大连理工大学本科生宿舍楼设计.docx

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1、大连理工大学本科生宿舍楼设计摘 要 在本文中，笔者综合运用高校所学，依据任务书要求进行了现浇钢筋混凝土框架结构宿舍楼的建筑设计及结构设计。 本毕业设计题目为“大连理工高校本科生宿舍楼设计”。本工程所在地为大连（甘井子区），地震设防烈度为7度（0.10g），设计地震分组为其次组。建筑场地类别属于类，冻深0.7m。宿舍楼为钢筋混凝土框架结构体系，不上人屋顶，总建筑面积约5609.52m2。结构总层数为六层，首层层高3.6m，标准层层高均为3.3m，室内外高差0.450m，建筑总高度为20.7m，设计运用年限50年。 关键词：框架结构；结构设计；地震作用；内力计算；内力组合 Design for d

2、ormitory of Dalian University of Technology Abstract In this article,I comprehensived use of what I learn in the university and carried out the cast-in-place reinforced concrete frame structure dormitory building design and structural design，according to the requirements of the mission. The graduati

3、on design topic isDesign for dormitory of Dalian University of Technology. The project is located in Dalian (Ganjingzi District). The seismic fortification intensity is 7 degrees ，and the earthquake group is the second group. The construction site category belongs to class , the frozen deep is 0.7m.

4、 The dormitory is reinforced concrete frame structure system, not on the roof, and the total construction area ois about 5609.52m2. The total number of layers is six， first layer is 3.6m high，standard layer is 3.3m high，and the height between indoor and outdoor is 0.450m. The total height of the bui

5、lding is 20.7m，and the design using age is 50 years. Key Words：Frame Structure; Structure Design; SeismicAction; Internal force calculation； Internal force combination 目 录 摘要 2 Abstract 3 引言 6 1建筑设计说明 7 1.1设计任务书 7 1.2设计依据 7 1.3各部分结构构造 7 1.4防火设计 9 1.5基本要求 10 2 结构设计论述 10 2.1气象条件 10 2.2地质条件 10 2.3地震设防烈

6、度 10 2.4材料选用 10 2.5结构体系 10 2.6施工方式 11 3 框架设计 11 4 荷载统计 14 5多遇地震水平作用计算 18 6风荷载计算 23 7竖向荷载作用下横向框架的内力计算 25 8内力组合 33 9构件截面设计及配筋计算 42 9.1梁截面设计 42 9.2柱截面设计 46 10楼梯设计 48 10.1楼梯板设计 48 10.2平台板设计 50 10.3平台梁设计 51 11 独立基础设计 52 结论 55 参考文献 56 致谢 57 引 言 本毕业设计题目为“大连理工高校本科生宿舍楼设计”。本工程所在地为大连（甘井子区），设防烈度为7度（0.10g），设计地震分

7、组为其次组。建筑场地类别属于类，冻深0.7m。宿舍楼为六层钢筋混凝土框架结构体系，不上人屋顶，总建筑面积约5609.52m2，建筑平面为近似矩形。本工程地势平坦，地面标高31.64-34.93m，地层从上至下为：表层2.0-3.0m厚为人工积累层（黏质粉土）；以下为第四纪沉积土层；标高24.63-25.35m以下为卵石层。地下水位较深，勘测最深钻孔（标高19.73m）未见地下水，且地下水质对各类水源无任何腐蚀性。地基承载力特征值fck= 300kN/m2。基础采纳独立基础，框架梁、柱、板均为现浇，建筑设计运用年限为50年，耐火等级二级，设计包括主体结构部分、楼梯、基础等。 本次设计的内容包括建

