某住宅结构毕业设计土木毕业设计.doc

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目 录
第一章 前 言 2
第二章 工程概况和结构设计方案 3
2.1工程概况 3
2.1.1气象资料 3
2.1.2地质水文资料( 略) 3
2.1.3荷载资料 3
2.2结构设计方案 3
2.2.1结构方案 3
2.2.2材料选择 3
2.2.3柱、 梁截面尺寸 3
第三章 结构计算 5
3.1荷载计算 5
3.1.1楼屋面荷载计算 5
3.2框架内力计算 6
3.2.1简化计算 6
3.3标准层板、 次梁的结构计算 13
3.3.1板的结构计算 13
3.3.2次梁的结构计算 19
3.4楼梯结构计算 20
3.5基础结构计算 24
3.5.1中柱基础设计 24
3.5.2边柱基础设计 28
3.6结构设计软件与近似计算法对框架内力、 板、 次梁的计算结果的比较与分析 34
第四章 结束语 35
谢辞 36
参考文献 37
附录一 38

第一章 前 言
毕业设计是土木工程专业本科培养的一个学习、 实践、 探索和创新相结合的实践性教学环节, 是土木工程专业人才培养过程中的一个重要阶段。毕业设计使我们学会了正确的工作方法和基本技能; 学会课题调研、 文献检索和工具书、 标准及规范的使用, 掌握工程制图、 设计计算、 计算机应用等。经过毕业设计能够巩固、 深化、 综合大学前几年的基础理论和专业知识; 培养创新能力, 提高面向工程实际提出问题、 分析问题、 解决问题的能力。
毕业设计是教学计划的最后一个教学环节, 让学生熟悉设计全过程, 掌握设计方法和设计技能。经过毕业设计, 对建筑设计、 施工的全过程有相对完整的认识, 为毕业后从事工程领域的设计、 施工、 研究、 管理等方面的工作奠定良好的基础。
本次毕业设计的重点在概念设计( 结构部分) , 着重理解在结构设计中的结构方案选择、 荷载整理、 荷载组合、 抗震设计要求、 楼梯设计、 基础设计等。
这次毕业设计我们小组的题目是南通地区某住宅的设计, 这个设计主要是依据任务书中所给出的建筑物中设置的房间及使用的面积和收集的资料, 到图书馆借阅建筑规范、 抗震规范、 钢筋混凝土规范及结构计算计算手册等, 为我们设计提供了理论资料和计算依据。
我设计的总建筑面积为2076㎡, 总高为12.2 m。结构设计部分完成了该住宅的结构平面布置, 以一榀框架为例对框架进行设计, 计算一榀框架在水平荷载作用下的内力并与PKPM的电算结果进行比较与分析, 并设计了柱下独立基础和楼梯。根据以上设计绘制了相应的结构施工图。
这次毕业设计得到张老师对设计全过程的指导, 在此对张老师表示感谢。由于初次接触全面的设计, 在理论和经验上都很欠缺, 设计水平十分有限, 设计中存在不少缺点和错误, 恳请各位老师及同学给予批评指正。

第二章 工程概况和结构设计方案
2.1工程概况
2.1.1气象资料
基本风压值:
基本雪压值:
2.1.2地质水文资料( 略)
2.1.3荷载资料
1.楼面活荷载标准值:
2.屋面构造: 30mm厚架空隔热板, 一毡二油上铺小石子, 15mm厚1:3水泥砂浆找平层, 40mm厚混凝土整浇层, 120mm厚预制板, 12mm厚板底纸筋灰粉刷。
3.楼面构造: 30mm厚水磨石面层, 120mm厚预制板, 12mm厚板底纸筋灰粉刷。
2.2结构设计方案
2.2.1结构方案
结构采用横向承重框架、 采用钢筋混凝土独立基础( 基底标高-0.45m)
2.2.2材料选择
混凝土: 底层柱、 中柱均采用
钢筋: 直径大于10mm的采用HRB335级钢筋, 其余的用HPB235级筋。
2.2.3柱、 梁截面尺寸
1.柱
恒载取,活载取, 负荷截面为4.8×4.8
中柱底承受的轴向力标准值和设计值为:
;
; ;
中柱: ; 边柱:
2. 梁
框架梁1: , 取; 取。
同理 框架梁2: ,
梁1: , 取,
同理 次梁2: ,

