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毕业设计任务书（20 20 学年）设计(论文)题目学 院 名 称专 业(班级)学生姓名学 号起讫日期指导教师系负责人学院负责人摘要本工程多层学生公寓楼位于合肥市某高校内，其功能是为学校学生提供住所。本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，共五层，底层层高3.3米，其他层高均为3.3米，建筑物总高度为18.5米，总建筑面积为4022.15平方米。4人间设计，有独立的卫生间和阳台，能满足440人入住。本设计书包括如下部分：工程概况；楼盖设计；荷载计算；框架结构的受力分析、计算和设计；关键词：钢筋混凝土、框架、结构设计Abstract This project is located in a university student apartments in Deyang city. Its function is provides the residence for the school student. It is a multi-layer reinforced concrete frame. It has five stories, the height of the first storey is 3.3 meters, and the height of other stories are all 3.3 meters. The height of the whole building is 18.5 meters. The total floor space is 4022.15 square meters. One room can live four students, has the independence the bathroom and the balcony. Altogether can live 440 people.This paper includes the following parts:1. The survey of the program.2. The design of the floor slab.3. The calculation of the load.4.The mechanical analysis，calculation and design of the frame.Keywords Reinforced concrete, frame, the design of the structure目 录中文摘要Abstract第一章 工程概况 1第二章 楼盖设计 22.1 设计资料2.1.1楼面做法2.1.2楼面荷载2.1.3材料2.2 楼盖盖的结构平面布置图2.3 板的设计（弹性理论）2.3.1荷载计算2.3.3截面设计2.3.4次梁的设计第三章 框架结构布置及计算简图3.1梁柱尺寸3.1.1梁高3.1.2柱截面尺寸3.2计算简图3.3梁柱线刚度第四章 恒荷载内力计算4.1恒荷载计算4.1.1屋面框架梁线荷载标准值4.1.2楼面框架梁线荷载标准值4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值4.1.4楼面框架节点集中荷载标准值4.2恒荷载作用下的内力计算4.2.1计算简图4.2.2荷载等效4.2.3固端弯矩计算4.2.4分层计算弯矩（取半结构计算）第五章 活荷载内力计算5.1活荷载计算5.1.1框架梁线荷载标准值5.1.2框架节点集中荷载标准值5.2活荷载作用下内力计算5.2.1计算简图5.2.2荷载等效5.2.3固端弯矩计算5.2.4分层计算弯矩5.2.5不平衡弯矩分配5.2.6跨中弯矩计算5.2.7剪力计算5.2.8轴力计算第六章 风荷载内力计算6.1风荷载计算6.2内力计算6.2.1抗侧刚度和反弯点高度确定6.2.2剪力在各层分配（单位：kN）6.2.3柱端弯矩计算（单位：kN）6.2.4风荷载作用下的内力图第七章 地震作用内力计算7.1重力荷载代表值计算7.1.1屋面活荷载标准值7.1.2楼面活荷载标准值7.1.3屋盖、楼盖自重7.1.4女儿墙自重7.1.5二五层墙柱等自重7.1.6底层墙柱等自重7.2水平地震作用计算7.2.1各层D值汇总（D单位：104kN/m）7.2.2顶点位移计算（将重力荷载代表值Gi作为水平荷载）7.2.3基本自振周期7.2.4基本自振周期水平地震影响系数7.2.5结构底部剪力标准值7.2.6各层水平地震作用标准值7.2.7各层水平地震层间剪力7.2.8多遇地震下弹性层间位移7.3 一榀框架内力计算7.3.1层间剪力在各柱分配7.3.2反弯点高度确定7.3.3柱端弯矩计算（单位：kNm）7.4.4地震作用下的内力力图第八章 内力组合8.1 梁内力组合8.2 柱内力组合第九章 截面设计9.1 梁截面设计9.1.1正截面受弯承载力计算9.1.2斜截面受弯承载力计算9.2 柱截面设计9.2.1已知条件9.2.2构造要求9.2.3剪跨比和轴压比验算9.2.4柱正截面承载力计算9.2.5柱斜截面承载力计算第一章 工程概况本工程为某高校学生宿舍。工程为五层现浇钢筋混凝土框架结构。工程所在地抗震设防烈度为7度，类场地，设计地震为第二组，抗震等级为三级。丙类建筑。建筑标准：1、层数：56层2、屋面：柔性防水屋面。3、墙面：外墙为240厚空心砖；内墙为200厚空心砖或轻质隔墙。