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7度某中学学生宿舍楼建设毕业论文目 录第一章 设计资料 81.1 工程概况 81.2 建筑设计资料 81.3 结构设计资料 81.3.1 气象条件 81.3.2 工程地质条件 81.3.3 其他条件 91.3.4 荷载 91.3.5 材料 9第二章 结构选型 92.1 柱网布置 92.2 框架结构承重方案的选择 102.3 框架结构的计算简图102.4 梁、柱截面尺寸的初步确定112.4.1 梁截面初选112.4.2 柱截面初选12第三章荷载及侧移刚度计算 123.1 恒荷载标准值计算 123.1.1 屋面永久荷载标准值 123.1.2 一四层楼面133.1.3 梁自重133.1.4 柱自重133.2 作用在横梁竖向线荷载标准值143.2.1 屋面横梁竖向线荷载标准值143.2.2 楼面横梁竖向线荷载标准值143.3作用在横梁活荷载线荷载标准值 163.3.1 屋面横梁活荷载线荷载标准值 163.3.2 面横梁竖向线荷载标准值 163.4 作用在框架节点集中荷载标准值 173.4.1 作用在屋面框架节点集中荷载标准值 173.4.2 作用在楼面框架节点集中荷载标准值 183.5 风荷载 193.6 地震作用 193.6.1 建筑物总重力荷载代表值的计算 193.6.2 地震作用计算 213.7水平地震作用下的位移验算 23第四章 框架内力计算244.1水平地震作用下框架内力计算 244.1.1 求各柱的的剪力值254.1.2 计算各柱的反弯点高度264.1.3 求柱端、梁端弯矩274.1.4求梁的跨中弯矩284.1.5求梁端剪力和柱轴力294.2 风荷载作用下框架内力计算314.2.1 求各柱的的剪力值324.2.2 求柱端、梁端弯矩334.2.3 求梁的跨中弯矩344.2.4 求梁端剪力和柱轴力354.3 恒载作用下框架的内力计算374.3.1 弯矩分配系数384.3.2 杆件固端弯矩384.3.3 内力计算394.4 活载作用下框架的内力计算434.4.1 弯矩分配系数434.4.2 杆件固端弯矩434.4.3 内力计算454.5 0.5（雪+活）载作用下框架的内力计算494.5.1 荷载计算494.5.2 弯矩分配系数504.5.3 杆件固端弯矩504.5.4 内力计算51第五章 框架内力组合及弯矩调幅555.1 弯矩调幅555.2 内力组合56第六章 框架梁、柱截面设计636.1 框架横梁截面设计636.1.1 梁的正截面承载力计算646.1.2 梁的斜截面承载力计算666.2 框架柱截面设计706.2.1 正截面受弯计算706.2.2 斜截面受弯计算74第七章 楼梯结构设计计算76 7.1 楼梯设计资料767.2 楼梯板计算767.2.1 荷载计算767.2.2 内力计算777.2.3 配筋计算777.3 休息平台板计算787.3.1 荷载计算787.3.2 内力计算787.3.3 配筋计算787.4 梯段梁计算787.4.1 荷载计算797.4.2 内力计算797.4.3 配筋计算79第八章 楼面板的配筋798.1 设计资料798.2 板的计算808.2.1 荷载计算808.2.2 计算跨度818.2.3 弯矩计算818.2.4 截面设计83第九章 基础设计859.1 荷载计算859.2 确定基础底面面积869.3 抗震验算899.4 地基变形验算909.5 基础设计值919.5.1 荷载设计值91结论 94致谢 95参考文献 96第一章 设计资料1.1工程概况：该工程为某中学学生宿舍楼，拟建框架结构，位于某市，抗震设防烈度7度，地震分组为第一组，基本地震加速度a=0.1g，基地尺寸13m39m。1.2建筑设计资料：建筑面积：2400 m2左右；建筑层数：不超过六层；层高：3.3m；每间宿舍面积不超过18 m2，每层设一活动室，面积不小于35 m2。1.3结构设计资料1.3.1气象条件雪荷载：基本雪压为50年一遇S0=0.40kN/m2（水平投影）；风荷载：基本风压为50年一遇W0=0.45kN/ m2；1.3.2工程地质条件钻孔深12米，未发现地下水。不考虑地下水影响。第一层：素填土，厚0.6m.(fak=8 0 KN/m2).00000000000000000第二层：粉质黏土，厚2.5m.(fak=180 KN/m2)第三层：粉土，厚5.5m.(fak=180 KN/m2)1.3.3其他条件：建筑地点冰冻深度，室外天然地面以下200mm；建筑场地类别为类场地土；建筑耐久等级、防火等级均为级。1.3.4 荷载：恒荷载：楼面装修荷载1KN/ m2,屋面恒荷载2.5KN/ m2,活荷载除楼梯间3.5KN/ m2,外其余均为2KN/ m2。