《南京市某高校学生宿舍楼的建筑和结构设计毕业设计计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京市某高校学生宿舍楼的建筑和结构设计毕业设计计算书.docx（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 1 引言毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节，这次的毕业设计不仅是对我们四年专业学习的总结，也为我们提供了一次系统的整合和运用所学的专业知识的机会。在指导老师的帮助下，我经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。本次毕业设计分建筑设计和结构设计两部分，建筑设计包括建筑平面图、剖面图、立面图及建筑构造详图；结构设计包括上部结构设计、楼梯、楼板设计。2 建筑设计说明2.1工程概况本毕业设计课题为南京市某高校学生宿舍楼的建筑和结构设计。建筑总面积为4000平方米左右，钢筋混凝土框架结构，层数4层。要求
2、具有标准宿舍、传达值班室、卫生设施等功能，其中卫生间采用轻质隔墙、隔板进行分隔。2.2 建筑设计原则建筑功能布置合理，满足使用要求。立面美观大方，采光通风良好，符合建筑防火规范要求。方案经济合理，计算分析方法恰当，结果正确，构造合理。建筑和结构设计均符合有关国家规范要求，施工图绘制规范，表达清楚。2.3建筑设计宿舍楼的人员流动相对较大，基于消防的考虑，本工程采用一字型布局。整栋建筑采用内廊式的通道形式，内廊通道设计宽度为2.4m。底层有一个主入口，两个分入口，设有两部楼梯，能满足消防和交通要求。为了满足功能的需要，建筑布局以大开间为主。开间为3.6m，进深为7m，并设有伸缩缝，宽度为100mm
3、。建筑层高均为3.3m。2.4 建筑略图建筑缩略图见图2.1-2.3。图2.1底层平面图图2.2正立图图2.3剖面图3 结构设计说明结构设计根据建筑施工图确定结构方案，划分板块。本方案中未布置次梁，根据规范，由跨度确定梁板的截面尺寸；柱的截面尺寸由轴压比限值初步确定，也可假定一配筋率根据轴心受压柱来计算柱的截面尺寸。3.1 结构设计与分析概述1楼盖的设计：本设计选择三层楼盖进行设计。按照荷载分析、内力计算及配筋的一般过程，设计楼板。2框架的设计：选取12轴线所在框架进行设计。按照荷载分析、内力分析（包括恒载、活载和水平地震三种作用下的内力分析）、侧移分析和验算（由于多层框架结构的整体弯曲变形很
4、小，故仅验算其整体剪切变形）、内力组合、截面设计的一般过程进行。其中：竖向荷载作用下的内力分析采用分层法；水平荷载作用下采用D值法。3楼梯的设计：采用现浇板式楼梯。包括梯段板的设计、平台板的设计以及平台梁的设计。3.2 设计内容本设计计算书包括标三层楼盖的设计计算、楼梯的设计计算、一榀框架的设计计算。计算方法及原理应满足结构设计规范标准。4结构设计4.1基本设计资料建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，三级框架，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组，场地类别为类，基本风压为0.40kN/m2；基本雪压为0.65 kN/m2（n=
5、50年）。本工程选用混凝土强度等级主要为C30，梁、柱内纵向钢筋选用HRB335 钢筋，梁柱箍筋军采用HPB235 钢筋。4.1.1 结构布置1确定板厚双向板h=l0/45=3600/45=80mm。因此取板厚为100mm。2梁的尺寸确定框架梁为梁跨的1/81/12，梁宽为梁高的1/21/3。横向框架梁梁跨度为7m，走道梁跨度为2.4m。故框架梁和走道梁的截面为250600mm。3柱的截面尺寸确定A(1.11.2)NfcN=1.412(1.8+1.8)(3.5+1.2)4=1137kN （其中1.4为放大系数）采用强度等级为C30的混凝土，fc=14.3N/mm2，则 1.2Nfc=1.211
6、3710314.3=79510mm2取A=160000mm279510mm2,柱的截面尺寸为400mm400mm。4.1.2 楼屋面及墙身做法楼面做法：30mm现制水磨石 0.65kN/m270mm水泥焦渣 0.0714=0.98kN/m2100mm钢筋混凝土 0.1025=2.50kN/m220mm石灰砂浆 0.0217=0.34kN/m2屋面做法（不上人屋面）：4mm厚APP卷材防水层 0.35kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m2100140mm厚水泥膨胀珍珠岩 0.127=0.84kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5kN/m220m
