.4)=13.23KN墙重=8.61(42-0.4)=65.44KN因此边柱上集中力=55.32+8.73+13.23+65.44+15=157.72KN4)中柱集中力同理可求32.39+4.39(0.542+0.58.62+2.44/2)+2.776.3/2+1.71(42-0.45)+7.15(42-0.45)=171.18KN5)边柱与梁交点处弯矩M=157.720.15=23.66KNm(柱内侧受拉)6）中柱与梁交点处弯矩 M=171.180.15=25.68KNm（2）顶层梁柱恒载计算1）边跨梁上线荷载=边跨梁自重+板重，其中板自重按双向板分配最大值：3.68+44.64=22.24KN/m最小值:3.68KN/m2)中跨梁上线荷载计算常值2.77KN/m3）边柱集中力=边柱自重+纵向框架梁传力 纵向框架梁传力=部分板重+横向梁自重+纵向框架梁自重+女儿墙自重 边柱集中力=33.14+4.64（42/2+（6.3+2.3）2/2）+1.74（42-0.4）+2.34（42-0.4）=104.48KN4）中柱集中力同理可求 121.19KN5）边柱与梁交点处弯矩 M=104.480.15=15.68KNm（柱内侧受拉）6）中柱与梁交点处弯矩M=121.190.15=18.18KNm（柱靠室内一侧受拉） 图6 顶层边跨荷载图 图7 顶层中跨荷载图图8 第5轴横向框架恒荷载图5.4 活荷载计算建筑结构荷载规范GB50009-2012中5.1.1款规定住宅或宿舍的活荷载标准值2.0KN/m2组合系数0.7，频遇系数0.5，准永久系数0.4本设计屋面活荷载按上人屋面确定，不考虑积灰荷载，雪荷载与活荷载不同时考虑。(1)顶层框架梁柱活荷载计算1） 边跨梁上线荷载 最大值：42=8KN/m 最小值02） 中跨梁上线荷载为03） 边柱集中力=部分板上活载传力F=2.0（42/2+（2.3+6.3）2）=25.2KN4） 中柱集中力=部分板上活载传力F=2.0（42/2+（2.3+6.3）2+2.44）=34.8KN5） 边柱集中力力矩M=25.20.15=3.78KNm6） 中柱集中力力矩M=34.80.15=5.22KNm(2)框架梁柱活载计算1)边跨梁上线荷载 最大值：42=8KN/m 最小值02)中跨梁上线荷载为03)边柱集中力=部分板上活载传力F=2.0（42/2+（2.3+6.3）2）=25.2KN4)中柱集中力=部分板上活载传力F=2.0（42/2+（2.3+6.3）2+2.44）=34.8KN5)边柱集中力力矩M=25.20.15=3.78KNm6)中柱集中力力矩M=34.80.15=5.22KNm 图9 顶层边跨梁活载示意图 图10 中间层层边跨梁活载示意图图11 第5轴横向框架活载图5.5 横向风荷载计算4为简化计算，作用在外墙上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁节点处的等效集中荷载代替。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值为 （5.1）-基本风压值，是以当地比较空旷平坦地面离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准确定的风压值；-风压高度变化系数，因建设地点周边建筑稀疏，所以地面粗糙度为C类。-风荷载体型系数，（建筑结构荷载规范GB50009-2012）；-高度z处的风振系数，本工程为多层建筑，且房屋高度H=23.1m30m，计算部分高宽比H/Bj=1nGj 取0.016VEk1=2124.65KN ij=1nGj=0.01638449.66=615.19KNVEk2=1917.7KN ij=1nGj=0.01629004.66=464.07KN VEk3=1503.77KN ij=1nGj=0.01619546=312.736KN VEk4=882.88KN ij=1nGj=0.01610087.34=161.40KN 5.6.2.4 5轴框架横向水平地震的计算 对水平地震力进行分配5轴框架每层上 分配系数为i=k=1mDik/j=1nDij (5.9)由于每层的框架梁柱数布置相同，故=0.167分配结果为 F1-4=0.167206.95=34.56KN F2-4=0.167413.93=69.13KNF3-4=0.167620.89=103.69KN F4-4=0.167882.88=147.44KN图14 第5轴横向框架地震作用6 内力计算6.1 水平荷载作用下框架的内力计算本设计采用D值法计算风荷载作用下框架内力。其步骤为：（1）求各柱反弯点处的剪力值；（2）求各柱修正后的反弯点高度；（3）求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；（4）求各柱的轴力和梁剪力。