资源描述
湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计
诚 信 声 明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业设计作者签名：
年 月 日
目 录
摘要 1
关键词 1
1 前言 2
2 建筑设计 2
2.1 建筑概况及主体结构选型 2
2.2 墙体方案及布置 3
2.3 其他结构选型 3
3 结构设计 4
3.1 结构布置与荷载计算 4
3.1.1 结构布置 4
3.1.2 结构材料 4
3.1.3 梁、板、柱截面尺寸估算 5
3.1.4 荷载统计 8
3.1.5 重力荷载代表值计算 10
3.2 内力计算 18
3.2.1 框架侧移刚度计算 18
3.2.2 横向水平地震作用下框架内力和侧移计算 20
3.2.3 横向水平风荷载作用下框架内力和侧移计算 28
3.2.4 竖向荷载作用下框架内力计算 34
3.3 内力组合 50
3.4 框架结构截面设计与配筋计算 57
3.4.1 设计参数 57
3.4.2 框架梁截面设计与配筋计算 57
3.4.3 框架柱截面设计与配筋计算 59
3.4.4 楼板截面设计与配筋计算 62
3.5 楼梯设计 67
3.5.1 设计参数 67
3.5.2 楼梯板截面设计与配筋计算 67
3.5.3 平台板截面设计与配筋计算 68
3.5.3 平台梁截面设计与配筋计算 70
3.6 基础设计 71
3.6.1 设计条件 71
3.6.2 A(D)柱下基础设计 72
3.6.3 B(C)柱下基础设计 74
4 结论 75
参考文献 76
致谢 77
红宇大学宿舍设计
学 生：李金玺
指导老师：魏 刚
(湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128)
摘 要：本设计为红宇大学宿舍楼，采用现浇钢筋混凝土框架结构,建筑面积为4283.04m2。本设计主要进行了结构方案中横向框架A，B，C，D轴框架结构的设计。结构设计选取②轴框架为计算单元进行计算。设计综合考虑恒载、活载、风载和地震作用,恒活分开计算。内力组合考虑风荷载作用、地震作用，选用最不利荷载进行配筋计算，充分保证结构的安全性与实用性。
关键词：框架结构；内力组合；配筋计算
The Dormitory Design of Hong Yu University
Student: Li Jinxi
Tutor:Wei Gang
(College of Oriental technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract: It’s the design for dormitory design of hong yu University. It use reinforced concrete frame structure with a building area of 4283.04m2. It mainly designs the horizontal frame of A, B, C, D axis and chooses the number 2 frame as calculation unit. It considers the constant load, live load ,wind and seismic action, and each calculates separately. The combination of internal force considers seismic action and choose the most unfavorable combination to configurate steel, which fully guarantees the safety of and practical applicability of the whole structure.
key words: frame structure; the combination of internal force; reinforcement calculation
1 前言
毕业设计是我们大学阶段极其重要的环节之一，是对土木工程专业知识的一次大检验，是对我们大学所学的专业知识的一次综合运用，是正式进入工作前的必经过程。在大学四年里，学到的知识多样而复杂，而此次毕业设计，能为我们梳理好知识脉络，了解并且掌握土木工程设计的全过程，切实掌握结构设计为主的各项专业综合技能。
我所选的毕业课题是”红宇大学宿舍楼”。宿舍设计看似简单，千篇一律，实则是学生度过一半大学时光的地方。另外，宿舍除了要具有足够的空间并且各项设施齐全，以满足生活需要以外，最重要的是必须具有可靠的安全与稳定系数，充分保障学生人身安全与学校财产安全。因此，越来越多的人开始关注并重视学校硬件设施，尤其是宿舍规模、规划布局，建筑形象、结构设计。在本次设计中，结构为现浇钢筋混凝土框架结构，建筑层数：六层，总建筑面积为4283.04m2。设计涵盖建筑、结构的各个方面，充分保障设计的可行性、安全性与实用性，能为学生营造一个良好的住宿环境。
