兰州市隆德家园1号楼土木工程毕业设计.doc

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1、1 前言毕业设计是我们在毕业前最后的学习和综合训练阶段，是深化、拓宽、综合学习的重要过程。因此毕业设计对提高我们的专业水平具有十分重要的意义。作为建筑工程专业的毕业设计，采用了住宅楼作为设计题目，具有广泛的应用性。一幢建筑物的设计包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计除了要满足使用者的功能要求，还要考虑到经济、美观、实用等要求。本设计是在任务书的要求下设计的，在考虑了具体使用要求的前提下，还尽量考虑了防火、防滑、保温隔热等方面的要求。例如，在卫生间设置了防滑地板砖。另外，还考虑了采光、通风的要求，窗的面积的大小根据窗地比来确定的。此外，在设计中尽量考虑到功能合理，结构经济合理。 在结构设计计算

2、中，结构设计需满足的要求有：安全性、实用性、耐久性等。这三方面总称为结构的可靠性，科学的设计方法就是在结构的可靠与经济之间选择一种最佳的平衡。 在本设计中采用了全现浇钢筋混凝土框架结构，由梁、柱构件通过结点连接构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。框架结构体系的优点是：建筑平面布置灵活，能够获得较大空间，加隔墙后也可做成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟，通过合理设计，框架本身的抗震性能较好，能够承受较大的变形；在一定高度范围内造价也较低。由于框架结构的构件主要是梁和柱，所以梁、柱的尺寸都不能太大，否则影响使用面积，因此框架结构的侧移刚度较小，水平位移大，这是它主要的缺

3、点，并因此限制了框架结构的建筑高度。在高层建筑中，梁、柱必须做成刚接，梁的跨度受到梁断面尺寸的限制，柱断面的尺寸要根据所承受的轴力和弯矩的大小确定，在地震区，柱的断面尺寸还受到轴压比的限制。 在本设计中，建筑物位于山东省烟台市，地震设防烈度为八度第二组，层数为六层，综合各种结构体系的优缺点及设计的要求，从而选择了框架结构。另外，本设计依据地形条件及土层的承载力把基础设计为桩基础，采用的是大直径人工挖孔灌注桩。这种基础在多层建筑设计中用得比较广泛，它的承载能力好，不容易下沉或偏移，而且比较经济。2 设计总说明2.1 建筑设计说明2.1.1总平面设计 本设计为兰州市隆德家园1号楼，根据当地的环境，

4、即建设地段的大小、形状、道路交通情况、地形条件、朝向、主导风向、气候条件等，做出了总平面设计，即设置了功能分区、组织道路系统、安排出入口以及布置绿化和其它附属设施。2.1.2平面设计本设计的原则是：尽量在满足住宅楼的使用要求的基础上，考虑到经济、美观 、实用等要求。通过平面组合设计、交通组织及防火疏散设计及柱网布置等做出了平面设计，包括房间使用面积、形状、大小的确定；门窗大小及位置的确定；楼梯、过道的设计。2.1.3剖面设计 根据平面设计进行剖面设计，层数为6层，2-6层高均为3.3m，层层高为4.3m，总高为24.3m。其中根据层高对楼梯踏步进行了设计。2.1.4立面设计根据建筑内部空间组合

5、的平、剖面关系，进行立面设计。包括对门窗进行了调整，并对入口、雨蓬、建筑装饰等进行重点及细部调整。立面整体呈米黄色。2.1.5屋面、楼地面做法屋面、楼地面具体做法如图1、图2所示。另外，卫生间墙面满铺瓷砖，地面为防滑地板砖、厕所墙裙高铺瓷砖，地面均设地漏。2.1.6门、窗做法窗一律采用铝合金，建筑图中编号为M-1是大门，编号M-2是各户的门，编号M-4和M-5分别是卧室和卫生间门，M-3是阳台门。2.2结构设计说明2.2.1结构方案选择 该建筑为6层住宅楼，建筑平面布置灵活，且需要较大空间，可考虑采用框架结构或框剪结构。由于框架体系具有如下的特点：它是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，由

