土木工程毕业设计（论文）-某4层框架宿舍楼设计（全套图纸）

第1章 工程概况及设计依据1.1工程概况1.1.1 建筑概况建设单位：菏泽市某公司建筑地点：菏泽市建筑功能：职工宿舍楼建筑规模：建筑面积为3878m2，层数为4层，建筑高度为15.0m，层高均为3.6m建筑耐火等级：二级屋面防水等级：三级设计使用年限50年全套CAD图纸，加1538937061.1.2 结构概况安全等级：二级结构类型：钢筋混凝土多层框架结构结构抗震设防烈度：7度，抗震设计分组：二组，加速度值为0.10 g，场地周期0.35S抗震类别为丙类，框架抗震等级为级结构材料：梁、板、柱混凝土均采用C30，梁柱主筋采用HRB400，板的受力筋采用HRB400，箍筋均采用HRB3351.1.3 设计资料1.1.3.1 气象资料（1）海拔高度4.8m，基本雪压，基本风压。（2）冬季采暖室外空气计算温度5，夏季通风室外空气计算温度为25，（3）风向：夏季主导风向为东南风；冬季主导风向为西北风。（4）降雨量：全年降雨量655mm，每小时降雨量120mm。1.1.3.2.工程地质资料场地类别为类，地面粗糙度为B类，场地内土层分布以及承载力特征值如下表: 表1-1 土层分布及承载力 土层厚度土质地基承载能力特征值/kPa1.5素填土02.4粉质粘土1701.2粉质粘土混角砾2401.00粉砂岩强分化带3001.2设计依据1.2.1建筑设计该建筑根据使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。宿舍建筑由居室、阳台、管理室、公共活动室等组成。该宿舍建筑根据使用要求、用地条件、结构选型等情况按建筑模数选择开间和进深，确定了建筑平面，提高使用面积系数，并留有发展余地。考虑到该建筑的公共性及使用人群，对其构件尺寸作相应调整以及安全疏散通道，宿舍建筑的防火设计应符合现行国家标准高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2005年版）等有关规定。该工程要求功能分区明确，布局合理，采光充足，通风良好，对窗的面积等都予以考虑。1.2.2结构设计依据相关的规范和规程1建筑施工图混凝土结构设计规范（GB50010-2002）建筑抗震设计规范（GB50011-2001（2010版）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑结构荷载规范（GB50009-2001（2006版）高层建筑混凝土结构设计规程（JGJ 3-2002）国家颁布相关的结构设计文件和地方政府的有关规定建设单位与委托单位的基本要求2相关文件3建设单位和委托单位的具体要求 根据设计任务、房屋的使用功能和建筑设计要求，进行了建筑平面，立面和剖面设计，该建筑物共4层，层高均为3.6米，女儿墙高为0.6米。其标准层建筑平面、立面和剖面图分别见建筑图。第2章 结构布置及框架计算简图2.1构件尺寸初估根据结构的使用功能及结构设计的要求进行结构平面布置设计，其结构平面布置图见图2.1（见下页）。主体结构共4层，层高均为3.6米，女儿墙高为1.3米。外墙及内墙填充墙均采用加气混凝土砌块。门为铝合金门及木门，窗为铝合金窗，楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构。主梁的截面尺寸按1/15 1/10进行估算。各层梁板柱混凝土强度等级为C30，其设计强度为： ，。 框架梁截面：(以轴线框架为计算框架)梁高：边跨（A、D轴悬挑部分：）中跨（BC跨）：中跨（AB跨）：边跨，中跨梁高都取为650mm，宽取300mm。同理，次梁高取450mm，宽取250mm；悬挑梁（即阳台梁）、阳台梁，高取300mm，宽取200mm。 框架柱截面 柱的截面尺寸采用轴压比来进行控制，该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值；各层的重力荷载代表值近似取。由图可知边柱及中柱的负载面积为和。由式，其中来确定柱的截面面积，则可得柱截面面积为：边柱 中柱 取柱截面为正方形，并根据上述计算结果并综合考虑柱距等其他因素，本设计底层柱截面尺寸取，其他层柱截面尺寸取。根据简明钢筋混凝土结构构造手册中规定，双向板厚度控制在短方向跨度的1/401/50，单向板厚度可按照1/301/35 ，据此确定楼面板和屋面板得厚度均取为100mm。42.2 框架计算简图的确定该结构采用柱下独立基础，框架柱嵌固于基础顶面。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，室内外高差为450mm，基础顶面至室外地坪取为950mm，故底层柱高为5000mm，其余层柱高为3600mm。由此可绘制出框架简图见图2.2。图2.2 横向框架计算简图2.3梁柱线刚度的计算由于楼面板与框架梁一起浇捣，对于中框架梁惯性矩取,边框架梁惯性矩取。