4405平米五层框架职工宿舍结构计算毕业设计.docx

目录第一章 设计中英文摘要1第二章 建筑设计说明2第一节、工程概况2第二节、建筑物功能与特点2第三节、设计资料3第三章 结构设计计算6第一节 结构布置及结构计算简图的确定6第二节 楼板计算9第三节 横向框架在恒载作用下的计算简图18第四节 横向框架在活载作用下的计算简图35第五节 横向框架在恒载作用下的内力计算47第六节 横向框架在活载作用下的内力计算57第七节 横向框架在风荷载作用下的内力和位移62第八节 框架梁柱内力组合73第九节 框架梁截面设计82第十节 框架柱截面设计85第四章楼梯计算90第五章 基础设计9497第一章 设计中英文摘要本工程为嘉兴市美乐家点有限公司职工宿舍。按使用功能将建筑分为5层。主楼五层、标高17.500m，局部6层、标高21.000m。总建筑面积4004.68m2。本建筑物防火等级二级，抗震设防烈度6度。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算考虑以下三种荷载作用，即竖向恒载作用下的内力，活荷载设计值作用下的内力及风载作用下的内力。本设计不用进行截面抗震计算，但需满足抗震构造措施。保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。Design AbstractThe project in jiaxing merlot home some limited company worker dormitory. By using the function will be building into 5 layers. The main building five layer, elevation 17.500 m, local 6 layers, elevation 21.000 m. The total construction area of 4004.68 m2. This building fire protection grade level 2, seismic fortification intensity 6 degrees. This engineering structure design USES frame structure, structure calculation according to horizontal bearing analysis framework. Internal force calculation consider the following 3 kinds of loads, namely the vertical constant load of internal force, live load value design under the action of internal force and wind load under the action of internal force. This design with no section earthquake-resistant calculation, but need to meet seismic tectonic measures. Ensure remote framework to strong cut weak bent, strong, strong weak beam columns node weak component design principle, strong anchorage and meet the requirement in construction. 第二章 建筑设计说明第一节、工程概况1、 工程名称：美乐家电有限公司职工宿舍；2、 工程位置：嘉兴市；3、 工程总面积：4004.68m2，主楼5层，高17.5m、局部6层,高21.0m,层高皆为3.5m；4、 结构形式：现浇整体框架。第二节、建筑物功能与特点该拟建的建筑位于嘉兴市内，设计内容：该建筑主要用途为住宿，占地面积 789.06 m2 ，总建筑面积为4004.68m2 1、 平面设计建筑正面朝南向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向3.9m、横向5.1m、7.2m、5.1m的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。