宿舍楼计算书.doc

华东交通大学理工学院
Institute of Technology East
China Jiaotong University

毕 业 设 计
Graduation Design

题 目 南昌市某单位多层框架单身宿舍楼设计

分 院： 土 木 建 筑 分 院
专 业： 土木建筑工程
班 级： 11建工2班
学 号： 12
学生姓名： 周冬冬
指导教师： 殷孟春

华东交通大学理工学院
毕业设计原创性申明
本人郑重申明：所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计中引用别人的文献、数据、图件、资料，均已在设计中特别加以标注引用，除此之外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式表白。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

毕业设计作者署名： 日期：

毕业设计版权使用授权书
本毕业设计作者完全了解学院有关保存、使用毕业设计的规定，批准学校保存并向国家有关部门或机构送交设计的复印件和电子版，允许设计被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计的所有或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计。
（保密的毕业设计在解密后合用本授权书）

毕业设计（论文）作者署名： 指导教师署名：
签字日期： 签字日期： 年 月 日

前 言
大学毕业设计是教育培养目的实现的非常重要途径，是毕业前的综合巩固,是深化、拓宽、综合教学的重要过程,更是对大学期间所学过的专业知识的全面综合与总结。通过这次毕业设计,我们可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识进行加强,对提高个人的综合知识体系有着非常重要作用。通过毕业设计,使我们在查找规范、合理布局结构、分析计算、绘制施工图等各个方面得到了综合的训练。
目前，我国的建筑乃至世界建筑仍然以钢筋混凝土结构为主，由于钢筋混凝土的造价相对较低，材料来源比较丰富，并且可以浇筑成各种形状，充足运用钢筋和混凝土各自的性能，不仅会节省钢材，并且还具有较高的承载力。所以在此后很长一段时间，钢筋混凝土结构仍将活跃在我国建筑行业当中。框架结构体系的重要特点是结构平面布置比较灵活，对于住宅楼是最常用的结构体系。
在毕业设计的几个月里，在指导老师的悉心指导下，通过查阅资料、设计计算以及图纸绘制，更加加深了对相关规范的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析和解决问题的能力。并纯熟掌握了天正和结构设计软件PKPM，最终基本上完毕了任务书规定的内容，达成了毕业设计的目的与规定。
框架结构设计的计算工作量相对很大，在计算过程中以手算为主，最后采用建筑结构软件PKPM进行电算,并将手算结果与电算结果进行了误差分析比较。由于自己水平和条件有限，难免有纰漏之处，敬请各位老师批评指正

目 录

前 言 1
摘 要 1
第一章 南昌市某单位多层框架单身宿舍楼建筑设计 2
一 工程概况 2
1.本宿舍楼总建筑面积是7261m2 2
第二章 南昌市某单位多层框架单身宿舍楼建筑结构设计 4
一 结构平面布置图 4
二 初估梁柱截面尺寸 4
1.梁截面选取 4
2.柱截面选取 5
三、 梁柱线刚度计算 5
1.梁截面刚度计算 5
2.柱截面刚度计算 5
四、恒荷载计算 7
1.屋面及楼面的永久荷载标准值 7
2.七层梁所受恒载 9
3.一至六层梁所受恒载: 11
4.整品框架所受恒载 13
五、 活荷载计算 13
1.一至七层梁所受活载 13
2.整品框架所受活载 15
六. 风荷载计算 15
1. 风荷载标准值 15
七. 框架弯矩计算 18
1.采用分层法近似计算。 18
2.采用力矩分派法计算活载作用框架弯矩 19
八. 框架剪力计算 23
1.恒载剪力计算： 23
2.其它杆件计算过程 24
九. 风载作用下的框架内力计算 26
1. 左风 作用下的框架内力 26
2. 各柱反弯点高度（yh）计算： 28
十.框架梁内力组合 30
1.三种内力组合： 30
2. 梁的内力组合 30
十一.框架梁配筋计算 31
1.第七层框架梁 31
2. 1-6层框架梁 33
十二.框架柱配筋计算 34
1.框架梁 B柱 34
十三．楼板配筋计算 38
1. 荷载标准值　 38
2.跨中挠度验算 39
十四.基础设计 40
1 . 柱下扩展基础：J-1　 40
2.柱下扩展基础：J-2　 45
3.柱下扩展基础：J-3 49
4. 柱下扩展基础：J-4　 54
十五． 梁板式楼梯：TB-1 59
1.楼梯几何参数 59
2. 均布荷载设计值　 60
3.梯板斜截面受剪承载力计算 60
4.正截面受弯承载力计算　 61
结 语 61
参考资料 62
后 记 62

