土木工程房建毕业设计.docx
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土木工程房建毕业设计
第一章工程概况
本建筑为七层钢筋混凝凝土框架结构体系学生宿舍楼，建筑面积为12471.94㎡。
宿舍楼楼各层平面图、剖面图、门窗表等见建筑图。
一到七层的结构层高为3.5m，屋面突出层层高为3.3m。
室内外高差3m。
建筑设计使用年限50年。
第二章设计资料
（一）工程地质条件
根据地质报告，场地范围内地下水在地面以下6m，地下水无侵蚀性，不考虑土的液化作用。
土质构成自地表向下依次为：
1.填土层：
厚度约为0.3cm。
2.亚粘土层：
2-6m。
fak≤200kpa
（二）气象资料
基本风压：
W0=0.35KN/㎡，地面粗糙度为C类。
（三）抗震设防烈度
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑场地土类别为二类，场地特征周期为0.35s，框架抗震等级为2级，设计地震分组为第一组。
（四）材料
梁、板、柱的混凝土选用C30，梁、柱主筋采用HRB335箍筋选HPB235，板受力筋选用HRB335。
第三章结构平面布置
（五）结构选型
本建筑为7层学生宿舍，抗震烈度为7度，采用框架结构能适应建筑功能要求，满足建筑造型需要，能充分发挥框架结构容易获得大使用空间的优势，而且适应南宁的施工条件，综合考虑其他结构情况下，采用经过规范设计的框架结构能降低造价，为业主带来可观的经济效益。
考虑场地土层的承载力和抗震要求，采用柱下独立基础。
（六）框架结构布置原则如下：
框架结构是由梁、柱构件组成的空间结构，既承受竖向荷载，又承受风荷载和地震作用，因此，必须设计成双向结构体系，并且应具有足够的侧向刚度，以满足规范、规程的楼层层间最大位移与层高之比的限制。
由于框架的平面布置灵活,可以最大程度的满足使用要求,所以在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够提供较大的建筑空间。
（七）结构体系
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。
结构刚性强则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很容易造成局部受损最后全部毁坏；而韧性大的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至建筑倾倒。
因此框架应沿建筑的两个主轴双向设置，形成双向梁柱抗侧力体系。
且在刚接体系除个别部位外，框架的梁柱应采用刚接，以增大结构刚度和整体性。
（八）结构受力
结构传力路径要求简单、合理且有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，以减少扭转
平面布置应简单、规则、对称、均匀，以保证良好的整体性；避免过大内收和外伸（凹角处应力集中）；质心于刚心宜接近，避免平面不规则结构，
建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构建的截面尺寸和裁量强度宜自下而逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变,以免出现薄弱层。
（九）框架梁截面尺寸
根据《高规》6.3.1条规定，框架结构的主梁截面高度
可按
确定，
为主梁计算跨度；梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200㎜，梁截面的高宽比不宜大于4。
当梁高较小或采用扁梁时，除验算其承载力和受剪截面要求外，尚应满足刚度和裂缝的有关要求。
在计算梁的挠度时，可扣除梁的合理起拱值；对现浇梁板结构，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。
框架梁是框架结构在地震作用下的主要耗能构件，因此梁的塑性铰区必须保证有足够的延性。
梁的剪跨比、截面的剪压比和配筋率、受压区高度比等都是影响梁延性的因素。
按照不同抗震等级对上述各因素的要求，在地震作用下，梁端塑性铰区保护层容易脱落，如果框架梁的截面宽度过小，梁的截面损失比例则比较大。
为了对节点核心区提供约束以提高梁的受剪承载力，梁截面宽度不宜小于柱宽的1/2，如不能满足其要求，则应考虑核心区的有效受剪截面。
（十）柱网尺寸
框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求，又要使结构受力合理，施工方便。
柱网尺寸及层高应根据建筑功能要求、施工条件及材料设备等各方面因素来确定。
框架柱的截面尺寸可根据柱支撑的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值
（荷载分项系数可取1.30），按下列公式估算柱截面积
，然后再确定柱边长。
1.仅有风荷载作用或无地震作用组合时
2.有水平地震作用组合时
为增大系数，框架结构外柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；框剪结构外柱取1.1~1.2，内柱取1.0.