200厚填充墙容重7KN/ m3。 1.3.5 材料：填充墙采用200厚加气混凝土块；砂浆均采用M7.5混合砂浆；混凝土：均采用C30；钢筋：HPB235,HRB335。第二章 结构选型根据建筑的使用功能要求，工程采用混凝土框架结构，楼板、屋盖、楼梯均采用钢筋混凝土现浇。外墙采用粉煤灰空心砌块，内墙采用加气混凝土砌块。2.1 柱网布置图2.1 标准层柱网布置图标准层柱网布置图2.1所示：2.2 框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本宿舍楼框架的承重方案为横向框架承重。2.3 框架结构的计算简图框架结构的计算单元如图所示，取轴上的一榀框架计算。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，故框架梁等于柱截面形心轴线之间的距离。按工程地质资料提供的数据，初步判定本工程基础采用独立柱下基础，挖去所有杂填土，基础至于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高-1.3m。底层柱子的高度为h=3.3+1.3-0.5=4.1m（初步假定基础的高度为0.5m）。二五层柱的高度均为3.3m。柱节点为刚接。其计算简图见图2.2 图2.2 框架计算简图2.4 梁、柱截面尺寸的初步确定2.4.1梁截面初选（轴）框架梁最大跨度：L=5200mm1) 横向框架梁 AB、CD跨 ： h=(1/81/12)L=650mm430mm,取h=600mm; b=(1/21/3)h=300mm200mm,取b=250mm;2) 纵向框架梁框架梁 h=(1/81/12)L=240mm360mm,取h=450mm b=(1/21/3)h=150mm225mm,取b=200mm;2.4.2柱截面初选 有经验公式 式中 考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算=CN; C弯矩对对框架轴力的影响，中柱扩大系数取1.1，边柱取1.2； 轴压比 N=（1214）KN/S,S为该柱承担的楼面荷载面积，近似按1/2柱距划分。 根据设计资料查规范得本工程为三级抗震，但因是中学宿舍楼，抗震计算提高一个等级，按二级抗震计算。故取0.8。考虑到其它因素对柱的影响，故取柱的截面尺寸为400400。第三章 荷载及侧移刚度计算3.1 恒荷载标准值计算3.1.1屋面永久荷载标准值屋面做法恒载： 2.5KN/结构层100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5 KN/m2顶结构辅助层： 2.5 KN/m2合计 5 KN/m2 3.1.2 一四层楼面：水磨石地面 1 KN/m结构层100厚现浇钢筋混凝土板 250.1=2.5 KN/m2合计 3.5KN/m23.1.3 梁自重 AB、CD梁自重（bh=250mm600mm） 250.250.6=3.75KN/m梁侧抹灰： 0.022（0.60.1）17=0.34 KN/m合计 4.1KN/ m中跨梁自重（bh=200500） 250.20.5=2.5KN/m梁侧抹灰： 0.022(0.50.1)7=0.28KN/m合计 2.78KN/m3.1.4 柱自重底层柱自重（bh=400400） 250.400.404.1=16.4 KN抹灰层：10厚混合砂浆 170.010.444.1=1.12 KN 合计 17.52KN其它层柱自重（bh=400400m） 250.400.403.3=13.2 KN抹灰层：10厚混合砂浆 170.010.443.3=0.90 KN合计 14.10 KN3.2 作用在横梁竖向线荷载标准值3.2.1屋面横梁竖向线荷载标准值1） 边跨粱自重 4.10KN/m板传来的荷载 合计 22.10KN/m2） 中跨粱自重 2.78 KN/m板传来的荷载 5.02.4=12 KN/m合计 14.78 KN/m3.2.2 楼面横梁竖向线荷载标准值1） 边跨粱自重 4.10 KN/m板传来的荷载 3.63.5=12.6 KN/m填充墙自重 0.2（3.3-0.6）7=3.78 KN/m合计 20.48 KN/m2） 中跨粱自重 2.78 KN/m板传来的荷载 3.52.4=8.4KN/m填充墙自重 0.2（3.3-0.5）7=3.92 KN/m合计 15.1 KN/m图3.1作用在横梁竖向线荷载标准值3.3 作用在横梁活荷载线荷载标准值3.3.1屋面横梁活荷载线荷载标准值1. 