4、装修： （1）外墙：面砖、涂料、石材、集石、喷涂等自定。 （2）内墙：卫生间、瓷砖贴面至1800高；其余房间为普通粉刷。 （3）楼地面：门厅用石材面层，卫生间为防滑地砖，其他均为地砖面层。 （4）顶棚：初变、配电房、公共楼梯外，均为轻钢龙骨石膏或矿棉板吊顶。 （5）门窗：喷涂铝合金窗外窗；其他视设计需要而定。5、建筑平面形式：内廊式。6、结果类型：现浇钢筋混凝土框架结构。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。常年主导风向为东南风，基本风压0.35kN/m2，基本雪压0.60kN/m2。场地范围内土质构成，自地表向下依次为：a层：杂填土，厚度0.7m，地基承载力标准值80kPa；b层：粉质粘土，厚度0.51.0m，地基承载力标准值150kPa；c层：粘土，厚度57m，硬塑状，地基承载力标准值240kPa。本设计计算书包括楼盖、框架主体结构计算和设计。第二章 楼盖设计2.1 设计资料2.1.1楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。2.1.2楼面荷载：均布活荷载标准值2kN/m22.1.3材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2.2 楼盖盖的结构平面布置图 见图2-1图2-1 楼盖结构平面布置图2.3 板的设计（弹性理论）2.3.1荷载计算活荷载标准值： 2.0 kN/m2恒荷载标准值：水磨石面层 0.65 kN/m220厚水泥砂浆找平0.02×20=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.02×17=0.34kN/m2 小计 3.89 kN/m2荷载设计值g=1.2×3.89=4.67kN/m2 ，q=1.4×2.0=2.8kN/m2q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.07kN/m2，g+q =7.47kN/m2.3.2弯矩计算弯矩值计算表表2-1ABCDl01 (m)2.43.62.43.6l02 (m)7.27.27.27.2l01/l020.330.500.330.50m1(0.04+0.2×0.0038) ×6.07×2.42+(0.0965+0.2×0.0174) ×1.4×2.42=2.248(0.0397+0.2×0.0042) ×6. 07×3.62+(0.0212+0.2×0.0862) ×1.4×3.62=3.923(0.0400+0.2×0.0038) ×6.07×2.42+(0.0205+0.2×0.0880) ×1.4×2.42=1.749(0.04+0.2×0.0038) ×6.07×3.62+(0.0559+0.2×0.0079) ×1.4×3.62=4.121m2(0.0038+0.2×0.04) ×6. 07×2.42+(0.0174+0.2×0.0965) ×1.4×2.42=3.05(0.0042+0.2×0.0397) ×6.07×3.62+(0.0862+0.2×0.0212) ×1.4×3.62=2.607(0.0038+0.2×0.0400) ×6. 07×2.42+(0.0880+0.2×0.0205) ×1.4×2.42=1.160(0.0038+0.2×0.04) ×6.07×3.62+(0.0079+0.2×0.0559) ×1.4×3.62=1.236m1-0.0829×7.47×2.42=-3.600-0.0829×7.47×3.62=-8.101-0.0829×7. 47×2.42=-3.600-0.0829×7. 47×3.62=-8.101m2-0.0570×7. 47×2.42=-2.476-0.0570×7. 47×3.62=-5.570-0.0570×7.47×2.42=-2.476-0.0570×7.47×3.62=-5.5702.3.3截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。最小配筋率smin=0.27%，则Asmin=0.27%×1000×100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0<1.5时减小20%，当lb/l0=1.52.0时减小10%；楼板的角区格不折减。为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见表2-2楼面板配筋计算表表2-2 跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向800.8×2.248=1.798112.668180279l02方向700.8×0.713=0.57040.828180279Bl01方向803.923245.808180279l02方向702.607186.688180279Cl01方向801.749109.598180279l02方向701.16083.068180279Dl01方向804.121329.688150335l02方向701.23686.528180279支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A80-0.8×2.476=-1.981124.128180279A-B80-5.570349.008140359