学士学位论文--蓝田县西寨中学宿舍楼说明书.doc

西京学院本科生毕业设计说明书题目：蓝田县西寨中学宿舍楼教学单位： 西京学院 专 业：土木工程 学 号：0811090119 学生姓名： 指导教师： 2012年5月96 摘 要 本设计为一幢钢筋混凝土框架结构体系宿舍楼，主体结构为五层。本设计主要进行建筑设计和结构设计两部分，建筑部分包括平、立、剖面的设计，结构部分主要以第号轴线的一品框架进行结构设计。 该工程抗震设防烈度为7度，在确定框架结构布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自振周期，按底部剪力法计算水平地震作用下侧移大小，进而利用D值法求出在水平荷载作用下结构内力。接着用弯矩二次分配法计算竖向荷载（恒载、活载）作用下的结构内力并进行内力组合，找出最不利的一组或几组内力组合。然后进行梁、板、柱截面设计。同时进行了楼梯的设计，并完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的设计。关键词：框架 重力荷载 地震作用 弯矩分配 内力组合 AbstractThis design is a reinforced concrete frame structure building, there are five stories in mainstructure.This design includ two parts ,they are the main architectural design and structural design. Construction part include the flat, vertical and section design.The major calculat of structure part is No. structural framework of a product design. The project earthquake intensity is 7 degrees, in determining the structure and layoutof the framework, the first carried out on behalf of gravity load calculation, then use method vertex displacement from vibration period, calculated by the bottom shear under horizontal earthquake lateral size, then calculated using D value method at the level of the internal force loads. Then calculated using Moment Distribution vertical load (dead load, live load) under the combination of internal force and internal forces, identify the most unfavorable internal forces of a group or several groups of combinations. Then the design section of beam, slab,and column. The design of the stairs at the same time, and completed the platform board, bench plates, beams and other components of the design platform. In addition, for the foundation design. The design of manual calculations first, then with PKPM software system for the entire structure of computing, including the calculation and construction of mapping. Keywords: frame gravity load geological process moment distribution internal force combination stress design目录1 工程概况12结构体系选择与结构平面布置22.1框架结构体系的优缺点22.2 承重方案的选择22.3 结构布置22.3.1结构平面布置原则22.3.2结构竖向布置原则32.4 房屋适用的最大高度32.5 结构的抗震等级32.6结构总体布置43 构件截面尺寸确定及计算简图63.1 框架梁尺寸确定63.1.1 主梁尺寸确定63.1.2 次梁尺寸确定53.2柱的尺寸选择73.3板的尺寸选择93.4材料选择104 重力荷载设计114.1 工程做法114.1.1屋面做法114.1.2 楼面做法114.1.3 卫生间做法114.1.4 外墙做法124.1.5内墙做法125 楼层荷载代表值计算135.1梁、柱自重135.2各层墙体自重145.3屋面自重185.4楼面自重185.5楼梯板自重185.6卫生间自重185.7屋楼面活荷载185.8各层重力荷载代表值186 水平地震作用下框架的侧移刚度验算206.1 横梁的线刚度206.2横向框架侧移刚度计算206.2.1横梁线刚度计算206.3 