2、立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。外墙面根据98J1工程做法选用面砖饰面，不同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美 感。3、防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，活动室设两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m,满足间距50m的要求。4、抗震由抗震设防烈度，结构类型，建筑高度等确定为四级抗震。建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。5、 屋面屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为内排水。 第三节、设计资料 （一）、基本数据 1、工程地质条件：详见地质勘查报告。2、抗震设防： 6度3、防火等级： 二级4、建筑物类型： 丙类5、基本风压： W0= 0.45 KN/m2 6、基本雪压： S0= 0.4KN/m27、地下水位： 地下水位埋深在地面以下0.5m，平均水位标高3.38m 8、楼面活荷： 宿舍2 KN/m2,楼梯：3.5 KN/m2；可上人屋面：2 KN/m2；阳台：2.5 KN/m2。（二）、工程做法1、屋面做法高聚物改性沥青卷材防水 40厚C30细石混凝土刚性防水（R4150双向,掺5%防水剂） 纤维布隔离层 25厚挤塑板 1.5厚ETD自粘性高分子防水卷材 20厚1:3水泥砂浆找平 C15细石混凝土找坡2%,最薄处30提浆抹光 钢筋混凝土 板底抹灰2、楼面做法（1）房间、走道楼面铺地砖10厚防滑地砖，干水泥浆擦缝20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉30厚C20细石混凝土随捣随抹平纯水泥浆一道(内掺建筑胶)现浇钢筋混凝土楼板（2）卫生间楼面铺地砖8厚地砖楼面，干水泥擦缝 撒素水泥面（洒适量清水）20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 60厚C20细石混凝土向地漏找平，最薄处30厚 聚氨酯三遍涂膜防水层厚1.51.8或用其他防水涂料防水层，防水层周边卷起高15020厚1:3水泥砂浆找平层，四周抹小八字角现浇钢筋混凝土楼板（3）外墙面做法面砖饰面1:1水泥砂浆（细砂）勾缝贴8厚面砖（在砖粘贴面上涂抹专用粘贴剂，然后粘贴）6厚1:0.2:2水泥石灰膏砂浆找平层6厚1:1:6水泥石膏砂浆刮平扫毛6厚1:0.5:4水泥石灰砂浆打底扫毛刷一道加气混凝土界面处理剂（4）内墙面做法白色涂料面层白色内墙涂料清补基层;满刮水性腻子;6厚1:1:4水泥石灰砂浆光面14厚1:1:4水泥石灰砂浆分层抹平空心砌块 （5）顶棚做法 各层的走道、楼梯、顶板板底为15厚纸筋灰抹底。外刷乳白色涂料。 （6）散水做法：混凝土散水 80厚C15素砼提浆抹光，横向坡度5%与墙身交接处，转角处及每隔12m左右设15宽伸缩缝，内墙沥青砂浆.50厚砾石叠层. 宽900，素土夯实向外坡4%. （三）、门窗1、 门选用标准图集中的木门，窗选用塑钢窗。2、 门窗表详见建施图。 第三章 结构设计计算第一节 结构布置及结构计算简图的确定1、 结构布置结构平面布置下如图所示。16层450500图1 结构平面布置图 注：本设计取3轴计算, 3轴两边1-5层皆为住宿 2、确定梁、柱、板截面尺寸： (1)、 梁截面确定 框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L。故KL1：边跨（AC、FH）梁 h=(1/81/12)l=(1/81/12) 5100=637.5mm425m取 h=600mm,b=240mm KL21：中跨（CF）梁： 同上h=(1/81/12)l=(1/81/12) 7200=900mm600mm取 h=600mm,b=240mm (2)、柱截面： 15层边柱为400mm500mm，中柱为600mm600mm (3)、现浇楼板厚： 由于2/1=3900/3600=1.082，2/1=3900/2400=1.52 故按双向板设计h=(1/30-1/40)=120-90mm, 取h=100mm满足h/l01 1/503、计算简图的确定（见图2）根据地质资料综合分析，确定基础顶面离室外地面为550mm,由此求得底层层高为4.7m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于下图，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，中跨梁取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。