8、筑设计部分与结构设计部分。建筑设计内容包括建筑平面设计、建筑立面设计、建筑剖面设计、建筑总平面设计、建筑构造设计等内容，使其满意运用功能及造型美观的要求。并绘制了建筑施工图若干。 本次设计的重点是综合利用我们高校四年所学习的专业学问，包括混凝土结构设计原理、高层建筑结构设计、结构力学、抗震设计以及基础工程等课程，并且学会查找相关学问以及国家规范等；并且学习并娴熟运用相关软件，比如AutoCAD、天正建筑、PKPM、Etabs等。通过本次毕业设计我学习到许多，也更加了解了土木工程，信任这会在以后对我有很大的帮助。 1建筑设计说明 1.1设计任务书 设计名称：大连理工高校本科生宿舍楼。 结构及设计

9、参数：结构为钢筋混凝土的框架结构，建筑面积5609.52左右，基础采纳独立基础，框架梁、柱、板均为现浇。室内外高差0.450m。 基本设计条件：基本风压0.65kN/m2（标准值）；场地粗糙类别为C类；抗震烈度7度，场地类别属于类，设计地震分组为其次组，建筑设计运用年限为50年，耐火等级为二级。 1.2设计依据 住宅设计规范 GB50096-2011 建筑结构荷载规范 GB50009-2012 混凝土结构设计规范 GB50010-2010 建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 建筑设计防火规范 GB50016-2013 建筑结构制图标准 G

10、B/T50105-2010 房屋建筑制图统一标准 GB/T50001-2010 以及相关教材、建筑结构构造图集、建筑设计图集等相关资料。 1.3各部分结构构造 1 施工方法 （1）屋面( 不上人屋面) 20mm厚1:3水泥砂浆面层 10mm厚低标号砂浆隔离层 防水卷材防水层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 保温层（泡沫塑料板） 30mm找坡层 120mm厚钢筋混凝土屋面板 10mm厚板底抹灰顶棚 （2）楼面： 地砖面层 120mm厚钢筋混凝土板 10mm厚板底抹灰顶棚 （3）外墙（由内至外）：20mm厚石灰粗砂粉刷层；300mm厚灰砂砖。 （4）内墙：200mm 厚灰砂砖，双面石灰粗砂粉刷20

11、mm。 2建筑材料选用 墙：轻质砌块 窗：塑钢窗 结构正立面图、背立面图、侧立面图、楼梯剖视图如下所示。 图1.1 正立面 图1.2 背立面 图1.3 侧立面 图1.4 剖面图 1.4防火设计 建筑为六层公共建筑，建筑分类为二类，耐火等级为二级。 建筑总长为58.8m，设有2个楼梯，一个正门及一个侧门；任一房间与外部出口的最远距离不大于24m，平安疏散距离满意规范要求（要求规定30m）。 建筑疏散走廊取2.1m（大于最小净宽1.40m），疏散楼梯取2.1m（大于最小净宽1.20m），外门净宽为3.8m，均满意规范要求。 1.5基本要求 2 结构设计论述 2.1气象条件 雪 荷 载： 0.40k

12、N/m2 基本风压： 0.65kN/m2 2.2地质条件 本工程地势平坦，地面标高31.64-34.93m，地层从上至下为：表层2.0-3.0m厚为人工积累层（黏质粉土）；以下为第四纪沉积土层；标高24.63-25.35m以下为卵石层。地下水位较深，勘测最深钻孔（标高19.73m）未见地下水，且地下水质对各类水源无任何腐蚀性。地基承载力特征值fck= 300kN/m2。 建筑场地类别属于类，冻深0.7m。 2.3地震设防烈度 建筑地震设防烈度： 7度 设计基本地震加速度值： 0.10g 地震分组： 其次组 2.4材料选用 2.5结构体系 结构：现浇式钢筋混凝土框架结构； 楼梯：钢筋混凝土梁板式

13、楼梯。 2.6施工方式 梁、板、柱均为现浇钢筋混凝土。 3 框架设计 3.1结构平面简图 图3.1 结构平面布置简图 由于结构尺寸较大，故取轴一榀框架为例进行计算。 横向框架计算简图如下： 图3.2 横向框架结构简图 3.2构件尺寸确定 （1）梁截面尺寸的确定： 主梁截面高度一般为跨度的1/81/12，次梁截面高度一般为跨度的1/181/12当梁的负载面积较大或荷载较大时，宜取上限值,为防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不宜小于4；梁的截面宽度为梁高的1/31/2,且宽度不易小于200mm。 主梁： 纵向主梁：h=（1/81/12）7200=600900mm，取h=700mm； b

