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含CAD图纸+文档 伊川县 第三 高级中学 学生 宿舍楼 建筑 结构设计 CAD 图纸 文档

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伊川县第三高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计摘 要本设计为伊川县第三高级中学一学生宿舍楼，主体为五层，结构为钢筋混凝土框架结构，梁板柱均为现浇。主要包括建筑设计和结构设计两部分，建筑设计包括建筑立面、剖面、房间布置等方面。结构设计方面包括结构的布置，一榀框架的计算，梁、板、柱等各部位的配筋等。考虑该建筑的使用功能，将其设计为“一”字型。该建筑的设计综合运用了大学所学的知识，并查阅了很多建筑方面的参考文献，力求做到理论与现实的相结合。在计算方面上，针对该设计的特点，方法上采用了弯矩二次分配法、D值法等方法。并结合CAD、天正等建筑软件对本设计的画图进行了详细的处理。该设计整体外观较好，线条流畅，具有一定的欣赏性。关键词：宿舍楼，框架结构，建筑设计，结构设计The student dormitory building and structural design of third high school Yichuan CountyABSTRACTThe design for the Yichuan County third high school a student dormitory, subject to five, the structure of reinforced concrete frame structure, are cast slab column. Including architectural design and structural design of two parts, architectural design, including building facades, section, room layout and so on. Design aspects include reinforcement arrangement calculates a Pin frame, beams, plates, columns and other parts and the like. Consider using the function of the building, which was designed as one type. The buildings design integrated use of the knowledge of the university is, and access to a lot of architectural references, and strive to achieve a combination of theory and reality.In the calculation, with regard to the characteristics of the design, the method uses a Moment Distribution Method, D value method and other methods. Combined with CAD, software and other buildings Tengen drawing of the design process in detail. The overall appearance of good design, smooth lines, a certain appreciation.KEY WORDS: dormitory, frame structure, architectural design, structural design目 录前 言1第1章 现浇板设计21.1 确定板厚21.2 荷载计算21.3 弯矩计算31.3.1 A板弯矩计算31.3.2 C板弯矩计算41.4 板截面配筋计算41.4.1 板截面有效高度取值51.4.2 A板截面配筋计算51.4.3 C板截面配筋计算6第2章 楼梯计算72.1 材料选用72.2 楼梯板的计算72.2.1 确定板厚72.2.2 恒荷载计算72.2.3 内力计算82.2.4 截面配筋计算82.3 平台板的计算92.3.1 确定板厚92.3.2 荷载计算92.3.3 内力计算92.3.4 截面配筋计算102.4 平台梁的计算102.4.1 截面尺寸102.4.2 荷载计算102.4.3 内力计算112.4.4 截面配筋计算11第3章 竖向荷载计算123.1 梁的尺寸设计123.1.1 主梁尺寸123.1.2 次梁尺寸123.2 柱的尺寸设计123.3 恒荷载荷载计算133.3.1 楼面荷载、集中力计算133.3.2 屋面荷载、集中力计算153.3.3 梁端附加弯矩计算163.3.4 框架梁、柱线刚度计算173.3.5 计算节点弯矩分配系数193.3.6 固端弯矩计算203.3.7 梁端剪力与柱端剪力计算223.3.8 柱的轴力计算233.4 活荷载荷载计算263.4.1 屋面荷载、集中力计算263.4.2 楼面荷载、集中力计算263.4.3 梁端附加弯矩计算263.4.4 活荷载作用下弯矩计算273.4.5 计算梁端剪力与柱端剪力293.4.6 计算柱的轴力30第4章 风荷载作用下的内力计算324.1 基本数据计算324.2 风荷载作用下的内力计算334.2.1 风荷载作用下柱的剪力计算334.2.2 反弯点高度比的确定354.2.3 柱端弯矩计算364.2.4 梁端弯矩计算374.2.5 梁端剪力与轴力计算384.2.6 画受力图39第5章 框架内力组合及配筋计算415.1 荷载组合的考虑情况415.2 控制截面及最不利内力组合415.3 材料选取415.4 梁端控制截面内力标准值425.5 梁端内力组合465.6梁、柱的配筋计算515.6.1 梁的配筋计算515.6.2 柱的配筋计算53第6章 基础的设计606.1 材料选取606.2 荷载计算606.3 确定基础底面积616.3.1 A柱独立基础的计算61结 论65谢辞66参考文献67V前 言本工程为典型的框架结构，层数为五层，设计内容包括结构设计，建筑设计两部分。