广州市某六层宿舍楼建筑结构设计.docx

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1、仲恺农业工程学院毕 业 设 计广州市某六层宿舍楼建筑结构设计姓 名 卢海权院（系） 城乡建设学院专业班级 土木工程152班学 号 201520534201指导教师 孙刚 职 称 论文答辩日期 2019年 5 月 日仲恺农业工程学院教务处广州市某六层宿舍楼建筑结构设计中文摘要本设计内容为6层学生公寓楼设计，其中包括建筑设计、结构设计。本宿舍楼高度为21m，总建筑面积大约为3648。建筑设计包括剖面设计、平面设计、立面设计三个方面。结构设计则包括基础设计、框架和构件设计。该混凝土主体框架结构采用钢筋混凝土横向框架结构。地基基础采用联合基础和钢筋混凝土柱下独立基础。本次设计重点是对一榀横向框架进行计

2、算，从而对其进行配筋。作用在框架柱梁和框架上的各种恒载、活载、风载以及地震作用的大小则采用分类统计的方法。 对于框架在竖向荷载作用下的内力计算用迭代法进行，包括梁柱端弯矩、轴力、剪力、梁跨中弯矩的大小。对于框架梁柱在地震作用和风荷载下的内力计算则采用D值法，其中包括梁柱端的弯矩、轴力、剪力。根据永久荷载效应控制组合、可变荷载效应控制组合和地震作用参与控制组合从而对框架进行内力组合；根据正截面抗弯计算、斜截面抗剪计算以及柱轴压比验算来进行进行截面的配筋设计；根据基础抗冲切验算、初定基础尺寸、基底应力验算、最后计算基础内力结果来设计基础并为其配筋。本文假定双向板受力计算，采用弹性理论来计算跨中弯矩

3、以及支座弯矩，并进行配筋。关键词：框架结构；结构设计；内力计算； 内力组合；配筋Structural Design of a six-storey dormitory Building in Guangzhou CityAbstractThis design content for the 6-story student apartment building design, including architectural design, structural design.The height of the dormitory is 21 m, and the total building a

4、rea is about 3648. Architectural design includes three aspects: sectional design, plane design and facade design.Structural design includes foundation design, frame design and component design. The concrete main frame structure adopts reinforced concrete transverse frame structure.The foundation sha

5、ll be based on a joint foundation and a reinforced concrete column. The focus of this design is to calculate the horizontal frame for reinforcement.All kinds of dead loads, live loads, wind loads and the magnitude of earthquake action on column beams and frames are classified and statistical.The int

6、ernal force of frame under vertical load is calculated by iterative method, including Liang Zhus end bending moment, axial force, shear force, and the magnitude of middle bending moment of beam span. The D-value method is used to calculate the internal force of frame Liang Zhu under earthquake actio

7、n and wind load, including the bending moment, axial force and shear force at the end of beam and column. According to the permanent load effect control combination, variable load effect control combination and earthquake action participate in the control combination to carry on the internal force c

8、ombination to the frame; The reinforcement design of the section is carried out according to the calculation of bending resistance of normal section, the calculation of shear resistance of oblique section and the ratio of column axial compression; according to the checking calculation of foundation

9、anti-punching shear, the initial foundation scale is determined. The base stress is checked and the foundation internal force is calculated to design the foundation and reinforce it.In this paper, the elastic theory is used to calculate the moment of mid-span and the moment of support, and the reinf

10、orcement is carried out on the assumption that the two-way plate is subjected to force calculation.Key words: frame structure; structural design; internal force calculation; internal force combination; reinforcement目录绪论71、工程概况72、设计内容与方法7第一章 建筑设计81.1 建筑平面设计91.2 建筑立面设计91.3 建筑剖面设计91.4 建筑细部设计9第二章 结构设计说明