摘 要
本文为某单身宿舍楼设计计算书。该楼建筑面积7200平方米左右，根据设计任务书的规定，拟定了合理的结构形式和结构布置方案，拟定了基础的形式。根据规定采用了钢筋混凝土框架结构。
本设计中选取一榀主框架进行截面设计及配筋计算。一方面根据框架布局拟定各构件尺寸，进行恒荷载、活载及风荷载的计算。然后采用分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算，水平荷载采用D值法进行计算。之后进行内力组合分析，找出最不利的一组内力，对构件进行计算。楼板采用弹性理论设计，并进行了柱下独立基础的配筋设计。除此之外，还进行了楼梯的设计计算。最后，根据手算计算结果与运用PKPM软件电算的结果进行比较，按照规范上相应的构造规定，绘制了结构施工图，并写出了相应的结构设计说明。
本设计综合运用了大学四年所学过的很多专业知识，计算过程中多种计算方法得到体现，如弯矩分派法，分层法，D值法等，使自己巩固了多方面的知识。

关键词：结构设计；内力计算；弯矩分派法；弹性理论；D值法；

Abstract

This is a Single dormitory building design calculation. The building construction area is about 7200 . According to the requirements of the design plan descriptions of the reasonable structure form and structure layout scheme, determine the shape of the foundation. According to the requirement of reinforced concrete frame structure is adopted.
The selection in the design of one common main frame for cross section design and reinforcement calculation. According to frame layout components size first, carries on the constant load, live load and wind load calculation. Then layered method is adopted to improve the structural internal force calculation under vertical load, horizontal load using the D value method to calculate. After analyzing the internal forces combination, a group of internal force, find out the most unfavorable for components to calculate. Floor adopts the design of elastic theory, and under column independent foundation reinforcement design. Besides, the design and calculation of the stairs. Finally, calculate according to the hand calculated results comparing with using the result of the PKPM software computer, according to the corresponding construction requirements in the specification, draw the structure construction drawing, and write the corresponding structure design.
This design integrated use of the university four years I studied a lot of professional knowledge, in the process of a variety of calculation method reflected, such as the bending moment distribution method, hierarchical method, the D value method, etc, to consolidate the various aspects of knowledge.

Key words:Structural design; Internal force method; Elastic method; D value method;

第一章 南昌市某单位多层框架单身宿舍楼建筑设计

一 工程概况
1.本宿舍楼总建筑面积是7261m2
2.根据设计资料的规划规定，本宿舍楼建筑规定的重要组成有：单人间，双人间，厨房，门厅，活动室，阅览室，管理室等。
3.设计标高：室内设计标高±0.000，室外高差45mm。
4.墙身做法：采用240厚普通砖墙，用M7.5混合砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰厚20mm， 内墙涮三度涂料。
5.楼面做法：坡化砖面层10厚（20厚1:2.5水泥砂浆找平），100厚钢筋混凝土楼板，20厚纸筋灰石灰打底。
6.屋面做法：水泥炉渣1%找坡，20厚1：2.5水泥砂浆找平，高分子防水卷材一层≥1.2厚，25厚挤塑泡沫成品保温层，铺油毛毡隔离层一道，40厚C25刚性防水层。
7.卫生间做法：防滑地砖面层10厚, 20厚1：2.5水泥砂浆粘结层，高分子防水卷材一层≥1.2厚，20厚1：2.5水泥砂浆向地漏找坡，现浇板，楼板底面为20mm厚纸筋灰石灰打底，涂料三度。
8.厨房做法：防滑地砖面层10厚, 20厚1：2.5水泥砂浆粘结层，现浇板，楼板底面为20mm厚纸筋灰石灰打底，涂料两度。
9.门窗做法：门庭处为铝合金门，其他均为木门、塑钢窗、玻璃幕墙另详。
10.地质资料：
1） 钻探场地平坦，场地绝对高程为20.20米
2） 场地土层（自上至下分述）
① 粘土质填土：黄色，稍湿，厚0.7米，容重γ＝18kN/m2。
② 耕土：灰黑色，湿，厚0.2～0.4米，容重γ＝17.4kN/m2。
③ 粘土（Ⅰ）：褐黄色，中密，稍湿，可塑状态，厚4.5～4.8米，容重γ＝19kN/m2。
④ 淤泥：浅灰——深灰色，稍密，饱和，软塑——流塑状态，厚6.4～6.6米，容重γ＝15.4kN/m2。
⑤ 粘土（Ⅱ）：灰黄色，中密，硬偏坚硬状态，容重γ＝19.4kN/m2。本层钻6米，未钻透。

