某大学5层学生宿舍楼结构的设计

1、 PAGE 63 摘 要根据宿舍楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构宿舍楼。 按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。其中附有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图以及梁柱的内力组合表。关键词：框架；现浇钢筋混凝土结构；内力组合。目 录 TOC

2、 o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc15204 摘 要 PAGEREF _Toc15204 1 HYPERLINK l _Toc23996 目 录 PAGEREF _Toc23996 1 HYPERLINK l _Toc22109 绪论 PAGEREF _Toc22109 3 HYPERLINK l _Toc14000 建筑设计理念及设计依据 PAGEREF _Toc14000 5 HYPERLINK l _Toc15235 设计理念 PAGEREF _Toc15235 5 HYPERLINK l _Toc28244 1 设计资料 PAGEREF _Toc28244 6

3、HYPERLINK l _Toc14838 1.1建设项目名称：海南省三亚市汇润花园公寓楼设计 PAGEREF _Toc14838 6 HYPERLINK l _Toc29441 1.2建设地点：海南省三亚市 PAGEREF _Toc29441 6 HYPERLINK l _Toc23416 1.3建筑类别：类 PAGEREF _Toc23416 6 HYPERLINK l _Toc28928 1.4设计资料： PAGEREF _Toc28928 6 HYPERLINK l _Toc26258 1.5建筑资料： PAGEREF _Toc26258 6 HYPERLINK l _Toc14984

4、 2结构选型 PAGEREF _Toc14984 7 HYPERLINK l _Toc23316 2.1构体系选型： PAGEREF _Toc23316 7 HYPERLINK l _Toc13530 2.2屋面结构： PAGEREF _Toc13530 7 HYPERLINK l _Toc822 2.3楼面结构： PAGEREF _Toc822 7 HYPERLINK l _Toc6980 2.4楼梯结构: PAGEREF _Toc6980 7 HYPERLINK l _Toc18217 2.5墙体结构： PAGEREF _Toc18217 8 HYPERLINK l _Toc12030 2

5、.6 结构布置 PAGEREF _Toc12030 8 HYPERLINK l _Toc7649 2.7 框架计算简图及梁柱线刚度 PAGEREF _Toc7649 9 HYPERLINK l _Toc25416 3 荷载选择和计算 PAGEREF _Toc25416 12 HYPERLINK l _Toc3405 3.1工程做法： PAGEREF _Toc3405 12 HYPERLINK l _Toc20283 3.2设计内容： PAGEREF _Toc20283 13 HYPERLINK l _Toc32110 3.3恒荷载标准值计算： PAGEREF _Toc32110 13 HYPE

6、RLINK l _Toc15122 3.4活荷载标准值计算 PAGEREF _Toc15122 15 HYPERLINK l _Toc19131 3.5风荷载计算 PAGEREF _Toc19131 19 HYPERLINK l _Toc14873 3.6 风荷载作用下的位移验算 PAGEREF _Toc14873 20 HYPERLINK l _Toc22844 5 内力计算 PAGEREF _Toc22844 22 HYPERLINK l _Toc16592 5.1 恒荷载作用下内力计算 PAGEREF _Toc16592 22 HYPERLINK l _Toc7470 5.2 活荷载作用

7、下内力计算： PAGEREF _Toc7470 31 HYPERLINK l _Toc28832 5.3风荷载作用下的内力计算 PAGEREF _Toc28832 39 HYPERLINK l _Toc30008 5.4 梁端剪力、弯矩及柱轴力计算 PAGEREF _Toc30008 42 HYPERLINK l _Toc1275 6.内力组合 PAGEREF _Toc1275 46 HYPERLINK l _Toc26916 6.1 控制截面及不利内力 PAGEREF _Toc26916 47 HYPERLINK l _Toc16527 6.2 计算结果 PAGEREF _Toc16527

8、47 HYPERLINK l _Toc17418 7 截面设计 PAGEREF _Toc17418 52 HYPERLINK l _Toc7188 7.1 框架梁的配筋计算 PAGEREF _Toc7188 52 HYPERLINK l _Toc11635 7.2 框架柱的配筋计算 PAGEREF _Toc11635 54 HYPERLINK l _Toc9771 8 楼梯设计 PAGEREF _Toc9771 58 HYPERLINK l _Toc21824 8.1 楼梯概况 PAGEREF _Toc21824 58 HYPERLINK l _Toc8996 8.2 楼梯板设计 PAGERE