建筑等级为二级、采光等级二级、防火等级也为二级。本着建筑平面布局合理，采光、通风等良好的原则，并考虑任务书的要求，该建筑平面布置采用“一”字型，建筑物的平面、立面、剖面等造型亦与周围环境相协调。整个建筑物的总长度长54.6m，宽16.8m，采用内廊式。每层层高3.0m，室内外高差0.45m。该建筑的功能分区主要包括门厅，值班室，宿舍，会客室，公共洗衣房，卫生间等组成。因为宿舍楼属与公共建筑，规范要求较为严格，而框架结构是目前被广泛采用的一种建筑形式。其平面布置较为灵活，使用空间相对较大，具有很好的抗震性能，因此对宿舍楼这类建筑非常适用，能充分满足其使用功能。本设计选取一榀框架进行计算，参考混凝土结构、混凝土房屋结构设计、土力学与地基基础和建筑结构荷载规范等书籍完成计算。所用的计算方法主要有弯矩二次分配法、D值法等方法。并借用CAD、天正建筑等软件完成全面的结构设计和图纸绘制。框架结构的设计能体现出建筑设计和结构设计的很多重要的方面，通过本次毕业设计，可以充分把大学所学的各科知识串联起来，并建立一个较为完整的知识体系。第1章 现浇板设计1.1 确定板厚因为A板区格长边与短边之比7.2/3.9=1.852.0但q ,跨中最小弯矩不起控制作用,可不计算。1.3 弯矩计算1.3.1 A板弯矩计算1.跨中弯矩计算： 图1-2 A板计算示意图 四边固定： 查混凝土结构设计（注：混凝土结构设计按新规范GB50010-2010编写，梁兴文、史庆轩主编，童岳生主审，中国建筑工业出版社出版，2011年12月第二版）附表2-5可得其内力系数一边固定三边简支：查混凝土结构设计附表2-2得（值得注意的是A板中定义的和与附表的规定相反，所以查内力系数时，应相应的把表中各项下标x改为y，y改为x）。V=0时跨中最大弯矩：V=0.2时跨中最大弯矩2.支座弯矩计算：查混凝土结构设计附表2-5得1.3.2 C板弯矩计算因为C板是单向板，所以由单向板跨中截面弯矩公式可得。跨中弯矩：支座弯矩：1.4 板截面配筋计算1.4.1 板截面有效高度取值1.A板截面有效高度取值：板短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面 2. C板截面取1.4.2 A板截面配筋计算A板截面配筋计算如表1-1表1-1 A板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M(N.mm)0.0390.0180.0660.0460.040.0180.0680.047210.585.1361.6250配筋A8200A8200A10150A8200实配（mm）251251523251最小配筋率验算： 故取满足最小配筋率要求。1.4.3 C板截面配筋计算C板截面配筋计算如表1-2表1-2 C板截面配筋计算截面跨中弯矩支座弯矩M()206149配筋A8200A8200实配251251最小配筋率验算： 故取满足最小配筋率要求。板其他部位配筋按实际配筋，经查阅规范及构造要求，按构造及规范要求配置板的分布钢筋，分布筋选用A8200。第2章 楼梯计算2.1 材料选用采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级;平台梁中受力钢筋采用级，其余采用HPB300级，基本数据图2-1 楼梯简图2.2 楼梯板的计算2.2.1 确定板厚 取板厚荷载计算（取1m板宽为计算单元）楼梯斜板的倾角：2.2.2 恒荷载计算踏步30mm陶瓷地砖面层重：踏步自重 ：斜板自重 ：20mm混合砂浆板底抹灰 ：恒荷载标准值 ：活荷载标准值 ：可变荷载效应控制 1.25.643+1.42.0=9.57kN/m永久荷载效应控制 1.355.643+1.40.72.0=9.58kN/m故总荷载设计值取 9.58kN/m2.2.3 内力计算斜板的水平投影计算跨度： 跨中弯矩： 2.2.4 截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为分布钢筋根据构造要求： 且故分布钢筋选用;支座负筋选用；2.3 平台板的计算2.3.1 确定板厚取平台板板厚=100mm，取=1000mm宽板带作为计算单元。平台板两端与梁整体连接，按单向板设计。2.3.2 荷载计算30mm陶瓷地砖面层重： 100mm平台板自重： 20mm混合砂浆板底抹灰：恒荷载标准值：活荷载标准值：可变荷载效应控制 1.22.861 +1.42.0=6.23 kN/m永久荷载效应控制 1.352.861+1.40.72.0=5.82kN/m故取总荷载设计值6.23kN/m2.3.3 内力计算计算跨度：平台板两端与梁整体连接， mm跨中弯矩：2.3.4 截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则即取故选配纵向受力钢筋为根据构造要求：且 故分布钢筋选用2.4 平台梁的计算2.4.1 截面尺寸梯梁截面尺寸取b=200mm，h=400mm计算跨度取2.4.2 荷载计算梯段板传来的恒荷载设计值：平台板传来的荷载 ：平台梁自重 ：20mm混合砂浆抹灰重：总荷载设计值 ：2.4.3 内力计算跨中弯矩 支座剪力 2.4.4 截面配筋计算1.纵向受力钢筋计算按的矩形截面计算0.45=0.451.43/270=0.24%0.2%，故取=0.24%=0.24%200400=192mm2所以钢筋用2C18（实配钢筋面积509mm2）2.箍筋的计算=0.71.43200360=72072N=72.072KNV=42.09KN所以按照构造配置箍筋，选取的钢筋为钢筋沿梁长均匀布置。第3章 竖向荷载计算3.1 梁的尺寸设计3.1.1 主梁尺寸边跨： 取 取中间跨： 由于框架结构中梁的最小高度为400mm，所以取。 取3.1.2 次梁尺寸 取 取3.2 柱的尺寸设计由于设计的房屋高度为15.9m24m，所以由规范可得该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值取0.75，折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值取13KN/m。