青岛凤凰公寓设计本科论文.doc

青岛农业大学 毕业论文（设计） 题 目： 青岛凤凰公寓设计 姓 名： 学 院： 建筑工程学院 专 业： 土木工程专业 班 级： 2010级3班 学 号： 20104583 指导教师： 乔运峰 2014年 5月30日青岛凤凰公寓设计 土木工程专业 赵丽萍 指导教师 乔运峰摘要：该项目为青岛凤凰公寓设计，总建筑面积为6000 m2，共6层，底层层高3.95m，标准层层高3.0m。位于6度抗震设防区，抗震设计按提高一度计算。本项目包括建筑设计和结构设计，建筑设计主要是平、立、剖面和屋面排水设计；结构设计主要是内力计算和配筋计算。关键词：公寓楼；框架结构；建筑设计；结构设计 Qingdao Phoenix apartment design Student majoring in Civil Engineering ZhaoLiPing Tutor Name QiaoYunFengAbstract: this is a project of Qingdao Phoenix apartment design. The construction area is 6000, which is a total of 6 floors. The bottom storey is 3.95m, standard layers of high is 3.0m. It is calculated according to improve earthquake-resistant design,though it is at 6 degree seismic zone. This project includes the architectural design and structural design, architectural design mainly includes flat, state, sectional design and roof drainage design ,structural design mainly includess internal force calculation and reinforcement calculation. Key words: apartment building; frame design; Architectural design ; structural design.目录中文摘要.IAbstract.I第一章 建筑设计31.1工程概况31.2建筑设计原理及要求41.2.1建筑平面设计51.2.2建筑立面设计61.2.3建筑剖面设计61.2.4楼梯设计61.2.5细部构造设计说明71.2.6建筑做法7第二章 结构设计82.1框架结构设计说明82.1.1工程概况82.1.2设计条件82.2结构布置及计算模型的确定82.2.1结构布置与选型82. 2. 2 材料选用.92.3梁柱截面尺寸估算102.4荷载计算122.4.1荷载标准值计算122.4.2竖向荷载计算152.4.3地震作用计算：192.4.4风荷载计算212.5内力计算232. 5. 1竖向恒载作用下内力计算232.5.2竖向活载作用下内力计算342.5.3水平地震作用下内力计算432.5.4风荷载内力计算462.6横向框架内力组合492.7框架梁柱配筋计算642.8楼板设计702.9基础设计732.10楼梯设计75致谢79参考文献80毕业设计图纸目录81第一章 建筑设计1.1工程概况 本项目为青岛凤凰公寓设计，位于青岛市，总面积为6000，层数为6层，结构使用框架式梁柱承重，场地为类土地，结构设计为7度抗震。该项目地处北纬，东经，海拔76m，平均最高气温，平均最低气温。地下水位高程在场区范围为，不考虑地下水对一般建筑材料的侵蚀作用和土的液化。1.2建筑设计原理及要求建筑设计在整个设计中相对来说也是很重要的，布局的合理与否直接影响到该建筑物的使用情况，一座好的建筑物，不仅要外观上美观，更要使用起来方便舒适，如何才能既美观又使用方便呢，这就要求设计时充分考虑到建筑物的使用要求，结合规范的相关规定，做好采光、通风、交通以及危险情况下人员疏散等措施，布局要符合人们的生活习惯，开间和进深既要符合使用要求又要满足方便使用的原则。