西安市理工大学三号宿舍楼设计论文设计

1、1 设计资料1.1 工程概述（1）工程地点：西安市（2）工程名称：西安理工大学三号宿舍楼设计（3）工程概况：五层混凝土框架结构，建筑面积4250.15平方米，现浇钢筋混凝土结构是屋盖和楼板采用的结构，楼板厚薄为120毫米，填充墙的材料是砖墙。设计总高度为17.5米，共5层，每层层高3.3米，室内外高差0.45米。（4）气候条件：基本风压W0=0.35kN/m2,基本雪压S0=0.25kN/m2，主要风向是东北风。（5）地质状况：自然地表1m内为填土，填土下层为3m厚砂质黏土，再下为砾石层，土壤冰冻深度：450mm。砂质黏土地基承载力特征值,砾石层为300400kN/m2，地下水位地表以下2m，

2、无侵蚀性，不考虑土的液化。 （6） 场地概况：场地平展，无阻挡物（7）建筑使用年限为50年，建筑耐火等级二级，抗震设防烈度为8度1.2 建筑设计说明书1.2.1 方案说明（1）本土木工程毕业设计题目为西安理工大学三号宿舍楼，基础选择是独立基础，建筑主体高度为1.7m，建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构。（2）设进深设为6.6m，设柱距设为3.6m。（3）将楼梯设在了宿舍楼的三分之一处，照二级防火要求，都照着防火要求设计在宿舍的两侧设有安全出口。（5）本设计中宿舍总长度50.4m，在宿舍两侧设有厕所。（6）窗台高900mm，是满足采光通风要求。（7）设为不上人屋面，防水采用二级。1.2.2 等级说

3、明（1）本宿舍楼是二类建筑，宿舍楼设计根据建筑抗震设计规范。（2）使用设计年限为50年，本宿舍楼安全等级为二级。（3）该宿舍楼抗震设防烈度是8度，场地类别为II类，设计基本地震加速值为0.20g，设计地震分组为第一组。（4）该宿舍楼是二级防火等级。1.2.3 建筑设计说明及构造做法（1）标高为米m，长度单位为是毫米mm。（2）该宿舍楼有五层，宿舍楼总高程17.5 m，首层室内地坪标高0.000m，室内外高差-0.45m。（3）设计材料：现浇的框架柱、梁、板楼梯间都是C30，全部板钢筋HRB335，柱与梁的受力筋是HRB335，箍筋是HPB300。（4）屋面做法：钢筋混凝土现浇板20mm石灰砂浆

4、抹底20mm水泥砂浆找平80160厚（3%找坡）膨胀珍珠岩保温层四层作为防水层（一毡二油上铺小石子）。（5）楼地面做法：钢筋混凝土现浇板20mm石灰砂浆抹底20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。（6）顶棚制作：给内墙的涂料是乳胶漆，116水泥石灰砂浆打底15mm，面刮腻子5mm。（7）墙体制作：该宿舍楼框架填充墙采用砖墙，内墙厚度是为200mm，外墙厚度是为240mm。（8）门和窗选择：标准塑钢窗（9）选100mm直径的落水管。1.3 结构说明书 1.3.1 宿舍楼面的活荷载（1）屋面：0.5kN/m2（2）房间：1.5kN/m2（3）楼梯、过道：2.0kN/m21.3.2 楼板（1）选用混凝土保

5、护层厚度是为20mm的板。（2）HPB300钢筋所注长度没有锚固长度为24d，板中受力筋的长向钢筋放在短向钢筋的下方。 1.3.3 梁、柱（1）砼的保护层厚度是为35mm。（2）混凝土中嵌入地基的钢筋，会埋在比上柱子直径更低的地基里。1.3.4 墙体（1）墙的箍筋是，柱的主要钢筋上方和下方都镶入梁内，是500mm。（2）各相交轴线上的女儿墙都设500500砼构造柱。2 结构布置与选型2.1 结构选型 宿舍楼共5层，功能简单，宿舍楼是现浇结构。2.2 结构布置 宿舍楼的柱距为3.6m。板选择双向板。楼面与屋面的板去120mm。 材料选用：墙体：内外墙均采用砖墙，普通砖重量18kN/m3。窗：=0

6、.35kN/m2门：木门 图2-1平面结构布置图2.3 梁柱截面尺寸的估算2.3.1 梁的截面估算 去h=450mm ，去b=250毫米。 横向边跨梁： 去h=600毫米。去b=300毫米。 横向中跨梁：去h=400毫米，b=300毫米 横向次梁：去h=300毫米 , b=200毫米2.3.2 柱截面的估算本工程为现浇钢筋混凝土结构，8度设防，高度30m，抗震分组为第一组，类场地，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：N=5157.2(3.6+1.2)=2592kN由轴压比限值得Ac=201399mm2 柱选500毫米500毫米3 框架计算简图以及梁柱线刚度3.1 确定框架计算简

