框架学生宿舍楼毕业设计.doc

框架填充墙结构结构设计目录绪论毕业设计是我们土木工程学习的一个重要阶段，是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练。学生宿舍要越来越能体现出它是各种使用功能承载体，发挥宿舍楼的最大的作用。本毕业设计分为两个阶段完成：1.1建筑设计毕业设计的初期工作是构思，根据毕业设计任务书要求要将各种功能不同的建筑形式有机的结合在一起，反复推敲。构思出来大概位置，画出草图，对设计的可行性进行研究。依据设计要求将宿舍、餐厅、商店等确定位置以及尺寸，通过AUTOCAD画出各种建筑施工图。1.2结构设计结构设计是本毕业设计的重点内容，是将建筑设计方案转为现实的结构形式的阶段。首先要确定梁柱尺寸、结构各部分的荷载；然后用分层法近似求出竖向荷载作用下的内力，采用反弯点法和D值法做水平荷载作用下的内力计算；再根据梁柱的不同受力状况分别进行内里组合；通过正截面配筋计算和斜截面配筋计算进行梁柱的配筋计算，此过程中要进行截面类型判断、计算最小配筋率、计算理论配筋面积，最后结合理论配筋面积与最小配筋率配置钢筋。本次毕业设计，可以将大学三年所学的知识串连在一起，提高我们的综合能力，对日后有很大帮助。第1章 工程概况1.1设计有关资料建筑地点：石家庄市建筑类型：三层学生宿舍楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积约3500平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120，填充墙采用加气混凝土砌块。门窗使用：大门采用不锈钢门，其它为木门，门洞尺寸有2.42.4 ，1.8 2.1 ，1.0 2.1 ，1.5 2.1 ；窗为塑钢窗，洞口尺寸有：2.4 1.8 ， 1.5 1.8 ，2.4 1.4 。工程地质条件：（1）自然地表0.5m内为填土，填土下层为3.5厚的粉土，再下为细砂层，粉土承载力特征值为160 。 （2）地下水位：地下水在自然地表40以下，无侵蚀性（3）地震设计烈度为7度，类场地，地表海拔76.5（4）建筑物耐久等级：2级（5）柱下基础采用追星独立基础和联合基础（6）基本风压：0.3MPa（7）楼面活荷载：2（8）屋面活荷载:不上人屋面，0.5。（9）风荷载、雪荷载不考虑1.2 柱网与层高本教学楼采用柱距为7.2的内廊式小柱网，边跨为6.6，中间跨为2.1，层高取3.3，如下图1-1所示。1.3 屋面及楼梯的结构选型屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯1.4 确定框架计算简图（KJ-5）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。图1-1 结构平面布置图第2章 梁柱截面尺寸初步确定2.1柱的截面尺寸 设计要满足轴压比要求 取b=h=4002.2梁的截面尺寸 框架梁：取梁尺寸 b=300 h=600 次梁：取梁尺寸b=300,h=700.走廊横梁 ：取 h=550 b=3002.3 框架梁柱的线刚度计算 混凝土C30，；现浇框架结构梁惯性矩为：中框架梁，边框架梁，线刚度左跨梁：i左中跨梁：i中右跨梁：i右AB轴底层柱：i底层柱AB轴其余层柱：i其余层柱令余柱线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：i左跨梁;i中跨梁i右跨梁;i底柱 图2-1 1-1剖面图表2-1 考虑现浇楼板影响的梁的刚度计算结果部位断面跨度矩形截面惯性矩（）边跨梁中跨梁 屋顶梁0.30.66.65.48.13.6810.84.91楼层梁0.30.66.65.48.13.6810.84.91走道梁0.30.52.13.134.72.1410.82.85注：强度等级为C30，其混凝土弹性模量：表2-2 柱的刚度计算结果层数层高柱号柱根数楼层D33.312342020442.534.001.903.000.5580.6670.4870.6001.1021.1931.4261.0411.28323.8628.524.1645.13261.67623.312342020442.534.001.903.000.5580.6670.4870.6001.1021.1931.4261.0411.28323.8628.524.1645.13261.67614.2512342020442.534.001.903.000.6690.7500.6150.7000.660.6670.7470.6130.69813.3414.962.452.7933.524第3章 荷载计算3.1 恒荷载标准值3.1.1梁自重 横梁自重 bh=300mm600mm 250.3(0.6-0.12)=3.60kN/m抹灰层 10厚混合砂浆 0.01(0.6-0.12)2+0.317=0.21kN/m合计 3.81kN/m纵梁自重 bh=300mm550mm 2 50.3(0.55-0.12)=3.23kN/m抹灰层 10厚混合砂浆 0.01(0.55-0.12) 2+0.3)17=0.20 kN/m合计 3.43kN/m基础梁自重bh=700mm1000mm 