本项目为公寓楼设计，随着社会的发展，人们对于居住场所的要求越来越高，舒适美观的居所能让人们在结束忙碌的一天工作之后享受独特的温馨，一定程度上能够改善生活质量，提高人们的幸福感，所以对于公寓楼的设计，一定要尽心尽力，这也是作为一名工程人对于社会大众的人文关怀和职业素养的一种良好体现。设计原则:本项目设计本着以人为本，舒适大方，经济节约的原则，布局上充分考虑了人们的生活习惯，设有三室两厅一厨两卫，各房间空间充足，给人非常开旷的视野和感觉，住在其中，不会有那种很紧迫的压抑感，让人心情舒畅，而且本设计充分考虑了采光和通风，本设计使用一梯两户的布局，方便人们交通，在进深和开间上也充分考虑了人们的生活习性。对于门窗的设置，一般都有考虑采光通风及对使用空间的影响，柱网的布置更是本着规整大方的原则。1.2.1建筑平面设计公寓首层平面图布置简图如图1-1所示图1-1 首层平面图平面布局在很大程度上决定了其使用功能，也是评判设计优劣的一个很关键因素，它反映了各构件在平面上的布局，反映了平面使用空间，本项目考虑到人们的生活习惯，进门是卫生间，卫生间内部由于进深较大，可以在中间加设一道推拉门，外部做洗刷间使用，内部做厕所使用，与卫生间相邻为厨房，这样便于一些蔬菜食物的携带，而且也便于生活垃圾的外放。再往里为客卧，将客卧设置在这儿，离楼梯比较远，不会受到来自楼梯的行人产生的噪音的影响。进门直对的是客厅，这是个面积很大的客厅，可以方便主人布置成更多的空间，放置更多的家具，也充分能够满足使用上的方便和舒适度。客厅有直接采光和通风，非常便于生活和陶冶情操。1.2.2建筑立面设计公寓立面图如图1-2所示图1-2 立面图立面图主要反映各构件在竖向上的布局和尺寸，主要影响其空间围和，采光通风及使用净高度等问题， 公寓楼作为人们日常生活起居的住所，对于使用净高度的要求不是那么高，所以本设计使用3.00m的层高，窗台高度使用1000mm，窗高1500mm，充分考虑了采光问题，为了使用方便，门高度2100mm，设置120mm的过梁。1.2.3建筑剖面设计公寓剖面图简图如图1-3所示图1-3 剖面图剖面图主要反映各竖向构件在空间尺寸上的罗列情况，也一定程度上能反映各构件的空间位置关系，是立面图的进一步补充和更详尽的内部布局体现。1.2.4楼梯设计标准层楼梯平面图如图1-5所示 图1-5 标准层楼梯楼梯作为竖向交通通道，起着非常重要的作用，在火灾或者其他灾难来临时楼梯将作为逃生通道，所以楼梯设计不容忽视，一定要确保相当的安全和可靠度，本项目设计楼梯踏步取hb=150mm270mm，符合住宅设计规范，梯井60mm宽，满足规范要求，每层有20阶踏步，踏步的宽高取值符合人们的习惯，使用起来舒适自然。1.2.5细部构造设计说明1）屋面：使用平屋顶，排水坡度2%；2）女儿墙和檐沟：女儿墙800mm高，内檐沟排水，女儿墙压顶200厚砼，檐沟纵向坡度1%；3）勒脚：贴石材勒脚，做好防潮防水措施，高600mm；4）散水：600mm宽细石砼。1.2.6建筑设计选用混凝土：梁、板、柱使用C30砼；钢筋：纵向受力筋使用HRB400级钢筋，其余使用HPB235级钢筋；填充墙：390mm190mm190m砼空心小砌块，容重=11.8kN/；门：木门，防盗门=0.5kN/m；窗：铝塑窗，=0.35kN/m；女儿墙：釉面砖墙面，200mm砼空心砌块砖墙，200mm厚400mm宽砼压顶，10mm厚水泥砂浆层；门窗：大门使用防盗门，户内门皆使用木门，窗子使用铝合金窗。第二章 结构设计2.1框架结构设计说明2.1.1工程概况1.工程名称：青岛凤凰公寓设计2.建设地点：青岛市3.本项目抗震等级为3级，设防烈度为7度（0.15g），场地类别为II类，设计地震分组第3组；4.工程概况：建筑场地面积6000，单户面积120，层高3.0米，一单元设计为1梯2户，共4个单元，6层。2.1.2设计条件1、地质条件：地基承载力特征值220kN/m2 ，II类场地。2、气象资料：基本风压0 =0.43kN/m2 ，基本雪压S0 =0.25kN/m2 。3、活荷载标准值：楼面： 2.0kN/m2浴室、厕所楼面： 2.0kN/m2走廊、楼梯： 2.0kN/m2厨房： 2.0kN/m2屋面：不上人： 0.5kN/m2 2.2结构布置及计算模型的确定2.2.1结构布置与选型该项目为现浇砼框架梁柱承重1、 屋面、楼面设计：现浇钢筋砼屋面板，按不上人设计的使用荷载计算；2、 楼梯设计：现浇钢筋砼板式楼梯；3、 基础设计：使用柱下单独基础。