14、=（1/31/2） 700 =233350mm，取h=300mm。 横向主梁： 边跨：h=（1/81/12）6900=575862mm，取h=700mm； b=（1/31/2） 700 =233350mm，取h=300mm。 中跨：h=（1/81/12）2100=175262mm，不合理； 为保证b200mm，取b=200mm，h=600mm。 次梁： h=（1/181/12）6900=383575mm，取h=500mm； b=（1/31/2） 500 =167250mm，取h=200mm。 （2）柱截面尺寸的确定： 框架柱的截面尺寸一般依据柱的轴压比限值计算，公式如下： bchcNfc 柱轴

15、压力增大系数； F简支状态下，柱的负载面积； g单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取12kN/m2； n验算截面以上的楼层数； fc轴心抗压强度设计值，C30查表得fc=14.3kN/m2； 轴压比限值，二级框架柱=0.75（由抗震规范（2010）表6.3.6查得） 计算： N=12（1.05+3.45）7.26=2332.8kN； bchc2332.81030.7514.3=217510mm2； bc=hc466.4mm，取bc=hc=500mm。 （3）屋面及楼面均采纳120mm厚现浇钢筋混凝土 3.3梁柱惯性距的确定 求梁截面惯性距时，考虑现浇楼板的作用,取I=2I0(I0为不考虑楼板

16、翼缘作用的梁截面惯性距)。 E=3.0104N/mm2=3.0107kN/m2（C30） AB、CD跨梁: i=1/12(bh3/L)=2E1/12(0.30.73/6.9)=24.910-4E（m3） BC跨梁: i=1/12(bh3/L)= 2E1/12(0.20.63/2.1)=34.310-4E（m3） 柱: 标准层：i=1/12(bh3/L)= E1/12(0.50.53/3.3)=15.810-4E（m3） 底 层：i=1/12(bh3/L)= E1/12(0.50.53/3.6)=14.510-4E（m3） 计算公式：i=EIl ，对于现浇混凝土框架，中框架梁EI=2EI0，边框

17、架梁EI=1.5EI0，楼梯间处的框架梁EI=1.5EI0。（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。 表3.1 梁的线刚度 位置 E（kN/m2） 截面bh（m） 惯性距I010-3m4 ib104（kNm） AB、CD跨 3.0107 0.30.7 8.575 5.59 BC跨 3.0107 0.20.6 3.6 10.29 表3.2 柱的线刚度 层次 E（kN/m2） 截面bh（m） 层高（m） 惯性距I010-3m4 i104（kNm） 1 3.0107 0.50.5 3.6 5.21 4.34 26 3.0107 0.50.5 3.3 5.21 4.73 3.4刚度计算D值法（横向

18、侧移） 1.底层：h=3.6m 边柱：K=i1+i2ic=5.594.34=1.29 c=0.5+K2+K=0.5+1.292+1.29=0.38 D=12ich2=0.54124.343.62104=2.17104kN/m 中柱: K=i1+i2ic=5.59+10.294.34=3.66 c=0.5+K2+K=0.5+3.662+3.66=0.73 D=12ich2=0.73124.343.62104=2.93104kN/m 2.标准层：h=3.3m 边柱：K=i1+i2+i3+i42ic=5.59+5.594.342=1.18 c=K2+K=1.182+1.18=0.37 D=12ich

19、2=0.37124.733.32104=2.17104kN/m 中柱: K=i1+i2+i3+i42ic=（5.59+10.29）24.732=3.36 c=K2+K=3.362+3.36=0.63 D=12ich2=0.63124.733.32104=3.28104kN/m D1=（2.172+2.932）10410=1.02106kN/m D2=（1.932+3.282）10410=1.042106kN/m D1/ D2=1.02/1.042=0.98>0.7 所以，框架符合要求，为标准框架。 4 荷载统计 4.1恒荷载 1、屋面荷载： 20mm厚1:3水泥砂浆面层 14.50.02

