土木工程毕业设计（论文）-驻马店黄淮学院学生公寓楼设计

郑州华信学院毕业设计 驻马店黄淮学院学生公寓楼设计 本科生毕业设计 题 目：驻马店黄淮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： XXXXXXXXXXXX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1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 框架梁柱的线刚度计算3第3章 荷载计算63.1 恒载标准值63.2 活荷载标准值计算83.3 竖向荷载下框架受荷载总图8第4章 水平荷载作用下的内力及侧移计算134.1 风荷载计算134.2 风荷载作用下的位移验算17第5章 竖向荷载作用下的内力计算205.1 内力计算20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31第7章 框架梁柱配筋计算387.1 框架柱截面设计387.2 框架梁截面设计41第8章 屋面板设计538.1 屋面板荷载计算538.2 B、C轴间板配筋538.3 边区格板配筋54第9章 楼梯计算559.1 设计资料559.2 踏步板设计559.3 楼梯斜梁设计569.4 平台板计算589.5 平台梁计算59第10章 基础设计6210.1 基顶内力组合值计算6210.2 外柱（A柱）独立基础计算6210.3 B、C柱联合基础计算64致 谢68参考文献69I第1章 工程概况 全套图 纸加扣 3346389411或30122505821.1设计有关资料建筑地点：驻马店市建筑类型：六层公寓楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积4276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120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗使用：大门采用不锈钢门，其它为木门，门洞尺寸为1.8m2.1m，0.9m2.1m；窗为塑钢窗，洞口尺寸为：1.5m1.8m。地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地类别为二类，设防烈度为6度近震。地基土为粘性土，地基承载力特征值：fk=210kPa， 基础的形式为柱下独立基础。风压：0.40kN/m2雪压：0.30kN/m2屋面活荷载：不上人屋面0.5高度为20.5m不超过40m，以剪切变形为主，采用底部剪力法，各可变荷载的组合系数，屋面活载0.5，楼面活载2.0。1.2 柱网与层高本公寓楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.1m，层高取3.3m，如下图1.2-1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 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1.2-1 结构平面布置 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：mm取梁尺寸 b=300mm h=600mm 次梁：取梁尺寸b=300mm,h=600mm.走廊横梁 ： h=450mm b=300mm建筑总高度按20.5m算，小于30m现浇框架结构，设防烈度6度近震，查抗震设计规范，该框架为四级抗震，最大轴压比1.0。暂定柱子尺寸500mm500mm。 2.2 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底柱框架梁柱的相对线刚度如图2.2-1所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图2.2-1 计算简图及相对线刚度 图2.2-2 1-1剖面图第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：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0 kN/m2防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 0.4 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：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN/m3=0.17kN/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面层水磨石地面20mm水泥砂浆打底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=2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN/m3=0.17kN/m2合计 3.82 kN/m23.1.3 梁自重 横梁自重 bh=300mm450mm 250.3(0.45-0.12)=2.48kN/m抹灰层 10厚混合砂浆 0.01(0.45-0.12)2+0.317=0.16kN/m合计 2.54kN/m纵梁自重 bh=300mm600mm 2 50.3(0.6-0.12)=4.35kN/m抹灰层 10厚混合砂浆 0.01(0.60-0.12) 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 0.351.8=0.595kN/m水刷石外墙面 ( 3.3-1.8)0.5=0.8kN/m水泥粉刷内墙面 （3.3-1.8)0.36=0.576kN/m合计 6.721kN/m底层：纵墙 (4.25-1.8-0.6-0.45)0.2518=6.3kN/m塑钢窗 0.351.8=0.595kN/m水刷石外墙面 (3.3-1.8)0.5=0.8kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.8)0.36=0.576 kN/m合计 8.271 kN/m3.1.6 内纵墙自重标准层：纵墙 (3.3-0.6)0.26.5=3.38 kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.8)0.362=1.152 kN/m合计 4.532kN/m底层：纵墙 (4.25-0.6-0.45)0.26.5=4.03 kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.6)0.362=1.872kN/m合计 5.902kN/m3.1.7 内横墙自重标准层横墙 (3.3-0.6)0.26.5=3.38kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.6)0.362=1.872kN/m合计 5.252kN/m底层：横墙 (4.25-0.6-0.45)0.2m6.5=4.03kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-0.6)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=1.00.30KN/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总图 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，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。 图3.3-1 板传荷载示意图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（1.8/7.2）+（1.8/7.2）=21.316 kN/m活载：0.51.82.41-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）=1.856kN/m楼面板传给梁的荷载：恒载：23.821.81-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）=11.818 kN/m活载：2.01.82.41-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）=7.425 kN/m横梁自重标准值：4.61kN/mA-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/mB-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700，100mm的混凝土压顶） 0.25m0.718 +250.10.25+(1.22+0.25)0.5 =5.1kN/m现浇天沟自重：25（0.60+0.20） 0.08+（0.60+0.20）（0.5+0.36）=2.13kN/m顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载=（5.1+2.13）7.2+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(7.2-0.5)+4.61(7.2-0.5)+5.9097.2=119.863kN标准层活载=板传活载=2.05/81.87.22.012（1.8/7.2）+（1.8/7.2）=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(7.2-0.5)+12.92（1.8+1.8）+24.617.2/4+6.891.81-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2） 7.2 + 6.89 1.05 1- 2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）7.2=219.911kN 顶层柱活载=板传活载=0.76（1.8+1.8+0.51.81-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）7.2+0.51.051-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）7.2=11.874kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载墙自重=4.61(7.2-0.5)+ 5.909（1.8+1.8）+24.616/4+3.821.81-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）7.2+3.821.051-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）7.25.902（7.2-0.5）=178.110kN标准层柱活载 = 板传活载 = 0.76（1.8+1.8）+2.01.81-2（1.8/7.2） +（1.8/7.2）7.2+2.01.051-2（1.8/7.2）+（1.8/7.2）7.2+2.05/87.2=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轴柱相同图3.3.5-1 竖向受荷总图注：1、图中梁端各值单位为kN；梁跨中各值单位为kN/m；2、图中数值均为标准值 第4章 水平荷载作用下的内力及侧移计算由于抗震设防烈度为6度，根据抗震规范，不考虑水平地震作用下的内力计算。 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： （4.1）式中： 基本风压为0.4 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计算过程见表4.1-1： 表4.1-1 各层楼面处集中风荷载标准值离地高度（kN/）(m)(m)(kN)20.751.251.01.30.43.31.410.98817.451.181.01.30.43.33.314.57914.151.091.01.30.43.33.313.46710.851.011.01.30.43.33.312.4797.551.001.01.30.43.33.312.3554.251.001.01.30.43.753.313.198风荷载作用下的内力计算图如下：图4.1-2 风荷载弯矩图（kN.m）图4.1-3 风荷载轴力图（kN）图4.1-4 风荷载剪力图（kN）因此，风荷载作用下结构的受荷图如图4.1-5所示。 图4.1-5 风荷载受荷图（单位：kN）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表4.2.2。