2.2.2材料选用：混凝土：梁板柱均使用C30砼；钢筋：纵向受力筋使用HRB400级钢筋，其余使用HPB235级钢筋；墙体：均使用390mm190mm190mm空心砼小砌块，；窗：铝塑窗， ；门：大门为防盗门，其余为木门，。平面结构布置如图2-1所示：图2-1 结构计算简图竖向框架布置如图2-2所示图2-2 竖向框架布置图框架柱嵌固于基础顶面，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面至室内地坪450高， 所以底层柱高度h=3.00m+0.45m=3.45m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面或屋面，即层高，故均为3.00m。2.3梁柱截面尺寸估算1.框架梁截面尺寸的估算框架横梁截面高度h=（1/12-1/8）L，截面宽度：b=（1/3-1/2）h，板厚取100mm，本结构计算单元梁跨4.5m，取梁高h=500mm，梁宽b=250mm，板厚100mm适合。2.框架柱截面尺寸估算假设结构的荷载设计值为12，则底层中柱的轴力设计值为：N=124.54.356=1409.4kN，N/bh0.85，b340mm，于是取柱截面尺寸为400mm400mm。为简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。3.框架梁柱线刚度计算（1）梁相对线刚度计算梁截面抗弯刚度：EI=E=梁构件线刚度：i= E=3.0N/=具体计算见表2-1表2-1 边梁线刚度计算表部位跨度断面截面惯性矩框架梁l/m/AB轴梁4.20.250.52.603.911.72.79DE轴梁4.20.250.52.603.911.72.79表2-2 中梁线刚度计算表部位跨度断面截面惯性矩 框架梁l/m/BD轴梁4.50.250.52.605.215.63.47（2）柱相对线刚度计算柱截面抗弯刚度： 柱线刚度：i=柱侧移刚度： 一般层: ，底层: ，表2-3 框架柱线刚度的计算层位柱截面/层高h/m混凝土强度等级和弹性模量/（kN/）截面惯性矩=()线刚度i=/()1层0.40.43.951.622-6层0.40.43.00 2.13层位层高柱位置梁线刚度柱线刚度i(kNm)楼层D/(kN/m)13.952.791.62=0.86=0.480.481.6212/3.95=60002.742.793.47=1.93=0.620.621.6212/3.95=77003.472.79=1.93=0.620.621.6212/2.7=77002.79=0.86=0.480.481.6212/3.95=6000表2-4 首层柱的侧向刚度的计算2.4荷载计算2.4.1荷载标准值计算1.竖向恒荷载标准值计算（1）屋面：找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30kN/m2 防水层：40厚C20细石混凝土防水（刚性防水） 1.0kN/m2 三毡四油防水层 0.4kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30kN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆2%找平 0.0414=0.56kN/m2保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0kN/m2表2-5 标准层柱的侧向刚度的计算抹面层：15厚水泥砂浆天棚抹灰 0.01520=0.3kN/m2合计： 6.23kN/m2（2）标准层楼面面 层：30厚干硬性水泥砂浆，素水泥砂浆填缝 1.16kN/m2层高柱位置梁线刚度柱线刚度i/(kNm)楼层D/(kN/m)2-63.02.792.13=1.74=0.470.472.1312/3.0=133006.40 