土木工程工民建毕业设计摘要+正文

目目 录录 1 建筑设计建筑设计 1 1 1 工程概况 1 1 1 1 建筑概况 1 1 1 2 原始设计资料 1 1 1 3 设计依据 2 1 2 建筑设计说明 2 1 2 1 建筑平面设计 2 1 2 2 建筑立面设计 3 1 2 3 建筑剖面设计 3 1 2 4 建筑抗震设计 4 1 2 5 建筑防火设计 4 1 2 6 主要建筑材料 4 1 2 7 细部构造总说明 4 1 3 建筑细部构造具体做法 6 2 结构设计结构设计 9 2 1 设计资料 9 2 1 1 工程概况 9 2 1 2 设计依据 9 2 1 3 构件材料选取 9 2 2 结构方案选取 9 2 2 1 竖向承重体系选取 9 2 2 2 水平方向承重体系选取 10 2 2 3 基础形式选取 10 2 2 4 结构方案及布置 10 2 3 梁柱与板尺寸的确定 11 2 3 1 梁截面尺寸的确定 11 2 3 2 柱截面尺寸的确定 11 2 3 3 板厚尺寸的确定 12 3 竖向荷载计算竖向荷载计算 13 3 1 一榀框架的选取和力的传递 13 3 1 1 内力简图 13 3 1 2 荷载传递与简化的基本原理 13 3 2 荷载计算 14 3 2 1 恒荷载计算 14 3 2 2 活荷载计算 18 4 水平荷载计算水平荷载计算 20 4 1 水平地震作用计算 20 4 1 1 结构重力荷载计算 20 4 1 2 框架梁柱线刚度计算 22 4 1 3 侧移刚度计算 23 4 1 4 横向自振周期计算 24 4 1 5 变形验算 25 4 1 风荷载作用计算 25 4 2 1 风荷载标准值计算 25 4 2 2 水平荷载作用下的位移验算 26 5 内力计算内力计算 28 5 1 竖向荷载作用下的内力计算 28 5 1 1 梁上荷载的简化方法 28 5 1 2 弯矩二次分配 28 5 1 3 竖向荷载作用下剪力计算 31 5 1 4 竖向荷载作用下柱轴力计算 33 5 1 5 跨中弯矩计算 34 5 2 水平荷载作用下框架内力分析 35 6 塑性调幅塑性调幅 38 6 1 恒载作用下弯矩调幅 38 6 2 活载作用下弯矩调幅 39 7 梁端柱端剪力弯矩转化梁端柱端剪力弯矩转化 41 7 1 控制截面及最不利内力类型 41 7 2 转化计算具体过程 41 7 2 1 框架梁内力转化计算 42 8 荷载组合荷载组合 46 8 1 确定组合公式 46 8 1 1 无地震作用时 46 8 1 2 有地震作用时 46 8 2 荷载组合计算过程 47 8 3 跨中最大组合弯矩设计值计算 51 9 结构内力调整结构内力调整 54 9 1 框架梁内力设计值调整 54 9 2 框架柱内力设计值调整 54 9 2 1 框架柱弯矩设计值调整 54 9 2 2 框架柱轴力设计值调整 55 9 2 3 框架柱剪力设计值调整 55 9 3 内力设计值调整过程 55 9 3 1 底层梁 AB 剪力设计值调整 55 9 3 2 底层柱 A 弯矩设计值调整 56 9 3 3 底层柱 A 轴力设计值调整 57 9 3 4 底层柱 A 剪力设计值调整 57 10 截面设计截面设计 58 10 1 承载力抗震调整系数 58 10 2 梁截面设计 58 10 3 柱截面设计 61 11 楼梯设计楼梯设计 66 11 1 设计资料 66 11 2 梯段板设计 66 11 3 平台板设计 67 11 4 平台梁设计 68 12 基础设计基础设计 70 12 1 勘察资料 70 12 2 勘察资料 70 12 3 荷载计算 71 12 4 荷载组合 72 12 5 地基承载力修正与基础尺寸计算 73 12 7 基础承载力验算 75 13 楼屋面板设计楼屋面板设计 78 13 1 内力计算 78 13 2 配筋计算 79 参考文献参考文献 80 翻译部分翻译部分 81 致谢致谢 98 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 1 页 1 建筑设计 1 1 工程概况 本工程为徐州市中煤五建集团职工公寓楼 工程所在地处于江苏省徐州市 根据建 筑物功能使用 经济性能要求及该地区建筑行业的发展水平 该楼采用钢筋混凝土框架 结构 在方案的设计过程中考虑基地环境 使用功能 结构选型 施工 材料 设备 建筑经济等 从建筑物功能与形式等几个方面进行了探索 设计主要依据按照国家建筑 结构设计规范 根据徐州市区工程地质条件 地震设防烈度 气象资料等有关资料进行 设计 1 1 1 建筑概况建筑概况 工程名称 徐州市中煤五建集团职工公寓楼 地 点 江苏省徐州市市郊 建筑目的 职工宿舍 结构类型 钢筋混凝土框架结构 建筑高度 17 40m 建筑层数 主体地上 5 层 基础类型 柱下独立基础 设计使用年限 50 年 结构重要性系数 1 0 地面粗糙度 B 类 建筑类别 丙类 场地类别 类 房屋抗震等级 三级 主要地震参数 抗震设防烈度为 7 度 设计地震分组为第二组 设计基本地震加速度为 0 10g 耐火等级 二级 环境类别 二 a 类 1 1 2 原始设计资料原始设计资料 一 地质条件 1 工程地质 根据地质资料 野外勘测成果与室内土工试验成果表明 场地工程 地质条件简单 勘探深度内揭露的岩土地层全为第四系冲洪积层 岩性以粘性土为主 依据其物理与工程特性 可划分为 4 个主层 编号为层 层 层 粉质粘土 黄褐色 褐黄色及棕黄色 偶见钙质条纹 硬塑 具中压缩性 该 层层底埋深 2 90 6 90m 层厚 2 70 6 90m 层 粘土 棕黄 棕红色及浅棕红色 含铁锰氧化物 含少量钙结核 硬塑 具中 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 2 页 压缩性 该层层底埋深 4 50 14 0m 层厚 1 0 8 50m 层 粉质粘土 棕黄 褐黄等色 含少量铁锰氧化物 偶有锰结核 