土木工程毕业设计.docx

南 通 大 学 毕 业 设 计（论文）题目：南通大学启东校区学生公寓楼设计 姓 名： 指导教师： 学科专业：土木工程 指导教师： 陈 静学科专业：土木工程南通大学建筑工程学院2011年6月南通大学建筑工程学院20 年6月摘 要本文根据新规范进行了南通市大学启东校区学生公寓楼的整个建筑结构设计，包括主体结构、基础及楼梯等部分。该建筑为六层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积约为4500，总建筑高度为22.80m。完成了该建筑的平面设计，立面设计以及剖面设计。结构分析中考虑了竖向荷载中的恒荷载、活荷载和水平方向荷载中的风荷载、地震作用，并将水平荷载分配到框架上，分别用D值法和弯矩二次分配法计算风荷载、活荷载和恒荷载作用下构件的内力，并进行了一榀框架的内力组合、截面设计及配筋。手算过程中运用excel进行数据计算。最后，用PKPM软件进行电算，并与手算结果进行对比，对配筋进行修改，并绘出各楼层梁、板、柱、基础、楼梯的结构施工图。此外，还完成了施工方案设计和外文翻译。关键词：公寓楼，框架，结构计算ABSTRACTAn overall structural design of Nantong University of Qidong campus student apartment building province is carried out referring to the new criterion in this paper. It consists of the major structure design, foundation structure design and stairway structure design. The building is reinforced concrete frame structure with 6 stories. It has about an area of 4500 square meters and a height of 22.80 meter. Completed the construction of graphic design, facade design, and profile design. In the structural analysis, the vertical load of constant load, live load and horizontal load of wind loads, earthquake are considered. The assumption of the perfectly stiff slab is used to analyze the interaction of the horizontal frames and the horizontal load is distributed to the frames. The internal forces caused by wind load, live load and dead load separately are obtained by use of the D value method, the delamination method and the second distribution method of moment. As a result, the internal forces combination, section design and chosen steel of the frame are obtained. The data is calculated by EXCEL software in manual computing process. Finally, calculating by using the PKPM software and the account by hand are compared and revised the two results and repair them. At the same time, the structural working plan of the beam, board, column, groundwork and stair of each floor are drawn. In addition, the construction project design and the foreign data translation are completed. As a trustworthy and prompt analysis measure, PKPM structural analysis software is also used to calculate the entire structure and the structural documents. Key words: apartment building, Frame, Structural calculation目 录摘 要1ABSTRACT21建筑设计说明11.1 设计的基本原则11.2 设计资料11.3 建筑做法说明22结构设计42.1 结构选型与布置42.1 .1结构类型42.1.2 结构布置52.1.3 梁柱截面尺寸初选52.2框架计算简图及梁柱线刚度62.2.1确定框架计算简图62.2.2梁柱的线刚度计算62.3 荷载计算82.3.1竖向荷载82.3.2 水平方向荷载162.4 内力计算192.4.1 竖向荷载作用效应192.4.2 风荷载作用效用282.5 荷载效应组合322.6 构件截面设计322.6.1 梁322.6.2 柱422.6.3 基础442.6.4 楼梯482.7 电算与手算的比较513 施工组织设计533.1 施工总体部署533.2 施工准备543.3 施工方案553.3.1 土方工程553.3.2 钢筋工程563.3.3 模板工程593.3.4 混凝土工程603.3.5 砌体工程633.3.6 防水工程653.3.7 装饰工程663.3.8 特殊季节施工措施713.4 主要机械设备供应计划75参考文献77致 谢78附 录79原文及译文106毕业设计总结1141建筑设计说明1.1 设计的基本原则1、满足功能要求 满足建筑物功能要求，为人们的生产生活活动创造良好的环境，是建筑设计的首要任务。