第三章 结构计算
3.1荷载计算
3.1.1楼屋面荷载计算
1.楼( 屋) 面荷载标准值
A.屋面恒荷载标准值
架空隔热板
一毡二油上铺小石子
120mm厚预制板
12mm厚板底纸筋灰粉刷
合计
B.屋面活荷载标准值( 上人屋面)
C.楼面恒荷载标准值
30mm水磨石面层
120mm厚预制板
12mm厚板底纸筋灰粉刷
合计
D.楼面活荷载标准值( 计算主梁、 柱时)
2．CE4CEng 梁间线荷载:
有窗户的梁间线荷载为:
女儿墙荷载:
3.2框架内力计算
3.2.1简化计算
一.梁、 柱线刚度
采用现浇框架结构, 假定底层柱下端固定于基础顶面, 梁柱节点为刚接。
横梁的计算跨度按下述采用: 底层柱取基础顶面至2层楼盖梁的中心线的距离; 其余各层柱取上, 下相邻楼盖的中心线距离, 即层高。
初步假定到基础顶高度为1.1m;
则底层柱高为:
2~4层柱高为:
梁、 柱混凝土弹性模量: ,
1.横梁的线刚度
考虑到楼( 屋) 面整浇层的影响, 计算横梁的线刚度时, 取 ( 为矩形截面惯性矩) , 故横梁线刚度为:

2.柱的线刚度
底层柱 :

2-4层柱 :

梁、 柱线刚度如图3-1:
图3-1
二.风荷载
1.本工程地面粗糙程度属B类。计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值。
为了简化计算起见, 一般将计算单元范围内外墙面的分布荷载, 代为等量的作用于楼面集中风荷载, 计算公式如下: 基本风压
查《荷载规范》得风荷载体型系数, 迎风面, 背风面, 故

表3.8
离地高度
Z

11.6
1.0
1.3
1.04
0.55
0.744
8.7
1.0
1.3
1.0
0.55
0.715
5.8
1.0
1.3
1.0
0.55
0.715
2.9
1.0
1.3
1.0
0.55
0.715

楼层处相应的集中风荷载设计值为:

图3-2

2.风荷载作用下的框架内力计算
表3.9
项目
4层
3层
A轴
B轴
C轴
D轴
A轴
B轴
C轴
D轴
K
6.57
6.67
6.24
2.53
9.77
6.72
6.24
2.53

0.767
0.771
0.757
0.558
0.83
0.771
0.757
0.558
D
14162
24313
23871
10303
15825
24313
23871
10303

1.86
3.2
3.14
1.36
3.92
6.02
5.91
2.55
y
0.45
0.45
0.45
0.427
0.5
0.5
0.5
0.477

2.97
5.1
5.0
2.26
5.68
8.73
8.57
3.87

2.43
4.17
4.098
1.68
5.68
8.73
8.57
3.53

项目
2层
底层
A轴
B轴
C轴
D轴
A轴
B轴
C轴
D轴
K
9.77
6.72
6.24
2.53
13.48
9.29
8.61
3.50

0.83
0.771
0.757
0.558
0.903
0.867
0.859
0.727
D
15825
24313
23871
10303
6353
10404
10308
5114

5.81
8.29
8.76
3.78
7.51
12.31
12.19
6.05
y
0.5
0.5
0.5
0.5
0.55
0.55
0.55
0.55

8.42
12.93
12.7
5.23
13.52
22.16
21.94
10.89

8.42
12.93
12.7
5.23
16.52
27.08
26.82
13.31
注: 1.K按下列公式计算: 底层; 其它层。
2.按下列公式计算: 底层 其它。
3.y由附表26查取。
4.
3.风荷载作用下的位移验算
验算框架位移时, 应取风荷载标准值。在风荷载标准值作用下的位移计算列于表。考虑框架的弹塑性影响, 应对框架刚度作适当降低。对现浇框架, 取降低系数0.85。
最大相对层间位移 ( 满足要求)
表3.10
层次

4
2.9
9.21/1.4
6.57
72649
0.09

1.36
3
2.9
8.85/1.4
12.89
74321
0.17

1.27
2
2.9
8.85/1.4
19.21
74321
0.26

1.1
1
4
10.53/1.4
26.73
32179
0.84

0.84
注: 表中为柱的高度, 为顶点位移, , 为所计算楼层的楼层剪力, 为所计算楼层各柱的修正侧移刚度的总和。

4.风荷载内力图

图3-3

图3-4

图3-5
3.3标准层板、 次梁的结构计算
3.3.1板的结构计算
板按考虑塑性内力重分布的方法计算, 取1m宽板带为计算单元,
( 一) 荷载计算

在求各区格板跨内正弯矩时, 按恒载满布及活载棋盘式布置计算, 取荷载

在作用下, 各内支座均可视作固定, 某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处; 在作用下, 各区格板四边均可视作简支, 跨内最大正弯矩则在板的中心 点处计算时, 可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值。
在求各中间最大负弯矩时, 按恒载及活载均满布各区格板计算, 取荷载