硬塑 具中压 缩性 据穿透的勘探点统计 该层层底埋深 18 50 28 50m 层厚 2 40 3 00m 层 粉质粘土 褐黄及棕黄等色 含氧化铁和少量锰结核 硬塑 具中压缩性 该 层最大揭露厚度 3 50m 1 1 3 设计依据设计依据 工程建设标准强制性条文 建筑设计防火规范 GB 2008 建筑抗震设防分类标准 GB50011 2010 施工说明 苏 J01 2005 1 2 建筑设计说明 本设计的职工公寓位于徐州市市郊 设计时需考虑如何满足住户的生活环境要求 经 济 合理 有效的使用土地 为业主创造良好的居住条件 是他们能更好地起居休息 更好地享受生活 获得更大的幸福感 本设计的主体结构是五层现浇钢筋混凝土框架结构 总长 42 4m 宽 17 26m 占地面 积约为 706 9m2建筑面积约为 3294m2 本设计是职工公寓楼 共地上五层 确定楼层净 高为 一层 4 25m 二至五层 3 3m 不上人屋面女儿墙高 0 9m 室内外高差 0 45m 建 筑总高 17 40m 1 2 1 建筑平面设计建筑平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系 房间是建筑平面组合的 基本单元 由于建筑物的性质和使用功能不同 建筑平面中各个使用房间和辅助房间的 面积大小 形状尺寸 位置 朝向 以及通风 采光等方面的要求也有很大差别 空间间距应以满足日照要求为基础 综合考虑采光 通风 消防 防灾 管线埋设 视觉卫生等要求 交通联系部分的平面设计 一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外 还需要有把各个使用房间及室内 外有机联系起来 建筑物内部的交通联系部分包括 水平交通空间 走道 垂直交通空间 楼梯 交通枢纽空间 门厅 过厅等 在多层建筑中 楼梯是必不可少的一部分 是 楼层人流疏散的必经之路 楼梯的数量 位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求 注重建筑环境空间的艺术效果 走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间 楼梯 门厅等 以解决建筑物中水平联系和疏散的问题 要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求 由于本工程采用的是内廊式走道 设计楼梯时 还应使其符合 建筑设计防火规范 民用建筑设计通则 和其他有 关单项建筑设计规范的规定 考虑防火要求 多层建筑应设封闭楼梯间 且应靠外墙设 置 能直接天然采光和自然通风 考虑结构楼梯平面形式的选用 主要依据其使用性质 和重要程度来决定 楼梯是多层房屋中的重要组成部分 楼梯的平面布置 踏步尺寸 栏杆形式等由建 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 3 页 筑设计确定 楼梯常见种类 板式楼梯 梁式楼梯 根据其特点及实际工程的需要 本工程采用 板式楼梯 其具有下表面平整 施工支模方便 外观比较轻巧的优点 是一种斜放的板 板端支承在平台梁上 作用于梯段上的荷载直接传至平台梁 当梯段跨度较小 一般在 3m 以内 时 采用板式楼梯较为合适 其斜板厚为跨度的 1 25 1 30 交通联系枢纽 门厅 总则 交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全 疏散的要求 而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响 平面设计中对交通联系部 分作以下要求 1 通路线简洁明确 以利于联系通行方便 2 宽度合理 人流畅通 以利于紧急疏散安全迅速 3 应满足一定的采光和通风要求 4 交通面积力求节省 同时兼顾空间造型的处理等 1 2 2 建筑立面设计建筑立面设计 建筑具有物质与精神 实用与美观的双重性 建筑首先要满足人们的物质生活需要 同时又要满足人们一定的审美要求 因此建筑是实用与美观有机结合的整体 建筑的美 观主要是通过内部空间的组织 外部造型的艺术处理以及建筑群体空间的布局等方面来 体现的 而其中建筑物的外观形象对于人们来说更直观 产生的影响也尤为深刻 建筑立面是表示房屋四周的外部形象 立面设计的任务是恰当确定立面中各组成部 分和构件的比例和尺度 运用节奏韵律 虚实对比等规律 设计出体型完整 形式与内 容统一的建筑立面 建筑立面设计是一个由粗到细的过程 主要要从以下几点入手 尺度和比例 立面组成部分的尺度要正确 比例要协调 节奏和虚实 节奏感可以通过门窗的排列组合 墙面构件的划分表现 虚实对比 则通过形体的凹凸光影效果实现 材料质感和色彩配置 细部处理 如檐口和入口处理等 立面图反映的是建筑四周的外部形象 立面设计是在满足房间的使用要求和技术经 济条件下 运用建筑选型和立面构图的一些规律 紧密结合平面 剖面的内部空间组合 而进行的 1 2 3 建筑剖面设计建筑剖面设计 剖面图旨在反映出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系 剖面设计的主要任务是 确定建筑物各部分应有的高度 建筑物的层数及建筑空间的组合和利用 以及建筑剖面 中的结构 构造关系等 1 房屋各部分高度的确定 建筑的剖面设计 首先要根据建筑的使用功能来确定其层高和净高 建筑的层高是 指从楼板面 地面 至楼面的距离 而净高是指从楼面至顶棚 梁 底面的距离 室内 净高和房间剖面形状的确定主要考虑以下几个方面 室内使用性质和活动特点的要求 采光通风的要求 结构类型的要求 室内空间比例的要求 本设计主体建筑一层层高为 4 25m 二至五层层高为 3 3m 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 4 页 