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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计西南交大西山梁宿舍楼设计年 级:2006 级学 号:姓 名:唐哲专 业:工民建指导老师:刘东民、王玉霞2010 年 6 月 院 系 土木工程系 专 业 工民建 年 级 2006级 姓 名 唐哲 题 目 西南交大西山梁宿舍楼设计 指导教师： 评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 建筑工程 学生姓名 唐哲 学 号 发题日期：2010年 3月 1 日 完成日期：6 月 18日题 目 西南交通大学峨眉校区西山梁宿舍楼设计 一、本论文的目的、意义：培养学生综合运用所学的知
2、识分析和解决本专业实际工程问题的能力，使学生受到一次工程设计的基本训练，巩固和提高理论知识和专业技能。二、学生应完成的任务： 一）建筑设计：1、方案选择。2、建筑施工图（1）建筑设计总说明、材料做法表、门窗表。（2）首层平面图；（3）标准层平面图。（4）屋顶平面图。（5）主次立面图；（6）剖面图（7）详图；（8）楼梯间大样图；3、建筑设计说明书：对建筑方案设计与选定给出明确的说明。4、成果要求（1）总工作量不少于7张2号图纸。（2）设计说明书：610页二）结构设计：1、根据采用的建筑方案确定相应的结构方案；2、结构计算内容：（1）荷载计算；（2）楼盖选择；（3）框架刚度计算；（4）地震作用计算
3、与位移验算；（5）地震作用下框架内力计算；（7）框架内力组合；（8）框架梁与柱配筋计算；（9）基础设计。 3、结构施工图：（1）结构设计总说明；（2）标准层结构平面图；（3）顶层结构平面图；（4）框架梁配筋图；（5）框架柱配筋图；（6）基础底板结构平面图；（7）基础梁结构平面图。 4、成果要求：（1）计算书。1）结构部分计算数控制在40110页。 2）计算书应有基本的计算过程，计算所采用的计算方法、公式等应标注所引用的参考文献编号。3）计算图、表应详细、整洁、表达明了，图表进行编号。 （2）图纸总工作量不少于7张2号图纸。三、论文各部分内容及时间分配： 第一部分 建筑方案设计，确定实施方案；建
4、筑施工图绘制（平面、总平面）。 （1周） 第二部分 建筑施工图绘制（立面、剖面、详图） （1周）第三部分 翻译 （1周） 第四部分 框架刚度计算，地震作用计算，位移计算 （1周）第五部分 框架在地震和重力计算下内力计算 （1周）第六部分 框架内力组合，框架梁配筋计算 （1周）第七部分 框架柱配筋计算，基础设计 （1 周）第八部分 应用结构计算软件（PKPM）建模 （2周）第九部分 复核手算结果并对其进行修改 （1周）第十部分 画图，整理计算书 （2周）第十一部分 评阅及答辩（1周）备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要本次的设计题目是峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生
5、宿舍楼设计，该设计包括建筑设计及结构设计。其中结构设计采用手算一品框架及电算整栋建筑。建筑设计根据建设用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先进行平面功能性设计，其次设计建筑立面，并与建筑平面造型相结合，并充分考虑防火分区及安全疏散。钢筋混凝土框架结构设计包括水平荷载计算及其作用下的侧向位移验算、内力计算，竖直荷载计算及其作用下的内力计算，并考虑延性要求，然后进行内力组合及截面设计。其中水平荷载作用下的内力计算采用D值法，竖直作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。结构电算为钢筋混凝土框架结构电算，遵循参数设定、判断依据、出施工图的设计步骤。关键词： 建筑设计 结构设计 学生宿舍楼 框架结构
6、 结构电算 Abstract My thesis is focused on the students Domitory of Emei Campus of Southwest Jiaotong University,including architecture design,and reinforced concrete-frame structure design.During my design time,I will finish the calculation of it by hand and by computer.According to the statistics 、acr
7、e and users demands,the first thing of the architecture design that to be finished is the design of the architertures useful to fit for the requires.Then will be the appearance of the architecture,and so on.Concrete-frame structure design includes the calculation of horizontal loads and checking com
