北戴河新区框架结构双拼别墅毕业设计.doc

专业： 土木工程 学号： 9314090106 Hebei Normal University of Science & Technology本科毕业设计（自然科学） 题 目： 北戴河新区框架结构双拼别墅 院（系、部）： 欧美学院机电系 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 职 称 副教授 2013年 5 月 26 日河北科技师范学院教务处制 资料目录1.学术声明1 页2.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）1 页3.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）任务书1 页4.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）开题报告1 页5.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）中期检查表1 页6.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）答辩记录表1 页7.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）成绩评定汇总表1 页8河北科技师范学院本科毕业论文（设计）工作总结1 页9其他反映研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）1 页 河北科技师范学院本科毕业设计北戴河新区框架结构双拼别墅院（系、部）名 称 ： 欧 美 学 院 机 电 系专 业 名 称 ： 土木工程_学 生 姓 名 ： _学 生 学 号 ： 9314090106_指 导 教 师 ： _2013年 5 月 15 日河北科技师范学院教务处制学 术 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 摘 要摘要框架结构是目前广泛采用的一种建筑结构形式。由梁和柱组成的结构单元称为框架，全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系，称为框架结构。本设计主要对双拼别墅的建筑和结构两部分进行了设计。在建筑方面，在相关规范的要求下，最大限度的展现别墅的固有特点。本设计根据别墅使用功能要求，选用手算和PKPM电算结合的方式对该别墅结构构件进行设计计算，结构设计方面，考虑地震和风的作用，初步确定框架布局，选定梁柱的截面尺寸，进行荷载设计并完成配筋计算要求。此外还进行了结构方案中的室内的楼梯设计。最后根据给出的地质条件，确定基础类型，并对基础进行设计。关键词：框架结构；结构设计；荷载；配筋要求AbstractFrame structure is now widely used as a building structure type.Structural unit constituted by beam and column is called frame structure.Frame structure is a kind of structural system that all vertical and lateral load is endured by framework. This thesis are mainly design for two aspects:architecture and structure. In architectural design, according to the norm for the use function of cottage, selection of hand calculation and computing as the way the design basis of the semi-detached houses construction. In structural design,considering about seismic and wind effects, in determining the frame layout, determines the initial beam, column section size, proceed to the load statistics and finally finish the requirement of reforcement calculation. In addition to the structure of the programme in the design of indoor stairs. Finally, according to the geolo gical conditions, determine the type of foundation.Keywords: frame structure；structural design,load； reinforcement calculationI目 录目 录摘 要IAbstractI1 绪论11.1 论文研究目的与意义11.2 设计理念12 建筑设计说明22.1 设计依据22.2平面设计22.3 立面设计32.4 剖面设计32.5 构造和建筑设计措施32.5.1 墙体42.5.2 基础42.5.3 楼地面43 结构设计说明43.1工程基本概况43.1.1 结构类型选择43.1.2 户型选择53.1.3 基础形式53.1.4 抗震设防要求53.1.5 各类参考系数53.2 确定结构计算53.2.1 三个假设53.2.2 总信息63.2.3 荷载计算73.2.4 地震力计算143.2.5 组合与配筋19参考文献 31结论32附表32致谢34III河北科技师范学院2013届本科毕业设计1 绪论1.1 设计概述本设计是按照河北科技师范学院欧美学院2013毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“北戴河新区框架结构双拼别墅设计”。内容包括建筑设计，结构设计两部分。随着国家对城市建设的宏观调控，国民收入的提高，高速路和轻轨系统的快速建设，特别是高消费群体的迅猛崛起，人们对自己生活品质的深层次追求大大推动了住宅郊区化的进程。所谓深层次的生活追求无非是每天呼吸新鲜的空气，享受安静的环境，可以拥有任意释放自我身心的一片天空。而郊区低密度别墅区的兴起正好迎合了这一点。别墅，是居住居住之外用来享受的居所，市第二居所而非第一居所。所以它不仅要具备人们一般生活所聚的功能要求，更要兼具美观，舒适，贴近自然的特点。社会的进步，科技的飞速发展，多种新型材料应运而生，我们对建筑物结构的刚度和强度以及稳定性等多方面综合指标有了进一步的要求。框架结构具有空间大，平面布局灵活多样等特点，满足了人们不断追求个性化的要求，具有良好的发展空间。正是因为框架结构的众多优点，故本次双拼别墅的设计采取框架结构。1.2 设计理念通过对双拼别墅设计方法和设计过程进行详细研究，我认为本设计应具有以下特点:( 1 ) 外形美观大方。别墅不同于一般的公寓住宅楼，更是一种生活品质的体现，最大限度的满足经济适用的同时，更要注重外在的感官。所以别墅的建筑设计不容轻视。（2）内部空间布局合理。住宅内部要有明确的动静分区和洁污分区，做到寝居分离。（3）弹性。从设计，结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。（4）安全性。建筑安全防范措施不仅满足规范要求而且更加人性化。（5）经济性。把建设和维护所需的经费和人员控制在最低范围。（6）绿色节能。充分利用可再生资源，实现能源的循环利用，推广绿色的生活理念。在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。2建筑设计说明本案是位于秦皇岛新区的框架结构双拼别墅，适用于两代人共同居住，从较富裕人群的居住要求考虑，独立成院布置，每幢建筑考虑两户，左右设计了两种不同的户型，可根据用户喜好选择2.1设计依据（1）人体尺度和人体活动所需的空间尺度建筑物中设备的尺寸，踏步、窗台、栏杆的高度，门洞、走廊、楼梯的宽度和高度，以至各类房间的高度和面积大小。都和人体尺度以及活动所需的空间尺度直接或间接有关，因此人体尺度和人体活动所需的空间尺度，是确定建筑空间的基本依据之一。（2）温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等气候条件。（3）地形、地质条件和地震烈度，本设计为非强烈地震区的房屋。设计时主要考虑：选择对抗震有利的场地和地基。房屋设计的体型，应该尽可能规整，简洁，避免在建筑平面及体型上的凸凹。采用必要的加强房屋整体性的构造措施，不做或少做地震时容易倒塌脱落的建筑附属物，女儿墙等须作加固处理。从材料选用和构造做法上尽可能减轻建筑物的自重，特别是减轻屋顶和围护墙的重量。2.2平面设计建筑的平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。该建筑物总长度为16.2米，总宽度为11.2米。在平面设计上，平面布局紧凑，住宅内动静分区、明确洁污分置、寝居分离。较好地完成了从公共空间到半公共空间再到半私密空间最后到私密空间的合理过度。按照传统居住习惯，住宅首层以起居室为中心，周围布置有餐厅、厨房、卫生间及车库，并设有老人卧室，各种管线集中分布，以减少上，下水管线投资。二层主要布置大小卧室及书房，每个居室均有较好的采光通风，主卧室均设专用卫生间。三层为坡屋面，可利用坡屋面上空设储物间及小书房、活动室，在坡屋面层上营造一种特殊的生活空间。2.3立面设计建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。同时立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要。