某五层框架结构宿舍楼设计毕业设计.doc

某五层框架结构宿舍楼设计毕业设计某五层框架结构宿舍楼设计毕业设计 目录目录 第一部分 设计资料 1 1 1 概况 1 1 2 结构设计资料 1 第二部分 建筑设计 2 2 1 建筑平面设计 2 2 2 建筑立面设计 2 2 3 建筑剖面设计 2 2 4 建筑构造设计 2 2 4 1 墙体 2 2 4 2 屋面 2 2 4 3 楼面 2 2 4 4 散水 2 第三部分 结构计算 3 3 1 结构选型 3 3 1 1 结构布置 3 3 1 2 初估截面尺寸 4 3 1 3 计算简图 4 3 2 重力荷载计算 6 3 2 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 6 3 2 2 屋面及楼面的活载标准值 6 3 2 3 各结构构件重力荷载计算 6 3 2 4 各层自重标准值计算 8 3 2 5 重力荷载代表值计算 9 3 3 横向框架侧移刚度计算 10 3 4 横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 12 3 4 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 12 3 4 2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 17 3 5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 21 3 5 1 横向框架内力计算 21 3 5 2 横向框架内力组合 35 3 6 截面设计 50 3 6 1 框架梁截面设计 50 五层框架结构宿舍楼设计 II 3 6 2 框架柱截面设计 51 3 7 楼梯设计 63 3 7 1 结构平面布置 63 3 7 2 梯段板计算 63 3 7 3 休息平台板计算 65 3 7 4 平台梁计算 66 3 8 板的设计 67 3 8 1 荷载计算 69 3 8 2 内力计算 69 第四部分第四部分 基础设计基础设计 72 4 1 基础地质资料 72 4 2 确定基础尺寸 72 4 3 基础反力分析 72 4 4 正截面受弯承载力计算 74 4 5 斜截面抗剪承载力计算 75 4 6 基础底板设计 75 4 7 基础平面布置和配筋 76 参考资料参考资料 78 致致 谢谢 79 五层框架结构宿舍楼设计 1 第一部分 设计资料 1 1 概况 本宿舍楼为五层钢筋混凝土框架结构体系 建筑面积为 2479 7 建筑物平面为 2 m 一字行 宽度为 13 7 长度为 36 2 框架梁 柱 板均采用现浇混凝土 mm 1 2 结构设计资料 一 地质资料 1 场地概况 拟建建筑场地已经人工填土平整 地形平坦 2 地质条件 该地区地基承载力标准值为 120 a kP 3 地基方案 根据拟建建筑物的特点及场地岩土工程条件 基础形式可选用柱下条 形基础 二 地震资料 1 该地区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 设计地震分组为 第二组 2 建筑的安全等级为 III 级 三 气象条件 1 基本风压 0 40 基本雪压 0 30 kN 2 mkN 2 m 2 该地区的地面粗糙类型为 B 类 四 主要结构材料 1 混凝土 本工程采用横向框架承重结构 基础垫层混凝土采用 C10 梁 柱 板等均采 用 C30 2 钢筋 钢筋直径 d 12 的采用 HPB235 级钢筋 钢筋直径 d 12 的均采用 HRB335 级钢筋 五层框架结构宿舍楼设计 2 第二部分 建筑设计 2 1 建筑平面设计 该建筑物为五层钢筋混凝土框架结构 建筑面积为 2479 7 建筑平面选用 一 2 m 字形 布置 南北朝向 长为 36 2 宽为 13 7 满足传统的对称美原则 而且也mm 便于计算 2 2 建筑立面设计 在建筑立面设计上 追求简洁明快 采用矩形布置 墙面全部采用瓷砖贴面 2 3 建筑剖面设计 在建筑剖面设计上 也采用矩形布置 层高取 3 6 室内外地坪高差取m 300 女儿墙高取 1 2 mm 2 4 建筑构造设计 2 4 1 墙体 由于本设计结构采用钢筋混凝土框架结构 墙不需要承重 故填充墙采用 200 厚的混凝土空心小砌块砌筑 mm 2 4 2 屋面 屋面排水采用有组织排水 坡度取 1 屋面做法采用西南图集 03J201 1 P17 2203a 2 4 3 楼面 楼面做法采用西南图集04J312 P18 3183 2 4 4 散水 本设计散水宽度取 900 坡度取 2 每 6留一条变形缝 mmm 五层框架结构宿舍楼设计 3 第三部分 结构计算 3 1 结构选型 根据宿舍楼建筑功能的要求 为使建筑平面布置灵活 获的较大的使用空间 本 结构采用钢筋混凝土框架结构体系 3 1 1 结构布置 由于建筑物的横向短 纵向长 故采用很想框架承重体系 梁 板 