1）边跨板传来的活荷载 23.6=7.2 KN/m2）中跨板传来的活荷载 22.4=1.05 KN/m3.3.2楼面横梁竖向线荷载标准值1）边跨板传来的活荷载 23.6=7.2 KN/m2）中跨板传来的活荷载 22.4=4.8 KN/m图3.2作用在横梁活荷载线荷载标准值3.4 作用在框架节点集中荷载标准值3.4.1 作用在屋面框架节点集中荷载标准值1） 边柱 恒载边跨连系梁自重 0.20.453.625=8.1 KN边跨连系梁粉刷 0.02（0.45-0.1）23.617=0.86 KN0.9m女儿墙重 0.20.9183.6=11.67 KN 女儿墙粉刷 0.90.02173.62=2.2 KN连系梁传来屋面自重 0.53.65.00.53.6=16.20 KN 合计 39.03 KN 活载 0.53.60.53.62=6.48 KN2)中柱中柱连系梁自重 0.20.45253.6=8.1 KN中柱连系梁粉刷 （0.45-0.1）20.023.617=0.86 KN连系梁传来屋面自重0.53.63.60.5+(3.6+3.6-2.4)1.20.55=30.6KN次梁传来荷载 （1.985.1/2）/7.03.5+（1.982.4/2）/7.03.5=3.713KN合计 57.21KN活载 0.53.60.53.62+3.62=13.68 KN3.4.2 作用在楼面框架节点集中荷载标准值（此处未考虑填充墙重量）1）边跨边柱连系梁自重 8.1KN边柱连系梁粉刷 0.86 KN连系梁传来楼板自重 0.53.63.60.53.5=11.34 KN合计 20.30KN 柱自重 20.63 KN活载 3.60.53.60.52.0=6.48 KN2)中跨中柱连系梁自重 8.1KN中柱连系梁粉刷 0.86KN连系梁传来楼面自重0.53.63.60.5+（3.6+3.6-2.4）0.51.23.5=21.42KN合计 30.38 KN 柱自重 20.63 KN活载 9.36 KN3.5 风荷载 已知基本风压=0.45KN/，本工程为市郊中学，地面粗糙度属B类，按荷载规范计算。风载体型系数，迎风面为0.8，背风面为-0.5，因结构高度H=17.85m30m（从室外地面算起），取风振系数=1.0，计算过程如下表：表3.1 风荷载计算层Z(m)A51.01.317.11.190.4510.267.1441.01.313.81.110.4511.887.7131.01.310.51.020.4511.887.0921.01.37.21.00.4511.886.9511.01.33.90.780.4512.965.913.6地震作用已知抗震设防烈度为7度，地震分组为第一组，基本地震加速度=0.1g。3.6.1建筑物总重力荷载代表值的计算1） 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值50%雪载： 0.50.4012.836=92.16KN屋面恒载： 5.03612.8=2304 KN横框架梁 (4.15.22+2.782.4)11=542.432 KN纵梁 (8.1+0.86)104=358.4 KN女儿墙 0.90.2182（36+0.2+12.8-0.2）=316.224 KN横墙 （忽略门窗，按墙自重计算）0.212.81.0572+0.210.41.0579=175.224 KN纵墙 0.2361.272 +0.23.61.272=241.92 KN 柱重 290.4 KN合计 =4320.76 KN2） 集中于三五处的质点重力荷载代表值50%楼面荷载 0.52.03612.8=460.8 KN楼面恒载 363.512.8=1612.8 KN横梁 542.432 KN纵梁 358.4 KN横墙 0.212.82.772+0.210.42.778.5=430.92 KN纵墙 517.10 KN柱重 580.8 KN合计 =4503.252 KN3） 集中于二层处的质点重力荷载代表值50%楼面荷载 460.8 KN楼面恒载 1612.8 KN横梁 542.432 KN纵梁 358.4 KN横墙 0.212.83.514+0.210.43.578.5=558.6 KN 纵墙 0.23.6273.5+0.257.63.57=635.04 KN柱重 0.40.425443.5=616 KN 合计 =4784.072 KN3.6.2 地震作用计算1） 框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度，应考虑楼盖对框架梁的影响。