某学生宿舍楼计算书.doc

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1、8度某中学学生宿舍楼专业班级：土木工程一班 学生姓名： 指导教师： 职称：工程师摘要 本次毕业设计主要是对某中学学生宿舍楼进行建筑和结构两方面的设计。建筑设计方面，根据设计要求确定了设计方案，建筑材料及计算简图，进行了荷载和内力分析，并绘制了内力图。结构设计方面，根据结构内力组合确定了构件截面的弯矩，剪力和轴力设计值。然后根据内力组合值，对楼板，楼梯，基础和一榀框架梁柱进行了配筋计算，绘制了建筑施工图和结构施工图，并编制了相应的施工说明。关键词：框架结构 现浇混凝土 条形基础 屋面板 正截面Design of a Dormitory Building of a Middle School at

2、 7-degree Earthquake ZoneAbstract The graduation project is mainly secondary school students on a dormitory for both architectural and structural design. Architectural design, design requirements in accordance with established design, construction materials and calculating the diagram, a load and in

3、ternal force analysis and mapping of the internal forces of Fig. Structural design, in accordance with the structure of the internal force portfolio section to determine the components of the bending moment, shear force and axial force design value. Portfolio based on the value of internal force on

4、the floor, staircases,the foundation and framework of a reinforced concrete beams have been calculated, drawn construction working drawings and structural plans and the preparation of the construction of the corresponding note.Key words: frame structure cast-in-place concreate spread footingroof pla

5、te normal section引言本次毕业设计主要是对某中学学生宿舍楼进行建筑和结构两方面的设计。建筑设计方面要完成建筑设计总说明和建筑图纸的绘制，结构设计方面除了要详细完成结构设计计算书外，还要绘制结构施工图。在完成设计的过程中，通过计算我更深刻地理解所学概念和原理的意义，培养了我综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，培养了我综合运用所学知识独创性地解决一些实际问题的能力。第一章 工程概况1.1 工程背景本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为454.45 m2，总建筑面积约为2272.25 m2；层高3.3m,平面尺寸为12.3m36.0m。采用柱下条形基础，室内地坪

6、为0.000m，室外内高差0.6m。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。1.1.1 设计资料气象资料：基本风荷载W。=0.45kN/ m2 基本雪荷载为0.4 kN/ m2。地质条件：钻孔深度12米，未发现地下水。不考虑地下水影响。建筑地点冰冻深度：室外天然地面以下200mm。地震设防烈度：8度设计地震分组：场地为类一组Tg（s）=0.35s, amax=0.081.1.2 建筑材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。1.2 工程特点本工程为五层，主体高度

7、为16.5米，属多层建筑。经过结构论证和设计任务书等实际情况，以及本宿舍楼有较单一的空间布置，和较高的抗震等级等特点，决定采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料以及综合本次设计所确定的结构体系类型。第二章 结构设计2.1框架结构设计计算2.1.1 工程概况本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为454.45 m2，总建筑面积约为2272.25 m2；层高3.3m平面尺寸为12.3m36.0m。采用柱下条形基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.6m。框架平面同柱网布置如下图：图2-1 框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面及楼面采用

8、100mm厚现浇钢筋混凝土。2.1.2 设计资料气象条件：基本风荷载W。=0.45kN/ m2;基本雪荷载为0.4 KN/ m2。恒荷载：楼面装修荷载1KN/ m2,屋面恒荷载2.5KN/ m2,活荷载：除楼梯间3.5KN/ m2,外其余均为2KN/ m2。200厚填充墙容重7KN/ m3。钻孔深12米，未发现地下水。不考虑地下水影响。第一层：素填土，厚0.6m.(fak=8 0 KN/m2)第二层：粉质黏土，厚2.5m.(fak=180 KN/m2)第三层：粉土，厚5.5m.(fak=180 KN/m2)场地为类一组Tg（s）=0.35s, amax=0.08屋面做法：20mm厚1：2水泥砂

9、浆找平；100140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；15mm厚纸筋石灰抹灰。楼面做饭：25mm厚水泥砂浆面层； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 2.1.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定(1)初估截面尺寸：柱 bh=400mm400mm，梁编号如下图：2-2 框架梁编号L1: h=(1/121/8)4800=400600 取h=500mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)500=167250 取b=200mmL2: h=(1/121/8)2700=225338 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)400=133200

10、 取b=200mmL3: h=(1/121/8)3600=300450 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)400=133200 取b=150mm（2）梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：图2-3 梁的计算跨度（3）柱高度底层柱 h=3.3+0.6+0.3=4.2m其他层 h=3.3m图2-4 横向框架计算简图及柱编号2.1.4 荷载计算(1)屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kN/ m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/ m2100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.