2 房间层数的确定 影响确定房间层数的因素有很多 主要有房屋本身的使用要求 城市规划的要求 选用的结构类型 施工材料和技术以及建筑防火等 根据上述要求 确定主体取 5 层的 建筑高度 3 楼梯在剖面中的位置 画剖面图时 一般要将楼梯 门厅 窗等较复杂的部位表现出来 4 建筑空间的利用 充分利用建筑物内部的空间 实际上是在建筑占地面积和平面布置基本不变的情况 下 起到了扩大实用面积 节约投资的效果 同时 如果处理得当还可以改善室内空间 比例 丰富室内空间 增强艺术感 故而除了充分发挥主体空间的功用外 还须对走廊 楼梯和门厅等进行充分利用 走廊平顶的上部 可以作为设置通风 照明设备和铺设管 线的空间 1 2 4 建筑抗震设计建筑抗震设计 地震作用是建筑结构承受的主要荷载之一 而地震作用的随机性和巨大破坏力会给 人们生命财产造成严重损失 首先明确地区设防烈度和结构抗震等级 关系到安全使用 和建造成本 它对结构选型 平面布置 材料选用 构造措施 结构计算 施工技术等 都有相应的要求 因此对结构设计具有重要的指导意义 抗震设防烈度是一个地区作为 抗震设防依据的地震烈度 在一般情况下可采用基本烈度作为抗震设防烈度 规范规定 抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑 必须进行抗震设计 徐州抗震设防烈度为7度 因此需要进行抗震设计 我国对建筑物按其重要性划分了四类 甲类建筑 属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑 乙类建筑 属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙类建筑 属于除甲 乙 丁类以外的一般建筑 丁类建筑 属于抗震次要建筑 居民住宅楼属于丙类建筑 因此按本地区的设防烈度设计计算 但本结构的主体高 度小于 24 米 故为三级框架 本建筑外形比较规则 不须设抗震缝 1 2 5 建筑防火设计建筑防火设计 须严格按照 建筑设计防火规范 进行设计 楼梯是安全疏散道路中一个主要组成 部分 应设明显指示标志 并宜布置在易于寻找的位置 疏散楼梯的多少 可按宽度指 标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定 根据 建筑设计防火规范 要求 首先楼梯的布置及大小要满足发生火灾时人流紧 急疏散的要求 建筑结构自身的防火保护 在结构外表面喷涂防火材料 以保证建筑结构的强度降 低速度不是太快 以达到防火要求 建筑物内部配备完善的消防设施 其布置间距由规 范确定 本设计主要配置消防栓 1 2 6 主要建筑材料主要建筑材料 本设计主体结构混凝土强度采用 C35 填充墙采用粉煤灰轻渣空心砌块 梁 柱纵向 钢筋采用 HRB400 箍筋采用 HPB300 板以及基础钢筋采用 HRB400 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 5 页 1 2 7 细部构造总说明细部构造总说明 1 勒脚 勒脚是墙身接近室外地面的部分 一般情况下 其高度为室内地坪与室外地面的高 差部分 它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用 由于它容易受到外界的碰撞和 雨 雪的侵蚀 遭到破坏 同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒 脚部位的侵蚀 所以 在构造上必须采取相应的防护措施 勒脚防潮层 分为水平防潮层和垂直防潮层 当室内地坪出现高差或室内地坪低于 室外地面时 要同时设置水平防潮层和垂直防潮层 本工程只需设水平防潮层 水平防 潮层根据材料的不同 一般有油毡防潮层 防水砂浆防潮层 配筋细石混凝土防潮层 为了提高防潮层的抗裂性能 常采用 60mm 厚的配筋细石混凝土防潮层 2 散水 为保护墙基不受雨水的侵蚀 常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面 以使将屋 面水排至远处 这一坡面称散水 散水坡度约 3 5 宽一般为 600mm 1000mm 纵向 每隔 10 米做一道伸缩缝 散水与外墙设 20 宽缝 其缝内均填沥青砂浆 当屋面排水方 式为自由落水时 要求其宽度较出檐多 200mm 一般雨水较多地区多做成明沟 干燥地 区多做成散水 本工程做散水 宽度 1000mm 坡度 3 做法详见施工说明 3 楼地面工程 内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝 平头缝 细石混凝土地面面层设置分格缝 分 格缝与垫层缩缝对齐 缝宽 20mm 内填沥青玛蹄谛脂 室内经常有水房间 包括室外阳台 应设地漏 楼地面用 1 2 5 水泥砂浆 掺 3 防 水粉 作不小于 1 排水坡度坡向地漏 最薄处为 20 厚 地面最高点标高低于同层房间 地面标高 0 020 4 屋面工程 屋面具体做法详见 江苏省建筑配件标准图集施工说明 苏 J01 2005 基层与突出 屋面结构 女儿墙 墙 变形缝 管道 天沟 檐口 的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆 弧或圆角 凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料 避免做防水材 料后再凿洞 5 门窗工程 设计门窗时应考虑大小比例 尺度 造型 组合方式 应满足坚固耐用 开启方便 关闭紧密 功能合理 便于维修的要求 在生产加工门 窗之前 应对门窗洞口进行实 测 门窗安装前预埋在墙或柱内的木 铁构件应做防腐 防锈处理 6 油漆构件防锈 防腐工程 埋入混凝土中的金属构件须先除锈 刷防锈漆饿二道 所有露明金属构件 不锈钢 构件除外 均须先除锈刷防锈漆一道 