土木工程毕业设计（论文）-信阳师范学院学生公寓楼设计

郑州华信学院毕业设计 信阳师范学院学生公寓楼设计郑州华信学院本科生毕业设计 题 目： 信阳师范学院学生公寓楼设计 指导教师： XXX 职称： 教授级高工 学生姓名： XXX 学号： XXXXXXXXXX 专 业： 土木工程 院 （系）： 建筑工程学院 答辩日期： 2014年05月18日 2014年05月18日目 录第1章 工程概况11.1 设计有关资料11.2 柱网与层高11.3 屋面及楼梯的结构选型11.4 确定框架计算简图1第2章 梁柱截面尺寸确定32.1 梁柱截面尺寸的初步确定32.2 柱截面尺寸32.3 计算简图32.4 梁柱线刚度3第3章 荷载计算53.1 恒载标准值53.2 活荷载标准值计算63.3 竖向荷载下框架受荷载7第4章 水平荷载内力与侧移计算104.1 风荷载计算104.2 风荷载作用下的位移验算11第5章 竖向荷载内力计算195.1 恒载标准值作用下的内力计算195.2 活荷载标准值作用下的内力计算23第6章 内力组合266.1 概述266.2 框架梁内力组合266.3 框架柱的内力组合27第7章 框架梁柱配筋计算287.1 框架柱截面设计287.2 框架梁截面设计31第8章 楼屋面板设计428.1 屋面板设计428.2 楼面板设计43第9章 楼梯计算469.1 设计资料469.2 踏步板（TB-1）设计469.3 楼梯斜梁设计479.4 平台板计算499.5 平台梁计算50第10章 基础设计5310.1 基顶内力组合值计算5310.2 外柱（A柱）独立基础计算5310.3 B、C柱联合基础计算55致谢67参考文献68I第1章 工程概况1.1设计有关资料本工程为信阳师范学院学生公寓楼。工程为六层现浇钢筋混凝土框架结构。建筑面积约5500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100mm，填充墙采用加气混凝土砌块。全套图 纸加扣 3346389411或3012250582工程所在地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，15厚水泥砂浆找平，40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找坡，80厚矿渣水泥保温层，八层作法防水层（三毡四油铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。门窗做法：门为木门，自重0.2 ，窗为塑钢玻璃窗，自重0.4 。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值2.0k，楼面活荷载标准值2.0。风压：0.35。雪压：0.55。地基情况：场地地形平缓，自然地表0.8m内为填土，以下土层分布依次为：3m粉质粘土，地基承载力特征值fak=250kpa，5m砾石层，地基承载力特征值fak=349kpa，基础的形式为柱下独立基础。1.2 柱网与层高本宿舍楼采用柱距为6.3m的内廊式小柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.4m，层高取3.3m。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。 69图1.2-1 柱网布置图第2章 梁柱截面尺寸确定2.1梁柱截面尺寸的初步确定框架梁：h=（1/8 - 1/12）l（纵梁l=7200mm/横梁l=6300mm），为方便计算取梁尺寸 h=700mm，b=300mm。 次梁：h=600mm，b=300mm。2.2柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，6度设防，高度30m，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2，由轴压比限值得 为安全起见，取各层柱截面尺寸为500mm500mm。2.3计算简图 取轴线处框架，两端悬挑单独计算。初步设计基础顶面离室外地面450mm，则底层层高为3.3+0.45+0.5=4.25m。图2.3-1 框架结构计算简图2.4 梁柱线刚度(其中)AB,CD跨梁 BC跨梁 上部各层柱底层柱 将梁柱线刚度标于计算简图中。郑州华信学院毕业设计 信阳师范学院学生公寓楼设计第3章 荷载计算 便于内力组合，荷载计算宜按标准值计算。3.1 恒载标准值3.1.1屋面找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 kN/m2防水层：三毡四油铺小石子 0.40 kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 kN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平 0.0414=0.56 kN/m2保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25KN/m3=2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.10m17KN/m3=0.17 kN/m2合计 =6.89kN/m23.1.2 各层走廊楼面、标准层楼面 水磨石地面10mm面层 0.65 kN/m2水磨石地面20mm水泥砂浆打底 0.0220=0.40kN/m结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25KN/m3=2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.10m17KN/m3=0.17 kN/m2合计 3.72 kN/m23.1.3 梁自重 横梁自重：bh=300mm400mm 