6、梁、柱承受竖向荷载和水平荷载，墙仅起维护作用。其优点是建筑平面布置灵活，可做成需要较大空间的会议室，也可做成小空间的房间；缺点是梁柱截面尺寸不能太大，侧向刚度较小，水平位移大。受力变形特点：框架结构本身的抗震性能较好，能承受较大变形，特别适用于建筑高度不超过60m的建筑物。所以本设计中采用框架结构。2.2.2结构布置 根据该住宅楼的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面、剖面的设计，具体布置见建筑设计图纸部分。本住宅楼共六层，二-五层层高均为3.3m，一层层高为4.3m。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100。外墙和内墙均采用加气混凝土填充墙砌筑，外墙厚300，内墙厚20

7、0。结构布置见图3。图3 结构布置图3 结构设计计算3.1构件尺寸的确定梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，梁截面宽度可取1/31/2梁高，由此可估算的梁截面尺寸如下，混凝土强度等级取C30(f=14.3N/ mm,f=1.43N/ mm),梁、柱纵向受力钢筋采用HRB400级钢(f= f=360N/mm ),箍筋选用HPB235级钢筋(fyv=210 N/mm)。 梁截面尺寸（一至六层） ：纵向外框架梁：bh=350mm700mm 纵向内框架梁：bh=350mm500mm 横向外框架梁：bh=350mm700mm 横向内框架梁：bh=350mm500mm 次梁：bh=250mm400mm

8、柱截面尺寸可根据式（1）和式（2）粗略确定： Ac 式（1） N= 式（2）由规范可知框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值=0.8，各层的重力荷载代表值近似取12kN/,边柱及中柱的负载面积分别为3.752.55和3.753.6。边柱：Ac=78239mm中柱：Ac=106206 mm如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为280和326。设计中，截面尺寸取为400mm400 mm（一至六层）。女儿墙高：0.6m 柱截面取200mm200mm 女儿墙板厚：60mm。框架结构的计算简图见图4：图4 横向框架计算简图 取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-5层柱高度即为层高

9、，取2.8m, 底层柱高度从室内外地平取至一层板底，室内外地平标高初步定为-0.600m,即h1=2.8+0.6=3.4m。3.2重力荷载计算3.2.1屋面的永久荷载标准值屋面（不上人）： 30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66kN/ 三毡四油防水层 0.4 kN/ 20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/ 150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kN/ 100厚钢筋混凝土板 250.10=2.5kN/ 合 计 4.71kN/1-6层楼面: 瓷砖地面（包括水泥粗砂打地） 0.55 kN/ 100厚钢筋混凝土板 250.10=2.5 kN/ 合 计 3.05kN/3

10、.2.2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 0.5 kN/楼面活荷载标准值 2.0 kN/屋面雪荷载标准值 r=1.00.15=0.15 kN/ 式中: r为屋面积雪分布系数,取r=1.03.2.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，因板自重已计入楼面(屋面)的恒载之中，故计算梁自重时梁截面高度应取梁原高度减去板厚。同时，梁两侧的面层(粉刷层等)重量也应计入梁自重内。对于柱，取每层层高值，底层柱从室内外高差取至二层楼板顶面，即3.4m。对于梁，取减去两端柱的净长。对墙、门、窗等计算出单位面积上的重力荷载。计算墙的重力荷

11、载时，墙长应取减去柱之后的净长，墙高应减去梁高之后的净高。（1）梁柱重力荷载标准值钢筋混凝土德自重=25 kN/m3，各层的梁、柱尺寸相同。表3.1 梁重力荷载标准值层次构件bh（m2）g=bh nGiGikN/m（m）（kN）(kN)1-6层KL1（6）0.30.53.752.619.75068.6253.8228.500217.5002.9110.8753.2112.000KL2（7）0.30.53.753.2112.00069.1880.250.53.1252.618.1253.8223.750216.2502.919.0633.2110.000KL3（6）0.250.53.1253.2

12、220.00068.4382.618.1255.0231.2502.919.063KL4（6）0.30.53.753.2224.00082.1252.619.7505.0237.5002.9110.875KL5（2）0.30.53.751.716.37522.8754.4116.500KL6（3）0.30.53.754.7117.62536.6880.250.53.1251.715.3134.4113.750KL7（3）0.250.53.1254.7114.68833.755KL11（3）1.715.3134.4113.750KL8（1）0.250.53.1254.7229.31529.375