11、1+0.14)7/2=0.84 kN/ m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/ m2共计 4.38 kN/ m2屋面恒载标准值为：（36+0.24）（12.3+0.24）4.38=1990.49 kN(2)楼面均布恒载装修荷载 1 kN/ m2100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m2共计 3.5 kN/ m2楼面恒载标准值为：（36+0.24）（12.3+0.24）3.5=1590.57 kN(3)屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.4（36+0.24）（12.3+0.

12、24）=181.78 kN(4)楼面均布活荷载活荷载除楼梯间3.5KN/ m2,外其余为2KN/ m2。楼面均布活荷载标准值为：（36+0.24）（4.8+0.24）3.5=67.74 kN（36.243.84）（12.545.04）2=486 kN(5) 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）L1： bh=0.2m0.5m 长度4.4m 每根重量 4.4（0.022+0.2）（0.5+0.02）25=13.73 kN 根数 1125=110根L2： bh=0.2m0.4m 长度2.3m 每根重量 2.3（0.022+0.25）（0.4+0.02）25=5.80 kN 根数 115=55根L

13、3： bh=0.15m0.4m 长度2.3m 每根重量 3.2（0.15+0.04）（0.4+0.02）25=6.38 kN 根数 1045=200根Z1： 截面 0.40.4 m2 长度4.2m 每根重量 （0.4+0.022）4.225=20.33 kN 根数 114=44根Z2： 截面 0.40.4 m2 长度3.3m 每根重量 （0.4+0.022）3.325=15.97 kN 根数 1144=176根表2-1 梁柱自重梁（柱）编 号截面（m2）长度（m）根数每根重量（kN）L10.20.54.411013.73L20.20.42.3555.80L30.150.43.22006.38Z

14、10.40.44.24420.33Z20.40.43.317615.97(6)墙体自重外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚120mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用加气混凝土砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.00.24=1.68 kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/ m2单位面积内墙体重量为：7.00.12=0.84 kN/ m2单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.362=0.72 kN/ m2表2-2 墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（KN）底层纵墙外墙3.23.820外墙墙体408.58530.18外墙墙面121.6内墙3.23.816内墙墙体163.433

15、03.51内墙墙面140.08底层横墙外墙4.43.74外墙墙体109.4180.07外墙墙面32.562.33.82外墙墙体29.37外墙墙面8.74内墙4.43.717内墙墙体232.48431.75内墙墙面199.27墙体每片面积（）片数重量（kN）其他层纵墙外墙3.22.920外墙墙体311.81404.61外墙墙面92.8内墙3.22.918内墙墙体140.31260.58内墙墙面120.27其他层横墙外墙4.42.84外墙墙体82.79136.51外墙墙面24.642.32.92外墙墙体22.41外墙墙面6.67内墙4.42.817内墙墙体175.93326.73内墙墙面150.8

16、0(7) 荷载总汇顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。顶层恒载：1990.49kN顶层活载：181.78kN顶层梁自重：+=13.7322+5.811+6.3840=621.06kN顶层柱自重：15.9744=702.68kN顶层墙自重：404.61+260.58+136.51+326.73=1128.43 kNG5=+1/2+1/2+1/2=3618.0 kN其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。G4=1590.57+553.74/2+621.06+702.68+1128.43=4319.

17、61 kNG4=G3=G2=4319.61 kN G1=1590.57+553.74/2+621.06+702.68/2+894.52/2+1128.43/2+1445.5/2=4574.07kN门窗荷载计算M-3采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/ m2M-1、M-2采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/ m2C-1、C-2均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/表2-3 门窗重量计算层号门窗号单位面积（m2）数量重量(kN)底层M-11.52.734.8664.35M-21.52.122.52M-30.92.4135.62C-10.91.821.46C-21.

18、01.843.24二至九层M-11.52.464.3267.55M-21.01.843.24C-11.51.822.43C-22.41.81834.99（1）底层墙体实际重量：G1= G1168.93=4405.14kN（2）二至九层实际重量：G4=G3=G2=4319.61172.46=4147.15kNG5= G5172.46=3445.54 kN建筑物总重力荷载代表值G1 =G2= G3 =G4 =G5=20292.13kN2.1.5 水平地震作用下框架的侧向位移验算(1) 横向线刚度混凝土 C30 kN/ m2在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘

19、，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5（为梁的截面惯性矩）。对中框架取=2.0。若为装配楼板，现浇层的楼 图2-5 质点重力荷载值面，则边框架梁取=1.2，对中框架取=1.5。 横向线刚度计算见表2-4。(2) 横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-6。(3) 横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基本公式。表2-4 横向刚度计算梁号LL1L2L3截面bh0.20.