11、112.1 框架承重方案112.2 梁柱截面尺寸估算112.3 结构计算简图12第三章 荷载计算163.1恒载标准值计算163.2活荷载标准值计算193.3竖向荷载作用下框架受荷总图193.4风荷载标准值计算253.5地震作用水平力计算25第四章 内力计算294.1恒荷载标准值作用下内力计算294.2活荷载标准值作用下内力计算304.3风荷载（左）作用下内力计算434.4地震作用下（左）内力计算464.5 梁柱内力计算结果汇总表54第五章 内力组合565.1控制截面应力计算565.2内力组合相关参系数确定565.3永久荷载效应控制组合615.4可变荷载效应控制组合645.5地震作用参与控制组合

12、66第六章 梁柱截面设计与配筋686.1重力二阶效应计算686.2框架梁截面设计686.3框架柱截面设计73第七章 构件设计807.1楼梯设计807.2屋楼面板设计837.3 板截面配筋计算87第八章 基础设计888.1基础顶面荷载计算888.2埋置深度及基础尺寸888.3基础高度验算918.4基础配筋92参考文献966绪论1、工程概况该宿舍楼主体结构为钢筋混凝土框架结构，全长35.8m，宽15.4m，地上六层，总建筑面积3648m2，设计使用年限50年，抗震等级为三级，按7度（第一组，0.1g）抗震设计，耐火等级级，环境类别为一类。查资料知广州市的基本风压为0=0.5KN/m2，所在区域地面

13、粗糙度为C类。地表下土层分布为：第1层：0.5m淤泥质土第2层：1.6m砂土第3层：5.2m粉质粘土（fak=200kPa）自然地表标高为18m，实测最高地下水位为16.7m，拟建场地地势平坦，水质无侵蚀性。2、设计内容与方法该方案要满足大学生日常生活需要以及正常使用功能，根据房屋建筑学、民用建筑设计通则以及民用建筑防火规范等相关知识进行方案设计，进而完成建筑立面图、建筑平面图、建筑剖面图设计。该设计的结构部分包括有：结构布置方案和柱网尺寸、梁板柱尺寸估算、杆件刚度的计算、框架在水平荷载作用下的内力计算以及侧移验算、框架在竖向荷载作用下的内力计算、梁板柱的配筋计算、框架内力组合、屋楼面板设计、

14、楼梯设计及基础设计。本设计以双向板弹性理论计算框架内力，水平地震作用计算采用底部剪力法；框架在竖向荷载作用下的内力计算采取迭代法，框架在水平荷载作用下的内力计算采用D值法。第一章 建筑设计1.1 建筑平面设计本设计采用一字型建筑样式，全长35.8m，宽15.4m，首层高6m，其余层高3m，底层地面标高+0.15m。底层部分架空，设置两个电梯，管理用房11.54m2，水房4.95m2，以及合用前室22.07m2。根据相关规范确定楼梯间数量为两个，一个分布在左第四跨，另一个则在右起第三跨。为满足广大学生的现实需要，每间宿舍设置一个卫生间以及每层一个公共活动室位于最右侧位置。套间宿舍长7.85m，宽

15、6.3m，单间宿舍长7.85m，宽3.5m，包括内阳台（3.7m1.55m)、独立卫生间（1.6m2.4m）。宿舍内净长6.1m，沿边布置两张2m1m床,床边摆放桌子。楼梯间宽2.7m，平台尺寸1.34m2.7m，梯段踏步尺寸为270mm157.9mm，共9阶楼梯。图1-1 建筑平面图1.2 建筑立面设计正投影图反映主要出入口或比较显著地反映出房屋外貌特征的那一面立面图，其余的立面图相应称为背立面图，侧立面图。通常也可按房屋朝向来命名，如南北立面图，东西立面图。建筑立面图大致包括，南北立面图，东西立面图四部分，若建筑各立面的结构有丝毫差异，都应绘出对应立面的立面图来诠释所设计的建筑。1.3 建