本设计要满足住宅的休息，娱乐等基本要求。2、采用合理的技术措施 正确的选用建筑材料，根据建筑空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久，建造方便。 3、具有良好的经济效果 在房屋的设计和建造中，要因地制宜，就地取材，尽量做到节省劳动力，节约建筑材料和资金。4、考虑建筑美观要求 建筑物是社会的物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还要考虑人们对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物赋予人在精神上的感受。5、符合总体规划要求 单体建筑是总体规划中的组成部分，单体建筑应符合总体规划提出的要求。建筑物的设计，还要充分考虑和周围环境的关系。1.2 设计资料1、工程名称：南通大学启东校区学生公寓楼设计。2、建设地点：南通市启东郊区。3、工程概况：本工程总建筑面积约4500，建筑总高22.80 m，共6层，首层层高3.6m，26层层高3.2 m，室内外高差0.48m。4、本工程地质条件：（1）场地土层划分及承载力标准值的建议值拟建场地土可划分为三层，由上而下为：第一层：填土层，有建筑垃圾填成，土性及密实度分布不均匀，层厚0.30.5米。第二层：淤泥质粉质粘土，灰色、饱和、流塑，局部夹薄层粉细砂，层厚0.81.2米。承载力标准值建议值：。第三层：粉土夹粉砂，灰色、饱和，局部粉细砂呈稍密中密，本层未钻穿。承载力标准值建议值：。（2）地下水情况地下水位地面下0.50.8米，对混凝土无侵蚀作用。(3) 场地地震评价拟建地土类为中软场地土，建筑场地类别为3类。(4) 结论及建议第一层填土，不能作为持力层。第二层土性差，不足以承担基础荷载。建议选用第三层为持力层，可作为天然地基。5、温度：最热月平均30，最冷月平均温度-5；夏季极端最高温度39,冬季极端最低温度-8。6、主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压0=0.45KN/。7、抗震设防烈度：6度，设基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。8、材料使用： （1）混凝土：梁、板、柱均使用C30混凝土，。 （2）钢筋：梁、柱纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400,板受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HPB235。 （3）墙体：框架填充墙体外墙采用240厚空心砖，重度=10.98kN/ m3 ；内墙采用240厚水泥空心砖，重度=7.84 kN/ m3。 （4）窗：钢塑门窗，=0.35 kN/ m2。 （5）门：除大厅入口玻璃门外其余均为木门，木门=0.2 kN/ m2。1.3 建筑做法说明1、墙身做法:外墙为240mm厚空心砖，10mm厚水刷石外墙面，内墙面为10mm厚抹灰；内墙隔墙为240mm厚水泥空心砖，墙两侧均为10mm厚抹灰。2、楼面做法：10mm厚石灰沙浆抹灰层，100mm厚现浇钢筋混凝土板，水泥砂浆擦缝；30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥；水泥浆结合层一道。3、屋面做法：30mm厚C20细石混凝土防水层，15mm厚水泥砂浆找平层，40厚水泥石灰焦渣砂浆找平层，80厚矿渣水泥保温层，100mm厚现浇钢筋混凝土板结构层，（柔性）三毡四油铺小石子防水层，10mm厚混合砂浆抹灰层。4、走廊楼面做法：10mm面层，20mm水泥砂浆打底，素水泥结合层一道，100mm厚现浇钢筋混凝土板结构层，10mm厚混合砂浆抹灰层。5、门窗做法：除大厅入口门采用玻璃门外其余均采用木门，塑钢铝合金窗。6、活荷载：楼面取2.0kN/。屋面活荷取2.0kN/。7、雪荷载=屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。2结构设计2.1 结构选型与布置2.1 .1结构类型 一般的，结构选型包括选择合理结构类型和结构体系，结构的选型应遵循如下的原则：结构方案应满足建筑上的使用要求和结构要求，并且应综合考虑其安全可靠，经济合理，技术先进，施工方便，力学性能，以及工程所在地的可能条件等因素。 结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。1、课题研究的现状和发展趋势本课题研究的是学生公寓楼的设计，公寓楼是学校与学生生活息息相关的建筑，所以在公寓楼的设计中必须考功能合理、舒适美观、符合居住者生理、心理要求的内部空间环境等因素外还必须包含现代感，科技性，体现出学校的人文水平以及科技创新性。