重要土层的重要物理力学指标见表1。
表1 重要土层的重要物理力学指标
土层
粘填土
粘土（Ⅰ）
耕土
粘土（Ⅱ）
fk (KPa)
120～150
200~230
60～70
320～380
压缩模量Es（MPa）
4.87
7.64
1.13
9.64

11.抗震设防烈度：六度
12.基本风压：0.45KN/㎡。
13.活荷载：单人间双人间2.0 KN/㎡，走廊楼梯2.0 KN/㎡,阳台2.0 KN/㎡，上人屋面2.0 KN/㎡，

第二章 南昌市某单位多层框架单身宿舍楼建筑结构设计
一 结构平面布置图

标准层结构平面布置图
二 初估梁柱截面尺寸
1.梁截面选取
选（10轴）
跨1、跨3：L=6600mm,h=(1/8~1/12)L=825mm~550mm,取h=600mm;
b=(1/2~1/3)h=413mm~184mm,取b=300mm;
跨2： L=2100mm，h=(1/8~1/12)L=263mm~175mm
但考虑到建筑的规定， 取h=600mm,b=300mm；
梁截面尺寸大小： h=600mm, b=300mm；
2.柱截面选取
h=（1/15~1/20）H=200mm~150mm,
但考虑到建筑的规定， 取h=600mm,b=500mm;

三、 梁柱线刚度计算
1.梁截面刚度计算
根据公式 , 为计算长度；
梁计算长度为支座中心线的距离；
考虑板对梁刚度的影响 中框架梁取2.0，边框架梁取1.5；
柱计算长度 底层取1H+500；其余各层为1.25H；
柱的线刚度除底层柱外都乘以0.9。
各杆件的线刚度：（Ex10000）
混凝土C30混凝土C30，；
边跨梁：
中跨梁：
底层柱：
其余各柱：
设底层柱=1，则其余各层杆件的相对线刚度为：
边跨梁 ， 底层柱
其余各柱
2.柱截面刚度计算

.跨1、跨3惯性矩为 ===5.40×
跨2惯性矩为 ===5.40×
柱截面惯性矩 =9.90×

四、恒荷载计算
1.屋面及楼面的永久荷载标准值

上人屋面：
40厚C25刚性防水层 25×0.04=1 KN/㎡
铺油毛毡隔离层一道 0.25 KN/㎡
25厚挤塑泡沫成品保温层 0.5×0.025=0.125 KN/㎡ 20厚1：2.5水泥砂浆找平 20×0.02=0.4 KN/㎡
水泥炉渣2%找坡 14×0.072 =1.008KN/㎡
110厚钢筋混凝土板 25×0.11=2.75 KN/㎡
20mm厚纸筋灰石灰打底 16×0.02=0.32 KN/㎡
合计 5.85 KN/㎡
取 6.0 KN/㎡

楼面：
水磨石地面10mm面层 25x0.01=0.25KN/㎡
水磨石地面20mm水泥砂浆打底 20x0.02=0.4KN/㎡
水磨石地面素水泥浆结合层一道 0.65 KN/㎡
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25= 3.0 KN/㎡
抹灰层：10厚混合沙浆 0.17KN/㎡
合计 4.50 KN/㎡
卫生间：
防滑砖面层10厚（20厚1：2.5水泥砂浆找平）25×0.03=0.75 KN/㎡
高分子防水卷材一层≥1.2厚 0.01 KN/㎡
20厚1：2.5水泥砂浆向地漏找坡 20×0.02=0.04 KN/㎡
110厚钢筋混凝土板 25×0.11=2.75 KN/㎡
20mm厚纸筋灰石灰打底 16×0.02=0.32 KN/㎡
涂料两度 0.02 KN/㎡
合计 3.98 KN/㎡ 墙身：
240mm厚墙：
240mm厚水泥普通砖墙
20mm厚水泥砂浆抹面 17x0.02x2=0.68KN/㎡
总计： 5KN/㎡
120mm厚墙：
120mm厚水泥普通砖墙
20mm厚水泥砂浆抹面 17x0.02x2=0.68KN/㎡
总计： 2.84KN/㎡

2.七层梁所受恒载

线荷载:
=6.0×2.0=12.0,

= =6.0×0.60=3.60

=6.00×1.05=6.3, ==3.94

主梁自重：
=0.3×(0.6-0.10)×25+0.02×(0.6-0.10)×17×2+0.02×0.3×17=4.19
得：22.83
8.69
12.07
次梁自重：
=0.2×(0.5-0.10)×25+0.02×17×(0.5-0.10)×2+0.02×0.2×17=2.34
集中荷载:
N=(+)×+2.34×1.05÷2+2.34×2.1=66.29+1.23+4.91=72.43KN
N2=(+)×=1.44*8.96=12.51KN
弯矩M=12.51x1.2+8.69x1.2x0.6=21.27KN

