校学生宿舍结构设计框架毕业论文.docx
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校学生宿舍结构设计框架毕业论文
1．前言
毕业设计是土木工程学习的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合学习的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结和综合运用。
本毕业设计分三个阶段完成：
1、建筑设计阶段：
毕业设计的初期工作主要是选题与建筑设计。
在此阶段里，我根据毕业设计任务书的要求，运用《房屋建筑学》等学科中的知识，首先了进行建筑设计。
建筑设计主要解决以下问题：
①环境、场地、体形；②与人的活动有关的空间组织；③建筑技术可行性；④建筑艺术。
建筑总体造型采用了Y字形，这样，一方面满足学院宿舍的功能分区，另一方面为使用宿舍的同学们准备了综合活动场所，令建筑外形更具层次感。
这样，在建筑总体设计中，既顾及了整体美观，又达到了功能齐备。
2、结构设计阶段：
结构设计是毕业设计的重点内容之一，是建筑设计的基础上进行的，且通过协调建筑方案设计与主体结构二者的关系，力争将合理的结构形式与建筑使用和美观需要统一起来。
结构设计依据设计任务书的要求，先确定结构荷载，再分楼层板、框架、楼梯和基础等四个部份分别进行。
1）楼层板设计
毕业设计中进行了天面板的内力和配筋计算。
根据结构设计方案，天面板的板块有双向板和单向板，计算时主要是运用了《混凝土与砖石砌体结构》中所学习的理论知识，首先按最不利载荷分布，计算双向板的内力分布，主要计算了板块的跨中、支座断面的弯矩，再按满荷分布计算单向板的内力，最后计算配筋。
2）框架设计
框架设计是毕业设计中的重中之重，其中我们主要运用了《结构力学》和《混凝土与砖石砌体结构》中所学习的理论知识，根据毕业设计要求，我们进行了一榀框架的内力和配筋计算，全部计算过程由四部份构成：
A、竖向荷载作用下内力计算：
采用分层法近似计算，我们将一榀框架分作顶层、中间层和底层三个不同的受力层面，计算其杆件的刚度和相对刚度，再用力矩分配法计算各层各杆件在恒载、活载作用下的各特征点的弯矩，再根据弯矩的一阶导数即为剪力这个基本原理，计算特征点剪力和0剪力点，最终确定框架梁跨中的弯矩极值与极值点。
在各层计算完成后，通过内力组合与分配，得到了竖向荷载作用下的弯矩图和剪力图。
B、水平荷载作用下内力计算：
采用了反弯点法和D值法分别计算，这两种方法都是近似计算，其总体计算过程与竖向荷载作用下内力计算相反，是先计算反弯点高度与剪力，再计算弯矩。
通过计算和结果对比，我们加深了对这两种方法的理解。
本毕业设计中水平荷载作用下的内力计算与内力图是采用了D值法的计算结果。
C、内力组合：
根据梁、柱的不同受力状况分别进行内力组合。
通过内力组合，计算出框架梁的内力极值，以及框架柱在最大弯矩、最大轴力和最小轴力作用下的内力组合，为下一步配筋计算提供基础数据。
D、框架梁柱配筋计算：
有正截面配筋计算和斜截面配筋计算两部份，基本的计算过程是：
判别截面类型、计算最小配筋率、计算理论配筋面积，最后结合理讼配筋面积与最小配筋率配置钢筋。
3）楼梯板设计档梯板是一块单向板，其计算方法和内容与楼层板一致。
4）基础设计
毕业设计中计算了B轴框架柱下的基础，设计分承台和桩基础两部份，本设计是根据地质情况，选用HPC-A500-100预应力管桩，经过计算，确定桩基的受力类型，计算其单桩承载力和布桩形式。
承台计算是根据《建筑地基基础设计规范》、《建筑桩基技术规范》和《钢筋混凝土承台设计规程》中的相关规定，
分别进行了配筋计算和抗冲切、斜截面抗剪、局部承压验算
在结构设计阶段，我们采用了在Excel软件中编辑公式自动计算等方法，克服了计算量大的困难，使毕业设计能如期完成。
