土木工程专业毕业设计论文.doc

目 录第一章.工程概况.5 1.1设计有关资料.5 1.2柱网与层高.5 1.3屋面与楼梯的结构选型.6 1.4确定框架计算简图.6第二章.梁柱截面尺寸确定.7 2.1梁柱截面尺寸的初步确定.7 2.2框架梁柱的线刚度计算.7 2.3各层横向侧移刚度计算.8第三章.重力荷载代表值计算.9 3.1楼屋面做法.9 3.2楼屋面活荷载标准值计算.10 3.3门、窗、墙重力荷载代表值计算.10 3.4梁、柱计算.10 3.5各质点重力荷载代表值.12第四章.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算.14 4.1横向自震周期计算.14 4.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算.15 4.3多遇水平地震作用下的位移验算.16 4.4水平地震作用下框架内力计算.17第五章.风荷载.21 5.1风荷载计算.21 5.2风荷载作用下框架侧移计算.23第六章.竖向荷载作用下框架的内力分析.24 6.1计算单元的确定 .24 6.2荷载计算.25 6.3内力计算.28第七章.横向框架内力组合.33 7.1框架梁内力组合.33 7.2框架柱内力组合.35第八章.框架梁柱配筋计算.35 8.1框架柱截面设计.35 8.2框架梁截面设计.39第九章.屋面板设计.43 9.1屋面板荷载计算.43 9.2 B、C轴间板配筋 .44 9.3边区格板配筋.45第十章.楼面板设计.45 10.1楼面板荷载计.45 10.2 B、C轴间板配筋.45 10.3边区格板配筋.46第十一章.楼梯设计.47 11.1设计资料.47 11.2踏步板设计.47 11.3楼梯斜梁设计.49 11.4平台板计算.51 11.5平台梁计算.52第十二章.基础设计.53 12.1基础顶部内力组合值计算.53 12.2外柱（A柱）独立基础计算.54 12.3 B、C柱联合基础计算.57 结论.62致谢.63参考文献.64 第一章.工程概况 1.1设计有关资料 1.1.1工程概况： 该工程为某中学学生宿舍楼，拟建框架结构，位于某市，抗震设防烈度8度，地震分组为第一组，基本地震加速度a=0.2g，基地尺寸15m33m。 1.1.2建筑设计资料：1、建筑面积：2400 m2左右；2、建筑层数：不超过六层；3、层高：3.3m；4、每间宿舍面积不超过18 m2，每层设一活动室，面积不小于35 m2。 1.1.3结构设计资料（1）气象条件雪荷载：基本雪压为50年一遇S0=0.40kN/m2（水平投影）；风荷载：基本风压为50年一遇W0=0.45kN/ m2；（2）工程地质条件钻孔深12米，未发现地下水。不考虑地下水影响。第一层：素填土，厚0.6m.(fak=8 0 KN/m2)第二层：粉质黏土，厚2.5m.(fak=180 KN/m2)第三层：粉土，厚5.5m.(fak=180 KN/m2)（3）建筑地点冰冻深度 冰冻深度：室外天然地面以下200mm。（4）建筑场地类别：类场地土（5）建筑耐久等级、防火等级均为级。（6）荷载：恒荷载：楼面装修荷载1KN/ m2,屋面恒荷载2.5KN/ m2,活荷载除楼梯间3.5KN/ m2,外其余均为2KN/ m2。200厚填充墙容重7KN/ m3。 （7）材料：填充墙采用200厚加气混凝土块；砂浆均采用M7.5混合砂浆；混凝土：均采用C30；钢筋：HPB235,HRB335。1.2 柱网与层高本教学楼采用柱距为6.6m的内廊式小柱网，边跨为5.4m，中间跨为2.4m，层高取3.3m，如下图1-1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1-1 结构平面布置图第二章. 梁柱截面尺寸确定2.1梁柱截面尺寸的初步确定 2.1.1梁尺寸的确定：梁尺寸的确定取跨度的1/121/8进行估算，梁宽取梁高的1/3.51/2进行估算，本方案跨度为6600mm，跨度为550mm825mm，取600mm，梁高为171mm300mm。框架主梁尺寸为：h=600mm,b=300mm ，次梁梁尺寸为：h=600mm,b=300mm。 走廊横梁：h=450mm，b=300mm。 2.2.2 柱尺寸的确定柱尺寸的确定按照公式确定。 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.2，中柱取1.1；S 按简支状态计算柱的负载面积； 为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取（1215）kN/m2；n 为验算截面以上的楼层层数。为验算截面以上的楼为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查建筑抗震设计规范GB50011 2001取0.8。 为混凝土轴心抗压强度设计值，C30 为14.3S的计算按图1.1所示。S=3.96.6=25.74按照边柱计算：N=1.225.74135=2007.72KN=2007.72/0.814=200571取柱子尺寸:450mm450mm2.2 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轴柱：i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; =1 2.3各层横向侧移刚度计算表2-1 横向25层框架D值计算构件名称A轴柱0.44115096B轴柱0.63021569C轴柱0.63021569D轴柱0.44115096表2-2 横向底层框架D值计算构件名称A轴柱0.58119892B轴柱0.72324744C轴柱0.72324744D轴柱0.58119892 第三章. 