6.1.1 框架柱反弯点位置、杆端弯矩和梁端弯矩的确定 由混凝土结构设计查得：柱修正后的反弯点高度比： (6.1)式中 标准反弯点高度比，是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比； 因上、下层梁刚度比变化的修正值； 因上层层高变化的修正值； 因下层层高变化的修正值；框架各柱的杆端弯矩按下式计算： (6.2)框架各柱的杆端弯矩按下式计算：边节点顶部边节点： 一般边节点： 中间节点中间节点处的梁端弯矩可将节点处柱端不平衡弯矩按梁的相对线刚度进行分配，故： (6.3)式中： 为第i层第m柱所分配的剪力值。表3 A轴柱反弯点位置层号43.31.00.200000.200.6633.31.00.350000.351.15523.31.00.50000.050.551.81513.750.570.650-0.0500.602.25表4 C轴柱反弯点位置层号43.31.00.350000.351.15533.31.00.450000.451.48523.31.00.450000.451.48513.750.570.560000.562.1表5 D轴柱反弯点位置层号43.31.00.350000.351.15533.31.00.450000.451.48523.31.00.450000.451.48513.750.570.560000.562.1表6 F轴柱反弯点位置层号43.31.00.200000.200.6633.31.00.350000.351.15523.31.00.50000.050.551.81513.750.570.650-0.0500.602.256.1.2风荷载作用下内力计算表7 风荷载作用下A轴柱剪力及梁柱端M计算层号46.955314188570.1671.160.663.33.060.7739.645314188570.1671.611.1553.33.451.8629.55314188570.1671.591.8153.32.362.89110.234189589730.22.052.253.753.084.61表8 风荷载作用下C轴柱剪力及梁柱端M计算层号46.9553141177140.3343.32 1.1553.35.982.6839.6453141177140.334 3.22 1.4853.35.844.7829.553141177140.334 3.18 1.4853.35.78 4.72 110.234189512568.50.3 3.082.13.755.07 6.47 表9 风荷载作用下D轴柱剪力及梁柱端M计算层号46.9553141177140.3343.32 1.1553.35.982.6839.6453141177140.334 3.22 1.4853.35.844.7829.553141177140.334 3.18 1.4853.35.78 4.72 110.234189512568.50.3 3.082.13.755.07 6.47表10 风荷载作用下F轴柱剪力及梁柱端M计算层号46.955314188570.1671.160.663.33.060.7739.645314188570.1671.611.1553.33.451.8629.55314188570.1671.591.8153.32.362.89110.234189589730.22.052.253.753.084.61由以上表格绘出风荷载作用下的5轴框架的M、Q、N图。图15 第5轴横向风载作用下弯矩图图16 第5轴横向风载作用下剪力图图17 第5轴横向风载作用下轴力图6.1.3地震作用下内力计算表11地震作用下A轴柱剪力及梁柱端M计算层号418.430.663.348.6612.16331.401.1553.367.35 36.27240.041.8153.359.46 72.67153.122.253.7579.68 119.52表12地震作用下C轴柱剪力及梁柱端M计算层号436.86 1.1553.379.0742.57362.80 1.4853.3113.98 93.26280.08 1.4853.3145.34118.92179.672.13.75131.45 167.31表13地震作用下D轴柱剪力及梁柱端M计算层号436.86 1.1553.379.0742.57362.80 1.4853.3113.98 93.26280.08 1.4853.3145.34118.92179.672.13.75131.45 167.31表14地震作用下F轴柱剪力及梁柱端M计算层号418.430.663.348.6612.16331.401.1553.367.35 36.27240.041.8153.359.46 72.67153.122.253.7579.68 119.52由以上表格绘出地震作用下的5轴框架的M、Q、N图。图18 第5轴横向地震作用下弯矩图图19 第5轴横向地震作用下剪力图图20 第5轴横向地震作用下轴力图6.2 竖向荷载作用下框架内力的计算采用弯矩二次分配法计算框架在竖向荷载作用下的内力7。计算杆固端弯矩:将梯形或者三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载梯形荷载折算公式:qe=(1-212+13)q (6.4)其中1=l01/l02/2 (6.5)q为梯形分布荷载的最大值按以上方法计算出固端弯矩采用弯矩二次分配法。