8、putations of its lateral displacement and internal force,the calculation of vertical load and internal force, and taking the ductility into consideration ,and the compound stress and reinforcing bars calculated, and among the rest, horizontal load adopts D-method, and vertical load adopts bending mo
9、ment-twice distributed method .The calculation of the structure by computer is to use the PKPM,The procedure will follow the rules of it.Also ,the result of the PKPM will be compared with the result by hand.Key words: Architecture design structure design Concrete-frame structurestructure design by c
10、omputer.目录绪论3第一章 建筑设计41.1工程概况41.2平面设计41.3立面设计4第二章 结构设计72.1结构布置及材料采用72.2构件初估92.2.1柱截面初估92.2.2梁尺寸初估102.2.3初选楼板102.3结构计算简图及梁柱刚度计算112.3.1梁的线刚度计算122.3.2柱的线刚度计算122.3.3相对刚度计算132.3.4建筑规则性的判断132.4荷载计算142.4.1恒荷载代表值（标准值）的计算142.4.2活荷载作用下标准值计算162.5水平地震作用计算及内力、位移分析172.5.1重力荷载标准值计算172.5.2多遇水平地震力作用计算及弹性位移验算182.5.4水
11、平地震作用及弹性位移验算212.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算282.6.1横向框架内力计算282.6.2横向框架弯矩二次分配法计算及内力计算342.7 荷载组合412.7.1梁上作用的重力荷载代表值的设计值换算412.7.2内力组合422.7.3框架内力调整472.8截面设计502.8.1横向框架框架横梁正截面配筋计算502.8.2横向框架横梁斜截面配筋计算522.8.3框架柱正截面配筋542.8.4框架柱的斜截面配筋计算592.9基础设计602.9.1设计资料602.9.2柱下独立基础设计基本说明612.9.3柱下独立基础设计61结论68致谢70参考文献71绪论毕业设计是大学本科教育培
12、养目标实现的关键阶段，是毕业前的一次综合性学习阶段，是在工作之前对于大学期间所学知识的一次全面、综合的运用，更是一次作为工民建专业的毕业生跨入这个行业之前的一次练兵。我的毕业设计题目为峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍楼设计，本工程采用6层框架结构体系。此结构体系平面结构布置对称，各种构件布置均匀、规整。在设计过程中，框架梁、柱的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架为多层建筑承受竖向荷载和侧向力的作用的有效形式，可以满足抵抗水平和竖向荷载。针对现在框架结构在工民建中的广泛运用，并且自己在毕业后将继续硕士深造，研究方向为高层建筑与大跨建筑的
13、设计，所以为了给自己打下一个良好的基础，我选择了设计框架建筑作为我在大学本科阶段的最后一次最为重要的综合性学习课程，选择此题目的目的也是希望将自己四年所学的知识总结与应用，设计过程分为建筑部分与结构部分，每部分的设计在指导老师及各种规范的指导下进行，力求做到安全、合理并经济。限于自己的水平有限，在本设计书中难免存在很多考虑不周全与错误之处。望老师批评指正。第一章 建筑设计1.1工程概况本工程坐落于四川省峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍片区，为6层框架结构，建筑场地为20mX80m，建筑面积为50008000m2，地面粗糙程度为B类，场地类别为类，抗震等为三级。1.2平面设计平面设计为
14、参考西山梁4、5号学生宿舍楼进行设计，设计思路为在与西山梁其他4、5号楼的宿舍在大体上保持一致的前提下，充分考虑学生的使用要求及建筑的居住要求，从整体到局部进行设计，本设计中所采用的尺寸在满足规范的前提下，实测西山梁5号学生宿舍楼、大板2、5号学生宿舍楼、生活使用用具的相关尺寸予以设计。本设计参考的规范如下：1.宿舍建筑设计规范 JGJ 36-2005。2民用建筑设计通则 GB 50352-20053.建筑模数协调统一标准 GBJ 2-86本设计的平面相关见附图集中建施02建施04，图1.1.1宿舍布置图，图1.1.2盥洗间布置图，图1.1.3宿舍衣柜详图。1.3立面设计立面设计目的是在紧密结
