新洲三区教职工公寓建筑与结构设计毕业论文.doc

2015届毕业设计说明书新洲三区教职工公寓建筑结构设计 院 、 部： 建筑工程与艺术设计学院 学生姓名： 张尚静 指导教师： 曾应祝 职称 工程师 专 业： 土木工程 班 级： 土木1103 完成时间： 2015年5月20日 摘 要本次毕业设计的课题为“新洲三区教职工公寓建筑结构设计”。这次毕业设计，对我们是挑战，但也是一次提高自己，考验自己的机会，我们可以通过大学四年学的知识完成好这次设计。在设计过程中我们应该严格按照规范进行，不能随心所欲。此次设计的是两栋五层住宅楼，包括建筑设计和结构设计两部分建筑设计部分:设计内容有总平面图，各层平面图，立面图，剖面图，基础设计平面图。公寓的主要居住主体为双职工教师及家属，三室两厅的户型，总共有四十八户，每层含有活动室。本建筑的主要特点为活动空间大，满足用户的基本活动空间，户型面积不大，比较经济；建筑交通联系较合理；房间布局合理，主次分明，居住环境舒适。 结构设计部分：设计内容有框架配筋图，板配筋图，计算书部分，基础设计大样图。结构类型为框架结构，取其中的一榀框架出来计算，板配筋计算取三块代表性的板，考虑恒载、活载和风载作用下的内力计算，对于恒载的作用和活载的作用采用二次分配法计算，风荷载的作用采用D值法。做细建筑部分，为结构设计带来方便，把规范和所学专业知识合理运用，就能很好的完成毕业设计关键词：结构计算；内力计算；建筑设计ABSTRACTThis graduation projects topic is on - structural design of a teachers apartment building for the Xin Zhous third district. This graduation design is not only a challenge for us, but also it is a chance for us to improve and test myself. The design has two five-storey teachers apartments. It has two parts, including architectural design and structure design.Architectural design: the design content of the total floor plan, each layer plan, elevation, section and basic design plan. The main living subject are teachers and their families in the apartments. They are three rooms two hall door model, they have a total of 48 households, and each layer has an activity room. The main features of the architecture have enough space for activities. It can meet the users basic activity space. Although its square is small, its price is economic comparison. The links is reasonable between building and transport and the room layout is reasonable in prioritize and the living environment is comfortable. Structural design: design content frame reinforcement drawing, plate reinforcement drawing, calculation part and basic design drawing. The structure type is the frame structure. We choose a framework to calculate. And we choose three representative plate from plate reinforcement to calculate. It should consider dead load, live load and wind load internal force calculation. About the effect on dead load and live load we use the secondary distribution method to calculate, and the role of wind load we use D value method. Do fine construction parts, they can bring convenience to us in structural design, and only when we use the standard and the knowledge reasonably, we could finish the graduation design very well.Key word: Structural calculation, Internal force calculation,The architectural design绪 论毕业设计是我们专业跟我们最后的任务，此次毕业设计的是公寓楼。