在现浇楼盖中，中框架梁的的抗弯惯性矩取I=2；边框架梁取I=1.5；为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱的线刚度见表3.2，每层框架柱总的抗侧移刚度见表3.3表3.2 横梁、柱的线刚度杆件截面尺寸IL(mm)KNmm相对线刚度BmmHmm边跨梁2506003.04.56.7552003.8941中跨梁2005003.02.084.1724005.2131.33925层柱4004003.02.132.1333001.9360.497底层柱4004003.02.132.1341001.5590.400每层框架柱总的抗侧移刚度见表3.3表3.3 框架柱横向侧移刚度D值项目一般层底层一般层底层D=（KN/mm）根数层柱类型截面二至五层边框架边柱（400400）2.010.5010.674边框架中柱（400400）4.700.7014.934中框架边柱（400400）2.010.5010.6718中框架中柱（400400）4.700.7014.9318 底层边框架边柱（400400）2.500.6711.514边框架中柱（400400）5.840.8113.924中框架边柱（400400）2.500.6711.5118中框架中柱（400400）5.840.8113.9218注：梁的线刚度 柱的线刚度底层： =（11.51+13.92）4+18（11.51+13.92）=559.46 KN/mm二五层： =22（10.67+14.93）=563.2 KN/mm2)框架自振周期的计算表3.4 框架顶点假象水平位移计算表层/KN（KN）(KN/m)层间相对位移总位移（mm/054320.764320.76536.28.06123.0544503.258824.01536.216.46114.9934503.2513327.26536.224.8698.5324503.2517830.52536.233.2573.6714784.0722614.59559.540.4240.42则自振周期为：其中为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6；为框架顶点假象水平位移，计算见表3.4。3）水平地震作用计算 本工程结构不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震作用标准值： 由于该工程所在地抗震设防烈度为7度，场地类别为类，设计地震分组为一组，则 =0.35s 由于5 故 式中 为衰减系数。在5区间时取0.9；阻尼调整系数，除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，相应的取1.0。 =0.080.8522614.588=537.79 KN因1.4=1.40.35=0.49s，故不需要考虑框架顶部附加集中力作用，查表得：所以水平地震作用及楼层地层剪力见表3.5 表3.5水平地震作用及楼层地层剪力层楼层剪力（KN）517.34320.7674749.15481.12481.12414.04503.2563045.53405.79886.91310.74503.2548184.80310.141197.0527.44503.2533324.07214.491411.5414.14784.0719614.70126.251537.79注：=238918.253.7水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移与各层的弹性位移角按下式计算 = =计算过程见表3.6 表3.6水平地震作用下框架结构的层间位移与各层的弹性位移角层h(m)(KN)=53.3481.12536.200.901/366743.3886.91536.201.651/200033.31197.05536.202.231/148023.31411.54536.202.631/125514.11537.79559.462.751/1200由表3.6可知，最大层间弹性位移角发生在底层，其值为1/12001/550，满足最大位移要求。第四章 框架内力计算4.1水平地震作用下框架内力计算水平地震作用下框架内力计算按D值法计算，其各梁柱的相对线刚度及计算简图如图。 图4.1水平地震作用计算简图4.1.1 求各柱的的剪力值 表4.1层边柱中柱5=0.0253V=0.0253441.68=11.18KN=0.0372V=0.0372441.68=16.43KN4=0.0253V=0.0253821.90=20.79KN=0.0372V=0.0372821.90=30.58KN3=0.0253V=0.02531117.37=28.27KN=0.0372V=0.03721117.37=41.57KN2=0.0253V=0.02531328=33.60KN=0.0372 V=0.03721328=49.40KN1=0.0284V=0.02841474.16=41.87KN=0.0341 V=0.03411474.16=50.27KN4.1.2 