16、筑剖面设计为了充分表现体形轮廓及空间高度上的变化情况，建筑物的剖面图一般不少于两个，剖切面的位置以剖切线来表示，每个位置上的剖面图应与剖切线的标注相对应，以方便人们的读图需要。1.4 建筑细部设计根据设计规范，采用如下设计(1)基础（墙基）防潮层：基础两侧采用20厚的1：2.5 水泥砂浆涂抹防潮。(2)地面：大理石板地面100 厚素土夯实100 厚C30混凝土20 厚1：2水泥砂浆找平层(3) 楼面：大理石板地面20 厚底板抹灰100 厚钢筋混凝土楼板20 厚1：2水泥砂浆找平层(4)踢脚做法：5 厚面砖水泥擦缝5 厚1：1水泥细砂结合层12 厚1：3水泥砂浆打底(5)外墙面做法：用15厚1：

17、3 水泥沙浆找平，20060高级无釉质瓷砖饰面(6)内墙面做法：水泥砂浆粉面：刷（喷）内墙涂料10 厚1：2水泥砂浆抹面15 厚1：3水泥砂浆打底(7)六层不上人屋面做法：20 厚底板抹灰150 厚水泥蛭石保温层20 厚1：2水泥砂浆找平层1:8 水泥砂浆找坡层高聚物改性沥青防水层小瓷砖面层(8)水泥台阶：素土夯实200 厚碎石混合砂浆素水泥浆一道70厚C15混凝土，台阶面向外坡1%20 厚1：25水泥砂浆抹面压实抹光花岗岩面层(9)散水做法：20 厚 1：2 水泥砂浆抹面60 厚 C15 混凝土素土夯实向外坡4% ，宽800mm，坡度 3%5% 在该设计过程中，除了要满足设计任务书提出的功能

18、要求外，同时还要遵循安全、适用、经济、美观的原则，做到结构布置合理，房间利用率高，适用性强，同时又不失美观。第二章 结构设计说明2.1 框架承重方案该宿舍设计采用双向板结构和双向框架承重体系。2.2 梁柱截面尺寸估算宿舍楼楼盖及屋盖结构均采用现浇钢筋混凝土板结构，并且楼板厚度取100mm；梁截面高度则可按照梁跨度的1/12到1/8来估算，因此框架梁的尺寸可定为300mm650mm，中间跨梁的尺寸可定为300mm500mm。根据轴压比限值公式可确定柱截面尺寸为500500mm，一层柱截面尺寸为600mm600mm。设计采用C30混凝土。2.3 结构计算简图图2-1 结构平面图确定框架计算简图：可

19、选取2轴上的一品框架作为计算单元来对框架进行计算。假设框架柱与基础顶面框架梁相嵌并且与柱刚性连接，除首层柱截面为600600mm外，其余柱的截面尺寸不变，都为500500mm，故可假设梁跨距离与柱截面形心之间的距离相等，首层梁的跨度距离与框架柱的截面形心之间的距离相等。底层框架柱的高度为基础顶面标高与二层楼面标高之差，基础顶面标高定为-1.25m，二层楼面标高定为6.15m，故底层柱高为7.4m，其余各层柱高度从各楼面标高算至上一层楼面标高（即每层高均为3m），可得该宿舍楼的框架计算简图如图2-2所示。图2-2 计算单元简图梁柱线刚度计算：对中间框架梁刚度计算，取I=2I0，则有：i左边跨=E

20、I/l=3107kN/m221/120.3m(0.65m)3/6.3m =6.67104kNmi中间跨=EI/l=3107kN/m221/120.3m(0.5m)3/1.8m =10.35104kNmi右边跨=EI/l=3107kN/m221/120.3m(0.65m)3/6.3m =6.67104kNm底层柱：i底柱=EI/l=3107kN/m221/12(0.6m)4/7.4m=4.35104kNm其余层柱：i余柱=EI/l=3107kN/m221/12(0.5m)4/3m=5.16104kNm，令i余柱=1.0则可得其余各杆件相对线刚度为：i左边跨=6.67104kNm/5.16104k

21、Nm=1.29i中间跨=10.35104kNm/5.16104kNm=2i右边跨=6.67104kNm/5.16104kNm=1.29i底柱 =4.35104kNm/5.16104kNm=0.84图2-3 计算简图各节点杆端弯矩分配系数计算可用框架梁柱的相对线刚度作依据，如图2-3所示。第三章 荷载计算3.1恒载标准值计算屋面防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0kN/m2防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.015m x20 kN/m3= 0.4kN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣3砂浆找平 0.04m x14 kN/m3= 0.56 kN/m2保