在这个过程中我们可以把大学四年所学的专业知识重新过一遍。在设计的过程中我们会遇到很多问题，有的是以前没学好的知识点，有的是课外需要我们补充的知识点。所以这次毕业设计我们应该做到查漏补缺，补充新知识，认真完成好设计的每一个细节部分。只要一步一步完成好设计任务，那么我们的收获将会很大，对我们以后的工作会带来很大的帮助。结构类型都是采用横向称重的框架结构，多层的建筑在水平方向上受到的是风荷载和地震荷载等，在竖向方向上受到的是恒载，活载和雪荷载等，我们设计出来的结构不仅要满足承载要求，还要有足够的抗侧刚度要求。框架结构类型的优点是布置比较灵活，跨度也能满足一般大跨度的要求，所以办公楼采用框架结构类型比较多。在我们设计的过程中，结构设计是一栋建筑的骨架，一栋好的建筑在外观上给人一个好的印象，但结构支配我们的建筑外观，所以一栋成功的建筑必须考虑结构的选择。由于建筑结构的构件受到的荷载不同，采用的材料、截面尺寸也不一样。在我们作业毕业设计的时间里，在我们的指导老师的帮助和经过查相关的规范、计算方法等完成设计，对专业知识、分析能力得到相应的提高，在绘制图纸的过程中对CAD更加熟练了。通过这次毕业设计，初略了解框架结构设计的过程，计算量有点大，在这个计算过程都是以手算算一榀框架，最后得结果与PKPM算的比较和修改，由于现在能力有限，敬请各位老师批评指正，谢谢。目 录1 工程概况11.1 气象条件11.2 工程地质条件11.3 材料供应12 建筑部分22.1 平面设计22.1.1 使用部分平面设计32.1.2 交通联系部分设计32.1.3 平面组合设计32.2 剖面设计42.3 立面设计43 结构设计63.1 结构选型和布置63.1.1 结构选型63.1.2 结构布置63.1.3 初估截面尺寸73.2 框架计算简图73.2.1 计算简图73.2.2 框架梁柱截面特征83.2.3 框架梁柱的线刚度计算83.3 荷载计算103.3.1 恒载标准值计算103.4 荷载统计123.4.1 横向框架在恒荷载作用下的计算简图123.4.2 横向框架在活荷载作用下的计算简图193.4.2 内力计算223.5 框架梁柱内力组合373.5.1 框架梁内力组合373.5.2 框架柱内力组合（A轴）403.6 配筋计算423.6.1 框架柱和梁的截面设计423.7 现浇楼板配筋计算463.7.1 A区格板配筋计算463.7.2 B区格板配筋计算473.7.3 C区格板配筋计算483.8 基础设计503.8.1 设计资料503.8.2 计算基底尺寸503.8.3 计算高度确定及配筋计算51结 语55参考文献56致 谢57 建筑工程与艺术设计学院毕业设计1 工程概况1.1 气象条件1）温度：最高气温41oC，最低气温-2oC。2） 主导风向：夏季为东南风，冬季西北风，基本风压Wo=0.35kN/m2，场地平坦，周围无相邻建筑物。3） 雨雪条件：最大降雨量60mm/h，基本雪压1.2 工程地质条件1）填土，局部含块石和植物根系，层厚1m，粉质粘土承载力特征值为200 2）抗震设防烈度：建筑物所在地区抗震设计烈度小于6度，不做抗震设计。1.3 材料供应1）素混凝土：C25-C50，容重22-242）钢筋：HPB235，HRB335，HRB400，主要受力钢筋采用HRB335。3）隔墙材料采用混凝土空心砌块，尺寸为390mm190mm190mm，容重为2 建筑部分2.1 平面设计 这次设计的是新洲三区教职工公寓,建筑设计在整个工程设计中是主导和先行专业，不仅要考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，还要考虑建筑与结构及设备专业的技术协调，使建筑物做到适用、安全、经济、美观。本结构形式为框架结构，层数为五层，建筑面积约为5000平方米，主要居住主体为双职工教师及家属，建筑造型和功能等要求满足家庭需求且跟进时代。图1 标准层平面图建筑平面设计主要是把所要建设的建筑物根据基地条件，基地周围环境，城市规划，使用功能，通风，采光等要求合理的布置在建筑用地上。在平面布置的同时还应该从建筑整体空间组合的合理性来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。平面设计还应满足以下基本要求：适用的合理性，技术的安全性，建设的经济性，环境的整体性。所以要处理建筑与城市总体规划，建筑与场地的关系，适用人群，技术与施工的关系等等。建筑平面设计是把所建建筑在水平方向上很好的组合起来，且考虑到周边环境，城市规划等要求。它包括使用部分设计和交通联系部分设计。