常德市第九人民医院住院楼设计.doc

常德市第九人民医院住院楼设计前 言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。本毕业设计题目为常德市第九人民医院住院楼设计，在毕业设计前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土结构设计、基础工程等知识。在毕业设计中，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,在毕业设计后期，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。毕业设计的几个月里，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。在绘图时熟练掌握了AutoCAD,天正建筑，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。在设计和计算中要结合各种规范，数据的处理繁多，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。 2011年 5月28日目 录内容摘要4第一章 建筑设计说明51.1 .总平面设计51.2.平面设计5第二章 结构选型72.1、主体结构设计方案72.2、其他结构选型8第三章 框架计算（KJ）93.1、计算框架的选取93.2、荷载计算113.3、竖向荷载作用下框架受荷总图153.4、风荷载计算193.6、水平地震作用计算223.7、水平地震作用下框架横向侧移验算233.8、内力计算263.9、 内力组合493.10、框架截面设计55第四章楼板计算674.1 楼板荷载计算674.2 塑性理论内力计算674.3 配筋计算70第五章楼梯计算（标准楼梯）715.1 建筑设计715.2 结构设计72第六章 柱下钢筋混凝土独立基础计算796.1 A轴柱下独立基础设计796.2 BC轴柱下联合基础设计82第七章 施工组织设计857.1.工程概况857. 2 施工布置867.3施工准备877.4主要分部分项工程施工方887.5土方工程907.6钢筋工程：927.7装饰工程937.8屋面工程及防水层施工977.9地板砖楼地面施工997.10门窗工程1007.11安装工程主要施工方法1027.12 保证工期的技术组织措施1067.13保证安全及文明施工措施1087.14施工计划1167.15施工现场平面布置图1167.16平面布置1177.17劳动力计划安排1177.18机械设备配备计划117REINFORCED CONCRETE FRAME CONSTRUCTION .124钢筋混凝土框架结构129参考文献132致 谢133内容摘要本设计主要进行了结构方案中横向框架A，B，C，D轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载，风载等效荷载以及各杆端的内力，然后用分层法和弯矩二次配法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着内力组合找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。进行了基础设计,此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。关键词： 框架 结构设计 内力组合 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis A，B，C，D. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Keywords : frames, structural design, Combine inside the第一章 建筑设计说明1.1 .总平面设计 本设计为一幢6层住院楼，考虑通风和采光要求，采用了南北朝向。设计室内外高差为0.45，设置了3级台阶作为室内外的连接。1.2.平面设计 本住院楼设置了内科病房、外科病房、骨科病房、皮肤科病房、中西医结合科病房、神经科科病房、五官科病房、肿瘤科病房、肛肠科病房及手术室。（1） 使用部分设计1.病房：病房是本设计的主体，占据了本设计绝大部分的建筑面积。考虑到保证有足够的采光和较好的通风要求，故将住院楼南北朝向。对于使用功能不同的病房，采取了不同的平面设计方案，采取多种面积，使得平面设计活泼不显呆板，又能满足多种使用需求，使得住院楼更具适用性。2.手术室：考虑到其特殊性，设在顶楼，设计中注意通风消毒，通道为无菌通道。3.其它房间：医生办、护士办、库房等根据情况灵活布局4.