五层宿舍楼毕业设计计算书.doc

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1、毕业设计计算书 姓 名： 学 号： 系 别： 年级专业： xx级土木工程专业 设计题目： XX宿舍楼设计 指导教师： xx xxxxxxx 2013年3月14日目 录1 绪论 1 2 结构设计32.1 工程概况 3 2.2 结构设计条件 3 2.3 结构选型和布置 3 3 框架计算简图 5 3.1 说明 5 3.2框架梁柱的界面特性53.3 框架梁柱的线刚度计算 64 荷载计算 9 4.1 恒荷载标准值计算94.2 活荷载标准值计算11 5 竖向荷载作用下框架受载总图 11 5.1 顶层梁柱13 5.2 标准层梁柱 15 5.3底层梁柱 17 6 水平地震作用计算与位移验算 19 6.1 总重

2、力荷载代表值统计 19 6.2 框架自振周期的计算 21 6.3 多遇水平地震作用标准值计算 21 6.4地震作用下的内力计算和水平侧移验算 23 7 风荷载作用下的框架侧移与内力计算 29 7.1风荷载作用下的水平侧移验算 29 7.2 风荷载作用下内力计算 30 8 迭代法计算竖向荷载作用下框架结构内力 35 8.1 恒载和活载作用下的内力分析 36 8.2 弯矩调幅 41 8.3 内力组合 42 9 截面设计与配筋计算 47 9.1 框架柱截面设计 47 9.2 框架梁截面设计 49 9.3 板的配筋 51 9.4 次梁配筋 54 参 考 文 献 57 致 谢 58 1 绪论 根据设计材

3、料提供的建筑场地的地质条件及所在地区的抗震烈度（8度），确定出拟建建筑物的抗震等级为二级，建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分，我们主要以结构设计为主。建筑设计部分：对影响建筑物的各种因素加以考虑，使其满足使用功能的要求，同时又比较经济、美观。在高宽比、隔音、安全出口、消防、节能等方面，根据相关规范进行设计结构设计部分：主要对结构的内力计算。包括地震计算、风荷载计算、恒载内力分析和进行主要方面的内力组合，找出最不利的组合进行配筋。结构计算大致分为以下几个步骤：构件布置，按建筑方案中的平、立、剖面进行设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁、柱截面；荷载统计，在初选截面的基

4、础上，按从上到下的顺序进行，荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求重力荷载代表值；框架水平地震作用下侧移验算，先算出各个构件的侧移刚度，再根据顶点位移法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力，顶点无附加水平地震作用；横向框架内力分析，分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载作用下的内力，用迭代法计算梁端、柱端弯矩、剪力；内力组合，对恒载、活载及地震作用下横的向框架的内力进行组合，找出最不利的内力组合，作为对框架梁、柱进行截面设计，和截面配筋计算的依据； 板的设计，用弹性理论对板进行设计，求出板的配筋；设计成果，建筑图七张，平面图三张、立面两张、剖面图一

5、张。配筋图三张，柱配筋图一张、梁配筋图一张、板配筋图一张。以及建筑和结构设计说明等；计算机应用，使用了AUTO CAD绘图、EXCL表格制作和WORD排版设计。 在设计过程中，我们严格按照现行规范进行设计，并取一榀框架进行内力配筋计算，绘制结构配筋图。此外，还参考了有关的图集和教材，如房屋建筑学、混凝土结构（上、中册）、建筑抗震简明教程等，但是由于水平和时间所限，设计中不合宜之处，希望各位老师批评指正。2 结构设计2.1 工程概况 1工程名称：廊坊市xx宿舍楼设计 2.工程地点：河北省廊坊市市区 3.建筑面积约：4700平方米 4.建筑物为五层，底层层高为3.6m，其他层高为3.3m,室内外高