15、合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下，充分考虑学生宿舍对于采光、通风的要求，运用建筑造型和立面构图的规律进行的，设计内容见附图集中建施05及建施06.图1.1.1 宿舍平面布置图图1.1.2 盥洗间平面图图1.1.3 宿舍衣柜平、立面图第二章 结构设计2.1结构布置及材料采用该建筑为学生宿舍，布置较为规整，楼层数为6层，每层的楼板间距为3.6m，即层高3.6米，女儿墙高度1.2米，主体建筑（不包含女儿墙）高度为21.6米，因此考虑采用全现浇框架结构体系，结构选型图见图2.1.1。填充墙为240mm厚普通砖，门为钢铁门，门洞尺寸1.2m2.1m。窗为钢框玻璃窗
16、，窗洞尺寸为1.2m1.5m混凝土采用：柱采用：C30,fc=14.3n/mm2,ft=1.43n/mm2 梁、板采用：C25,fc=11.9n/mm2,ft=1.27n/mm2钢筋采用：梁、柱纵筋采用HRB400级钢，箍筋采用HPB235级钢，fy=fy=210n/mm2查建筑抗震设计规范附录A可知本地区抗震设防烈度为为7抗震，建筑抗震设防等级为三级,建筑结构安全等级为三级,设计基本地震加速度0.10 g,设计地震分组:第二组;场地类别:二类;特征周期Tg=0.40s查建筑结构荷载规范6.1及附录D.4，基本雪压So=0.2kn/m2变形缝宽度应H/300=21.6/300m=72mm，考虑
17、模数限制，变形缝设为90mm。图2.1.1 结构选型图2.2构件初估2.2.1柱截面初估计算简图见图2.1.2柱的负载面积示意图所示图2.2.1柱的负载面积计算简图边柱的负载面积为中柱的负载面积为由建筑抗震设计规范可知，本工程位于四川峨眉，抗震设防烈度为7，设计基本地震加速度为0.10g，抗震等级为3级，轴压比限制为un=0.9，各层的重力荷载代表值暂时近似取为14kn/m2.柱的截面初估采用公式式2-1-1式中N为柱组合的轴压力设计值，；F为按简支状态计算的柱的负载面积，为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kn/m2.为考虑地震作用组合后柱轴压力的增
18、大系数，边柱取1.3，不等跨内取1.25，等跨内柱取1.2n为验算截面以上的楼层层数Ac为柱截面面积fc为混凝土轴心抗压强度设计值为框架柱的轴压比限值，3级框架取为0.9。且：按上诉方法确定的柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4由此，得：边柱中柱根据上述计算结果并综合其他因素，柱截面取为：底层柱600mm600mm 其它层柱500mm500mm2.2.2梁尺寸初估表2-1-1 梁的尺寸选择层号混凝土强度等级横梁（bh）横梁（bh）16C25AB,CDBC3505003505003503502.2.3初选楼板楼板为现浇双向连续板，0.02L=0.
19、023.9m=78mm，故初选楼板厚t=100mm。2.3结构计算简图及梁柱刚度计算说明：选取一榀框架作为计算单元。本设计中，选取第轴线作为计算单元。假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接，梁跨度等于柱截面形心轴线间距。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面。基顶标高暂定为-1.0m，故底层柱的计算高度为4.6m，其余各层柱的计算高度均为3.6m。混凝土采用： 柱采用：C30,fc=14.3n/mm2,ft=1.43n/mm2 梁、板采用：C25,fc=11.9n/mm2,ft=1.27n/mm2框架结构计算简图见图2.3.1，图2.3.2所示。图2.3.1 横向框架计算简图图2.3.2 纵向框架
20、计算简图2.3.1梁的线刚度计算表2-3-1 梁的线刚度计算2.3.2柱的线刚度计算表2-3-2柱的线刚度计算2.3.3相对刚度计算令26层柱子的线刚度为1.0，其余各柱的相对线刚度计算结果如图2.3.3。2.3.4建筑规则性的判断经判定，本建筑符合建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）中3.4.2条关于建筑竖向和水平规则性之规定：一竖向不规则情况。1. 侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻的上一层的70%，或者小于其上相邻3个楼层的侧向刚度平均值的80%，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。2. 竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递。3
21、. 楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%二水平不规则情况。1.扭转不规则：楼层的最大弹性水平位移，大于该楼层梁端弹性水平位移平均值的1.2倍。2.凹凸不规则：结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。3楼板局部不连续：楼板的尺寸和平面刚度的急剧变化。综上所述，经过本处及本设计后续部分的判定，本设计不存在竖向和水平不规则的情况。图2.3.3 相对线刚度计算 2.4荷载计算2.4.1恒荷载代表值（标准值）的计算1上人屋面防水层：30厚C20细石混凝土 1.0kn/m2三毡四油铺小石子 0.4kn/m2找平层：20厚水泥砂浆 0.0220kn/m3=0.4