250.3(0.45-0.1)=2.48kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.45-0.1)2+0.317=0.16kN/m合计 2.54kN/m纵梁自重：bh=300mm700mm 2 50.3(0.7-0.1)=4.35kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.7-0.1) 2+0.35)17=0.26 kN/m合计 4.61kN/m3.1.4 柱自重 bh=500mm500mm 250.50.5=6.25kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.010.5417=0.34kN/m合计 6.59kN/m3.1.5 外纵墙自重标准层：纵墙 1.10.2518=4.75kN/m塑钢窗 0.351.7=0.595kN/m水刷石外墙面 (3.3-1.7)0.5=0.8kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.7)0.36=0.576kN/m合计 6.721kN/m底层：纵墙 (4.25-1.7-0.7-0.45)0.2518=6.3kN/m塑钢窗 0.31.7=0.595kN/m水刷石外墙面 (3.3-1.7)0.5=0.8kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.7)0.36=0.576 kN/m合计 8.271 kN/m3.1.6 内纵墙自重标准层：纵墙 (3.3-0.7)0.26.5=3.38 kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.7)0.362=1.152 kN/m合计 4.532kN/m底层：纵墙 (4.25-0.7-0.45)0.26.5=4.03 kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.7)0.362=1.872kN/m合计 5.902kN/m3.1.7 内横墙自重标准层横墙 (3.3-0.7)0.26.5=3.38kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.7)0.362=1.872kN/m合计 5.252kN/m底层：横墙 (4.25-0.7-0.45)0.2m6.5=4.03kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.7)0.362=1.872kN/m合计 5.902kN/m3.2 活荷载标准值计算3.2.1 屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面2.0 kN/m2 不上人屋面 0.5 kN/m2走廊 2.5 kN/m2 楼面 2.0 kN/m23.2.2 雪荷载标准值 Sk=1.00.55KN/m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3 竖向荷载下框架受荷载 经计算所有现浇板板块的长边与短边比均小于3.0，宜按双向板计算，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。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：26.891.81-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）=21.316 kN/m活载：0.51.82.41-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）=1.856kN/m 楼面板传给梁的荷载：恒载：23.821.81-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）=11.818 kN/m活载：2.01.82.41-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）=7.425 kN/m横梁自重标准值：4.61kN/m A-B轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁 恒载：梁自重+板传荷载=4.61kN/m1 m +21.316kN/m =25.926kN/m 活载：板传荷载=1.856kN/m 楼面梁 恒载：梁自重+板传荷载=4.61kN/m1 m +11.818kN/m =16.428kN/m 活载：板传荷载=7.425kN/m3.3.2 B-C轴间框架梁 屋面板传给梁的荷载： 恒载：6.891.055/82=9.048 kN/m 活载：0.51.055/82=0.656kN/m 楼面板传传给梁的荷载： 恒载：3.821.055/82=5.014 kN/m 活载：2.01.055/82=2.625 kN/m横梁自重标准值：2.54kN/m B-C轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁 恒载：梁自重+板传荷载=2.54+9.048 =11.588kN/m 活载：板传荷载=0.656kN/m 楼面梁 恒载：梁自重+板传荷载=2.54+5.014 =7.554kN/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 A轴柱纵向集中荷载计算顶层柱女儿墙自重（做法墙高900，100mm的混凝土压顶） 0.25m0.918 +250.10.25+(1.22+0.25)0.5 =5.1kN/m顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载=5.17.2+4.61(7.2-0.5)+21.3167.2=236.418kN顶层柱活载=板传活载=1.8567.2=13.363KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.721(6.3-0.5)+4.61(6.3-0.5)+5.9096.3=119.863kN标准层活载=板传活载=2.05/81.86.32.012（1.8/6.3）+（1.8/6.3）=39.284kN3.3.5 B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =4.61(6.3-0.5)+12.92（1.8+1.8）+24.616.3/4+6.891.81-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3） 6.3+ 6.89 1.05 1- 2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）6.3=219.911kN顶层柱活载=板传活载 =0.76（1.8+1.8）+0.51.81-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）6.3+0.51.051-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）6.3=11.874kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载墙自重 =4.61(6.3-0.5)+ 5.909（1.8+1.8）+24.616/4+3.821.81-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）6.3+3.821.051-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）6.35.902（6.3-0.5）=178.110kN标准层柱活载 = 板传活载 = 0.76（1.8+1.8）+2.01.81-2（1.8/6.3） +（1.8/6.3）6.3+2.01.051-2（1.8/6.3）+（1.8/6.3）6.3+2.05/86.3=57.286kN因结构对称，C轴柱纵向集中荷载与B轴柱相同； D轴柱纵向集中荷载与A轴柱相同。第4章 水平荷载内力与侧移计算 基本风压w0=0.35，地面粗糙度为B类。4.1风荷载计算为简化计算，将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量的作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值，计算公式如下：式中： 基本风压为0.3 KN/m2 风压高度变化系数 风荷载体形系数, =0.9-(-0.5)=1.4 风振系数，因房屋高度小于30m，所以=1.0 下层柱高 上层柱高，对于顶层为女儿墙高2倍 B计算单元迎风面宽度，B=6.6m计算过程见下表表4.1-1 风荷载计算离地高度（kN/）(m)20.751.251.01.30.33.317.451.181.01.30.33.314.151.091.01.30.33.310.851.011.01.30.33.37.551.001.01.30.33.34.251.001.01.30.33.75计算简图4.1-1（单位：kN） 图4.1-1 计算简图4.2 风荷载作用下的位移验算 位移计算时，各荷载均采用标准值。4.2.1 侧移刚度D值计算 各层柱的D值及总D值见表4.2.1-1，表4.2.1-2。表4.2.1-1 横向26层框架D值计算构件名称A轴柱0.43222331B轴柱0.49225432C轴柱0.49225432D轴柱0.43222331表4.2.1-2 横向底层框架D值计算构件名称A轴柱0.60620375B轴柱0.72624409C轴柱0.72624409D轴柱0.606203754.2.2 风荷载作用下框架侧移计算 水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： 式中 第j层的总剪力标准值 第 j层所有柱的抗侧刚度之和 第j层的层间侧移 第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。 j层侧移 顶点侧移 框架在风载作用下的侧移计算见表4.2.2-1。 表4.2.2-1 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比层次/kN/kND/(kN/m)/m/h610.99810.998955260.00011/33000514.57925.577955260.00031/11000413.46739.044955260.00041/8250312.47951.523955260.00051/6600212.35563.878955260.00071/4714113.19877.076895680.00091/4167 侧移验算：对于框架结构，楼层间最大位移与层高之比的限值为1/550.本框架的层间位移与层高之比的最大值满足1/416775， 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418()，满足构造要求（2）一层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M=73.615kNm，N=2366.423kN 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，总最小配筋率， 每侧实配320（）满足构造要求7.2 框架梁截面设计7.2.1 正截面受弯承载力计算 梁AB(300mm600mm); 梁BC(300mm450mm);混凝土C30; . 