A-C80-2.476155.148180279C-D80-5.570349.008140359B-B80-5.570349.008140359B-D80-8.101505.768100503边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)B80-5.570349.008140359Dl01方向80-8.101505.768100503l02方向80-5.570349.008140359C80-2.476155.1481802792.3.4次梁的设计次梁L跨度7.2m，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=23.76kN/m次梁自重0.2×(0.6-0.1)×25×1.2=3kN/m次梁粉刷0.02×(0.6-0.1)×2+0.2×17×1.2=0.5kN/m填充墙自重和粉刷 0.24×(3.3-0.6) ×18+0.02×2×(3.3-0.6×17) ×2=15.34 kN/m则荷载总设计值g+q=42.6kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度=1400mm混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=242mm2跨中：配置414(As=615mm2)支座：配置420(As=1256mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得取s=200mm第三章 框架结构布置及计算简图3.1梁柱尺寸3.1.1梁高hb=(1/121/8)l横向 hb=600900mm，取800mm纵向 hb=600900mm，取700mm过道 hb=200300mm，考虑到次梁高度为600mm，也取为600mm梁宽 b=(1/21/3)h400266,300200,统一取b=300 mm3.1.2柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，8度设防，高度<30m，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：N=5×15×7.2×(3.6+1.2)=2592kN由轴压比限值得Ac=mm2为安全起见，取底层柱截面尺寸为550mm×550mm，其他层为500mm×500mm3.2计算简图取轴线处框架，两端悬挑单独计算。初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为3.3+0.5+0.5=4.3m图3-1 框架结构计算简图3.3梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm2)AB,CD跨梁 i=2E××0.3×0.83/7.2=3.56×10-3EBC跨梁 i=2E××0.3×0.63/2.4=4.5×10-3E上部各层柱i= E××0.54/3.3=1.6×10-3 E底层柱 i= E××0.554/4.3=1.8×10-3 E将梁柱线刚度标于计算简图中第四章 恒荷载内力计算4.1恒荷载计算4.1.1屋面框架梁线荷载标准值20厚水泥沙浆找平0.02×20=0.40kN/m280160厚（3%找坡）膨胀珍珠岩(0.08+0.16)÷2×7=0.84kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.02×17=0.34kN/m2 屋面恒荷载 4.44 kN/m2边框架梁自重 0.3×0.8×25=6kN/m边框架梁粉刷 2×(0.8-0.1)×0.02×17=0.48kN/m中框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5kN/m2中框架梁粉刷 2×(0.6-0.1)×0.02×17=0.34kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g5AB1=6.48kN/m g5BC1=4.84kN/mg5AB2=4.44×3.6=15.98kN/mg5BC2=4.44×2.4=10.66kN/m4.1.2楼面框架梁线荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平 0.02×20=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.02×17=0.34kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2 楼面恒荷载 3.89 kN/m2边框架梁自重及粉刷 6.48kN/m中框架梁自重及粉刷 4.84kN/m边跨填充墙自重 0.24×(3.3-0.8)×18=10.8kN/m填充墙粉刷 (3.3-0.8)×0.02×2×17=1.7kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1=6.48+10.8+1.7=18.98kN/m gBC1=4.84kN/m gAB2=3.89×3.6=14.00kN/m gBC2=3.89×2.4=9.34kN/m4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重 