再刷油漆二道 埋入混凝土及砌块中的木质构件 均须做好防腐处理 满涂焦油一道 屋面架空硬木版须经防虫 防腐处理后方可使用 面刷酚酞清漆 室内木质门窗均需打腻子 磨退后刷底漆一道 再刷调和漆二道 7 基础工程 根据现行 建筑地基基础设计规范 和地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性 将 基础分为三个安全等级 甲级 乙级 丙级 本设计基础的安全等级为乙级 对应于破 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 6 页 坏后产生严重的后果 建筑类型为一般工业与民用建筑 基础按刚度分可分为 刚性基 础和柔性基础 按构造分类可分为 独立基础 条形基础 筏板基础 箱形基础和壳体 基础 本工程采用独立柔性基础 在保证建筑物基础安全稳定 耐久使用的前提下 应尽量浅埋 以便节省投资 方 便施工 某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式 这些要求常成为 其基础埋深的先决条件 结构物荷载大小和性质不同 对地基的要求也不同 因而会影 响基础埋置深度的选择 为了保护基础不受人类和生物活动的影响 基础宜埋置在地表 以下 其最小埋深为 0 5m 且基础顶面宜低于室外设计地面 0 1m 同时有要便于周围排 水沟的布置 由 建筑地基基础设计规范 第 5 1 1 条 基础的埋置深度 应按下列条件确定 建筑物的用途 有无地下室 设备基础和地下设施 基础的形式和构造 作用在地基上的荷载大小和性质 工程地质和水文地质条件 相邻建筑物的基础埋深 地基土冻胀和融陷的影响 综合以上因素 本设计初选基础梁顶面到室外地面的距离为 500mm 室内外高差为 450mm 则底层柱高 3300 500 450 4250mm 1 3 建筑细部构造具体做法 屋面做法 由 江苏省建筑配件标准图集施工说明 苏 J01 2005 1 SBS 改性沥青防水卷材 2 100厚阻燃型苯乙烯泡抹塑料保温板 3 15 厚 1 3 水泥砂浆找平层 上刷聚氨酯防水涂料一层 4 水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块 最薄处 30 厚 5 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 6 120 厚钢筋混凝土板 7 20 厚石灰抹灰 8 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 有 50 厚的岩棉板保温层 楼面做法 由 江苏省建筑配件标准图集施工说明 苏 J01 2005 1 瓷砖地面 2 120 厚钢筋混凝土楼板 3 20 厚石灰抹底 4 V 型轻钢龙骨吊顶 二层 9mm 纸面石膏板 有 50 厚的岩棉板保温层 地面做法 由 江苏省建筑配件标准图集施工说明 苏 J01 2005 1 10mm 厚 1 2 厚水泥白石子磨光打 2 20mm 厚 1 3 水泥沙浆找平层 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 7 页 3 60mm 厚 C10 混泥土随捣随抹 4 100mm 厚碎石或碎砖夯实 5 素土夯实 外墙做法 1 外墙面贴瓷砖 0 5KN 2 内墙面为 20 厚石灰砂浆抹灰 3 240 厚粉煤灰轻渣空心砌块 并在外墙面采取保温措施 内墙做法 1 彩色涂料一底两度 2 内墙两侧均为 20 厚石灰砂浆抹灰 3 240 厚粉煤灰轻渣空心砌块 卫生间做法 1 8 厚防滑地砖 素水泥浆擦缝 2 20 厚水泥砂浆保护层 3 1 5 厚涂膜防水 4 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 5 素水泥浆结合层一道 6 100 厚钢筋混凝土楼板 踢脚做法 1 8 10 厚地砖素水泥擦缝 2 5 厚 1 1 水泥细砂结合层 3 12 厚 1 3 水泥砂浆打底 墙基防潮 1 20 厚 1 2 水泥砂浆掺 5 避水浆 位置一般在 0 06 标高处 台阶做法 1 花岗石条石规格厚度和宽度 按台阶设计要求 长度 1000 1500 表面剁平 2 30 厚 1 3 水泥砂浆结合层 3 素水泥浆一道 4 100 厚 C30 号现捣钢筋混凝土 6 双面钢筋中距 150 厚度不包括踏 步三角部分 台阶面向外坡 2 5 150 厚碎石或碎砖垫层 6 素土夯实 坡度按工程设计 坡道做法水泥防滑坡道 1 20 厚 1 2 水泥砂浆抹面 2 素水泥浆一道 3 80 厚 C15 混凝土 4 200 厚碎石灌 M2 5 混合砂浆 5 素土夯实 散水 宽度 800mm 坡度 3 做水磨石面层 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 8 页 1 10 厚水磨石面层 2 20 厚 1 3 水泥砂浆打底 3 60 厚混凝土层 4 80 厚碎砖垫层 女儿墙 1 6 厚水泥砂浆罩面 2 12 厚水泥砂浆打底 3 240 粉煤灰轻渣空心砌块 4 20 厚水泥砂浆找平 排水雨水管 1 直径 100mm 高级塑料落水管 门窗 1 木门 玻璃门 塑钢窗 油漆 1 楼梯扶手为油漆蜡克罩面 2 楼梯栏杆为不锈钢套管 3 木门油一底二度栗色调和漆 4 所有铁件油防锈漆一度 银粉漆二度 深入墙内木料为热柏油防腐 踢脚 采用大理石踢脚 1 稀水泥浆擦缝 10 20 厚大理石板 2 厚 1 2 水泥砂浆灌缝 基础 采用柱下独立基础 基础采用 C35 混凝土 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 9 页 2 结构设计 2 1 设计资料 2 1 1 工程概况工程概况 工程名称 徐州市中煤五建集团职工公寓楼 工程规模 地上 5 