( 二) 内力计算
弯矩计算( )
表3.11
区格
A

2.4/2.95=0.81
计算简图
+
跨内

续表3.11
区格
B

3.35/4.8=0.7
计算简图
+
跨内

续表3.11
区格
C

3.9/4.5=0.87
计算简图
+
跨内

续表3.11
区格
D

3.9/4.5=0.87
计算简图
+
跨内

表3.12
区格
A
B

2.4/2.95=0.81
3.35/4.8=0.7
支座
计算简图

续表3.12
区格
C
D

3.9/4.5=0.87
3.9/4.5=0.87
支座
计算简图

由表可见, 板间支座弯矩是不平衡的, 实际应用时可近似取相邻两区格板支座弯矩的平均值, 即
A-B支座
各跨中, 支座弯矩既已求得即可近似按算出相应的钢筋截面面积, 取跨中及支座截面

( 三) 配筋计算
双向板配筋计算
表3.13
截面

选配筋
实配面积

跨中
A区

方向
1.31
90
73
构造配

方向
0.93
90
52
构造配

B区

方向
3.05
90
170
构造配

方向
1.65
90
92
构造配

C区

方向
3.14
90
175
构造配

方向
1.83
90
102
构造配

D区

方向
2.85
90
159
构造配

方向
1.92
90
107
构造配

支座
A—B
支座
4.415
90
246

最小配筋率为:
3.3.2次梁的结构计算
本工程次梁为单跨静定结构, 比较简单
1. 荷载标准值
A. 恒荷载标准值
由板传来恒荷载
次梁自重
次梁抹灰

B. 活荷载标准值
2. 荷载设计值
恒荷载设计值
活荷载设计值
全部荷载设计值
弯矩
对于跨中

按最小配筋率配
选用 实际配筋面积为
对于支座

选用 实际配筋面积为

故截面尺寸满足要求
3.4楼梯结构计算
( 一) .基本设计依据
楼梯平面图见下图 。结构重要性系数r0=1。活荷载标准值qk=2.5KN/㎡。主要选用材料: 平台板及楼梯段受力及构造钢筋均用HPB235级钢筋( φ) , 平台梁纵向受力钢筋用HRB335级钢筋( φ) 。混凝土C20。
图3-6 楼梯计算简图

( 二) . 梯段板TB-1的计算

图3-7
踏步板的倾角:
板厚: 取t=100mm
( 三) . 荷载计算
楼梯板的荷载计算
恒载
水磨石面层
三角形踏步
混凝土斜板
20mm板底抹灰
栏杆自重

合计
活荷载
荷载设计值:
( 四) . 内力及截面承载力计算
( 1) 正截面承载力计算
梯段板的计算跨度
取h0=t-25=100-25=75mm
考虑到梯段板两断与梁的固结作用, 板跨中的最大弯矩:

选用φ8@130 实配面积 AS=387mm2
斜截面承载能力计算
由于
由此可证明梯段板抗剪承载能力较大, 设计楼梯时不需要对梯段斜截面进行验算。
( 五) . 平台板计算
1.计算简图及截面尺寸
取板厚为100mm
2. 荷载计算
恒荷载
水磨石面层
100厚混凝土板
20厚板底抹灰

合计
活荷载
荷载设计值:
3. 内力及承载力计算
平台板的计算跨度

板的有效高度

最小配筋率计算截面:
选用φ6@150 实配面积 AS=189mm2
( 六) .平台梁TL-1计算
1.截面尺寸
梁的计算跨度:
梁的截面尺寸选: b×h=200mm×400mm h0=400-30=370mm
2.荷载计算
作用在TL-1梁上的荷载主要是由平台板、 梯段板传来的反力及自重。
恒荷载
梁自重
20mm梁侧粉刷
平台板传来
梯段板传来

合计
活载
荷载设计值
3.内力及承载力计算
( 1) 内力计算:

( 2) 正截面受弯承载力计算

采用HRB335级钢筋

按构造配筋 选用
( 3) 斜截面承载能力验算
① 验算梁截面尺寸
>
截面尺寸满足设计要求
② 验算配箍量
>
均满足要求, 不需要计算箍筋。选用φ6@200的双支箍。
3.5基础结构计算
3.5.1中柱基础设计
( 一) 第一组内力组合
1.求地基承载力特征值
先不考虑承载力宽度修正项, , ,

2.初步选择基底尺寸
柱子截面为: 400×400, 中心垂直最大荷载为
取
3.验算持力层地基承载力
基础和回填土重:
基础最大压力 :