计算各柱的反弯点高度 表4.2层边柱中柱5K=0.84 =0.33=1/1=1.0 =0=1.0 =0y=0.33K=1.54 = 0.38=1/1=1.0 =0=1.0 =0y=0.384K=0.84 =0.40=1/1=1.0 =0=1.0 =0=1.0 =0y=0.40K=1.54 =0.43=1/1=1.0 =0=1.0 =0=1.0 =0y=0.433K=0.84 =0.45=1/1=1.0 =0=1.0 =0=1.0 =0y=0.45K=1.54 =0.48=1/1=1.0 =0=1.0 =0=1.0 =0y=0.482K=0.84 =0.50=1/1=1.0 =0=1.0 =0=4.9/3.3=1.48 =0y=0.50K=1.54 =0.50=1/1=1.0 =0=1.0 =0=4.9/3.3=1.48 =0y=0.501K=1.25 =0.58=3.3/4.9=0.67 =0y=0.67K=2.29 =0.55=3.3/4.9=0.67 =0y=0.554.1.3 求柱端、梁端弯矩 由下面公式求出柱上、下两端弯矩和梁左右两端弯矩 上柱： 下柱： 其计算结果见表4.3 、表4.4，弯矩图见图4.2 表4.3 边柱柱端、梁端弯矩计算层V(KN)y(KNm)(KNm)(KNm)511.180.3326.0912.1826.09420.790.4041.1627.4453.34328.270.4551.3141.9878.75233.600.5055.4455.4497.42141.870.6767.70137.46123.14 表4.4 中柱柱端、梁端弯矩计算层V(KN)y(KNm)(KNm)(KNm)(KNm)516.430.3833.6220.6015.3318.29430.580.4357.5243.3935.6242.50341.570.4871.3365.8552.3162.41249.400.5081.5181.5167.2080.16150.270.55110.85135.4887.72104.644.1.4 求梁的跨中弯矩 （ 计算结果见表4.5）因CD跨梁两端弯矩绝对值相等，故跨中弯矩为0。表4.5梁的跨中弯矩跨BC跨层54321(KN/m)26.0953.3478.7597.42123.14(KN/m)-18.29-42.50-62.40-80.16-104.64M=（+）/2(KN/m)3.95.428.188.639.25 图4.2水平地震作用下框架弯矩图4.1.5 求梁端剪力和柱轴力（1）梁端剪力可按下式计算 =式中、分别表示梁左、右端剪力 、分别表示梁左、右端弯矩 梁的跨度其计算结果见表4.6（1） 节点左右梁端剪力之和即为柱的层间轴力，第层第k根柱的轴力即为其上各层节点左右两端剪力代数和。可按下式计算：=（-）第层第k根柱的轴力；、分别为第层第k根柱两侧梁端传来剪力计算结果见表4.7表4.6 梁端剪力跨层（m）(KN/m)(KN/m)=(KN)BC跨55.1026.0918.298.7045.1053.3442.5018.7935.1078.7562.4127.6825.1094.1280.1634.1715.10123.14104.6444.66CD跨52.4015.3315.3312.7842.4035.6235.6229.6832.4052.3152.3143.5922.4067.2067.2056.0012.4087.7287.7273.1 表4.7 柱轴力柱类别层(KN)(KN)=（-）(KN)边柱58.70 8.70418.79 27.49327.68 55.17234.1789.34144.66134.00中柱58.7012.78 4.08418.7929.68 14.97327.6843.59 30.88234.1756.00 52.71144.6673.10 81.15 图4.3 水平地震作用下梁端剪力、柱剪力、轴力图4.2风荷载作用下框架内力计算风荷载作用下框架内力计算按D值法计算，其各梁柱的相对线刚度及计算简图如图4.4所示。 图4.4 风荷载作用计算简图4.2.1 求各柱的的剪力值 表4.8层边柱中柱5=0.203V=0.2037.72=1.57KN=0.297V=0.2977.72=2.29KN4=0.203V=0.20319.15=3.89KN=0.297V=0.29719.15=5.69KN3=0.203V=0.20329.55=6.00KN=0.297V=0.29729.55=8.77KN2=0.203V=0.20339.69=8.06KN=0.297 V=0.29739.69=11.79KN1=0.227V=0.22750.9=11.55KN=0.273 V=0.27350.9=13.