有地震作用组合时柱所需截面面积为：
式中
——柱轴压比限值见《混凝土规范》表11.4.16
——混凝土轴心抗压强度设计值
校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求：
非抗震设计时，不宜小于250mm，抗震设计时，不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm；柱截面高宽比不宜大于3；柱剪跨比宜大于2，以避免产生剪切破坏。
在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力。
框架柱剪跨比可按下式计算：
式中
——框架柱的剪跨比，反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面的有效高度之比值
——柱端截面组合的弯矩计算值，可取上下端的较大值
——柱端截面与组合弯矩计算值对应的组合剪力计算值
——计算方向上截面的有效高度
框架柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列条件：
无地震作用组合时：
有地震作用组合时：
剪跨比大于2
剪跨比不大于2
式中
——剪力设计值
——矩形截面的宽度，T形截面、工形截面的腹板宽度
——计算方向上截面的有效高度
——混凝土强度的折减系数
（十一）现浇板的厚度
按照受力特征，混凝土楼盖的周边支撑板可分为单向板和双向板。
用
、
分别表示长短跨方向的计算跨度，将
的板称为单向板，即主要在一个跨度方向受弯曲的板；
的板称为双向板，即在两个跨度方向受弯的板。
对于2＜
＜3的板，可按单向板设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋。
各类现浇板为满足承载力和刚度、防火和预埋暗管的要求，板的最小厚度和板厚与跨度的比值都必须满足：
一般楼层现浇板厚不应小于80mm，当板内有预埋暗管时不宜小于100mm；顶层楼板厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋；普通地下室顶板厚度不宜小于160mm；等等《混凝土设计规范》的相关规定。
单向板：
为了保证刚度，单向板的厚度应不小于跨度的1/40（连续板）、1/35（简支板）以及1/12（悬臂板）。
在满足上述要求的前提下，为减轻现浇板的自重并且节约资源，板厚应尽量的薄些。
双向板：
板厚不宜小于80mm，由于挠度不再另外验算，双向板的板厚与短跨跨度的比值
需满足刚度的要求:
简支板
≥1/45
连续板
≥1/50
对于周边与梁整体连接的双向板，由于在两个方向受到支撑结构对变形的约束，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小。
所以，对四边都与梁整体连接的现浇板，规范允许对其弯矩设计值按以下几种情况进行折减：
中间跨和跨中截面以及中间支座截面处，可减小20%
边跨的跨中截面以及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当
＜1.5,时可减小20%；当1.5≤
≤2.0时可减小10%，式中
为垂直与楼板边缘方向板的计算跨度；
为沿楼板边缘方向板的计算跨度。
楼板的角区格不折减。
（十二）抗震设防
建筑在设计时应满足当地的抗震设防烈度,对于重要的建筑物还要提高设防等级。
因此结构布置应能抵抗地震来袭时的地震力。
即应满足“三水准，两阶段”的基本抗震设防要求。
（十三）框架梁柱尺寸的确定
通过用pkpm建模计算，综合比较各种结构布置方案，选出满足要求的最优方案，结构布置图详见附录资料。
第四章荷载计算
（十四）楼板荷载
3.恒荷载
楼面层面荷载
构造层
面荷载（KN/㎡）
陶瓷地转楼面
0.6
120厚板
3
天棚混合砂浆
0.24
合计
3.84取4
上人屋面荷载
构造层
面荷载（KN/㎡）
防水层（屋1）
2.4
120厚板
3
天棚混合砂浆
0.24
合计
5.64取6
卫生间面荷载
构造层
面荷载（KN/㎡）
陶瓷地转楼面
0.6
120厚板
3
找平层（15厚水泥砂浆）
0.3
防水层
0.3
蹲位折算荷载
1.5
天棚混合砂浆
0.24
合计
5.94取6
4.活荷载
类别
单位KN/㎡
一般房间
2
卫生间
2
阳台
2.5
楼梯
3.5
走廊
2
屋面
2
（十五）梁自重
需要计算的5轴框架的梁尺寸为200×600，其自重为：
25×0.2×0.6=3（kN/m）
抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）：
0.01×（0.6-0.12）×2×17=0.1632（kN/m）
小计：
3.2（kN/m）
（十六）墙体自重
要计算的5轴框架的墙体，由建筑图要求得知：
外墙
类别
单位：
KN/m^2
外墙用190自隔热砖
3.42
外墙28做法自重
0.5
内面装饰水泥石灰砂浆20厚
0.4
合计
4.32
内墙
190厚普通砼空心砌块
1.957
装饰20厚水泥石灰砂浆
0.8
合计
2.757
5.5轴框架梁上的墙体线荷载
6.8m跨度内墙线荷载：
（3.5-0.6）×2.752=8（kN/m）
3.4m跨度内墙线荷载：
由于有楼梯门，乘以折减系数0.8
8×0.8=6.4（kN/m）
2.75m和1.235m外墙线荷载：
4.32×（3.5-0.6）=12.6（kN/m）
第五章楼板设计
因为在确定框架计算简图时需要利用楼板的传递，因此，在进行框架手算之前应进行楼板的设计。
各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，梁系把楼盖分为一些双向板和单向板。
考虑到管线的布置和楼板裂缝的控制，全部板厚取120mm，雨蓬板厚取100mm，下面以设计二层
轴线框架6.8m跨度梁旁的一块设计板为例。
（十七）楼板计算过程
6.基本资料：
1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：
固定/固定/固定/固定/
2、荷载：
永久荷载标准值：
g＝4.00kN/m2
可变荷载标准值：
q＝2.00kN/m2
计算跨度 Lx=3600mm ；计算跨度 Ly=6950mm
板厚 H=120mm；砼强度等级：
C30；钢筋强度等级：
HRB335
3、计算方法：
弹性算法。
4、泊松比：
μ＝1/5.