6、差450mm 5.结构形式为钢筋混凝土框架结构 6.设计使用年限为50年 7.建筑物重要性类别为丙类，安全等级为二级 8.建筑物耐火等级为二级 9.抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类 10.基本雪压：0.4kN/m2 11.基本风压：0.45kN/m2，地面粗糙度C类 12.场区内地势平坦，符合施工要求，可不考虑地下水影响2.2 结构设计条件 本工程抗震设防类别为丙类，廊坊市的抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度值为0.2g，设计地震分组为第一组），基本风压：0.45 kN/m2,雪压：0.4 kN/m2 ，地面粗糙程度类别为C类。本建筑

7、物为单体建筑，可不考虑周围建筑物影响。本建筑功能要求：宿舍、卫生间、宿管办公室等。采用三跨柱网对称布置。混凝土强度等级：混凝土采用C30。钢筋：本工程钢筋采用HPB235和HRB335级钢筋。墙体：外墙采用标准砖，内墙采用加气混凝土小型砌块。2.3 结构选型和布置2.3.1 结构选型 根据设计任务书要求，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构。2.3.2结构布置 采用横向框架承重方案，施工方案采用现浇整体式梁、板、柱。楼板为单向肋梁楼板结构，楼梯为整体现浇板式楼梯，外墙为370mm的标准砖，内墙为加气混凝土小型砌块。2.3.3 初估截面尺寸 本工程抗震设防烈度为8度，横向框架承重方案。房屋高度为16

8、.8m,长度为64.8m。查相关规范得出抗震等级为二级，全部混凝土标号为C30，纵向受力钢筋为HRB335级钢筋，其他采用HPB235。楼盖和屋盖采用现浇钢筋混凝土结构。楼板板厚板跨(板跨为2m)，且民用建筑楼板h=60mm，根据要求取h=100mm。 根据柱网平面布置图，边柱及中柱的承载力范围为7.2m x 3m和7.2m x 4.1m。估算截面尺寸时楼面荷载可以近似取为9.5kN/m2（以中柱计算为例)。 梁截面尺寸估算： 框架结构的主梁截面高和宽可由下式决定 h=（）主梁跨，梁跨为6m，取h=600mm B=（）h，取b=300mm 次梁高宽可由下式决定 h=（）次梁跨，梁跨为7.2m，

9、取h=500mm B=（）h，取b=200mm 柱截面尺寸估算： 所以得出柱子的尺寸为343mm x 343mm 。由于800mm以下的柱子截面宜取50mm的倍数，则可以取400mm x 400mm。抗震方面:梁内钢筋伸至边柱内长度，则柱截面满足要求。3 框架计算简图3.1 说明 框架计算单元：取三轴上一榀框架进行计算，假定框架柱嵌固在基础顶面，框架梁与柱刚接。各楼层的柱截面不变故梁的跨度就是柱截面行心轴线之间的距离。首层层高3.6m，其它层层高3.3m。3.2框架梁柱的界面特由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，则梁和柱的I和i等截面特征如下表。 表3-1 梁截面特征表 中框架梁层数混凝土强

10、度梁编号截面宽高b/mm h/mm梁跨L/mm混凝土弹性模量EC /Pa 截面惯性矩I/ mm4线刚度i/Nmm相对线刚度I1-5C30AB3006006000300005.41095.410100.28C30BC3006002200300005.41091.472710110.77C30CD3006006000300005.41095.410100.28边框架梁层数混凝土强度梁编号截面宽高b/mm h/mm梁跨L/mm混凝土弹性模量EC /Pa 截面惯性矩I/ mm4线刚度i/Nmm相对线刚度I 1-5C30AB3006006000300005.41094.0510100.21C30BC30

11、06002200300005.41091.104510110.57C30CD3006006000300005.41094.0510100.21 表3-1 柱截面特征表 层数混凝土强度柱子编号柱面宽高b/mm h/mm柱高L/m混凝土弹性模量EC /Pa 截面惯性矩I/ mm4线刚度i/Nmm相对线刚度I1C30A B C D4004004.6300002.131091.3910100.7225C30A B C D4004003.3300002.131091.9410101.03.3 框架梁柱的线刚度计算3.3.1柱子计算 首层: 25层：3.3.2 梁计算 3轴为中框架梁，考虑到整体现浇板结构