高校公寓楼作为校园文化的标志、人文精神的载体，应追求强烈浓厚的文化韵味、天人合一的环境观念、精美绝伦的艺术造型和人性化的空间艺术，贯彻经济、适用、美观的设计理念，搞好以人为本的无障碍设计，充分应用现代化设备与设施，体现出功能与文化的奇妙交融，成为校园景观中一颗璀璨的明珠。 2、本课题研究的意义和价值 该项目用地位于沿海地区，风景优美。在设计中通过结合当地的资源条件，充分考虑人性化设计，以为学生提供多样化、多元化、舒适、宜人的居住空间为目标，旨在创造清新怡人、具有地域特色的生活环境，使校园文化氛围更加浓郁，富于现代化的乡土气息和人文气息，并营造成快速环道边亮丽的建筑风景线和行健文理学院的标志景观。 在现代校园建筑中，学生公寓不仅是构成校园景观的重要组成部分，更重要的是为学生提供了学习、生活及相互交流的场所，对学生健康的社会交往观念，人格修养的培养起到了良好的作用。为了适应我国高校后勤体制改革、高校办学模式与投资主体的变化，学生公寓的建设已经逐渐探索出一条走社会化、市场化相结合的新路。因此，如何结合当地的资源条件，合理布局、统一规划、提高设计标准、充分考虑人性化设计，为学生提供多样化、多元化、舒适宜人的居住空间，已经成为了当今一个迫切需要解决的问题。2.1.2 结构布置本建筑主体6层，根据建筑物功能要求及建筑物可用的占地平面图形，横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案，具体布置详见图1。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。楼盖方案采用整体式肋形梁板结构。左右设两部楼梯，楼梯采用整体现浇板式楼梯。基础方案采用柱下独立基础。 图2-1 结构平面布置图2.1.3 梁柱截面尺寸初选1梁的截面尺寸框架梁截面高度及宽度可由下式确定：，且，其中横梁跨度：，；纵梁跨度，由此估算的梁截面尺寸如下：横向框架梁：bh=300mm600mm纵向框架梁：bh=300mm600mm2柱截面尺寸按轴压比要求初估框架柱截面尺寸。框架柱选用C30混凝土，。抗震等级为四级，轴压比， ，框架柱截面一般都采用矩形或方形截面，在多层建筑中，框架柱的截面尺寸按下式估算：（1）2轴与B轴相交中柱： （2）2轴与A轴相交边柱： 故取柱截面尺寸为。则 （3）1轴与A轴相交角柱 角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂，故截面尺寸取与A轴边柱相同，即。 3. 校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求。 （1）按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm,宽度不宜小于350mm。 （2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4. 取二层较短柱高， （3）框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/101/15。 。 故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。2.2框架计算简图及梁柱线刚度2.2.1确定框架计算简图取2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。基础埋深取1m，则底层柱高为3.6+0.48+1=5.08m ,26层柱高为3.2m。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。由此可画出框架的计算简图。2.2.2梁柱的线刚度计算 在框架结构中，现浇楼板可作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减小了框架的侧移。对于中框架取。左边跨梁：右边跨梁：中跨梁：底层柱：其余各层柱：令26层左余柱，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所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图2-2 框架梁柱相对线刚度（/mm）2.3 荷载计算 2.3.1竖向荷载一恒载标准值计算 （1）屋面找平层：15厚水泥砂浆 防水层（刚性）40厚C20细石混凝土防水 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计 （2）各层走廊楼面瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 合计 （3）标准层楼面（宿舍） 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10mm厚混合砂浆 合计 （4）梁自重bh=300mm600mm自重: 抹灰层：10厚混合砂浆 合计 基础梁：bh=250mm400mm自重: (5)柱自重bh=400mm400mm自重： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计 （6）外纵墙墙自重标准层： 纵墙 水刷石外墙面 水泥粉刷内墙面 合计 底层： 纵墙（基础梁截面250mm400mm） 水刷石外墙面 水泥粉刷内墙面 合计 （7）内横墙自重标准层： 横墙 水泥粉刷内墙面 合计 底层： 横墙 水泥粉刷内墙面 合计 二活载标准值计算 （1）屋面及楼面活载标准值查荷载规范可知：上人屋面为2.0；宿舍楼面为2.0。 （2）雪荷载标准值屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。