22、温层：80厚矿渣水泥 0.08m x14.5 kN/m3= 1.16kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m x25kN/m3= 2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m x17 kN/m3=0.17 kN/m2合计： 6.09 kN/m2 各层走廊楼面 10mm面层水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65 kN/m2 素水泥浆结合层一道 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m x25kN/m3= 2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m x17 kN/m3=0.17 kN/m2合计： 3.82 kN/m2标准层楼面600 x600瓷砖面层30厚1

23、:3干硬性水泥砂浆 1.12 kN/m2水泥浆结合层一道结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m x25kN/m3= 2.5 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m x17 kN/m3=0.17 kN/m2合计 3.82 kN/m2梁自重1）bh=300mm650mm梁自重 25 kN/m30.3m(0.65m-0.1m)=4.13 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(0.65m-0.1m)2+0.3m 17 kN/m3=0.24 kN/m 合计： 4.37 kN/m2）bh=300mm500mm梁自重 25 kN/m30.3m(0.5m-0.1m)=3 kN/m抹灰层：10

24、厚混合砂浆 0.01m(0.5m-0.1m)2+0.3m x17 kN/m3=0.19kN/m 合计： 3.19 kN/m柱自重bh=500mm500mm柱自重 25 kN/m30.5m0.5m=6.25 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.5m417KN/m3=0.34kN/m合计： 6.59 kN/mbh=600mm600mm柱自重 25 kN/m30.6m0.6m=9 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.6m417KN/m3=0.41kN/m合计： 9.41kN/m外纵墙自重 纵墙 0.19m10kN/m3=1.9kN/m2 水泥砂浆外墙面 0.02m17 kN/m3

25、=0.34 kN/m2 水泥粉刷内墙面 0.02m17 kN/m3=0.34 kN/m2合计： 2.58kN/ m2内纵墙自重纵墙 0.19m10kN/m3=1.9kN/m2水泥粉刷内墙面 0.02m217 kN/m3=0.68 kN/m2 合计： 2.58kN/ m2内隔墙自重（190mm）隔墙 0.19m10kN/m3=1.9kN/m2水泥粉刷内墙面 0.02m217 kN/m3=0.68 kN/m2 合计： 2.58kN/ m2内隔墙自重（90mm）隔墙 0.09m10kN/m3=0.9kN/m2水泥粉刷内墙面 0.02m217 kN/m3=0.68 kN/m2 合计： 1.58kN/

26、m2 铝合金窗 0.35kN/ m2卫生间木门 0.05kN/ m2进户防盗门 0.25kN/ m2 3.2活荷载标准值计算 根据荷载规范查得：屋面及楼面活荷载标准值不上人屋面 0.5kN/ m2楼面（宿舍、走廊） 2.0 kN/ m2广州地区不下雪，故忽略雪荷载。3.3竖向荷载作用下框架受荷总图板传至梁上的荷载为三角形荷载和梯形荷载，为了简化计算，可将其简化为均布荷载。其荷载的传递示意见图3-1.AB轴间框架梁图3-1 板传荷载示意图屋面板传荷载：恒载 6.09 kN/m21.95m(1-20.262+0.263)2=20.96 kN/m活载 0.5 kN/m21.95m(1-20.262+

27、0.263)2=1.72 kN/m梁上190mm隔墙荷载：2.58kN/ m22.95m=7.61 kN/m楼面板传荷载：恒载 3.79 kN/m21.95m(1-20.262+0.263)2=13.04 kN/m活载 2.0 kN/m21.95m(1-20.262+0.263)2=6.88 kN/m梁上190mm隔墙荷载：2.58kN/ m22.95m=7.61 kN/m梁自重：4.37 kN/mAB轴间框架梁均布荷载：屋面梁：恒载=20.96 kN/m+7.61 kN/m+4.37 kN/m=31.94 kN/m活载=1.72 kN/m楼面梁：恒载=13.04 kN/m+7.61 kN/m