、梁的线刚度计算在计算框架梁的惯性矩时，考虑梁为矩形截面。框架梁截面的折算惯性矩计算时，对于现浇整体式结构，中框架的折算系数为2。a、KL：边跨（AC、FH）梁 （240600mm）类型截面积bh跨度L截面惯性矩 边 框 架IB=2I0600高0.240.65.1/3.64.3210-32E1.710-4Em3b、 KL： 中跨（DE）梁（240600mm）类型截面积bh跨度L截面惯性矩 中 框 架IB=2I0600高0.240.67.2/3.64.3210-32E1210-4Em3、柱的线刚度计算柱截面层 次层 高 H (m)边柱截面积 bh (m2) 截面惯性矩 IC= bh3中柱截面积 bh (m2) 截面惯性矩 IC= bh3底 层4.70.400.54.1710-30.600.610.810-38.9710-4Em323.2310-4Em325层3.50.400.54.1710-34.6910-310.810-311.910-4Em330.8610-4Em3 注：图中数字为线刚度，单位：10-4Em3Ec=3.0104N/mm2 Eb=3.00104N/mm2图：结简图第二节 楼板计算 1、 恒载计算（1） 上人屋面恒荷载标准值： 40厚C25细石混凝土防水层内配双向（R4150双向) 0.0425=1.0 KN/ m2纤维布隔离层 0.01 KN/ m225厚挤塑板 0 .180.25=0.045KN/ m21.5厚ETD自粘性高分子防水卷 0.06 KN/ m220厚1：3水泥砂浆层找平层 0.0220=0.4 KN/ m2C15细石混凝土找坡2%,最薄处30提浆抹钢筋混凝土楼板 0.1125=2.55 KN/ m2 板底抹灰 0.0217= 0.34 KN/ m2屋面恒载: =6.65 KN/m2 （2）标准层楼面恒载（2-5层）： 10厚防滑地砖，干水泥浆擦缝 0.0119.8=0.198 KN/ m220厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉 0.0220=0.4KN/ m230厚C20细石混凝土随捣随抹平 0.0320=0.6KN/ m2纯水泥浆一道(内掺建筑胶) 0.01KN/ m2现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5KN/ m2 板底抹灰 0.0217= 0.34 KN/ m2屋面恒载: =4.1KN/m2（3）卫生间恒荷载标准值板面装修荷载 1.1KN/m215厚水泥沙浆找平 0.1520=0.3KN/ m2防水层 0.3 KN/ m2 100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 KN/ m2 卫生间器具折算荷载 1.5KN/ m2抹灰层 0.0217=0.34 KN/ m2卫生间恒载 =6.04KN/ m2（3）：阳台恒荷载标准值板面装修荷载 1.1KN/m215厚水泥沙浆找平 0.1520=0.3KN/ m2防水层 0.3 KN/ m2 100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 KN/ m2 杂物堆积折算荷载 1.5KN/ m2抹灰层 0.0217=0.34 KN/ m2阳台恒载 =6.04KN/ m22：活荷载： 上人屋面活荷载 2KN/ m2宿舍活荷载 2KN/ m2走廊，门厅 2KN/ m2楼梯活荷载（考虑消防要求可能密集） 3.5KN/ m2阳台活荷 2.5KN/ m2二：楼板配筋计算在各层楼盖平面，梁系把板分为一些单向板和双向板 。如果个板块比较均匀，可按连续单向板或双向板查表进行计算。如果各板块的分布不均匀，精确的计算可取不等跨的连续板进行计算，用力矩分配法进行内力计算。我们按比较 相似的简便方法按单独板块进行 内力计算，但要考虑周边的支承情况。为了计算的简便，板块的计算跨度近似的取轴线之间的距离。