门厅：门厅是建筑物主要出入口的内外过渡，人流分散的交通枢纽，门厅要给人一种开阔的感觉，缓解交通压力，因此，门厅设计的好坏关系到整幢建筑的形象。（2）交通联系部分设计走廊连接各个教室和门厅各部分，以解决房屋中水平联系和疏散问题。过道的宽度应符合人流畅通和建筑防火的要求，本设计中走廊宽度为2.0。楼梯是建筑中各层间的垂直联系部分，是楼层人流疏散必经通道。本方案中设有两部双跑楼梯，另设两台电梯以满足需求。（3）平面组合设计 该住院楼采用内廊式，由于本建筑的特殊功能，走廊和大门都要考虑病人和病床的顺利通行。1.3.立面设计本方案立面设计充分考虑了住院楼的对采光的要求，走廊两侧布置了玻璃幕墙，既增加了采光面积，又减轻了结构自重。在装饰方面采用水刷石的外墙，窗框为银白色铝合金，色彩搭配和谐，给人一种亲切和谐放松自由的感觉，让病人有一个好的视觉效果和良好的康复环境。1.4.剖面设计根据采光和通风要求，各房间均采用自然光，并满足窗地比的要求，窗台高900。屋面排水采用有组织外排水，排水坡度为3%，结构找坡。1.5.建筑设计的体会 本建筑设计从方案构思到设计定稿得到老师的悉心指导，在设计的过程中注意到总平面布置的合理性、交通联系的方便，达到人流疏散和防火的要求，对房间的布置及使用面积的确定，达到舒适、方便。立面的造型及周围的环境做到相互协调；整个建筑满足各方面的需求。使人，建筑和环境进行完美的结合。 本次建筑设计我们把实习所学到的知识运用到其中，并通过翻阅大量的资料及在老师的指导下，设计中所遇到的问题得到一一解决。这次设计让我受益匪浅，既巩固了我们的专业知识，又积累了很多的经验。第二章 结构选型2.1、主体结构设计方案1 工程概况该公寓为六层框架结构体系，位于常德市市区，建筑平面为矩形，受场地限制，宽度为20.0m,长度为35.0m。建筑方案确定，房间开间为5.0m，进深为8.0m，走廊宽度2.0m。底层、标准层和顶层层高分别为4.2m、3.6m、4.8m，室内外高差0.45m，总高度为23.85m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置如图1所示：图1 框架平面柱网布置2 设计资料地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，自然地表0.6米为杂填土，天然重度16.6kN/m3；填土下层为1.2米厚的粉质粘土，其承载力特征值为125 kN/，重度为17.3 kN/m3；再下为细砂，其承载力特征值为310 kN/, 重度为19.2 kN/m3。自此以下为卵石，厚度很大。地下水在地表以下2.5米，无侵蚀性。气象资料：主导风向：冬季为西北风，夏季为东南风常年降雨量为:1450mm；暴雨强度115mm/h基本风压：0.3kN/基本雪压：0.5 kN/气温：最高气温40oC,最低气温10 oC抗震设防要求：七度二级设防2.2、其他结构选型屋面结构：采用现浇钢筋混凝土坡屋顶，刚柔性相结合的屋面，设通风隔热层，屋面板厚120mm。楼层结构：均采用钢筋混凝土现浇板作承重结构，均为120mm厚。楼梯结构：由于楼梯梯段的水平投影长度（3.3m）大于3m，故采用钢筋混凝土梁式楼梯。天沟：采用现浇的内天沟。基础梁：因持力层较深，采用现浇钢筋混凝土基础梁。基础：因荷载小，地基承载力较大，采用阶梯形钢筋混凝土柱下独立基础。第三章 框架计算（KJ）3.1、计算框架的选取梁柱截面尺寸初选柱子：在多层房屋中，框架柱截面的高度与宽度不宜小于300mm。16层柱截面尺寸相同，均采用截面：bh=600mm600mm梁：框架梁的梁高H=(1/81/12)L,其中L为梁的跨度。梁宽B=(1/21/3)H.在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm,梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁编号见图2。 图中括号内为底层梁编号，括号外为其他层梁编号。若只有一个编号，表示底层与其他层梁相同。 图2 结构布置图柱高度底层柱高度h=4.2m+0.45m+0.55m=5.3m，其中4.2m为底层高，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，即标准层为3.6m，顶层为4.8m。由此确定框架的计算简图如图3所示。框架梁、柱线刚度计算根据规范，考虑现浇楼板的作用，对于中跨梁，取I=2框架梁：边跨梁：中跨梁：底层柱： 标准层柱：顶层柱：令则其余各杆件的相对线刚度为： 框架梁、柱的相对线刚度如下图3所示作为计算各节点杆端弯矩分配系数依据。