重力荷载代表值计算便于内力组合，荷载计算宜按标准值计算3.1 楼屋面做法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：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 0.01m17KN/m3=0.17kN/m2合计 =6.89kN/m2 3.1.2 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：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 0.01m17KN/m3=0.17kN/m2合计 3.82 kN/m23.2 楼屋面活荷载标准值计算 3.2.1 屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面2.0 kN/m2 楼面 2.0 kN/m2 楼梯间 3.5 kN/m2 3.2.2 雪荷载标准值Sk=1.00.4=0.43.3 墙、窗、门重力荷载代表值 外墙：200厚加气混凝土块7.0kN/，外墙涂料，200mm厚抹灰，则外墙重力荷载： 7.00.2+170.02=1.74 内墙：200厚加气混凝土块7.0kN/，双面抹灰200mm厚抹灰，贼内墙重力荷载： 7.00.2+170.022=2.08 木门单位面积重力荷载：0.2 铝合金玻璃门单位面积重力荷载：0.4 铝合金窗单位面积重力荷载：0.43.4 梁、柱计算 3.4.1 梁自重 横梁自重 bh=300mm450mm250.3(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=300mm600mm2 50.3(0.6-0.12)=3.6kN/m抹灰层 10厚混合砂浆 0.01(0.6-0.12）+0.35）17=0.22kN/m合计 3.82kN/m基础梁自重bh=700mm1000mm ： 250.71.0=17.5kN/m3.4.2 柱自重 bh=450mm450mm 250.450.45=5.06kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.010.4547=0.306kN/m合计 5.366kN/m 3.4.3梁柱重力荷载计算12跨，67跨：跨度：2.85m ， g=3.82kN/m，根数：8根， Gi=87.096kN27跨：跨度：6.15m, g=3.82kN/m, 根数：16根， Gi=375.888kNAB跨、CD跨：跨度：4.95m, g=3.82kN/m, 根数：22根， Gi=415.988kNBC跨：跨度：1.95m, g=2.54kN/m， 根数：7根， Gi=34.671kN每层梁总自重：87.096+375.888+415.988+34.671=913.643kN柱：高度3.3m, g=5.366kN/m, 根数：28根， Gi=495.818kN3.5各质点重力荷载代表值第一层：1. AB跨，CD跨（1） 内外墙厚均200mm，计算长度4.95m,数量：19，计算高度：2.7m 内墙总重：2.74.95152.08=416.988kN 外墙总重：2.74.9541.74=93.02kN（2） AB跨，CD跨各有一带洞口墙 内墙重：（2.74.95-1.51.5+2.74.95-0.92.1）2.08=46.987kN 门窗重：1.51.50.4+0.92.10.2=1.278kNAB跨，CD跨门窗墙总重：416.988+93.02+46.987+1.278=558.273kN2. BC跨 外墙厚：200mm,计算长度：1.95m,数量：2，计算高度：2.85m 窗面积：1.51.5=2.25 铝合金门面积：1.22.1=2.52 外墙面积分别为：1.952.85-2.25=3.308 1.952.85-2.52=3.038 门窗重：2.520.4+2.250.4=1.908kN 外墙重：（3.308+3.038）1.74=11.042kNBC跨门窗墙总重：1.908+11.042=12.95kN3.17跨外墙外墙厚：200m，计算高度2.7m,计算长度：6.15m(8),2.85m(4)不计洞口外墙面积：2.76.158+2.72.854=163.62窗面积：1.51.817+1.51.22=49.5铝合金门面积：1.82.1=3.78门窗重：49.50.4+3.780.4=21.312kN外墙重：（163.62-3.78-49.5）1.74=191.99kN17跨门窗墙自重：191.99+21.312=213.304kN4.17跨内墙 内墙厚：200m,计算高度：2.7m,计算长度：6.15m(8),2.85m(1) 不计洞口墙面积：2.76.158+2.72.85=140.535kN 门面积：0.92.113=24.57 铝合金门面积：1.22.1=2.52 洞口面积：1.22.1=2.52 门自重：24.570.2+2.520.4=5.922kN 内墙重：（140.535-24.57-2.52-2.52）2.08=230.724kN17跨门窗墙自重：230.724+5.922=236.646kN5. 楼板和活载 楼板面积：（3.3-0.3）（5.4-0.3）18=275.40 （2.4-0.3）（3.3-0.3）2+（2.4-0.3）（6.6-0.3）4=65.52 楼梯间面积：（3.3-0.3）（5.4-0.3）2=30.6 总荷载：（275.40+65.52）（3.82+2.00.5）+30.601.5（3.82+3.50.5） =1898.897kN6. 梁和柱913.634+495.818=1409.452kN综上第一层自重：558.273+12.95+213.304+236.646+1898.897+1409.452=4329.522kN第二层1. AB,CD跨 比第一层少一窗，此内墙重：4.952.72.08=27.799kN 此面墙带窗重：2.250.4+（4.952.7-2.25）2.08=24.019kN AB,CD跨墙重为：558.273-24.019+27.799=562.053kN2. BC跨 不计洞口面积：2.851.95=5.5575 墙面积：1.51.52=4.5 窗重：4.50.4=1.8kN 墙重：（5.55752-4.5）1.74=11.51kN BC跨门窗墙重：1.8+11.51=13.31kN3.17跨外墙 多的墙重：（2.72.85-0.92.1）2.08+0.92.10.2=12.452kN 带门墙重：（2.72.85-1.82.1）1.74+1.82.10.4=8.324kN 带窗墙重：（2.72.85-1.51.8）1.74+1.51.80.4=9.771kN 17跨门窗墙自重：213.304-8.324+9.77=214.75kN4.17跨内墙 多的墙重：（2.72.85-0.92.1）2.08+0.92.10.2=12.452kN 17跨自重：236.646+12.452=249.098kN5. 楼板和活载同一层：1898.897kN6. 