多层旅馆土木工程毕业设计.doc

目 录1. 绪 论51.1、工程概况：51.1.1 工程名称：51.1.2 工程位置：51.1.3 工程总面积51.2、建筑物功能与特点：51.2.1、平面设计51.2.2、立面设计51.2.3、防火61.2.4、抗震61.2.5、屋面61.3、设计资料61.3.1、自然条件61.3.2、工程做法71.3.3、门窗92.结构设计计算书112.1 结构布置及结构计算简图的确定112.1.1 结构布置112.2 荷载计算172.2.1 恒载计算172.2.2 楼面活荷载计算202.3竖向恒载作用下的内计算202.4风荷载计算272.4.1风荷载作用下的位移验算292.5水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算312.5.1框架自振周期的计算312.5.2多遇水平地震作用标准值和位移的计算332.5.3框架地震内力的计算352.6恒载作用下框架内力计算：402.7活载作用下框架内力计算482.8弯矩调幅532.9内力组合542.10 梁柱截面配筋计算652.10.1 梁的配筋计算652.10.2 柱的配筋计算702.11楼梯计算832.11.1 踏步板的计算832.11.2 休息平台板计算852.11.3 梯段梁(TL-1)计算862.12 屋面板和楼面板的配筋计算872.13 基础设计923.结 论100参 考 文 献101致 谢102摘要本工程为西安市一拟建多层旅馆。按使用功能将建筑分为八层的旅馆。旅馆标高29.1m。总建筑面积约12000m2。本建筑物防火等级二级，抗震设防烈度8度。本工程结构设计采用框架结构。在进行结构设计时：一、确定结构布置及结构计算简图。二、确定梁、柱截面尺寸。三、荷载计算。包括恒载、活载及水平地震作用下的四种荷载计算。四、内力计算及组合。五、梁、柱截面配筋计算。六、基础、楼面板、屋面板设计计算。七、楼梯等的设计计算。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。关键词：框架结构 结构计算 基础 抗震设计AbstractThis engineering is a hotel of many layers intending to set up in xianCity. According to the use function, the construct contents eight layers tallbuilding. The high is 29.1 ms of Main floor. Total building area isabout12000. This building resistant fire is second class, and the anti-seismic garrisonis eight point five degree.This engineering construction design adoption the frame construction,Preceding the construction design. Including the following seven parts.、Determine the construction arrangement and the calculate concisepicture.、Determine beam、column cross-section size.、Load calculate. Including gravity load、horizontal earthquake load and so on.、Calculate stress、Bean、column cross-section steel rod.、Foundation、slab design.、Stairs design and so on.Being underway the design of cross-section anti-seismic, we look thecolumn as stubbornly pressed member to compute. In the interest of theassurance of the frame-work ability continue, we adhere to the designprinciple is “stranger column and weaker beam, stranger shear force andweaker bending, stranger joint stronger anchorage”. And the cross-sectionmust to meet the demand of construction.Key word: frame construction calculation Foundation anti-seismic design1. 绪 论1.1、工程概况：1.1.1 工程名称：莲湖旅馆1.1.2 工程位置：西安市；1.1.3 工程总面积：约12000 ，主楼8 层，高29.1m，一层高4.5m，二 ，三层高4.2m，标准层层高3.0m；结构形式：现浇整体框架。1.2、建筑物功能与特点：该拟建的建筑位于西安市内，设计内容：此楼为旅馆。建筑占地面积 1522.35m2 ，总建筑面积为9534.24 m21.2.1、平面设计建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向7.2m、横向6.6m、2.4m、6.6m 的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。1.2.2、立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。外墙面根据98J1工程做法选用面砖饰面，不同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美感。1.2.3、防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m,满足间距50m的要求。1.2.4、抗震建筑的平立面布置规则，分为两个区（A、B、C、D）,各区之间均设有净距120 的抗震缝。建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。1.2.5、屋面屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为内排水。屋面做法采用98J1工程做法中柔性防水，聚苯乙烯泡沫塑料板保温层屋面。