7、图 框架计算图如图3-1所示。图3-1 结构计算简图3.2 框架梁柱的线刚度计算 砼C30，EC30=3.0104mm2=3.0107kN/m2; 对于边框架横梁： 中框架横梁： 现浇框架结构梁惯性矩为： 中框架梁I=2I0，边框架梁I=1.5I0，线刚度i=EI/l边跨梁=3.68中跨梁=底层柱=3.62其余各层柱=4.74令，则其余各层杆件的相对线刚度为：i边跨梁，i底层柱，i中跨梁框架梁柱的相对线刚度如图3-1所示。4 荷载计算4.1 恒载标准值计算4.1.1 屋面20厚水泥沙浆找平：80160厚（3%找坡）膨胀珍珠岩：100mm厚钢筋混凝土楼板：20mm厚石灰砂浆抹底： 屋面恒荷载：+

8、0.36kN/m2+2.5kN/m2+0.34kN/m2= 4.1.2 各层楼面20mm厚水泥砂浆找平 0.0220=0.40kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2 总计：4.39kN/m24.1.3 梁自重边框横梁自重： 纵梁bh=250mm450mm自重：中跨横梁bh=300mm400mm：次梁bh=200mm300mm自重： 合：4.1.4 柱自重bh =500mm500mm柱自重 0.5 0.525= 6.25 kN/m2总计：6.25kN/m24.1.5 外纵墙自重除去底

9、层的其它层 纵墙： 窗： 外墙面： 内墙面： 合：一层纵墙： 窗： 外墙面： 内墙面： 合：4.1.6 内纵墙的重量除去底层的其它层 纵墙： 窗： 内墙面： 合： 4.1.7 内隔墙自重除去底层的其它层内隔墙： 内墙面： 合： 一层内隔墙： 内墙面： 合： 4.1.8 女儿墙自重女儿墙自重 压顶自重 总计：4.1.9 山墙自重纵墙： 外墙面： 内墙面： 总计：4.2 活荷载标准值计算4.2.1 屋面和楼面荷载标准值屋面： 0.5 kN/m2 楼面： 宿舍 1.5 kN/m2 过道 2.0 kN/m2 洗手间 2.0 kN/m24.2.2 雪荷载 4.3 竖向荷载下框架受荷4.3.1 在A-B及

10、C-D轴内受荷 是双向板在BC 轴内： 同上 4.3.2 在A-B轴间框架梁受荷 图4-1板传荷载示意图屋面板：恒载： 活载： 楼面板：恒载：活载：在A-B轴间框架梁均布为：4.3.3屋面板:楼面板： 梁自重：在B-C轴间;4.3.4 A轴柱竖向集中荷载 活载=板传荷载 4.3.5 B轴柱竖向集中荷载五层：二到四层柱： 图4-2竖向受荷总图(kN)4.4 风荷载计算 西安风压：w0=0.35kN/m2表4-1楼层高度H(m)zwkA(m2)P(kN)五四三二一表4-2楼层KD(104kN/m)y0y12y23y3yhh-yh边柱五0四三二一中柱五四三二一剪力在各层分配（单位：kN），图4-3

11、剪力分配图柱端弯矩计算（单位：kNm）图4-4 柱端弯矩图 图4-5 风载M图（单位：kNm） 图4-6 风载作用的VN图（单位：kN）4.5 水平地震作用采用底部剪力法计算水平地震作用。4.5.1 重力荷载代表值的计算4.5.1.1 屋面处重力荷载代表值标准值计算 G屋面板= 2708.76kN/m2G梁=1127.87kN/2G柱=6.25(3.3/2-0.18)70=643.12kN/m2顶层墙重：G墙=663.82kN=5640.54kN4.5.1.2二层到五层楼面处重力荷载标准值计算G墙=1327.66kNG楼板=3134.27kNG梁=1127.89kNG柱=6.25(3.3-0.