2.1.1 使用部分平面设计使用部分平面设计的原理和方法：确定房间的面积，选择形状，确定开间进深的尺寸，朝向、采光，通风的处理。除此之外，还应考虑内部交通的安排，建筑面积的利用率，以及结构的布置等。建筑平面中分为使用房间和辅助房间，是建筑平面组合的基本单元。使用房间主要考虑居住的舒适度，铺助房间主要考虑生活的方便性。根据朝向，采光，通风的基本要求，合理布置门窗的尺寸，布置位置，类型很重要。房间的结构要使结构布置合理，施工方便，也要有利于房间之间的组合，所用材料应符合相应的建筑标准；室内空间，以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，应考虑人们的使用和审美要求。2.1.2 交通联系部分设计 交通联系部分分为水平交通联系和垂直交通联系，是人们生活起居重要的通道,是把各个房间以及室内交通合理协调起来，同时又要考虑到使用房间和辅助房间的用途，减少交通干扰。楼梯是垂直交通联系部分，是各个楼层疏散的必经之路;走廊是水平交通练习部分，主要是联系同层内各个房间。本设计选取双跑平行楼梯，不设走廊。本设计中交通联系部分需注意以下几个方面：交通线路简捷明确，联系通行方便；人流通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的通风采光要求；力求节省交通面积，是设计达到舒适，经济，安全的重要主要组成部分。2.1.3 平面组合设计平面的合设计就是把用房与交通联系部分很好的结合在一起，使得整栋房子结构合理，使用方便，造型雅观，造价合理等。本次毕业设计，遇到的最大麻烦就是在平面组合设计上面。因为设计的是框架结构式，在三室两厅的户型中每层还得布置活动室，就出现了一些问题，在交通联系部分不能做的很合理。最后把每层的活动室功能不同化，且设计在一个垂直空间上，使得设计趋于合理。2.2 剖面设计图2 A-J剖面图 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。本次设计的是教职工公寓，形状比较简单，每层高度一样，所以剖面设计只要在平面设计完成的基础上进行。通过剖面的设计，把房子的一些主要构件的标高在图上反应出来，既可以了解房子的空间布局的合理性，也为施工带来方便。房子层高为2.8m，楼层为五层，为多层建筑，设双跑楼梯。门窗的设计满足通风，采光要求。2.3 立面设计立面设计既是建筑美的体现，也是房子布局功能的需求。所以在立面设计的过程中要了解当地的风俗、文化、地域特征，建筑所处的环境条件和周边建筑风格；也要结合平、剖设计同时进行，把建筑用途充分体现出来，满足房间功能需求。建筑立面的设计主要把房子的许多构件的尺寸、形状反映出来，能够体现出房子的外观和布局的合理性。建筑立面组成部件主要有：勒脚、雨篷、阳台、门窗、墙柱等。建筑立面设计主要是把这些部件合理组合在一个竖向空间上，突出部件的尺寸、位置，也便于施工中对部件位置的确定。恰当地确定立面中这些组成部分和构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。在建筑立面设计的过程中要注意不能孤立的处理每个面，必须得统一协调。考虑立面体型时不能局限于立面体型和尺寸。建筑立面处理应充分利用立面上构件的直接效果，入口的重点处理等方法。所以，设计时首先应该考虑立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。 一个好的立面设计是体现在美观和满足功能需求上。只有把平面图和剖面图与立面设计完整的结合起来，才能更好的完成立面的设计。所以，此次立面设计中三维一体的构思模式带来了很大的帮助。图3正立面图3 结构设计3.1 结构选型和布置3.1.1 结构选型根据住宅功能的要求，为了能让建筑布置灵活，获得更大的尺度感，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构结构类型。3.1.2 结构布置根据建筑功能要求及建筑物所在的红线区域，横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案，具体布置详图见图1。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。楼盖方案采用整体式肋形梁板结构。楼梯采用整体现浇梁板式楼梯。基础采用柱下独立基础。图4 结构平面3.1.3 初估截面尺寸根据本设计房屋的混凝土框架结构类型。楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取为100mm，各层梁柱混凝土强度为C35，板和基础混凝土强度为C30,纵向受力筋采用HRB400，其余钢筋用HPB300。根据公寓平面布置确定的结构平面布置图可知，边柱及中柱的承载范围为2.0m1.65m和1.65m1.35m。估算结构构件尺寸时，楼面荷载取近似12计算。梁截面尺寸估算依据。框架结构主梁截面高度及宽度由下式确定： 且200mm，估算出的梁截面尺寸如下：横向主框架梁：AD跨bh=200mm500mm；DJ跨bh=200mm500mm纵向框架梁：边框梁bh=200mm500mm 中框梁bh=200mm500mm次梁：bh=200mm400mm柱截面尺寸估算依据。