0.3×0.8×7.2×25=43.2kN纵向框架梁粉刷 2×(0.8-0.1)×0.02×7.2×17=3.43kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 2×(3.6/2)2×4.44=28.77kN次梁自重及粉刷 0.6×0.2×25×7.2/2+2×0.02×(0.6-0.1)×7.2/2=10.87kN次梁传来的屋面恒荷载 (1-2×0.252+0.253)×4.44×3.6×7.2/2=51.25kN1m高女儿墙自重及粉刷 1×7.2×0.24×18+2×1×7.2×0.02×17=36kN 则顶层边节点集中荷载为：G5A=176.52kN纵向框架梁自重及粉刷 43.1+3.43=46.63kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 28.77+(1-2×0.172+0.173)×4.44×7.2×2.4/2=65.10kN次梁自重、粉刷及传来的屋面恒荷载 10.87+51.25=62.12kN 则顶层中节点集中荷载为：G5B=173.85kN4.1.4楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重及粉刷 46.63kN纵向框架梁传来的楼面恒荷载 2×(3.6/2)2×3.89=25.21kN次梁自重及粉刷 10.87kN次梁传来的楼面恒荷载 (1-2×0.252+0.253)×3.89×3.6×7.2/2=44.9kN钢窗自重 (2×1.0×1.7+1.2×2.6) ×0.4×2=5.216kN墙体自重 (3.3×7.2-6.52)×0.24×18=74.48kN墙面粉刷 2×(3.3×7.2-6.52)×0.02×17=13.07kN框架柱自重 0.502×3.3×25=20.63kN柱面粉刷4×0.5×0.02×17=0.68kN 中间层边柱节点集中荷载为：GA=241.69kN纵向框架梁自重及粉刷 46.63kN纵向框架梁传来的楼面恒荷载25.21+(1-2×0.172+0.173)×3.89×7.2×2.4/2=57.04kN次梁粉刷、自重及传来的楼面恒荷载 10.87+44.9=55.77kN木门自重 2×1.0×2.6×0.2=1.04kN墙体自重 (3.3×7.2-5.2)×0.24×18=80.18kN墙面粉刷 2×0.02×(3.3×7.2-5.2)×17=12.62kN框架柱自重及粉刷 20.63+0.68=21.31kN 中间层中柱节点集中荷载为：GB=274.59kN4.2恒荷载作用下的内力计算4.2.1计算简图4.2.2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下4.2.3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4.2.4分层计算弯矩（取半结构计算）1）顶层分配系数计算如下内力计算过程见表 4-1（单位：kNm）表 4-11-41-22-12-52-30.2880.7120.4910.1990.310-89.4789.47-5.5225.7763.7031.85-28.43-56.86-23.04-35.908.1920.2410.24-2.52-5.03-2.04-3.170.731.790.90-0.44-0.18-0.2834.69-34.6970.13-25.26-44.87M见图4-3（单位：kNm）2）中间层分配系数计算如下内力计算过程见表4-2（单位：kNm）表4-23-63-13-44-34-24-74-50.2240.2240.5520.4100.1660.1660.258-135.86135.86-5.1330.4330.4375.0037.5-34.49-68.97-27.93-27.93-43.407.737.7319.049.52-1.95-3.90-1.58-1.58-2.460.440.441.080.54-0.22-0.09-0.09-0.1438.638.6-77.2110.33-29.6-29.6-51.13M见图4-4（单位：kNm）3）底层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）表4-33-63-13-44-34-24-74-50.2120.2650.5230.3930.1590.1990.249-135.86135.86-5.1328.836.0071.0535.53-32.68-65.35-26.44-33.09-41.416.938.6617.098.55-1.68-3.36-1.36-1.71-2.130.360.450.880.44-0.17-0.07-0.09-0.1136.0945.11-81.2111.54-27.87-34.89-48.78M见图4-5（单位：kNm）5.不平衡弯矩分配计算过程见表4-4（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩表4-4左梁上柱下柱右梁4.859.1612.87-9.16-7.91-9.873.0611.566.097.50-8.42-5.387.4012.87-13.49-6.84-9.874.7212.877.18.09-9.87-6.597.7819.56-15.57-6.59-9.875.0912.876.627.86-9.87-6.698.7915.04-15.41-6.11-9.294.9412.879.463.88-9.87-8.30-2.77-6.731.962.466.