柱线刚度计算216.4柱的侧移刚度D值计算236.5横向框架自震周期246.6水平地震作用下的位移验算266.7水平地震作用下，横向框架的内力计算276.7.1水平地震作用下框架边柱剪力和柱端弯矩标准值286.7.2水平地震作用下梁端弯矩，剪力以及柱轴力计算297 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算347.1计算单元的选取347.2荷载计算357.2.1 恒荷载计算357.2.2 活荷载计算377.3内力计算407.3.1 固端弯矩407.3.2 弯矩分配427.4梁端剪力及柱轴力计算478 内力组合498.1横向框架内力组合498.1.1结构抗震等级498.1.2框架内力组合498.2内力的组合方法569 梁截面设计599.1框架梁设计599.1.1承载力抗震调整系数599.1.2梁控制截面及内力计算609.2梁截面配筋计算619.2.1 BC跨正截面配筋计算619.2.2 CD跨正截面配筋计算639.3主梁斜截面设计659.3.1 BC跨.6510 柱截面设计6710.1柱的构造要求6710.2 柱的轴压比、剪跨比验算6810.3柱正截面承载力计算6910.4柱正截面配筋计算7110.5柱斜截面配筋计算7710.5.1柱斜截面承载力验算7711 次梁设计8011.1 荷载设计值计算8011.1.1正截面承载力计算8111.2次梁斜截面受剪承载力计算8212 楼板设计8312.1 楼板布置图8312.2楼板计算示意图8312.3 截面尺寸急荷载计算8312.3.1 荷载设计值8312.4 截面设计8512.5单向板计算8613 楼梯设计8813.1 楼梯板设计8813.1.1 荷载计算8913.1.2截面计算9013.2 平台板设计9013.2.1 荷载计算9013.2.2 截面设计9013.3 平台梁设计9113.3.1 荷载计算9113.3.2 截面设计91 西京学院本科毕业设计（论文） 1 工程概况 该工程为蓝田县西寨中学学生宿舍楼工程。占地面积约为700，建筑面积为3658.2。建筑总高度18m，室内地平标高m，室内外高差450mm。各层层高均为3.6m，该工程主体为五层框架。使用年限为50年。内、外墙体材料陶粒混凝土空心砌块，门窗采用塑钢窗和实木门。该工程设计资料：场地类别：类抗震设防烈度：7度抗震设计基本加速度0.15g，建筑防火等级：二级(1)气象资料夏季最高气温40，冬季室外气温最低-20。年最大降雨量：500mm该市标准冻结深度：25cm基本风压：0.35基本雪压：0.20(2)地质条件建筑场地地形平坦，粘性土层，不考虑地下水对建筑物的影响2 结构体系选择与结构平面布置结构体系应该满足使用功能要求，尽可能的与建筑形式相一致，有足够的承载力，刚度和延性，施工简便，经济合理。该工程选用的结构体系为框架体系。 2.1框架结构体系的优缺点（1）建筑平面布置灵活，能获得较大空间，易于满足多功能的使用要求。（2） 建筑立面容易处理。墙体只起维护作用，结构自重较轻。（3） 计算理论较成熟，在一定的高度范围内造价较低，施工简便。（4） 在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性。（5）其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。因此，框架结构体系一般适用于非地震地区、或层数较少的高层建筑。在抗震设防烈度较高的地区，其建筑高度应严格控制。2.2 承重方案的选择根据楼盖的平面布置及竖向荷载传力途径。框架承重方案分为：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向承重等几种。在实际工程中，一般采用横向承重方案是在横向布置框架承重梁。因房屋横向较短，柱数量较少，当采用横向承重方案时，横向框架梁的截面高度大，可增加框架横向侧移刚度。当柱网平面接近正方形时，现浇楼面为双向板，此时，宜采用纵横向框架承重。本设计采用的是纵横向承重方案。2.3 结构布置2.3.1结构平面布置原则结构平面形状宜简单、规则、对称刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。结构的主要抗侧力构件应对称布置，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集2.3.2结构竖向布置原则结构竖向布置应使体型规则、均匀，避免有较大的外挑和内收，质量沿高度方向均匀分布，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变.2.4 房屋适用的最大高度根据国内外震害调查和工程设计经验，为使建筑达到即安全有经济合理的要求，现浇高筋混凝土房屋高度不宜建的太高。房屋适宜的最大高度于房屋的结构类型、设防烈度、场地类别等因素有关。建筑抗震设计规范规定表2.1钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）结构类型烈度6789框架60554525框架抗震墙13012010050本工程为框架结构，抗震设防烈度为7度，总高度为18.0m，满足要求。2.5 结构的抗震等级 建筑抗震设计规范根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将框架结构、框架抗震墙结构和抗震墙结构划分为不同的抗震等级，见表2-2表2.2现浇高筋混凝土房屋的抗震等级结构类型烈度6789框架结构高度（m）30303030303025框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一一框架-抗震墙结构高度（m）框架四三三二二一一抗震墙三二一一一根据表2-2的规定，本工程为框架结构，设防烈度为7度，总高度为18.0m,故本设计采用三级抗震等级。