层 结构类型 钢筋混凝土框架结构 结构重要性系数 1 0 抗震设防类别 丙类 主要地震参数 抗震设防烈度为 7 度 设计地震分组为第二组 设计基本地震加速度为 0 10g 房屋抗震等级 三级 场地类别 类 地面粗糙度 B 类 环境类别 类 a 设计使用年限 50 年 2 1 2 设计依据设计依据 工程建设标准强制性条文 建筑设计防火规范 GB50016 2006 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 施工说明 苏 J01 2005 2 1 3 构件材料选取构件材料选取 现浇钢筋混凝土梁 C35 16 7N mm2 现浇钢筋混凝土柱 C35 16 7N mm2 现浇钢筋混凝土板 C35 16 7N mm2 箍筋采用 HRB300 其余钢筋均采用 HPB400 现浇钢筋混凝土梁 C35 16 7N mm2 主筋为 HRB400 级 箍筋为 HPB300 级 现浇钢筋混凝土柱 C35 16 7N mm2 主筋为 HRB400 级 箍筋为 HPB300 级 现浇钢筋混凝土板 C35 16 7N mm2 主筋为 HRB400 级 填充墙选用粉煤灰 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 10 页 轻渣空心砌块 砂浆为 M5 2 2 结构方案选取 2 2 1 竖向承重体系选取竖向承重体系选取 选择合理的抗侧力结构体系 进行合理的结构或构件布置 使之具有较大的抗侧刚 度和良好的抗风 抗震性能 是结构设计的关键 同时还须综合考虑建筑物高度 用途 经济及施工条件等因素 常见的竖向承重体系包括砖混结构体系 框架结构体系 剪力墙结构体系 框架 剪 力墙结构体系及筒体结构体系等 框架结构体系 由梁柱连接而成 其具有建筑平面布置灵活 造型活泼等优点 可 以形成较大的使用空间 易于满足多功能的使用要求 在结构受力性能方面 框架结构 属于柔性结构 自振周期长 地震反应较小 经合理设计可具有较好的延性性能 其缺 点是结构抗侧刚度较小 在地震作用下侧向位移较大 本设计为框架结构 根据住宅楼的功能适用性进行结构布置 经各方案比较筛选 本工程选用框架结构的竖向承重体系 2 2 2 水平方向承重体系选取水平方向承重体系选取 多层与高层建筑中各竖向抗侧立结构 框架 剪力墙 筒体等 是依靠水平楼面结 构连成整体的 水平力通过楼板平面进行传递和分配 多层及高层建筑在构造上对楼盖有如下要求 房屋高度超过50m时 应采用现浇楼盖 顶层楼面应加厚并采用现浇 以抵抗温度变化的影响 并在建筑物的顶部加强约 束 提高抗风和抗震能力 现浇楼板不宜小于100mm 不应小于80mm 楼板太薄不仅因上部钢筋位置变动而 开裂 而且不便于敷设各类管道 楼板的厚度必须满足正截面承载力 变形 裂缝 抗冲切 防火等各项要求 本设计采用现浇楼面结构体系 以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度 2 2 3 基础形式选取基础形式选取 高层框架结构的基础 一般有柱下独立基础 条形基础 十字形基础 筏板基础 必要时也可采用箱形基础或桩基等 基础类型的选择 取决于现场的工程地质条件 上部结构荷载的大小 上部结构对 地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素 还应进行必要的技术经济比 较 综合考虑 本设计的基础形式 选取现浇柱下独立基础 具体形式为锥形扩展基础 2 2 4 结构方案及布置结构方案及布置 1 结构布置原则 结构平面形状和立面体形宜简单 规则 是各部分刚度均匀对称 减少结构产生 扭转的可能性 控制结构高宽比 以减少水平荷载下的侧移 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 11 页 尽量统一柱网及层高 以减少构件种类规格 便于设计和施工 房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内 当房屋长度超过规定值时 可设 伸缩缝将房屋分成若干温度区段 本住宅楼根据上述结构布置原则 结构平面采取长条形平面 立面上也尽量采取平 整的立面 避免凹进或凸出 平面上各房间尽量布置对称 楼梯的布置也是对称的 使 各部分的刚度均匀 减少结构产生扭转的可能性 2 柱网布置 在本教学楼结构的柱网布置上 根据建筑平面设计和结构布置的原则 采用内廊式 的柱网布置 因此 横向为四排柱三跨对称布置的框架 其跨度分别为 6 0m 2 4m 6 0m 横向框架之间的跨度也尽可能的均匀 根据建筑剖面和立面设计的要求 层高为 3 3m 2 3 梁柱与板尺寸的确定 2 3 1 梁截面尺寸的确定梁截面尺寸的确定 框架主梁截面高度 可取 为主梁的计算跨度 不宜大于 b h 1 12 1 8 b l b l b h 净跨 主梁截面宽度不宜小于及 为柱子宽度 且不应小于 250 1 4 b b 4 b h 2 c b c bmm 边横梁 6000 500 750 取 600 300 1 KL b h 1 12 1 8 mm b hmm b bmm 纵 梁 4200 350 525 取 500 300 2 KL b h 1 12 1 8 mm b hmm b bmm 纵 梁 2200 183 275 取 500 300 3 KL b h 1 12 1 8 mm b hmm b bmm 悬挑梁 取 400 240 1 XL 11 1300217 260mm 65 b h b hmm b bmm 边横梁 2400 200 350 取 500 300 4 KL b h 1 12 1 8 mm b hmm b bmm 封口梁 4200 233 350 取 400 240 1 L b h 1 12 1 8 mm b hmm b bmm 2 3 2 柱截面尺寸的确定 