13、KL9（2）0.250.53.1251.915.93819.6884.4113.750KL10（3）0.250.53.1254.7114.68833.7511.715.3134.4113.750KL12（3）0.30.53.754.7117.62540.51.716.3754.4116.500L10.250.42.54.2221.00064.5L20.250.42.52.1210.500L30.250.42.54.8224.000L40.250.42.51.829.000Gi603.255表3.2 柱重力荷载标准值层次构件b （mm）g=bh (kN/m) (m)nG (kN)女儿墙Z0.20

14、.210.61710.26Z0.40.441.5291745Z0.40.442.929336.42-4Z0.40.442.829324.8底层Z0.40.443.129359.6注：1)表中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。（2）墙体参数计算外墙为300mm厚的加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖（0.5kN/），内墙面为厚20mm厚的抹灰，则外墙单位面积重力荷载为：0.5+5.70.3+170.02=2.55 kN/内墙为200mm厚的加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：5.70.2+2170.02=1.82kN/隔墙为100mm

15、预制钢筋混凝土板墙,则单位隔墙面重力荷载为：0.125=2.5 kN/ 女儿墙为60mm预制钢筋混凝土板墙，则单位墙面重力荷载为：0.0625=1.5 kN/表3.3 墙体重力荷载标准值层次构件（m）h （m）S （m2）S门窗 （m2）S墙= S-S门窗（m2）Gi （kN）Gi（kN）底层外墙653.1-0.5=2.616939.23129.77330.91764.993内墙71.23.1-0.5=2.6185.1219.58165.54301.283隔墙25.83.1-0.5=2.667.0813.9653.12132.82-4外墙652.8-0.5=2.3149.536.89112.6

16、1287.156669.464内墙71.22.8-0.5=2.3163.7619.58144.18262.408隔墙25.82.8-0.4=2.461.9213.9647.96119.95外墙652.9-0.5=2.415636.89119.11303.731705.447内墙71.22.9-0.5=2.4170.8819.58151.3275.366隔墙25.82.9-0.4=2.564.513.9650.54126.35顶层外墙651.5-0.5=1.06518.0446.96119.748346.934内墙71.21.5-0.5=1.071.29.7961.41111.766隔墙25.8

17、1.5-0.4=1.118.386.9821.453.5女儿墙68.80.641.28041.2861.92（3）门、窗参数计算防盗门单位面积重力荷载为0.45kN/，木门单位面积重力荷载为0.2kN/，铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/。表3.4 门窗重力荷载标准值层次构件bh (mm)Ai ()ngi （kN/m2）Gi (kN)备注Gi （kN）底层M11.52.13.1510.451.418三合一防盗门21.583M20.92.11.8920.451.701三合一防盗门M30.92.01.870.22.52夹板门M40.82.01.6110.23.52夹板门TLM11.82.13.

18、7820.21.512推拉玻璃门C11.51.52.2590.48.1铝合金属推拉窗C21.81.52.720.42.16铝合金属推拉窗C30.90.90.8130.40.972铝合金属推拉窗2-6M20.92.11.8920.451.701三合一防盗门20.389M30.92.01.870.22.52夹板门M40.82.01.6110.23.52夹板门TLM11.82.13.7820.41.512推拉玻璃门C11.51.52.2590.48.1铝合金属推拉窗C21.81.52.720.42.16铝合金属推拉窗C30.90.90.8140.41.296铝合金属推拉窗3.2.4楼板、雨篷、阳台楼

19、板、屋面的重力荷载值 （1）板的重力荷载值： 1到6层的板的重力荷载值相同，板厚为100mm 各层楼面使用面积=（24.3+0.4）（12+0.4）-3.65.1-0.324.3-60.4+24.3-70.4+（12-0.43）2-0.2（4.8-0.4）5 +（5.1-0.4）5+2（3-0.4）+（3.3-0.4）2+（3.6-0.4）3+（1.8-0.2）2-290.42=249.92m2 楼板的重力荷载值：249.923.05=762.256kN （2）屋面：屋面面积：（24.3+0.4）（12+0.4）-3.65.1=287.92m2重量：287.924.71=1356.10kN3.