图3 框架计算简图3.2、荷载计算3.2.1、恒载标准值计算（1） 屋面均布恒载：防水层（刚性）30厚C20细石砼防水 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平均数 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 各层走廊楼面： 水磨石地面 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：楼面（3）标准层楼面大理石地面 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： （4）框架梁自重： KL-1 梁自重： 10厚混合砂浆 抹灰层： 合计：4.995 kN/mKL-2 梁自重： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：（5）柱自重 =600mm3600mm柱自重 柱10厚混合砂浆抹灰 合计：(6).外纵墙标准层：纵墙： (3.6m-0.75m)0.24m18 kN/m312.31kN/m水刷石外墙面： 0.75kN/m水泥粉刷内墙面(20mm厚水泥粗砂)： 0.54kN/m 合计： 13.6kN/m底层：纵墙： （5.88m-0.4m-0.75m）0.24m18 kN/m3=20.304kN/m水刷石外墙面： 0.75kN/m水泥粉刷内墙面： 0.54kN/m 合计： 21.59kN/m顶层：纵墙： （4.8m-0.75m）0.24m18 kN/m3=17.50kN/m水刷石外墙面： 0.75kN/m水泥粉刷内墙面： 0.54kN/m 合计： 18.79kN/m(7)内纵墙自重标准层：纵墙： （3.6-0.75）m0.24m18 kN/m3=12.31kN/m水泥粉刷内墙面： 2.59kN/m 合计： 14.90kN/m底层：纵墙： （5.85-0.4-0.75）m0.24m18 kN/m3=20.304kN/m水泥粉刷内墙面： 2.59kN/m 合计： 22.89kN/m顶层：纵墙： （4.8-0.75）m0.24m18 kN/m3=17.50kN/m水泥粉刷内墙面： 2.59kN/m 合计： 20.09kN/m(8).内隔墙自重标准层：内隔墙： 3.6m3 0.24m39.8N/m3=8.47KN/m水泥粉刷墙面： 0.65KN/m 合计： 4.16KN/m底层：内隔墙自重： 4.2m0.24m9.8 N/m =9.89kN/m水泥粉刷墙面： 0.65KN/m 合计： 10.54KN/m顶层：内隔墙自重： 4.8m0.24m9.8 N/m =11.29kN/m水泥粉刷墙面： 0.65KN/m 合计： 11.94KN/m3.2.2、活载标准值计算、屋面和楼面活荷载标准值：根据建筑结构荷载规范（GB 500092001）查得：不上人屋面：楼面：病房 2.0 kN/ 走廊 2.0 kN/ (2)雪荷载： S=1.00.5 kN/0.5 kN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑两者中取大值，即取0.5 kN/。3.3、竖向荷载作用下框架受荷总图板传至框架梁上得梯形荷载和三角形荷载等效为均为荷载 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配：5aq/8长向分配：(参见右图)3.3.1 A-B轴间框架梁：楼面板传荷载：恒载： 活载：屋面板传荷载：恒载： 活载： 梁自重： 3.87kN/mAB轴间框架梁均布荷载标准值为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 3.87kN/m+26.8kN/m=30.67kN/m活载板传荷载 1.94kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载 3.87kN/m+7.78 kN/m=11.65 kN/m活载板传荷载7.78kN/mC-D轴间框架梁计算同A-B轴间框架梁。3.3.2 B-C轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载： 6.89kN/2.5m5/8221.53 kN/m活载： 0.5kN/2.5m5/82=1.56 kN/m楼面板传荷载：恒载： 3.82kN/2.5m5/8211.92 kN/m活载： 2.0kN/2.5m5/82=6.24 kN/m梁自重（含抹灰）： 3.87 kN/m BC轴间框架梁均布荷载标准值为：屋面梁：恒载梁自重板传荷载 3.87kN/m+21.53kN/m=25.4kN/m活载板传荷载1.56kN/m楼面梁：恒载梁自重板传荷载3.87kN/m+11.92kN/m=15.79 kN/m；活载板传荷载6.24kN/m 3.3.3 C-D轴间框架梁计算同A-B轴间框架梁。