3、电算阶段：
按任务书要求完成手算工作后，我们利用建筑结构PKPM软件进行了电算。
最终以电算结果完成了一榀框架、楼层板与框架梁的结构图。
这次毕业设计得到马咏梅老师的全过程指导和同学们的鼎力相助，在此，对马老师和同学们表示感谢。
由于学生初次接触全面的设计，在理论和经验上都很欠缺，且时间有限，设计中必定存在不少缺点和错误，恳请各位老师及同学给予批评指正。
2．设计任务书
2.1设计题目
某校学生宿舍结构设计（框架）。
2.2工程概况
某大学拟在校区内建学生宿舍一栋，七层钢筋混凝土框架结构，可提供约
80个单元房。
2.3设计资料
2.3.1建筑方案
采用钢筋混凝土框架结构，外形美观，具体结构自拟。
2.3.2风载
基本风压为0.50KN/m2（0.60KN/m2、0.70KN/m2），地面粗糙度为B类。
2.3.3工程地质条件
（1）场地地貌：
拟建场地地形较平坦，场地属河漫滩地貌单元。
（2）地层结构及工程地质特征：
据钻探揭露的结果，该地地层按成因类型分类，自上而下可分为耕土层、冲积土层、残积土层及白垩系下统白鹤洞组碎屑岩层四大层。
分述如下：
a.耕土层
（1）：
土黄灰色、灰色，由粘性土、少量松散砂土及植物根系组成，结构松散，基本上遍布全场，局部为灰黄色或黄红色素填土，由粉质粘土及少量碎石或砂土组成。
本层层厚0.5〜2.10米。
b.冲积层：
山淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土以及砂土组成，呈上细下粗的沉积特征，局部地段可见明显的两个沉积回旋，呈厚层状稳定分布于残积土或基岩层上面。
根据土的工程力学性质可将本层分为淤泥、淤泥质土层
（2），粘土、
粉质粘土层（3）、粉土层（4）及冲积砂层（5）四个亚层，每层土的平均厚度为：
淤泥、淤泥质土层
（2）5.0m；粘土、粉质粘土层（3）的平均厚度为：
（3-1）层，流塑〜软塑，2.5m,（3-2）层，可塑，2.5m,（3-3）层，硬塑，2.5m,（3-4）层，坚硬，0.7m;粉土层（4）的平均厚度为：
（4-1）层，松散〜稍密，1.9m，
（4-2）层，中密，1.7m；冲积砂层（5）的平均厚度为：
（5a-1）层，粉、细砂，松散，4.5m,（5a-2）层，粉、细砂，稍密，5.5m，（5a-3）层，粉、细砂，中密，4.65m,（5b-1）层，中、粗、砾砂，松散，4.75m,（5b-2）层，中、粗、砾砂，稍密，3.9m,（5b-3）层，中、粗、砾砂，中密，3.5m,（5b-4）层，中、粗、砾砂，密实，1.55m。
c.残积层（6）：
粉质粘土、粘土，灰黄色、黄红色，含粉细砂，为碎屑沉积岩（泥岩、泥质
粉砂岩为主）经强烈风华残迹而成，为特殊性土体，大面积分布于冲积层之下、基岩层之上（局部缺失），以可塑和硬塑为主。
按其稠密度分为四个亚层：
（6-1）层，软塑，平均层厚1.6m；（6-2）层，可塑为主，平均层厚3.1m；（6-3）层，硬塑，平均层厚3.65m；（6-4）层，坚硬，平均层厚7.6m。
d.基岩层（7）：
泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩等，呈褐色、棕褐色，埋
藏较浅，稳定分布于场区下部。
按其风化程度可分为四个风化岩带：
（7-C）层,
全风化，平均层厚7.65m；（7-I）层，强风化，平均层厚5.9m；（7-M）层，中等风化，平均层厚4.25m；（7-S）层，微风化，平均层厚2.45m。
每层土的工程地质特征见工程地质柱状图。
（3）水文地质概况：
该场地的含水层主要为第（5）层粉、细、中、粗、砾砂，其透水性较好，
汇水能力强，地下水水量较大，所含地下水主要为孔隙性承压水，是区内的主要富水层位。