2.6结构总体布置多层建筑中控制侧向位移成为结构设计的首要问题。在设计中通常通过控制高宽比来实现。在工程中，高宽比H/B3，满足要求。柱网布置尺寸还受梁跨比限制，梁跨比一般在69之间为宜。本工程采用内廊式柱网布置，见下图图2.1柱网布置3 构件截面尺寸确定及计算简图3.1 框架梁尺寸确定框架梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：1 梁的截面宽度不宜小于200mm2 梁的截面高宽比不宜大于43 为了防止梁发生剪切脆性破坏，梁高不宜大于1/4，梁净跨。4 符合模数的要求，当梁高h800mm时，h为50mm的倍数，当h800mm时，h为100mm的倍数，在高烈度区，纵向框架的高度也不宜太小，一般取hL/12，且不宜小于500mm。3.1.1 主梁尺寸确定主梁设计： h=(1/81/12)L 其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求纵框架梁6.6m跨: h=(1/121/8)x6600=(550825) 取h=700b=(1/21/3)x700=(233350) 取h=3003.6m跨: h=(1/121/8)x3600=(300450) 取h=700(考虑施工因素) b=(1/21/3)x700=(233350) 取h=300横框架梁7.5m跨: h=(1/121/8)x7500=(625937.5) 取h=700b=(1/21/3)x700=(233350) 取h=3002.6m跨: h=(1/121/8)x2600=(216.6325) 取h=450b=(1/21/3)x450=(225150) 取h=3003.1.2 次梁尺寸确定次梁设计： h=(1/121/18)L 其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求进深: 7.5m跨: h=(1/121/18)x7500=(625416.6) 取h=600b=(1/21/3)x600=(200300) 取h=250表3.1梁截面尺寸及各层混凝土强度等级梁截面尺寸及各层混凝土强度等级层次砼强度等级主梁次梁走道梁25C30300x700250x600300x4501C30300x700250x600300x4503.2柱的尺寸选择（1）根据建筑抗震设计规范第6.3.6和6.3.7，柱的截面尺寸宜符合下列要求：1 柱截面的宽度和高度均不宜小于300 mm；圆柱直径不宜小于350mm 2 剪跨比宜大于2；3 截面长边与短边的边长比不宜大于3；4 柱的轴压比不宜超过0.8。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算： 其中 N柱组合的轴压力设计值； 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2； gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际计算，也可近似取1215 kN/m2； n验算截面以上楼层层数； F案简支状态计算的柱的负载面积； Ac柱截面面积；N框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级分别取0.7、0.8、0.9；f混凝土轴心抗压强度设计值；计算底层柱截面尺寸：本工程为三级抗震等级，轴压比限值N=0.7,各层重力荷载代表值近似取12.0 KN/m2，柱的混凝土强度等级不低于C30，本设计柱采用C30混凝土，fc=14.3N/mm2 ft=1.43 N/mm2。柱子负载面积如下图：边柱中柱：截面分别为439mm和500mm 根据以上计算结果并考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：每层： 600mm600mm （中、边柱）3.3板的尺寸选择当时，可按单向板计算，单向板常用跨度1.72.5，一般不超过3m,板厚与跨度最小比值，走道板，按单向板计算，取100板厚。板厚应在满足建筑功能和方便施工的条件下尽可能薄，现浇板的厚度一般以100mm为模数，其厚度应根据使用环境、受力情形、跨度等条件综合确定。现浇板最小厚度为80mm，故取板厚为100mm，其中屋面、楼面、楼梯平台板的厚度均为100mm，卫生间的板厚为100mm。3.4材料选择本工程抗震等级为三级，故混凝土等级不宜低于C20，则梁、柱采用C30，板、楼梯均采用C30。根据钢筋混凝土设计规范，结构构件中的纵向受力钢筋宜选用、级钢筋，箍筋宜选用、级钢筋。根据建筑抗震设计规范，普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋，故本设计中梁、柱的受力钢筋选用HRB335级钢筋，箍筋选用HRB235级钢筋。3.5计算简图的确定计算单元选取轴横线三跨的一榀框架作为计算单元。