250.71.0=17.5kN/m3.1.2柱自重 bh=400mm400m 250.40.4=4.00kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.010.4417=0.34kN/m合计 4.27kN/m3.1.3 屋面屋面做法采用规范 屋18做法 4.07kN/m2合计 4.07kN/m2 3.1.4各层走廊楼面、楼面 水磨石地面10mm面层 0.0110=0.1KN/ m2水磨石地面20mm水泥砂浆打底 0.0220=0.4 kN/m2水磨石地面素水泥浆结合层一道 0.65 kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=3.0 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN/m3=0.17kN/m2合计 4.32 kN/m23.1.5 外纵墙自重标准层：纵墙 1.10.258=2.00kN/m门窗0.51.8=0.90kN/m瓷砖外墙面装修( 3.3-1.8)0.5=0.75kN/m水泥砂浆内墙面(3.3-1.8)0.4=0.60kN/m合计 4.25kN/m底层：纵墙 (4.25-1.8-0.6-0.45)0.258=4.8kN/m门窗0.351.7=0.9kN/m瓷砖外墙面(3.3-1.8)0.5=0.75kN/m水泥砂浆内墙面(3.3-1.8)0.4=0.60 kN/m合计7.05 kN/m3.1.6 内纵墙自重标准层：纵墙 (3.3-0.6)0.2=4.32 kN/m水泥砂浆内墙面(3.3-1.8)0.42=1.2 kN/m合计 5.52kN/m底层：纵墙 (3.3-0.6)0.28= 4.32kN/m水泥砂浆内墙面(3.3-1.8)0.42=1.2kN/m合计5.52kN/m3.1.7 内横墙自重标准层横墙 (3.3-0.6)0.28=34.32kN/m水泥砂浆内墙面(3.3-0.6)0.42=2.16kN/m合计 6.48kN/m底层：横墙 (4.25-0.7-0.45)0.2m8=5.12kN/m水泥砂浆内墙面 (3.3-0.6)0.42=2.16kN/m合计 7.28kN/m3.2 活荷载标准值计算 不上人屋面： 0.5 kN/m2 楼面： 2.0 kN/m23.3 竖向荷载下框架受荷载总图图3-1板传荷载示意图经计算从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，见板传荷示意图。板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。3.3.1 A-B轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载： 4.076.6=26.86KN/m =21.316 kN/m活载： 0.56.6=3.3kN/m楼面板传给梁的荷载：恒载： 4.326.6=28.51 kN/m活载： 26.6=13.2 kN/m横梁自重标准值： 3.81kN/mA-B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒载： 梁自重+板传荷载=3.81kN/m +26.86kN/m =230.67kN/m活载： 板传荷载=3.3kN/m楼面梁恒载： 梁自重+板传荷载=3.81kN/m +28.518kN/m =32.32kN/m活载： 板传荷载=13.2kN/m3.3.2 B-C轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载： 4.072.1=8.55kN/m活载： 0.52.1=1.05kN/m楼面板传传给梁的荷载：恒载： 4.322.1=9.07 kN/m活载： 22.1=4.2 kN/m横梁自重标准值： 3.81kN/mB-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒载： 梁自重+板传荷载=3.81+8.55=12.36kN/m活载： 板传荷载=1.05kN/m楼面梁恒载： 梁自重+板传荷载=3.81+9.07=12.88kN/m活载： 板传荷载=2.625KN/m3.3.3 C-D轴间框架梁 同A-B轴间框架梁3.3.4 屋面框架梁线荷载标准值屋面恒荷载 4.07边跨（AB-CD跨）框架梁自重 梁侧粉刷 合计 4.83中跨（BC跨）框架梁自重 梁侧粉刷 合计 4.01因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： （注：这里的下标3表示第3层即顶层框架梁）3.3.5 楼面框架梁线荷载标准值 楼面恒荷载 4.32边跨框架梁及梁侧粉刷 4.83边跨填充墙自重 墙面粉刷 合计 7.02中跨框架梁及梁侧粉刷 4.01因此，作用在中间层框架梁的线荷载为：3.3.6 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 3.817.2=27.43700mm高女儿墙自重 17.20.248=13.82粉刷 0.70.0227.217=3.43连系梁传来屋面荷载 