专题08+工业区位、工业化与产业转移（命题猜想）-2018年高考地理命题猜想与仿真押题+Word版含解析

1、学士学位毕业设计（设计）吉祥学生公寓摘 要 毕业设计题目为吉祥学生公寓，建筑面积5054，抗震设防烈度为7度；上部结构采用框架结构，框架抗震等级为3级，基础采用柱下独立基础。毕业设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用“底部剪力法”，风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用分层法。结构设计算重点是手算，并利用软件包中

2、软件检验手算结果。关键词：学生公寓，混凝土，框架结构AbstractThis graduation design topic is auspicious student apartment. the building areas is 6625 .The earthquake forcitication intencity of the building is 7 degree. The aseiscuis classes of the frame is 3. And the foundation of the building are the independenct foundation.

3、This design is divided into two parts.One is the architectural design,the other is construction design.The structure design is emphasis the graduation design, and the content of the graduated design mainly are: deciding the size of cross-section the for the frame structure, calculating the internal

4、force and deformation of the frame structure under the action of wind load and earthquake action, analysing the internal force of frame caused by vertical permanent and variable loads. The “Equivalent base shear method” to calculate horizontal earthquake action is adopted and the “D value method” is

5、 used to calculate internal force caused by horizontal earthquake and wind loads,and the “separated floor method” is adpoted to calculate internal force of the frame structure under the action of vertical load. The point of structions calculation in this graduation design is artificial calculation,

6、results of artificial calculations is checked with Satwe Software in PKPM.Key words：student apartment., Concrete, Frame structure目 录1 工程概况12 结构布置及计算简图13 重力荷载计算23.1 屋面及楼面的永久荷载标准值23.2屋面及楼面可变荷载标准值33.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载代表值计算33.4 重力荷载代表值44 横向框架侧移刚度计算55 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算75.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算75.1.1 横向

7、自振周期计算75.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算75.1.3 水平地震作用下的位移验算95.1.4 水平地震作用下框架内力计算105.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算125.2.1 风荷载标准值125.2.2 风荷载作用下的水平位移验算135.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算146 竖向荷载作用下框架结构的内力计算166.1 横向框架内力计算166.1.1 计算单元166.1.2 荷载计算166.1.3 内力计算 206.1.4 内力组合257 截面尺寸设计307.1 框架梁307.1.1 一层梁的正截面受弯承载力计算307.1.2 梁斜截面受剪承载力计算317.2 框架柱3

8、37.2.1 剪跨比和轴压比验算337.2.2 柱正截面承载力计算337.2.3 柱斜截面受剪承载力计算368 楼板设计378.1 楼面荷载设计值388.2 计算跨度388.3 配筋计算409楼梯计算419.1.楼梯板计算419.2.平台板计算429.3.平台梁计算4310 基础工程设计4410.1 设计资料4410.2 确定基础埋深4410.3 确定基础类型及材料4410.4 B、C柱柱下独立基础设计4510.4.1 荷载组合4510.4.2 根据持力层地基承载力确定柱下基础截面尺寸4510.4.3计算B、C柱下基础沉降4610.4.4柱下基础配筋计算4710.5 A柱柱下独立基础设计491

9、0.5.1 荷载组合4910.5.2 根据持力层地基承载力确定柱下基础截面尺寸4910.5.3 计算A柱下基础沉降4910.6.4 柱下基础配筋计算501 工程概况本工程为哈市某区兴建五层学生公寓。总建筑面积，层高3.0m，无地下室，主导风向：南风，基本风压为，基本雪压为，建设场地的地震基本烈度为7度，建筑抗震类别为丙类，地面粗糙度为B类。工程拟建地区，地层结构简单，地层垂直方向分布较稳定，无不良地质作用。场区周边地质环境一般，该地区地基土的标准冻结深度为2.0m。2 结构布置及计算简图根据房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板