12、中板对梁的有利作用，对中框架梁取I=2I0 ,边框架梁取I=1.5I0 ，其余梁截面相同。 边AB、CD跨梁: 中间BC跨梁:3.3.3 相对线刚度的计算 令二至五层柱子的线刚度为1.0，其余各杆件的相对线刚度为: 一层柱子: AB、CD跨梁: BC跨梁: 同理可得边跨的梁相对线刚度: AB、CD跨梁: BC跨梁: 根据以上结果可以画出框架梁柱的相对线刚度图: 注：括号内为边框架相对线刚度 图3.1 框架柱相对线刚度4 荷载计算4.1 恒荷载标准值计算4.1.1 不上人屋面恒载 保护层：浅色涂料 忽略 防水层:防水卷材SBS(3+3)改性沥青防水卷材 0.4kN/m2 找平层:20mm厚1:3

13、水泥砂浆找平 0.0220=0.4kN/m2 找坡层：30厚LC5.0轻集料混凝土 80.03=0.24kN/m2 保温层：100厚岩棉 2.50.1=0.25kN/m2 结构层：120mm厚现浇混凝土板 0.1225=3kN/m2 板底抹灰：10mm厚 0.0117=0.17 kN/m2 合计 4.46 kN/m24.1.2 楼面恒载楼面：10mm厚花岗岩地砖，聚合物水泥砂浆铺砌 0.0135.4=0.354 kN/m2结合层:5mm厚聚合物水泥砂浆 0.00520=0.1 kN/m2 找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2找坡层：5mm厚聚合物水泥砂浆 0.005

14、20=0.1 kN/m2结构层：100mm厚现浇混凝土板 0.1025=2.5kN/m2 板底抹灰：10mm厚 0.0117=0.17 kN/m2 合计 3.454 kN/m24.1.3 梁自重 主梁：bh=300mm600mm 25kN/m3 0.3m（0.6-0.1）=3.75kN/m 次梁：bh=250mm250mm 25kN/m3 0.25m（0.5-0.1）=2.5kN/m 4.1.4 基础梁自重：bh=250mm400mm 25kN/m3 0.25m0.4=2.5kN/m 4.1.5 柱自重 KZ1：bh=400mm400mm 25kN/m3 0.4m0.4m=4kN/m 抹灰层：

15、10mm厚 17kN/m3 0.01m40.4=0.272kN/m 合计 4.272kN/m 4.1.6 墙自重 外纵墙自重 首层： 纵墙 11.8kN/m3 0.9m0.37m=3.93kN/m 铝合金窗 0.35kN/m3 1.5=0.525kN/m 外墙面贴瓷砖 0.5kN/m3 （3.6-1.5）m=1.05kN/m 内墙面20mm厚抹灰 17kN/m3 0.02m（3.6-1.5）m=0.714kN/m 合计 6.22kN/m 标准层 纵墙 11.8kN/m3 0.9m0.37m=3.93kN/m 铝合金窗 0.35kN/m3 1.5=0.525kN/m 外墙面贴瓷砖 0.5kN/m

16、3 （3.3-1.5）m=0.9kN/m 内墙面20mm厚抹灰 17kN/m3 0.02m（3.3-1.5）m=0.612kN/m 合计 5.97kN/m 内纵墙自重 首层 纵墙（横墙） 11.8kN/m33.6m0.2m=8.50kN/m 抹灰层20mm厚（两侧） 17kN/m3 0.02m3.6m=1.22kN/m 合计 9.72kN/m 标准层 纵墙（横墙） 11.8kN/m3 3.3m0.2m=7.79kN/m 抹灰层20mm厚（两侧） 17kN/m30.02m3.3m=1.12kN/m 合计 8.91kN/m 女儿墙自重 墙重及压顶重 11.8kN/m3 0.9m0.2m + 25k