计算简图：本工程竖向五层，计算跨度以轴线距离为准（即形心线距离为准），梁轴线取至板底，25层柱高即为层高3.6m；底层柱高度从基础顶面算起，即=3.6+0.45+0.5=4.55m，如下图：4 重力荷载设计4.1 工程做法4.1.1屋面做法(1) 屋面均布恒载二毡三油防水层(绿豆砂保护层) 0.35 kN/冷底子油热玛蹄脂 0.05 kN/20mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kN/100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/15mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/共计 4.38 kN/4.1.2 楼面做法按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/15厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kN/共计 3.24 kN/4.1.3 卫生间做法地砖防水楼面： 2.0 kN/ 100mm现浇钢筋混凝土板： 0.125=2.5 kN/ 15mm厚顶棚抹灰： 0.21 kN/ 合计： 4.71 kN/4.1.4 外墙做法外墙1300厚混凝土陶粒砌块，陶粒砌块的容重=7.0kg/m30.37.0=2.1 kN/合计2.1 KN/4.1.5内墙做法1采用200mm陶粒空心砌块 7X0.2=1.4 KN/2内墙装饰（两面） 2mm厚纸巾石灰罩面（双面） 160.002=0.064 kN/12mm厚1：3：9水泥石灰砂浆打底分开抹平（双面） 200.012=0.48 kN/合计1.944 KN/5 楼层荷载代表值计算计算集中荷载时，假定各层的重量为本层自重、梁自重、活荷载的50%以及上、下各层墙、柱自重之和，并集中于该楼（屋）盖处。5.1梁、柱自重表5.1各楼层梁、柱重力荷载计算层次构件bhgn一层横梁7.50.30.7251.055.517.516661.51612.01纵梁6.60.30.7251.055.516.620727.32纵梁3.60.30.7251.055.513.68158.69横梁2.60.30.45251.053.942.6764.50次梁0.250.6251.054.596.6101192.831192.83柱0.60.6251.19.94.55321441.441441.44二至五层横梁7.50.30.7251.055.517.5642644.806448.04纵梁6.60.30.7251.055.516.6802909.28纵梁3.60.30.7251.055.513.632634.75横梁2.60.30.45251.053.943.628286.83次梁0.250.6251.054.596.6404771.314771.31柱0.60.6251.19.93.61284561.924561.92注：1）表中为考虑梁、柱粉刷层重力荷载而使用系数：g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；柱长取层高（底层5.1m）。 3）b、h单位为：m；T、g单位为：kN/；单位为：kN。5.2各层墙体自重表5.2各层墙体计算表层次类型单位面积荷载自重（kN/）面积（）总荷载（kN）一层填充外墙70.3=2.1(7.5-0.6)(3.6-0.7)4+(6.6-0.6)(3.6-0.7)12-（2.1x2.0）20- (3.3-2.7)(3.6-0.7)x2 =201.16422.44填充内墙70.2=1.4(7.5+0.1)(3.6-0.6) 10+(6.6-0.7) (3.6-0.7)12-(0.9x2.1)18-(1.52.4) 2-(3.3-0.6) (3.3-0.7)4=362.94508.12外墙饰面0.544201.16109.43内墙饰面0.544362.94197.44塑钢窗C-10.4(2.12.0) 2084C-2(2.11.0) 24.2C-3(2.02.0) 28.0木门M-10.2(2.72.7) 214.58M-2(1.02.1) 1837.80M-3(1.52.4) 27.2合计1393.21层次类型单位面积荷载自重（kN/）面积（）总荷载（kN）标准层填充外墙70.3=2.1(7.5-0.6)(3.6-0.7)4+(6.6-0.6)(3.6-0.7)12-（2.1x2.0）22- (2.0x2.0)2=188.24395.30填充内墙70.2=1.4(7.5+0.1)(3.6-0.6) 10+(6.6-0.7) (3.6-0.7)12-(0.9x2.1)20-(1.52.4) 2-(3.3-0.6) (3.6-0.7)2=372.66521.72外墙饰面0.544188.24102.4内墙饰面0.544372.66202.73塑钢窗C-10.4(2.12.0) 2084C-2(2.11.0) 24.2C-3(2.02.0) 28.0木门M-10.2M-2(1.02.1) 2042M-3(1.52.4) 27.2合计1367.55层次类型单位面积荷载自重（kN/）面积（）总荷载（kN）五层填充外墙7x0.3=2.1(7.5-0.6)(3.6/2-0.7)4+(6.6-0.6)(3.6/2-0.7)12-（2.1x2.0）20- (2.0x2.0)2=17.5636.88填充内墙7x0.2=1.4(7.5+0.1)(3.6/2-0.6) 10+(6.6-0.7) (3.6/2-0.7)12-(0.9x2.1)20-(1.52.4)-2x(3.3-0.6)(3.6/2-0.7)2=124.68174.55外墙饰面0.54436.8820.06内墙饰面0.544174.5594.96塑钢窗C-10.4(2.12.0) 2084C-2(2.11.0) 24.2C-3(2.02.0) 28.0M-2(1.02.1) 204.2M-3(1.52.4) 27.2合计434.055.3屋面自重4.3817.639.6=3052.68 KN5.4楼面自重3.2417.6x39.6=2258.15 KN5.5楼梯板自重楼梯板自重按投影面积算，板厚取100mm，装饰与楼面相同。