柱施工时采 用整体现浇 基础采用条形基础 具体布置详图如下 五层框架结构宿舍楼设计 4 3 1 2 初估截面尺寸 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 楼板厚度取 100 梁截面高度按梁mm 跨度的 1 12 1 8 估算 梁截面宽度按梁高的 1 3 1 2 估算 本建筑抗震等级为三级 抗震设防烈度为 7 度 0 1g 第二组 各层梁 板 柱砼强度均为 C30 fc 14 3 ft 1 43 纵向钢筋采用 HRB400 级钢筋 其余采用 2 mmN 2 mmN HPB235 级钢筋 柱截面尺寸可根据Ac 估算 查表 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级 可知 cN e f nFg 该框架的抗震等级为四级 其轴压比限值 0 8 各层的重力荷载代表值近似取 15N 边柱的负载面积为 3 6 2 85 中柱的负载面积为 3 6 3 9 由Ac kN 2 m 2 m 2 m 得第一层柱截面面积为 cN e f nFg 边柱 3 2 1 3 15 103 6 3 9 5 119659 09 0 8 14 3 Amm 如取柱截面为正方形 则边柱和中柱截面高度分别为 500 和 500 mmmm 根据上述计算结果并综合考虑其他因素 本设计柱截面尺寸取值如下 1 层 500500mm mm 2 6 层 400400 mm mm 梁截面高度按梁跨度的 1 12 1 8 估算 由此估算的梁截面尺寸见表 3 1 2 表表 3 1 23 1 2 梁 柱截面尺寸及混凝土等级梁 柱截面尺寸及混凝土等级 横梁 bh mm mm层次混凝土等级 AB CD 跨BC 跨 纵梁 bh mm mm 柱 bh mm mm 2 5 C30300500 300400 300400 400400 1C30300500 300400 300400 500500 基础选用钢筋混凝土条形基础 基础埋深 2 0 m 3 1 3 计算简图 取建筑平面图上的 4 轴上的一品框架计算 假定框架柱嵌固于基础上 框架梁与 柱刚接 框架结构计算简图如图 3 1 1 所示 取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线 梁轴线取至板底 2 6 层高度即为层高 取 3 6 底层柱高度从基础顶面取至一层m 板底 即 h1 3 6 0 9 4 5 m 五层框架结构宿舍楼设计 5 图3 1 1 框架结构计算简图 五层框架结构宿舍楼设计 6 3 2 重力荷载计算 3 2 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 非上人 结构层以上总重 2 23 据西南 04J312P18 3183 kN 2 m 100 厚钢筋混凝土板 0 10 25 2 50 kN 2 m 板底抹灰 15mm 17 0 015 0 255 kN 2 m 合计 4 99 kN 2 m 屋面恒载标准值 10 3 6 2 0 55 2 5 7 2 1 2 0 55 4 9685 2700 18 kN 楼面恒载 300mm 300mm 防滑地砖楼面面层 0 55 kN 2 m 100 厚钢筋混凝土板 0 10 25 2 5 kN 2 m 抹灰层 15mm 厚 0 255 kN 2 m 合计 3 85 kN 2 m 楼面恒载标准值 10 3 6 2 0 1 2 5 7 2 1 2 0 1 3 845 1906 889 kN 3 2 2 屋面及楼面的活载标准值 屋面雪荷载标准值 sk r s0 1 0 0 30 0 30 kN 2 m 式中 r为屋面积雪分布系数 取 r 1 0 屋面为非上人屋面 0 5 kN 2 m 楼面均布活载对于宿舍楼一般房间为 2 0kN 走廊 楼梯 门厅等为 2 5 为了方便计算 统一取为 2 5 kN 2 mkN 2 m 楼面均布活载标准值为 10 3 6 2 0 1 2 5 7 2 1 2 0 1 2 5 1239 85 kN 3 2 3 各结构构件重力荷载计算 梁柱可根据截面尺寸 材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载 对墙 门窗等可计算出单位面积上的重力荷载 计算结果见表 3 2 1 五层框架结构宿舍楼设计 7 表表 3 2 13 2 1 梁 柱重力荷载标准值梁 柱重力荷载标准值 层次 构 件 b m h m kN 3 m g kNm i l m n Gi kN Gi kN 边 横 梁 0 30 5251 053 9385 222450 507 中 横 梁 0 300 4251 053 151 61155 44 纵 梁 0 30 4251 053 153 140390 60 896 547 1 柱 0 50 5251 106 8754 5441361 25 边 横 梁 0 30 5251 053 