3.3.4 A、D轴柱纵向集中荷载计算：顶层柱荷载：女儿墙自重：（做法：墙高1100，100的混凝土压顶） 0.241.118250.10.245.352女儿墙处檐口自重 2.13 kN/m 合计： 7.482 kN/m顶层柱恒载女儿墙及天沟自重梁自重板传荷载=7.482 kN/m5m+3.87 kN/m（5-0.6）m+5/86.89 kN/2.5m5m108.27 kN顶层柱活载板传活载5/80.5 kN/2.5m5m3.91kN标准层柱恒载墙体自重+梁自重+板传荷载=18.79 kN/m（5-0.6）m +3.87 kN/m（5-0.6）m+4.33 kN/m2.5 m5/85m=64.48kN标准层柱活载板传活载2.0 kN/2.5 kN/m5 m5/814.64kN基础顶面恒载底层外纵墙自重基础梁自重21.59kN/m4.4m+2.5kN/m4.4m106.0kN3.3.5 B、C轴柱纵向集中荷载计算：顶层柱恒载梁自重板传荷载=3.87 kN/m4.4m+6.8913.2+7.86.89=161.72kN顶层柱活载板传活载=13.20.5+7.80.5=10.5kN标准层柱恒载梁自重板传荷载=20.094.4+3.874.4+13.23.82+7.84.33=189.62kN标准层柱活载板传活载=13.22+7.82=10.5 kN基础顶面恒载基础梁自重+内纵墙自重2.5kN/m(5.0-0.6)m+22.89 kN/m4.4m111.72kN 竖向受荷总图3.4、风荷载计算作用在屋面梁处和楼面梁处的集中风荷载标准值：式中 z 风振系数。s 风荷载体型系数，本例结构平面为矩形,可根据建筑物体型查得s可取为1.3z 风压高度变化系数，可根据各楼层标高处的高度Hi,查表锝标准高度的值,再用线性插值法求得所求各层高度的值.w0 基本风压，由设计资料知可取0.3 kN/hi 下层柱高 hj 上层柱高B 迎风面的宽度，取5 m。计算过程见表21：表2-1 集中风荷载标准值离地高度Z/m 23.851.421.311.30.34.82.413.0619.051.251.281.30.33.64.813.1015.451.251.221.30.33.63.610.7111.851.141.171.30.33.63.69.368.251.01.071.3 0.33.63.67.514.651.01.021.30.34.653.68.203.5风荷载作用下的位移计算侧移刚度D见表22，23表22 横向25层D值的计算构件名称A,D轴柱0.450.18415327B,C轴柱1.350.40333570D=215327+233570=97794 kN/m 注：其中h为每层柱子的高度，为梁的线刚度，为柱的线刚度。 表23 横向底层D值的计算构件名称A,D轴柱0.660.43611380B,C轴柱1.990.62416286D=211380+216286=55332 kN/m注：其中h为每层柱子的高度，为梁的线刚度，为柱的线刚度。表24 横向顶层D值的计算构件名称A,D轴柱0.60.2318131B,C轴柱1.80.47416685D=28131+216685=49632 kN/m注：其中h为每层柱子的高度，为梁的线刚度，为柱的线刚度。风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架间侧移可按下式计算：式中：第j层的总剪力。第j层所有柱的抗侧刚度之和。第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值和顶点侧移值。各楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移值是所有各层层间侧移之和。第j层侧移: 顶点侧移: 框架在风荷载作用下的侧移计算见下表：表24 框架在风荷载作用下侧移的计算表层次W/kNV/kN/m/h613.0613.06496320.00031/16000513.1026.16977940.00031/12000410.7136.87977940.00041/900039.3646.23977940.00051/720027.5153.74977940.00051/720018.2061.94553320.00111/48180.0031侧移验算：层间侧移最大值1/48181/550(满足)3.6、水平地震作用计算作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为：屋面梁处： =结构和构件自重+50%雪荷载楼面梁处： =结构和构件自重+50%活荷载其中结构和构件自重取楼面上下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构及物件自重（包括纵、横梁自重，楼板结构层及构造层、纵、横墙体及柱自重）。