20、=0.29kN/m2 10mm厚低标号砂浆隔离层 200.01=0.20kN/m2 防水卷材防水层 0.10kN/m2 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 14.50.02=0.29kN/m2 保温层（泡沫塑料板） 0.50kN/m2 30mm找坡层 140.03=0.42kN/m2 120mm厚钢筋混凝土屋面板 250.12=3.00kN/m2 10mm厚板底抹灰顶棚 0.24kN/m2 合计 5.04 kN/m2 2、女儿墙： 砌体 0.6140.3=2.52kN/m2 外墙面砖 0.60.62=0.37N/m2 内墙面20厚水泥粉刷 0.60.0220=0.24kN/m2 合计 3.13 k

21、N/m2 3、楼面荷载： 不防水： 地砖面层 0.80kN/m2 120mm厚钢筋混凝土屋面板 250.12=3.00kN/m2 10mm厚板底抹灰顶棚 0.24 kN/m2 合计 4.04kN/m2 防水： 地砖面层 2.00kN/m2 120mm厚钢筋混凝土屋面板 250.12=3.00kN/m2 10mm厚板底抹灰顶棚 0.24 kN/m2 合计 5.24kN/m2 4、横向框架梁及次梁： 主梁： 边跨：钢筋混凝土梁 （0.7-0.12）0.325=4.35kN/m2 顶棚 （0.7-0.12）20.24=0.28kN/m2 合计 4.63kN/m2 中跨： 筋混凝土梁 （0.6-0.1

22、2）0.225=2.4kN/m2 顶棚 （0.6-0.12）20.24=0.23kN/m2 合计 2.63kN/m2 次梁： 钢筋混凝土梁 （0.5-0.12）0.225=1.9kN/m2 顶棚 （0.5-0.12）20.24=0.18kN/m2 合计 2.08kN/m2 5、纵向主梁： 边跨：钢筋混凝土梁 （0.7-0.12）0.325=4.35kN/m2 外墙面砖 0.700.62=0.43kN/m2 内墙涂料 （0.7-0.12）0.28=0.17kN/m2 合计 4.95kN/m2 中跨：钢筋混凝土梁 （0.7-0.12）0.325=4.35kN/m2 内墙涂料 （0.7-0.12）2

23、0.28=0.34kN/m2 合计 4.69kN/m2 6、柱： 边柱：钢筋混凝土柱 0.50.53.325=20.62kN/m2 外墙重 0.53.30.45=0.74kN/m2 内墙涂料 0.5+（0.5-0.3）23.30.28=0.83kN/m2 合计 22.20kN 中柱：钢筋混凝土柱 0.50.53.325=20.62kN/m2 内墙涂料 0.5+（0.5-0.3） 23.30.28=1.48kN/m2 合计 22.11kN 7、墙（标准层）： 括号内为底层 内墙（主梁）： 砌体 （3.3-0.7）0.214=7.28kN/m 涂料 （3.3-0.7）2 0.28=1.46kN/m

24、 合计 8.74kN/m （9.74 kN/m） 内墙（次梁）： 砌体 （3.3-0.5）0.214=7.84kN/m 涂料 （3.3-0.5）2 0.28=1.57kN/m 合计 9.41kN/m （10.42kN/m） 外墙： 砌体 （3.3-0.7）0.314=10.92kN/m 内墙涂料 （3.3-0.7）0.28=0.73kN/m 外墙面砖 （3.3-0.7）0.45=1.17kN/m 合计 12.82kN/m （14.30 kN/m） 8、除梁柱外的墙（卫生间）： 砌体 3.30.214=9.24kN/m 内墙涂料 3.30.28=0.92kN/m 外墙面砖 3.30.45=1.4