终上BC梁、CD梁、DE梁所受恒载如下:

3.一至六层梁所受恒载:

线荷载:
=4.5×2.0=4.50,

= =4.5×0.60=2.70

=4.50×1.05=4.73, ==2.96

主梁自重：
=0.3×(0.6-0.10)×25+0.02×(0.6-0.10)×17×2+0.02×0.3×17=4.19
得：11.17
7.57
9.57
次梁自重：
=0.2×(0.5-0.10)×25+0.02×17×(0.5-0.10)×2+0.02×0.2×17=2.34
集中荷载:
N=(+)×+2.34×1.05÷2+2.34×2.1=49.73+1.23+4.91=55.87KN
N2=(+)×=1.44*8.96=12.51KN
弯矩
M=12.51x1.2+8.69x1.2x0.6=21.27KN

终上,一至六层AB梁、BC梁、CD梁、DE梁、EF梁所受恒载如下:

4.整品框架所受恒载（已经对荷载进行等效转换）

五、 活荷载计算
1.一至七层梁所受活载
活荷载：客房2.0 KN/㎡，走廊楼梯2.0KN/㎡，上人屋面2.0 KN/㎡。
线荷载:

=2.0×2.0=4.0,
3.1
=2.0×0.6=1.2

2.0×1.05=2.1, 1.31
得： =6.1
=1.5
=2.62
集中荷载: N=(+)×=（13.6x2)×2.0=54.4KN
N2=(+)×=1.44*1.5=2.16KN
弯矩
M=2.16x1.2+1.5x1.2x0.6=3.672KN

终上BC梁、CD梁、DE梁所受活载如下:

2.整品框架所受活载（已经对荷载进行等效转换）

六. 风荷载计算
1. 风荷载标准值
风荷载标准值按计算；
基本风压 =0.45；地面粗糙度为B类；
由《荷载规范》第7.2节查（体形系数），迎风面取0.8，背风面取-0.5；
取；
取10轴横向框架，其负载宽度为6m；
由得沿房屋高度的分布风荷载标准值为：

根据各楼层标高处的高度，由荷载规范表，查取，代入上式，
可得各楼层标高处的，见下表：
层次

8
21.45
1.0
1.254
1.0
2.709
1.693
7
18.45
0.860
1.196
1.0
2.583
1.614
6
15.45
0.720
1.157
1.0
2.499
1.562
5
12.45
0.580
1.105
1.0
2.387
1.492
4
9.45
0.441
1.000
1.0
2.160
1.350
3
6.45
0.301
1.00
1.0
2.160
1.350
2
3.45
0.161
1.00
1.0
2.160
1.350
1
0.45
0.021
1.00
1.0
2.160
1.350

=（2.583+1.614）×3×0.5+（2.709+1.693-2.583-1.614）×3××=6.501 KN
=6.296+0.205×+（2.499+1.562）×3×+（2.583+1.614-2.499-1.562）×3×
=12.63 KN
=6.092+0.136×+（2.387+1.492）×3×+（2.499+1.562-2.387-1.492）×3×
=12.16KN
=5.82+0.182×+（2.16+1.35）×3×+（2.387+1.492-2.16-1.35）×3×
=11.55KN
=5.265+0.369×+（2.16+1.35）×3×+（2.16+1.35-2.16-1.35）×3×
=10.71KN
=5.265+0x0.5+（2.16+1.35）×3×+0=10.53KN
=（2.16+1.35）×（3+0.45）=6.05 KN

七. 框架弯矩计算
1.采用分层法近似计算。
为了减少计算误差作出如下修正：
① 把除底层柱以外的其它层柱的线刚度系数乘以0.9；
② 杆端分派弯矩向远端传递是，底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支撑取为；
③ 其它各柱的传递系数取；
节点分派系数计算表

