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宿舍楼设计计算书南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 顾建祥 学 号： 240095319 系 部： 康尼学院 专 业： 土木工程（建筑工程） 题 目： 镇江市某大学宿舍楼设计 指导者： 于旭/副教授 喻晓/讲师 评阅者： 孟云梅 副教授 2013 年 6 月 南 京毕业设计说明书中文摘要题目：镇江市某大学宿舍楼设计本工程是镇江市某大学宿舍楼设计，共五层，第一层层高3米，其余层高3米，为钢筋混凝土框架结构。本框架结构抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度。本说明书包括如下部分:1、 工程概况和计算简图；2、 框架内力计算和内力组合；3、 框架梁、柱截面设计；4、 楼梯结构设计计算；5、 现浇楼面板设计；6、 基础设计。本设计包括建筑设计和结构设计。结构设计主要对5轴横向框架进行了抗震设计：根据结构设计方案，采用底部剪力法求水平地震作用大小，用D值法计算水平荷载作用下框架结构的内力、用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下的结构内力，根据内力组合找出最不利内力，对框架梁、柱进行配筋计算并绘图。同时还进行了标准层楼盖设计、楼梯设计和基础设计。关键词 框架结构 结构设计 混凝土 结构内力5毕业设计说明书外文摘要Title： Zhenjiang City in a college dormitory building designAbstractThis design including architectural design and structure design.Structu -ral design main on 5 axis horizontal frames aseismic design: according to the structural design scheme, adopt the method of bottom shear for horizontal earthquake effect size, use D value method to calculate under horizontal loads of internal force, frame structure with bending moment quadratic assignment method to calculate the vertical load, the structural internal force, according to internal force, to identify the most unfavor -able combination of beam and column for reinforcement computing and graphics. Meanwhile also carry a standard layer floor design, stair design and basic design. Keywords Frame structure Structural Design Concrete Structural internal force 前 言毕业设计是对即将毕业的学子自身学习成果的综合性总结与锻炼，也是全面提高自身专业知识和培养一定创新能力的过程。在毕业设计中可以更好的利用理论知识分析与完成设计以增加理论经验。 此次毕业设计题目为镇江市某大学宿舍楼设计。内容包括本宿舍楼的总体概况，荷载的计算（包括恒载、活载、风载及地震作用），框架内力计算，框架内力的组合，梁、柱截面设计，楼梯结构的设计，现浇楼面板设计，基础设计。 在整个毕业设计的过程中，在老师的指导下，重新整合了建筑工程专业学习到的建筑制图、房屋建筑学、AutoCAD、建筑力学、结构力学、钢筋混凝土结构设计、抗震设计、基础工程等知识。在设计过程中能够接触到规范、建筑图集和参考书籍，学习到课本以外的比较实用的理论知识，而且从中培养了我们查阅资料、自学的能力。这些对我们即将走向工作有很大的帮助。毕业设计的内容大部分是以手算完成的，结合了CAD绘制。由于知识水平有限，可能会出现个别的因疏忽造成的错误，敬请各位老师批评指正。 二零一三年六月第102页 第一章 结构选型布置1.1 设计题目已知条件题目：镇江市某大学宿舍楼设计本工程建设地点为江苏省镇江市内，为五层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积6489左右，其它条件如下：1.抗震设防烈度：七度，其余按建筑抗震设计规范 GB500112010考虑。2.气象条件全年主导风向为东南风，夏季最高气温40.8，冬季最低气温-5。基本风压值：=0.40 基本雪压值：=0.353.工程地质条件：地质报告见表1-1地质报告 表1-1地质报告编号土体名称平均厚度（m）1-1素填土1.016901-2粉质粘土1.26.0192202中砂1.8171603粘土4.66.0191304未风化的岩石，未钻透4.荷载资料（1）宿舍楼楼面活载，查建筑结构荷载规范(GB 500092001)，确定楼面活载标准值为2。（2）不上人屋面：活载标准值为0.5；（3）屋面构造：高聚物改性沥青柔性卷材，20厚1:3水泥砂浆找平层，100厚钢混凝土现浇板，12厚纸筋石灰粉平顶。（4）楼面构造： 25厚水泥砂浆面层，100厚钢混凝土现浇板，12厚纸筋石灰粉平顶。 （5）填充墙： 外墙、内墙采用加气混凝土小型砌块，双面抹20厚砂浆。女儿墙高1.2m。（6）卫生间：10厚防滑地砖，20厚水泥砂浆找平层，防水层。1.2 结构选型本工程采用框架结构。