边柱负荷面积：中柱负荷面积：由 得： 取1.05,中柱c=1,边柱c=1.1,n表示层数取5。所以边柱：中柱：所以柱截面选取500mm600mm。3.3 恒荷载荷载计算3.3.1 楼面荷载、集中力计算 图3-1 板荷载传递方式二至四层楼面的恒荷载标准值为3.99填充墙选用240蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（5.5）横跨梁上的均布荷载：梁的自重及抹灰 墙的自重及抹灰 梯形荷载 所以横跨梁的均布荷载为 边柱上的集中力外纵跨梁自重 外纵梁上墙重 外纵梁上窗重 外纵跨梁与墙和窗传给边柱的集中力 次梁自重及抹灰 次梁上墙重 所以次梁重与墙重传给边柱的集中力为 板传给边柱的集中力 横梁上均布荷载传给边柱的集中力 柱子自重 所以边柱上的集中力 中间跨梁的均布荷载梁自重 中柱上的集中力板传给中柱的集中力为86.84KN次梁与墙传给中柱的集中力为27.479KN内纵梁自重内纵梁上墙重过道板传给中间柱的集中力横梁上均布荷载传给中柱的集中力柱子自重 中间跨梁传给中间柱的集中力 所以中间柱上的集中力为3.3.2 屋面荷载、集中力计算 屋面恒荷载标准值（不上人屋面）：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/m240厚C20细石混凝土防水 1.0 KN/m2三毡四油小石子 0.4 KN/m215厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/m240厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.0414=0.56 KN/m280厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/m215厚石灰砂浆抹灰 0.01517=0.26 KN/m2屋面板自重 6.98 KN/m2 （取7.0 KN/m2）顶层横梁自重梯形荷载 所以横梁承受的均布荷载为 顶层中间跨梁的均布荷载梁自重 边柱上的集中力外纵跨梁自重传给边柱的集中力 女儿墙传给边柱集中力板传给边柱的集中力梯形荷载 三角形荷载 所以由板传给边柱的集中力为 次梁传给边柱的集中力横梁上均布荷载传给边柱的集中力所以边柱上承受的集中力为中间柱上的集中力同理可求得板传给中间柱的集中力为 次梁传给中间柱的集中力 内纵跨梁传给中间柱的集中力 横梁上均布荷载与中间跨梁上均布荷载传给中间柱的集中力所以中间柱上的集中力 3.3.3 梁端附加弯矩计算 中跨偏心距 顶层梁端附加弯矩：二至四层梁端附加弯矩：由以上结果易求得计算简图如图3-2图3-2 恒载作用下计算简图 3.3.4 框架梁、柱线刚度计算 1.框架柱底层： 二至五层： 2.框架梁对于现浇整体式框架梁：中框架梁，边框架梁AB，CD跨梁BC跨梁3.相对线刚度计算令一层柱子线刚度i=1.0，则其余各杆的相对线刚度为：二层到五层柱子：AB、CD 跨梁：BC跨梁：由于本框架采用弯矩二次分配法计算，且结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算一半框架，中跨梁线刚度修正为2倍相对线刚度如图图3-3相对线刚度简图3.3.5 计算节点弯矩分配系数节点D5： 所以： 节点C5: 因为节点D4、D3、D2的分配系数相同，所以只需计算一个即可节点C4、C3、C2分配系数亦相同节点D1节点C13.3.6 固端弯矩计算弯矩的分配以及传递过程如表3-1表3-1弯矩分配及传递由表3-1绘弯矩图如图3-43.3.7 梁端剪力与柱端剪力计算1.梁端剪力计算同理可求得2.柱端剪力计算边柱 同理可求得 中柱 同理可求得 3.剪力图如图3-53.3.8 柱的轴力计算1.标准层柱自重：2.底层柱自重： 3.绘轴力图如图3-6图3-4恒荷载作用下的弯矩图图3-5恒荷载作用下剪力图图3-6恒荷载作用下轴力图3.4 活荷载荷载计算活荷载作用下的内力计算与恒荷载作用下的内力计算基本步骤相同，其中屋面活荷载标准值取0.5KN/，楼面活荷载标准值取2.0KN/。3.4.1 屋面荷载、集中力计算1. 中间跨上的均布荷载2. 边柱上的集中力 3. 中间柱上的集中力3.4.2 楼面荷载、集中力计算1.中间跨上的均布荷载2.边柱上的集中力 4. 中间柱上的集中力3.4.3 梁端附加弯矩计算中跨偏心距 顶层梁端附加弯矩：二至四层梁端附加弯矩：所以荷载计算简图如图3-7图3-7 活荷载作用下计算简图3.4.4 活荷载作用下弯矩计算1.节点弯矩分配系数同恒荷载作用下的分配系数2.计算固端弯矩顶层 标准层 弯矩分配及传递过程如表3-2表3-2弯矩分配及传递由表3-2绘制弯矩图3-83.4.5 计算梁端剪力与柱端剪力1.梁端剪力同理可得2.柱端剪力边柱 同理可求得 中柱 同理可求得 3.剪力图如3-93.4.6 计算柱的轴力1. 2.绘轴力图3-10图3-8活荷载作用下的弯矩图图3-9活荷载作用下剪力图图3-10 活荷载作用下的轴力图第4章 风荷载作用下的内力计算4.1 基本数据计算风压标准值计算公式为，风压高度变化系数按地面粗糙度C类取用。因结构高度H=15.9m0.1，所以bf，不受此限制。b+sn=3900mm，l0/3=7200/3=2400mm，所以取bf，=2400mm。因为 所以属于第一类T形截面。验算最小配筋率： 故满足要求，实配钢筋为3C20()其它梁的计算与其类似，计算结果如表5-112.梁斜截面受剪承载力计算由于AB跨梁两端支座截面剪力值相差较小，所以两端支座截面均按较大的剪力V=-133.44KN来确定箍筋数量。因为V所以可按构造要求配筋箍筋，选A8200。4.B柱计算从B柱的内力组合中选取 ， (1)判断构件是否需要考虑附加弯矩取 杆端弯矩比 轴压比 故不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩影响(2)计算弯矩设计值截面偏心距调节系数： 截面曲率修正系数： 取20mm和中的较大者，故取=20mm截面弯矩增大系数： (3)判别偏压的类型 为小偏心受压构件（4）计算按矩形截面对称配筋小偏心受压构件计算 按构造配筋选用4C22（As=AS=1520mm2）截面总配筋率为 满足要求（5）验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力 查表得 满足要求。