要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。本案的立面设计吸取了江南民居的一些建筑风格，屋顶采用悬山做法。轻快、活泼；墙面上利用小波檐、窗檐、片墙等小尺度造型，配以浅色调墙体色彩，是墙面清新简洁，力求简单大方。另外，在屋面较隐蔽的位置设置太阳能热水器，既不影响立面造型，又可节约能源。2.4剖面设计建筑剖面图反映出的是建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。建筑的剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑的层数及建筑空间的组合关系。剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才能具体确定下来。2.5构造和建筑设计措施满足建筑物的各项使用功能要求：在建筑设计中，由于建筑物的功能要求和某些特殊需要，如保温、隔热、隔声、吸声、防射线、防腐蚀、防振等，给建筑设计提出了技术上的要求。为了满足使用功能的需求，在构造设计时，必须综合有关技术知识，进行合理的设计、计算，并选择经济合理的构造方案。有利于结构安全：建筑物除根据荷载大小、结构的要求确定构件的必须尺度外，在构造上需采取措施，以保证构件与构件之间的连接，使之有利于结构的安全和稳定。适应当地的施工技术水平：建筑构造设计必须与当地的生产力发展水平、施工技术水平相适应，否则难以实现。适应建筑工业化的需要：为确保建筑工业化的顺利进行，在构造设计时，应大力推广先进技术，选择各种新型建筑材料，采用标准设计和定型构件，为制品生产工厂化、现场施工机械化创造有利条件。2.5.1墙体墙体应该满足强度要求，刚度要求及抗震要求。为满足抗震要求，应设置贯通的圈梁和钢筋混凝土构造柱，使其具有一定的延伸性，减缓墙体的酥碎现象产生。墙脚和勒脚受到土壤中水分的侵蚀，致使墙身受潮，墙面层脱落，影响卫生环境，应做好防潮工作。门窗过梁用来支承门窗洞口上墙体的荷重，承重墙上的过梁还要支承楼板荷等，是承重构件，本工程内外墙均采用240厚KP1空心砖墙。墙体在设计中应具有足够的强度和稳定性，满足节能、保温、隔热等热工方面的要求，满足隔声要求。此外，作为墙体还应考虑防潮、防水及经济等方面的要求。2.5.2基础基础是建筑面地面以下的承重构件，是建筑物本身的组成部分。基础的作用是支撑上部结构荷载，并将荷载传给地基。本工程采用条形基础。2.5.3楼地面楼地面采用瓷砖地面，该种地向有良好的耐磨性，耐久性、防火防火性，并具有质地美观、表面光洁，下起尘，易清洁等优点。楼地层是多层建筑中沿水平方向分隔上下空间的水平构件，它承受作用其上的使用荷载和构件本身的自重，并将这些荷载传给墙或柱，它在水平方向起着水平隔板和连接竖向构件、保证竖向构件稳定的作用。3结构设计说明3.1工程基本概况3.1.1结构类型选择钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。3.1.2户型选择根据实际情况；（1）本工程基地面积不大。（2）本别墅含五室两厅三卫，每户建筑面积220m2 。左右设计了不同的户型，根据用户喜好选定。3.1.3基础形式本建筑工程地基条件多以粘土为主，充分考虑房屋安全，施工条件等因素，采用条形基础。3.1.4抗震设防要求本工程为8度抗震设防，二类场地，设计地震分组为第一组。设计地震基本加速度为0.2g,可确定抗震等级为二级。3.1.5各类参考系数基本风压：0 =0.40KN/m2雪压：0.45 kN/m2，地面粗糙度类别为C类。楼面活载：不上人屋面活荷为1.5kN/m2，走廊、楼梯活荷载为2.5kN/m2，楼面活荷为2.0kN/m2。3.2 确定结构计算3.2.1 三个假设(1)平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方 向的抗侧力结构不受力；(2)楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；(3)不考虑水平荷载作用下的扭转作用。3.2.2总信息节点总数= 20 柱子总数= 12 梁数= 13是否规则框架= 20600 支座约束数= 6 标准截面总数= 4活载计算信息= 1 风活载计算信息= 1 抗震等级= 2柱砼等级= 0 梁砼等级= 0 梁柱主筋级别= 3梁柱箍筋级别= 1 柱保护层= 30 梁保护层= 30柱梁自重计算信息= 2 基础计算信息= 0 输出方式= 1梁支座负弯矩调幅系数= 0.85梁惯性矩增大系数= 1.20 结构重要性系数= 1.00柱计算长度考虑GB50010-2002第7.3.11-3条规定= 0表一节点坐标节点号x坐标y坐标节点号x坐标y坐标( 1 )0.103.00( 2 )1.903.00( 3 )5.103.00( 4 )7.603.00( 5 )9.953.00( 6 )12.003.00( 7 )1.905.90( 8 )5.105.90( 9 )7.605.90( 10)9.955.90( 