框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值 按下列公式计算 柱截面尺寸初估时 可用下列经验公式粗略确定 2 1 2 Nc E s f nFG aA 式中 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可近似取 14 E G 2 kN m 按简支状态计算的柱的负荷面积 F 验算截面以上楼层层数 n 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 中柱取 1 25 混凝土轴压强度设计值 c f 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 12 页 框架柱轴压比限值 查 建筑抗震设计规范 第 6 3 7 条 N 柱截面面积 取方形截面时边长为 a s A 因为柱的混凝土强度等级为 C35 故 本方案为三级抗震等级 查 2 16 7N mm c f 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 第 11 4 16 条知轴压比为 0 85 中柱与 N 边柱的负荷面积分别为 17 64和 16 38 所以得第一层柱截面面积为 2 m 2 m 中柱 3 2 1 25 14 105 17 64 102694 6mm 0 85 16 7 s A 边柱 3 2 1 3 14 105 16 38 99173 7mm 0 85 16 7 s A 取截面为正方形 则边柱和中柱截面边长分别为 321mm 和 315mm 根椐上述计算 结果并综合考虑其它因素 本设计柱截面尺寸为 500mm 500mm 2 5 层柱高度为 3 3m 底层柱高度为 h 0 45 0 5 3 3 4 25m 其中 3 3m 为底层层高 0 45m 为室内外高 差 0 50m 为基础顶面至室外地面的高度 2 3 3 板厚尺寸的确定板厚尺寸的确定 现浇双向板 h 大于 80mm 取 h 120mm 厕所板厚取 100mm 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 13 页 3 竖向荷载计算 3 1 一榀框架的选取和力的传递 3 1 1 内力简图内力简图 根据框架结构的特点 各榀框架受力情况类似 故选取一榀典型框架作为分析单元 本工程选用第号轴线处的横向框架进行计算 计算简图如图 3 1 所示 各层柱高取梁顶 7 面之间的距离 对于底层柱取基础顶面至底层框架梁顶面之间的距离 参照本地区部分 工程实例及地质资料 结合本工程确定室内外高差为 0 450m 基础顶面标高为 0 950m 则底层柱高为 0 95 3 3 4 25mm 图 3 1 第榀框架计算简图 7 3 1 2 荷载传递与简化的基本原理荷载传递与简化的基本原理 双向板传给支撑梁的作用反力可按下述近似方法求得 从每一区格板得四角做分 45 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 14 页 角线 将板分成四块 每块板将其荷载传至支承该块板得支承梁上 因此 双向板支撑 梁上的荷载不是均匀分布的 在长边梁上荷载呈梯形分布 短边梁上荷载呈三角形分布 本设计以号轴线处框架为例 其周围双向板的荷载传递简图如下所示 7 图 3 2 横向框架均布荷载导荷图 3 2 荷载计算 3 2 1 恒荷载计算恒荷载计算 1 屋面及楼面的恒荷载标准值 屋面永久荷载标准值 不上人屋面 4mm厚SBS改性沥青防水卷材 防水层 15厚1 2水泥砂浆找平层 1 10水泥砂浆珍珠岩找坡 最薄处40厚 100厚阻燃型苯乙烯泡抹塑料保温板 120厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 10 0 004 0 04 2 kN m 15 0 02 0 30 2 kN m 20 0 04 0 80 2 kN m 0 5 0 1 0 05 2 kN m 25 0 12 3 00 2 kN m 0 25 2 kN m 合计4 44 2 kN m 1 4 层楼面 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 15 页 a 卧室等荷载 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m2 120 厚钢筋混凝土现浇板25 0 12 3 0 kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶0 25kN m2 合计 3 8kN m2 b 厕所 盥洗室荷载 瓷砖地面0 55 kN m2 20 厚水泥砂浆防水保护层20 0 02 0 4 kN m2 厕所 盥洗室防水层 0 10 kN m2 100 厚钢筋混凝土现浇板25 0 1 2 5kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶0 25kN m2 合计 3 8 kN m2 c 阳台 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m2 120 厚钢筋混凝土现浇板25 0 12 3 0 kN m2 V 型轻钢龙骨吊顶0 25kN m2 合计 3 8 kN m2 2 屋面恒荷载 挑梁自重 0 240 402 40kN m 25 梁侧粉刷 20mm 厚石灰抹灰 20 40 0 12 0 24 0 0217 0 29 kN m 2 69kN m AB 梁自重 0 30 64 5kN m 25 梁侧粉刷 20mm 厚石灰抹灰 20 6 0 12 0 3 0 0217 0 33 kN m 4 83kN m BC 梁自重 0 30 53 75kN m 