7.2 7.24.07=52.73顶层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 3.817.2=27.43连系梁传来屋面荷载 顶层中节点集中荷载 3.3.7楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 3.817.2=27.43窗自重 21.82.40.5=4.32窗下墙体 0.240.96.88=11.75粉刷 20.020.96.817=4.16窗边墙体自重 40.6（3.3-1.5）0.248=8.29粉刷 40.6（3.3-1.5）2 0.02 17=2.94框架柱自重 0.40.43.325=13.2粉刷 0.780.023.317=0.88连系梁传楼面荷载 7.27.24.32=55.99中间层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 3.817.2=27.43内纵墙自重 5.52 （7.2-0.4）=37.54扣除门洞重加上门重 -2.1 1.0 5.52+2.1 1.0 0.5=-10.54框架柱自重 0.4 0.4 3.3 25=13.2粉刷 0.78 0.02 3.3 17=0.85连系梁传来屋面荷载 中间层中节点集中荷载 图3-2 恒荷载作用下结构计算简图（单位：KN）3.3.8楼面活荷载标准值顶层： 标准层： 图3-3 楼面活荷载作用下结构计算简图（单位：KN/m）3.3.9楼面活荷载标准值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，具体计算结果见表3-1外墙墙体为250mm，加气混凝土块，外墙为瓷砖面（0.5），内墙为水泥砂浆（0.4），则外墙单位墙面重力荷载为 内墙墙体为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm厚的抹灰，则内墙单位面积重力荷载为 门窗重力密度为0.5 表3-1 梁、柱重力荷载标准值层次构件（）（）1横梁0.30.6251.054.736.624749.232400.82横梁0.30.6251.053.942.11299.29纵梁0.30.55251.054.337.221654.70柱0.40.4251.104.44.2548897.062-3横梁0.30.6251.054.736.624749.232158.18横梁0.30.5251.053.942.11299.29纵梁0.30.55251.054.337.221654.70柱0.40.4251.104.43.348654.96墙体重力荷载标准值:一层墙体重力荷载标准值计算底层墙体荷载标准值可以先看作全是整块墙体计算出墙再计算出所有的门窗及梁、楼面的重力荷载标准值，浴室可以得出 一层：纵墙面积：横墙面积：外围墙面积： 楼面面积：门窗面积：二层下半部分：纵墙面积：横墙面积：外围墙面积：楼面面积：门窗面积：二层上半部分：纵墙面积：横墙面积：外围墙面积： 楼面面积:：门窗面积:：三层下半部分：纵墙面积：横墙面积：外围墙面积：楼面面积：门窗面积：三层上半部分：纵墙面积：横墙面积：外围墙面积：楼面面积： 门窗面积：因此，各质点的重力荷载代表值为：图3-4 各质点的重力荷载代表值第4章 地震荷载4.1横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1.1横向自振周期计算结构基本自振周期考虑非结构墙影响的折减系数按计算基本周期得表4-1 假想顶点侧移计算结果层数34330.994330.99616760.0070.08426694.8111025.861.6760.0180.07718698.3419724.1433.5240.0590.0594.1.2多遇水平地震作用计算设防烈度为7级，类场地时，设计地震分组为第二组，由于，所以不考虑顶部集中力。结构总水平地震作用效应标准值为：4.1.3框架各层地震力及弹性位移计算结果列于表4-2。表4-2 多遇地震下楼层剪力和楼层弹性位移层数33.310.854330.994664666167600.0761/434223.37.5511025.8082612926167600.2091/157914.254.2519724.1483221243352400.6341/670各质点水平地震作用楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图：图4-1（a）水平地震作用（b）层间剪力分布4.2 水平地震作用下框架内力分析以中框架为例，计算结果如图4-2所示。 图4-2（a） 水平地震作用下框架内力水平地震作用下框架内力弯矩图如图4-2（b）所示。图4-2（b） 水平地震作用下框架内力弯矩图梁端剪力和轴力标准值如下表4-3所示：表4-3 梁端剪力和轴力标准值层数AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力柱轴力边柱A中柱B36.616.0712.314.32.17.157.156.81-4.3-2.5126.653.6641.1014.362.123.8623.8622.72-14.36-8.3616.6103.5974.9327.052.149.0449.0446.70-27.93-18.77注：表中由式所求。