本次设计中，能合理布置建筑平面与空间，较为准确地计算材料用量，保证建筑可靠度。建筑设计中基本采用规则对称结构，有利于结构抗震。各个宿舍均开设大尺寸窗洞，充分保障采光通风要求。结构设计综合考虑恒载、活载、风载和地震作用,恒活分开计算。由于建筑侧移较小,选择无侧移迭代法进行恒活载计算。风载以及地震作用下的内力分析采用D值法。内力组合考虑风载和地震作用，选用最不利荷载进行配筋计算，充分保证结构的安全性与实用性。
设计中，通过查阅相关资料，阅读参考书籍文献，询问指导老师，同时积极与同学讨论，我学会了房建设计的基本方法，进一步巩固已学的课程，将课本知识运用到了实处。了解了相关规范要求，为今后的独立设计奠定基础。培养了独立思考、解决设计过程中遇到的问题以及理论知识联系实际工程问题的能力。同时锤炼了细致严谨，精益求精的专业精神。但由于专业知识尚为不足，实践经验缺乏，该设计也有些许多不足之处，希望各位领导、老师斧正。
2 建筑设计
2.1 建筑概况及主体结构选型
该建筑为红宇大学宿舍楼，建筑层数为：六层，总建筑面积为4283.04m2。建筑总长46.6m，总宽15.0m，总高度为18.1m，各层层高为3.0m，室外标高为-0.1m，基础高度为0.9m。主体采用混凝土现浇框架结构。
建筑总平面布置有单车棚、绿化，满足学生通行与环境要求，为学生提供舒适而便宜的生活环境。
宿舍楼内配备有双人宿舍60间、四人宿舍48间、八人宿舍48间。其中双人宿舍建筑尺寸为2.5m×6.5m，能满足定员2人的容积需求，四人宿舍建筑尺寸为3.5m×6.5m，能满足定员4人的容积需求，八人宿舍建筑尺寸为4m×6.5m，能满足定员八人的容积需求。由于房屋柱网不得大于8m，故宿舍楼柱网尺寸为7m×6.5m，8m×6.5m，7.5m×6.5m，4.1m×6.5m，4.5m×6.5m，4.5m×2m。
建筑基本采用规则对称结构，有利于结构抗震。各个宿舍均开设大尺寸窗洞，充分保障采光通风要求。宿舍楼流线设置较为合理，能充分满足学生日常生活要求。宿舍楼两侧均设置有大门，方便通行。
2.2 墙体方案及布置
变形缝：由建筑设计得知该建筑物的总长度46.6m<55m,因此不用设伸缩缝。由工程地质水文情况：场地平坦，周围无相邻建筑物，没有较大差异的荷载等，可不设沉降缝。可以不设防震缝。
墙体布置：外纵墙、山墙均采用24墙（黏土实心砖）。填充墙材料：黏土实心砖,外墙:乳白色墙漆。
2.3 其他结构选型
屋面结构：采用钢筋混凝土现浇板作承重结构，屋面板设计为不上人屋面。
女儿墙 高600mm。屋面为平屋面，坡度为2%。
楼层结构：均采用钢筋混凝土现浇板作承重结构，100mm厚。陶瓷地砖地面。
楼梯结构：由于楼梯梯段的水平投影长度约为3m，采用钢筋混凝土板式楼梯。
楼梯开间4.1m，进深为3.1m，踏步高150mm，宽350mm，单跑级数为9级，符合楼梯设计各项要求，并能保障宿舍楼正常通行。
天沟：采用现浇的外天沟。
过梁：窗过梁以及门过梁均采用预制钢筋混凝土梁，并采用纵向框架梁兼作窗过梁。
基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。
基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础。
门窗：大面积门窗洞口，能满足教室采光、疏散要求。
台阶：由于室内外高差为0.2m，宿舍门前坪均设置有1级200×200的台阶。3 结构设计
3.1 结构布置与荷载计算
3.1.1 结构布置
根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，结构共6层，层高为3.6 m。根据建筑功能要求以及建筑施工图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。
图1 柱网布置图
Fig.1 Column grid layout
3.1.2 结构材料
混凝土强度等级：
垫层： C10 框架梁、框架柱：C30
独立基础：C25 现浇板： C25
基础连梁：C30 次梁、构造柱： C30
钢筋：
HPB235级钢筋 fk=235 N/mm2 fy=210 N/mm2
HRB335级钢筋 fk=335 N/mm2 fy=300 N/mm2
HRB400级钢筋 fk=400 N/mm2 fy=360 N/mm2
砌体隔墙：
砌体隔墙材料及位置详见建筑施工图纸。
3.1.3 梁、板、柱截面尺寸的估算
框架柱截面尺寸估算：
框架柱的截面尺寸一般选择1/10~1/15层高，并且满足，。（为柱的计算长度）且，对于抗震结构，柱宽不宜小于300mm，柱的净高度与截面之比不宜大于4，由以下公式来估计柱的截面尺寸：
其中：a：轴压比（三级抗震0.9），fc：砼轴心抗压强度设计值，Nc：估算柱轴力设计值。
其中：N：竖向荷载作用下柱轴力的标准值（已包含活载），：水平力作用下对柱轴力的放大作用，C：中柱1，边柱1.1，角柱1.2。
竖向荷载作用下柱轴力的标准值：N=nAq
其中：n：柱承受荷载的层数，A：柱子的从属面积，q：竖向荷载的标准值（已包含活载，取14kN/m2）。
本设计中柱混凝土标号为C30：fc=14.3N/mm2=14300kN/m2
取跨度最大中柱，边柱，角柱进行计算
中柱：
（8000+8000）/2*(6500+2000)/2=34000000mm2=34m2
N=nAq=6*34m2*14kN/m2=2856kN
=1.25*1.05*1*2856kN=3748.5kN