25 粉刷 20mm 厚石灰抹灰 20 3 0 12 0 3 0 02 17 0 2244 kN m 3 97kN m 因此 作用在顶层框架梁上的线荷载为 kN m 51 2 69 kN m 51 4 44 1 55 6 88 kN m 5 1 4 83 kN m 5 2 4 44 4 2 18 48 kN m 5 1 3 97 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 16 页 kN m 5 2 4 44 2 4 10 66 3 楼面恒荷载 挑梁填充墙自重 0 245 22kN m 3 3 0 40 7 5 墙面粉刷 23 3 0 40 0 0217 2 006 kN m 7 23kN m AB 梁填充墙自重 0 244 86kN m 3 3 0 6 7 5 墙面粉刷 23 3 0 6 0 0217 1 836 kN m 6 70kN m BC 梁 0 因此 作用在中间层框架梁上的线荷载为 kN m 1 1 2 69 7 23 9 92 kN m 1 2 3 8 1 55 5 89 6 70 11 53 kN m 1 4 83 kN m 2 3 8 4 2 15 96 kN m 1 3 97 kN m 2 3 8 2 4 9 12 4 屋面框架节点集中荷载 A 柱连系梁自重 0 312 6kN 0 4 4 2 25 粉刷 0 020 8kN 0 4 0 12 4 2 2 17 0 9m 高女儿墙自重 0 96 8kN 4 2 0 24 7 5 粉刷 0 92 57kN 0 02 2 4 2 17 连续梁传来屋面自重 0 5 4 2 2 9 0 775 4 44 0 5 4 2 0 5 4 2 4 44 29 83 顶层节点集中荷载 52 60 B 柱连系梁自重 0 315 79kN 0 5 4 2 25 粉刷 0 020 8kN 0 4 0 12 4 2 2 17 连续梁传来屋面自重 0 5 4 2 0 5 4 2 0 5 4 2 1 8 1 2 4 44 35 56 顶层节点集中荷载 52 15 挑梁自由端节点连系梁自重 0 4010 08kN 0 24 4 2 25 粉刷 0 020 37kN 0 40 0 12 4 2 2 17 连续梁传来屋面自重 0 5 4 2 4 2 1 55 1 55 0 5 4 44 11 79 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 17 页 顶层节点集中荷载 22 24 5 楼面框架节点集中荷载标准值 A 柱连系梁自重 12 6kN 粉刷 0 8kN 墙自重 未扣门洞 18 65kN 粉刷 7 04kN 扣除门洞加门重 10 11kN 框架柱自重 20 625kN 0 5 0 5 3 3 25 粉刷 0 9kN 0 8 0 02 3 3 17 连续梁传来楼面自重 0 5 4 2 1 80 0 775 3 8 0 5 4 2 0 5 4 2 3 8 25 53 节点集中荷载 76 03 B 柱连系梁自重 15 79kN 粉刷 0 8kN 墙自重 未扣门洞 18 65kN 粉刷 7 04kN 扣除门洞加门重 4 56kN 框架柱自重 20 625kN 0 5 0 5 3 3 25 粉刷 0 9kN 0 8 0 02 3 3 17 连续梁传来楼面自重 0 5 4 2 1 8 0 775 3 8 0 5 4 2 0 5 4 2 3 8 30 43 节点集中荷载 72 19 自由端节点连系梁自重 6 3kN 粉刷 0 37kN 窗及附近墙体 15 63kN 连续梁传来楼面自重 0 5 4 2 0 5 4 2 3 8 11 82 节点集中荷载 34 04 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 18 页 图 3 3 恒载作用下结构计算简图 3 2 2 活荷载计算活荷载计算 1 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 屋面及楼面活荷载标准值如下 不上人屋面均布活荷载标准值 0 5 2 kN m 阳台均布活荷载标准值 2 5 2 kN m 厕所活荷载标准值 2 5 2 kN m 走廊 楼梯活荷载标准值 2 0 2 kN m 住宅 宿舍活荷载标准值 2 0 2 kN m 屋面雪荷载标准值 SK urS0 1 0 0 35 0 35 2 kN m 式中 ur为屋面积雪分布系数 2 楼屋面活荷载计算 kN m 51 5 1 0 5 1 55 0 715 kN m 5 5 0 5 4 2 2 10 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 19 页 kN m 5 0 5 2 4 1 20 kN 511 512 1 13 kN 5 5 3 36 kN 5 5 4 00 1 2 3 25 kN m 8 4 kN m 4 8 kN 1 2 3 41 kN 16 01 kN 17 14 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 20 页 图 3 4 楼面活荷载作用下结构简图 4 水平荷载计算 4 1 水平地震作用计算 4 1 1 结构重力荷载计算结构重力荷载计算 1 梁 柱可根据截面尺寸 材料容重以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 钢筋混凝土的容 ii Gb hln 重 25kN 梁柱计算结果见表 4 3 3 m 2 外墙体为 240厚粉煤灰轻渣空心砌块 7 5 外墙面贴瓷砖 0 5 mm 3 kN m 内墙面为 20厚抹灰 则外墙单位墙面重力荷载为 2 kN mmm 0 5 7 5 0 24 17 0 02 2 64 2 kN m 同理 