三框架梁当结构布置图确定后，荷载的传递路径就已确定。从结构布置图中可知：走廊处为双向板体系，其他也为双向板体系。本结构楼面荷载的传递示意图如图2-3所示。图2-3 楼面荷载传递示意图（/mm）1AB轴间框架梁（1）屋面板传给梁的荷载等效均布荷载：恒载：活载：（2）楼面板传给梁的荷载均布荷载：恒载：活载：主梁自重标准值 3.87（3）AB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+21.11=24.98活载=板传荷载=6.61楼面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+10.636=14.506活载=板传荷载=6.612BC轴间框架梁（1）屋面板传给梁的荷载等效均布荷载：恒载：活载：（2）楼面板传给梁的荷载恒载：活载： 主梁自重标准值 3.87（3） BC轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+10.78=16.73活载=板传荷载=3.38楼面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+5.43=10.97活载=板传荷载=3.383CD轴间框架梁（1）屋面板传给梁的荷载等效均布荷载：恒载：活载：（2）楼面板传给梁的荷载均布荷载：恒载：活载：主梁自重标准值 3.87（3）AB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+21.11=24.98活载=板传荷载=6.61楼面梁恒载=主梁自重+板传荷载=3.87+10.636=14.506活载=板传荷载=6.61四框架柱1A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶）0.241.118+250.10.24+(1.22+0.24)0.5=6.67顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载 =6.673.9+3.87(3.9-0.4)+21.11+6.391.83.9 =150.92顶层柱活载=板传活载 =6.61+21.83.9=34.86kN标准层柱标准层柱恒载=外纵墙自重+梁自重+板传荷载=8.48(3.9-0.4)+3.87(3.9-0.4)+10.64+2.8983.92=99.35kN标准层柱活载=板传荷载 =6.61+ =34.86基础顶面柱基础顶面柱恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=12.39(3.9-0.4)+2.5(3.9-0.4)=52.12kN2B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=+=157.52kN顶层柱活载=板传活载 = =27.51kN标准层柱恒载=梁自重+内纵墙自重+板传荷载=+ =103.96kN标准层柱活载=板传荷载 = =27.51kN基础顶面恒载=基础梁自重=2.5(3.9-0.4)=8.75kN3 C轴处横向梁所受集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=+=157.52kN顶层柱活载=板传活载 = =27.51kN标准层柱恒载=梁自重+内纵墙自重+板传荷载=+ =103.96kN标准层柱活载=板传荷载 = =27.51kN基础顶面恒载=基础梁自重=2.5(3.9-0.4)=8.75kN4 D轴柱纵向集中荷载的计算(同A柱）顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载 =6.673.9+3.87(3.9-0.4)+21.11+6.391.83.9 =150.92顶层柱活载=板传活载 =6.61+21.83.9 =34.86kN标准层柱标准层柱恒载=外纵墙自重+梁自重+板传荷载=8.48(3.9-0.4)+3.87(3.9-0.4)+10.64+2.8983.92=99.35kN标准层柱活载=板传荷载 =6.61+ =34.86基础顶面柱基础顶面柱恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=12.39(3.9-0.4)+2.5(3.9-0.4)=52.12kN综合上述各楼层的荷载计算结果，绘出结构竖向受荷总图如图2-4所示：注：图中均布荷载的单位为kN/m，集中荷载的单位为kN图2- 1 恒载（活载）计算简图（/mm）2.3.2 水平方向荷载一、风荷载标准值为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似拟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：式中基本风压 风压高度变化系数，查表知南通地面粗糙度为B类 风荷载体型系数，根据建筑物体型查得=1.3 风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用=0.08n(n是建筑层数）估算，大约为0.4S0.25S,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响， 为下层柱高，为上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； B为迎风面的宽度。