=3748.5kN/(0.9*14300kN/m2)0.29m2
m2
令框架柱截面为正方形，则b=h>0.53m
边柱：
（8000+8000）/2*6500/2=26000000=26
=6*26m2*14kN/m2=2184kN
=1.25*1.05*1.1*2184kN=3153.15kN
=3153.15kN/(0.9*14300kN/m2)0.245
令框架柱截面为正方形，则b=h>0.50m
角柱：
8000/2*6500/2=13000000=13
=6*13*14kN/m2=1092kN
=1.25*1.05*1.2*1092kN=1719.9kN
=1719.9kN/(0.9*14300kN/m2)0.137
令框架柱截面为正方形，则b=h>0.37m
综合考虑各方面因素，构造柱本设计取值如下：
B=h=600mm
框架梁截面尺寸估算：
主梁：
主梁梁高为跨度的1/14~1/10，梁宽为主梁梁高的1/3~1/2
取跨度较大者进行计算
纵向最大跨度为6.5m：
6500*1/10~6500*1/14=650~464.3mm，取550mm,
550*1/3~550*1/2=183.3~275mm，取250mm，即b*h=250mm*550mm
横向最大跨度为8m：
8000*1/14~8000*1/10=572~800mm，取700mm，
700*1/3~700*1/2=233~350mm，取250mm，即b*h=250mm*700mm
次梁：
次梁梁高为跨度的1/14~1/18，梁宽为次梁梁高的1/3~1/2
取跨度较大者进行计算
最大跨度为4m：
4000*1/14~4000*1/18=285.5~222.2mm，取250mm，
250*1/3~250*1/2=83~125mm，取200mm
即b*h=200mm*250mm
表1 梁截面尺寸估算
Table 1 Estimates of the beam surface
混凝土等级
纵梁（）
横梁（）
主梁
次梁
C30
250*700
200*250
250*550
板尺寸估算：
板厚与跨度的最小比值：连续单向板l/40（l为短向）
连续双向板l/50
最大板跨为2500mm*4000mm 为双向板
4000/50=80mm,取板厚100mm厚。
3.1.4 荷载统计
屋面荷载统计：
屋面恒荷载标准值统计：
4厚SBS改性沥青防水层 0.4kN/m2
20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02×20＝0.4kN/m2
1:10水泥珍珠岩找坡2%最薄处20厚 0.09×40＝0.36kN/m2
20厚SBS改性沥青隔气层 0.05kN/m2
20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02×20＝0.4kN/m2
100厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.1×25＝2.5kN/m2
20厚混合砂浆抹面刮大白 0.02×17＝0.34kN/m2
合计 4.45kN/m2
屋面可变荷载标准值:
不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/m2
屋面雪荷载标准值: 0.35kN/m2
楼面荷载统计：
楼面恒荷载标准值统计：
10厚陶瓷地砖： 17.8*0.01=0.178kN/m2
20厚1:4干硬性水泥砂浆： 20.0*0.02*2=0.80kN/m2
100厚现浇混凝土楼板： 25.0*0.10=2.50kN/m2
合计： 3.478kN/m2
楼面活荷载标准值： 2.0kN/m2
卫生间荷载统计：
卫生间恒荷载标准值统计：
10厚陶瓷地砖： 17.8*0.01=0.178kN/m2
20厚水泥砂浆搓麻 20.0*0.02=0.40kN/m2
20厚抗渗水泥砂浆保护层： 20.0*0.02=0.40kN/m2
100厚现浇混凝土楼板： 25.0*0.10=2.50kN/m2
合计 3.478kN/m2
卫生间活荷载标准值 2.5kN/m2
楼梯荷载统计：
楼梯恒荷载标准值统计：
30厚1:1水泥砂浆贴地面砖素水泥浆擦缝 0.65kN/m2
楼梯板重 25*0.12=3kN/m2
合计： 3.65kN/m2
楼梯活荷载标准值 2.5kN/m2
墙体自重：
外墙单位面积自重：
2.0厚专用界面漆刷外墙涂料 0.02kN/m2
20厚1:2.5水泥砂浆找平 0.02*20=0.4kN/m2
240厚机制普通砖 0.24*19=4.56kN/m2
20厚混合砂浆磨平刮白 0.02*20=0.4kN/m2
合计： 5.38kN/m2
内墙单位面积自重：
20厚混合砂浆磨平刮白（双面） 2*0.02*20=0.8kN/m2
120厚机制普通砖 0.12*19=2.28kN/m2
合计： 3.08kN/m2
120厚PVC空心轻质隔墙：
0.27kN/m2
女儿墙自重
60厚EPS板保温层 0.06×0.5＝0.03kN/m2
100厚现浇钢筋混土 0.1×25＝2.5kN/m2
60厚水泥砂浆 0.06×20＝1.2kN/m2
60厚粘土实心砖 0.06×18＝1.08kN/m2
合计： 4.81kN/m2
梁自重：
纵梁：截面尺寸为250mm*550mm，抹灰20mm