10、厚取。梁截面高度按梁跨度的估算。由此估算的梁截面尺寸见表1。表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度：表1 梁板的截面尺寸边横梁（bh）中横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）板250mm650mm250mm550mm250mm650mm 250mm500mm100mm由已知条件查表可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值，各层的重力荷载代表值近似取，则边柱及中柱的负载面积和，由式得一层柱截面面积为：边柱：中柱：如取柱截面为正方形，则一层边柱及中柱截面高度分别为和。根据以上计算结果并考虑其他因素，柱截面尺寸可确定为：一层柱：二-五层柱：基础选用柱下独立阶梯型基础，基础埋深。框架

11、结构简图如下图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，25层柱高度为层高3.6m，底层柱高度从基础顶面至一层板底如图1所示，即：图1 框架计算简图3 重力荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 不上人屋面恒荷载标准值 30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 三毡四油防水层 0.400 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.40 150厚水泥蛭石保温层 0.155= 0.75100厚钢筋混凝土板 250.10=2.510厚水泥石灰膏砂浆打底 140.010 =0.14 合计： 4.851-5层楼面：8厚陶瓷地砖 17.80.008=0.142 20厚干硬性水泥砂浆找

12、平层 0.0220=0.4 现浇100厚钢筋混凝土楼板 0.1025=2.5 10厚水泥砂浆打底 0.0120=0.20 合计： 3.2屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 式中为屋面积雪分布系数，取3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载代表值计算梁、柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算长度上的重力荷载：对墙、窗、门等可计算单位面积上的重力荷载。具体过程从略，计算结果见表2。表2 梁、柱重力荷载计算表层次构件 一边横梁0.250.65251.054.2656.020511.81886.65中横梁0.250.55251.053.6092.41086

13、.625纵梁0.250.65251.054.2657.453.552881018.05次梁0.250.50251.053.2816.3512250.01柱0.70.7251.1012.255.0402695二五边横梁0.250.65251.054.2656.1020520.331892.81中横梁0.250.55251.053.6092.50109023纵梁0.250.65251.054.2657.55 3.65288991.12次梁0.250.50251.053.2816.3514291.16柱0.500.50251.106.8753.040 825注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层钟离荷载而

14、对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长，柱长度取层高。外墙体为厚陶粒混凝土砌块，外墙面贴瓷砖（），其内外墙面为厚抹灰，则外墙面单位墙面重力荷载：内墙为厚陶粒混凝土砌块，两侧均为抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为：木门单位面积重力荷载为，塑钢窗单位面积重力荷载为。 3.4 重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量，计算时，各可变荷载的组合值按规定采用，屋面上的可变荷载取雪荷载。具体过程从略。计算结果见图3图2 各质点的重力荷载代表值4 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算方法如

15、下，横梁线刚度计算过程见表3，柱线刚度计算过程见表4。表3 横梁线刚度计算表类别层次（）边横梁152506506600过道梁152505503000柱的侧移刚度D值按下式计算（为柱的侧移刚度修正系数），根据梁、柱线刚度比的不同，柱分为中框架中柱和边柱，边框架柱中柱和边柱以及楼梯间柱等。表4 各层计算柱的线刚度ic计算类 别层次以2层中柱C-2的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表5-7。第2层中柱C-2及与其相连的梁的相对线刚度如图4所示，图中数据取自表3和表4。计算得梁柱线刚度比为：，计算得 表5 中框架侧移刚度D计算表层 次边柱（

16、11）中柱（11）2 50.990.33229242.3260.5373730396363210.430.38218881.010.5028800811008表6 边框架柱侧移刚度D计算表层 次C-12，F-1，F-12D-12，E-1，E-12Di2 50.7560.27187561.740.4631954 20284010.3250.35201600.7560.4626496 186624表7 横向框架侧移刚度D计算表层次12345Dij9976321166472116647211664721166472 由表7可见，故该框架为规则框架。5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1

17、 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1 横向自振周期计算按式计算结构基本自振周期。其中的量纲为，取，则：，表8 结构顶点的假象侧移计算层次 511910.6811910.68116647210.21153410882.1322792.8111664721954142.79310882.1333674.94116647228.87123.25210882.1344557.07116647238.1994.38111505.0156062.0899763256.1956.195.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算因为本设计方案中结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀

18、，变形以剪切变形型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 本工程的场地类别为类，设计地震分组为第一组，故查表可知特征周期。，因，所以不需考虑顶部附加水平地震作用各质点的水平地震作用可按下式计算，具体计算过程见表10，各楼层地震作用剪力按式计算，计算结果见表9。表9 横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次517.011910.68202481.560.327934.95934.95414.010882.13152349.820.246703.351638.30311.010882.13119703.430.193551.822190.1228.010882.138

19、7057.040.141403.142593.2615.011505.0157525.050.093265.902859.16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图4。 (a)水平地震作用分布 (b)层间剪力分布图3 横向水平地震作用及楼层地震剪力5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的曾见位移和顶点位移分别按式和计算，计算过程见表10.表中还计算了各层的层间弹性位移角 表10 横向水平地震作用下的位移验算层次5934.9511664720.809.1530001/375041638.3011664721.408.3530001/214332190.12116

20、64721.876.9530001/160422593.2611664722.225.0830001/135112859.169976322.862.8650001/1748由表11可知，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为，满足的要求，其中查规范可知=1/550。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以平面图中轴横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。框架柱端剪力及弯矩分别按式和计算，其中取自表5，取自表8，层间剪力取自表11。各柱反弯点高度比y按式计算其中可以查表得出。本案中底层柱需考虑修正值，第二层需考虑修正值和，其余柱均无修正。具体计算过程及结果见表12a、12b。

21、表11a 各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN边柱y53.0934.9511664722292418.370.990.3519.2935.8243.01638.3011664722292432.190.990.4038.6357.9433.02190.1211664722292443.040.990.4558.1071.0223.02593.2611664722292450.970.990.5076.4576.4515.02859.169976322188862.730.430.60188.19125.46表11b各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN中柱y53.0934.95116647237

22、30329.892.3260.4237.6652.0143.01638.3011664723730352.392.3260.4570.7386.4433.02190.1211664723730370.042.3260.50105.06105.0623.02593.2611664723730382.932.3260.54134.35114.4415.02859.769976322880082.551.010.60247.65165.10注表12：表中M量纲为kNm，V量纲为kN。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按、和计算，其中梁线刚度取自表3，具体的计算过程及结果见表12。表12 梁端弯矩、剪力及柱轴

23、力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱535.8222.366.68.9729.6529.653.019.77-8.97-10.8477.2353.3619.7870.7470.7447.16-28.75-38.183109.0575.5927.97100.20100.2066.80-56.72-77.012134.5594.3834.69125.12125.1283.41-91.41-125.731201.91128.7651.10170.68170.68113.78-141.51-217.14注: 1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。 2)表中M

24、量纲为kNm，V量纲为kN，N单位为kN，单位为m。水平地震作用下，框架的弯矩图，梁端剪力图，轴力图如图4所示。 (a)框架弯矩图（kNm） (b)梁端剪力及柱轴力图（kN）图4 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图5.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算5.2.1 风荷载标准值风荷载标准值按式计算，基本风压， B类场地，由荷载规范查的（迎风面）和（背风面），。则查询可知脉动影响系数，已计算得出结构的基本自振周期为，故 ，查表可得，风振系数按式计算。 仍取图2中的轴的横向框架，其负载宽度为6.0m。沿房屋高度的分布风荷载标准值：。根据各楼层标高处的高度由表查取，代入上式可得各楼层标高处

25、的q(z)。见表14；q(z)沿高度的分布见图5(a)表13 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/m/ kNm-1/ kNm-1517.01.01.1841.4294.7502.968414.00.8231.1121.3764.2962.648311.00.6471.0881.3264.052.53228.00.4711.01.2393.4792.17415.00.2941.01.1493.2262.016荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响， (a)风荷载沿房屋高度的分布（kN/m） (b)等效节点集中风荷载（kN）图5 框架上的风荷载

26、5.2.2 风荷载作用下的水平位移验算根据图5(b)所示的水平荷载由式计算层间剪力，然后依据表5求出轴线框架的层间侧移刚度，再按式和计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表14。表14 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次1234520.9716.9619.7520.9411.5890.2069.2352.2732.5211.581013761204541204541204541204540.890.570.430.270.100.891.461.892.162.261/56181/52631/69771/111111/30000由表15可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/5618