框架结构体系的特点：框架结构是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙体起维护作用，其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。国外多采用钢为框架材料，国内主要为钢筋混凝土框架。框架结构布置原则：(1)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；（2）控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；（3）尽量统一柱网和层高，以减少构件种类规格，简化设计和施工；（4）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的值时，可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。1.3 建筑图 图1-1 一层建筑平面图图1-2 南立面和北立面建筑图图1-3 西立面和1-1剖面图该框架柱网平面布置规则，选择中间轴位置的一榀横向框架进行设计算，该榀框架的计算单元如图1-4所示。 图1-4 计算单元第二章 确定计算简图框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查抗震规范可判断该场地为类场地土。柱子的高度底层为： = 3.0+0.45+0.5 =3.95 m，二五层柱高为= 3.0m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离。计算简图见图2-1。图2-1 计算简图 2.1 梁截面尺寸的确定(1)框架主梁： AB、BD跨：由构造h=(1/121/8)l;b=(1/21/3.5)h定为bh=300mm700mm。(2) 纵向框架梁：bh=300mm700mm。(3) 次梁：bh=200mm400mm。 2.2 柱截面尺寸的确定 bh=500mm500mm。 2.3 板的确定h=100mm 2.4 材料强度等级混凝土：基础垫层混凝土采用C10，其余采用C25。钢筋：主要构件纵向受力钢筋选择HRB335、HRB400钢筋，其余采用HPB300钢筋。 2.5 荷载种类框架结构一般承担的荷载主要有：楼（屋）面恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用及框架自重。楼（屋）面恒、活荷载的传递路线：楼面竖向荷载 楼板 梁（主梁、次梁） 柱 基础 地基双向板荷载传递路线：楼面竖向荷载楼板 纵、横向框架梁 柱 基础 地基 2.6 荷载计算以轴线横向框架为计算分析对象 图 2- 2 计算简图1.屋面横梁竖向线荷载标准（1）恒载高聚物改性沥青柔性卷材 0.30 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220 = 0.4 kN/m2 100厚钢混凝土现浇板 0.125 = 2.5 kN/m2 12厚纸筋石灰粉平顶 0.01216 = 0.192 kN/m2屋面恒载标准值： 3.39 kN/m2 （2）活荷载不上人屋面均布活荷载 0.5 kN/m2 基本雪荷载 0.35 kN/m2（3）梁承受的荷载KL1 （700300）梁自重： 0.30.725=5.25kN/m 2（0.7-0.1）0.0217=0.41kN/m 5.66 kN/m 板传来： 恒荷载 1.63.3925/8=6.78 kN/m 活荷载 160.525/8=1kN/m KL2 （400300）梁自重： 0.30.425=3kN/m 2（0.4-0.1）0.0217=0.19kN/m 3.19 kN/m 板传来： 恒荷载 21.23.395/8=5.09 kN/m 活荷载 21.20.55/8=0.75kN/m KL3 （700300） 梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 活荷载 KL4 （700300） 梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 活荷载 KL5 （700300）梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 1.63.395/8=3.39kN/m 活荷载 1.60.55/8=0.5kN/m KL6 （400300）梁自重： 3.19kN/m 板传来： 恒荷载 1.23.395/8=2.55 kN/m 活荷载 1.20.55/8=0.38kN/m CL1 （400200）梁自重： 0.40.225=2 kN/m 板传来： 恒荷载 1.63.3925/8=6.78 kN/m 活荷载 1 60.525/8=1kN/m CL2 （400300）梁自重： 2kN/m 板传来： 恒荷载 3.79+3.81=7.6 kN/m 活荷载 7.6/3.390.5=1.12kN/m 2. 