2.793.47=3.86=0.660.662.1312/3.0=187003.472.79=3.86=0.660.662.1312/3.0=187002.79=1.74=0.470.472.1312/3.0=13300结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5kN/m2 抹面层：12厚水泥砂浆天棚抹灰 0.01217= 0.20kN/m2合 计： 3.92kN/m2 （3）梁自重（bh=250mm500mm）自 重： 25(0.5-0.1)0.25=2.5kN/m抹 灰：梁底抹灰+两侧抹灰(10厚混合砂浆) 0.01(0.5-0.1)217=0.14kN/m合 计： 2.64kN/m（4）柱自重（bh=400mm400mm）自重： 0.40.425=4kN/m抹灰：10厚混合砂浆（四面抹灰） 0.010.4417=0.27kN/m合计： 4.27kN/m（5）卫生间、厨房楼地面面 层：10厚陶瓷地面砖，素水泥砂浆填 0.0119.8=0.20kN/m2结合层：25厚干硬性水泥砂浆结合层 0.0225=0.50kN/m2结构层：80厚现浇钢筋混凝土板 0.0825=2.0kN/m2抹面层：15厚水泥砂浆天棚抹灰 0.01520=0.3kN/m2 合 计： 3.0kN/m2（6）阳台恒载面 层：20厚水泥砂浆抹面 0.0220=0.4kN/m2 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1025=2.5kN/m2抹面层：15厚水泥砂浆天棚抹灰 0.01520=0.3kN/m2合 计： 3.2kN/m2（7）墙体：混凝土空心小砌块 (390mm190mm190mm)自重： 0.211.8=2.36kN/m2抹灰：10厚水泥砂浆层 0.010220=0.40kN/m2合计： 2.76kN/m2（8）女儿墙：釉面砖墙面 0.50.6=0.3kN/m200厚墙 0.20.611.8=1.42kN/m200厚400宽混凝土压顶 250.20.4=2.0kN/m合 计： 3.72kN/m（9）窗： 0.45kN/m (10)门： 钢铁门 : 0.45kN/m 木门 : 0.20kN/m2.活荷载标准值计算：楼面： 2.0 kN/m2厨房楼面： 2.0 kN/m2浴室、厕所楼面： 2.0 kN/m2 走廊、楼梯： 2.0 kN/m2 屋面： 不上人： 0.5 kN/m23.雪荷载标准值： =0.25 kN/m2.4.2竖向荷载计算板的计算应根据区格板分块计算，每区格板根据长宽比的不同分为单向板和双向板，长宽比大于3的为单向板，长宽比小于2的为双向板，单向板按一半向短方向传力，双向板按45度角划分为三角形和梯形进行分配力。具体计算过程见以下。图2-3 板的计算简图三角形： 梯形： A-B轴线：屋面板传给梁的荷载： 恒载： 活载： 楼面板传给梁的荷载：恒载： 活载： 梁自重： 2.64kN/m梁上墙重：2.762.50=6.90kN/mA-B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=2.64+17.08=19.72kN/m活载=板传荷载=1.22 kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+梁上墙重=2.64+9.40+6.90=18.94 kN/m活载=板传荷载=4.87 kN/mB-D轴间框架梁： 屋面板传给梁的荷载：恒载： 活载： 楼面板传给梁的荷载：恒载： 活载： B-D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=2.64+19.35=21.99kN/m活载=板传荷载=1.38 kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=2.64+10.64=13.28 kN/m活载=板传荷载=5.51 kN/mD-E轴间框架梁：屋面板传给梁的荷载： 恒载： 活载： 楼面板传给梁的荷载：恒载： 活载： D-E轴间框架梁均布荷载：屋面梁：恒载= 梁自重+板传荷载=2.64+15.73=18.37kN/m活载=板传荷载=4.480.25=1.12kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+梁上墙重=2.64+8.65+6.90=18.19kN/m活载=板传荷载=4.48kN/m柱集中荷载计算：A轴柱集中荷载计算：顶层：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙重=活载=板传荷载=标准层： 