22、kn/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆 2.5%找平 0.0414kn/m3=0.56kn/m2保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5kn/m3=1.16kn/m2结构层：100厚现浇混凝土板 0.125kn/m3=2.5kn/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.117kn/m3=0.17kn/m2合计 6.19kn/m22.标准层楼面小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kn/m2结构层：100厚现浇混凝土板 0.125kn/m3=2.5kn/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117kn/m3=0.17kn/m2合计 3.22kn/m23.梁自重1）横梁AB,CD跨（350500）0.35
23、（0.5-0.1）25kn/m37.52=52.5knBC跨（350350）0.35（0.35-0.1）25kn/m32.1=4.6kn抹灰层 10厚混合砂浆AB,CD跨0.01(0.5-0.1) 2+0.35 17kn/m37.52=2.93knBC跨0.01(0.35-0.1) 2+0.35 17kn/m32.1=0.3kn合计60.33kn/m折算为均布线荷载 60.33、（7.52+2.1）=3.52kn/m2)纵梁（350500）自重：0.35(0.5-0.1) 25kn/m3=3.5kn/m3抹灰10厚混合砂浆0.01(0.5-0.1) 2+0.35 17kn/m3=0.20kn/
24、m3合计 3.7kn/m3)柱自重底层柱（600600）自重 0.60.625kn/m3=9kn/m3抹灰 0.010.6417kn/m3=0.41kn/m3合计9.41kn/m3标准层柱（500500）自重 0.50.525kn/m3=6.25kn/m3抹灰 0.010.5417kn/m3=0.34kn/m3合计6.59kn/m34）外纵墙240厚普通砖，外墙面贴瓷砖（0.5kn/m2），内墙面为20mm厚水泥粉刷，窗洞为1.21.5，采用钢框玻璃窗。自重0.243.9(3.6-0.5)-1.21.5 15kn/m3=37.1kn窗1.21.50.45kn/m2=0.81kn瓷砖墙面 3.9
25、(3.6-0.5)-1.21.5 0.5kn/m2=5.25kn水泥粉刷内墙面3.9（3.6-0.5）-1.21.5 3.6kn/m2=3.6kn合计43.06kn折算为均布线荷载 11.04kn/m5)外横墙240厚普通砖 15kn/m2自重 0.24（3.6-0.5）15kn/m2=11.2kn/m瓷砖0.5(3.6-0.5)=1.55kn/m水泥粉刷内墙面（3.6-0.5）0.36kn/m2=1.12kn/m合计13.87kn/m6)内纵墙240厚普通砖，门洞1.22.1，钢铁门，0.45kn/m2自重0.24(3.6-0.5) 3.9-1.22.1 19kn/m3=34.45kn门重1
26、.22.10.45=1.13kn/m内外瓷砖墙面3.9(3.6-0.5)-1.22.1 0.52=9.57kn合计45.15kn折算为均布线荷载11.58kn/m7)内横墙240厚普通砖自重0.24（3.6-0.5）15kn/m3=11.16kn/m内外瓷砖墙面（3.6-0.5）0.5kn/m=1.12kn/m合计12.28kn/m2.4.2活荷载作用下标准值计算1屋面和楼面活荷载标准值查建筑结构荷载规范4.1.1有上人屋面2.0kn/m楼面2.0kn/m2.雪荷载Sk=rSo=0.501.0=0.50kn/m2So:n=50,So=0.5kn/m2, r=1.0屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，
27、两者中取大值。2.5水平地震作用计算及内力、位移分析说明：本工程主体高度为21.6米，且以剪切变形为主，质量和刚度沿高度均匀分布，适用于底部剪力法计算水平地震作用。该方法将结构简化为作用在各楼层位置的多质点葫芦串，结构剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。2.5.1重力荷载标准值计算1.各构件的重力荷载代表值计算1）荷载汇总（kn/m）表2-5-1 构件线荷载汇总构件上人屋面标准层楼面横梁纵梁底层柱线荷载值6.193.223.523.79.4构件标准层柱外纵墙外横墙内纵墙内横墙线荷载值6.5911.0413.8711.5812.282）标准层的墙体重力荷载标准值（31.2-0.58）
28、11.042+（17.1-30.5）13.87+（31.2-0.58）11.58+（17.1-30.5）12.2818=4580.5kn3)首层的墙体重力荷载标准值（31.2-0.68）（11.042+11.582）+（17.1-30.6）（13.87+12.2818）=4788.54）首层柱的重力荷载标准值9.44.636=1556.64kn5）标准层柱的重力荷载标准值6.593.636=900.6kn6)横梁的重力荷载标准值=3.5217.19=541.73kn7）纵梁的重力荷载标准值=3.731.24=461.76kn8）女儿墙:1.2米高，普通砖砌筑，混凝土压顶181.20.24（31