确定基础为
采用C30混凝土, C10垫层, HRB335级钢筋查得

4.计算基底净反力设计值

5.确定基础高度
取

因
按

满足
6.确定底板配筋
底板采用HRB335级钢筋, 本基础为正方形基础

选用双向 实配面积
( 二) 第二组内力组合
1.求地基承载力特征值
先不考虑承载力宽度修正项, , ,

2.初步选择基底尺寸
柱子截面为: 400×400, 中心垂直最大荷载为

取
3.验算持力层地基承载力
基础回填土重:
基础最大压力 :
确定基础为
采用C30混凝土, C10垫层, HRB335级钢筋查得

4.计算基底净反力设计值

5.确定基础高度
取

因
按

满足
6.确定底板配筋
底板采用HRB335级钢筋, 本基础为矩形基础

选用 实配面积

选用 实配面积
3.5.2边柱基础设计
( 一) 第一组内力组合:
1.初步选择基底尺寸

加大系数

2.验算持力层地基承载力
基础和回填土
偏心距
基底最大压力:
满足
确定边柱基础截面为
3.计算基底净反力

基础边缘处的最大和最小净反力

4.确定基础高度
1.柱边基础截面抗冲切验算

2.初步选择基础高度

因偏心受压, 取
冲切力

抗冲切力 :
满足
5.配筋计算
柱边净反力

悬臂部分净反力平均值:
弯矩

选用
故满足最小配筋率
( 二) 第二组内力组合:
1.初步选择基底尺寸

加大系数

2.验算持力层地基承载力
基础和回填土
偏心距
基底最大压力:
满足
确定边柱基础截面为
3.计算基底净反力

基础边缘处的最大和最小净反力

4.确定基础高度
(1).柱边基础截面抗冲切验算

(2).初步选择基础高度

因偏心受压, 取
冲切力

抗冲切力 :

满足
5.配筋计算
柱边净反力

悬臂部分净反力平均值:
弯矩

选用
( 三) 第三组内力组合:
1.初步选择基底尺寸

加大系数

2.验算持力层地基承载力
基础和回填土
偏心距
基底最大压力:
满足
确定边柱基础截面为
3.计算基底净反力

基础边缘处的最大和最小净反力

4.确定基础高度
1.柱边基础截面抗冲切验算

2.初步选择基础高度

因偏心受压, 取
冲切力

抗冲切力 :

满足
5.配筋计算
柱边净反力

悬臂部分净反力平均值:
弯矩

选用
3.6结构设计软件与近似计算法对框架内力、 板、 次梁的计算结果的比较与分析
本次我的毕业设计是为四层框架住宅楼。设计经过手算一榀框架来熟练掌握框架结构, 并了解以此引申到其它各种结构形式的具体计算过程; 熟悉各种建筑规范; 经过手算一榀框架的结果与机算结果进行比较。
本以为电算会更为精确, 考虑更周到, 但在比较时发现: 基本上电算结果要偏大, 而且有些梁配筋不太合理, 板筋配了也很乱。基础和楼梯要经过其它软件再进行验算, 因为PKPM算了不太正确, 不能使其简单化。
我们是在理论学习阶段, 还没有接触实际工程, 对于计算机的算法原理也不是十分的清楚, 因此有必要进行手算来加强对工程计算原理的认识, 如果我们只是单纯的进行电算, 很难把大学所学的专业课程融会贯通, 对计算原理也就很难从根本上进行把握。因此毕业设计的手算再加上一些电算以对照手算结果是很合理的, 也是很有必要的。