28、+4.37 kN/m=25.02 kN/m活载=6.88 kN/mBC轴间框架梁屋面板传荷载：恒载 6.09 kN/m21.35m5/82=10.28 kN/m活载 0.5 kN/m21.35m5/82=0.84kN/m楼面板传荷载：恒载 3.79 kN/m21.35m5/82=6.40 kN/m活载 2.0 kN/m21.35m5/82=3.36kN/m梁自重3.19 kN/mBC轴间框架梁均布荷载：屋面梁：恒载=10.28 kN/m+3.19 KN/m=13.47 kN/m活载=0.84 kN/m楼面梁：恒载=6.40 kN/m+3.19kN/m=9.59 kN/m活载=3.36kN/mC

29、G轴间框架梁同AB轴间框架梁屋面梁：恒载 31.94 kN/m 活载1.72 kN/m楼面梁：恒载 25.02 kN/m 活载6.88 kN/mA轴柱纵向集中荷载计算女儿墙自重（高1.3m）0.19m1.3m10 kN/m3+(1.3m2+0.2m)0.5 kN/m2=3.87 kN/m现浇天沟自重（图3-2）25 kN/m30.8m+(0.2m-0.08m) 0.08m+(0.8m+0.2m) (0.5 kN/m2+0.36 kN/m2)=2.7 kN/m顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载 =（3.87 kN/m +2.7 kN/m）7.8m+4.37 kN/m (7.8m-0.

30、5m) +7.35m/4 2+6.09 kN/m2(7.35m1.95m)+(1.95m1.95m) = 209.06kN顶层柱活载=板传荷载 =0.5 kN/m2(7.35m1.95m)+(1.95m1.95m) =9.07 kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+门窗重+板传荷载 =2.58kN/m2(7.8m-0.5m)0.9m+（0.3m2+0.45m2-0.25m）2.05m2+7.3m2 .95m1/42+1.58 kN/m2(1.2m+1.3m)3.5m +4.37 kN/m+0.35kN/m2(1.8m2.05m+0.6m1.2m+2.5m3.5m) 2+0.05kN/m20.6m1

31、.9 m+3.79 kN/m2(7.35m1.95m+1.95m1.95m)=216.16kN标准层柱活载=板传荷载 =2.0 kN/m2（7.35m1.95m+1.95m1.95m）=36.28kNB轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =4.37 kN/m(7.8m-0.5m+7.35m/42）+3.19 kN/m（2.7m-0.3m）1/42+6.09 kN/m2（7.35m1.95m+1.95m1.95m+2.7m3.9m- 2.7m1.35m1/2） =215.26kN顶层柱活载=板传活载 =0.5kN/m2（7.35m1.95m+1.95m1.95m+2.7m3.9m-

32、2.7m1.35m1/2） =10.06 kN +3.36 kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+门窗重+板传荷载=2.58kN/m2(7.8m-0.5m)2.95m-2.05m1m2+7.3m2.95m1/42+ 4.37 kN/m(7.8m-0.5m+7.35m1/42)+3.19 kN/m(2.7m-0.3m)1/42+0.25 kN/m22.05m1m2+3.79 kN/m2(7.35m1.95m+1.95m1.95m+2.7m3.9m-2.7m1.35m1/2 =227.31kN标准层柱活载=板传荷载 =2.0kN/m2（7.35m1.95m+1.95m1.95m+2.7m3.9m-2.