1.53.2427.53.3=120.29 KN5.6卫生间自重4.711.27.5x3.32=279.77 KN5.7屋楼面活荷载1）屋面活荷载（屋面活荷载取雪荷载0.25KN/39.617.60.25=174.24KN2)楼面活荷载： 2.0 KN/一层（2.67.52)2+(6.66)2.0=1393.92KN二至四层：（2.67.52)2+(6.66)2.0=1393.92KN5.8各层重力荷载代表值表5.3各层集中质量层次楼层面梁1/2下柱1/2上柱1/2上墙1/2下墙楼梯总荷载一3052.682804.8871570709684120.38811.78二3052.682804.8570570684684120.38485.78三3052.682804.8570570684684120.38485.78四3052.682804.8570570684684120.38485.78五3052.682804.85706847111.48注:单位为：kN图5.1 重力荷载代表值6 水平地震作用下框架的侧移刚度验算6.1 横梁的线刚度框架柱（一五层）采用C30，框架梁均采用C30混凝土；C30 混凝土为3.00N/，本工程为蓝田县，抗震烈度为7度，基本地震加速度为015g（场地类别为类），在框架结构中，考虑板对梁的刚度有利影响，即板作为梁的翼缘参加工作，梁均按矩形截面计算，其惯性矩为,然后乘以增大系数，中框架取I=2,边框架取I=1.5,6.2横向框架侧移刚度计算6.2.1横梁线刚度计算1.横梁的线刚度计算梁的线刚度： 式中：-混凝土弹性模量 -梁的计算跨度 -梁截面惯性矩 -梁矩形部分的截面惯性矩表6.1横梁的线刚度ib类别层次bhI0l0ib1.5 ib2.0ib边框架中框架AB跨梁153.001043007008.5810975003.4310105.1510106.861010CD跨梁153.001043007008.5810975003.4310105.1510106.861010走道梁153.001043004502.2810926002.6310103.9510105.261010注：EC单位为：kN/mm2； ib 单位为：KNmm；b、h、l0单位为：mm；I0单位为mm46.3 柱线刚度ic计算主线刚度计算见表6.2。混凝土强度等级均为C30柱的线刚度= 式中：-柱截面惯性距 -柱的计算高度表6.2柱线刚度kc计算层次bh145503.006006001.087.122436003.006006001.089.00536003.006006001.089.00附：单位为，ic单位为KN.mm，b，hc，l 单位均为mm 图6.1一榀边框架梁 柱线刚度6.2一榀中框架梁 柱线刚度6.4柱的侧移刚度D值计算计算公式：式中：-柱侧移刚度修正系数，=(一般层)，=（底层）. -表示梁柱线刚度之比，（一般层），（底层）表6.3 侧移刚度计算表层次柱D=12根数底层边柱A柱0.80.4714961.942481467.02B柱2.770.6921965.402C柱2.770.6921965.402D柱0.800.4714961.942中柱A柱1.090.5116235.295B柱3.700.7423557.095C柱3.700.7423557.095D柱1.090.5116235.295二五层边柱A柱0.570.2220870.3721039296.44B 柱1.950.4944462.962C柱1.950.5044462.962D柱0.570.2220870.372中柱A柱0.760.2825407.415B柱1.600.5751722.225C柱2.630.5751722.225D柱0.760.2825407.4156.5横向框架自震周期抗震设计地震分组为第一组，类场地，本框架结构的特征周期，设防烈度为7度抗震，按顶点位移计算框架的自震周期，先求出顶点的水平位移，公式：，计算框架的基本周期，周期折减系数0.7，为假想位移。表6.4横向框架考虑的顶点位移层次（KN）（KN）（KNm）层间相对位移（m）57111.487111.4810392960.0070.16648485.7815597.310392960.0200.15938485.7824083.0410392960.0230.13928485.7832568.8210392960.0300.11618811.7841380.6 481467 0.0860.086=0.48S水平地震作用及楼层地震剪力计算场地类别为类,7度设防烈度时,结构的特征周期=0.35s和水平地震影响系数=0.12因为=0.48s.0.49s，故不考虑顶部附加地震作用.（多质点应取总重力荷载代表值的85%）。=（0.120.8541380.6=4336.26kN表6.5各项质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表（单位：kN）层次（m）(m)（kN）(kN)53.67111.4818.95134762.50.231172.21172.243.68485.7815.35130256.70.191049.12226.333.68485.7811.7599707.90.15800.83027.123.68485.788.1569159.10.10600.63627.714.558811.784.5540092.20.06360.43988.1