边跨梁（悬挑梁）： 中跨梁（BC跨梁）：中跨梁（AB、CD跨梁）：底层柱：二四层各柱：图2.3 框架梁柱的线刚度（单位）2.4 框架抗侧刚度抗侧刚度采用D值法计算，计算结果见表2.1、2.2。表2.1 横向框架底层抗侧刚度计算（单位）构件名称 （）A、D轴柱0.4735.277B、C轴柱0.7447.71表2.2 横向框架二四层抗侧刚度计算（单位）构件名称 （）A、D轴柱0.4405.91B、C轴柱0.5917.935第3章 水平荷载作用下框架内力计算3.1 横向水平地震作用下框架的侧移与内力计算3.1.1 结构和构配件自重的计算 其中结构和构配件自重取楼上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层一半）的结构和构配件自重。 1. 恒载计算（1）屋面40厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 0.420厚水泥砂浆找平层 80厚矿渣水泥保温层 100厚现浇钢筋混凝土结构层 20厚石灰砂浆抹灰层 合计： 5.68（2）普通楼面小瓷砖面层： 0.55100厚现浇板： 20厚石灰砂浆抹灰层： 合计： 3.39（3）走廊地面20 厚1：2 水泥砂浆压实赶光： 0.65素水泥浆一道100厚现浇板： 20厚石灰砂浆抹灰层： 合计： 3.49（4）宿舍卫生间地面小瓷砖面层： 0.5520厚水泥砂浆找平层： 油毡防水层（8层做法）： 0.4水泥砂浆1%找平至最薄处20厚： 100厚现浇板： 20厚石灰砂浆抹灰层： 合计： 4.59（5）阳台地面20厚水泥砂浆面层： 水泥砂浆1%找坡至最薄处20厚： 100厚现浇板： 20厚石灰砂浆抹灰层： 合计： 3.64（6）梁自重 1）自重： 抹灰： 合计： 5.043 2） 自重： 抹灰： 合计： 2.362 3）自重： 抹灰： 合计： 1.14（8）墙自重 1）不带门窗的外墙底部砌三皮、顶部斜砌两皮共五皮灰砂砖： 粉煤灰轻渣空心砌块： 20厚水泥砂浆找平层: 聚苯乙烯保温层：（略） 20厚石灰砂浆粉刷层（共两层）： 合计： 8.794 2）内墙粉煤灰轻渣空心砌块： 20厚石灰砂浆粉刷层（共两层）： 合计： 7.67 3）卫生间内墙 粉煤灰轻渣空心砌块： 20厚石灰砂浆粉刷层（共两层）： 合计： 3.806 4）女儿墙粉煤灰轻渣空心砌块： 20厚抹灰层 ： 20厚石灰砂浆粉刷层（共两层）： 合计： 3.28 5）阳台墙粉煤灰轻渣空心砌块： 20厚抹灰层 ： 合计： 2.86（1）屋面处重力荷载标准值计算 （见下） （2）标准层楼面处重力荷载标准值计算 一个标准层的墙重为： （3） 底层楼面处重力荷载标准值计算： 2. 活载计算查荷载规范可得活荷载数值如下表：表3.1 活荷载取值表 不上人屋面0.5楼面2.0阳台2.5（1）屋顶活荷载计算 （2）楼面活荷载计算 3.1.2 重力荷载代表值计算 屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重+0.5雪荷载标准值 楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重+0.5活荷载标准值 屋面处： 标准层楼面处： 底层楼面处：集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi如下图图3.1 重力荷载代表值3.1.3 楼层抗侧刚度D和结构基本自振周期的计算 （1）楼层抗侧刚度按照第二章中计算框架抗侧刚度的方法计算出全部横向框架的抗侧刚度，每层各个框架柱的抗侧刚度之和就是楼层的抗侧刚度，本建筑的楼层抗侧刚度如下：表3.2 横向一五层抗侧刚度层次楼层抗侧刚度(kN/m)一623376二664560三664560四664560由3.2中可以得到底层结构楼层的抗侧刚度/二层结构楼层的抗侧刚度=0.9380.7故该框架为规则框架。（2）结构基本自振周期的计算用假想位移法计算结构的基本自振周期，计算公式为： 现列表计算假想顶点位移:根据上面算出的各楼层的重力荷载代表值Gi，采用假想顶点位移法，计算出结构的假想顶点侧移，计算过程见表3.3。表3.3 假想位移计算结果层次四930793076645600.01400.1277三9135184226645600.02320.1137二9135275576645600.03500.0905一9855374126233760.05550.0555考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.60.7，该框架取系数为 =0.8结构的自振周期为（3）多遇水平地震作用的计算抗震设防烈度为7度，场地类别类，设计地震分组为第一组，查规范可知： 结构总水平地震作用标准值应按下列公式计算：式中 FEk结构总水平地震作用标准值； 1相应于结构基本自振周期T1的水平地震影响系数； Geq计算地震作用时，结构等效总重力荷载的代表值；计算地震作用时，结构的总重力荷载代表值，为各质点重力荷载代表值之和。