本科毕业论文(设计)--利辛县社区综合楼A1.doc

安徽新华学院2016届本科毕业论文（设计）利辛县某社区综合楼设计A1摘 要本设计采用框架结构。主体为六层，建筑总高度23.7m。根据设计要求，抗震设防烈度为6度，场地类别为I1类场地，抗震等级为四级。本建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，遵循“安全 、适用 、经济 、美观”的原则，结构布置合理。社区综合楼形状采用的是比较常用的矩形形状，在平面布置时采用的是内走廊。房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。本设计包括建筑设计和结构设计。建筑设计主要为层数及层高调整后的建筑施工图设计；结构计算包括结构方案布置、结构抗侧刚度计算、结构水平地震作用计算、水平地震作用下的内力计算、竖向荷载及其内力计算、框架抗震截面计算、楼屋盖截面设计、基础设计以及结构电算和结构施工图。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；荷载计算；内力计算AbstractKey Words：I目 录1 绪 论12 建筑设计22.1 工程概况22.1.1 工程名称及概况22.1.2 工程环境资料22.2 建筑设计内容及要求32.3 建筑构造说明32.3.1 屋面做法32.3.2 楼面做法32.3.3 卫生间楼地面做法42.2.4 水泥砂浆顶棚做法43 结构设计部分53.1 工程概况53.2 结构布置及计算简图53.2.1 板厚尺寸估算63.2.2 梁尺寸估算63.2.3 柱截面尺寸估算73.2.4 确定横向框架计算简图83.3 荷载计算93.3.1 恒荷载标准值计算93.3.2 屋面及楼面可变荷载标准值103.3.3 墙体重力荷载标准值103.4 重力荷载代表值113.4.1 梁、柱荷载标准值113.4.2墙体荷载标准值123.4.3 活荷载标准值143.4.4 各层重力荷载代表值143.5 横向框架侧移刚度计算153.6 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算173.6.1 横向自振周期计算173.6.2.水平地震作用及楼层地震剪力的计算183.6.3 水平地震作用下的位移验算203.7 水平地震作用下的横向框架内力203.7.1 反弯点高度计算213.7.2 柱端弯矩及剪力计算213.7.3 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算233.8 竖向荷载作用下横向框架内力253.8.2 荷载计算273.9 内力组合483.9.1 框架梁内力组合483.9.2 框架柱内力组合484 截面设计部分644.1 梁正截面受弯承载力计算644.2 梁斜截面受剪承载力计算684.3 柱正截面受压承载力计算684.4 柱斜截面受剪承载力计算705 楼梯设计部分735.1 梯段板的设计735.1.1 梯段板数据735.1.2 荷载计算735.1.3 截面设计735.2 平台板的设计745.2.1 荷载计算745.2.2 截面设计745.3 平台梁的设计755.3.1 荷载计算755.3.2 截面设计756 基础设计部分776.1 基础尺寸确定776.2 基础受冲切承载力验算786.3 基础高度786.4 配筋计算797 结 论81致 谢83参考文献841 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。本组毕业设计题目为利辛县某社区综合楼设计A1。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、混凝土规范等规范。在毕业设计中期，我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、Word等软件。在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正等绘图软件，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，敬请各位老师批评指正。2 建筑设计2.1 工程概况2.1.1 工程名称及概况工程名称：利辛县某社区综合楼设计A1建设地点：利辛县区建筑类型：框架结构层数：6层2.1.2 工程环境资料1、气象条件：雪荷载：基本雪压根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）确定。风荷载：基本风压根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）确定，全年主导风向为西北风。2、工程地质条件：地层特性表2-1 地层特性层序地层名称状态地层包含物层厚（m）地基承载力特征值fak(Kpa)a杂填土可塑黑灰色 含少量碎砖1.01.480b粉质粘土可塑黄灰色 含氧化铁0.81.1140c粘土硬塑褐黄色 含少量氧化铁、铁锰结核10.0280d砂岩强风化坚硬棕红色 含风化砂岩颗粒未钻穿360地下水上层滞水，主要分布于上部填土层中，水量中等，对砼无侵蚀性。 建筑物位于利辛县区，建筑场地类别：I1类场地土。 结论a.拟建场地、地面平坦。b.拟建物建议其基础均全部埋置于粘土层中，其地基承载力特征值取280Kpa，压缩模量取15Mpa。c.基础开挖时，严禁坑底土被水浸泡或曝晒。2.2 建筑设计内容及要求对给定的建筑施工图，进行局部调整后严格按建筑制图标准绘制建筑施工图。