20、2.5各层永久荷载代表值顶层永久荷载代表值：1.2（603.255+346.934+193.41+20.3891/2+1356.1）=3011.87kN五层永久荷载代表值：1.2（603.255+336.4+705.447+20.389+762.256+195.345）=3147.71kN四层永久荷载代表值：1.2（603.255+324.8+669.464+20.389+762.256+195.345）=3090.61kN三层永久荷载代表值：1.2（603.255+324.8+669.464+20.389+762.256+195.345）=3090.61kN二层永久荷载代表值：1.2（603

21、.255+324.8+669.464+20.389+762.256+195.345）=3090.61kN底层永久荷载代表值：1.2（603.255+359.6+764.993+21.583+762.256+4.08+195.345）=3253.33kN3.2.6活载计算 （1）楼面均布活载各层楼面使用面积=249.92m2楼面活载=249.92 m22.0kN/m2=499.84kN （2）阴、阳台均布活载阴、阳台面积=4.083+6.242=24.72m2阴、阳台活载=24.72m22.5kN/m2=61.8kN （3）屋面均布活荷载（屋面为不上人屋面）屋面面积：287.92m2屋面活载=2

22、87.92m20.5 kN/m2=143.96kN （4）雪荷载屋面面积：287.92m2雪荷载=287.92 m20.15 kN/m2=43.188kN3.2.7重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G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.重力荷载代表值是结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，见图5。G6=3011.87+143.96+43.1880.5=9580.3kN 平均：11.036kN/m2G5=3147.71+（499.84+61.8）0.5=9580.3kN 平均：11.908kN/m2G4=3090.61+（499.84+6

23、1.8）0.5=9580.3kN 平均：11.710kN/m2G3=3090.61+（499.84+61.8）0.5=9580.3kN 平均：11.710kN/m2G2=3090.61+（499.84+61.8）0.5=9580.3kN 平均：11.710kN/m2G1=3253.33+（499.84+61.8）0.5=11894.2kN 平均：12.27kN/m2 图5 各质点的重力荷载代表值3.3框架侧移刚度计算3.3.1横梁的线刚度i i= 式（3）其中为混凝土弹性摸量，为梁的计算跨度。为梁的截面惯性矩，本设计中楼面采用现浇楼面，可近似按表3-1采用表3.5 梁截面惯性矩取值楼面做法中框

24、架梁边框架梁现浇楼面=2.0=1.5表3.6 横梁线刚度i计算表类别层次/(N/mm)bh（mm）（m4）L/(mm）/L/（Nmm）1.5/L/（Nmm）2/L/（Nmm）边横梁13.153507007.14980002.8134.2195.6262-63.0350700714680001.6882.5313.376走道梁13.153505002.60424004.1016.1528.2022-63.03505002.60424003.9065.8594.8123.3.2柱的线刚度 =/h 式（4）其中为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度表3.7柱线刚度计算表层次 (m)(kN/m) (m

25、m)(m4)=/(kNm)2-63.33.151070.40.42.13310-39.3910414.33.01070.40.42.13310-315.621043.3.3柱的侧移刚度DD= 式（5） 其中，为柱侧移刚度修正系数，本设计中底层采用固接，故底层修正系数=，一般层修正系数=，表示梁柱线刚度比。 根据梁柱线刚度比的不同，可将柱子分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。计算结果分别见下表。表3.8 中框架柱侧移刚度D值 (KN/m)层次A轴边柱(5根)D轴边柱(3根)3-60.4010.14176010.9040.242043157048020.3910.15121812

26、0.8010.2912651472489010.2810.817194010.7510.31024011651180表3.9 边框架柱侧移刚度D值 (KN/m)层次A-1 ， A-10B-1 ， B-103-60.2910.112124120.5890.121210016682620.2560.121121160.5160.151258797599010.2310.301171420.4140.3812106076404表3.10 楼梯间框架柱侧移刚度D值(KN/m)层次C-5 ， C-6D-5 ， D-63-60.3120.151190810.2890.124101045837021.506

27、0.212235010.2010.07189006480210.4190.204201700.1810.2182140083140将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表3.11。表3.11 横向框架层间侧移刚度D值 (KN/m)层次123456810724865682695676695676695676695676=810724/865682=0.9370.7,故该框架为规则框架.3.4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移刚度计算3.4.1横向自振周期计算结构顶点的假想侧移公式: = 式（6） = / 式（7）= 式（8） 其中:为集中在k层楼面处的重力荷载代

28、表值, 为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力,为第i层的层间侧移刚度, ,分别为第i,k层的层间侧移,S为同层内框架柱的总数,计算过程见表3.12.表3.12 结构顶点的假想侧移计算层次611427.111427.169567616.4291.7359580.321007.469567630.2275.3349580.330587.769567643.9245.1339580.34016869567657.7201.2329580.349748.386568267.5143.53111894.261642.581072476.0376.03按式=1.7计算基本