由于，故式中：衰减系数，在的区间取为0.9 阻尼调整系数，除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05， 相应的=1.0各层水平地震作用标准值计算公式为： 各层水平地震作用标准值计算过程如下表： 表3.4 的计算层次四930715.8147050.6386333.61391.9三913512.21114471054.7二91358.678561743.5一98555.049275466.3（4） 水平地震力的分配及框架侧移验算 将楼层的水平地震力按照抗侧刚度分配到计算框架上，然后进行框架的侧移验算，水平地震作用下框架结构的层间位移按来算，其计算过程如表3.5。 表3.5 水平地震力的分配以及框架的侧移验算层次层间剪力Vi（KN）层间刚度Di（N/mm）层间位移（mm）顶点位移ui （mm）层高hi（mm）层间转角e41391.96645602.09 16.47 36001/172232446.66645603.71 14.38 36001/97123190.16645604.80 10.67 36001/75013656.46233765.87 5.8750001/852 表3.5中可知：最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/750，远小于建筑设计抗震规范规定的位移极限值e=1/550，而且结构定点位移与总高度之比1/935 小于1/550，因此结构的顶点位移满足要求。 3.1.4 水平地震荷载载作用下结构内力的计算1.左震荷载计算当横向地震水平作用在一榀框架时，按照该榀框架的修正后的抗侧刚度与整个楼层的抗侧刚度之比来分配，即可得一榀框架在整个楼层处所受的横向地震水平作用fi即 则：水平地震荷载的作用在框架的左侧见图3.1。图3.1 地震荷载作用在框架的左侧 将上述的荷载导入力学求解器，可以得到在横向水平地震荷载用下的内力值M，V，N（a）框架弯矩图（）（b）框架剪力力图（）（c）框架轴力图（）图3.2 水平地震荷载作用在框架左侧内力图2.右震计算还要考虑横向水平地震作用在框架的右侧时，所承受的内力。则：水平地震荷载的作用在框架的右侧见图3.3图3.3 地震荷载作用在框架的右侧将上述的荷载导入力学求解器，可以得到在横向水平地震荷载用下的内力值M，V，N见图3.4 （a）框架弯矩图（）（b）框架剪力图（）（b）框架轴力图（）图3.4 水平地震荷载作用在框架右侧内力图3.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算3.2.1 风荷载标准值的计算横向水平风荷载标准值风荷载标准值计算公式为：式中：Z 高度出的风振系数；风荷载体型系数，迎风面为0.8，背风面为-0.5；风压高度变化系数；基本风压，地面粗糙度为B类。建筑结构荷载规范中7.4.1规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋和基本自振周期T1大于0.25s的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。由于本工程的建筑高度为15.0mM=181.58为第一类T形截面。 实配320，（），且2.5%，满足要求。 AB跨梁支座将下部跨间的320钢筋伸入支座负弯矩作用下的受压钢筋（），再计算相应的受拉钢筋，即支座A下部：55ft/fy， 满足要求。A支座右侧，为悬挑梁，上部受拉，按矩形截面计算：选用216，（）。且1时取1.05、 当20.0720.14720.3320.05320.15220.186及，且故按构造配筋，且应满足，单侧配筋率，。选420，满足要求。6.2.3 柱斜截面受剪承载力计算以一层B轴柱为例。上柱柱端弯矩设计值对三级抗震等级，柱底弯矩设计值：=1.15364.4=419.06 则框架柱剪力设计值V=1.2(254.23+419.06)/4.5=179.54kN 满足要求。（取）其中较大的柱下端值，而且，不考虑，故查得的值除以0.85的抗震调整系数，按表查得的值除以0.85的抗震调整系数。与相对应的轴力：取 故按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋采用410100，由表6.1可知柱的轴压比为0.186，查表得，则最小体积配筋率： 取410，则。根据构造要求，取加密区为 410100，上柱端加密区的长度按构造取值，取柱截面尺寸、1/6柱净高和550mm中的较大者。故取800mm，下柱端柱根取1/3柱净高，取1500mm非加密区应满足S10d=220mm 取102006.2.4 框架梁柱节点核心区截面抗震验算以一层中节点的验算为例。