调整内容如下：结构总层数调整为6层（不含屋顶局部突出部分），其中，底层层高4.2m，二至六层层高3.9m，屋顶局部突出部分层高不调整，建筑施工图做相应调整。2.3 建筑构造说明工程为框架结构，内墙用加气混泥土砌块，外墙用黏土空心砖，用M5混合砂浆砌筑。外墙作法为涂漆。2.3.1 屋面做法保护层：30厚细石混凝土保护层防水层：三毡四油防水层找平层：20厚1：3水泥砂浆保温层：150厚水泥蛭石保温层结构层：120厚现浇钢筋混凝土板2.3.2 楼面做法2.3.2.1 房间走道楼面 面层：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板2.3.2.2 内外墙面做法 装饰层：刷内墙面涂料； 抹面层：淡黄色仿面砖真石漆、深灰色真石漆、深灰色仿面砖石漆； 10厚1：3石灰膏砂浆； 5厚1：3：9水泥石膏砂浆打底划出纹理； 加气混凝土面处理剂一道。2.3.2.3 散水做法：混凝土散水 50厚C15混凝土撒1：1水泥砂子，压实赶光； 150厚3：7灰土垫层； 素土夯实向外坡3。2.3.3 卫生间楼地面做法 面层：10厚300300防滑陶瓷地面砖，稀水泥浆填缝； 结合层： 1:2干硬性水泥砂浆结合层最薄处20厚，从门口向地漏找坡1%； 素水泥砂浆一道； 高分子聚合物水泥复合防水涂料1厚，四周沿墙刷起150高； 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板； 板底抹面层：10厚水泥砂浆天棚抹灰。2.2.4 水泥砂浆顶棚做法 钢筋混凝土板用水加10%火碱清洗油腻，1:1:4水泥石灰砂浆中层8厚； 1:2.5水泥砂浆7厚； 喷石灰浆两道，共厚15mm。3 结构设计部分3.1 工程概况利辛县某社区拟兴建6层社区综合楼，由建筑抗震设计规范（GB50011-2010）可知拟建房屋所在地的地震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，属于第一组，场地类别为I1类，特征周期为Tg=0.25s，设计使用年限50年。3.2 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面，立面及剖面设计，主体结构为6层，底层层高4.2m，二至六层层高3.9m，结构平面布置如图3.1所示：图3.1 结构平面布置图图3.2 梁截面计算简图3.2.1 板厚尺寸估算如图3.1结构平面布置图所示，由于板的长短跨度之比值均小于2，所以该设计采用双向板计算。板厚hl/40=3800/40=95mm,各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，板厚均取为120mm。3.2.2 梁尺寸估算3.2.2.1 主梁横梁截面尺寸估算根据高层建筑混凝土结构技术规程可知主梁截面高度一般取=(1/141/8)L ，次梁截面取h=(1/181/12)L，宽度=(1/31/2)，则：AB跨：L=7.2m，h=（1/141/8）L=514900mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=233350mm，取b=300mmBD跨：L=8.4m，h=（1/141/8）L=6001050mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=233350mm，取b=300mmBD跨：L=8.7m，h=（1/141/8）L=6211087mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=233350mm，取b=300mm3.2.2.2 主梁纵梁截面尺寸估算A轴梁：L=7.6m，h=（1/141/8）L=542950mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=234350mm，取b=300mmB轴梁：L=7.6m，h=（1/141/8）L=542950mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=234350mm，取b=300mmD轴梁：L=7.6m，h=（1/141/8）L=542950mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=234350mm，取b=300mmE轴梁：L=7.6m，h=（1/141/8）L=542950mm，取h=700mm b=（1/31/2）h=234350mm，取b=300mm纵向最小跨度为7.6米，根据梁净跨与高度比不宜小于4，取纵梁尺寸符合标准。3.2.2.3 次梁尺寸估算横向次梁：AB跨:梁：L=7.2m,h=（1/181/12）L=400600mm，取h=500mm b=（1/31/2）h=166250mm，取b=250mmCD跨:梁：L=6.4m,h=（1/181/12）L=355533mm，取h=500mm b=（1/31/2）h=166250mm，取b=250m纵向次梁：BD跨:梁：L=7.6m,h=（1/181/12）L=422633mm，取h=550mm b=（1/31/2）h=183275mm，取b=250mm3.2.3 柱截面尺寸估算3.2.3.1 底层框架柱尺寸估计：若框架柱选用C30混凝土浇捣，则由混凝土结构设计规范（GB50010-2010）查得，混凝土抗压强度设计值和抗拉强度设计值。由建筑抗震设计规范（GB50011-2010）该地震为6度（0.05g）设防，框架结构抗震等级为四级，轴压比限值为，柱截面采用方柱。