7、m厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m2墙身做法：外墙为240普通机制砖墙填充墙，用M5混合砂浆砌筑。用混合砂浆做粉刷，厚20mm。4.1.3材料混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2；梁柱中受力纵筋均采用HRB335钢筋，fy=300N/mm2,其他均采用HPB235钢筋，fy=210N/mm2。4.2楼板平面图楼板平面及板型划分如图4.1所示图4.1楼板平面及板型划分4.3 楼板设计1) 恒荷载计算30mm现制水磨石 0.65kN/m270mm水泥焦渣 0.0714=0.98kN/m2100mm钢筋混凝土 0.1025=2.50kN/m220mm石
8、灰砂浆 0.0217=0.34kN/m2小计： gk = 4.47kN/m22) 活荷载计算根据不同的荷载及支承情况，整个楼盖可以分为B1、B2 、B3、B4、B5五种区格板。根据规范：活荷载统计如表4.1所示表4.1 活荷载统计值类别标准宿舍杂物室走廊楼梯卫生间活荷载值kN/mm22.02.52.52.52.0根据规范，当隔墙位置可灵活布置时，非固定隔墙的自重应取每延米长墙重的1/3作为楼面活荷载的附加值计入(kN/m2),附加值不小于1kN/m2。隔墙自重为0.9 kN/m2，由于0.91/3=0.30.2%，故取smin=0.306%，则Asmin=0.306%1000100=306mm
9、2。表4.2 标准层按弹性理论计算的弯矩值区格 项目 B1B2B3B4B5l01(m)3.63.62.42.42.4l02(m)773.63.63.6l01/ l020.510.510.670.670.67m10.0397+0.20.00416 7.4643.62+0.0553+0.20.00842.13.62=5.472kNm0.0397+0.20.00416 7.4643.62+0.02118+0.20.086242.13.62=4.967kNm0.03354+0.20.01022 7.1142.42+0.02978+0.20.059741.752.42=1.879kNm0.03354+0
10、.20.01022 7.1142.42+0.07232+0.20.02811.752.42=2.244kNm0.03354+0.20.01022 7.1142.42+0.05018+0.20.013481.752.42=1.991kNmm20.00416+0.20.0397 7.4643.62+0.0084+0.20.05532.13.62=1.700kNm0.00416+0.20.0397 7.4643.62+0.08624+0.20.021182.13.62=3.633kNm0.01022+0.20.03354 7.1142.42+0.05974+0.20.029781.752.42=1.
11、356kNm0.01022+0.20.03354 7.1142.42+0.0281+0.20.072321.752.42=1.123kNm0.01022+0.20.03354 7.1142.42+0.01348+0.20.050181.752.42=0.931kNm-0.0826 9.5643.62=-10.238kNm-0.0826 9.5643.62=-10.238kNm-0.07536 8.8642.42=-3.848kNm-0.07536 8.8642.42=-3.848kNm-0.07536 8.8642.42=-3.848kNm-10.238kNm-10.238kNm-3.848k
12、Nm-3.848kNm-3.848kNm-0.05702 9.5643.62=-7.068kNm-0.05702 9.5643.62=-7.068kNm-0.057028.8642.42=-2.911kNm-0.057028.8642.42=-2.911kNm-0.057028.8642.42=-2.911kNm-7.068kNm-7.068kNm-2.911kNm-2.911kNm-2.911kNm表4.3 标准层楼板配筋计算表4.4楼梯设计4.4.1设计资料该宿舍楼采用现浇板式楼梯，层高为3.3m，踏步尺寸为150mm270mm。楼梯的踢面和踏面均做水磨石层，底面为石灰砂浆抹灰。混凝土强度