板标号如下图：A区格板配筋计算 ly=3.9m，lx=3.6m，ly/lx=3.9/3.6=1.082 按双向板计算 （1） 荷载计算： 恒荷载计算 q=1.24.1=4.92KN/m2 活荷载计算 g=1.42=2.8KN/m2 p=q+g/2=6.32KN/m2 g/2=1.4KN/m2 p=q+g=7.72KN/m2（2）内力计算 ： ly=3.9m，lx=3.6m，ly/lx=3.9/3.6=1.082 单位板块跨中弯矩 =（0.02104+0.01682/5）（1.354.1+0.981）3.63.6=2KN.m 考虑活载的不利布=(0.04348+0.03608/5) (1.41)3.63.6=0.92KN.m =2.92KN.m =(0.01682+0.02104/5) (1.35 4.1+0.98 1) 3.6 3.6=1.8KN.m 考虑活载的不利布置：=(0.03608+0.04348/5) (1.4 1) 3.6 3.6= 0.812KN.m =2.62KN.m 单位板块支座弯矩 =-0.05705 （1.2 4.1+1.4 2）3.6 3.6=-5.71KN.m =-0.0535（1.2 4.1+1.4 2）3.6 3.6=-5.36KN.m （3）截面设计 板的保护层厚度取20厚，选用直径为 8的三级钢为主要受力钢筋，则短跨方向上的截面有效高度：H1=h-c-d/2=76mm.长跨方向的截面有效高度：H1=h-c-3d/2=68m.支座处均76mm.截面弯矩设计不折减 。计算配筋量时取内力臂系数为0.9，As=M/0.9hofy板钢筋选用HRB400，fy=360N/mm2。板配筋如下图：B区格板配筋计算： ly=2.4m，lx=1.8m，ly/lx=2.4/1.8=1.332 按双向板计算 （2） 荷载计算： 恒荷载计算 q=1.26.04=7.3KN/m2 活荷载计算 g=1.42=2.8KN/m2 p=q+g/2=8.7KN/m2 g/2=1.4KN/m p=q+g=10.1KN/m （2）内力计算 ： ly=2.4m，lx=1.8m，ly/lx=2.4/1.8=1.332单位板块跨中弯矩 =（0.02960+0.01300/5）（1.356.04.+0.981）1.81.8=0.91KN.m 考虑活载的不利布置：=(0.062+0.0317/5) (1.41)1.81.8=0.31KN.m =1.22KN.m =(0.013+0.0296/5) (1.35 6.04+0.98 1) 1.81.8=0.53KN.m 考虑活载的不利布置：=(0.0317+0.062/5) (1.4 1) 1.8 1.8= 0.2KN.m =0.73KN.m 单位板块支座弯矩 =-0.0701 （1.2 6.04+1.4 2）1.8 1.8=-2.28KN.m =-0.0565（1.2 6.04+1.4 2）1.8 1.8=-3.27KN.m （3）截面设计 板的保护层厚度取20厚，选用直径为 8的三级钢为主要受力钢筋，则短跨方向上的截面有效高度：H1=h-c-d/2=76mm.长跨方向的截面有效高度：H1=h-c-3d/2=68m.支座处均76mm.截面弯矩设计不折减 。计算配筋量时取内力臂系数为0.9，As=M/0.9hofy板钢筋选用HRB400，fy=360N/mm2。板配筋如下图：C区格板的尺寸与B区格板的尺寸相同，且B区格板的面荷载大，B区格板的配筋是满足最小配筋率所配，则C板也应按最小配筋率所配，则C区格板与B区格板的配筋相同。D区格板配筋计算： ly=3m，lx=1.2m，ly/lx=3/1.2=2.53 宜按双向板计算 恒荷载计算 q=1.24.1=4.92KN/m2 活荷载计算 g=1.42=2.8KN/m2 p=q+g/2=6.32KN/m2 g/2=1.4KN/m2 p=q+g=7.72KN/m2 单位板块跨中弯矩 Mx1=（0.0055+0.0659/5）（1.354.1+0.981）1.21.2=0.233KN.m 考虑活载的不利布置Mxa=(0.0108+0.1099/5) (1.41)1.21.2=0.07KN.m Mx=Mx1+Mxa=0.3KN.m My1=(0.0659+0.0055/5) (1.354.1+0.98 1) 1.21.2=0.834KN.m 考虑活载的不利布置：Mxa=(0.1099+0.0108/5) (1.4 1) 1.21.2= 0.23KN.m My=My1+Mya=1.064KN.m 单位板块支座弯矩 Mx =-0.0776 （1.2 4.1+1.4 2）1.2 1.2=-1.12KN.m My =-0.1213（1.2 4.1+1.4 2）1.2 1.2=-1.7KN.m （3）截面设计 板的保护层厚度取20厚，选用直径为 8的三级钢为主要受力钢筋，则短跨方向上的截面有效高度：H1=h-c-d/2=76mm.