梁AB和梁BC各截面的正截面受弯承载力配筋计算如下： 混凝土强度:C30 , 钢筋强度：HPB300 HRB335 （1）梁AB 第1-5层 ， 边跨跨中截面（，是由框架梁内力组合中选择配筋较大的内力）因下部受拉用T型配筋。,=,(满足要求)属于第一种类型的T型梁以代替下部配422上部按构造配筋 边跨边支座左截面（)上不受拉按矩形截面配筋实配422 边跨边支座右截面,上部受拉按矩形截面配筋实配425 斜截面抗剪设计 剪压比应满足： 满足最小截面尺寸要求。考虑抗震时：因，可取双肢箍，验算间距取200。 配双肢箍8,间距取（中最小值，取100mm 梁端箍筋加密区范围取大值，取850mm非加密区8200 第6层 边跨）， 边跨跨中截面（，是由框架梁内力组合中选择配筋较大的内力）因下部受拉用T型配筋。,=,(满足要求)属于第一种类型的T型梁以代替下部配414 上部按构造配筋214 边跨支座左截面（)上部受拉按矩形截面配筋实配412 边跨边支座右截面,上部受拉按矩形截面配筋实配412 斜截面抗剪设计 剪压比应满足： 满足最小截面尺寸要求。考虑抗震时：可取双肢箍，验算间距取200 配双肢箍8,间距取（中最小值，取100mm 梁端箍筋加密区范围取大值，取850mm非加密区8200 BC跨 第1-5层 ， 边跨跨中截面（，是由框架梁内力组合中选择配筋较大的内力）因下部受拉用T型配筋。,=,(满足要求)属于第一种类型的T型梁以代替下部配412 上部按构造配筋212 边跨边支座左截面（)上部受拉按矩形截面配筋上部配422 中跨支座右截面同中跨支座左截面 斜截面抗剪设计 剪压比应满足： 满足最小截面尺寸要求。 考虑抗震时：因，可取双肢箍8，验算间距取200 配双肢箍8,间距取（中最小值，取100mm 梁端箍筋加密区范围取大值，取700mm非加密区8200 第6层 ， 边跨跨中截面（，是由框架梁内力组合中选择配筋较大的内力）因下部受拉用T型配筋。,=,(满足要求) 属于第一种类型的T型梁以代替下部配412 上部按构造配筋214 边跨边支座左截面（)上不受拉按矩形截面配筋上部配412 中跨支座右截面同中跨支座左截面 斜截面抗剪设计 剪压比应满足： 满足最小截面尺寸要求。考虑抗震时： 可取双肢箍8，验算间距取200 配双肢箍8,间距取（中最小值，取100mm 梁端箍筋加密区范围取大值，取700mm非加密区82007.2.3次梁的配筋计算 （1）顶层次梁的配筋计算 板传荷载：25.926kN/m 板传活载：1.8562kN/m 梁自重：4.61 kN/m跨中最大弯矩： 下部实配418 上部按构造要求实配214梁端剪力： ； 按构造要求配筋8100. 满足要求 （2） 其他层次梁的配筋计算 板传荷载：16.428kN/m 板传活载：7.425kN/m 梁自重：4.61 kN/m 墙自重：6.124 kN/m跨中最大弯矩： 下部实配418， 上部按构造要求配214梁端剪力： ； 按构造要求配筋8100. 满足要求第8章 楼屋面板设计8.1屋面板设计8.1.1屋面板荷载计算 根据前面的计算，恒荷载 kN /, 活荷载 kN / kN / B、C轴间板: mm mm 按单向板计算 边区格板 mm mm 按单向板计算8.1.2 B、C轴间板配筋 跨中 kNm 支座 kNm 跨中配筋计算 取 mm mm 配筋8200(实配251 mm2) 支座配筋计算 取 mm mm 配筋8200(实配251 mm2) 8.1.3边区格板配筋 跨中 kNm 支座 kNm 跨中配筋计算 取 mm； mm 配筋10180(实配561 mm2) 支座配筋计算 取 mm mm mm2 配筋10200(实配491mm2) 8.2楼面板设计8.2.1 荷载计算根据前面的计算，恒荷载，宿舍活荷载，走廊活荷载 由前面计算可知，B、C轴间板和边区格板均可按单向板计算配筋。8.2.2 B、C轴间板配筋 跨中 支座 跨中配筋计算 取b=1000mm， 选配钢筋8200(实配251) 支座配筋计算 取b=1000mm， 配筋8200(实配251) 8.2.3 边区格板配筋 跨中 支座 跨中配筋计算 取b=1000mm， 选配钢筋10180(实配436) 支座配筋计算 取b=1000mm， 配筋10200(实配393) 第9章 楼梯计算9.1 设计资料 材料: 楼梯间的梁板混凝土均为C30, ,.平台梁与斜梁中用钢筋 HRB335, ,板与踏步受力筋及所有箍筋HPB300，。粗估斜板厚40mm,斜梁150mm300mm,平台梁200mm300mm,靠柱平台梁250mm350mm.梯间活荷载2.5kN/。9.2 踏步板（TB-1）设计 9.2.1 尺寸 图9.2.1-1 踏步板计算简图 取一个踏步为计算单元 平均高度.9.2.2 荷载统计 恒荷载 踏步自重标准值 踏步面层重 1.2（0.3+0.15）0.65=0.35kN/m 踏步板抹灰重 合计 活载设计值 荷载设计值总和 9.2.3 内力计算 斜梁截面尺寸：高300、宽150mm，则踏步板计算跨度为： 踏步板跨中弯矩： 9.2.4 截面承载力计算 踏步板计算截面尺寸bh=300mm120mm 沿板方向配筋量 查配筋表.可选用8150(实配335) 垂直于受力方向的分布筋不小于： 受力筋的15% 该方向板截面的0.15% 间距小于等于250mm，直径不小于6mm. 分布筋选取8250(实配201mm2)9.3 楼梯斜梁设计9.3.1 荷载计算 踏步传荷 斜梁自重 抹灰自重 合计 9.3.2 内力计算 取平台梁截面bh=200mm400mm,斜梁沿水平方向的计算跨度为： 按简支梁计算 图9.3.2-1 楼梯斜梁计算简图9.3.3 承载力计算 按T 形截面计算,取 翼缘有效宽度按倒L形截面计算 按计算跨度计算 按翼缘宽度计算 按翼缘高度计算 取