恒载=墙重+梁自重+板传荷载+柱自重+门窗自重 =+活载=板传荷载=18.9kN基础顶面恒载=基础梁自重+墙重+柱自重 =+4.273.95=85.71kNB轴柱集中荷载计算：顶层：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙重=160.78kN活载=板传荷载=kN标准层：恒载=墙自重+梁自重+板传荷载+柱自重+门窗自重= +活载=板传荷载=39.15kN基础顶面恒载=基础梁自重+墙重=2.76D轴柱荷载计算：顶层：恒载=梁自重+板传荷载=+kN活载=板传荷载=恒载=梁自重+板传荷载+墙自重+柱自重+门窗自重=+-=153.83kN活载=39.15kN 基础顶面恒载=基础梁自重+墙重 =-（2.76-0.2）E轴柱荷载计算：顶层：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙重=+kN活载=板传荷载=标准层：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重+柱自重+门窗自重 =-+活载=板传荷载=16.17kN基础顶面恒载=基础梁自重+墙重 = =80.37kN 柱自重： 标准层: 首层：4.27图2-4 结构的荷载图2.4.3地震作用计算：各层自重计算：顶层：楼板：梁： =80.92kN 柱： 墙： 1.5（0.75+2.55）-(2.76-0.2)=150.16kN合计：670.69kN标准层：楼板： 梁： 柱： 51.26kN墙： 150.16kN合计： 495.88kN首层：楼板： 213.54kN梁： 柱： 墙： 合计：577.93kN（1）振动周期计算每层在等效质点下的侧向位移计算如表2-6表2-6 等效质点下层间位移层次/kN6670.69670.696.40.01050.24795495.881166.576.40.01820.23744495.881662.456.40.02600.21923495.882158.336.40.03370.19322495.882654.816.40.04150.15951577.933232.142.740.11800.1180按顶点位移法计算自振周期：按能量法计算基本周期：（2）水平地震作用下标准值计算：该建筑物房屋总高度为18.45m，且质量和高度沿高度分布比较均匀，可使用底部剪力法计算。该设计要求设防烈度为7度，设计地震第3组，建筑场地类别为II类，有：，所以不需要计算顶部附加作用。结构总水平地震作用标准值为：各楼层水平地震作用标准值计算结果及各楼层的地震剪力，楼层间弹性水平位移计算如表2-7表2-7 层间弹性水平位移层次63.018.95670.6961.8561.85640000.0970.0003253.015.95495.88100.34100.34640000.1570.0005243.012.95495.88131.59131.59640000.2060.0006933.09.95495.88155.60155.60640000.2430.0008123.06.95495.88172.37172.37640000.2700.0009013.953.95577.93183.47183.47274000.6700.00170表中 其中，验算得：框架各楼层层间位移比均满足小于的要求。2.4.4风荷载计算1.风荷载标准值计算：将计算单元范围内的外墙面上的分布风荷载，简化为等量作用于楼板处的集中风荷载，计算公式如下所示：S风荷载体形系数，本工程H/B=19.05/12=1.594，取S =1.3；Z风压高度变化系数，本工程建于青岛市地区，取B类地面粗糙程度；0风荷载基本风压值，取0.43；Z 风振系数。基本自振周期T1 对于钢筋混凝土框架结构可用T1=（0.08-0.1）n估算，大约为0.48s0.6s，应考虑风压脉动对结构的影响；hi下层柱高；hj上层柱高，对于顶层女儿墙取墙高的2倍；B值计算单元迎风面积宽度，B=4.87m；风振系数：Z=1+Z/Z脉动大系数，取=1.18；脉动影响系数，查表得=0.472；Z振型系数，Z= Hi/H；Z风压高度变化系数。