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1/41671/550的要求，框架抗侧刚度满足要求。第5章 竖向荷载作用下的内力计算5.1内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用在各跨；（2）活载作用在各跨；各种荷载作用内力计算图见5.1-1至5.1-6.图5.1-1 恒荷载弯矩图（kN.m）图5.1-2 恒荷载轴力图（kN）图5.1-3 恒荷载剪力图（kN）图5.1-4 活荷载弯矩图（kN.m）图5.1-5 活荷载轴力图（kN） 图5.1-6 活荷载剪力图（kN）第6章 内力组合6.1 概述各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算各控制截面处的内力值。梁支座边缘处的内力值按式： 计算柱上端控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。按轴线计算简图算得的柱端内力值，宜换算成控制截面处的值。为了简化起见，也可采用轴线处内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋略微多一点。6.2 框架梁内力组合本例考虑了四种内力组合，即，, ;各层梁的内力组合表见附表下面以第一层AB跨梁考虑地震作用的组合为例，说明各内力的组合法。对支座负弯矩按相应的组合情况进行计算。求跨间最大弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值由平衡条件确定。由图可得：，若，说明，其中为最大弯矩正截面至A支座的距离，则可由公式求得。将求得的值代入下式即得跨间最大弯矩值。 图6.2-1 均布和梯形荷载下的计算图形 若，说明，则。 若,则 同理可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的的计算公式. 由下式求得: 则 图6.2-2 三角形荷载下的计算图形 表6.2-1 一层框架梁内力组合 荷载类型编号AB(CD)跨BC跨恒载1.2-55.25-66.367.9981.59-59.47-71.36103.91124.96-18.27-21.92-25.16-30.194.074.88恒载1.35-74.5991.79-80.28140.28-24.66-33.975.49活载1.4-9.55-13.3711.7616.46-10.18-14.2517.9525.13-3.29-4.61-2.84-3.985.637.88活载0.7-6.698.23-7.1312.57-2.30-1.993.94风荷载1.4117.7164.713.2118.49138.18193.4538.7754.281556.45219.0300104.3146.02组合内力（1）-79.6798.05-85.61149.82-26.53-34.1712.76（2）-231.0498.44100.08-264.81122.09178.97-240.95197.11-30.19150.9（3）-226.6069.93113.05-258.2989.82188.97-223.20171.06-33.77159.59（4）-147.58100.02-87.41152.85-26.96-35.959.43 表6.2-2 二层框架梁内力组合 荷载类型编号AB(CD)跨AB跨恒载1.2-55.26-66.3167.9981.59-49.45-59.34103.99124.79-18.27-21.92-25.16-30.194.074.88恒载1.35-74.6091.79-66.76140.39-24.66-33.975.49活载1.4-9.55-13.3711.7816.46-10.18-14.2517.9725.16-3.92-4.61-2.84-3.985.637.88活载0.7-6.698.23-7.1312.58-2.3-1.993.94风荷载1.4132.70185.7811.9216.69125.02175.0339.0554.67141.54198.160094.36132.10组合内力（1）-79.6898.05-80.92150.13-26.53-34.1712.76（2）-252.09119.4798.28-234.37115.69179.46-220.08176.24-30.19136.98（3）-245.5288.86111.43-191.8485.36180.67-163.86113.57-33.77130.86（4）-81.29100.02-73.89152.97-26.96-35.969.43 表6.2-3 三层框架梁内力组合 荷载类型编号AB(CD)跨BC跨恒载1.2-55.26-66.3167.9981.59-49.45-59.34103.99124.79-18.27-21.92-25.16-30.194.074.88恒载1.35-74.6091.79-66.76140.39-24.66-33.975.49活载1.4-9.55-13.3711.7616.46-10.18-14.2517.9725.16-2.84-3.985.637.88-3.92-4.61活载0.7-6.698.23-7.1312.58-2.3-1.993.94风荷载1.4108.21151.498.4811.8797.66136.7231.1943.67110.56154.780073.71103.19组合内力（1）-79.6898.05-80.92150.13-26.53-34.1712.76（2）-217.8085.1893.46-196.0677.38168.46-176.70132.86-30.19108.07（3）-181.7130.38107.09-195.2150.88186.74-165.37113.23-33.77115.95（4）-81.29100.02-73.89152.97-26.96-35.969.43 6.2-4 四层框架梁内力组合 荷载类型编号 