25、9kN/m 合计 11.65kN/m （11.09 kN/m） 9、门窗： 木门 0.2kN/m2 钢铁门 0.4kN/m2 铝合金窗 0.4kN/m2 4.2活荷载 1、不上人屋面： 0.5kN/m2 2、楼面：寝室 2.0kN/m2 走廊 2.5kN/m2 3、雪压： 0.4kN/m2 4、风压： 0.65kN/m2 4.3重力荷载代表值计算 1、屋面标准值： G女儿墙=3.13（58.8+15.9）2=467.62kN G屋面=5.0458.815.9=4712kN G梁=4.636.920+4.9558.82+4.6958.82+2.632.110+2.086.914=2037.04k

26、N G柱=22.2024+22.1116=886.56kN G墙=12.82（58.8+6.92）2+9.5312.12+8.746.928+9.072.18+8.7458.82+9.416.927=4955.57 kN G其余=11.65（1.5+2.4）+11.091.2=58.74kN G屋=G女儿墙+G屋面+G梁+12（G柱+G墙+27G其余）=10930.72 kN 2、标准层楼面标准值： G楼面=4.0458.815.9+（5.24-4.04）1.52.427=3893.72kN G墙=4955.57 kN G梁=2037.04kN G柱=886.56kN G其余=58.74kN

27、G标=G楼面+G梁+G柱+G墙+27G其余=13358.87 kN 3、底层楼面标准值： G底墙=14.30（58.8+6.92）2+9.5312.12+9.746.928+9.072.18+9.7458.82+10.426.927=5495.12 kN G楼面=3893.72kN G梁=2037.04kN G底柱=886.563.63.3=967.16kN G其余=58.74kN G标=G楼面+G梁+12G柱+G底柱+12G墙+G底墙=15407.36kN 4、活荷载标准值： Q雪=0.458.815.9=373.97kN Q楼=2.058.815.9+（2.5-2.0）2.158.8=19

28、31.58kN 代表值： Ge屋=10930.72+12373.97=11117.71kN Ge标=13358.87+121931.58=14324.66kN Ge底=15407.36+121931.58=16373.15kN 设计值： 屋 面： G=1.210930.72+1.4373.968=13640.42kN 标准层： G=1.213358.87+1.41931.58=18734.86kN 屋 面： G=1.215407.36+1.41931.58=21193.04kN 5多遇地震水平作用计算 5.1结构基本自振周期计算 结构基本自振周期计算采纳结构顶点位移法。 图5.1 计算简图 公

29、式如下： 假象把集中在各层楼面处重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算的的结构顶点位移 结构基本自振周期考虑非承重砖墙的影响的折减系数，取0.6。 Vi=Gi 第i层的层间位移 k第k层的层间位移 Dij 第i层的层间侧移 由侧移计算得：T=0.264m。 T1=1.70.60.264=0.52s 表5.1 结构顶点的侧移计算 层数 重力荷载代表值（kN） 楼层剪力Vi（kN） 侧移刚度D（kN/m） 层间侧移（m） 楼层侧移（m） 6 11117.71 11117.71 1.042106 0.0011 0.264 5 14324.66 25442.37 1.042106 0.0244 0.263

30、 4 14324.66 39767.03 1.042106 0.0382 0.239 3 14324.66 54091.69 1.042106 0.0519 0.201 2 14324.66 68416.35 1.042106 0.0657 0.149 1 16373.15 84789.50 1.020106 0.0831 0.083 5.2水平地震作用计算 结构高度为20.7m，高度不高且质量和刚度沿刚度分布比较匀称，变形以剪切变型为主，因此，运用底部剪力法计算水平地震作用，即： 查表得： Tg=0.35s max=0.10g Geq=0.85Ge=0.85（11117.71+14324.6

31、64+16373.15）=72071.08kN 水平地震影响系数： 1=（TgT1）0.9max=（0.350.52）0.90.1=0.07 FEK=1Geq=0.0772071.08=5044.98kN T1>1.4 Tg=0.49s n=0.08T1+0.01=0.0516 Fn=nFEK=0.05165044.98kN=260.32kN Fi=HiGik=1nHkGkFEK（1-n） 计算结果如下表： 表5.2 水平地震作用及各楼层地震剪力计算表 Hi（m） Gi（kN） HiGi（kNm） HiGi Fi（kN） Fn（kN） Vi（kN） 6 20.10 11117.71 22