20、50.20.40.150.4跨度l4.82.73.6惯性矩2.081.070.8边框架梁=1.53.121.611.2/l1.951.791中框架梁=24.162.142.38/l2.62.381.33表2-5 柱线刚度柱号截面bh（m2）柱高度（m）惯性矩线刚度（m4）（kNm）0.40.44.22.1310-31.521040.40.43.32.1310-31.94104表2-6横向框架柱侧移刚度D值计算 项目柱类型层根数底层边框架边柱1.95/1.52=1.280.5455844边框架中柱（1.95+1.79）/1.52=2.460.6668244中框架边柱2.6/1.52=1.710.

21、60620418中框架中柱（2.6+2.38）/1.52=3.280.72744518二至五层边框架边柱1.010.3472684边框架中柱1.930.49104754二至五层中框架边柱1.340.40855118中框架中柱2.570.561197118这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： 式中基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6；框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移；是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架

22、顶点位移计算见表2-7。表2-7 横向框架顶点位移层次（kN）（kN）（kN/m）层间相对位移53445.543445.540.00780.156544147.157592.690.01720.148734147.1511739.840.02670.131524147.1515886.990.03610.104814405.1420292.130.06870.0687=1.70.60.3956=0.4035（4）横向地震作用计算在类场地，8度设防区，设计地震分组为第一组情况下，结构的特征周期=0.35s，水平地震影响系数最大值=0.08。由于=0.40351.4=0.49（s），不考虑顶点附加

23、地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，若按Fi=Gi Hi FEK/GH分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6。表2-8 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次（m）（m）（kN）（kN）（kN）53.317.43445.54599520.282340.49340.4943.314.14147.15584750.275332.04672.5433.310.84147.15447890.210253.55926.0823.37.54147.15311040.146176.281102.3614.24.24405.14185020.087105.0412

24、07.4图2-6 横向框架各层水平地震作用和地震剪力（5）横向框架抗震变形验算详见表2-9。表2-9 横向框架抗震变形验算层次层间剪力（kN）层间刚度（kN）层间位移（m）层高（m）层间相对弹性转角5340.490.000773.30.4672.530.001533.30.3926.080.002103.30.21102.360.002503.30.11207.40.004904.20. 2.1.6 水平地震作用下横向框架的内力分析本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2-10。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力分别见表2-11、图2-7，图2-8。表2-10 C轴柱（边柱）柱端弯矩计算

25、层次层高h层间剪力层间刚度y(m)53.3340.4985516.61.340.3514.167.6243.3672.538551131.340.4523.6019.3133.3926.088551181.340.4532.6726.7323.31102.36855121.41.340.5035.3135.3114.21207.4620425.41.710.6537.3469.34注：表中：y=y0+y1+y2+y3 Vim=Vi Dim / D i 表2-11 D轴柱（中柱）柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)53.3340.49119719.32.570.4516.8813.81

26、43.3672.531197118.32.570.5030.230.233.3926.081197125.22.570.5041.5841.5823.31102.3611971302.570.5049.549.514.21207.4744530.43.280.5557.4670.22该框架为对称结构,A轴柱与C轴柱相同，B轴柱与D轴柱相同。表2-12框架梁段弯矩，剪力和轴力计算层次54 321AB跨长度 4.44.44.44.44.414.1631.2251.9862.0472.658.7822.8937.3347.3655.62 5.2012.3020.3024.8629.15BC跨长度2.

27、32.32.32.32.38.121.1234.4543.7251.34 8.121.1234.4543.7251.34 7.0418.3729.9638.0244.64柱轴力 -5.2-17.5-37.8-62.66-91.81 -1.84-7.91-17.57-30.73-46.22 图2-7 地震作用下中框架弯矩图（kN/m）图2-8 地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力(kN)2.1.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析仍以中框架为例进行计算。（1）荷载计算a=3.61/2=1.8= a/1=1.8/4.8=0.375122+3 =10.281+0.053=0.772第5层梁的均布线荷载