AB(CD)跨BC跨恒载1.2-55.26-66.3167.9981.59-49.45-59.34103.99124.79-18.27-21.92-25.16-30.194.074.88恒载1.35-74.6091.79-66.76140.39-24.66-33.975.49活载1.4-9.55-13.3711.7616.46-10.18-14.2517.9725.16-2.84-3.985.637.88-3.92-4.61活载0.7-6.698.23-7.1312.58-2.3-1.993.94风荷载1.475.20105.287.6210.6767.8695.0021.6830.3576.83107.560051.2271.71组合内力（1）-79.6898.05-80.92150.13-26.53-34.1712.76（2）-171.5938.9792.62-154.3435.66155.14-129.4885.64-30.1976.59（3）-173.1016.41106.37-157.6713.34174.75-122.8770.74-33.7776.51（4）-81.29100.02-73.89152.97-26.96-35.969.43 6.2-5 五层框架梁内力组合 荷载类型编号AB(CD)跨BC跨恒载1.2-55.26-66.3167.9981.59-49.45-59.34103.99124.79-18.27-21.92-25.16-30.194.074.88恒载1.35-74.6091.79-66.76140.39-24.66-33.975.49活载1.4-9.55-13.3711.7616.46-10.18-14.2517.9725.16-2.84-3.985.637.88-3.92-4.61活载0.7-6.698.23-7.1312.58-2.3-1.993.94风荷载1.438.4653.845.147.2034.8648.8011.1115.5539.4855.270026.3236.85组合内力（1）-79.6898.05-80.92150.13-26.53-34.1712.76（2）-120.15-12.4788.79-108.14-10.54140.34-77.1933.35-30.1941.73（3）-126.80-29.89102.88-116.09-28.25161.43-75.8123.67-33.7745.14（4）-81.29100.02-73.89152.97-26.96-35.969.436.2-6 六层框架梁内力组合 活载类型编号AB(CD)跨BC跨恒载1.2-26.13-31.3637.9045.48-28.32-33.9857.8669.43-4.64-5.57-6.47-7.764.114.93恒载1.35-35.2851.17-38.2378.11-6.26-8.735.55活载1.4-2.03-2.842.944.12-2.22-3.114.56.3-1.29-1.81-1.10-1.545.637.88活载0.7-1.422.06-1.553.15-0.90-0.773.94风荷载1.411.5816.211.361.909.4813.273.194.4721.0629.480014.0419.66组合内力（1）-34.2049.60-37.0975.73-7.38-9.312.81（2）-47.57-15.1547.38-47.25-20.7173.9-35.0523.91-7.7624.59（3）-48.51-19.3350.90-48.72-24.8479.12-33.7319.33-9.1529.72（4）-36.7053.23-39.7881.26-7.16-9.59.496.3 框架柱的内力组合 取每层柱顶和柱底两个控制截面,按， ，, 进行组合；内力组合详见下表。表6.3-1 柱内力组合 荷载类型编号一层B柱（E柱）二层B柱（E柱）恒载1.263.2875.9426.4631.751909.351949.712291.222339.6523.0127.616679.265.0978.111554.681595.051865.621914.0633.6140.33恒载1.3585.4335.722577.622632.1231.0689.1087.872098.822153.3245.37活载1.41216.84.586.41186.39260.954.255.9511.4115.9711.2615.76225.27315.385.818.13活载0.78.43.21130.472.987.997.88157.694.07风荷载1.496.28134.79117.8164.7446.2464.7454.8576.7970.7198.9970.7198.9939.0554.6736.2650.76组合内力（1）92.7438.162552.172600.6033.5695.1793.872181.02229.7348.46（2）210.73196.492355.962404.39104.4178.19177.11921.291968.7391.09（3）212.37185.792584.342632.77102.08182.66181.392233.672282.1193.33（4）93.8338.932708.092762.5934.0497.0995.752256.512311.0149.44荷载类型编号一层C柱（D柱）二层C柱（D柱）恒载1.224.0628.8721.9426.332181.102221.462617.322665.7511.7914.1555.4466.5353.6964.431778.441818.812134.132182.5727.9833.58恒载1.3532.4829.622944.492998.9715.9274.8472.482404.892455.3937.77活载1.46.599.233.775.28225.27315.382.663.729.4313.208.411.76183.87257.424.576.40活载0.74.612.64157.691.866.605.88128.713.20风荷载1.4147.35206.29180.09252.1347.1165.9583.96117.54147.28206.19147.28206.1975.53105.742.9860.05组合内力（1）38.131.612932.702981.1317.8779.7376.192391.552439.9939.98（2）235.16278.462683.272731.70131.69272.72270.622239.872287.3193.63（3）222.84258.002760.522808.95203.07263.98260.592460.972509.4193.39（4）37.0932.263102.183156.6617.7881.4478.362533.62584.140.97荷载类型编号三层B柱（E柱）四层B柱（E柱）恒载1.26679.206679.201199.991240.351439.991488.4233.8540.626679.206679.20845.29885.661014.35