9385 322459 171 中 横 梁 0 30 4251 053 151 71158 905 纵 梁 0 30 4251 053 153 240403 20 921 276 2 5 柱 0 40 4251 104 403 644696 96 注 1 为考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 g 表示单位长度构件重力荷载 n 为构 件数量 2 梁长度取净长 柱长度取层高 墙体为 200厚混凝土空心砌块 11 8 外墙面贴瓷砖 0 5 mmkN 3 m 内墙面为 20厚抹灰 则外墙单位墙面重力荷载为 kN 2 mmm 0 5 11 8 0 2 17 0 02 3 2 kN 2 m 内墙为 200厚混凝土空心砌块 11 8 两侧均为 20厚抹灰 mmkN 3 mmm 则内墙单位面积重力荷载为 11 8 0 2 170 02 2 3 04 kN 2 m 防盗门 防火门 玻璃门 铝合金门窗单位面积重力荷载均取 0 4 kN 2 m 门窗表如下 名称C 1C 2C 3C 4M 1M 2M 3 尺寸1500 2100 2400 2100 1500 1700 1500 2000 1500 2100900 20001500 2000 一层215212152 二 五层216220162 五层框架结构宿舍楼设计 8 墙体自重 底层 1 外横墙 AB CD跨 墙厚200 计算长度5200 计算高度3600 500 3100mmmm mm 自重 3 2 5 2 3 1 4 206 336kN BC跨 计算长度1600 计算高度3600 400 3200mmmm 自重 3 2 1 6 3 2 2 32 768kN 2 内横墙 AB CD跨 墙厚200 计算长度5200 计算高度3600 500 3100mmmm 自重3 04 5 2 3 1 18 882 086 mmkN 3 外纵墙 墙厚200 计算长度3100 计算高度3600 400 3200mmmmmm 自重 3 2 3 1 3 2 20 634 88 kN 4 内纵墙 墙厚200 计算长度3100 计算高度3200mmmmmm 自重 3 04 3 1 3 2 20 603 136 kN 同理 二至五层 外横墙自重 AB CD跨 210 304 kN BC跨 34 816 kN 内横墙自重 AB CD跨 899 049 kN 外纵墙自重 655 36 kN 内纵墙自重 622 59 kN 女儿墙自重 1 2m 13 5 36 2 1 2 3 2 380 16 kN 一层门窗洞口总面积为 1 5 2 1 2 2 4 2 1 15 1 5 1 7 2 1 5 2 0 1 5 2 1 2 0 9 2 0 15 1 5 2 0 2 129 3 2 m 自重为 129 3 0 4 51 72 kN 二 五层门窗洞口总面积为 1 5 2 1 2 2 4 2 1 16 1 5 1 7 2 1 5 2 0 2 0 9 2 0 16 1 5 2 0 2 132 84 2 m 自重为 132 84 0 4 53 136 kN 一层墙体扣除门窗洞口之后自重为 206 336 32 768 882 086 634 88 603 136 51 72 129 3 3 2 3 04 2 2007 51 kN 二 五层墙体扣除门窗洞口之后自重为 210 304 34 816 899 049 655 36 622 592 53 136 132 84 3 2 3 04 2 2060 80 kN 五层框架结构宿舍楼设计 9 3 2 4 各层自重标准值计算 1 首层 墙 梁 板 柱 Gk 2007 51 2060 80 2 896 547 1906 889 1361 25 696 96 2 5866 696 kN 2 标准层 墙 梁 板 柱 Gk 2060 80 921 276 1906 889 696 96 5585 925kN 3 顶层 墙 梁 板 柱 Gk 380 16 2060 80 2 921 276 2700 175 696 96 2 5380 49kN 3 2 5 重力荷载代表值计算 重力荷载代表值 G 取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和 各可变荷 载组合值系数取为 雪荷载 0 5 屋面活载 0 0 按等效均布荷载计算的楼面活载 0 5 1 首层 G1 5866 696 0 5 1239 85 6486 621kN 2 标准层 Gi 5585 925 0 5 1239 85 6205 85kN 3 顶层 G5 5380 491 0 5 0 35 541 66 5475 281kN 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算结果见图 3 2 1 和表 3 2 2 表表 3 2 23 2 2 重力荷载代表值重力荷载代表值 