楼面竖向线荷载标准值 （1）恒载（图2-9a）25厚水泥砂浆面层 0.02520 = 0.5kN/m2 100厚钢混凝土现浇板 0.125 = 2.5 kN/m212厚纸筋石灰粉平顶0.01216 = 0.192 kN/m2屋面恒载标准值： 3.19 kN/m2 （2）活荷载楼面均布活荷载 2 kN/m2（3）梁承受的荷载KL1 （700300）梁自重： 0.30.725=5.25kN/m 2（0.7-0.1）0.0217=0.41kN/m 5.66 kN/m 板传来： 恒荷载 1.63.1925/8=6.38 kN/m 活荷载 16225/8=4kN/mKL2 （400300）梁自重： 0.30.425=3kN/m 2（0.4-0.1）0.0217=0.19kN/m 3.19 kN/m 板传来： 恒荷载 21.23.195/8=4.79 kN/m 活荷载 21.225/8=3kN/mKL3 （700300） 梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 活荷载 KL4 （700300）梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 活荷载 KL5 （700300）梁自重： 5.66kN/m 板传来： 恒荷载 1.63.195/8=3.19kN/m 活荷载 1.625/8=2kN/m KL6 （400300）梁自重： 3.19kN/m 板传来： 恒荷载 1.23.195/8=2.4kN/m 活荷载 1.225/8=1.5kN/m CL1 （400200） 梁自重： 0.40.225=2 kN/m 板传来：恒荷载 1.63.1925/8=6.38 kN/m 活荷载 16225/8=4kN/m CL2 （400300）梁自重： 2kN/m 板传来： 恒荷载 3.57+1.83.195/.8=7.16 kN/m 活荷载 7.16/3.392=4.49kN/m 图2-3 恒载顶层集中力 边跨连系梁自重（含粉刷） 5.667.2=40.75kN 1.2m高女儿墙 1.27.23.6=31.10KN 粉刷 1.220.027.217=5.88KN 连系梁传来屋面自重 3.797.2=27.29KN 顶层边节点集中荷载： G 5A= G5D= 105.02 kN 顶层中节点集中荷载： G 5B= G5C= (5.66+8.95)7.2=105.20 kN G 1= G2= (2+7.6)7.2=69.12 kN（2）活载： Q5A = Q5D = 0.567.2= 4.03kN Q5B = Q5c = 1.327.2= 9.50 kN Q1 = Q2 = 1.127.2= 8.06 kN3. 楼面框架节点集中荷载标准值： (1)恒载： G A= GD= (5.66+3.57)7.2+2.37.23.6=126.07 kN G B= GC= (5.66+8.43)7.2+2.37.23.6=161.06 kN G 1= G2= (2+7.16)7.2+(2.67.2-0.62.12)3.6=124.27 kN（2）活载： QA = QD =2.247.2= 16.13kN QB = Qc = 5.297.2= 38.09 kN Q1 = Q2 = 4.497.2= 32.33 kN 框架柱自重 G A= GD= G B= GC= 0.50.53.025=18.75kN2-4 恒载中间层结点集中力 4. 风荷载 已知基本风压W0 =0.40kN/m2，本工程为市郊大学，地面粗糙度属B类，按荷载规范。风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为0.5，因结构高度H = 16.6 m30 m（从室外地面算起），取风振系数，计算过程如表2-7所示，风荷载图见图2-6： 图2-5 横向框架上的风荷载层（m）()51.01.3151.130.4019.4411.4241.01.3121.050.4021.611.7931.01.391.00.4021.611.2321.01.361.00.4021.611.2311.01.330.60.4021.66.74 横向框架上的风荷载 表2-1 5. 地震作用(1)建筑物总重力荷载代表值Gi的计算（a）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G 450%雪载： 0.50.3536.0518 = 113.56 kN层面恒载： 3.3936.0518 = 2199.77 kNKL1 5.66(5+5)7.8=441.48KNKL2 3.1942.4=30.62KNKL3 5.6636.052=441.48KNKL4 5.66107.2=407.52KNKL5 5.6647.8=176.59KNKL6 3.1922.4=15.31KNCL1 287.8=124.8KNCL2 2(3.617+3.3)=129KN女儿墙： 1.23.6（72.1+18）2 = 778.46 kN柱重： 0.50.5251.532 = 300kN横墙： 3.6(7.822+2.4)1.5-1.81.5 = 929.88 kN纵墙： 3.6(7.80.58-7.22) 1.5= 1479.6 kN（忽略内纵墙的门窗按墙重量算） G5 = 7534.68 kN（b）集中于三、四层处的质点重力荷载代表值G 4G 250%楼面活载： 0.52.036.0518= 648.9 kN楼面恒载： 3.1936.0518 =2069.99kN梁： 1733.41 kN柱重：3002 = 600 kN横墙：929.882 = 1859.76 kN纵墙：1479.62 = 2959.2 kNG 4=G 3= G 2 = 9871.26kN（c）集中于二层处的质点重力荷载标准值G 150%楼面活载 648.9 kN楼面恒载：2069.99kN梁：1733.41 kN 柱重：3002/33.475 = 695 kN横墙：929.882 = 1859.76 kN纵墙：1479.62 = 2959.2 kNG1 = 9966.26 kN（2）地震作用计算：1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I = 2；边框架梁取 I = 1.5，为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度见表2-2。 