5、考虑活荷载不利组合。
7.计算结果：
Mx=（0.03946+0.00445/5）*（1.20*4.00+1.40*1.00）*3.6^2=3.24kN·m
考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：
Mxa=（0.09387+0.01869/5）*（1.4*1.00）*3.6^2=1.77kN·m
Mx=3.24+1.77=5.01kN·m
Asx=257.92mm2，实配φ10@200（As＝393.mm2）
ρmin＝0.215%，ρ＝0.327%
My=（0.00445+0.03946/5）*（1.20*4.00+1.40*1.00）*3.6^2=0.99kN·m
考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：
Mya=（0.01869+0.09387/5）*（1.4*1.00）*3.6^2=0.68kN·m
My=0.99+0.68=1.67kN·m
Asy=257.92mm2，实配φ10@200（As＝393.mm2）
ρmin＝0.215%，ρ＝0.327%
Mx'=0.08236*（1.20*4.00+1.40*2.00）*3.6^2=8.11kN·m
Asx'=278.53mm2，实配φ10@200（As＝393.mm2,可能与邻跨有关系）
ρmin＝0.215%，ρ＝0.327%
My'=0.05704*（1.20*4.00+1.40*2.00）*3.6^2=5.62kN·m
Asy'=257.92mm2，实配φ10@200（As＝393.mm2,可能与邻跨有关系）
ρmin＝0.215%，ρ＝0.327%
8.跨中挠度验算：
Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值
（1）、挠度和裂缝验算参数：
Mq=（0.00445+0.03946/5）*（1.0*4.00+0.5*2.00）*3.6^2=0.80kN·m
Es＝200000.N/mm2Ec＝29791.N/mm2
Ftk＝2.01N/mm2Fy＝300.N/mm2
（2）、在荷载效应的准永久组合作用下，受弯构件的短期刚度Bs：
①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝0.80/（0.87*90.*393.）=26.005N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.00654
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.00654*26.00）=-6.561
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
②、钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE：
αE＝Es/Ec＝200000.0/29791.5=6.713
③、受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf'：
矩形截面，γf'＝0
④、纵向受拉钢筋配筋率ρ＝As/b/ho＝393./1000/90.=0.00436
⑤、钢筋混凝土受弯构件的Bs按公式（混凝土规范式7.2.3－1）计算:
Bs=Es*As*ho^2/[1.15ψ+0.2+6*αE*ρ/（1+3.5γf'）]
B＝200000.*393.*90.^2/[1.15*0.200+0.2+6*6.713*0.00436/（1+3.5*0.00）]=1050.21kN·m2
（3）、考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ：
按混凝土规范第7.2.5条，当ρ'＝0时，θ＝2.0
（4）、受弯构件的长期刚度B，可按下列公式计算：
B＝Bs/θ（混凝土规范式7.2.2）
B＝1050.21/2=525.107kN·m2
（5）、挠度f＝κ*Qq*L^4/B
f＝0.00250*5.0*3.60^4/525.107=4.006mm
f/L＝4.006/3600.=1/899.，满足规范要求！
9.裂缝宽度验算：
①、X方向板带跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝2.61*10^6/（0.87*100.*393.）=76.531N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*76.53）=-0.604
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.200*76.531/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.017mm，满足规范要求！
②、Y方向板带跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝0.80*10^6/（0.87*90.*393.）=26.005N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*26.00）=-3.914
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.200*26.005/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.006mm，满足规范要求！
③、左端支座跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝5.34*10^6/（0.87*100.*393.）=156.212N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*156.21）=0.265
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.265*156.212/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.046mm，满足规范要求！
④、下端支座跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝3.70*10^6/（0.87*100.*393.）=108.179N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*108.18）=-0.105
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.200*108.179/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.024mm，满足规范要求！
⑤、右端支座跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝5.34*10^6/（0.87*100.*393.）=156.212N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*156.21）=0.265
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.265*156.212/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.046mm，满足规范要求！
⑥、上端支座跨中裂缝：
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝3.70*10^6/（0.87*100.*393.）=108.179N/mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*120.=60000.mm2
ρte＝As/Ate（混凝土规范式7.1.2－4）
ρte＝393./60000.=0.007
当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
ψ＝1.1-0.65*2.01/（0.01*108.18）=-0.105
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.200*108.179/200000.*（1.9*20.+0.08*10.00/0.01000）=0.024mm，满足规范要求！
第六章计算简图
（十八）横向框架简图
假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。
轴线框架各层柱截面尺寸不变，故框架梁的跨度等于柱截面形心之间的距离。
轴框架计算简图见下图
轴线框架计算简图6.1
（十九）楼面板荷载传递图
图6.2
由平面图可知，
轴框架承受的荷载来自板、纵梁和框架自重。
（二十）恒荷载作用下
轴框架计算简图
5轴框架的荷载为板传来的荷载、梁上墙体和梁自重的和。
由于各层计算过程相同，以下仅取一层框架计算汇总恒荷载，其他楼层恒荷载详见图图6.2。
10.梁自重
由第四章
（2）的梁计算得知粱的线荷载为:
3.2kN/m
11.作用在梁上的墙线荷载：
6.8m跨度内墙线荷载：
（3.5-0.6）×2.752=8（kN/m）
3.4m
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