33、7m1.35m1/2）=40.24kN+13.44 kNC轴纵向集中荷载的计算由结构与荷载均对称得顶层柱： 恒载215.26kN 活载10.06 kN +3.36kN=13.42KN标准层柱： 恒载227.31kN 活载40.24kN+13.44kN=53.68KNG轴纵向集中荷载的计算由结构与荷载均对称得顶层柱： 恒载209.06kN 活载9.07 kN 标准层柱： 恒载216.16kN 活载36.28kN框架在竖向荷载作用下受荷总图如图3-325图3-3 竖向受荷总图（图中数值为KN，图中数值为标准值）263.4风荷载标准值计算为了简化计算可近似地用楼面梁和屋面梁处集中荷载来代替作用在外墙

34、面上的风荷载，作用在楼面梁和屋面梁节点处的集中风荷载标准值计算公式为k=zszo(hi+hj)B/2计算过程见表3.1表3.1 集中风荷载标准值离地高度Z/mzzs0=/(KN/m)hi/mhj/m0=/KN21.001.281.461.30.43.62.623.4818.151.221.391.30.43.63.624.7615.151.141.311.30.43.63.621.8112.151.031.231.30.43.63.618.509.151.001.131.30.43.63.616.506.151.001.041.30.44.053.616.13计算z时H=23.35m.查规范得

35、=1.25，=0.51.3.5地震作用水平力计算 广州地区设防烈度为7度，本建筑为丙类建筑，地震分组为第一组，故按第一组、7度（0.1g）来计算水平地震作用。根据场地地质条件确定为类场地。 特征周期Tg=0.35s 水平地震影响系数max=0.08 阻尼比=0.05阻尼调整系数2=1.0衰减指数=0.9顶部附加地震作用系数 n=0.08T1+0.07本建筑房屋总高度21m，其刚度和质量沿高度分布比较均匀，根据抗震规范规定，地震作用水平力计算可采用底部剪力法，且不考虑竖向地震作用。1）计算结构重力荷载代表值GeqG=Gk+QiQikG6=女儿墙自重+屋面板自重+屋面梁自重+1/26层柱自重6层上

36、半部墙重=3.87 kN/m7.8m2+6.09 kN/m27.8m17.9m+4.37 kN/m(7.8m-0.5m)4+7.5m-0.3m)( 2+21/22)+3.19kN/m(7.5m-0.3m)(1+0.52)+ 6.59 kN/m3.6m41/2+2.58kN/ m2(3.6m/2-0.65m)7.3m2+1/27.3m4+(7.8m-0.5m)2+(0.3m+0.3+0.45m+0.45m-0.25m)4+ 1.58kN/ m2( 3.6m/2-0.1m)(1.2m+1.3m)7=(60.37 kN +850.29 kN +253.46 kN +15.31 kN +47.45 k

37、N +144.79 kN +6.72 kN)7 = 9650 kNG2-5=楼面板自重+楼面梁自重+1/26层柱自重+1/25层柱自重+6层下半部墙重+5层上半部墙重+0.5楼面活荷载 =850.29 kN/6.09 kN/m23.79 kN/m2 +253.46 kN +15.31 kN+47.45 kN+47.45 kN+2.58kN/ m23.6m/27.3m2+1/27.3m4+(7.8m-0.5m-21m)2+0.9m/1.8m4(3.9m-0.5m)+0.9m/1.8m(0.3m+0.3+0.45m+0.45m-0.25m)4+1.58kN/m23.6m/2(1.2m+1.3m)+

38、144.79 kN +6.72 kN +0.52.0 kN/ m2(7.8m-0.4m)(17.7m-0.4m)7 =(529.16kN+253.46 kN +15.31 kN+47.45 kN+47.45 kN+230.34 kN+7.11kN+144.79kN+6.72 kN+128.02kN)7 = 9870KNG1=楼面板自重+楼面梁自重+1/21层柱自重+1/22层柱自重+2层下半部墙重+1层上半部墙重+0.5楼面活荷载 =(529.16kN+253.46kN +15.31 kN+102.56 kN+47.45 kN+230.34kN+7.11kN+144.79kN/(1.8m-0.65m)(5.15m/2-0.65m)+6.7kN/(1.8m-0.65m)(5.15m/2-0.65m)+128.02kN)7=(529.16kN+253.46kN+15.31kN+47.45kN+102.56kN+230.34kN+7.11kN+246.14kN+11.42kN+128.02kN)7 = 10995kNG=9821 kN+9870kN4+10995kN=60125kNGeq=0.8560125kN=51