11)3.908.00( 12)7.608.10( 13)5.108.68( 14)6.309.28( 15)0.100.00( 16)1.900.00( 17)5.100.00( 18)7.600.00( 19)9.950.00( 20)12.000.00表二柱杆件关联号(左为上部节点号,右为下部节点号)( 1)151( 2)16 2( 3)173( 4)184( 5)195( 6)206( 7)27( 8)38( 9)49( 10)510( 11)912( 12)813表三梁杆件关联号(左为左边节点号,右为右边节点号)( 1)12( 2)23( 3)34( 4)45( 5)56( 6)78( 7)711( 8)89( 9)910( 10)1113( 11)1210( 12)1314( 13)1412表四支座约束信息( 1)15111( 2)16111( 3)17111( 4)18111( 5)19111( 6)20111表五柱平面内计算长度( 1)3.00( 2)3.00( 3)3.00( 4)3.00( 5)3.00( 6)3.00( 7)3.63( 8)3.63( 9)3.63( 10)3.63( 11)2.75( 12)3.48表六柱平面外计算长度( 1)3.00( 2)3.00( 3)3.00( 4)3.00( 5)3.00( 6)3.00( 7)3.63( 8)3.63( 9)3.63( 10)3.63( 11)2.75( 12)3.47表七节点偏心值( 1)0.00( 2)0.00( 3)0.00( 4)0.00( 5)0.00( 6)0.00( 7)0.00( 8)0.00( 9)0.00( 10)0.00( 11)0.00( 12)0.00( 13)0.00( 14)0.00( 15)0.00( 16)0.00( 17)0.00( 18)0.00( 19)0.00( 20)0.00标准截面数据( 1) 1.00 0.40 0.40( 2) 1.00 0.20 0.30( 3) 1.00 0.20 0.40( 4) 1.00 0.20 0.50柱截面类型号( 1) 1 ( 2) 1 ( 3) 1 ( 4) 1 ( 5) 2 ( 6) 1 ( 7) 1 ( 8) 1 ( 9) 1 ( 10) 2 ( 11) 1 ( 12) 1梁柱截面类型号( 1) 2 ( 2) 3 ( 3) 2 ( 4) 4 ( 5) 4 ( 6) 3 ( 7) 3 ( 8) 2 ( 9) 2 ( 10) 3 ( 11) 2 ( 12) 3 ( 13) 23.2.3荷载计算恒载计算表8节点荷载:节点弯矩垂直力水平力1-4.0040.200.0020.0057.800.0030.0073.700.004-4.4044.500.0052.4048.300.0062.9029.000.0070.0045.000.0080.0073.600.009-4.4044.500.0012-3.9039.300.00140.0033.900.000 柱间荷载 柱信息 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 梁间荷载 接上表类型 荷载值 参数6 7.22 0.956 9.50 1.256 12.16 1.606 7.98 1.056 12.16 1.606 8.40 1.006 5.04 0.606 10.50 1.256 9.50 1.25恒载内力表九柱(左面为柱下端,右为柱上端)杆件号 弯矩 轴力 剪力弯矩 轴力 剪力1-1.4061.40-0.450.04-49.400.452-2.63223.12-1.67-2.39-211.121.673-1.49323.20-0.67-0.05-311.200.674-1.10257.14-0.360.01-245.140.365-0.60146.73-0.45-0.75-142.230.456-1.2851.42-0.58-0.47-39.420.587-8.21126.51-8.79-17.27-114.918.7082.42200.041.241.18-188.44-1.2493.13167.771.792.05-158.17-1.79101.4570.931.583.12-66.58-1.58112.5281.031.360.48-72.23-1.36128.0472.967.6813.3161.84-7.68表十梁(左面为梁左端,右为梁右端) 