27、，远小于1/550，满足规范要求。5.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同，仍以轴线横向框架内力计算为例，具体计算过程及结果见表15。表15 风荷载作用下各层柱端弯矩及剪力计算层次边 柱中 柱53.011.58120454229242.200.990.352.314.29373033.592.3260.424.526.2543.032.52120454229246.190.990.407.4311.143730310.072.3260.4513.5916.6233.052.27120454229249.950.990.4513.4316.4

28、23730316.192.3260.5024.2924.2923.069.231204542292413.180.990.5019.7719.773730321.442.3260.5434.7329.5915.090.21013762188819.980.430.6058.4438.962880025.631.010.6076.8951.26梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按、和计算，其中梁线刚度取自表3，具体的计算过程及结果见表16。表16 风荷载作用下梁端弯矩,剪力及轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱54.292.696.61.063.563.563.02.37-1.06-1.31413.45

29、9.093.4212.0512.058.03-4.48-5.92323.8516.296.0821.2921.5914.44-10.56-14.28233.2023.178.5430.7130.7121.45-19.10-27.19158.7336.9714.5045.4745.4730.31-33.60-43.00注: 1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左边风时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力；2)表中M量纲为kNm，V量纲为kN，N单位为kN，单位为m。 (a)框架弯矩图（kNm） (b)梁端剪力及柱轴力图（kN） 图6 左风作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图6 竖向荷载作用下框

30、架结构的内力计算6.1 横向框架内力计算6.1.1 计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为，如图7所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。图7 横向框架计算单元6.1.2 荷载计算6.1.2.1 恒荷计算在图9中，和代表横梁自重，为均布荷载形式。对于第5层，。和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图8所示几何关系可得：，。图8 各层梁上作用的恒载、分别为由边纵梁、中

31、纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下： 集中力矩： 对于2-4层，包括梁自重和其上的横墙自重，为均布荷载，其它各层荷载计算方法同第5层，结果为： 对于1层： 6.1.2.1 活荷载计算图9 各层梁上作用的恒载对于第5层 同理，在屋面雪荷载作用下 对于2-4层 对于1层 将以上计算结果汇总，见表17和表18。表17 横向框架恒荷载汇总表层次kNm-1kNm-1kNm-1kNm-1kNkNkNmkNm54.2653.60918.9114.55165.34170.7820.6721.342412.913.60914.919.73135.66186.7116.962

32、2.64112.913.60914.919.73155.54184.4934.9941.51表18 横向框架活荷载汇总表层次kNm-1kNm-1kNkNkNmkNm51.95（2.14）1.5（1.65）8.33（9.168）13.06（14.37）1.04（1.146）1.63（1.79）247.86.033.4452.244.1676.5317.86.033.4452.247.5011.75注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。6.1.3 内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故可取一半框架进行计算。弯矩计算过程如图11，所得弯矩如图12。梁端剪力可根据

33、梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重，见表19和表20。图10恒荷载作用下 图11活荷载作用下图12恒荷载作用下 图13活荷载作用下（屋面雪荷载）表19 恒载作用力下梁端剪力及轴力层次菏载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱558.0616.32-2.42055.6460.4816.32220.98241.61247.58268.21472.0112.71-1.39070.6273.4012.71447.89468.52541.03561.66372.0112.71-1

34、.48070.5373.4912.71674.7169533834.56855.19272.0112.71-1.23070.7873.2412.71901.77922.391127.851148.48172.0112.71-0.65071.3672.6612.711149.291210.541418.241479.49 表20 活载及雪荷载作用下梁端剪力及轴力层次菏载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱=56.44 (7.06)1.125(1.24)-0.07(-0.015)06.37 (6.91)6.51(7.21)1.125(1.24)14.70(1

35、6.08)21.96(22.82)425.74 (0.848)4.5(0.2)-0.55(-0.58)025.19 (25.16)26.29(26.32)4.5(0.2)48.22(75.03)65.54(105.88)325.744.5-0.48025.2626.224.581.81 (131.02)129.32(188.84)225.744.5-0.45025.2926.194.5115.4(189.65)153.07(217.77)125.744.5-0.36025.3826.104.5149.11(248.37)196.73(300.61)6.1.4 内力组合表21 框架梁内力组合表层