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按公式估算：由于结构为6层框架结构，所以n=6。选一榀框架上的边柱、中柱进行计算,由可知结构布置图可知内柱及边柱的负载面积都为7.8m7.6m。内柱和边柱的柱截面积设计值：则 mm2故确定取内柱截面尺寸为600mm600mm，边柱截面尺寸为600mm600mm.为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。3.2.3.2 校核框架柱尺寸：按构造要求框架柱截面柱的边长不宜小于400mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面边长之比宜大于4。取第五层较短柱高：H=3.9m，边柱与角柱：H/h=3.9/0.6=6.54中柱：H/h=3.9/0.6=6.54框架柱截面高度和宽度一般取层高的1/101/15h(1/101/15)H=(1/101/15)4600=306460mm（取底层层高）3.2.4 确定横向框架计算简图基础采用钢筋混凝土独立基础，基础顶面至底层底面为4.6m。则号轴线横向框架简图如下图3.3所示：图3.3 3号轴线横向框架简图3.3 荷载计算3.3.1 恒荷载标准值计算(1) 屋面（不上人）恒荷载：30厚细石混凝土保护层 0.0322=0.66三毡四油防水层 0.4020厚水泥砂浆 0.0220=0.40120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0150厚水泥石保温层 0.155=0.7520厚抹灰 0.0217=0.34 合 计： 5.55(2) 标准层楼面恒荷载：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底) 0.55120厚钢筋混凝土板 0.1225=3.0020厚抹灰 0.0217=0.34合 计： 3.893.3.2 屋面及楼面可变荷载标准值楼面活荷载 2.0不上人屋面活荷载（雨篷） 0.5屋面雪荷载标准值 1.00.45=0.453.3.3 墙体重力荷载标准值外墙荷载20厚内墙面抹灰 0.0217=0.34240厚黏土空心砖 0.2415=3.6合计： 3.94内墙荷载160厚加气混泥土砌块 0.1607=1.1240厚内墙面抹灰 0.0417=0.68合计： 1.83.4 重力荷载代表值屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5屋面活荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内(屋面处取顶层的一半)的结构及构配件的自重。3.4.1 梁、柱荷载标准值表3-1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b(m)h(m)(kN/)(kN/m)li(m)nGi（kN）Gi(kN)1柱KZ-10.60.6251.19.9004.6231047.4202860.639主梁KJL-10.30.7251.055.5136.671378.125主梁KJL-20.30.7251.055.5137.87主梁KJL-30.30.7251.055.513719主梁KJL-40.30.7251.055.5138.12次梁CL-10.250.5251.053.2816.66435.094次梁CL-20.250.5251.053.2817.86次梁CL-30.250.55251.053.609762柱KZ-10.60.6251.19.9003.923888.0302701.249主梁KJL-10.30.7251.055.5136.671378.125主梁KJL-20.30.7251.055.5137.87主梁KJL-30.30.7251.055.513719主梁KJL-40.30.7251.055.5138.12次梁CL-10.250.5251.053.2816.66435.094次梁CL-20.250.5251.053.2817.86次梁CL-30.250.55251.053.60976续表36柱KZ-10.60.6251.19.9003.921810.8102624.09主梁KJL-10.30.7251.055.5136.671378.125主梁KJL-20.30.7251.055.5137.87主梁KJL-30.30.7251.055.513719主梁KJL-40.30.7251.055.5138.12次梁CL-10.250.5251.053.2816.66435.094次梁CL-20.250.5251.053.2817.86次梁CL-30.250.55251.053.60976注: 1）表中为考虑梁，柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量 2）梁长度取净长度；柱长度取层高3.4.2 墙体荷载标准值考虑到门窗洞口的影响，墙体总重力荷载乘以折减系数0.9。