地下水主要补给源为大气降雨及河涌侧向渗透补给，水位受季节性影
响有小量变化，地下水位埋深为0.00~2.20米，地下水对混凝土结构具有弱至中等腐蚀性。
（4）建议基础方案：
建议采用预应力混凝土管桩或预制方桩。
桩侧岩土摩阻力特征值和桩端岩土端阻力特征值建议如下表：
qsa和qpa建议值表
岩土层名称
稠密度/风化程度
预制管桩
qsa（KPa）
qpa（KPa）
（1）耕土层
9
（2）层淤泥（淤泥质土）
流塑（局部软塑）
—
（3—1）层粉质粘土、粘土
软塑
15
（3—2）层粉质粘土、粘土
可塑
25
（3—3）层粉质粘土、粘土
硬塑
35
（3—4）层粉质粘土、粘土
坚硬
40
（4—1）层粉土
松散~稍密
11
（4—2）层粉土
中密
25
（5a—1）层粉、细砂
松散
—
（5a—2）层粉、细砂
稍密
10
（5a—3）层粉、细砂
中密
25
（5b—1）层中、粗、砾砂
松散
—
（5b—2）层中、粗、砾砂
稍密
16
（5b—3）层中、粗、砾砂
中密
32
（5b—4）层中、粗、砾砂
密实
45
（6—1）层粉质粘土、粘土
软塑
20
（6—2）层粉质粘土、粘土
可塑
30
（6—3）层粉质粘土、粘土
硬塑
40
2100
qsa和qpa建议值表
岩土层名称
稠密度/风化程度
预制管桩
qsa（KPa）
qpa（KPa）
（6—4）层粉质粘土、
粘土
坚硬
45
2800
（7-C）层泥质粉砂岩、
泥岩
全风化
55
3000
（7-1）层泥质粉砂岩、
泥岩
强风化
70
4500
（7-M）层泥质粉砂岩、
泥岩
中等风化
120
5500
（7-S）层泥质粉砂岩、
泥岩
微风化
7500
234建材供应条件
三材由建材公司供应，品种齐全。
墙体采用灰砂砖
2.4建筑设计
绘制建筑平面、立面及剖面图各一张（1:
100）。
2.5结构设计
2.5.1结构设计计算书
1、结构布置。
2、标准层或天面板的内力及配筋计算。
3、一榀框架结构设计（包括竖向荷载作用下的内力计算；风荷载作用下的内力及位移计算；内力组合及配筋计算）。
4、楼梯设计。
5、基础设计。
2.5.2结构施工图
1、标准层或天面结构布置图。
（1：
100）
2、标准层或天面板配筋图。
（1：
100）
3、一榀框架配筋详图。
（1：
50）
4、楼梯配筋图。
（1：
50）
5、基础平面布置图。
（1：
100）
2.6设计要求
1、每个学生应通过毕业设计锻炼自己独立思考问题的能力，提高阅读和使用参考资料、综合运用所学各门知识、分析问题和解决问题的能力。
熟悉并正确使用各种规范。
2、设计方案合理，设计方法正确；计算数据准确可靠；计算书完整、条理清晰、文字简练、书写工整。
3、结构计算要包括数据、计算简图、内力计算公式及必要的计算过程。
4、施工图布局合理，比例恰当，图面正确、简洁，线条、尺寸、符号均应符合制图标准。
5、计算书用电脑编制，施工图要求电脑出图。
（计算书及图纸还应提交电子文档）
2.7参考资料
1、混凝土结构设计原理
2、混凝土结构设计
3、高层建筑结构
4、建筑结构荷载规范GB50009-2001
5、混凝土结构设计规范GB50010-2002
6、建筑地基基础设计规范GB50007-2002
7、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001
8、建筑制图标准GBJ1-86
9、高等学校建筑工程专业毕业设计指导
10、建筑结构静力计算手册
11、混凝土结构构造手册
2.8时间分配（共计十七周）
1、建筑设计：
三周
2、楼板及楼梯设计：
三周
3、一榀框架结构设计：
五周
4、基础设计：
二周
5、施工图绘制：
三周
6、准备答辩：
一周
3．工程概况
3.1结构基本布置
宿舍楼整体结构为丫字形，设计层高3.3m,包括有学生宿舍70套，综合活动室2间等。