6.2.1 恒载作用下的内力分析 （1）恒载作用下弯矩二次分配法（2）剪力计算1）顶层边跨 3.686.3+（6.3+2.3）（22.24-3.68）/2=103KN2）顶层中跨 2.772.4=6.648KN3）其他层边跨 10.836.3+（6.3+2.3）（28.39-10.83）/2=143.74KN4）其他层中跨 2.772.4=6.648KN分别取各个梁柱为隔离体，分别对两端取矩，列出力矩平衡方程，便可得该梁端柱端剪力。以中间层FD梁为例图21 FD梁简图对端部取矩 111.33=116.78+VD6.3+143.7373.15 VD=-72.73KN 同理VF=71KN黑龙江八一农垦大学毕业设计表15恒载弯矩分配图续表15黑龙江八一农垦大学毕业设计表16 恒载作用下梁端剪力和跨中弯矩DF梁梁长荷载固端弯矩杆端剪力跨中弯矩左右左右103KN77.8786.6650.1-52.9-79.7936.3143.74118.43120.5471.53-72.20-85.0126.3143.74118.25120.4671.52-72.23-85.3816.3143.74111.33116.7871-72.73-85.74 DC梁梁长荷载固端弯矩杆端剪力跨中弯矩左右左右42.46.7KN22.1322.133.35-3.359.1632.46.7KN14.9814.983.35-3.3510.2222.46.7KN15.1415.143.35-3.3510.5412.46.7KN22.922.93.35-3.3511.73CA梁梁长荷载固端弯矩杆端剪力跨中弯矩左右左右46.310377.8786.6650.1-52.9-79.7936.3143.74118.43120.5471.53-72.20-85.0126.3143.74118.25120.4671.52-72.23-85.3816.3143.74111.33116.7871-72.73-85.74已知柱端弯矩，柱高范围内无其他横向力，因此根据平衡方程得到Va=Vb=-M/lc表17 恒载下柱端剪力F柱柱高弯矩剪力上下上下43.377.8780.51-48-4833.338.1265.55-31.42-31.4223.352.794.17-44.51-44.5113.7517.178.58-6.87-6.87D柱柱高弯矩剪力上下上下43.3-64.53-70.3540.8740.8733.3-35.2-60.1728.928.923.3-45.15-83.338.9238.2913.75-10.58-5.294.234.23C柱柱高弯矩剪力上下上下43.364.5370.35-40.87-40.8733.335.260.17-28.9-28.923.345.1583.3-38.92-38.2913.7510.585.29-4.23-4.23A柱柱高弯矩剪力上下上下43.3-77.87-80.51484833.3-38.12-65.5531.4231.4223.3-52.7-94.1744.5144.5113.75-17.17-8.586.876.87根据配筋计算需要，只需求柱轴力即可柱轴力=柱顶集中力（包括柱自重）+梁端剪力表18恒载作用下柱轴力F柱柱顶集中力邻梁剪力柱轴力左右4104.480.0050.1154.583157.720.0071.53383.832157.720.0071.52613.071157.720.0071.0841.79D柱柱顶集中力邻梁剪力柱轴力左右4121.1952.93.35177.443171.1873.23.35425.172171.1872.233.35671.931171.1872.233.35918.69C柱柱顶集中力邻梁剪力柱轴力左右4121.193.3552.9177.443171.183.3573.2425.172171.183.3572.23671.931171.183.3572.23918.69A柱柱顶集中力邻梁剪力柱轴力左右4104.4850.10.00154.583157.7271.530.00383.832157.7271.520.00613.071157.7271.00.00841.79图22 第5轴恒载作用下弯矩图图23 第5轴恒载作用下剪力图图24 第5轴恒载作用下轴力图6.2.2 活载(满跨布)作用下的内力分析计算方法与恒载作用下的内力相同黑龙江八一农垦大学毕业设计表19 活载弯矩分配图 黑龙江八一农垦大学毕业设计表20 活载作用下梁端剪力和跨中弯矩FD梁梁长固端弯矩杆端剪力跨中弯矩左右左右46.3-26.5238.0915.36-19.04-22.4236.3-31.2036.2716.4-18.0-20.2126.3-30.6936.3116.31-18.09-20.016.3-28.5336.9715.86-18.54-19.68DC梁梁长固端弯矩杆端剪力跨中弯矩左右左右42.4-34.1834.180.000.000.5432.4-33.9533.950.000.000.3122.4-33.8933.890.000.000.2512.4-33.8033.800.000.000.16CA梁梁长固端弯矩