表3-2 各层墙体荷载标准值层次类别单位墙重（kN/）层高(m)梁高(m)跨度(m)数量墙重（kN）折减后总重（kN）1外纵墙3.944.60.745.61700.6902838.3623.944.60.77.61116.7823.944.60.7381583.908内纵墙1.84.60.710.7175.1141.84.60.7191133.3801.84.60.715.21106.704外横墙3.944.60.715.611239.7103.944.60.724.31373.3943.944.60.78.71133.684内横墙1.84.60.458.4162.7481.84.60.78.42117.9361.84.60.76.4144.9281.84.60.76.4147.808续表装饰墙3.944.60.454.5173.5803.944.60.454.9180.1203.944.60.452.5281.7553.944.60.458.71142.2543.944.60.452.4139.2422外纵墙3.943.90.745.61574.925 2395.823 3.943.90.77.6195.821 3.943.90.7381479.104 内纵墙1.83.90.7381218.880 1.83.90.745.61262.656 1.83.90.77.6143.776 外横墙3.943.90.715.61196.685 3.943.90.724.31306.374 3.943.90.78.71109.690 内横墙1.83.90.76.4273.728 1.83.90.77.2141.472 1.83.90.456.4279.488 装饰墙3.943.90.453.7150.294 3.943.90.454.5161.169 3.943.90.452.5267.965 35外纵墙3.943.90.745.621149.8502121.659内纵墙1.83.90.7381218.8801.83.90.745.61262.656外横墙3.943.90.7382393.370内横墙1.83.90.76.4273.7281.83.90.456.4279.488装饰墙3.943.90.454.5161.1693.943.90.453.7150.2943.943.90.452.5267.965表3-3 屋面墙荷载标准值层次类别荷载标准值（kN/）女儿墙高(m)均布墙重（kN/m）跨度（m）数量n总重（kN）6外纵墙3.940.62.36445.62289.354外横墙3.940.62.36415.622外纵墙3.940.62.3647.6277.066外横墙3.940.62.3648.723.4.4 活荷载标准值表3-4 活荷载标准值层次面积（）活荷载标准值（kN/）总重（kN）1777.482.01554.96266.120.4529.75425711.3621442.726711.360.45320.112注；屋面雪荷载标准值为0.45KN/3.4.5 重力荷载代表值表3-5 重力荷载代表值层次恒荷载（kN）活荷载（kN）Gi18422.4341554.969199.914 28152.0681472.4748888.305 357502.8781442.728224.238 67550.018320.1127710.074 图3.4 重力荷载代表值3.5 横向框架侧移刚度计算框架梁混凝土强度等级采用C30。考虑现浇楼板参与工作，对中框架梁，对边框架梁，为框架梁按矩形截面计算的惯性矩。 梁的线刚度 柱的线刚度框架梁刚度计算：梁采用C30混凝土，E=3.0107 kN/m2.各层横梁线刚度及柱线刚度计算结果分别见表3-6，3-7：表3-6 横梁线刚度计算表类别层次Ec(N/)B(mm)h(mm)Io(mm4)l(mm)EcIo/l(Nmm)1.5EcIo/l(Nmm)2EcIo/l(Nmm)AB跨163000030070085750000007200357291666666653593750000007145833333333BD跨163000030070085750000008400306250000000045937500000006125000000000DE跨12300003007008575000000870029568965517244435344827586 5913793103448 表3-7 柱线刚度计算表类别层次b(mm)h(mm)Io(mm4)hc(mm)EcIc/hc(Nmm)边柱13000060060010800000000460070434782608695263000060060010800000000390083076923076923中柱13000060060010800000000460070434782608695263000060060010800000000390083076923076923柱的侧移刚度按式D=(12ic)/h计算。根据梁柱线刚度比不同，可将结构布置图中的柱分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和中柱以及楼梯间柱等。计算结果分别见表3-8：表3-8 中框架柱侧移刚度D值（N/mm)层次位置Di（N/m）Di（N/m）1中框架边柱A2-A61.0150.50220068484377D60.6520.43417353D3-D50.8700.47719064E20.8400.47218844中框架中柱D21.7090.59623791B2-B61.8840.61424518边框架边柱A1、A70.5070.40216047D70.4350.38415336E1、E20.4200.38015183边框架中柱B1、B71.4130.56123389D11.2820.543216882中框架边柱A2-A60.8600.30119711485831D60.5330.21714196D3-D50.7370.26917654D续表E20.7120.26217205中框架中柱D21.4490.42027538B2-B61.5970.44429104边框架边柱A1、A70.4300.17711600D70.3690.15610201E1、E20.3560.1519902边框架中柱B1、B71.1980.37524554D11.4490.4202753836中框架边柱A2-A60.8600.30119711418143D2、D60.5330.21714196中框架中柱B2-B61.5970.44429104边框架边柱A1、A70.4300.17711600D1、D70.3690.15610201边框架中柱B1、B71.1980.37524554将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表3-9：表3-9 