以一层B柱的节点为例，由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因节点两侧的梁不等高，所以计算时取两侧的平均高度本框架为三级抗震等级：梁柱节点核芯区组合的剪力设计值梁截面的有效高度，节点两侧的梁截面高度不等时可取平均值梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离强节点系数，本工程取1.2节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和则剪力设计值根据建筑抗震设计规范D.1.2的有关规定本节点的梁的宽度为300，柱的截面宽度为600，所以梁的截面宽度等于柱截面宽度的1/2，节点核芯区的截面有效验算宽度正交梁的约束影响系数，本工程取1.0节点核 芯区的截面高度，可采用验算方向柱的截面高度 满足要求节点核的受剪承载力计算对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值，其取值不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值的乘积的50%，当N为拉力时取0箍筋抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积箍筋间距本工程N取一层柱底轴力N=777.68kN和的较小值，取N=777.68kN设节点配箍筋为410100第7章 楼梯计算7.1 梯段板设计楼梯的开间为3.6m，进深7.5m。一层至四层的层高为3.6m，设计为等跑楼梯。每跑均12级踏步，11个踏面，踏步尺寸为300m150mm，中间休息平台尺寸为2000mm3600mm。采用板式楼梯，采用C30的混凝土，HRB400级钢筋，楼梯的平面布置见图7.1。取板厚h=120mm，约为斜长的1/30，板倾角，。取一米板宽为计算单元进行计算。7.1.1 荷载计算梯段板荷载计算见表7.1，恒荷载分项系数为，活荷载分项系数。梯段板荷载计算表 表7.1荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载1：2 水泥砂浆三角形踏步混凝土斜板板底抹灰小记6.6活荷载2.0总荷载值。7.1.2 截面设计板的水平计算跨度弯矩设计值板有效高度选配10200 分布筋每个踏步一根8。图7.1 楼梯平面布置图7.2 平台板的设计7.2.1荷载计算取平台板后h=100mm，以一米宽平台板为计算单元。平台板的荷载计算见表7.2。表7.2 平台板荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载1：2 水泥砂浆0.65100厚现浇板板底抹灰小记3.49 活荷载2.0总荷载设计值7.2.2截面设计平台板的计算跨度弯矩设计值选配8200，分布钢筋为8200 7.3 平台梁的设计7.3.1荷载计算平台梁的尺寸为200400平台梁的荷载计算见表7.3。表7.3 平台梁荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载梁自重梁侧粉刷平台板传来梯段板传来小记16.08活荷载荷载总设计值为7.3.2截面设计(1) 正截面设计 梁的计算跨度弯矩设计值截面按倒L形截面计算梁的有效高度经判别属于第一类截面选配216，(2)斜截面设计 剪力设计值配双肢箍，则斜截面承载力为 第8章 楼板设计8.1 荷载计算现选二层的左上角一块板进行计算，所选板的位置如图8.1中阴影部分所示。图8.1 计算楼板位置示意图恒载标准值恒载设计值活载标准值活载设计值按弹性理论计算考虑活荷载不利组合 8.2 内力计算板的计算简图如下图：图8.2 T板的计算图形图8.3 S板的计算图形1. T板计算计算跨度： 按两边固定两边铰支计算，查四边固支矩形板在均布荷载作用下的弯矩挠度系数表有 跨中弯矩系数： 支座弯矩系数： 跨中弯矩： 支座弯矩： 2. S板计算计算跨度： 按铰支单向板计算。跨中弯矩：8.3 配筋计算 板一层到四层采用C30的混凝土，钢筋均为HRB335的钢筋。 ，1. T板配筋计算 选用8200 满足要求长跨方向 选用8200 满足要求支座截面处的配筋计算短跨方向 选用10200 满足要求长跨方向 选用8200 满足要求。2. S板配筋计算 选用8200 满足要求第9章 基础的设计9.1 内力组合计算采用柱下钢筋混凝土独立基础，基础埋深1.55m，基底位于粉质粘性土中，地基承载力特征值，基础采用C30混凝土，HRB335钢筋。取A轴柱进行柱下钢筋混凝土独立基础计算。查建筑地基基础设计规范，知该建筑地基基础设计属丙级，对建筑高度25m以下，层数不超过8层的框架建筑，可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。9.1.1正常使用极限状态下，荷载效应的标准组合值 ， 9.1.2承载力极限状态下，荷载效应得基本组合（由可变荷载起控制作用）（由永久荷载起控制作用）（由永久荷载起控制作用）9.1.3底层柱传给基础的作用力组合。轴力N：弯矩M