层次 12345 Gi kN 5475 2816205 856205 856205 856486 62 hi m 4 53 63 63 63 6 五层框架结构宿舍楼设计 10 5475 281 6205 85 6205 85 6205 85 6486 621 图3 2 3 各质点的重力荷载代表值 3 3 横向框架侧移刚度计算 梁的线刚度用公式ib EcIb 计算 注 Ec为混凝土弹性模量 为梁的计ll 算跨度 Ib为梁截面惯性矩 柱的线刚度用公式ic EcIc hc 计算 注 Ec为混凝土弹性模量 hc为柱的 计算跨度 Ic为柱截面惯性矩 柱的侧移刚度 D 值按下式计算 h c c i aD 2 12 注 为柱侧移刚度修正系数 由结构规范 柱侧移刚度修正系数 中所列 c a c 公式计算 横梁线刚度ib计算过程见表 3 3 1 柱线刚度ic计算过程见表 3 3 2 表表 3 3 13 3 1 横梁线刚度横梁线刚度i ib b计算表计算表 类 别 层次 Ec 2 mmN bh mm mm Ib 4 mm i lmm EcIb i l mmN 1 5 EcIb i l mmN 2 EcIb i l mmN 五层框架结构宿舍楼设计 11 边 横 梁 1 53 0104 300500 3 125109 57001 6451010 2 4671010 3 2891010 中 横 梁 1 53 0104 300400 1 60109 21002 2861010 3 4291010 4 5721010 表表 3 3 23 3 2 柱线刚度柱线刚度i ic c计算表计算表 层次 hc mm Ec 2 mmN bh mm mm Ic 4 mm EcIc hc mmN 145003 0104 500500 0 52081010 3 4721010 2 536003 0104 400400 2 133109 1 7781010 取一层柱的线刚度为 1 0 则其他构件相对于一层柱的相对线刚度如下 图3 3 1梁柱线刚度图 根据梁柱线刚度比的不同 结构平面布置图中的柱可分为中框架边柱和中柱 K 边框架边柱中柱以及楼梯间柱等 现以第 3 层 B 轴柱的侧移刚度计算为例 说明计 五层框架结构宿舍楼设计 12 算过程 其余柱的计算过程从略 计算结果分别见表 3 3 3 3 3 5 梁柱线刚度比为 K K 21 8502 571 4 421 2 1 0 c 4 421 0 689 24 421 由式D 得 2 12 h ic c D 10 2 12 1 778 10 0 68911343 3600 mmN 其它的同理可得 表表 3 3 33 3 3 中框架柱侧移刚度中框架柱侧移刚度D D值值 mmN 边柱 14 根 中柱 14 根 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 2 5 1 850 48179194 4210 68911343270508 10 9470 491101022 2640 64813332328076 表表 3 3 43 3 4 边框架柱侧移刚度边框架柱侧移刚度D D值值 mmN A 1 A 8 D 1 D 8 B 1 B 8 C 1 C 8 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 2 5 1 3880 41067503 3170 6241027368092 10 7110 44791971 6980 5941222185672 表表 3 3 53 3 5 楼梯间框架柱侧移刚度楼梯间框架柱侧移刚度D D值值 mmN C 2 C 3 C 7 C 8D 2 D 3 D 7 D 8 层次 Kc Di1 Kc Di2 Di 11 8870 54111100 7890 409841878112 2 5 3 6840 57494531 5420 401659964208 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加 即得框架各层层间侧移刚度 Di 见表 3 3 6 表表 3 3 63 3 6 横向框架层间侧移刚度横向框架层间侧移刚度D D值值 mmN 层次 12345 Di491860402808402808402808402808 五层框架结构宿舍楼设计 13 由表 3 3 6 可见 D1 D2 491860 402808 1 22 0 7 故该框架为规则框架 3 4 横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算 3 4 1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 3 4 1 1 自振周期计算 按顶点位移法计算框架的自振周期 横向框架顶点位移计算见表 3 4 1 按式计算基本周期T1 其中的量纲为 取 则 TT uT 7 1 1 T um7 