柱的轴压比应小于轴压比限值的要求：C35 混凝土：求得： 上式中的1.2为荷载分项系数，5表示底层柱承受其上5层的荷载。N按底层中柱的负荷面积考虑。取柱截面为正方形，综合考虑柱截面为500mm500mm.3.2 框架计算简图3.2.1 计算简图本设计基础选用柱下独立基础，基础顶面标高为。框架的计算单元如图2.1所示，取轴4上的一榀框架计算。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。一层柱高度是从基础顶面算至二层楼面。一层柱高为4m ,其余各层柱的计算高度为层高，即为：2.8 m。3.2.2 框架梁柱截面特征由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特性，（如表1所示）。表1 梁截面特性计算表中 框 架 梁层数混凝土等级梁编号截面宽截面高梁跨线刚度相对线刚度1-5C35AD跨2005005500315002.08x1092.38x10100.25C35DJ跨2005006600315002.08x1091.99x10100.44边 框 架 梁1-5C35AD跨2005005500315002.08x1091.78x1040.39C35DJ跨2005006600315002.08x1095.07x10100.493.2.3 框架梁柱的线刚度计算3.2.3.1 梁的线刚度计算对于中框架梁取I=2.0，边框框架梁取1.5： 中框架梁：跨AD 200mm500mm 跨DJ 200mm500mm跨度：5500mm 边框架梁：边跨AD 200mm500mm 跨DJ300mm500mm跨度：5500mm 3.2.3.2 柱的线刚度计算首层柱子： 柱子截面：500mm500mm 长度：4m 混凝土弹性模量：31500Pa 标准层柱子：柱子截面：500mm500mm 长度：2.8m 混凝土弹性模量：31500/Pa 3.2.3.3 梁柱的相对线刚度计算令标准层的框架柱，则其余各杆的相对线刚度为：中框架梁： 边框架梁： 首层柱子： 该榀框架的总的相对线刚度分布如图2所示：3.3 荷载计算3.3.1 恒载标准值计算1、上人屋面恒载 屋面出结构层外自重： 结构层： 100mm现浇钢筋砼板 合计： 2、 楼面恒载：屋面出结构层外自重： 结构层： 100mm现浇钢筋砼板 合计： 3、梁自重：主梁：bh=200mm500mm（AD和DJ跨）。边框架梁：bh=200mm500mm次梁：bh=200mm400mm主梁自重： 边框架梁自重： 次梁自重： 合计： 4、柱自重：KZ1: bh=500mm500mmKZ1自重： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 5、墙自重：(1)首层外纵墙自重（混凝土小型空心砌块） 空心砌块： 铝合金窗 ： 15mm1:1:6水泥石灰砂浆内墙面： 4mm1:1水泥砂浆镶贴： 8mm厚面砖： 合计 标准层外纵墙自重（混凝土小型空心砌块）空心砌块： 铝合金窗 ： 15mm1:3水泥砂浆内墙面： 4mm1:1水泥砂浆镶贴： 8mm厚面砖： 合计 (2) 内纵墙自重及内横墙自重首层纵墙（横墙） 抹灰20mm厚水泥砂浆： 合计 标准层纵墙（横墙） 抹灰20mm厚水泥砂浆： 合计 (3) 女儿墙自重： 墙重及压顶重： 水泥砂浆粉刷内外面各20厚： 合计： 图5 一榀框架简图3.4 荷载统计3.4.1 横向框架在恒荷载作用下的计算简图3.4.1.1 第一层计算简图表2 活荷载标准值表序号类 别活荷载标准值（kN/m2）1不上人屋面活荷载0.52办公楼一般房间活荷载2.03走廊、门厅活荷载2.54楼梯活荷载3.55雨棚活荷载0.56卫生间活荷载2.5底层柱高从基础顶算至二楼楼面，根据地质条件，室内外高差为-0.70m，基础顶面至室外地坪通常可取-0.50m，本设计取基础顶面至室外地坪的距离为-0.50m。故底层柱高为2.8+0.7+0.50=4.0m.其余各层均为2.8m求第一层框架的计算简图。（1）梯形荷载计算梯形荷载由A板传递，板A的面荷载为3.7kN/m2 ，由图4可知，传递给AB段为梯形荷载，梯形荷载最大值为： 3.71.65+3.72=13.51KN/m（2）均布计算：梁自重即抹灰（梁200mm500mm）梁自重 抹灰层： 小计 2.18KN/m 墙体荷载 外墙：标准层外纵墙自重（混凝土小型空心砌块） 空心砌块： 铝合金窗 ： 15mm1:3水泥砂浆内墙面： 4mm1:1水泥砂浆镶贴： 8mm厚面砖： 合计 取4.5内墙：空心砌块： 15mm1:3水泥砂浆内墙面： 4mm1:1水泥砂浆镶贴： 8mm厚面砖： 合计 KN/m 取4.0 故AB段墙体荷载： 均布荷载小计： =2.68+9.2=11.88 KN/m （3）三角形：为板C传来的荷载最大值板B的面荷载为3.7（KN/m) ，板B传来的荷载为三角形荷载荷载最大值为： 三角形=3.71.8=6.7KN/m（4）均布：梁自重：（梁200mm500mm）KN/m抹灰层： BC段墙体： KN/m小计 ： 