第四章 结束语
经过本次的毕业设计, 我对结构专业的知识和相关的内容从理论和实践两个方面都进行了温习和巩固, 把所学到的知识体系合理的应用在了本次设计当中, 这是对我所学知识的集中应用, 它全面的反映了我对大学四年所学知识的掌握程度。
本次毕业设计的题目是南通住宅结构设计B。在这些设计的全过程中, 每一个环节都有着必要的联系, 缺一不可。经历了本次的全过程毕业设计后, 使我对结构设计有了深刻的认识和理解。
在设计前期准备工作上, 我首先是熟悉设计任务书, 明确了建设项目的设计要求, 理解了拟建建筑物的性质和使用要求; 然后是广泛收集必要的设计相关资料例如地质水文资料、 气象资料等, 参考同类型设计的文字及图纸资料; 最后是查阅并学习相关图集、 法规和规范。当然起初查规范的时候还查错好几次, 因此导致刚开始总是在改动中。
在设计中, 采用传统的手算计算方法与现代计算方法相结合的方式, 比较其优缺点, 分析其结果差异性, 重复论证、 研究, 使建筑尽量符合安全、 经济、 适用的设计原则。在电算时, 我是改了又改, 能够说改了都快十遍了, 可是经过这些错误我也发现了很多没搞明白的东西。如果有错误希望老师能够谅解。手算虽说简单能够参考书, 可是有时一个地方算错了从前往后都要改, 因此手算也是改了很多遍。
本设计过程, 也是综合运用各种设计软件和办公软件的过程。设计中, 使用了AutoCAD、 Morgain结构快速设计及微软Word、 Excel等软件, 充分锻炼和提高我运用计算机辅助设计的能力。
在整个的设计工作中, 我不断地出现错误, 又不断地解决错误, 不断地吸取自己和同学们出错的教训, 总结大家的经验, 并注意老师提到的事项, 将各个因素融入本设计中, 尽量做到最终的设计不出错或少出错。经过这次毕业设计, 我对本专业的认识又提高到了一个深度, 也能够很好的运用那些软件了, 对结构设计的总体概念也有了加强。
总之, 这次设计锻炼了我综合运用知识、 学习新知识和解决实际工程问题的能力, 提高了我对工程的相关认识, 这对我将来的工作会有极大的指导和帮助。

谢辞
首先我要感谢大学四年里给予我帮助和教导的老师们, 感谢我的老师们对我的培养, 感谢您们辛勤地耕耘、 无私的付出, 是您们四年如一日孜孜不倦地教诲, 让我在专业知识的积累、 人生阅历等各个方面都有了显著的提高。
在这里, 我特别要感谢在这次毕业实习及毕业设计中给予我关心和帮助的指导老师——张老师。同时也要感谢周围同学们, 她们也总是能够给我指出错误, 从而也使我少走了很多弯路。还要感谢为我们毕业设计提供书籍的编著老师和出版商。没有上面各方面的因素, 毕业设计中肯定不会进行的那么顺利。

参考文献
1.中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB 50011- ).北京:中国建筑工业出版社,
2.中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范(GB 50010- ).北京:中国建筑工业出版社,
3.中华人民共和国行业标准.建筑地基处理技术规范(JGJ 79- ).北京:中国建筑工业出版社,
4.混凝土结构与砌体结构.东南大学出版社,
5.混凝土结构构造手册. 北京:中国建筑工业出版社,1994
6.钢筋混凝土结构.杭州:浙江大学出版社,1996
7.混凝土结构设计原理.第二版.北京:中国建筑工业出版社,
8.建筑结构抗震设计理论与实例.上海:同济大学出版社,
9.建筑结构抗震设计.北京:中国建筑工业出版社, 1998
10.房屋建筑学.北京: 中国建筑工业出版社, 1997
11.结构力学.北京: 高等教育出版社, 1998
12.高等学校建筑工程专业毕业设计指导.北京: 中国建筑工业出版社,
13.土木工程专业毕业设计指导.北京: 科学出版社,
14.结构力学教程.北京:高等教育出版社,
15.中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范(GB 50009- ).北京:中国建筑工业出版社,
16.土力学与基础工程.湖北: 武汉工业大学出版社,

附录一
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
| 公司名称: |
| |
| 建筑结构的总信息 |
| SATWE 中文版 |
| 文件名: WMASS.OUT |
| |
|工程名称 : 设计人 : |
|工程代号 : 校核人 : 日期: / 4/20 |
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

总信息 ..............................................
结构材料信息: 钢砼结构
混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00
钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00
水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00
地下室层数: MBASE= 0
竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式
风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载
地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力
特殊荷载计算信息: 不计算
结构类别: 框架结构
裙房层数: MANNEX= 0
转换层所在层号: MCHANGE= 0
墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00
墙元侧向节点信息: 内部节点
是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否
采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法

风荷载信息 ..........................................
修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.55
地面粗糙程度: B 类
结构基本周期( 秒) : T1 = 0.00
体形变化分段数: MPART= 1
各段最高层号: NSTi = 4
各段体形系数: USi = 1.30

地震信息 ............................................
振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC
计算振型数: NMODE= 12
地震烈度: NAF = 7.00
场地类别: KD = 2
设计地震分组: 一组
特征周期 TG = 0.35
多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.08
罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50
框架的抗震等级: NF = 3
剪力墙的抗震等级: NW = 3
活荷质量折减系数: RMC = 0.50
周期折减系数: TC = 0.80
结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00
是否考虑偶然偏心: 否
是否考虑双向地震扭转效应: 否
斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0

活荷载信息 ..........................................
考虑活荷不利