0.25*0.55*25+0.02*0.55*20*2+0.02*0.25*20=3.9775kN/m
横梁：截面尺寸为250mm*700mm，抹灰20mm
0.25*0.7*25+0.02*0.7*20*2+0.02*0.25*20=5.035kN/m
次梁：截面尺寸为100mm*250mm，抹灰20mm
0.1*0.25*25+0.02*0.25*20*2+0.02*0.1*20=0.865kN/m
柱自重：
柱截面为600mm*600mm
0.6*0.6*25*1.1=9.9kN/m
门窗自重：
0.45kN/m
3.1.5 重力荷载代表值的计算
首层：
柱：
每层层高均为3.0m
取上下各半层柱高：3.0/2*2-0.1=2.9m
柱数量：32根
柱自重：9.9*2.9*32=918.72kN
梁：
250*550梁：
（6.5+2.0+6.5-0.55*3）*15=200.25m
梁自重：3.9775*200.25*1.05=836.32kN
250*700梁：
46.6*4=186.4m
梁自重：5.035*186.4*1.05=985.45kN
150*250梁
（46.6-4.1-0.25*15）*2=77.5m
梁自重：0.865*155*1.05=70.39kN
板：
楼板面积（除卫生间）：
598.9
自重：598.9*3.478=2082.98kN
活载：598.9*2.0=1197.8kN
卫生间面积：
46.8
自重：46.8*3.478=162.78kN
活载：46.8*2.5=117kN
墙：
外墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：15m
数量：2
自重：5.38*15*2.35*2=379.29kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：5.38*42.5*2.2*2=1006.06kN
内墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：6.5m
数量：26
自重：6.5*2.35*26*3.08=1223.23kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：42.5*2.2*2*3.08=575.96kN
隔墙：
墙高：2.9m
墙长：2.52m
数量：26
自重：2.52*2.9*26*0.27=51.31kN
门窗洞口所占墙体面积：
外墙：51.6
内墙：87.34
隔墙：43.68
所占墙体重量：
外墙：277.61kN
内墙：269.01kN
隔墙：11.8kN
门窗自重：82.18kN
楼梯间：
4.1*6.5*2=53.3
自重：53.3*3.65=194.55kN
活载：53.3*2.5=133.25kN
综上所述：
G1=918.72+836.32+985.45+70.39+1197.8+2082.98+162.78+117+379.29+1006.06+1223.23+575.96+51.31-277.61-269.01-11.8+82.18+194.55+133.25=9459.41kN
标准层：
柱：
每层层高均为3.0m
取上下各半层柱高：3.0/2*2-0.1=2.9m
柱数量：32根
柱自重：9.9*2.9*32=918.72kN
梁：
250*550梁：
（6.5+2.0+6.5-0.55*3）*15=200.25m
梁自重：3.9775*200.25*1.05=836.32kN
250*700梁：
46.6*4=186.4m
梁自重：5.035*186.4*1.05=985.45kN
150*250梁
（46.6-4.1-0.25*15）*2=77.5m
梁自重：0.865*155*1.05=70.39kN
板：
楼板面积（除卫生间）：
598.9
自重：598.9*3.478=2082.98kN
活载：598.9*2.0=1197.8kN
卫生间面积：
46.8
自重：46.8*3.478=162.78kN
活载：46.8*2.5=117kN
墙：
外墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：15m
数量：2
自重：5.38*15*2.35*2=379.29kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：5.38*42.5*2.2*2=1006.06kN
内墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：6.5m
数量：26
自重：6.5*2.35*26*3.08=1223.23kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：42.5*2.2*2*3.08=575.96kN
隔墙：
墙高：2.9m
墙长：2.52m
数量：26
自重：2.52*2.9*26*0.27=51.31kN
门窗洞口所占墙体面积：
外墙：39.84
内墙：87.34
隔墙：43.68
所占墙体重量：
外墙：214.34kN
内墙：269.01kN
隔墙：11.8kN
门窗自重：76.89kN
楼梯间：
4.1*6.5*2=53.3