2.0+0.18+9.2=11.38KN/m（5）梯形荷载计算梯形荷载由E板传递，板E的面荷载为3.7kN/m2 ，由图4可知，传递给AB段为梯形荷载，梯形荷载最大值为： 3.71.35=5.0KN/m（6）计算是由KL-4,K-L5传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上墙体荷载梁自重（250mm500) KN/m抹灰层： KN/mKL-4上墙体荷载：一跨内的墙体长为3.3米，简化为匀布线荷载为：KL-5上墙体荷载：一跨内的墙体长为4.0米，简化为匀布线荷载为：小计： =2.0+0.18+22.5=24.68KN/m计算是由板A传递的三角形荷载，板A传递的荷载为三角形荷载，荷载最大值为：计算小计：(7)计算是由KL-3传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上墙体荷载梁自重（200mm500) KN/m抹灰层： KN/mKL-3上墙体荷载：一跨内的墙体长为3.3米，简化为匀布线荷载为：小计： =2.0+0.18+10.35=12.53KN/m,计算是由板A传递的三角形荷载，板A传递的荷载为三角形荷载，荷载最大值为： =3.72=7.4KN/m 为板C传递过来的梯形荷载： 计算小计：=(8)计算是由KL-1和KL-7传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上墙体荷梁自重（200mm400) 抹灰层： 墙重： (2.8-0.4)4.5=10.35KN/m小计： =1.5+0.14+9.6=11.95KN/m板D传来的荷载： 2.253.7=8.33KN/m板E传来的荷载： 1.353.7=5.00KN/m计算 = (9)计算 是由KL-2传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上墙体荷载梁自重（200mm500) 抹灰层：KN/mKL-3上墙体荷载：一跨内的墙体长为3.3米，简化为匀布线荷载为：小计： =1.5+0.14+9.6=12.24KN/m计算 =第五层计算简图图中有作用点A、B、C、三个，表示在A点的集中力，均布表示在AB范围内的均布线荷载。现计算第一层楼面板和楼面梁传递给4轴线横向框架的恒荷载，求出第一层框架的计算简图。（1）梯形荷载计算梯形荷载由A板传递，板A的面荷载为4.0kN/m2 ，可知，传递给AB段为梯形荷载，梯形荷载最大值为： 3.71.65+3.72=13.51KN/m（2）均布计算：梁自重即抹灰（梁200mm500mm）梁自重： 抹灰层：（10厚混合砂浆）: 小计 2.18kN/m均布荷载小计： =2.18=2.18KN/m（3）三角形：为板D传来的荷载最大值板B的面荷载为3.7（KN/m) ，板B传来的荷载为三角形荷载荷载最大值为： 三角形=3.71.8=6.7KN/m（3）三角形：为板C传来的荷载最大值板B的面荷载为3.7（KN/m) ，板B传来的荷载为三角形荷载荷载最大值为： 三角形=3.71.5=5.55KN/m（4）均布：梁自重：（梁200mm500mm） KN/m抹灰层：（10厚混合砂浆 小计 ： 2.5+0.18=2.18KN/m(6)计算是由KL-4传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上女儿墙体荷载梁自重（200mm500) KN/m抹灰层： KN/m女儿墙体荷载：小计： =2.0+0.18+3=5.18KN/m计算是由板A和板B传递的三角形荷载，荷载最大值为：=6.51.65+6.52计算小计： =(7)计算 是由KL-3传递来的集中力。计算包括梁自重、抹灰层、及梁上墙体荷载梁自重（200mm500) KN/m抹灰层： KN/m小计： =2.0+0.18=2.18KN/m计算是由板A传递的三角形荷载，板A传递的荷载为三角形荷载，荷载最大值为：=3.71.65=6.1计算小计：=(8)计算是由KL-1和KL-7传递来的集中力计算 (9)计算是由KL-2传递来的集中力计算 图6 框架在恒荷载下计算简图3.4.2 横向框架在活荷载作用下的计算简图3.4.2.1 第一层计算简图下面计算第一层楼面板和楼面梁传递给4轴线横向框架的活荷载，求出第一层框架计算简图。（1）梯形荷载计算梯形荷载由A板传递，板A的面荷载为2.0kN/m ，由图4可知，传递给AB段为梯形荷载，梯形荷载最大值为： 2.01.65+2.02.0=7.3KN/m（2）三角形：为板C传来的荷载最大值板C的面荷载为2.0，板C传来的荷载为三角形荷载荷载最大值为 三角形=（3）三角形：为板D传来的荷载最大值板D的面荷载为2.0（KN/m)，板D传来的荷载为三角形荷载荷载最大值为 三角形=KN/m (4)计算是由KL-4,KL-5传递来的集中力。则 （5）计算：是由KL-3，KL-6传递来的集中力。计算： =（6）计算是由KL-1和KL-7传递来的集中力。 （7）计算是由KL-2传递来的集中力。 3.4.2.2 第五层计算简图（1）梯形荷载计算梯形荷载由A板传递，板A的面荷载为2.0kN/m2 ，由图4可知，传递给AB段为梯形荷载，梯形荷载最大值为： 2.0