0 T 11 7 0 70 2090 54Ts 表表 3 4 13 4 1 横向框架顶点位移横向框架顶点位移 层次 i GkN Gi VkN i DmmN i u m i um 55475 2815475 2814028080 0140 209 46205 8511681 1314028080 0290 195 36205 8517886 9814028080 0440 166 26205 8524092 8314028080 0600 122 16486 62130579 4524918600 0620 062 3 4 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本设计中 结构高度不超过 40 质量和刚度沿高度分布比较均匀 变形以剪m 切型为主 故可用底部剪力法计算水平地震作用 由房屋的抗震设防烈度 场地类别等查得计算参数如下 max 0 08 Tg 0 30s 0 05 水平地震影响系数为 1 0 9 0 080 047 1 Tg T 结构总水平地震作用标准值按式计算 即 eqEk GF 1 0 8525992 534GeqGi kN Fek a1 0 04725992 534 1221 649 Geq kN 因 所以应考虑顶部附加水平地震作用 sTsTg66 0 56 0 40 0 4 14 1 1 顶部附加地震作用系数按表 顶部附加地震作用系数 计算 即 n 五层框架结构宿舍楼设计 14 0 08 0 07 0 113 n 1 T 顶点附加水平地震作用 0 113 1221 649 138 046 n F n EK FkN 各质点的水平地震作用按式计算 即 1 1 nEk n j jj ii i F HG HG F n j jj ii i HG HG F 1 11 1107 具体计算过程见表 3 4 2 各楼层地震剪力按式计算 结果列入表 n i ii FV 1 3 4 2 表表 3 4 23 4 2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 i Hm i GkN iiH GkNm iiH G jjH G i FkN i VkN 518 95475 281103482 810 295319 66319 66 415 36205 8594949 510 271293 66613 32 311 76205 8572608 450 207224 31837 63 28 16205 8550267 390 143154 96992 59 14 56486 62129189 790 08389 941082 53 30579 45350497 951 01082 53 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 3 4 1 五层框架结构宿舍楼设计 15 1082 53 a 水平地震作用分布 992 59 b 层间地震剪力分布 319 66 293 66 224 31 154 96 89 94 837 63 613 32 319 66 图3 4 1 横向水平地震作用及楼层地震剪力 3 4 1 3 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和顶点位移分别按式 i u i u 和计算 计算过程见表 3 4 3 表中还计算了各层 s j ijGii DVu 1 n k kT uu 1 的层间弹性位移角 i i e h u 表表 3 4 33 4 3 横向水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的位移验算 五层框架结构宿舍楼设计 16 由表 3 4 3 可见 最大层间弹性位移角发生在第 2 层 其值为 1 146333mm 满足要求 底板配筋计算 底板最大弯矩 22 1 10 5 58 94 0 558 91 2 MakNm 选用 级钢筋 6 2 0 8 91 10 184 0 9 150360 S ys M Amm fh 选用 8 200 As 251 2 mm 分布钢筋选用 6 250 4 74 7 基础平面布置和配筋基础平面布置和配筋 基础平面布置和配筋图如下 五层框架结构宿舍楼设计 80 五层框架结构宿舍楼设计 81 参考资料 1 国家标准 房屋建筑制图统一标准 GB T 50001 2001 北京 中国计划出版社 2002 2 国家标准 建筑制图标准 GB T 50104 2001 北京 中国计划出版社 2002 3 国家标准 公寓建筑设计规范 JGJ67 89 北京 中国建筑工业出版社 1989 4 同济大学 西安建筑科技大学 东南大学 重庆大学合编 房屋建筑学 北京 中 国建筑工业出版社 2005 5 国家标准 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 北京