13.960.459.20-1.82-0.456.83212.43-6.6619.79-10.366.6618.638.44-4.7618.78-6.534.7617.2547.79-2.6113.62-6.022.6112.11续表52.91-0.5810.89-2.430.5810.4261.91-14.3814.73-16.6214.3823.93715.3655.9421.2816.78-43.34-0.8887.40-7.9417.96-7.537.9418.0797.37-8.3614.57-0.59-0.598.8010-16.7818.79-26.17-28.45-11.2839.42118.5711.6813.62-4.13-23.7810.861215.1434.0919.961.95-26.87-5.5213-1.9527.361.94-5.15-35.0310.03表十一恒荷载作用下的节点位移(mm)节点号.X向位移Y向位移1-0.070.002-0.070.003-0.060.004-0.050.005-0.050.006-0.050.007-0.070.008-0.050.0090.030.0010-0.020.00110.250.39120.020.00130.020.00140.020.04活载计算表十二节点荷载:节点 弯矩垂直力 水平力1-0.706.700.0020.0016.000.00 续表30.0020.100.004-1.1010.800.0050.6012.000.0060.504.700.0070.009.300.0080.0020.100.009-1.1010.800.00100.204.800.00110.0012.200.0012-0.606.300.00130.008.400.00 柱间荷载 柱信息 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 表十三梁间荷载:1163.80.951166.41.601113.40.001165.01.251164.21.051166.41.601163.01.001113.41.251165.01.00111.80.001163.71.251111.80.001161.80.60连续数 荷载个数 类型 荷载值 参数 表十四活荷载标准值作用下的节点位移(mm)节点号.X向位移Y向位移1-0.020.012-0.020.033-0.020.04续表4-0.020.045-0.020.046-0.020.017-0.020.058-0.020.079-0.020.0510-0.010.06110.060.15120.000.05130.020.07140.010.06风荷载计算左风荷载节点荷载: 节点 水平力 垂直力 1 5.00 0.00 7 6.30 0.00 14 4.00 0.00 0 柱间荷载 柱信息 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 左风荷载内力各结构节点变位(mm)( 1) 0.2 ( 2) 0.2 ( 3) 0.2 ( 4) 0.2 ( 5) 0.2 ( 6) 0.2 ( 7) 0.4 ( 8) 0.4 ( 9) 0.4 (10) 0.4 (11) 0.5 (12) 0.4 (13) 0.4 (14) 0.4 (15) 0.0 (16) 0.0 (17) 0.0 (18) 0.0 (19) 0.0 (20) 0.0表十五柱(左面为柱下端,右为柱上端)杆件号弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力剪力 15.35-3.292.772.973.29-2.7725.33-3.412.793.033.41-2.79续表34.972.452.472.44-2.45-2.4745.19-2.862.753.052.86-2.7551.583.971.071.63-3.97-1.0765.833.133.454.53-3.13-3.4573.83-4.202.714.044.20-2.7183.851.703.065.02-1.70-3.0694.44-1.563.254.981.56-3.25102.054.061.281.66-4.06-1.2811-2.24-1.68-1.07-0.111.681.0712-0.991.12-0.030.92-1.120.03表十六梁(左面为梁左端,右为梁右端) 杆件号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力1-2.972.23-3.29-2.94-2.233.292-3.922.15-2.49-4.05-2.152.493-2.242.74-1.74-2.12-2.741.744-5.363.24-3.04-1.79-3.243.045-1.893.45-3.13-4.53-3.453.136-2.995.72-1.75-2.60-5.721.757-1.05-3.24-0.150.613.240.158-1.432.63-1.17-1.49-2.631.179-1.25-1.69-1.05-1.221.691.0510-0.61-3.06-1.08-0.883.061.0811-0.104.22-0.17-0.44-4.220.1712-0.04-2.48-0.25-0.302.480.25130.302.300.290.21-2.30-0.29右风荷载节点荷载: 节点 水平力 垂直力 1 -5.00 0.00 7 -6.30 0.00 14 -4.00 0.00