17、N/m3 0.2m0.3m= 3.624kN/m 外墙面贴瓷砖 0.5kN/m3 （0.9 + 0.3）m=0.6kN/m 水泥粉刷内面 0.36kN/m3 （0.9 + 0.3）m=0.432kN/m 合计 4.656 kN/m 4.2 活荷载标准值计算4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得,不上人屋面：0.5kN/m2,楼面：宿舍楼楼面为2.0kN/m2,宿舍楼走廊为2.0kN/m。综合考虑为4.0 kN/m24.2.2 屋面雪荷载标准值Wk=0.4kN/m2，屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。5 竖向荷载作用下框架受载总图 结构的布置已经确定，则荷载的传递路径已经

18、可以知道了。从结构布置图中可以知道:屋盖和楼盖的梁格将板划分为单向板（），则可知道板面均布荷载传给纵向次梁及纵向框架梁，纵向框架梁及次梁以集中力的方式传给横向承重框架梁，为计算方便将框架梁的自重化为集中荷载。图5.1 计算单元图5.1 顶层梁柱5.1.1 恒载计算 AB和CD跨梁 板传给次梁： 中间次梁 gk =4.46kN/m22m=8.92kN/m 边框架梁 gk1=4.46kN/m21m=4.46kN/m A轴和D轴 gk2=4.65kN/m（女儿墙） 中框架梁B轴和C轴 gk =4.46kN/m2（1.1 + 1）m=9.366kN/m 次梁传给横向框架梁 中间次梁传递 次梁自重 Gk

19、1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN 板到次梁到主梁 Gk2=8.92kN/m27.2m=62.22kN 小计 G1k=17.25kN + 62.22kN =81.47kN 横向框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k=3.75kN/m22m=7.5kN 合计 Gk = G1k + G2k =88.97kN BC跨梁 板传给次梁 gk =4.46kN/m21.1m=4.906kN/m 次梁传给主梁 次梁自重 Gk1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN 板传递 Gk2=4.906kN/m27.2m=35.32kN 小计 g1k =52.5

20、7kN 框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k=3.75kN/m22m=7.5kN 合计 Gk = G1k+ G2k=60kN 柱子 边柱 （A轴和D轴） 边框架梁传递 Gk1=（4.46 + 4.65）kN/m7.2m=65.59kN 边框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)m=25.5kN 合计 91.09kN 中柱 纵向中框架梁传递 Gk1=9.366kN/m7.2m=67.44kN 纵向中框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)m=25.5kN 合计 92.94kN5.1.2 活载计算 AB和CD跨梁 板传给次梁： 中间次梁 qk =

21、4.0kN/m22m=8.0kN/m 边框架梁 qk=4.0kN/m21m=4.0kN/m 中框架梁B轴和C轴 qk =4.0N/m2（0.55 + 1）m=6.2kN/m 次梁传给主梁 中间次梁传递 QK=8.0kN/m27.2m=57.6kN/m BC跨梁 板传给次梁 qk =4.0N/m21.1 m=4.4 kN/m 次梁传给主梁 QK=4.4kN/m27.2m=31.68kN/m 柱子 边柱 （A轴和D轴） 边框架梁传递 QBK = QEK =4.0kN/m7.2m=28.8kN 中柱 QK =6.2kN/m7.2m=44.64kN5.2 标准层梁柱5.2.1 恒载计算 AB和CD跨梁

22、 板传给次梁： 中间次梁 gk =3.54kN/m22m=7.08kN/m 边框架梁 gk1=3.54kN/m21m=3.54kN/m A轴和D轴 gk2=5.97kN/m（墙） 中框架梁B轴和C轴 gk =3.54kN/m2（1.1 + 1）m=7.43kN/m 次梁传给横向框架梁 中间次梁传递 次梁自重 Gk1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN 板到次梁到主梁 Gk2=7.08kN/m27.2m=51kN 小计 G1k =68.25kN 横向框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k = 3.75kN/m22m=7.5kN 合计 Gk = G1k +