横梁、柱线刚度 表2-2杆件截面尺寸Ec(kN/mm2)I0(mm4)I(mm4)L(mm)(kNmm)相对刚度B(mm)H(mm)边框架梁300700288.581091.29101078004.6301071边框架梁300400281.61092.410924002.801070.605中框架梁300700288.581091.72101078006.1741071.333中框架梁300400281.61093.210924003.7331070.806中层框架柱500500285.211095.2110930004.8631071.050底层框架柱500500285.211095.2110939503.6891070.798每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-3：框架柱横向侧移刚度D值 表2-3项目根数层柱类型及截面二 至 五 层边框架边柱(500500)0.952 0.32219.0154边框架中柱(500500)1.529 0.433 25.5704中框架边柱(500500)1.270 0.388 22.913 10中框架中柱(500500)2.0370.50529.82210底 层边框架中柱(500500)1.2530.539 13.946 4边框架边柱(500500)2.0110.626 16.196 4中框架边柱(500500)1.6700.59115.29110中框架中柱(500500)2.6800.679 17.568 10ic:梁的线刚度，iz：柱的线刚度。底层： D = 4（13.946+16.196）+10（15.291+17.568） =449.158kN/mm二五层：D = 4（19.015+25.570）+10（22.913+29.822）= 705.69 kN/mm2）框架自振周期的计算框架顶点假想水平位移计算表 表2-4层总位移515.957534.68120178.15941.77941.77412.959871.26127931.531002.531944.339,.959871.2698219.04769.692713.9926.959871.2668605.26537.623251.6113.959874.2339003.21305.653557.26则自振周期为： 3）地震作用计算根据本工程设防烈度7、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期Tg = 0.35 sec，max = 0.12结构等效总重力荷载：T11.4Tg 故不考虑框架顶部附加集中力作用框架横向水平地震作用标准值为：结构底部： 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表2-5层楼层剪力515.957534.68120178.15941.77941.77412.959871.26127931.531002.531944.339,.959871.2698219.04769.692713.9926.959871.2668605.26537.623251.6113.959874.2339003.21305.653557.26图2-6 横向框架上的地震作用第三章 框架内力计算3.1 恒载作用下框架内力 (1)计算弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3-6。节点A1： 节点B1： 节点A2： 节点B2： 节点A5：节点B5：A4、B4、A3、B3与相应的A2、B2相同。（2）杆件固端弯矩 (3) 计算的横向框架的荷载作用如图3-1： 图3-1 恒载(4) 内力计算恒载弯矩分配过程如图3-2，恒载作用下弯矩见图3-3，梁剪力、柱轴力见图3-4。根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5。 恒载作用下AB跨梁端剪力（KN） 表3-1层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)（q+g）l/2VAVB59.25.667.857.9543.76-25.36101.71-83.3148.665.667.855.8478.68-45.59134.52-101.4338.665.667.855.8478.68-45.59134.52-101.4328.665.667.855.8478.68-45.59134.52-101.4318.665.667.855.8478.68-45.59134.52-101.43 恒载作用下BD跨梁端剪力（KN） 表3-2层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)(g+q)lVBVC55.093.191.29.949.94-9.9444.793.191.29.589.58-9.5834.793.191.29.589.58-9.5824.793.191.29.589.58-9.5814.793.191.29.589.58-9.58 恒载作用下AB跨跨中弯矩（KNm） 表3-3层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)gl/2VAMAB(kN.m)MBA(kN.m)M中59.25.667.822.07101.71-97.28102.33-228.1948.665.667.822.07134.52-169.69 150.69-260.7738.665.667.822.07134.52-166.69149.30-263.7728.665.667.822.07134.52-169.97150.55-260.4918.665.667.822.07134.52-159.97 144.06-270.49 恒载作用下柱轴力（KN） 表3-4层边柱A轴、D轴中柱B轴、C轴横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力5柱顶101.71105.0218.75206.73101.71+9.94=111.65105.2