28、图2-9 荷载折减示意图 AB跨：屋面均布恒载传给梁 4.383.60.772=12.17kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.2+0.022）0.525=6kN/m恒载： 15.17kN/mBC跨：屋面均布恒载传给梁 12.17kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.2+0.022）0.425=2.4kN/m恒载： 14.57kN/m第24层梁均布线荷载AB跨： 楼面均布恒载传给梁 3.503.60.772=9.73kN/m横梁自重（包括抹灰） 3kN/m无横墙恒载： 12.73kN/mBC跨： 楼面均布恒载传 9.73kN/m 横梁自重（包括抹灰） 2.4kN/m 恒载： 12.13kN/m第2

29、4层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰）： （0.15+0.022）0.4253.6=6.84 kN 外纵墙自重（包括抹灰）： （1.68+0.50）2.9（3.6-0.40）=20.23 kN内纵墙自重： （0.84+0.72）2.9（3.6-0.40）=14.48 kN柱自重（包括抹灰）： 0.440.443.325=15.97 kN 总计： 57.52 kN第1层梁均布线荷载AB跨恒载： 12.73kN/mBC跨恒载： 12.13kN/m第1层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰）： 6.84 kN纵墙自重（包括抹灰）： 45.48 kN柱自重（包括抹灰）： 20.33 kN总计： 72.65 kN活

30、荷载计算：屋面梁上线活荷载q1=0.77240.4=1.24 kN/m楼面梁上线活荷载q2=0.77242=6.18 kN/m边框架恒载及活荷载见图2-10。（a）恒载示意（KN/m） （b）活载示意（KN/m） 图2-10 框架竖向荷载示意（2） 用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.11.2的放大系数予以调整。a.固端弯矩计算1.恒荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，

31、计算固端弯矩。计算结果见表2-13。表2-13固端弯矩计算层数简图边跨框架梁顶层qL2/12=15.174.82/12=29.13 kNm底层qL2/12=12.734.82/12=24.44 kNm中间跨框架梁顶层qL2/12=14.572.72/12=8.85 kNm底层qL2/12=12.132.72/12=7.37 kNm2.活荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-14。表2-14固端弯矩计算层数简图边跨框架梁顶层qL2/12=1.244.82/12=2.38 kNm底层qL2/12=6.184.82/12=11.87 kNm层数简图中间跨框架梁顶层qL

32、2/12=1.242.72/12=0.75 kNm底层qL2/12=6.182.72/12=3.75 kNmb.分配系数计算 考虑框架对称性，取半框架计算。各杆端分配系数见表2-15。表2-15各杆端分配系数层号节点C各杆端分配系数节点D各杆端分配系数顶层A5A40.43B5B40.34A5B50.57B5A50.45B5E50.21标准层A4A50.30A4A30.30B4B50.25B4B30.25A4B40.40B4A40.34B4C40.16底层A1A20.32A1A00.25B1B20.27B1B00.21A1B10.43B1A10.36B1C10.16c.传递系数远端固定，传递系数

33、为1/2；d.弯矩分配恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-12，框架的弯矩图见图2-13；活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-14，框架的弯矩图见图2-15；竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒荷载及活荷载弯矩见图2-13，图2-15中括号内数值。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁00.430.575层0.4500.340.21-29.1329.13-8.8512.5316.60-9.12-6.90-4.263.67-4.568.3-2.140.380.51-2.78-2.09-1.29-1.06-1.390.260.091.051.40-0.16

34、-0.12-0.0716.57-16.5725.63-11.16-14.470.30.30.44层0.340.250.250.16-24.4424.44-7.377.337.339.78-5.8-4.27-4.27-2.736.273.67-2.94.89-3.45-2.14-2.11-2.11-2.820.240.180.180.10.19-0.670.12-1.41-1.05-0.080.110.110.140.860.640.640.411.798.33-20.1223.22-7.95-5.67-9.60.30.30.43层0.340.250.250.16-24.4424.44-7.37

35、7.337.339.78-5.8-4.27-4.27-2.733.673.67-2.94.89-2.14-2.14-1.33-1.33-1.78-0.21-0.15-0.15-0.1-1.06-0.7-0.11-0.890.09-0.060.560.560.750.290.220.220.139.179.53-18.722.72-6.25-6.4-10.070.30.30.42层0.340.250.250.16-24.4424.44-7.377.337.339.78-5.8-4.27-4.27-2.733.673.91-2.94.89-2.14-2.31-1.40-1.40-1.88-0.15-0.11-0.11-0.07-0.670.26-0.10-0.88-0.94-0.08-0.420.260.330.490.360.360.239.1910.00-19.1922.93-6.24-6.75-9.940.320.250.430.360.270.210.16-24.4424.44-7.377.826.1110.51-6.15-4.61-3.58-2.733.67