1.3、设计资料1.3.1、自然条件1、工程地质条件：自然地面1m 内为填土，填土下层为粘性土，粘性土允许承载力特准值为203 KN/m2。2、抗震设防： 8 度3、防火等级： 二级4、基本风压： W0= 0.35 KN/m2，主导风向：东北风5、基本雪压： S0= 0.25KN/m26、最大冻土深度： 457、气象条件：年平均温度：13.3 最高温度：26.4 最低温度：0.9 年总降雨量：558-750 mm 8、楼面活荷： 办公室：2.0 KN/m2；走道：2.0 KN/m2；餐厅：2.0KN/m21.3.2、工程做法1、屋面做法高聚物改性沥青卷材防水4厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层）20厚1：3水泥砂浆层找平层1：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层钢筋混凝土基层铝合金条板吊顶2、楼面做法（1）楼面30厚水泥磨石楼面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）40厚C20细石混凝土垫层120厚现浇钢筋混凝土楼板铝合金条板吊顶（2）走廊楼面水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道）结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板铝合金条板吊顶（3）卫生间楼面铺地砖8厚地砖楼面，干水泥擦缝撒素水泥面（洒适量清水）20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层60厚C20细石混凝土向地漏找平，最薄处30厚聚氨酯三遍涂膜防水层厚1.51.8或用其他防水涂料防水层，防水层周边卷起高15020厚1:3水泥砂浆找平层，四周抹小八字角现浇钢筋混凝土楼板（3）外墙面做法面砖饰面1:1水泥砂浆（细砂）勾缝贴8厚面砖（在砖粘贴面上涂抹专用粘贴剂，然后粘贴）6厚1:0.2:2水泥石灰膏砂浆找平层6厚1:1:6水泥石膏砂浆刮平扫毛6厚1:0.5:4水泥石灰砂浆打底扫毛刷一道加气混凝土界面处理剂（4）内墙面做法纸筋（麻刀）灰墙面刷内墙涂料2厚纸筋（麻刀）灰抹面9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界面处理剂一道（5）顶棚做法铝合金条板吊顶0.6厚铝合金条板面层中龙骨U50190.5中距为1000大龙骨60301.5（吊顶附吊挂）中距为10008螺栓吊杆，双向吊点（中距1000一个）钢筋混凝土板内预留6铁环，双向中距1000现浇钢筋混凝土板(板底用水加10%火碱清洗油腻)（6）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4%1.3.3、门窗1、门选用标准图集中的木门，窗选用塑钢窗。2、门窗表见表1。门窗表 表1编号洞口尺寸宽高开启方向材料樘数备注C124001800推拉窗铝合金C218001800推拉窗铝合金C315001200推拉窗铝合金C412001200推拉窗铝合金C51200900推拉窗铝合金C618001500推拉窗铝合金单槽双玻，开启扇带纱扇，卫生间窗装磨砂玻璃M142002400旋转门玻璃门1M236002400平开门玻璃门M318002400平开门夹板门M49002100平开门夹板门M515002100平开门玻璃门M67502100平开门夹板门M736002400弹簧门玻璃门2.结构设计计算书2.1 结构布置及结构计算简图的确定2.1.1 结构布置框架的结构布置如图1-1所示，取轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-0.60m，二层楼面标高为4.50m，故底层柱高为5.10m。二三层柱高均为4.20 m，其余各层柱高均为3.00m。绘出框架的计算简图（下图）所示。图1框架的计算简图结构平面布置如图2 所示图2 结构平面布置图2.1.2 梁柱尺寸的初选和线刚度计算一.初估梁柱截面尺寸 1.AB、CE跨：.横梁：L=6600,取600，取300故框架横梁的截面尺寸为bh=3006002.BC跨：横梁：L=2400mm,为了施工上的便利，取截面尺寸为bh=3006003.所有纵梁L=7200mm，取600mm.b取为300mm,故纵梁的截面尺寸为4.次梁 取截面尺寸为5. 柱截面 二.框架梁柱线刚度计算在框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩） （13） 由于左跨梁右跨梁：边梁：i=EI/L=中跨梁：i=EI/L=底层柱：i=EI/L=二三层柱：i=EI/L=其余层柱：i=EI/L=令i余柱1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：i边梁i中跨梁=i二三层柱=i底柱=框架梁柱的相对线刚度如图3所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数和抗震柱的侧移刚度的依据。图3 框架梁柱的相对线刚度2.2 荷载计算2.2.1 恒载计算一.屋面（1） 屋面框架梁线荷载标准值：4厚高聚物改性沥青卷材防水层（三毡四油上铺小石子） 0.4 KN/ 20厚1：3水泥砂浆层找平层 0.0220=0.4 KN/ 1：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 =1.365KN/ 50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.025 KN/ 钢筋混凝土基层 0.1225=3 KN/ 铝合金条板吊顶 0.12 KN/ 合计: 5.31KN/二.走廊楼面 10mm面层水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65KN/ 素水泥浆结合层一道结构层:120厚现浇混凝土板 0.1225=3.00kN/铝合金条板吊顶 0.12 KN/ 合计： 3.77KN/三.楼面30 厚水磨石地面（10mm 面层，20mm 水泥砂浆打底） 0.65KN/m240 厚C20 细石混凝土垫层 0.0425=1.0KN/m2100 厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3KN/ m2铝合金条板吊顶 0.12KN/ m2合计： 4.77KN/四.梁自重1.