12、12)70=1392.75kNG标准层= G墙+ G楼板+ G梁+ G柱=6981.35kN4.5.1.3 一层楼面处重力荷载标准值计算G墙=1326.56=1536.10kNG楼板=3124.51kNG梁=1137.29kN G柱=1391.25=1603.69kNG底层=G楼板 +G墙+ G柱+ G梁=7408.21kN4.5.1.4 屋面雪荷载Q雪=q雪s=0.25(50.416.5)=207.9kN4.5.1.5 楼面活荷载Q楼面=1.5(50.416.5)=1247.4kN4.5.1.6 总重力荷载代表值的计算底层楼面处：4.5.2 结构基本自震周期框架柱抗侧移刚度4.5.2.1 横

13、向D值的计算一.底层： 二.标准层：， ， 表43 横向框架各层侧向D值构件名称五层A、D轴柱 B、C轴柱 二到四层A、D轴柱B、C轴柱 一层A、D轴柱 B、C轴柱4.5.2.2 结构基本自振周期的计算表4-4假想顶点位移计算结果层次Gi(kN)Gi(kN)D(kN/m)五 四 三二 一 =0.448s 4.5.2.3多遇水平地震作用计算从表得由，所以 纵向地震影响系数 =0.08顶部附加地震作用系数， 图4-7楼层水平地震作用标准值表4-5 Fi，Vi，的计算过程层次(kN)(m)(kN)Vi(kN)五 四 三 二 一 ，满足。5 内力计算5.1 恒载作用。下框架的内力5.1.1 恒载作用下

14、。框架的弯矩计算恒荷载作用下的弯矩。剪力可按下面公式求得： 根据梁。柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数 节点处的弯矩分配系数。按相对刚度比计算，如图5-1所示。图5-1 A、B轴柱弯矩各层分配系数简图5.1.1.1 弯矩分配及传递表5-1 恒载作用下的框架弯矩内力二次分配表层项目上柱下端下柱上端边梁左侧边梁右侧上柱下端下柱上端中跨左侧5层分配系数 弯矩值-67.9567.95-10.83分配值36.42-31.53-20.55-23.78-17.87传递10.27-15.76-8.93分配值-5.51-4.778.159.437.09传递-4.082.383.54分配值2.181.89-1

15、.96-2.26-1.70分配结果33.10-33.1040.22-16.61-23.564层分配系数0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 弯矩值-11.03-67.1667.16-5.54-5.18分配值27.2927.2923.61-13.49-15.63-15.63-11.74传递6.74-11.81-5.87分配值-2.35-2.35-2.044.224.904.903.68传递-2.111.021.84分配值0.740.740.64-0.68-0.79-0.79-0.59分配结果14.6425.67-40.31046.42-17.07-1

16、1.53-17.873层分配系数0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 弯矩值-8.56-67.1661.76分配值26.4326.4322.87-13.89-16.10-16.10-12.09传递6.95-11.43-6.05分配值-2.42-2.42-2.104.184.844.843.64传递-2.091.051.82分配值0.730.730.63-0.69-0.79-0.79-0.60分配结果16.1724.73-40.90046.37-15.9-12.06-18.462层分配系数0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0

17、.277 0.208 弯矩值-8.24-67.1667.16-4.02-5.18分配值26.3226.3222.77-13.85-16.05-16.05-12.06传递6.93-11.39-6.03分配值-2.42-2.42-2.094.164.824.823.62传递-2.081.051.81分配值0.730.730.63-0.68-0.79-0.79-0.59分配结果16.3824.62-41.01046.45-16.04-12.02-18.421层分配系数0.368 0.314 0.318 0.249 0.288 0.217 0.246 弯矩值-8.21-67.1667.16-4.01-

18、5.18-5.18分配值27.7323.6723.97-14.44-16.7-12.58-14.26传递7.22-11.98-7.13分配值-2.66-2.77-2.34.765.54.154.70传递-2.381.152.35分配值0.880.750.76-0.87-1.01-0.760.86分配结果17.7522.15-39.89045.78-16.21-9.19-18.66柱底弯矩值11.08-4.605.1.2 恒载作用下框架的梁端剪力和轴力计算梁端剪力 V =Vq+Vm柱轴力 N=V+P表5-2 恒载作用下AB梁端剪力计算层号qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql

19、/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)518.726.157.10 1.1755.9358.27418.50 6.156.431.00 55.4357.43318.50 6.156.430.90 55.5357.33218.50 6.156.430.8955.5457.32118.50 6.156.430.9755.4657.4表5-3 恒载作用下BC梁端剪力计算层号qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)58.322.510.4010.410.448.232.510.29010.2910.29

20、38.232.510.29010.2910.2928.232.510.29010.2910.2918.232.510.29010.2910.29表5-4 恒载作用下的剪力和轴力层数总V柱NABBCA柱B柱VAVBVB = VCN顶N底N顶N底555.9358.2710.475.6497.3987.77109.52455.4357.4310.29142.45164.2173.4195.15355.5357.3310.29209.26231.01259.03280.78255.5457.3210.29276.07297.82344.66366.41155.4657.410.29342.88364.