计算过程如表2-8：表2-8 各层楼面处集中风荷载标准值计算层数离地高度风压力（kN）618.451.221.451.30.433.01.613.12515.451.151.401.30.433.03.012.91412.451.071.351.30.433.03.011.7039.451.001.281.30.433.03.010.3726.451.001.191.30.433.03.09.6313.451.001.101.30.433.453.08.922.风载作用下位移验算：表2-9 风载作用下结构位移层数610.2310.23640000.00020.000067512.1522.38640000.00030.00010410.9033.28640000.00050.0001739.6642.94640000.00070.000232 8.9851.92640000.00080.000271 8.9260.84274000.00220.00056侧移验算：对于框架梁结构楼层层间最大侧移与层高之比的限值为1/550，该工程的框架结构层间侧移为1/2143，满足要求，则框架的抗侧移刚度足够。2.5内力计算2.5.1恒载作用下的内力计算1.横梁固端弯矩的计算：顶层：图2-5 顶层固端弯矩计算图=-=标准层：图2-6 标准层固端弯矩计算图=底层：图2-7 底层固端弯矩计算图=2.各节点杆端分配系数的确定：因为使用分层法，假定柱上下端皆固定，与实际情况有所差别，所以除底层柱外，各层柱线刚度取折减系数0.9，传递系数取。底层以上柱线刚度：底层柱线刚度：梁线刚度不变： A-B轴2.79 B-D轴3.47 D-E轴2.79顶层：节点 节点 节点 节点 标准层:节点 节点 节点 节点 底层:节点 节点 节点 节点 图2-8 框架各节点分配系数图*图中每一杆件的分配系数是以该节点顺时针转动杆件最先经过的区域为该杆件的分配系数。3.各层在恒载作用下的力矩分配顶层： 图2-9 顶层力矩分配示意图标准层：图2-10 标准层力矩分配示意图底层： 图2-11 底层力矩分配示意图各节点处弯矩等于各层节点的组合，不平衡的再分配一次，加设分配力矩不传递。计算结果如下表2-10 恒载作用下柱弯矩表（单位kNm）位置654321A柱上15.649.59.829.829.897.99柱下10.599.829.829.7910.942.58B柱上-0.62-3.21-3.05-3.05-3.28-2.2柱下-2.36-3.05-3.05-3.05-3.42-0.78D柱上 02.952.772.772.821.98柱下 1.982.772.772.763.110.7E柱上-12.51-9.14-9.39-9.39-9.47-6.69柱下-10.02-9.39-9.39-9.39-10.47-2.46表2-11 恒载作用下梁弯矩表单位（kNm）位置654321A-B轴梁梁左-15.64-20.09-19.64-19.64-19.68-17.93梁右37.87 30.18 30.4230.4230.2130.36B-D轴梁梁左-37.25-24.61-24.32-24.32-24.58-24.75梁右35.62 24.40 24.0724.0724.0424.47D-E轴梁梁左-35.62-29.33-29.61-29.61-29.62-29.56梁右 12.51 19.1618.7818.7818.8417.16恒载作用下梁剪力计算，计算梁端剪力时，取另一端的弯矩平衡，即可求出一端的剪力。图2-12 梁端剪力计算图A- B轴梁：梁左： 梁右： B-D轴梁：梁左： 梁右： D-E轴梁：梁左： 梁右： 表2-12恒载作用下梁剪力表（单位kN）位置654321A-B轴梁梁左36.1237.3137.2137.2137.2736.81梁右-46.70-42.18-42.34-42.34-42.28-42.73B-D轴梁梁左49.1629.8229.82 29.8229.7629.82梁右-53.40-29.93-29.94-29.94-30.00-29.94D-E轴