36、次截面位置内力一层M-64.90-17.5358.73201.91-25.96-173.68130.56-263.16-105.11-102.44134.23V71.3625.3814.5050.1099.34135.8830.37141.09121.72121.16M-68.34-19.4436.97128.76-152.08-59.92-195.7955.29-111.70-109.22V72.6626.1014.5050.10138.35101.81142.7832.06124.19127.73M-11.23-3.6945.47170.6839.16-75.42154.64-178.18

37、-18.85-18.64145.93V12.714.530.31141.51-17.2759.11-141.11171.6221.6621.55跨间141.6299.05171.25171.25二层M-61.31-16.7033.20134.55-52.78-136.4468.49-193.87-99.47-96.9580.15V70.2825.298.5434.69105.44126.9646.25122.92120.17119.74M-67.78-19.0723.1794.38-133.55-76.16-161.6022.43-110。57-108.03V73.2426.198.5434.

38、69129.56109.07126.3949.73125.06124.55M-19.28-6.0630.71125.127.92-61.91104.37-139.61-32.08-14.65127.99V12.714.5021.4583.41-6.1047.95-76.91107.4221.6721.55跨间113.6054.91143.37143.37五层M-45.034.42(-4.68)4.2935.82-54.20-65.10-7.777.55-65.21-60.2255.4V55.646.37(6.91)1.068.9773.4676.8150.3570.1981.4875.68M-

39、57.82-4.48(-5.48)2.6922.36-78.84-72.06-74.62-34.38-82.88-76.13V60.486.51(7.21)1.068.9782.1179.4399.1631.5888.1681.69M-23.59-1.89(-1.83)3.5629.65-26.20-35.186.83-50.98-33.74-30.9538.37V16.321.125(1.24)4.7330.5815.0326.967.3427.1923.1621.16跨间22.1616.7823.3423.34注：表中和分别为AB和BC跨的跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正，V以向上为正。一

40、项中括号内数值表示屋面作用雪荷载对应的内力。表22 横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面内力NMM5柱顶M35.624.434.714.2935.8242.9253.73-0.8768.9752.5248.9468.9768.9752.52N220.9814.7016.081.068.97282.35285.03196.75214.24313.02285.75214.24214.24313.02柱柱底底M-30.22-6.95-7.032.3119.29-42.11-47.93-11.55-49.17-47.75-45.99-49.17-11.55-47.75N241.6114.7016.081

41、.068.97307.11309.78215.94233.39340.87310.51233.39215.94340.874柱顶M28.429.038.9611.1457.9431.4459.51-26.8886.1047.3946.7486.10-26.8847.39N447.8948.2275.034.4828.75592.58595.91408.83468.88652.87604.98468.88408.83652.87柱底M-29.03-8.337.4338.63-35.97-54.6967.27-7.53-47.52-46.5062.2767.27-47.52N468.5248.22

42、75.034.4828.75717.33728.62425.15481.21680.72629.73425.15425.15680.723柱顶M29.03-8.3016.4271.0224.2966.02-41.99105.75-47.5246.46105.75-41.9947.52N674.7181.81131.0213.4356.72899.43926.03651.62769.60992.67924.18769.60651.62992.67柱底M-29.38-8.3010.5658.10-28.80-62.6428.23-96.62-47.96-46.88-96.6228.23-47.96

43、N695.3381.81131.0213.4356.72933.16959.77671.42789.391020.50948.92789.39671.421020.502柱顶M28.338.3919.7776.4519.6669.47-48.28110.7346.6345.74110.73-48.2845.74N901.77115.4189.6519.1091.411203.461251.59861.661051.791217.391243.681051.79861.661243.68柱底M-28.33-8.5119.7776.45-19.81-69.62100.78-48.22-46.75-45.90110.78110.78-46.75N922.39115.4189.6519.1091.411128.811276.34881.461071.591360.621268.43881.46881.461268.431柱顶M77.315.1838.9612