横向框架层间侧移刚度（N/mm)层次1236Di484377485831418143由表3-9可见，D1/D2=484377/485831=0.9970.7，故该框架为规格框架。3.6 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算3.6.1 横向自振周期计算运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期T1（s）可按下式计算：注：式中计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。uT按以下公式计算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ijuT=（u）k注： D ij 为第i层的层间侧移刚度。（u）i为第i层的层间侧移。（u）k为第k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数。故先计算结构顶点的侧移，计算过程如下表3-10：表3-10 结构顶点的假想侧移计算层次Gi(kN)VGi(kN)Di(N/mm)Ti(mm）T(mm)67710.074 7710.074 41814318.439 380.91458224.238 15934.312 41814338.107362.47548224.238 24158.550 41814357.776324.36738224.238 32382.788 41814377.444266.59228888.305 41271.093 48583184.950189.14719199.914 50471.006 484377104.198104.1983.6.2.水平地震作用及楼层地震剪力的计算该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力FEK：注：式中相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85；又场地类别为类，地震分组为第一组，查规范得特征周期Tg=0.25s建筑结构阻尼比0.05，查表得，水平地震影响系数最大值kN所以需考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数：n=0.040.734+0.07=0.09936水平地震作用为：Fi=FEK(1-n)=587.294各楼层的剪力按 计算各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表3-11：表3-11 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次hi（m）Hi（m）Gi(kN)GiHi(kNm)Fi(kN)Vi(kN)63.924.17710.074 185812.784 0.263154.604 154.604 53.920.28224.238 166129.609 0.235138.227 292.830 43.916.38224.238 134055.081 0.190111.539 404.370 33.912.48224.238 101980.552 0.14484.852 489.221 23.98.58888.305 75550.588 0.10762.861 552.083 14.64.69199.914 42319.602 0.06035.212 587.294 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图3.4和3.5 图3.4 水平地震作用分布 图3.5 层间剪力分布3.6.3 水平地震作用下的位移验算 各楼层间的弹性位移，弹性层间位移角，计算结果见表3-12:表3-12 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi(kN)Di(N/mm)ui(mm）ui(mm)hi(mm)6154.604 4181430.3705.55639009.48048E-055292.830 4181430.7005.18639000.0001795674404.370 4181430.9674.48639000.0002479643489.221 4181431.1703.51939000.0002999962552.083 4858311.1362.34939000.0002913771587.294 4843771.2121.21246000.000263581如上表所示，最大弹性层间位移角，对于钢筋混凝土框架，,故框架位移满足规范要求。3.7 水平地震作用下的横向框架内力横向框架在水平地震作用下的内力计算采用D值法，以轴线