21、63430.29452.04具体计算结果见表5-2，5-3，5-4。 图5-2恒载M图(KNm) 图5-3 恒载N图(kN) 图5-4 恒载V图(单位：kN)5.2 活载下框架内力表5-5 活载作用下的框架弯矩内力二次分配表层项目上柱下端下柱上端边梁左侧边梁右侧上柱下端下柱上端中跨左侧5层分配系数 弯矩值-5.815.81-0.85分配值3.112.7-2.2-2.54-1.91传递-1.11.35-0.96分配值0.590.51-0.76传递-0.380.25分配值0.20.18-0.19-0.22-0.17分配结果2.73-2.733.09-1.89-1.194层分配系数0.349 0.3

22、49 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 弯矩值0.91-17.0617.06-0.63-2.54分配值-6.276.275.43-3.32-3.85-3.85-2.89传递1.66-2.71-1.44分配值0.58-0.58-0.50.991.151.150.86传递-0.50.25分配值0.170.15-0.16-0.19-0.19-0.14分配结果-4.965.87-10.8212.11-3.51-2.88-5.723层分配系数0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 弯矩值1.96-17.0617.06-0.96-2.5

23、4分配值-6.646.645.74-3.24-3.76-3.76-2.82传递1.62-2.87-1.41分配值0.57-0.57-0.491.021.191.190.89传递-0.510.240.45分配值-0.180.180.15-1.06-0.19-0.19-0.14分配结果-4.296.25-10.5412.05-3.72-2.76-5.582层分配系数0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 弯矩值2.08-17.0617.06-0.92-2.54分配值-6.686.685.78-3.25-3.77-3.77-2.83传递1.63-2.89-

24、1.41分配值0.570.57-0.491.031.191.190.9传递-0.510.250.45分配值-0.180.180.16-0.17-0.19-0.19-0.14分配结果-4.216.29-10.512.03-3.69-2.77-5.581层分配系数0.368 0.314 0.318 0.249 0.288 0.217 0.246 弯矩值2.1-17.0617.060.922.54分配值-6.696.695.79-3.253.773.772.83传递1.62-2.891.41分配值0.57-0.57-0.491.03-1.19-1.19-0.9传递-0.510.25-0.45分配值-

25、0.180.180.16-0.170.190.190.14分配结果-4.26.3-10.512.030.692.775.58柱底弯矩值3.151.39表5-6 活载作用下AB梁端剪力计算层次qlVA= VB=(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)51.576.14.78-0.2154.5744.716.1-0.3414.6914.0234.716.114.6714.0424.716.114.6714.0314.716.1-0.36表5-7 活载作用下BC梁端剪力计算层号qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)

26、五0四0三0二0一0表5-8 活载作用的V.N楼层总V柱NABBCA柱B柱VAVBVB = VCN顶=N底N顶=N底五四三二一 图5-5活载M图(KNm) 图5-6活载N图(KNm) 图5-7活载V图(KNm)5.3 水平地震作用下框架内力计算 图5-8 横向水平地震作用和楼间地震V 表5-9 基准反弯点高度表层数第a层1. 02. 05五 四 三 二 一 表5-10 框架柱K值和y值表楼层A柱B柱C柱D柱yyyy五 四 续楼层A柱B柱C柱D柱yyyy三 二 一 表5-11 各层中柱B(C)柱端M和V计算楼层hiViDDijVijy五 四 三 二 一 表5-12 各层边柱A(D)柱端弯矩及剪力

27、计算楼层hiViDDijVijy五 四 三 二 一 图5-9 梁端弯矩，剪力计算简图 表513 梁端M。V及柱N的计算楼层边跨梁中跨梁柱轴力lL边柱中柱五 四 三 二一 6 内力组合表6-1 恒载作用下的横梁弯矩调幅层号部位梁左侧梁右侧跨度荷载跨中弯距左调幅右调幅跨中调幅5边跨-33.10-67.956.118.7236.54-28.14-57.7644.12中跨-23.56-23.562.511.93-14.24-20.03-20.03-10.98边跨-67.95-33.106.118.7236.54-57.76-28.1444.124边跨-40.31-46.426.118.542.68-3