29、周期: 其中: 为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m), 为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.60.7，本设计中取=0.7，则3.4.2水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中,结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，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（9）计算：= 式（9）式中为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点应取总重力荷载代表值得85%，为相应于结构基本自振周期得水平地震影响系数值=0.85=0.85（11894.2+9580.34+11427.1） =52396.13kN本工

30、程为第类场地，地震设防烈度为八度第二组，特征周期为=0.40s多遇地震为8度时，水平地震影响系数最大值=0.16=总水平地震作用标准值（即底部剪力）=0.08652396.13=4506.11kN因1.4=1.40.3=0.42s=0.63s，所以考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用按式（10）计算： 式（10）其中：、分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值， 、分别为质点i、j的计算高度，则具体计算过程见表3.13，各楼层地震剪力按式（11）计算： = 式（11） 其中：为作用在楼面处的水平荷载。计算结果也见表3.13。表3.13 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次/m

31、/m/kN/kNm/kN/kN1.021.81846.840260.20.053210.1210.163.320.89580.3199270.20.2621038.41248.553.317.59580.3167655.30.220871.92120.443.314.29580.3136040.30.179709.52829.933.310.99580.3104425.30.1371543.43373.323.37.69580.372810.30.096380.53753.814.34.311894.241195.30.054214.83967.8注：Hi为第i层楼板离地面得高度。各质点水平地

32、震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图6。（a）水平地震作用分布 (b) 层间剪力分布图6 横向水平地震作用及楼层地震剪力（单位kN）3.4.3水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按式（12）和式（13）计算计算过程见表3.14，表中还计算了各层的层间弹性位移角， 式（12） 式（13） 表3.14横向水平地震作用下的位移验算层次/kN/kN/m/61248.56956761.7922.9933001/184452120.46956763.0521.233001/118242829.96956764.0718.1533001/81133373.369567

33、64.8514.0833001/68023753.88656824.349.2328001/76013967.88107244.894.8943001/879由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第三层，其值为1/6801/550，满足 的要求。 3.4.4水平地震作用下框架内力计算 （1） 取框架中的轴线为计算单元，用D值法进行计算，其余框架内力计算从略。D值法是用修正柱的抗侧移刚度和调整反弯点高度的方法计算水平荷载作用下的框架内力。D值法忽略了柱的轴向变形，还作了另外一些假定。因此，也是一种近似计算方法。在规则框架中使用D值法效果较好，所以用D值法进行计算，框架端剪力及弯矩分别按式（14）、

34、式（15）、式（16）计算： 式（14） 式（15） 式（16）其中 : 为i层j柱的侧移刚度，h为该层柱的计算高度，y为框架柱的反弯点高度比。取自表3.11，层间剪力取自表3.13，各柱反弯点高度比y按式（17）确定： 式（17）其中：为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，、为 上、下层高度变化时反弯点高度比的修正值，为框架柱的标准反弯点高度比，均由表中查取。本设计中底层柱需考虑修正值，第二层需考虑修正值，其余柱均无修正。具体计算过程见表3.15。表3.15（a）A柱（边柱）端弯矩及剪力计算层次/m/kN/N/mmy63.31248.56956761760131.50.4010.22

35、0.7983.1653.32120.46956761760153.60.4010.3561.91114.9743.32829.96956761760171.60.4010.4094.51141.7733.33373.36956761760185.30.4010.45126.67154.8223.33753.88656822181294.60.3910.55171.70140.4814.33967.88107241940194.90.3440.85346.8661.21表3.15（b） B柱（中柱）端弯矩及剪力计算层次/m/kN/N/mmy63.31248.56956762043133.70.9

36、040.3538.992.353.32120.46956762043162.30.9040.4592.5113.143.32829.96956762043183.10.9040.45123.4150.833.33373.36956762043199.10.9040.45147.2179.923.33753.886568226514115.00.8010.5189.8189.814.33967.881072424011117.50.7510.71358.7146.5注：表中单位为kNm, V单位为kN。（2）梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式（18）、式（19）、式（20）、式（21）计算，其中梁线刚度取自表3.7，具体计算过程见表3.16： 式（18） 式（19） 式（20）