跨中弯矩计算7.剪力计算 8.轴力计算框架结构的剪力图和轴力见图4-7（单位：KN）图4-7 恒荷载作用下的V，N图（单位：KN）第五章 活荷载内力计算5.1活荷载计算5.1.1框架梁线荷载标准值qAB=2.0×3.6=7.2kN/mqBC=2.0×2.4=4.8kN/m5.1.2框架节点集中荷载标准值边节点：纵向框架梁传来的活荷载 3.62×2.0/2=12.96kN次梁传来的活荷载 (1-2×0.252+0.253)×2.0×3.6×7.2/2=23.09kN则QA=36.05kN中节点：纵向框架梁传来的雪荷载 12.96+(1-2×0.172+0.173)×2.0×7.2×2.4/2=31.58kN则QB=31.58+23.09=54.67kN5.2活荷载作用下内力计算5.2.1计算简图图5-1 计算简图5.2.2荷载等效顶层边跨 中跨 荷载等效后的计算简图5-2：图5-2 等效后的计算简图5.2.3固端弯矩计算边跨 中跨 5.2.4分层计算弯矩1）顶层内力计算过程如表5-1（单位：kNm）表5-11-41-22-12-52-30.2880.7120.4910.1990.310-27.6927.69-1.447.9719.729.86-8.87-17.73-7.19-11.192.556.323.16-1.55-0.63-0.9810.52-10.5221.43-7.82-13.61M图如5-3（单位：kNm）图5-3 顶层弯矩图2）中间层内力计算过程见表5-2（单位：kNm） 表5-23-63-13-44-34-24-74-50.2240.2240.5520.4100.1660.1660.258-27.6927.69-1.446.206.2015.297.65-6.95-13.90-5.63-5.63-8.741.561.563.831.92-0.79-0.32-0.32-0.497.767.76-15.5222.57-5.95-5.95-10.67M如图5-4（单位：kNm）图5-4 中间层弯矩图3）底层内力计算过程如下（单位：kNm）表5-3 3-63-13-44-34-24-74-50.2120.2650.5230.3930.1590.1990.249-27.6927.69-1.445.877.3414.487.24-6.58-13.16-5.33-6.66-8.341.401.743.441.72-0.68-0.27-0.34-0.437.279.08-16.3522.81-5.60-7.00-10.21M图见图5-5（单位：kNm）图5-5 底层弯矩图5.2.5不平衡弯矩分配计算过程如表5-4（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩表5-4左梁上柱下柱右梁0.971.842.59-1.04-1.58-1.980.613.512.141.88-2.61-1.851.232.59-3.37-1.21-1.981.182.591.431.62-1.98-1.321.432.59-2.86-1.32-1.981.022.591.331.58-1.98-1.341.773.03-3.10-1.23-1.870.992.591.900.78-1.98-1.66-0.55-1.350.390.49不平衡弯矩调整之后即可得出活荷载作用下框架弯矩图（单位：kNm）图5-6 活荷载作用下的M图（单位：kNm）5.2.6跨中弯矩计算5.2.7剪力计算中跨端部剪力各边跨段部剪力：5.2.8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下（单位：kN）V N图5-7 活荷载作用下的V，N图（kNm）第六章 风荷载内力计算基本风压w0=0.35kN/m2，地面粗糙度为B类。6.1风荷载计算wk=zszw0，建筑物高度<30m，故z=1.0迎风时s1=+0.8，背风时s2=-0.5，则s=0.8+0.5=1.3计算过程见下表表6-1楼层高度H(m)zwkA(m2)P(kN)五171.180.99719.0819.02四13.71.10.93023.7622.1三10.41.010.85323.7620.27二7.11.00.84523.7620.08一3.81.00.84525.5621.6计算简图6-1（单位：kN） 图6-1 计算简图6.2内力计算6.2.1抗侧刚度和反弯点高度确定计算过程见表6-2表6-2楼层KD(104kN/m)y0y12y23y3yhh-yh边柱五2.2250.532.80.410101.351.95四2.2250.532.80.45010101.491.81三2.2250.532.80.50010101.651.65二2.2250.532.80.50010101.651.65一1.980.622.170.5500.7702.371.93中柱五5.040.723.810.450101.491.81四5.040.723.810.50010101.651.65三5.040.723.810.50010101.651.65二5.040.723.810.50010101.651.65一4.480.772.70.5500.7702.371.936.2.2剪力在各层分配（单位：kN），