28、4.26-39.4644.19中跨-17.87-17.872.511.83-8.63-15.19-15.19-5.95边跨-46.42-40.316.118.542.68-39.46-34.2644.19续层次位置梁左侧梁右侧跨度荷载跨中弯距左调幅右调幅跨中调幅3边跨-40.9-46.376.118.542.42-34.77-39.4148.96中跨-18.46-18.462.511.83-9.22-15.69-15.69-6.45边跨-46.37-40.096.118.542.42-39.41-34.7748.962边跨-41.01-46.456.118.542.27-34.86-39.48

29、48.88中跨-18.42-18.422.511.83-9.18-15.66-15.66-6.42边跨-46.45-41.016.118.542.27-39.48-34.8648.881边跨-39.89-45.786.118.543.21-33.91-38.9149.64中跨-18.06-18.062.511.83-8.82-15.35-15.35-6.11边跨-45.78-39.896.118.543.21-38.91-33.9149.64表6-2 活载作用下的横梁弯矩调幅层号部位梁左侧梁右侧跨度荷载跨中弯距左调幅右调幅跨中调幅5边跨-2.73-3.096.11.574.39-2.32-2.

30、634.82中跨-1.19-1.192.50.94-0.46-1.011.01-0.28边跨-3.09-2.736.11.574.39-2.63-2.324.824边跨-10.82-12.116.14.7110.44-9.20-10.2912.16中跨-5.72-5.722.52.81-3.52-4.86-4.86-2.66边跨-12.11-10.826.14.7110.44-10.29-9.2012.163边跨-10.54-12.056.14.7110.61-10.24-8.9612.31中跨-5.58-5.582.52.81-3.38-4.74-4.74-2.54边跨-12.05-10.5

31、46.14.7110.61-8.93-10.2312.312边跨-10.5-12.036.14.7110.64-8.93-10.2312.33中跨-5.58-5.582.52.81-3.38-4.74-4.74-2.54边跨-12.03-10.56.14.7110.64-10.23-8.9312.331边跨-10.5-12.036.14.7110.64-8.93-10.2312.33中跨-2.77-2.772.52.81-0.57-2.35-2.35-0.15边跨-12.03-10.56.14.7110.64-10.23-8.9312.346.1 梁端截面组合的剪力设计值调整 6.2 框架结构

32、柱的内力组合计算结果见表6-5。58表6-3 框架梁内力组合层号杆件号截面内力荷载类别内力组合恒活地震左地震右1.2+1.41.35+0.981.2(+0.5)+1.31.3顶层边跨梁左侧M-33.10-2.7365.28-65.28-43.54-47.3743.5-126.22V55.935.00-15.6815.6874.1280.4149.7990.55中M44.124.8217.46-17.4659.8164.2878.5433.14右侧M-40.22-3.09-30.3530.35-52.59-57.33-89.58-10.66V-58.27-4.57-15.6815.68-76.3

33、2-83.14-93.05-52.29中跨梁左侧M-23.56-1.1934.92-34.92-29.94-32.9816.41-74.39V10.401.17-27.9427.9414.1215.19-23.1449.5中M-10.98-0.280.000.00-13.57-15.09-11.12-11.12右侧M-23.56-1.19-34.9234.92-29.94-32.98-74.3916.41V-10.4-1.17-27.9427.94-14.12-15.22-46.7120.352层边跨梁左侧M-41.01-10.5246.22-246.22-63.91-65.30264.5-3

34、75.52V55.414.67-59.1359.1372.3589.17-1.59152.15中M48.8812.3365.86-65.8671.1278.07151.67-19.57右侧M-46.45-12.03-114.49114.49-72.58-74.5-211.7985.87V-57.32-14.04-59.1359.13-88.44-91.14154.08-0.34续层号杆件号截面内力荷载类别内力组合恒活地震左地震右1.2+1.41.35+0.981.2(+0.5)+1.31.32层中跨梁左侧M V 中M-6.42-2.540.00 0.00 -11.26-11.16-9.23-9

35、.23右侧M-18.42-5.58-131.73 131.73 -29.91-30.33-196.7145.8V10.29-3.52-105.38 105.38 -17.28-17.34-151.45122.53底层边跨梁左侧M V55.4614.71-64.60 64.60 87.1489.23-8.6159.36中M49.6412.3370.92 -70.92 76.8379.09140.91-29.29右侧M-45.78-12.03-126.11 126.11 -71.78-73.59-226.09101.79V-57.4-14.00-64.60 64.60 -88.49-91.21-161.266.7中跨梁左侧M-18.66-2.77145.10 -145.10 -26.27-27.90164.58-212.68V10.293.52-116.08 116.08 17.2817.34-136.44165.36中M-6.11-0.150.