梁和柱同一层：1409.452kN综上二层自重：562.053+13.31+214.75+249.098+1898.897+1409.452=4347.56kN第3、 四层同第二层自重为：4347.56kN第五层屋盖和荷载 （275.40+65.52）6.89+（2.0+0.4)0.5+30.601.56.89+(3.5+0.4)0.5=3163.799kN女儿墙重（3.3+13.2）20.90.125=207.9kN第五层合计：562.053+13.31+214.75+249.098+3163.799+207.90+1409.425=5820.355kN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi如下：=5820.355kN 4347.56kN =4329.522kN第四章.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1横向自震周期计算结构顶点侧移假想计算（表4.1）层次（kN)(kN)(N/mm)(mm)(mm)55820.3555820.35551331011.34133.2744347.5610167.9151331019.81121.9334347.5614515.4851331028.27102.1224347.5618863.0451331036.7473.8514329.52223192.5662490437.1137.11基本自震周期：=1.70.8=0.496s4.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算1. 结构等效总重力荷载代表值 =0.8523192.56=19713.676kN2. 计算水平地震影响系数 二类场地一组特征周期值：0.35s,设防烈度为8度的=0.16 =0.1173. 结构总的地震作用标准值 =0.11719713.676=2304.70kN 因s 所以要考虑顶部附加水平地震作用 顶部附加地震作用系数 0.1092304.70=252.78kN 各质点横向水平地震作用按下式计算： 2304.70-252.78=2051.92kN 251042.09kN 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为 表4.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次（m) (kN) (kNm) （kN)(kN)516.955820.35598946.0350.394808.46808.46413.654347.5659561.570.237486.311294.77310.354347.5645214.620.180369.351664.1227.054347.5630867.6760.123252.391916.5113.754329.52216452.1840.066135.432051.94各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图 图4.1水平地震作用分布 图4.2 层间剪力分布4.3多遇水平地震作用下的位移验算表4.3横向水平地震作用下的位移验算层次（kN)(N/mm)()i(mm)(mm)(mm)5808.465133101.57514.35833004.7741294.775133102.52212.78333007.6431664.125133103.24210.26133009.8221916.515133103.7347.019330011.3112051.946249043.2853.28533009.95由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，11.311/550(满足规范要求)。4.4 水平地震作用下框架内力计算1. 框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算 表4.4a 各层柱端弯矩及剪力计算（边柱） 层次（m)(kN)(N/mm)边柱(N/mm)(kN)ky(m)(kNm)(kNm)53.3808.465133101509023.770.3440.2217.2561.1843.31294.775133101509038.060.3440.3543.9681.6433.31664.125133101509048.920.3440.4572.6588.7923.31916.515133101509056.340.3440.60111.5574.3713.32051.946249041989265.320.4800.71153.0462.51表4.4b 各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次（m)(kN)(N/mm)中柱(N/mm)(kN)ky(m)(kNm)(kNm)53.3808.465133102156933.970.6500.3336.9975.1143.31294.775133102156954.410.6500.471.82107.7333.31664.125133102156969.930.6500.45103.85126.9323.31916.515133102156980.530.6500.55146.16119.5913.32051.946249042474481.250.6500.65174.2893.842.梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： 表4.5 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 层次边梁走道梁柱轴力ll边柱N中柱N561.1834.775.417.7740.3440.342.433.62-17.77-15.85498.8966.995.430.7277.7377.732.464.78-48.49-49.913132.7592.005.441.62106.75106.752.488.96-90.11-97.252147.02103.435.446.38120.01120.012.4100.00-136.49-150.871174.06111.105.452.81128.90128.902.4107.42-198.30-205.48 图4-3 水平地震作用下弯矩图 图4-4 水平地震作用下剪力图 图4-5 水平地震作用下轴力