主梁(bh=300mm600mm)梁自重： 250.3(0.60.12)=3.6kN/m抹灰层:10厚混合砂 170.01(0.60.12+0.001+0.3)= 0.27KN/m合计： 3.87kN/m2次梁(bh=250mm500mm)梁自重： 250.25(0.50.12)=2.38kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 0.21kN/m合计： 2.59kN/m3.基础梁 (bh=250mm400mm)梁自重： 250.250.4=2.5kN/m合计： 2.5kN/m五.柱自重(bh=600mm600mm)柱自重 250.60.6=9kN/m抹灰层:10厚混合砂浆 170.010.64 = 0.41KN/m合计： 9.41kN/m六.外纵墙自重标准层墙重 0.90.24m18=3.89kN/水刷石外墙面 0.75KN/水泥粉刷内墙面 0.54KN/铝合金窗 0.53KN/合计： 5.71kN/二三层墙重 (4.21.80.6)0.24m18=7.78kN/水刷石外墙面 1.20KN/水泥粉刷内墙面 0.86KN/铝合金窗 0.63KN/合计： 10.47kN/底层墙重 (5.11.80.60.4)0.2418=9.94kN/水刷石外墙面 1.35kN/水泥粉刷内墙面 0.97kN/铝合金窗 0.63KN/ 合计： 12.89kN/ 七.内纵墙自重 标准层墙重 2.40.2418=10.37kN/水泥粉刷内墙面 1.73kN/合计： 12.10kN/二三层墙重 3.60.2418=15.55kN/水泥粉刷内墙面 2.59kN/合计： 18.14kN/八.内横墙自重标准层墙重 (3.00.6)0.24m18=10.37kN/水泥粉刷内墙面 1.73kN/合计： 12.10kN/二三层墙重 3.60.2418=15.55kN/水泥粉刷内墙面 2.59kN/合计： 18.14kN/2.2.2 楼面活荷载计算一.屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得： 上人屋面： 2.0kN/楼面： 旅馆 2.0kN/ 走廊 2.0kN/ 二.雪荷载=1.00.25kN/=0.25kN/屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。2.3竖向恒载作用下的内计算板传至梁上的三角形或梯形荷载，为简化计算，可近似等效为均布荷载，荷载传递见图3.其中三角形荷载等效为均布荷载时q=5/8q;梯形荷载等效为均布荷载时q=q,h为梯形的高，为梯形下底长。（！）AB、CE轴间框架梁=0.87屋面板传荷载：恒载： 活载： 楼面板传荷载：恒载： 活载： 梁自重：3.87KN/mAB、CE轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.87KN/m+16.63KN/m=20.50 KN/m活载=板传荷载=6.26KN/m楼面梁： 标准层：恒载=梁自重+内横墙+板传荷载 =3.87KN/m+12.10 KN/m +14.94 KN/m=30.91 KN/m活载=板传荷载=6.26 KN/m图4板传荷载示意图二三层：恒载=梁自重+内横墙+板传荷载 =3.87KN/m+18.14 KN/m +14.94 KN/m=36.95KN/m活载=板传荷载=6.26 KN/m（2）BC轴间框架梁屋面板传荷载：恒载： 活载： 楼面板传荷载：恒载： 活载： 梁自重：3.87KN/mBC轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.87KN/m+7.97KN/m=11.84KN/m活载=板传荷载=3.0KN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =3.87KN/m+5.66KN/m=19.53KN/m活载=板传荷载=3.0 KN/m（3）A、E轴柱纵向集中荷载的计算顶层住：女儿墙自重（做法：墙高1100mm,100mm的混凝土压顶）：=6.67KN/m顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载顶层住活载=板传活载=26.54kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载标准层柱活载=板传活载=26.54Kn二三层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载标准层柱活载=板传活载=26.54Kn基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =12.89(7.20.6)+2.5(7.20.6)=101.57KN（4）B、C轴柱纵向集中荷载的计算=0.95顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 活载=板传活载=2.01.20.957.2+2.01.87.2+ (2.01.80.876.6/4)2 =42.95 KN标准层柱恒载= 墙自重+梁自重+板传荷载活载=板传活载=2.01.20.957.2+2.01.87.2+ (2.01.80.876.6/4)2=42.95KN二三层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载活载=板传活载=2.01.20.957.2+2.01.87.2+ (2.01.80.876.6/4)2=42.95KN基础顶面恒载=梁自重=2.5(7.2-0.6)=16.5KN图5框架在竖向荷载作用下的受荷总图（单位KN）2.4风荷载计算作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：因结构高度H=29.1m30m，H/B=29.1/29.1611.5m故=1.0有建筑物的体型 查的=1.3 因建设地点位于郑州市郊区，所以地面粗糙度为C类。B迎风面的宽度，B=7.2m。