13、等级为C30。板采用HPB235级钢筋；梁纵筋采用HRB335级钢筋。楼梯上均布活荷载标准值qk=2.5kN/mm2。楼梯的平面布置图如图4.2所示。4.4.2梯段板设计 板倾斜角tan=150/270=0.556，cos=0.874。板斜长为2.7/0.874=3.089m，板厚约为板斜长的1/25，h=120mm。取1m宽板带计算。图4.2 楼梯平面布置图1）荷载设计值计算水磨石面层 (0.27 + 0.150) 0.65/0.27 = 1.011kN/m踏步和斜板自重 0.5 0.27 0.150 25/0.27 = 1.875kN/m混凝土斜板 0.12 25/0.874 = 3.43
14、2kN/m板底抹灰 0.02 17/0.874 = 0.389kN/m恒荷载标准值 gk=6.707kN/m活荷载标准值 qk=2.50kN/m总荷载设计值 p=1.2gk+1.4qk=11.55kN/m2) 截面设计板水平计算跨度：ln=2700mm=2.7m弯矩设计值：M=110pln2=11011.552.72=8.42kNm 板的有效高度：h0=120-20=100mm。 s=M1fcbh02=8.421061.014.310001002=0.059 =1-1-2s=0.061 s=0.51+1-2s=0.970 As=Msfyh0=8.421060.970210100=413.35m
15、m2选配10180，实有As=436mm2 =Asbh=4361000120=0.363%0.45ftfy=0.451.43210=0.306%0.2%符合要求。分布筋每级踏步布置一根8。4.4.3平台板设计设平台板厚h=100mm，取1m宽板带计算。1) 荷载计算水磨石面层 0.65kN/m100mm厚混凝土板 0.1025=2.5kN/m20mm厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m恒荷载标准值 3.49kN/m活荷载标准值 2.5kN/m总荷载设计值 p=1.23.49+1.42.5=7.69kN/m2) 截面设计平台板的计算跨度 l0=1.8-0.22+0.22=1.8m 弯矩设计
16、值 M=110pl02=1107.691.82=2.49kNm板有效高度 h0=100-20=80mm s=M1fcbh02=2.491061.014.31000802=0.027 s=0.51+1-2s=0.986 As=Msfyh0=2.491060.98621080=150.32mm2选配8160，实有As=314mm2 =Asbh=3141000100=0.314%0.45ftfy=0.451.43210=0.306%0.2%分布筋取8200。4.4.4平台梁设计设平台梁截面尺寸为200mm300mm1） 荷载计算梁自重 0.2 (0.3 - 0.1) 25 = 1.10kN/m 梁侧
17、粉刷 0.02 (0.3 - 0.1) 2 17 = 0.15kN/m平台板传递 3.49 (1.8/2) = 3.14kN/m梯段板传递 6.707 (2.7/2) = 9.05kN/m恒荷载标准值 13.44kN/m 活荷载标准值 2.5 (2.7/2 + 1.8/2) = 5.63kN/m总荷载设计值 p=1.213.44+1.45.63=24.01kN/m2） 截面设计计算跨度 l0=1.05ln=1.053.6-0.24=3.53m弯矩设计值 M=18pl2=1824.013.532=37.40kNm 剪力设计值 V=12pl=1224.013.53=42.38kN 截面按倒L型计算
18、:bf=b+5hf=200+5100=700mm 梁的有效高度: h0=300-35=265mm 1fcbfhfh0-hf2=1.014.3700100265-1002 =215.22kNm37.40kNm 经判别属于第一类T型截面 s=M1fcbh02=37.401061.014.37002652=0.053 =1-1-2s=0.054 s=0.51+1-2s=0.973 As=Msfyh0=37.401060.973300265=483.5mm2选配218，实有As=509mm2； =Asbh=509200300=0.85%min=0.45ftfy=0.451.43300=0.21% 配置