第5章 内力计算5.1恒荷载作用下的内力计算5.1.1梯形荷载化作等效均布荷载顶层： 其他层： 5.1.2各杆的固端弯矩可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算。顶层： 其他层：5.1.3分配系数的计算图5-1 分配系数5.1.4弯矩分配计算过程及结果恒荷载作用下横向框架弯矩分配计算过程如图5-2所示。顶层框架弯矩分配（单位：）二层框架弯矩分配（单位：）底层框架弯矩分配（单位：）图5-2 恒荷载作用下横向框架弯矩的分层法分层法弯矩计算结果如图5-3所示。(a)(b)(c)图5-3 竖向恒荷载作用下框架弯矩图（单位：）（a）顶层 （b）二层 （c）底层平衡后竖向恒载作用下框架弯矩如图5-4所示。图5-4 平衡后竖向恒载作用下框架弯矩图 （单位：）5.2楼面活荷载作用下的内力计算5.2.1梯形荷载化作等效均布荷载顶层： 其他层： 5.2.2各杆的固端弯矩同样可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算。顶层： 其他层：5.2.3分配系数的计算分配系数同图5-1。5.2.4弯矩分配计算过程及结果活荷载作用下横向框架弯矩分配计算过程如图5-5。顶层框架弯矩分配（单位：）二层框架弯矩分配（单位：）底层框架弯矩分配（单位：）图5-5 活荷载作用下横向框架弯矩的分层法分层法弯矩计算结果如图5-6所示。图5-6 竖向活载作用下框架弯矩图（单位：）平衡后竖向恒载作用下框架弯矩如图5-7所示。图5-7 平衡后竖向活载作用下框架弯矩图 （单位：）5.3梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力： 式中 梁上均布荷载引起的剪力 梁端弯距引起的剪力 柱轴力： 式中 梁端剪力 节点集中力及柱自重5.3.1恒荷载作用下的梁端剪力及柱轴力计算现以梁AB在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例，中跨梁BC在恒载作用下的梁端剪力及柱轴力计算的方法与此相同。有前面可得梁上的均布荷载为 顶层 其他层 A轴纵向集中荷载 顶层 97.1 其他层 128.96B轴纵向集中荷载 顶层 87.29 其他层 114.49柱自重 顶二层 底层 由图查得顶层梁端弯距 二层梁端弯距 底层梁端弯距 括号内为调幅后的数值顶层梁端剪力 调幅前 调幅后 同理可得二层梁端剪力调幅前 调幅后 底层梁端剪力调幅前 调幅后 顶层A轴柱柱顶及柱底轴力B轴柱柱顶及柱底轴力 二层A轴柱柱顶及柱底轴力 B轴柱柱顶及柱底轴力 底层A轴柱柱顶及柱底轴力 B轴柱柱顶及柱底轴力 恒荷载剪力、柱轴力如图5-8所示。图5-8 恒荷载剪力、柱轴力图（单位：）5.3.2活荷载作用下的梁端剪力及柱轴力计算现以梁AB在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例，中跨梁BC在恒载作用下的梁端剪力及柱轴力计算的方法与此相同。梁上的均布荷载为： 顶层 其他层 A轴纵向集中荷载： 顶层 6.48 其他层 11.88B轴纵向集中荷载： 顶层 10.32 其他层 19.44柱自重： 顶二层 底层 由图查得顶层梁端弯距 二层梁端弯距 底层梁端弯距 括号内为调幅后的数值顶层梁端剪力 调幅前 调幅后 同理可得二层梁端剪力调幅前 调幅后 底层梁端剪力调幅前 调幅后 顶层A轴柱柱顶及柱底轴力 B轴柱柱顶及柱底轴力 二层A轴柱柱顶及柱底轴力 B轴柱柱顶及柱底轴力 底层A轴柱柱顶及柱底轴力 B轴柱柱顶及柱底轴力 活荷载剪力、柱轴力如图5-9所示。图5-9 活荷载剪力、柱轴力图（单位：）第6章 内力组合6.1结构抗震等级结构抗震等级可根据结构类型，地震烈度，房屋高度等因素，由表可知，本工程的框架为三级抗震等级。6.2框架梁内力组合由于不考虑风荷载，本工程考虑了仅一种内力组合，即1.2 SGE+1.3 SEK，此外对于本工程1.2 SGk+1.4 SWk这种内力组合与考虑地震作用的组合相比，一般较小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑，各层梁的内力组合结果见表下，表中SGk、SQk两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.9）取每个梁的两个端部和跨中共三个控制界面进行组合，组合结果如下表6-1所示。