(6).斜截面受剪承载力计算由表5-13可得，B柱的最大剪力V=13.31，对应的轴力取N=2930.79KN。1.43500560=175.175KNV所以可按构造要求配筋箍筋，加密区选A8100，非加密区选用A8200。第6章 基础的设计6.1 材料选取混凝土的设计强度等级采用C30（），基础底板的设计采用HRB400级钢筋（），室内外高差为450mm，上柱断面为500mm600mm，基础部分柱断面保护层增大，两边各增大50mm，故地下部分柱尺寸为600mm600mm。地质资料简表如表6-1表6-1编号土质名称土层层面埋深(m)土层厚度(m)承载力特征值（kPa)压缩模量（MPa）备注1杂填土-0.3-1.2m挖除挖除-2黄土状粉土0.3-1.2m2.6-3.8m1207.58湿陷性轻微-中等3黄土状粉质粘土及粉土3.2-4.5m3.8-5.0m1407.37湿陷性轻微4黄土状粉质粘土7.8-8.8m最大揭露厚度7.4m1509.07不具湿陷性6.2 荷载计算基础承载力计算时，采用荷载标准值。计算原理如下 或 ，取两者中大者。上部结构传给柱底荷载的标准值为：A柱柱底：因为,所以组合采用。由基础梁传至基础顶面的竖向荷载：（基础梁截面尺寸为bh250400）墙重：地面以上：5.50.24(3.45-0.6)=3.76kN/m（采用加气混凝土砌块，地面以下：（采用一般砖，）连系梁重：所以A柱：边柱A基础底面：6.3 确定基础底面积该场地土具湿陷性，因此不宜直接做天然地基使用，需进行地基处理。先将第1层杂填土全部挖除。采用3:7灰土对第2层土进行换填处理，在基底铺设3:7灰土垫层，使垫层厚度为1.2m。增强地基土的水稳性，同时提高地基土承载力。使3：7灰土垫层的压实系数不小于0.97，初步设计时垫层的承载力特征值可采用200kPa。1. 2. 入持力层0.3m,由1、2可知基础埋深，取，(基础嵌入持力层深度0.8m)。6.3.1 A柱独立基础的计算1.初估基底尺寸由于基地尺寸未知，持力层土的承载力特征值先仅考虑深度修正，由于持力层为人工填土，故取，基础埋深范围内土的加权平均重度度：地基承载力特征值为（先不考虑对基础宽度进行修正）： 计算基础和回填土重GK时的基础埋深：则：考虑偏心荷载作用应力分布不均匀，将计算出的基底面积增大1.2倍 由于所以取、，所以A=14.4因为 所以不需要对基础宽度进行修正2. 验算持力层地基承载力基础及回填土自重：偏心距，即 满足。基底最大压力： 满足要求。最后，确定该柱的基础底面长，宽。3.冲切验算（采用基本组合）（1）计算基底净反力偏心距基础底面边缘处最大和最小净反力（2）基础高度（采用锥形基础）、初步选择基础高度： 所以所以由于偏心受压，所以冲切力：抗冲切力：因为 所以满足要求，即基础高度4.基础底板配筋（1）基础1-1截面净反力平均值弯矩： 按每米宽配筋，配16C20200 ,满足。（2） 基础2-2截面因该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均布荷载计算，取 按每米宽配筋，配25C12200 ,满足。基础其它部位配筋按实际配筋，经查阅规范及构造要求后，按构造及规范要求配置分布钢筋等。 图6-1基础平面布置图图6-2基础剖面图结 论经过几个月的认真准备，我的毕业设计的工作终于完成了。而伴随着毕业设计的结束，我也要和相处了四个春秋的母校说再见了。但在做毕业设计期间所经历的种种却使我感触良多。我所设计的课题名称是“伊川县第三高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计”。以前也做过很多的课程设计，但从来没有完完整整的设计过一整栋建筑，大都是建筑图纸的设计、板的设计或结构的设计等，它们是建筑的各个组成部分，只需单个考虑设计，做起来也比较简单，但这次的课程设计是建设一整栋的宿舍楼，不仅要考虑建筑的设计，结构的设计也需要自己设计计算。这无疑是对自己的一个挑战，但也是对自己大学四年所学东西的一个检测。刚开始进行的是建筑设计，建筑设计在整个毕业设计中是至关重要的，它决定了以后结构设计的展开计算。所以在最初定建筑方案的时候遇到问题是难免的，每次初步定好方案的时候，都会让我们的毕业设计指导老师李鸿芳老师进行查阅，指出其中的不足，这样每个人的建筑方案都反反复复的修改几次才最终确定。结构计算方面刘晓红老师也是孜孜不倦的为我们一一进行解惑，这使我们避免了很多误区，少走了很多弯路，因此我很感激两位老师，是她们让我的毕业设计最终顺利完成了。此次毕业设计应该说是大学期间最重要的一件事了，它关系到我们能不能顺利毕业，因此我们必须全身心的投入才能换回一个较好的结果。在做毕业设计期间我更熟练的掌握了CAD、天正建筑等建筑软件的用法。相信这对我以后的工作也会有很大的帮助。在此期间我也对制图规范有了一个全新的认识，对建筑图的画法等的小细节也有了更深入的了解，认识到了自己以前的很多错误，补充了很多有用的知识。结构计算可以说是整个毕业设计的重头戏，也是一个大难点。它需要综合考虑各种内力的计算，而且前期的计算也和后面的计算有很大的联系。如果前期计算错误，后面的也必然是错误的。因此在做结构计算的时候，尽管我已经很认真的验算每一个步骤，但还是出现了不少的错误。结果就是反复修改计算书，这一过程是很痛苦的，因为前面大部分的计算以及写好，却因为一点的小错误而重新计算整个过程。不过这种过程也让我对毕业设计有了更深刻的了解，从中也会体会到做毕业设计这一过程的乐趣。当整个毕业设计做完的时候，看着自己画的建筑图、结构图以及写了几十页的结构计算书，我体会到了那种付出就有回报的满足感，觉着自己的一切付出都是值得的。这次的毕业设计让我对课本的知识有了一个融会贯通的过程，为我将来的工作打下了坚实的基础。我相信我们的明天会更美好。谢辞时光飞快，我们的毕业设计即将结束，而随着毕业设计的结束，我也将离开生活了四年的母校。回想大学四年的生活有很多的感慨。在这四年里我在很多老师和同学的帮助下学到了很多的东西。不仅在学习上，生活上也学到了很多。在此我特别感谢李鸿芳老师和刘晓红老师，在她们的耐心讲解和孜孜不倦的教诲下我顺利的完成了毕业设计。