240厚女儿墙单位墙面重力荷载为mm 0 5 7 5 0 24 17 0 02 2 64 2 kN m 故女儿墙的自重标准值为 42 4 0 9 2 64 2 14 4 0 9 2 64 2 269 91kN 内墙为 240厚粉煤灰轻渣空心砌块 7 5 两侧均为 20抹灰 则内墙mm 3 kN mmm 单位面积重力荷载为 7 5 0 24 17 0 02 2 2 48 2 kN m 钢框架玻璃窗单位面积重力荷载取 0 4kN m2 玻璃门自重取 0 4 木门取 0 2 2 kN m 2 kN m 表 4 1 梁柱重力荷载标准值 层次构 件 mb mb g kN m m i ln kN i G 1 KL0 300 601 054 735 526676 39 2 KL0 300 501 053 943 732466 50 3 KL0 300 501 053 941 716107 98 1 XL0 240 401 052 521 32065 52 1 5 4 KL0 300 501 053 941 91387 32 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 21 页 1 L0 240 401 052 523 713121 21 1柱0 500 501 106 8754 25521519 38 2 5柱0 500 501 106 8753 3521179 75 注 表中为考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而其重力荷载的增大系数 表示单位长度构件重力 g 荷载 注 表中为考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而其重力荷载的增大系数 表示单 g 位长度构件重力荷载 为构件数量 梁长度取净长 柱长度取层高 梁柱的容重为 25n 3 kN m 3 门 窗 墙 板重力荷载标准值以及楼板活载标准值计算结果见表 4 2 表 4 2 各种结构重力荷载标准值 层 次填充墙 kN 窗户 kN 门 kN 楼板恒载 kN 楼板活载 kN 半层 1 层903 2624 9620 522583 781437 15 2 41865 5827 4847 812583 781437 15 51865 5827 4847 813018 95237 98 雪 4 各层重力荷载代表值 根据 建筑抗震设计规范 得可变荷载的组合值系数 顶层重力荷载代表值包括 屋面及女儿墙自重 50 屋面雪荷载 纵横梁自重 半层柱自重 半层墙体自重 其它层重力荷载代表值包括 楼面恒载 50 楼面均布活荷载 纵横梁自重 楼面上 下各半层的柱及墙体自重 4 1 0 5 i GGG 活恒 计算各层重力荷载代表值分别如下 269 91 3018 95 1347 23 1179 75 2 1865 58 47 81 27 48 5 G 2 0 5 237 98 6315 44kN 2583 78 1347 23 1865 58 47 81 47 81 1179 75 0 5 1437 15 432 GGG 7606 26kN 2583 78 1334 84 1091 7 24 96 20 52 1865 58 27 48 47 81 1 G 2 1519 38 1179 75 2 0 5 1437 15 7905 93kN 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 22 页 5 6315 44kNG 4 7606 26kNG 3 7606 26kNG 2 7606 26kNG 1 7905 93kNG 图 4 1 各质点的重力荷载代表值 4 1 2 框架梁柱线刚度计算框架梁柱线刚度计算 在现浇楼面或预制楼板的框架结构中 只有现浇楼面可以作为梁的有效翼缘 增大 梁的有效刚度 减少框架侧移 考虑这一有利作用 在计算梁的截面惯性矩时 对现浇 楼面的边框架梁取 对中框架梁取 其中 横梁线刚度 0 1 5 b II 0 2 0 b II 3 0 12Ibh 梁的混凝土强度等级为 C35 混凝土的弹性模量 柱 bcbb iE Il 42 3 15 10 N mm C E 的混凝土强度等级为 C35 混凝土的弹性模量 42 3 15 10 N mm C E 表 4 3 框架横梁尺寸及线刚度 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 23 页 线刚度 N mm b i 10 10 类别 截面 2 m b h 跨度 m l 惯性矩 9 10 4 0 mm I 中框架梁边框架梁 BC DE 跨0 30 0 606 05 45 674 25 CD 跨0 30 0 502 43 1258 26 15 表 4 4 柱尺寸及线刚度 柱号 Z 截面 2 m b h 柱高度 m h 惯性矩 9 10 34 12 mm c Ibh 线刚度 10 10 N mm cc c E I i h 底层柱0 50 0 504 255 23 85 标准层柱0 50 0 503 35 24 96 4 1 3 侧移刚度计算侧移刚度计算 梁柱相对线刚度比以及柱侧移刚度修正系数计算公式 K c 一般层 4 2 2 b c i k i 4 3 2 c k k 底层 4 4 b c i k i 4 5 0 5 2 c k k 表 4 5 计算横向中框架侧移线刚度 2 12 c c Di h N mm 边柱 22 根 中柱 22 根 层次 kc D kc D D 1 1 4730 56814528 23 6030 73215831 7 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计 第 24 页 2 51 1430 36419894 662 8000 58323447 3 表 4 6 计