长跨方向的截面有效高度：H1=h-c-3d/2=68m.支座处均76mm.截面弯矩设计不折减 。计算配筋量时取内力臂系数为0.9，As=M/0.9hofy板钢筋选用HRB400，fy=360N/mm2。板配筋如下图：E区格板配筋计算： ly=3.6m，lx=2.4m，ly/lx=3.6/2.4=1.22 按双向板计算 恒荷载计算 q=1.24.1=4.92KN/m2 活荷载计算 g=1.42=2.8KN/m2 p=q+g/2=6.32KN/m2 g/2=1.4KN/m2 p=q+g=7.72KN/m2 单位板块跨中弯矩 Mx1=（0.01013+0.03366/5）（1.354.1.+0.981）2.42.4=0.86KN.m 考虑活载的不利布Mxa=(0.02798+0.07265/5) (1.41)2.42.4=0.24KN.m Mx=Mx1+Mxa=1.1KN.m My1=(0.03366+0.01013/5) (1.35 4.1+0.98 1) 2.42.4=1.76KN.m 考虑活载的不利布置：Mxa=(0.07265+0.02798/5) (1.4 1) 2.42.4= 0.44KN.m My=My1+Mya=2.21KN.m 单位板块支座弯矩 Mx =-0.05703 （1.354.1+0.98 2）2.42.4=-3.14KN.m My =-0.07552（1.35 4.1+0.982）2.42.4=-4.16KN.m （4）截面设计 板的保护层厚度取20厚，选用直径为 8的三级钢为主要受力钢筋，则短跨方向上的截面有效高度：H1=h-c-d/2=76mm.长跨方向的截面有效高度：H1=h-c-3d/2=68m.支座处均76mm.截面弯矩设计不折减 。计算配筋量时取内力臂系数为0.9，As=M/0.9hofy板钢筋选用HRB400，fy=360N/mm2。板配筋如下图：屋面板计算屋面板的标号同上，屋面板于标准层的楼板的计算相同，只其恒载变化，在此计算过程同标准层，则过程省去，结果如下：应考虑到屋面受温度应力的影响，则其钢筋全部拉通，配筋面积不同是按大的拉通。第三节 横向框架在恒载作用下的计算简图 假定框架柱固接于基础顶面上，框架梁与柱子刚接。由于各层柱子的截面不变故框架梁的跨度等于柱截面形心之间的距离。所以HF与AC之间的跨度为5230mm，CF之间的跨度为7200mm。 底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，根据地质条件，室内外高差为-0.65m,基础顶面至室外地面假设为-0.550m,二楼标高为+3.500m,故底层柱高为3.5+0.65+0.55=4.7m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），既均为3.500m （1）标准层框架结构荷载计算楼板的布置与传力如下图所示： 需做说明：双向板沿两个方向传给支承梁的荷载划分是从每一区阁板的四角作与板边成45度的斜线，这些斜线与平行于长边的中线相交，每块板被划分为四小块。假定每小块板上的荷载就近的传给起支承梁，因此板传给短粮上的荷载为三角形，长跨梁上的荷载为梯形。对于梁的自重或直接作用在梁上的其他荷载按实际情况考虑。为了便于计算，我们将三角形或梯形荷载换算成等效均布荷载。等效均布荷载是按照支座固端弯矩等效的原则来确定的。三角形荷作用时： 梯形荷载作用时： 标准层结构荷载简图 ： 由于结构是对称的则只计算结构的一半。 一：(1)qAB 计算 板D传递的荷载。板的面恒荷载为6.04KN/m2。传递给AB段的荷载为三角形荷载，等效转换为均布荷载为：q=(5/8)pL/2=56.041.33/8/2=2.27KN/m.因为左右两块板传递荷载则q=2.272=4.53KN/m . (2) 梁自重及抹灰计算：梁（240*600）自重：0.24 0.625=3.6KN/m,抹灰（20厚混合沙浆，只考虑两侧荷载）：0.02 2 0.6 17=0.408KN/m。