因为有老师们的指导，使我从刚开始面对毕业设计的茫然无措到后来的熟练完成，使我学习到了很多东西。老师们的严格认真指导让我能够把一个系统的、完整的的毕业设计顺利完成，也让我进一步的巩固了课本里的知识。老师们的严谨的教学态度和无私奉献的精神也深深的感染了我，使我在以后面对其它类似的问题的时候有了敢于挑战困难的信心。同时我们毕业设计小组里可爱的小伙伴们在我做毕业设计时也提供了不少的帮助，在我面对一个又一个阻碍时总是会向他们请教，他们会积极的为我想出各种解决方法。尤其是在计算方面，有些自己没有发现的小问题，是同学们的细心观察给我指正了，因为有他们的帮助让我少走了很多弯路。大家还会经常在一起讨论问题，这不仅对毕业设计有帮助而且也增强了我们对完成毕业设计的决心。所以我很感谢小伙伴们，是你们让我深刻理解了团结的力量和合作共赢的重要性。老师们的认真指导和同学们的热心帮助使我顺利的完成了毕业设计，是他们让我懂得了合作的重要性。无论是现在或是将来我都不会忘记发生在这段时间的一些事，因为有他们的鼓励和帮助，使我解决了一个又一个光凭自己很难完成的事情，再次感谢老师和同学们。我还要感谢我的父母，因为他们的无私奉献，才使我有机会在这么好的环境下学习。他们默默无闻的供我读完了整个大学，从来不告诉我家里的艰辛，只是靠着微薄的收入来默默的支持我。回报父母的付出成为我持续努力的巨大动力。在以后进入社会面对新的生活环境时，我一定会加倍的努力，以此来回报父母。最后，再次感谢那些帮助过我的人，感谢学校和老师们！参考文献1李必瑜. 房屋建筑学(第四版). 武汉：武汉理工大学出版社，20122GB50016-2014,建筑设计防火规范. 北京：中国建筑工业出版社,20143梁兴文. 混凝土结构设计原理(第二版). 北京：中国建筑工业出版，20114梁兴文. 混凝土结构设计(第二版). 北京：中国建筑工业出版社，20115赵建. 土木工程施工(第一版). 北京：中国电力出版社，20116龙驭球. 结构力学(第三版). 北京：高等教育出版社，20127孙海粟. 建筑CAD(第二版). 北京：化学工业出版社，20138赵明华. 土力学与地基基础(第三版). 武汉：武汉理工大学出版社，20099王社良. 抗震结构设计(第四版). 武汉：武汉理工大学出版社，201410朱育万. 画法几何及土木工程制图(第四版). 北京：北京建筑出版社，201011陈慢勤. 建筑设计规范常用条文应用手册(第一版). 北京：化学工业出版社，201412GB50099-2011,中小学设计规范. 北京：中国建筑工业出版社，201213住房和城乡建设部标准定额研究所,工程建设标准年册. 北京：中国建筑工业出版社14张于鑫. PKPM结构设计应用. 上海：同济大学出版社，201015龙帮云,刘殿华. 建筑结构抗震设计. 南京：东南大学出版社，201116吕西林. 高层建筑结构(第三版). 武汉：武汉理工大学出版社，2011 伊川县第三高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计摘 要本设计为伊川县第三高级中学一学生宿舍楼，主体为五层，结构为钢筋混凝土框架结构，梁板柱均为现浇。主要包括建筑设计和结构设计两部分，建筑设计包括建筑立面、剖面、房间布置等方面。结构设计方面包括结构的布置，一榀框架的计算，梁、板、柱等各部位的配筋等。考虑该建筑的使用功能，将其设计为“一”字型。该建筑的设计综合运用了大学所学的知识，并查阅了很多建筑方面的参考文献，力求做到理论与现实的相结合。在计算方面上，针对该设计的特点，方法上采用了弯矩二次分配法、D值法等方法。并结合CAD、天正等建筑软件对本设计的画图进行了详细的处理。该设计整体外观较好，线条流畅，具有一定的欣赏性。关键词：宿舍楼，框架结构，建筑设计，结构设计The student dormitory building and structural design of third high school Yichuan CountyABSTRACTThe design for the Yichuan County third high school a student dormitory, subject to five, the structure of reinforced concrete frame structure, are cast slab column. Including architectural design and structural design of two parts, architectural design, including building facades, section, room layout and so on. Design aspects include reinforcement arrangement calculates a Pin frame, beams, plates, columns and other parts and the like. Consider using the function of the building, which was designed as one type. The buildings design integrated use of the knowledge of the university is, and access to a lot of architectural references, and strive to achieve a combination of theory and reality.In the calculation, with regard to the characteristics of the design, the method uses a Moment Distribution Method, D value method and other methods. Combined with CAD, software and other buildings Tengen drawing of the design process in detail. The overall appearance of good design, smooth