各层楼面处集中风荷载标准值见下表： 各层楼面处集中风荷载标准值 表2-1 离开高度z/m20.081.4211.30.453.22.49.0716.881.2511.30.453.23.29.1313.681.1411.30.453.23.28.3210.481.1411.30.453.23.28.327.281.0011.30.453.23.27.304.081.0011.30.454.083.28.30图2-5 风荷载作用下框架受力（/mm）二、风荷载作用下的位移验算1、侧移刚度D。见下表: 横向26层D值的计算 表2-2 构件名称A轴柱0.56213172B、C轴柱0.81119008D轴柱0.56213172 横向底层D值的计算 表2-3 构件名称A轴柱0.7538785B、C轴柱0.90410547D轴柱0.75387852.风荷载作用下框架的层间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j层侧移 ； 顶层侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见下表： 风荷载作用下框架侧移计算 表2-4 层次69.079.07643600.00011/2270759.1318.20643600.00031/1131648.3226.52643600.00041/776638.3234.84643600.00051/591127.3043.16643600.00071/477218.3050.46386640.00131/3892侧移验算：层间侧移最大值： 1/3892 1/550 (满足要求)2.4 内力计算2.4.1 竖向荷载作用效应1 计算梁、柱转动刚度采用弯矩二次分配法。框架的计算刚度如图2-3所示。2计算分配系数分配系数按下式计算：，其中为节点k第i根杆件的相对转动刚度；为节点k各杆相对转动刚度之和。各节点杆件分配系数见表2-5。 弯矩分配系数计算表 2-5分配系数节点底层A22.57+1.00+0.63=4.20.6120.2380.150B22.57+6+1.00+0.63=10.20.2520.5880.0980.062C22.57+6+1.00+0.63=10.20.5880.2520.0950.095D22.57+1.00+0.63=4.20.6120.2380.150标准A20.5620.2190.219B20.2430.5670.0950.095C20.5670.2430.0950.095D20.5620.2190.219顶层A21.0+2.57=3.570.7200.280B22.57+1.00+6=9.570.2690.6270.104C21.2+0.6+1.86=3.660.6270.2690.104D21.0+0.6=1.60.7200.280一、恒荷载作用下的内力计算1屋面固端弯矩计算屋面所受等效恒载如下图所示：图2-6 屋面受恒载（/kN,kN/m） 2标准层固端弯矩标准层所受等效恒载如图2-7所示：图2- 7 标准层受恒载（/kN,kN/m） 采用弯矩二次分配法的步骤，框架在恒载作用下的弯矩二次分配见下表：恒载作用下二次分配表 2-6 D柱 C柱上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁6层0.280.720.2690.1040.627-82.620 82.620 -8.900 23.134 59.486 -19.831 -7.667 -46.222 5.255 -9.915 29.743 -2.011 23.111 1.305 3.356 -13.677 -5.288 -31.879 29.69 -29.69 78.86 -14.97 -63.89 5层0.2190.2190.5620.2430.0950.0950.567-47.990 47.990 -5.650 10.510 10.510 26.970 -10.289 -4.022 -4.022 -24.007 11.567 5.255 -5.144 13.485 -3.833 -2.011 12.004 -2.557 -2.557 -6.563 -4.774 -1.866 -1.866 -11.138 19.52 13.21 -32.73 46.41 -9.72 -7.90 -28.79 4层0.2190.2190.5620.2430.0950.0950.567-47.990 47.990 -5.6510.510 10.510 26.970 -10.289 -4.022 -4.022 -24.007 5.255 5.255 -5.144 13.485 -2.011 -2.011 12.004 -1.175 -1.175 -3.015 -5.216 -2.039 -2.039 -12.171 14.59 14.59 -29.18 45.97 -8.07 -8.07 -29.82 3层0.2190.2190.5620.2430.0950.0950.567-47.990 47.990 -5.6510.510 10.510 26.970 -10.289 -4.022 -4.022 -24.007 5.255 5.255 -5.144 13.485 -2.011 -2.011 12.004 -1.175 -1.175 -3.015 -5.216 -2.039 -2.039 -12.171 14.59 14.59 -29.18 45.97 -8.07 -8.07 -29.82 2层0.2190.2190.5620.2430.0950.0950.567-47.990 47.990 -5.6510.510 10.510 26.970 -10.289 -4.022 -4.022 -24.007 5.255 5.711 -5.144 13.485 -2.011 -