9、F _Toc8996 58 HYPERLINK l _Toc9661 8.3 平台板计算 PAGEREF _Toc9661 59 HYPERLINK l _Toc8211 8.4 平台梁设计 PAGEREF _Toc8211 60 HYPERLINK l _Toc5599 致谢 PAGEREF _Toc5599 62 HYPERLINK l _Toc1157 参考文献 PAGEREF _Toc1157 63绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本人毕业设计题目为海南省三亚市琼州学院宿舍楼

10、设计。在毕设前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土设计、建筑结构抗震设计等书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范住宅建筑规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正、PKPM等绘图软件

11、，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请老师批评指正。 建筑设计理念及设计依据设计理念宿舍楼是为人们休息提供最为良好环境的建筑。纵观宿舍楼建筑的发展历史，无不体现 着人类文化、文明的历史进程和时代特征。宿舍楼建筑设计同设计其他类型建筑一样有许多共同点，也有许多不同的特点和要求。随着时代的发展，宿舍楼的内容和形式都在不断发生变化。因此，我对宿舍楼的设计过程和设计方法进行了详细研究，经过一番思考，我认为本设计应该具有以下特点：（1）弹性。从设计、结构到服务功能都应做

12、到全面性，以适应时空的变化。（2）紧凑性。卧室以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。（3）易接近性。从楼外到楼内，从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。（4）可扩展性。在未来扩展时可灵活延伸，将损失减小到低程度。（5）舒适性。在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境。（6）环境的稳定性。（7）安全性。建筑安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化。（8）经济性。把建设和维护一座公寓楼所需要的经费和人员控制在最低限度。在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理

13、的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。1 设计资料1.1建设项目名称：某学院宿舍楼设计1.2建设地点：某市1.3建筑类别：类1.4设计资料：工程地质条件：建筑场地持力层属粉质粘土，地基承载力特征值130 kN/m2 ；抗震设防： 6度；设计地震分组： 第一组；设计基本地震加速度： 0.05g；防火等级： 二级；建筑物类型： 丙类；基本风压： W0= 0.85kN/m2；8）气象条件： 详见三亚市气象报告，年平均温度：25.4 oC；气温最高为7月，平均28.4oC；气温最低为1月，平均21oC 9） 楼面活荷： 宿舍：2.0 kN/m2；走道：2.5 kN/m2；楼梯：3.5 kN/

14、m2；上人屋面活载：2.0 kN/m2；10） 场地类别： 类；11） 地基处理及基础方案：独立基础地基；1.5建筑资料：1.建筑物为五层，建筑高度为18.15米，底层高3.75米，其余层高3.3米，室内外高差0.45米。2结构选型2.1构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2.2屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋型屋盖，采用刚性防水屋面，板厚120。2.3楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝肋形楼盖，板厚120。砼强度为C30，钢筋采用HPB400，楼面活荷载2.0KN/m2.2.4楼梯结构:采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。 2.5墙体结构：墙体采用240厚的普通砖。由于宿舍楼以住宅为主，所以对住宅

15、进行结构计算。2.6 结构布置 本框架结构设计结合建筑的平面立面和剖面布置情况，结构平面布置如图2-1；图2-1 结构平面布置图 本工程结构方案经过分析比较，采用纯框架结构体系。框架的计算简图用梁、柱的轴线表示，梁、柱的轴线分别取各自的形心线。框架的计算单元如图2-2所示。 图2-2 框架计算单元竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为纵横向框架承重方案，本建筑平面除走廊板区格为单向板外，其余均为双向板。双向板的板厚hl/40(l为双向板的短向计算跨度)，h=7500

16、/40=187.5mm, 考虑到板的挠度及裂缝宽度的限制因素，本建筑楼面板和屋面板的厚度均取120mm。 本建筑的材料选用如下：混凝土：C30（fc=14.3MPa ，Ec=3.0107kN/m2）；钢筋：纵向受力筋采用HRB400级钢筋，其余也均采用HRB400级钢筋；墙体：普通砖；窗： 塑钢玻璃窗；门： 木门、玻璃门；2.7 框架计算简图及梁柱线刚度本结构是三维空间的。但由于建筑结构的质量、刚度都比较均匀，故选用一榀框架进行计算与配筋，其余框架可参照此框架进行配筋。现以轴线为例进行计算。（1） 梁柱截面尺寸估算： 框架梁： h=(1/81/12)l=(1/81/12) 7800=975mm

17、650mm，取h=800mm，b=(1/31/2)h=(1/31/2) 800=267mm400mm，取b=300mm；框架柱：建筑总高度按18.15m算，小于30m的现浇框架结构，设防烈度6度不用考虑地震作用，最大轴压比。采用C30混凝土，查得，假定每平方米荷载为14.3kN/ m2，则柱子最大轴压力：N=1.2514.37.8(7/2)3.6=1756.76kN，则柱子轴压比：即 ，取柱子截面形状为正方形，即b=h376.5mm；为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变，即取柱子尺寸为500mm500mm。（2） 确定框架计算简图：假定框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺

18、寸都不变，故梁跨取柱截面形心线间距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面。根据地质资料，取室内外高差为0.45m，基础顶面至室外地坪取为0.55m，因此框架底层计算高度为=3.3+0.450.55=4.3m，为了简化计算，其它各层取=H=3.3m。由此框架的计算简图如图2-3所示。（3） 框架梁柱的线刚度计算：混凝土C30， ，现浇框架结构梁惯性矩，对于现浇楼板，考虑楼板的约束，边框架梁取，中框架梁取 ，线刚度；左跨梁：，中跨梁：， 右跨梁：；AC、FH轴底层柱： ，AC、FH 轴其余层柱： ， 令2-5层柱线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：，；框架梁柱的相对线刚度如图2-3所示，作为计

19、算各节点杆端弯矩分配系数的依据。 图2-3 框架计算简图及梁柱相对线刚度3 荷载选择和计算3.1工程做法：（1）屋面（不上人）找平层：15厚水泥砂浆 防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 防水层：（柔性）SBS防水卷材2层 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆各层走廊楼面、标准层楼面水磨石地面10mm面层水磨石地面20mm水泥砂浆打底水磨石地面素水泥浆结合层一道 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆外墙墙体均为240mm厚墙水刷石外墙面 水泥粉刷内墙面内墙墙体均为240mm厚墙水泥

20、粉刷墙面女儿墙墙体为240mm厚墙水刷石外墙面 水泥粉刷内墙面3.2设计内容： (1)楼板厚度：（采用双向板） Hl/50 取h=120mm。(2)梁的计算跨度 梁的跨度：取轴线间距，即KL1梁为7.5m,KL2梁为2.4m。(3)柱高度底层柱子高h=3.3m+0.45m+0.55m=4.3m，其中3.3m为层高，0.45m为室内外高差，0.55m为基础顶面至室外地坪的高度。其他层柱高等于层高即为3.3m。由此得框架计算简图，见图2-3。 3.3恒荷载标准值计算：（1）屋面（上人）15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 kN/m240厚C20细石混凝土防水 1.0 kN/m2SBS防水卷材2

21、层 0.4 kN/m2 15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 kN/m240厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平 0.0414=0.56 kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=3.0 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN/m3=0.17kN/m2合计 5.33kN/m2 (2) 各层走廊楼面、标准层楼面水磨石地面10mm面层 0.65kN/m220mm水泥砂浆打底 0.0220=0.40 kN/m2素水泥浆结合层一道 0.65 kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=3.0 kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN

22、/m3=0.17kN/m2合计 4.87 kN/m2(3)梁自重( bh=300mm800mm ) 自重 250.3(0.8-0.12)=5.1kN/m10厚混合砂浆 0.01(0.8-0.12)2+0.317=0.28kN/m合计 5.38kN/m(4)柱自重(bh=500mm500mm)自重 250.50.5=9kN/m10厚混合砂浆 0.01(0.54-0.243)17=0.29kN/m合计 9.29kN/m(5)外墙自重25层：外墙 （3.3-1.8-0.8）0.2418=3.024kN/m塑钢窗 0.351.8=0.63kN/m水刷石外墙面 (3.3-1.8)0.5=0.75kN/m

23、水泥粉刷内墙面(3.3-1.8)0.36=0.54kN/m合计 4.94 kN/m底层：外墙 (4.3-1.8-0.8-0.45)0.2418=7.78kN/m塑钢窗 0.351.8=0.63kN/m水刷石外墙面 ( 4.85-1.8-0.45)0.5=1.3kN/m水泥粉刷内墙面 (4.3-1.8-0.45)0.36=0.936 kN/m合计 10.65 kN/m(6)内墙自重25层：内墙 (3.3-0.8)0.2418=10.8 kN/m水泥粉刷内墙面 (3.3-1.8)0.362=1.08 kN/m合计 11.16kN/m底层：内墙 (4.3-0.8-0.45)0.2418=15.552

24、 kN/m水泥粉刷内墙面 (4.3-0.8-0.45)0.362=2.592kN/m合计 18.144kN/m(7)女儿墙自重：自重 1.20.2418=5.184kN/m 水刷石外墙面 1.20.5=0.6kN/m水泥粉刷内墙面 1.20.36=0.432kN/m合计 6.216kN/m3.4活荷载标准值计算1、屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面 2.0 kN/m2走廊 3.5 kN/m2 楼梯 3.5 kN/m2 宿舍 2.0 kN/m22、 竖向荷载下框架受荷载总图：确定板传递给梁的荷载时,一个区格板一个区格板地考虑。确定每个区格板的荷载传递时,先区分板是单向板还是双向板。若为单向板,沿板