lines, a certain appreciation.KEY WORDS: dormitory, frame structure, architectural design, structural design目 录前 言1第1章 现浇板设计21.1 确定板厚21.2 荷载计算21.3 弯矩计算31.3.1 A板弯矩计算31.3.2 C板弯矩计算41.4 板截面配筋计算41.4.1 板截面有效高度取值51.4.2 A板截面配筋计算51.4.3 C板截面配筋计算6第2章 楼梯计算72.1 材料选用72.2 楼梯板的计算72.2.1 确定板厚72.2.2 恒荷载计算72.2.3 内力计算82.2.4 截面配筋计算82.3 平台板的计算92.3.1 确定板厚92.3.2 荷载计算92.3.3 内力计算92.3.4 截面配筋计算102.4 平台梁的计算102.4.1 截面尺寸102.4.2 荷载计算102.4.3 内力计算112.4.4 截面配筋计算11第3章 竖向荷载计算123.1 梁的尺寸设计123.1.1 主梁尺寸123.1.2 次梁尺寸123.2 柱的尺寸设计123.3 恒荷载荷载计算133.3.1 楼面荷载、集中力计算133.3.2 屋面荷载、集中力计算153.3.3 梁端附加弯矩计算163.3.4 框架梁、柱线刚度计算173.3.5 计算节点弯矩分配系数193.3.6 固端弯矩计算203.3.7 梁端剪力与柱端剪力计算223.3.8 柱的轴力计算233.4 活荷载荷载计算263.4.1 屋面荷载、集中力计算263.4.2 楼面荷载、集中力计算263.4.3 梁端附加弯矩计算263.4.4 活荷载作用下弯矩计算273.4.5 计算梁端剪力与柱端剪力293.4.6 计算柱的轴力30第4章 风荷载作用下的内力计算324.1 基本数据计算324.2 风荷载作用下的内力计算334.2.1 风荷载作用下柱的剪力计算334.2.2 反弯点高度比的确定354.2.3 柱端弯矩计算364.2.4 梁端弯矩计算374.2.5 梁端剪力与轴力计算384.2.6 画受力图39第5章 框架内力组合及配筋计算415.1 荷载组合的考虑情况415.2 控制截面及最不利内力组合415.3 材料选取415.4 梁端控制截面内力标准值425.5 梁端内力组合465.6梁、柱的配筋计算515.6.1 梁的配筋计算515.6.2 柱的配筋计算53第6章 基础的设计606.1 材料选取606.2 荷载计算606.3 确定基础底面积616.3.1 A柱独立基础的计算61结 论65谢辞66参考文献67V前 言本工程为典型的框架结构，层数为五层，设计内容包括结构设计，建筑设计两部分。建筑等级为二级、采光等级二级、防火等级也为二级。本着建筑平面布局合理，采光、通风等良好的原则，并考虑任务书的要求，该建筑平面布置采用“一”字型，建筑物的平面、立面、剖面等造型亦与周围环境相协调。整个建筑物的总长度长54.6m，宽16.8m，采用内廊式。每层层高3.0m，室内外高差0.45m。该建筑的功能分区主要包括门厅，值班室，宿舍，会客室，公共洗衣房，卫生间等组成。因为宿舍楼属与公共建筑，规范要求较为严格，而框架结构是目前被广泛采用的一种建筑形式。其平面布置较为灵活，使用空间相对较大，具有很好的抗震性能，因此对宿舍楼这类建筑非常适用，能充分满足其使用功能。本设计选取一榀框架进行计算，参考混凝土结构、混凝土房屋结构设计、土力学与地基基础和建筑结构荷载规范等书籍完成计算。所用的计算方法主要有弯矩二次分配法、D值法等方法。并借用CAD、天正建筑等软件完成全面的结构设计和图纸绘制。框架结构的设计能体现出建筑设计和结构设计的很多重要的方面，通过本次毕业设计，可以充分把大学所学的各科知识串联起来，并建立一个较为完整的知识体系。第1章 现浇板设计1.1 确定板厚因为A板区格长边与短边之比7.2/3.9=1.852.0但q ,跨中最小弯矩不起控制作用,可不计算。1.3 弯矩计算1.3.1 A板弯矩计算1.跨中弯矩计算： 图1-2 A板计算示意图 四边固定： 查混凝土结构设计（注：混凝土结构设计按新规范GB50010-2010编写，梁兴文、史庆轩主编，童岳生主审，中国建筑工业出版社出版，2011年12月第二版）附表2-5可得其内力系数一边固定三边简支：查混凝土结构设计附表2-2得（值得注意的是A板中定义的和与附表的规定相反，所以查内力系数时，应相应的把表中各项下标x改为y，y改为x）。V=0时跨中最大弯矩：V=0.2时跨中最大弯矩2.支座弯矩计算：查混凝土结构设计附表2-5得1.3.2 C板弯矩计算因为C板是单向板，所以由单向板跨中截面弯矩公式可得。跨中弯矩：支座弯矩：1.4 板截面配筋计算1.4.1 板截面有效高度取值1.A板截面有效高度取值：板短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面 2. C板截面取1.4.2 A板截面配筋计算A板截面配筋计算如表1-1表1-1 A板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M(N.mm)0.0390.0180.0660.0460.040.0180.0680.047210.585.1361.6250配筋A8200A8200A10150A8200实配（mm）251251523251最小配筋率验算： 故取满足最小配筋率要求。1.4.3 C板截面配筋计算C板截面配筋计算如表1-2表1-2 C板截面配筋计算截面跨中弯矩支座弯矩M()206149配筋A8200A8200实配251251最小配筋率验算： 故取满足最小配筋率要求。板其他部位配筋按实际配筋，经查阅规范及构造要求，按构造及规范要求配置板的分布钢筋，分布筋选用A8200。