表6-1 框架梁内力组合层数件号截面内力种类荷载类型荷载种类恒活地震3A5B5A3M-83.7-25.5316.07-136.65-94.87V77.4423.944.3112.88101.70跨中M36.1713.611.8854.0149.13B3左M-112.39-26.8712.31-150.99-134.99V-85.26-24.34.3122.48111.30B5C5B3右M-79.79-12.487.15-112.53-93.94V10.892.246.8123.275.56跨中M-5.72-4.700-9.68-9.682A5B5A2M-102.59-30.8753.66-211.39-71.87V107.9232.3214.36167.56130.23跨中M69.7422.746.28105.5089.17B2左M-116.10-29.8341.10-210.65-103.79V-109.16-32.0414.36168.88131.55B5C5B2右M-87.89-6.5523.86-140.42-78.38V10.193.7322.7244.00-15.07跨中M-5.35-1.960-7.60-7.601A5B5A1M-49.16-11.98103.59-200.85-218.69V106.5930.6727.05181.75111.15跨中M76.0135.5614.33131.1893.92B1左M-63.9823.0874.93-160.3434.48V-110.49-33.6927.05187.97152.80B5C5B1右M-42.85-5.4349.04-118.439.13V9.73.7346.7074.56-46.83跨中M-5.35-1.960-6.33-6.33注：表中M以左侧受拉为正，单位为，N以受压为正，单位为。6.3框架柱内力组合 取每层柱顶和柱底两个控制截面进行组合，组合结果见表6-2、表6-3。表6-2 框架柱A内力组合层数截面内力种类荷载类别荷载种类恒活地震3上端M-83.7-12.716.07128.9587.17N-174.55-30.4-4.3-233.29-222.11下端M27.94.23-13.15-53.11-18.92N-188.56-44.41-43-308.82-197.02V33.825.138.8555.1732.162上端M-102.59-12.2640.51-183.13-77.80N-425.44-88.61-14.36-582.36-545.03下端M34.204.87-40.51-96.159.18N-439.45-102.62-14.36-607.58-570.24V41.455.1924.5584.7720.941上端M-49.6611.9863.08-134.4129.6N-675-145.17-27.93-943.72-860.79下端M24.830.59-77.10130.38-70.08N-693.15-163.35-27.93-966.10-893.48V17.532.9642.4878.04-32.41注：表中M以左侧受拉为正，单位为，N以受压为正，单位为。表6-3 框架柱B内力组合层数截面内力种类荷载类别荷载种类恒活地震3上端M112.3913.6519.46168.36117.76N-182.37-30.18-2.51-240.22-233.69下端M-37.46-4.55-15.92-68.38-26.99N-196.38-44.79-2.51-265.79-259.27V45.419.110.7273.8946.022上端M116.108.5149.04208.1880.67N-434.5-88.71-8.36-585.49-563.76下端M-37.46-2.84-49.04-110.4117.10N-448.51-102.72-8.36-610.71-588.98V46.915.6829.7298.3421.071上端M63.987.3969.39171.42-89.97N-687.96-148.29-18.77938.93890.13下端M-31.99-3.70-84.81150.86-76.41N-706.11-166.44-18.77971.60764.93V22.585.5546.7391.18-35.39注：表中M以左侧受拉为正，单位为，N以受压为正，单位为。第7章 框架梁柱配筋计算查表可知：混凝土强度： C30：。钢筋强度： 7.1框架柱截面设计7.1.1 轴压比计算底层柱 轴压比 则A柱的轴压比满足要求。7.1.2截面尺寸复核取 因为所以满足要求。7.1.3 正截面受弯承载力计算柱同一截面分别承受正反向弯矩，采用对称配筋。 C30：7.1.3.1 底层A轴柱 从柱的内力组合表可知，,为小偏压，选用大大的组合，最不利组合为 ,在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩设计值75，柱的计算长度取下列二式中的较小值： 式中 、_柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值； _比值、中的较小值； H_柱的高度，对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。，取；，按构造配筋。最小总配筋率查得，故每侧实配3 16，满足构造要求7.1.3.2 底层B轴柱从内力组合表可见，为小偏压，选用大大的组合，最不利组合为在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩设计值75，柱的计算长度取下列二式中的较小值： 式中 、_柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