29、.22+17.1）=412.1kn考虑其他一些综合因素，取女儿墙自重450kn2各楼层的重力荷载标准值计算说明：1. 恒载取100%，活载（雪载）取50%计入组合2. 每层的楼梯不另行计算，而改考虑为楼梯间处板重为原有的1.5倍计入荷载值。3. 一般楼层取Gi=1.0横+0.5活+1.0自重4. 墙、梁、柱分层总计，上下各半 1）顶层=450+4580.5/2+541.73+461.76+900.6/2+6.1931.217.10.533.227.53.9=7860.2kn2)标准层=4580.52/2+900.62/2+541.73+461.76+3.2231.217.1+0.533.227
30、.63.9=8821.8kn3）首层=4580.5/2+4788.5/2+541.73+461.76+700.6/2+1556.64/2+ 0.533.227.63.9+3.2231.217.1=9092.1kn3屋面雪荷载标准值计算及活荷载标准值计算=0.5031.217.1=266.76kn=231.217.1=1067.04kn两者不同时考虑，取大值参与计算，Q=1067.04kn4总重力荷载代表值计算=+0.5=9092.1+0.51067.041=9625.62kn=+0.5=8821.8+0.51067.04=9353.32kn=+0.5=7806.2+0.5266.76=7939
31、.58kn2.5.2多遇水平地震力作用计算及弹性位移验算 1.楼层抗侧移刚度计算（见表2-5-2，2-5-3） 采用D值法进行计算。1）横向26层D值计算表2-5-2横向26层D值计算一榀框架，ABCD柱各一根，变形缝任意一侧均为9榀框架，框架抗侧移总刚度=92（9555+16324）=kn/m2）横向1层D值计算表2-5-3横向1层D值计算一榀框架，ABCD柱各一根，变形缝任意一侧均为9榀框架，框架抗侧移总刚度=92（15291+14722）=kn/m 2.5.3自震周期计算1.顶点位移及层间位移计算表格见表2-5-4表2-5-4 位移计算2采用顶点位移法，取t=0.65(考虑填充墙的周期折
32、减系数)：考虑填充墙影响的周期折减系数，框架结构其取值为0.60.73采用能量方法，取t=0.65(考虑填充墙的周期折减系数)式2-5-1综上，由于能量方法与顶点位移法计算相差较小（0.04）故取二者任意进行下一步计算均可，本设计取T1=0.687s参与下一步计算。 2.5.4水平地震作用及弹性位移验算说明：对于以下两类建筑适用于底部剪力法。1 高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构2 近似于单质点体系的结构。故对于本设计，适用于底部剪力法进行抗震计算。计算简图如下图所示。图2.5.1 水平地震计算简图1 水平地震影响系数1的计算。结构基本周期取为顶点位移法的计算
33、结果，T1=0.687s.由抗震规范可知，本结构的抗震设防烈度为7，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为类，设计地震分组为第二组。故有Tg=0.40s, max=0.08.,故需考虑高震型的影响。，故对于一般情况，混凝土结构的=0.05，故2=1.0，=0.9故2 水平地震作用标准值计算 式2-5-2：结构等效总重力荷载：等效系数，抗震规范取值为0.85故本设计，=0.85（9625.62+49355.32+7939.58）=54986.5kn故本设计，在考虑高震型的影响时， 在考虑高震型的影响时，有 式2-5-3式中FEK-结构总水平地震作用标准值（底部剪力）-质点i的水平地震作用标准
34、值 -分别为作用于质点i，j的重力荷载代表值 -分别为质点i,j的计算高度-顶部附加水平地震作用，本设计中作用于6层的顶部。综上，Fi,Vi,Ue及Ue/h的计算见表格2-5-5表2-5-5 Fi,Vi,Ue及Ue/h的计算图2.5.2 水平地震作用下的剪力图3.楼层地震剪力标准值验算根据进行验算，=0.012VEKi：第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力。：剪力系数，本算例取其值为0.012，符合建筑抗震规范5.2.5关于其的规定，且对于竖向不规则的建筑的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数。Gj：第j层的重力荷载代表值。合格。4.地震作用下的弹性位移验算多遇地震下的各楼层层间弹性位移计算
35、见表2-5-4，同时也将其表达为层间位移角ue/h的形式。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限制为1/550，因此各楼层均满足要求。 2.5.4多遇水平地震作用下的框架内力分析说明（计算步骤）：1.地震剪力按D值比例分配到各框架柱，可得各层每根柱的剪力值。 2.通过查表确定反弯点高度比及其修正值并确定反弯点高度。 3.计算每根柱上下端的柱端弯矩。 4.利用节点平衡原理，求出每层各跨梁端的弯矩。 5.求出梁端剪力。 6.由柱轴力与梁端剪力平衡的条件可求柱轴力。1.反弯点高度计算式2-5-4y-D值法的反弯点高度yo-标准反弯点高度比，查表确定(倒三角形荷载)y1-考虑与柱相邻的上下横梁刚度不同时对反弯点高度比的修正系数。y