小记：3.6KN/m+ 0.408KN/m=4.1 KN/m (3) 墙体荷载：墙体选用240厚的空心砌块（砌体容重为8 KN/m3 ）则梁上的墙体荷载：0.24 （3.5-0.6）8+0.0417（3.5-0.6）=7.54KN/m。则 qAB =7.54+4.1+4.53=16.17KN/m。二：(1)qBC计算 板A传递的荷载。板的面荷载为4.1KN/m2。传递给BC段的荷载为梯形荷载， 等效转换为均布荷载为：(1-2a2+ a3）pL/2=(1-2 (1.8/3.9) 2 +(1.8/3.9) 3)4.11.8=5.81KN/m.因为左右两块板传递荷载则q=5.812=11.62KN/m . (2)梁自重及抹灰计算：梁（240*600）自重：0.24 0.625=3.6KN/m,抹灰（20厚混合沙浆，只考 虑两侧荷载）：0.02 2 0.6 17=0.408KN/m。小记：3.6KN/m+ 0.408KN/m=4.1 KN/m (3) 墙体荷载：墙体选用240厚的空心砌块（砌体容重为8 KN/m3 ）则梁上的墙体荷载：0.24（3.5-0.6）8+0.0417（3.5-0.6）=7.54KN/m。则 qBC =11.62+4.1+7.54=23.26KN/m三：(1)qCD计算 板B传递的荷载。板的面荷载为6.04KN/m2。传递给CD段的荷载为梯形荷载， 等效转换为均布荷载为：(1-2a2+ a3）pL/2=(1-2 (0.9/2.4) 2 +(0.9/2.4) 3)6.040.9=4.67KN/m.因为左右两块板传递荷载则q=4.672=9.34KN/m . 梁自重及抹灰计算：梁（240*600）自重：0.24 0.625=3.6KN/m,抹灰（20厚混合沙浆，只考 虑两侧荷载）：0.02 2 0.6 17=0.408KN/m。小记：3.6KN/m+ 0.408KN/m=4.1 KN/m 墙体荷载：墙体选用240厚的空心砌块并在墙面贴2.1m的白色面砖（砌体容重为8 KN/m3 ）则梁上的墙体荷载：0.24（3.5-0.6）8+0.0417（3.5-0.6）+0.0082.119.8=7.88KN/m。 则 qBC =7.88+4.1+9.34=21.32KN/m四：(1)qD-计算 板E传递的荷载。板的面荷载为4.1KN/m2。传递给D-段的荷载为三角形荷载，等效转换为均布荷载为：q=(5/8)pL/2=54.12.4/8/2=3.1KN/m.因为左右两块板传递荷载则q=3.12=6.2KN/m . 梁自重及抹灰计算：梁（240*600）自重：0.24 0.625=3.6KN/m,抹灰（20厚混合沙浆，只考 虑两侧荷载）：0.02 2 0.6 17=0.408KN/m。小记：3.6KN/m+ 0.408KN/m=4.1 KN/m 则 qD-=6.2+4.1=10.3KN/m五：(1)FB计算 FB计算：FB的荷载是由连梁L13传来的集中力，LL-1的计算简图如上：1：LL-1上的荷载由F1，F2，阳台板，宿舍，墙体荷载，梁自重及抹灰，空调板。 （1）F1计算：F1的荷载由L3的自重，墙体，空调板，阳台。自重：0.120.325+0.022170.3=1.104KN/m墙体:0.12193.2+0.00819.83.5+0.04173.2=10KN/m板：阳台与空调板传来的均为三角形荷载则：56.041.2/8/2+53.61.2/8/2=4.3KN/m,L3于支承梁为铰接，则F1=（1.104+10+4.3）1.2/2=9.25KN （2）F2计算：F2的荷载由L3的自重，墙体，抹灰，板。自重：0.240.425+0.022170.4=2.5KN/m墙体:0.2483.1+0.04173.1=8.06KN/m板：由宿舍传来的梯形荷载（1-2（1.8/3.9)2+（1.8/3.9)3)4.11.82=11.62KN/m则：F2=（2.5+8.06+11.62)3.9/2=43.25KN（3）L13计算： qLL-1 由板，自重，墙。自重：0.240.425+0.022170.4=2.9KN/m墙体（0.451.22.2+0.40.82.2+0.243.183.6+0.04173.13.6+0.0083.519.83.6-1.22.28-1.22.20.0417-1.22.20.00819.8-0.240.82.28)/3.6=6.8KN/m板：由宿舍传来54.11.8/8=4.63KN/m;由阳台传来（1-2（0.66/3)2+（0.66/3)3)6.040.6=3.45KN/m；由空调板53.60.6/8=1.35KN/m。则其计算简图如下： 则