19、8200箍筋，则斜截面受剪承载力 Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0 =0.71.43200265+1.25210100.6200265 =88.04kNV=42.38kN 满足要求。架立筋采用214，伸入支座，通长布置。4.4.5平台梁下小柱TZ1、TZ2设计取截面尺寸为：bh=200mm200mm1) 计算长度底层与基础相连，按一端固端，一端铰支计算。l0 = 0.7l = 0.7 （1.65 + 0.5 + 0.5）= 1.855m 其余层按两端铰支计算，l0 = l = 1.65；取大值计算。由l0/b = 1855/200 = 9.28，查表得钢筋混凝土构件的稳定系
20、数=0.9872 2) 内力计算（取大值计算配筋）按轴心受压构件设计，轴力设计值取平台梁的剪力设计值与自身重力之和。N = 42.38 + 0.2 0.2 25 1.855 = 44.235kN3) 截面设计混凝土强度等级为C30，fc=14.3kN/mm2；柱内受压纵筋采用HRB335，fy=300kN/mm2。 由轴心受压构件承载力计算公式Nu=0.9(fcA+fyAs)，得： As=1fyN0.9-fcA=130044.2351030.90.9872-14.30.20.2=166mm2根据构造要求选配414，实有As=615mm2；箍筋按构造要求配置8200。4.5 框架结构计算选取12
21、轴线所在位置处的一榀框架进行结构计算。4.5.1 结构布置及计算简图的确定结构平面布置图见图4.3。图4.3 框架结构平面布置图荷载示意图如图4.4所示。图4.4 框架荷载示意图各梁柱截面尺寸为：柱截面：400mm400mm，框架梁：250mm600mm。基础顶面离地面500mm，首层高度为：3300+500+450=4250mm。计算梁柱线刚度：考虑到现浇楼板的作用，梁截面惯性矩，对于中框架取I=2I0，边框架取I=1.5I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。AB、CD跨梁：i=2Ec1120.250.63/7=12.8610- 4 Ec（m3） BC跨梁：i=2Ec1120.25
22、0.63/2.4=37.510-4 Ec（m3）上部各层柱：i= Ec1120.44/3.3=6.4610-4 Ec（m3）底层柱：i= Ec1120.44/4.25=5.0210-4 Ec（m3）结构计算简图如图4.5所示。（单位：10-4 Ec m3）。 图4.5 结构计算简图4.5.2 荷载计算1.恒荷载计算1) 屋面框架梁线荷载标准值4mm厚APP卷材防水层 0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m2100140mm厚水泥膨胀珍珠岩 0.127=0.84kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5kN/m220mm厚板底抹灰 0.0217
23、=0.34kN/m2屋面恒荷载标准值： 4.43kN/m2边跨（AB、CD跨）框架梁自重 0.250.6025=3.75kN/m梁侧粉刷 2 ( 0.6 - 0.1) 0.02 17 = 0.34kN/m小计： 4.09kN/m中跨（BC跨）框架梁自重 0.250.6025=3.75kN/m梁侧粉刷 2 (0.6 - 0.1) 0.02 17 = 0.34kN/m小计： 4.09kN/m因此，作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g4AB1=g4CD1=g4BC1=4.09kN/m g4AB2=g4CD2=4.433.6=15.95kN/m ；g4BC2=4.432.4=10.63kN/m2) 楼
24、面框架梁线荷载标准值30mm现制水磨石 0.65kN/m270mm水泥焦渣 0.0714=0.98kN/m2100mm钢筋混凝土 0.1025=2.50kN/m220mm石灰砂浆 0.0217=0.34kN/m2楼面恒荷载标准值： 4.47kN/m2 边跨框架梁及梁侧粉刷： 4.09kN/m边跨填充墙自重 0.24 (3.3 - 0.6) 19 = 12.31kN/m墙面粉刷 (3.3 - 0.6) 0.02 217 = 1.84kN/m小计： 14.15kN/m中跨框架梁及梁侧粉刷： 4.09kN/m因此，作用于中间层框架梁上线荷载标准值为： gAB1=gCD1=4.09+14.15=18.