第2章 楼梯计算2.1 材料选用采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级;平台梁中受力钢筋采用级，其余采用HPB300级，基本数据图2-1 楼梯简图2.2 楼梯板的计算2.2.1 确定板厚 取板厚荷载计算（取1m板宽为计算单元）楼梯斜板的倾角：2.2.2 恒荷载计算踏步30mm陶瓷地砖面层重：踏步自重 ：斜板自重 ：20mm混合砂浆板底抹灰 ：恒荷载标准值 ：活荷载标准值 ：可变荷载效应控制 1.25.643+1.42.0=9.57kN/m永久荷载效应控制 1.355.643+1.40.72.0=9.58kN/m故总荷载设计值取 9.58kN/m2.2.3 内力计算斜板的水平投影计算跨度： 跨中弯矩： 2.2.4 截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为分布钢筋根据构造要求： 且故分布钢筋选用;支座负筋选用；2.3 平台板的计算2.3.1 确定板厚取平台板板厚=100mm，取=1000mm宽板带作为计算单元。平台板两端与梁整体连接，按单向板设计。2.3.2 荷载计算30mm陶瓷地砖面层重： 100mm平台板自重： 20mm混合砂浆板底抹灰：恒荷载标准值：活荷载标准值：可变荷载效应控制 1.22.861 +1.42.0=6.23 kN/m永久荷载效应控制 1.352.861+1.40.72.0=5.82kN/m故取总荷载设计值6.23kN/m2.3.3 内力计算计算跨度：平台板两端与梁整体连接， mm跨中弯矩：2.3.4 截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则即取故选配纵向受力钢筋为根据构造要求：且 故分布钢筋选用2.4 平台梁的计算2.4.1 截面尺寸梯梁截面尺寸取b=200mm，h=400mm计算跨度取2.4.2 荷载计算梯段板传来的恒荷载设计值：平台板传来的荷载 ：平台梁自重 ：20mm混合砂浆抹灰重：总荷载设计值 ：2.4.3 内力计算跨中弯矩 支座剪力 2.4.4 截面配筋计算1.纵向受力钢筋计算按的矩形截面计算0.45=0.451.43/270=0.24%0.2%，故取=0.24%=0.24%200400=192mm2所以钢筋用2C18（实配钢筋面积509mm2）2.箍筋的计算=0.71.43200360=72072N=72.072KNV=42.09KN所以按照构造配置箍筋，选取的钢筋为钢筋沿梁长均匀布置。第3章 竖向荷载计算3.1 梁的尺寸设计3.1.1 主梁尺寸边跨： 取 取中间跨： 由于框架结构中梁的最小高度为400mm，所以取。 取3.1.2 次梁尺寸 取 取3.2 柱的尺寸设计由于设计的房屋高度为15.9m24m，所以由规范可得该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值取0.75，折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值取13KN/m。边柱负荷面积：中柱负荷面积：由 得： 取1.05,中柱c=1,边柱c=1.1,n表示层数取5。所以边柱：中柱：所以柱截面选取500mm600mm。3.3 恒荷载荷载计算3.3.1 楼面荷载、集中力计算 图3-1 板荷载传递方式二至四层楼面的恒荷载标准值为3.99填充墙选用240蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（5.5）横跨梁上的均布荷载：梁的自重及抹灰 墙的自重及抹灰 梯形荷载 所以横跨梁的均布荷载为 边柱上的集中力外纵跨梁自重 外纵梁上墙重 外纵梁上窗重 外纵跨梁与墙和窗传给边柱的集中力 次梁自重及抹灰 次梁上墙重 所以次梁重与墙重传给边柱的集中力为 板传给边柱的集中力 横梁上均布荷载传给边柱的集中力 柱子自重 所以边柱上的集中力 中间跨梁的均布荷载梁自重 中柱上的集中力板传给中柱的集中力为86.84KN次梁与墙传给中柱的集中力为27.479KN内纵梁自重内纵梁上墙重过道板传给中间柱的集中力横梁上均布荷载传给中柱的集中力柱子自重 中间跨梁传给中间柱的集中力 所以中间柱上的集中力为3.3.2 屋面荷载、集中力计算 屋面恒荷载标准值（不上人屋面）：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/m240厚C20细石混凝土防水 1.0 KN/m2三毡四油小石子 0.4 KN/m215厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/m240厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.0414=0.56 KN/m280厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/m215厚石灰砂浆抹灰 0.01517=0.26 KN/m2屋面板自重 6.98 KN/m2 （取7.0 KN/m2）顶层横梁自重梯形荷载 所以横梁承受的均布荷载为 顶层中间跨梁的均布荷载梁自重 边柱上的集中力外纵跨梁自重传给边柱的集中力 女儿墙传给边柱集中力板传给边柱的集中力梯形荷载 三角形荷载 所以由板传给边柱的集中力为 次梁传给边柱的集中力横梁上均布荷载传给边柱的集中力所以边柱上承受的集中力为中间柱上的集中力同理可求得板传给中间柱的集中力为 次梁传给中间柱的集中力 内纵跨梁传给中间柱的集中力 横梁上均布荷载与中间跨梁上均布荷载传给中间柱的集中力所以中间柱上的集中力 3.3.3 梁端附加弯矩计算 中跨偏心距 顶层梁端附加弯矩：二至四层梁端附加弯矩：由以上结果易求得计算简图如图3-2图3-2 恒载作用下计算简图 3.3.4 框架梁、柱线刚度计算 1.框架柱底层： 二至五层： 2.框架梁对于现浇整体式框架梁：中框架梁，边框架梁AB，CD跨梁BC跨梁3.相对线刚度计算令一层柱子线刚度i=1.0，则其余各杆的相对线刚度为：二层到五层柱子：AB、CD 跨梁：BC跨梁：由于本框架采用弯矩二次分配法计算，且结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算一半框架，中跨梁线刚度修正为2倍相对线刚度如图图3-3相对线刚度简图3.3.5 计算节点弯矩分配系数节点D5： 所以： 节点C5: 因为节点D4、D3、D2的分配系数相同，所以只需计算一个即可节点C4、C3、C2分配系数亦相同节点D1节点C13.3.6 固端弯矩计算弯矩的分配以及传递过程如表3-1表3-1弯矩分配及传递由表3-1绘弯矩图如图3-43.3.7 梁端剪力与柱端剪力计算1.梁端剪力计算同理可求得2.柱端剪力计算边柱 同理可求得 中柱 同理可求得 3.