自重：53.3*3.65=194.55kN
活载：53.3*2.5=133.25kN
综上所述：
G2=G3=G4=G5=918.72+836.32+985.45+70.39+1197.8+2082.98+162.78+117+379.29+1006.06+1223.23+575.96+51.31-214.34-269.01-11.8+76.89+194.55+133.25=9516.83kN
顶层：
柱：
每层层高均为3.0m
取上下各半层柱高：3.0/2*2-0.1=2.9m
柱数量：32根
柱自重：9.9*2.9*32=918.72kN
梁：
250*550梁：
（6.5+2.0+6.5-0.55*3）*15=200.25m
梁自重：3.9775*200.25*1.05=836.32kN
250*700梁：
46.6*4=186.4m
梁自重：5.035*186.4*1.05=985.45kN
150*250梁
（46.6-4.1-0.25*15）*2=77.5m
梁自重：0.865*155*1.05=70.39kN
板：
屋顶面积：
699
自重：598.9*3.478=2082.98kN 699*4.45=3110.55kN
活载：699*2.0=1197.8kN 699*0.85=594.15kN
墙：
外墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：15m
数量：2
自重：5.38*15*2.35*2=379.29kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：5.38*42.5*2.2*2=1006.06kN
内墙：
250*550梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.55=2.35m
墙长：6.5m
数量：26
自重：6.5*2.35*26*3.08=1223.23kN
250*700梁下墙：
墙高：3.0-0.1-0.7=2.2m
墙长：21.5m，21m
数量：2,2
自重：42.5*2.2*2*3.08=575.96kN
隔墙：
墙高：2.9m
墙长：2.52m
数量：26
自重：2.52*2.9*26*0.27=51.31kN
女儿墙自重：
4.81*73.92=355.56kN
门窗洞口所占墙体面积：
外墙：39.84
内墙：87.34
隔墙：43.68
所占墙体重量：
外墙：214.34kN
内墙：269.01kN
隔墙：11.8kN
门窗自重：76.89kN
楼梯间：
4.1*6.5*2=53.3
自重：53.3*3.65=194.55kN
活载：53.3*2.5=133.25kN
综上所述：G6=10296.31kN
图2 各楼层重力荷载代表值
Fig.2 Each floor gravity load representative value
3.2 内力计算
3.2.1 框架侧移刚度计算
横向框架的侧移刚度
梁、柱采用C30混凝土。由于采用现浇钢筋混凝土板中框架的惯性矩增大系数为2.0，边框架增大系数为1.5。
梁柱的线刚度
柱（单位）：
梁（单位）：
边框架边跨梁：
边框架中跨梁：
中框架边跨梁：
中框架中跨梁：
柱的侧移刚度D值：
其中为柱侧移刚度修正系数，查表得到
(标准层)，（底层）
底层边跨边柱（4根）：
底层中跨边柱（12根）：
底层边跨中柱（4根）：
底层中跨中柱（12根）：
标准层边跨边柱（4根）：
标准层边跨中柱（4根）：
标准层中跨边柱（12根）：
标准层中跨中柱（12根）：
故该框架为规则框架
3.2.2 横向水平地震作用下框架内力和侧移计算:
横向自震周期计算:
对于质量和刚度沿高度分布均匀的框架结构，基本自振周期：
框架结构取
表2 结构顶点的假想侧移计算
Table2 Hypothetical lateral displacement calculation of structural vertices
层数
Gi / kN
∑D I / N·mm-1
VGi / kN
△ui / mm
ui / mm
6
10296.31
1317888
10296.31
7.813
138.552
续表2
层数
Gi / kN
∑D I / N·mm-1
VGi / kN
△ui / mm
ui / mm
5
9516.83
1317888
19813.14
15.403
130.739
4
9516.83
1317888
29329.97
22.255
115.336
3
9516.83
1317888
38846.80
29.477
93.081
2
9516.83
1317888
48363.63
36.698
63.604
1
9459.41
2149056
57823.04
26.906
26.906
所以：
自振周期
由工程概况和相关规范得知，本场地设防烈度7度，设计地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组，抗震等级3级，场地类别为Ⅱ类，Tg=0.35s。
因为故不考虑顶部附加水平地震作用。
查表得知抗震设防烈度为7度时，
底部剪力：
由公式：计算各层剪
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