计算结果为： 计算 计算 计算 计算 3.7、水平地震作用下框架横向侧移验算3.7.1 横向框架的侧移刚度D计算见风荷载作用下的侧移计算3.7.2 横向框架的自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期为：（式中取0.7）采用顶点的假想侧移法计算，如下表2-5所示：其中 = ；= ；表2-5横向框架顶点的假想侧移计算层次/kN层间相对位移层位移61488.441488.44496320.0300.03051946.393434.83977940.0350.06541768.15202.93977940.0530.11831768.16971.03977940.0710.18922039.89010.83977940.0920.28111544.5510555.38553320.1910.472T1=1.730.7=0.82s3.7.3多遇水平地震作用标准值及位移计算建筑物所在地区为湖南常德，在类建筑场地，抗震设防烈度为7 度。设计基本地震加速度值0.15g，设计地震分组为第一组。结构的特征周期和地震影响系数为：根据建筑抗震设计规范（GB50112001）结构地震影响系数为： 由于T1=0.82s1.4=1.40.35=0.49s,需考虑顶点附加地震作用，n=0.08T1+0.07=0.0830.82+0.07=0.1356按底部剪力法，结构横向总水平地震作用标准值为：Fek=1Geq=0.05630.8531055.38=502.44KN顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=0.13563502.44kN=68.13KN式中: 结构总水平地震作用标准值。 结构等效总重力荷载。 集中于质点i的重力荷载代表值。 质点i的计算高度。 顶部附加地震水平系数。 顶部附加水平地震作用。 结构基本自振周期。按抗震规范算得的作用于各质点上横向地震剪力计算如表2-6所示： 表2-6各层横向地震剪力计算层次（kN）(kN.m) (kN)(kN)64.824.51488.4436366.78151618.660.240104.23104.2353.619.71946.3938343.880.253109.88214.1143.616.11768.128466.410.18881.65295.6733.612.51768.122101.250.14663.41359.0823.68.92039.818154.220.12052.12411.215.34.251544.558186.120.05423.45434.653.7.4、横向框架抗震变形验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表: 横向变形验算层次层间剪力层间刚度层间位移层间相对弹性转角6104.23496320.00211/22865214.11977940.00221/16364295.67977940.00301/12003359.08977940.00371/9722411.2977940.00421/8571434.65553320.00791/671经计算：层间弹性位移转角均满足建筑抗震设计规范（GB500112001）中5.5.1条的要求,即3.8、内力计算为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：(1)恒荷载作用；(2)A-B跨活荷载作用；(3)B-C跨活荷载作用；(4)风荷载作用（从左向右或从右向左）；(5)地震作用（从左向右或从右向左）；对于采用分层法计算；对于（2），采用弯矩二次分配法计算；对于（4）（5）框架在水平荷载作用下，采用 D值法计算；恒载作用下的内力计算在内力分析之前，应计算各节点、各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩，由前面计算的刚度比，可根据下式求得节点各杆端得弯矩分配系数。弯矩分配系数计算：均布恒载和集中荷载偏心引起得固端弯矩构成节点不平衡弯矩：屋面梁的固端弯矩按下式计算：将固端弯矩节点不平衡弯矩填入下图中，即可进行计算，直至杆端趋于平衡。按下式计算每一杆的近端转角弯矩。进行计算：式中：柱竖向集中恒载偏心引起的固端弯矩。 汇交于节点各杆的远端转角弯矩之和，最初可假定为0。最后按下式求各