剪力图如图3-53.3.8 柱的轴力计算1.标准层柱自重：2.底层柱自重： 3.绘轴力图如图3-6图3-4恒荷载作用下的弯矩图图3-5恒荷载作用下剪力图图3-6恒荷载作用下轴力图3.4 活荷载荷载计算活荷载作用下的内力计算与恒荷载作用下的内力计算基本步骤相同，其中屋面活荷载标准值取0.5KN/，楼面活荷载标准值取2.0KN/。3.4.1 屋面荷载、集中力计算1. 中间跨上的均布荷载2. 边柱上的集中力 3. 中间柱上的集中力3.4.2 楼面荷载、集中力计算1.中间跨上的均布荷载2.边柱上的集中力 4. 中间柱上的集中力3.4.3 梁端附加弯矩计算中跨偏心距 顶层梁端附加弯矩：二至四层梁端附加弯矩：所以荷载计算简图如图3-7图3-7 活荷载作用下计算简图3.4.4 活荷载作用下弯矩计算1.节点弯矩分配系数同恒荷载作用下的分配系数2.计算固端弯矩顶层 标准层 弯矩分配及传递过程如表3-2表3-2弯矩分配及传递由表3-2绘制弯矩图3-83.4.5 计算梁端剪力与柱端剪力1.梁端剪力同理可得2.柱端剪力边柱 同理可求得 中柱 同理可求得 3.剪力图如3-93.4.6 计算柱的轴力1. 2.绘轴力图3-10图3-8活荷载作用下的弯矩图图3-9活荷载作用下剪力图图3-10 活荷载作用下的轴力图第4章 风荷载作用下的内力计算4.1 基本数据计算风压标准值计算公式为，风压高度变化系数按地面粗糙度C类取用。因结构高度H=15.9m0.1，所以bf，不受此限制。b+sn=3900mm，l0/3=7200/3=2400mm，所以取bf，=2400mm。因为 所以属于第一类T形截面。验算最小配筋率： 故满足要求，实配钢筋为3C20()其它梁的计算与其类似，计算结果如表5-112.梁斜截面受剪承载力计算由于AB跨梁两端支座截面剪力值相差较小，所以两端支座截面均按较大的剪力V=-133.44KN来确定箍筋数量。因为V所以可按构造要求配筋箍筋，选A8200。4.B柱计算从B柱的内力组合中选取 ， (1)判断构件是否需要考虑附加弯矩取 杆端弯矩比 轴压比 故不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩影响(2)计算弯矩设计值截面偏心距调节系数： 截面曲率修正系数： 取20mm和中的较大者，故取=20mm截面弯矩增大系数： (3)判别偏压的类型 为小偏心受压构件（4）计算按矩形截面对称配筋小偏心受压构件计算 按构造配筋选用4C22（As=AS=1520mm2）截面总配筋率为 满足要求（5）验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力 查表得 满足要求。(6).斜截面受剪承载力计算由表5-13可得，B柱的最大剪力V=13.31，对应的轴力取N=2930.79KN。1.43500560=175.175KNV所以可按构造要求配筋箍筋，加密区选A8100，非加密区选用A8200。第6章 基础的设计6.1 材料选取混凝土的设计强度等级采用C30（），基础底板的设计采用HRB400级钢筋（），室内外高差为450mm，上柱断面为500mm600mm，基础部分柱断面保护层增大，两边各增大50mm，故地下部分柱尺寸为600mm600mm。地质资料简表如表6-1表6-1编号土质名称土层层面埋深(m)土层厚度(m)承载力特征值（kPa)压缩模量（MPa）备注1杂填土-0.3-1.2m挖除挖除-2黄土状粉土0.3-1.2m2.6-3.8m1207.58湿陷性轻微-中等3黄土状粉质粘土及粉土3.2-4.5m3.8-5.0m1407.37湿陷性轻微4黄土状粉质粘土7.8-8.8m最大揭露厚度7.4m1509.07不具湿陷性6.2 荷载计算基础承载力计算时，采用荷载标准值。计算原理如下 或 ，取两者中大者。上部结构传给柱底荷载的标准值为：A柱柱底：因为,所以组合采用。由基础梁传至基础顶面的竖向荷载：（基础梁截面尺寸为bh250400）墙重：地面以上：5.50.24(3.45-0.6)=3.76kN/m（采用加气混凝土砌块，地面以下：（采用一般砖，）连系梁重：所以A柱：边柱A基础底面：6.3 确定基础底面积该场地土具湿陷性，因此不宜直接做天然地基使用，需进行地基处理。先将第1层杂填土全部挖除。采用3:7灰土对第2层土进行换填处理，在基底铺设3:7灰土垫层，使垫层厚度为1.2m。增强地基土的水稳性，同时提高地基土承载力。使3：7灰土垫层的压实系数不小于0.97，初步设计时垫层的承载力特征值可采用200kPa。1. 2. 入持力层0.3m,由1、2可知基础埋深，取，(基础嵌入持力层深度0.8m)。6.3.1 A柱独立基础的计算1.初估基底尺寸由于基地尺寸未知，持力层土的承载力特征值先仅考虑深度修正，由于持力层为人工填土，故取，基础埋深范围内土的加权平均重度度：地基承载力特征值为（先不考虑对基础宽度进行修正）： 计算基础和回填土重GK时的基础埋深：则：考虑偏心荷载作用应力分布不均匀，将计算出的基底面积增大1.2倍 由于所以取、，所以A=14.4因为 所以不需要对基础宽度进行修正2. 验算持力层地基承载力基础及回填土自重：偏心距，即 满足。基底最大压力： 满足要求。最后，确定该柱的基础底面长，宽。3.冲切验算（采用基本组合）（1）计算基底净反力偏心距基础底面边缘处最大和最小净反力（2）基础高度（采用锥形基础）、初步选择基础高度： 所以所以由于偏心受压，所以冲切力：抗冲切力：因为 所以满足要求，即基础高度4.基础底板配筋（1）基础1-1截面净反力平均值弯矩： 按每米宽配筋，配16C20200 ,满足。（2） 基础2-2截面因该基础受单向偏心荷载作用，所以，在基础短边方向的基底反力可按均布荷载计算，取 按每米宽配筋，配25C12200 ,满足。基础其它部位配筋按实际配筋，经查阅规范及构造要求后，按构造及规范要求配置分布钢筋等。 图6-1基础平面布置图图6-2基础剖面图结 论经过几个月的认真准备，我的毕业设计的工作终于完成了。而伴随着毕业设计的结束，我也要和相处了四个春秋的母校说再见了。但在做毕业设计期间所经历的种种却使我感触良多。我所设计的课题名称是“伊川县第三高级中学学生宿舍楼建筑与结构设计”。以前也做过很多的课程设计，但从来没有完完整整的设计过一整栋建筑，大都是建筑图纸的设计、板的设计或结构的设计等，它们是建筑