32、3465.97 961398.20 1112.14 260.32 1372.46 5 16.80 14324.66 240654.29 1197.68 2570.14 4 13.50 14324.66 193382.91 962.42 3532.56 3 10.20 14324.66 146111.53 727.16 4259.73 2 6.9 14324.66 98840.15 491.90 4751.63 1 3.6 16373.15 58943.34 293.35 5044.98 各质点受到水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布如下图所示： 图5.2 楼层地震剪力分布图（kN） 5.3

33、多遇水平地震作用下的变形验算 层间位移ui与顶点位移ui的计算公式如下： ui=Vi/Di ui=（u）k 层间弹性位移角，依据建筑抗震设计规范，层间弹性位移角限值<1550,即<1550,则满意规范规定的弹性要求。 表5.3 水平地震作用下的变形验算 层次 Vi（kN） Hi（m） Di(N/mm) ui=Vi/Di(mm) ui/hi ui（mm） 6 1372.46 20.10 1.042106 1.32 0.000399 20.77 5 2570.14 16.80 1.042106 2.47 0.000747 19.45 4 3532.56 13.50 1.042106 3

34、.39 0.001027 16.99 3 4259.73 10.20 1.042106 4.09 0.001239 13.60 2 4751.63 6.90 1.042106 4.56 0.001382 9.51 1 5044.98 3.60 1.020106 4.95 0.001374 4.95 由表中数据可知，最大层间弹性位移角发生在其次层，且0.001382<1550=0.001818，因此，变形满意规范要求。 4、多遇水平地震作用下的内力计算 （1）框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算： 框架柱的反弯点高度比； 标准反弯点高度比； 上下横梁线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数； 上层

35、层高改变修正值； 下层层高改变修正值。 （2）梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下列公式计算： 各层柱端弯矩及剪力计算结果如下表所示： 表5.4 各层柱剪力计算 边柱D 中柱D D和 剪力Vi（kN） 边柱V（kN） 中柱V（kN） 6 K 1.18 3.36 10.42 137.25 25.42 43.20 0.37 0.63 D 1.93 3.28 5 K 1.18 3.36 10.42 257.01 47.60 80.90 0.37 0.63 D 1.93 3.28 4 K 1.18 3.36 10.42 353.26 65.43 111.20 0.37 0.63 D 1.93 3.28 3

36、K 1.18 3.36 10.42 425.97 78.90 134.09 0.37 0.63 D 1.93 3.28 2 K 1.18 3.36 10.42 475.16 88.01 149.57 0.37 0.63 D 1.93 3.28 1 K 1.29 3.66 10.20 504.5 107.33 144.92 0.54 0.73 D 2.17 2.93 表5.5 各层柱端弯矩计算 弯矩 位置 V（kN） y0 y1 y2 y3 M上（kNm） M下（kNm） 6 边柱 25.42 0.38 0 0 0 52.01 31.88 中柱 43.20 0.45 0 0 0 78.41 64

37、.15 5 边柱 47.60 0.45 0 0 0 86.39 70.69 中柱 80.90 0.50 0 0 0 133.49 133.49 4 边柱 65.43 0.48 0 0 0 112.28 103.64 中柱 111.20 0.50 0 0 0 183.48 183.48 3 边柱 78.90 0.50 0 0 0 130.19 130.19 中柱 134.09 0.50 0 0 0 221.25 221.25 2 边柱 88.01 0.50 0 0 0 145.22 145.22 中柱 149.57 0.50 0 0 0 246.79 246.79 1 边柱 107.33 0.69 0 0 0 119.78 266.61 中柱 144.92 0.55 0 0 0 234.77 286.94 6风荷载计算 6.1风荷载计算 计算公式： =zsz0 z风振系数；s风荷载体型系数； z风压高度改变系数； 0基本风压值。