集中风荷载标准值表 表2 离地面高度Z/m (KN/m)(m)(m)(KN)25.350.9261.01.30.353.02.48.1922.350.8781.01.30.353.03.08.6319.350.8271.01.30.353.03.08.1316.350.7671.01.30.353.03.07.5413.350.741.01.30.354.23.08.739.150.741.01.30.354.24.210.184.950.741.01.30.354.954.211.09图6等效节点集中荷载2.4.1风荷载作用下的位移验算（1） 侧向刚度横向47层D值的计算 表3构件名称E、F轴柱0.18426496J、H轴柱0.4596609626496KN/m2+66096 KN/m2=185184KN/m横向23层D值的计算 表4构件名称E、F轴柱0.24212676J、H轴柱0.5442849512676KN/m2+28495KN/m2=82342KN/m横向底层D值的计算 表5构件名称A、D轴柱0.45813523B、C轴柱0.693204622（13523KN/m+20462KN/m）=67970KN/m(2)风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层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的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移： 顶点侧移： 框架在风荷载作用下侧移的计算见表6风荷载作用下框架侧移计算 表6层次/KN/KN(KN/m)/m78.198.191851840.000041/7500068.6316.831851840.000091/3333358.1324.951851840.000131/2307747.5432.491851840.000181/1666738.7341.22823420.000501/8400210.1851.40823420.000621/6774111.0962.49679700.000921/5543 u=0.00248m层间侧移最大值：1/55431/550（满足要求）2.5水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1框架自振周期的计算根据建筑设计抗震规范（GB500112001）第5.1.2条规定：对于高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架的水平地震的标准值，可按底部剪力法计算。本工程建筑结构高度29.1m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可采用底部剪力法计算多遇水平地震作用的标准值。由建筑设计抗震规范（GB500112001）表5.1.41和表5.1.42可查得：多遇地震，设防烈度8度，设计地震加速度为0.20g时；类场地,特征周期值为，水平地震影响系数最大值。（1）各层重力统计：=(152.57+148.13+20.506.6) 2+11.842.4=956.88KN=(164.04+248.11+30.916.6) 2+9.532.4+28.234=1368.11KN=(164.04+248.11+30.916.6) 2+9.532.4+28.232+39.522=1390.68KN=(155.52+248.04+36.956.6) 2+9.532.4+39.524=1475.81KN=(155.52+248.04+36.956.6) 2+9.532.4+39.522+47.992=1492.75KN图7结构水平地震作用计算简图（2） 自振周期的计算框架顶点假想水平位移计算表 表7层次（KN）（KN）(KN/mm)总位移（m）7956.88956.881851840.00520.378161368.112324.991851840.01260.372951368.113693.101851840.01990.360341368.115061.211851840.02730.340431390.686451.89823420.07840.313121475.817927.70823420.09630.234711492.759420.45679700.13840.1384自振周期：= 取=0.7 （框架结构取0.6 0.7）2.5.2多遇水平地震作用标准值和位移的计算（1） 计算总水平地震作用标准值（底部剪力法） 取=0.73s5所以地震影响系数=0.85=0.85（1492.75+1475.81+1390.68+1368.113+956.88）=8007.38/KN（2）求作用在各质点上的水平地震作用标准值因所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数各质点的水平地震作用可按式计算如下表各楼层地震剪力计算表 表8层次（m）（KN）(KN/mm)725.5956.8824400.440.168871.86134.58622.51368.1130782.480.213090.68225.26519.51368.1126678.150.184678.59303.85416.51368.1122573.820.156266.50370.35313.51390.6818774.180.129955.30425.6529.31475.8113725.030.095040.44466.0915.11492.757613.030.052722.44488.53注：=(3)地震作用下水平侧移的验算 层间位移 顶点位移 弹性位移角表9层次（KN）（KN/m）(m)(m)7134.581851840.00070.02363.01/42866225.261851840.00120.02293.01/25005303.851851840.00160.02173.01/18754370.351851840.00200.02013.01/15003425.65823420.00520.01814.21/8082466.09823420.00570.01294.21/7371488.53679700.00720.00725.11/708由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/7081/550，满足要求。2.5.3框架地震内力的计算（1）由于各柱的尺寸相同，线刚度也相同，故每层各柱分担的剪力相同。确定柱的反弯点，并计算柱端弯矩。反弯点的确定采用D值法，h=(y0+y1+y2+y3)h。柱端弯矩：M=v h 地震作用下框架柱剪力与柱端弯矩表 表10 层次/m(KN/m)柱别（KN/mm）y73.0134.58185184边柱2649619.260.450.231344.78中柱6609648.031.700.4260.5283.5763.0225.26185184边柱2649632.230.450.3533.8462.85中柱6609680.401.700.45108.54132.6653.0303.85185184边柱2649643.470.450.4052.1678.25中柱66096108.441.700.45146.39178.9343.0370.35185184边柱2649652.990.450.463.5995.38中柱66096132.181.700.49192.32204.2234.2425.6582342边柱1267665.530.64