23、G2k=75.95kN BC跨梁 板传给次梁 gk =3.54kN/m21.1m=3.89kN/m 次梁传给主梁 次梁自重 Gk1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN 板传递 Gk2=3.89kN/m27.2m=28kN 小计 g1k=45.25kN 框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k = 3.75kN/m21.1m=4.125kN 合计 Gk = G1k + G2k=49.375kN 柱子 边柱 （A轴和D轴） 边框架梁传递 Gk1=（3.54 + 5.97）kN/m7.2m=68.59kN 边框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)

24、m=25.5kN 柱自重 Gk3 =4.272kN/m3.2m=13.7kN 合计 94kN 3.2m是为柱高减去板厚100mm 中柱 纵向中框架梁传递 Gk1=7.43kN/m7.2m=53.5kN 纵向中框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)m=25.5kN 柱自重 Gk3 =4.272kN/m3.2m=13.7kN 合计 78.6kN5.2.2 活载计算 AB和CD跨梁 板传给次梁： 中间次梁 qk =4.0kN/m22m=8.0kN/m 边框架梁 qk=4.0kN/m21m=4.0kN/m 中框架梁B轴和C轴 qk =4.0N/m2（1.1 + 1）m=8.4kN/m

25、次梁传给主梁 中间次梁传递 QK=8.0kN/m27.2m=57.6kN/m BC跨梁 板传给次梁 qk =4.0N/m21.1 m=4.4 kN/m 次梁传给主梁 QK=4.4kN/m27.2m=31.68kN/m 柱子 边柱 （A轴和D轴） 边框架梁传递 QBK = QEK =4.0kN/m7.2m=28.8kN 中柱 QK =8.4kN/m7.2m=60.05kN5.3底层梁柱5.3.1 恒载计算 AB和CD跨梁 板传给次梁： 中间次梁 gk =3.54kN/m22m=7.08kN/m 边框架梁 gk1=4.0N/m21m=4.0kN/m A轴和D轴 gk2=6.22kN/m（墙） 中框

26、架梁B轴和C轴 gk =3.54kN/m2（1.1 + 1）m=7.43kN/m 次梁传给横向框架梁 中间次梁传递 次梁自重 Gk1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN 板到次梁到主梁 Gk2=7.08kN/m27.2m=51kN 小计 G1k=68.25kN 横向框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k= 3.75kN/m22m=7.5kN 合计 Gk = G1k + G2k =75.95kN BC跨梁 板传给次梁 gk =3.54kN/m21.1m=3.89kN/m 次梁传给主梁 次梁自重 Gk1=2.5kN/m2（7.2-0.3）m=17.25kN

27、板传递 Gk2=3.89kN/m27.2m=28kN 小计 g1k =45.25kN 框架梁自重 gk =3.75kN/m 折算为集中荷载 G2k= 3.75kN/m21.1m=4.125kN 合计 Gk=G1k+G2k =49.375kN 柱子 边柱 （A轴和D轴） 边框架梁传递 Gk1=（3.54 +6.22）kN/m7.2m=70.03kN 边框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)m=25.5kN 柱自重 Gk3 =4.272kN/m3.5m=15kN 合计 95.8kN 3.5m是为柱高减去板厚100mm 中柱 纵向中框架梁传递 Gk1=7.43kN/m7.2m=53.5kN 纵向中框架梁自重 Gk2=3.75kN/m(7.2-0.4)m=25.5kN 柱自重 Gk3 =4.272kN/m3.5m=15kN 合计 94kN5.3.2 活载计算 底层活荷载与标准层相同不再计算。 注：图中单位为kN,括号内为活荷载，括号外为恒荷载 图 5-2 框 架 竖向 受 荷 总 图6 水平地震