节点A各杆端分派系数
节点B各杆端分派系数
节点C各杆端分派系数
节点D各杆端分派系数
节点E各杆端分派系数
节点F各杆端分派系数
第七层

0.5

0.13

0.07

0.29

0.13

0.5

0.13

0.29

0.07

0.13

0.24

0.14

0.14

0.24

2-至6层

0.5

0.09

0.06

0.23

0.09

0.5

0.09

0.23

0.06

0.09

0.16

0.11

0.11

0.16

0.16

0.11

0.11

0.16

标准层为2--6层，其结果同6层

第一层

0.15

0.08

0.11

0.44

0.08

0.15

0.08

0.44

0.11

0.08

0.15

0.20

0.20

0.15

0.18

0.24

0.24

0.18

2.采用力矩分派法计算活载作用框架弯矩

● 各层各杆端弯矩：

活载第七层弯矩分派

活载第二---六层弯矩分派

活载第一层弯矩分派

● 将分层法所得的弯矩叠加，并将各节点不平衡弯矩作一次分派；
并计算各杆跨中弯矩，为了计算方便活载按满跨计算，在乘以1.15的放大系数；

● 将分层法所得的弯矩叠加，并将各节点不平衡弯矩作一次分派；
并计算各杆跨中弯矩；

恒载第七层弯矩分派

恒载第二至六层弯矩分派

恒载第一层弯矩分派

八. 框架剪力计算
1.恒载剪力计算：
取各杆件为隔离体分析；

对A点取矩：
得：
所以：
又
所以，63.39KN
又
所以：-9.04KN

2.其它杆件计算过程
略。

九. 风载作用下的框架内力计算
1. 左风 作用下的框架内力

计算（D值法）计算见下表
风荷载标准值：6.50KN，12.63 KN，12.16 KN，11.55 KN，
10.71 KN，10.53KN，6.05 KN；

风载作用下的框架各层剪力计算

第
七
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

4.88
8.13
8.13
4.88

第
六
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

9.47
15.79
15.79
9.47

第
五
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

9.12
15.2
15.2
9.12

第
四
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

8.66
14.44
14.44
8.66

第
三
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

8.03
13.39
13.39
8.03

第
二
层

柱B
柱C
柱D
柱E

1.04
2.70
2.70
1.04

0.28

0.34
0.57
0.57
0.34

0.21
0.35
0.35
0.21

7.90
13.16
13.16
7.90

第
一
层

柱B
柱C
柱D
柱E

0.87
2.25
2.25
0.87

0.40
a=(0.5+k)/2+k
0.48
0.62
0.62
0.48

0.35
0.45
0.45
0.35

5.29
6.81
6.81
5.29

2. 各柱反弯点高度（yh）计算：
根据总层数m,该柱所在层n,梁柱线刚度比K， 查表得到标准反弯点系数；根据上下横梁线刚度比值i查表得修正；根据上下层高度变化查表的修正值、；
各层反弯点高度；
层数
第七层（m=7,n=7,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
1.06
1
0
0
0
1
0
0.45
柱C
2.70
0.50
1
0
0
0
1
0
0.21
柱D
2.70
0.50
1
0
0
0
1
0
0.21
柱E
1.04
1.06
1
0
0
0
1
0
0.45
层数
第六层（m=7,n=6,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
1.06
1
0
0
0
1
0
0.45
柱C
2.70
0.50
1
0
0
0
1
0
0.21
柱D
2.70
0.50
1
0
0
0
1
0
0.21
柱E
1.04
1.06
1
0
0
0
1
0
0.45
层数
第五层（m=7,n=5,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
1.06
1
0
1
0
1.1
0
0.45
柱C
2.70
0.50
1
0
1
0
1.1
0
0.21
柱D
2.70
0.50
1
0
1
0
1.1
0
0.21
柱E
1.04
1.06
1
0
1
0
1.1
0
0.45
层数
第四层（m=7,n=4,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
1.03
1
0
1
0
1.07
0
0.59
柱C
2.70
0.45
1
0
1
0
1.07
0
0.19
柱D
2.70
0.45
1
0
1
0
1.07
0
0.19
柱E
1.04
1.03
1
0
1
0
1.07
0
0.59
层数
第三层（m=7,n=3,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
0.92
1
0
1
0
1.07
0
0.39
柱C
2.70
0.45
1
0
1
0
1.07
0
0.19
柱D
2.70
0.45
1
0
1
0
1.07
0
0.19
柱E
1.04
0.92
1
0
1
0
1.07
0
0.35
层数
第二层（m=7,n=2,h=3m）
柱号

/m
柱B
1.04
0.85
1
0
1
0
0.171
0
0.36
柱C
2.70
0.4
1
0
1
0
0.171
0
0.17
柱D
2.70
0.4
1
0
1
0
0.171
0
0.17
柱E
1.04
0.85
1
0
1
0
0.171
0
0.36
层数
第一层（m=7,n=1,h=3m）
柱号

/m
柱B
0.87
065
1
0
1
0
0.171
0
0.28
柱C
2.25
0.55
1
0
1
0
0.171
0
0.24
柱D
2.25
0.55
1
0
1
0
0.171
0
0.24
柱E
0.87
0.65
1
0
1
0
0.171
0
0.28