25、24kN/m ；gBC1=4.09kN/m gAB2=gCD2=4.473.6=16.09kN/m ；gBC2=4.472.4=10.73kN/m3) 屋面框架节点集中荷载标准值女儿墙：高900mm、厚240mm、双面抹灰的砖墙边柱连系梁自重 0.25 0.6 3.6 2513.50kN 粉刷 0.02 (0.6 - 0.1) 23.617 = 1.22kN女儿墙自重 0.9 3.6 0.24 1914.77kN粉刷 0.9 0.02 2 3.6 172.20kN连系梁传来屋面自重 0.5 3.6 0.5 3.6 4.4314.35kN顶层边节点集中荷载： G4A=G4D=46.04kN中柱连
26、系梁自重 0.25 0.6 3.6 2513.50kN粉刷 0.02 ( 0.6 - 0.1 ) 23.617 = 1.22kN连系梁传来屋面自重 0.5 (3.6 + 3.6 - 2.4 ) 1.24.43 = 12.76kN 0.5 3.6 1.8 4.4314.35kN顶层中节点集中荷载： G4B=G4C=41.83kN4) 楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 13.50kN粉刷 1.22KN钢窗自重 1.51.80.45=1.22kN窗下墙体自重 0.240.93.619=14.77kN粉刷 20.020.93.617=2.20kN 窗边墙体自重 2.13.3-1.50.2419
27、=17.24kN粉刷 2.13.3-1.520.0217=2.57kN框架柱自重 0.40.43.325=13.20kN粉刷 0.4+0.42-0.2430.023.317=0.99kN连系梁传来楼面自重 0.53.60.53.64.47=14.48kN中间层边节点集中荷载: GA=GD=81.39kN中柱连系梁自重 13.50kN粉刷 1.22kN内纵墙自重 3.63.3-0.60.2419=44.32kN粉刷 3.63.3-0.620.0217=6.61kN扣除门洞重加上门重 -2.10.90.2419-0.2=- 8.24kN扣除窗洞重加上窗重 - 0.90.60.2419-0.45=-
28、2.22kN 框架柱自重 13.20kN粉刷 0.99kN连系梁传来楼面自重 0.5 (3.6 + 3.6 - 2.4) 1.24.47 = 12.87kN 0.5 3.6 1.8 4.4714.48kN中间层中节点集中荷载： GB=GC=96.73kN5) 恒荷载作用下的结构计算简图恒荷载作用下的结构计算简图如图4.6所示。 图4.6 恒荷载作用下结构计算简图2.活荷载计算不上人屋面均布活荷载标准值为0.5kN/m2雪荷载标准值sk=urs0=1.00.65=0.65kN/m2取两项中的较大者，活荷载标准值为pk=0.65kN/m2 p4AB=p4CD=0.653.6=2.34kN/m p4
29、BC=0.652.4=1.56kN/m p4A=p4D=0.53.61.80.65=2.11kN p4B=p4C=123.6+3.6-2.41.20.65+143.63.60.65 =3.98kN pAB=pCD=3.03.6=10.8kN/m pBC=2.52.4=6kN/m pA=pD=123.61.83.0=9.72kN pB=pC=123.6+3.6-2.41.22.5+143.63.63.0=16.92kN 活荷载作用下的结构计算简图见图4.7。图4.7 活荷载作用下结构计算简图4.5.3 内力计算1恒荷载作用下的内力计算分层法除底层柱下端是固端外，其余各层柱各节点均有一定程度的转动
30、，假定为固端会产生的一定的误差，故除底层柱外，各层柱的线刚度乘以0.9；定向支座处的线刚度取一半；除底层柱以外的其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3，以考虑此影响；底层传递系数为1/2。1) 将梯形或三角形荷载等效成均布荷载： 对梯形荷载：gAB=gAB1+(1-22+3) gAB2 =al=18007000=0.257，1-22+3=0.885对三角形荷载：gBC=gBC1+58gBC2各杆的固端弯矩利用结构对称性取二分之一计算： MAB=112gABlAB2，MBC=13gBClBC2顶层：g4AB=4.09+0.88515.95=18.21kN/m g4BC=4.09+5810.63=10
31、.73kN/m M4AB=11218.2172=74.36kNm M4BC=1310.731.22=5.15kNm中间与底层：gAB=18.24+0.88516.09=32.48kN/m gBC=4.09+5810.73=10.80kN/m MAB=11232.4872=132.63kNm MBC=1310.801.22=5.18kNm2) 用弯矩分配法计算结构固端弯矩：顶层弯矩分配法计算过程如图4.8所示，弯矩图如图4.9所示。 图4.8 顶层弯矩分配过程图4.9 顶层弯矩图（kNm）中间层弯矩分配法计算过程如图4.10所示，弯矩图如图4.11所示。 图4.10 中间层弯矩分配过程 图4.11 中间层弯矩图（kNm）底层弯矩分配法计算过程如图4.12所示；弯矩图如图4.13所示。 图4.12 底层弯矩分配过程 图4.13 底层弯矩图（kNm）3) 框架在恒荷载作用下的内力图叠加各层弯矩图，为提高精度，将节点不平衡弯矩再分配进行修正，修正后恒荷载作用下整个结构弯矩图如图4.14所示。并进而得到框架各梁的剪力图和柱轴力图（图4.15）以及柱剪力图（图4.16）。注：M跨中= 18ql2-M左 + M右2 ；V左= 12ql+M左 - M右l ； V右= 12ql+M右 - M左l ； V柱= M上 + M下h