25、的短跨方向作中线,将板上的荷载平均分给两长边的梁；若为双向板计算，从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，见板传荷示意图2-2。板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。（1）AB轴间框架梁：屋面板荷载： 板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载恒载：活载：楼面板荷载：恒载：活载：梁自重标准值：5.38kN/mAB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载：梁自重+板传荷载=5.38kN/m+24.94kN/m =30.32kN/m活载：板传荷载=9.36kN/m楼面梁：恒载：梁自重+板传荷载+内墙自重=5.38kN/m+22.78kN/m +11.16 kN/m

26、=39.32kN/m活载：板传荷载=9.36kN/m （2）BC轴间框架梁：屋面板荷载：恒载：kN/m活载：kN/m楼面板荷载：恒载：kN/m活载：kN/m梁自重标准值：5.38kN/mBC轴间框架梁均布荷载：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=kN/m楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=5.38kN/m+11.69kN/m +11.16 kN/m=28.23kN/m 活载=板传荷载=kN/m（3）CD轴间框架梁：(完全同AB轴间框架梁) （4）A轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层柱： 女儿墙自重: 6.216kN/m顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=顶层柱活载=板传活载

27、=标准层：标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=标准层活载=板传活载= （5）B轴柱纵向集中荷载的计算： 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =顶层柱活载=板传活= 标准层柱恒载=内纵墙自重+梁自重+板传荷载=标准层柱活载 = 板传活载 =（6）C轴柱纵向集中荷载的计算(同B轴柱纵向集中荷载的计算)；（7）D轴柱纵向集中荷载的计算(同A轴柱纵向集中荷载的计算)； 恒荷载和活荷载作用下的框架受荷载图如图 4-4、图4-5所示。 图4-4 恒荷载作用下框架受荷载图(kN) 图4-5 活荷载作用下框架受荷载图(kN)3.5风荷载计算 式中 基本风压,=0.85 KN/m2； 风载体型系数，根据建筑物体型

28、查得=1.3； 风压高度变化系数，本工程所在地城市，地面粗糙度为B类； 风振系数,因结构高度H=18.15m42.95 kNm ，故属于一类T 型截面。=42.95106/（1.014.32504152）=0.070 ， ，=42.95106/（0.964360415）=298.22mm2，选配214，实有As=308mm2 ，=308/（250415）=0.29 % 0.25 %（满足要求），选配箍筋8200，则斜截面受剪承载力： =0.71.43250415+1.25360100.6/200415 =197.79kN48.12kN，满足要求。7.4.2 基础设计基础形式选为柱下独立基础。一

29、、基础底面积和底面积尺寸确定柱基础顶面标高已选定，距0.000为1.50m，柱纵向钢筋最大直径d=20mm，HRB400级，基础混凝土强度等级选为C30，则柱钢筋的锚固长度取=1.054022=924mm，考虑钢筋保护层厚度，取基础高度h=1300mm，则基础底板在-2.800（相对标高）处，埋深为2.7m，所处土层的承载力。1、外柱（即A、D柱）由于边柱弯矩较大，先按轴心受压计算时，将轴力值扩大1.3倍，取用=2295.167KN，则取a/b=1.2，则a=3000m，b=2500m，按偏心受压验算： ，A=7.5m2 ，由得各内力组合值的，如下表：外柱（即A、D柱）的计算柱号A柱D柱(KN

30、m)123930123930(KN)1088911100310889111003(KN)191919191919(KN/m2)154.9138.5148.3154.9138.5148.3经验算，各组内力组合值均满足的要求。2、内柱（即B、C柱）内柱弯矩小而轴力大，故按轴心受压初步选定基础面积时，将轴力值扩大1.2倍，取用=1641.86KN，则取a/b=1.2，则a=3000m，b=2500m，按偏心受压验算： ，A=7.5m2 ，由得各内力组合值的，如下表：内柱（即B、C柱）的计算柱号B柱C柱(KNm)123629123629(KN)1210971110812109711108(KN)171717171717(KN/m2)170.4145161.3170.4145161.3经验算，各组内力组合值均满足的要求。二、基础抗冲切承载力计算已按柱纵向钢筋锚固要求初步选定基础高度h=1300mm，可确定为阶形基础，基础尺寸见图框架基础尺寸1、柱基础抗冲切计算按图的基础尺寸，可