1、框架与楼板：
现浇混凝土框架与楼板采用C30混凝土，楼板结构厚度
120mm；
2、墙体：
考虑环保因素，内外墙体均改用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，外
墙厚240mm，内墙厚120mm；
3、门窗：
宿舍采用钢塑门窗，综合活动室采用玻璃门、钢塑推拉窗，门窗具体尺寸与数量见《门窗数量表》；
4、基础：
工程采用预制管桩基础；
5、装饰：
外墙：
抹灰面贴外墙砖；内墙与天棚：
抹灰面涂内墙乳胶漆；卫浴内墙：
抹灰面贴瓷砖；楼地面（包括四楼活动平台地面）：
水泥砂浆找平层贴防滑地砖；楼顶：
防水层上做大阶砖隔热层，周边设天沟作有组织排水。
3.2框架布置
3.2.1柱网布置
结构柱网布置见下页。
3.2.2框架计算简图
根据毕业设计任务书要求，整体结构采用电算，并取一榀框架作手工计算，
故取①〜⑧轴框架作计算简图如下：
纵横向框架计算简图见下页。
本设计中，按横向的平面框架进行计算。
BR
-
横向框架简图
纵向框架简图
3.2.3梁、柱、板截面尺寸的初步确定
1、梁截面尺寸估算
梁截面高度一般取梁跨度的1/12〜1/8进行估算，梁宽取梁高的1/3〜1/2。
A-B梁：
高为5200X1/12〜1/8）=433〜650mm,取h=600mm；
A-B梁：
截面宽度取600X（1/3〜1/2）=200〜300mm,取b=300mm；
B-C梁：
高为2400X1/12〜1/8）=200〜300mm,考虑到梁高一般大于400mm,故取h=400mm；
A-B梁：
截面宽度取400X1/3〜1/2）=133〜200mm,考虑与A-B梁一致，取b=300mm；
悬臂梁：
高为1800X1/6〜1/5）=300〜360mm,考虑到梁高一般大于400mm,故取h=400mm；
A-B梁：
截面宽度取400X1/3〜1/2）=133〜200mm,考虑与A-B梁一致，取b=300mm；
1-8梁：
高为3900X1/12〜1/8）=325〜487.5mm,考虑1-8为外围框架，其结构与A-B梁的一致性,故取h=600mm；
A-B梁：
截面宽度取600X1/3〜1/2）=200〜300mm,取b=300mm；
2、板截面尺寸估算
hmax=1/50Xmax=1/50X200=104mm,考虑到楼板的统一性，取等厚楼板120mm。
3、柱截面尺寸估算
根据柱的轴压比限值按下列公式计算:
1）柱组合的轴压力设计值=bFgn
其中：
B考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,中柱取1.25;
其中：
F按简支状态计算柱的负载面积；
其中：
gE为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取（12〜15）kN/m2;
其中：
n为验算截面以上的楼层层数。
2）Ac=N/（［川柯
其中：
［阳］为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《建筑抗震设计
规范GB50011-2001》取0.9。
其中：
fc为混凝土轴心抗压强度设计值，C30为14.3N/mm2。
3）截面计算：
A轴柱：
N=1.3X3.9（522+1.8））14X7=2186KN
A轴柱：
Ac=2186X103/（0.914.3）=169852mm2
B轴柱：
N=1.25X3.9X.2+2.4）/2）14X7=1815KN
B轴柱：
Ac=1815>103/（0.914.3）=141026mm2
C轴柱：
N=1.3>（3.92（4/2）14>7=596KN
B轴柱：
Ac=596X103/（0.914.3）=46327mm2
综合以上计算结果并考虑建筑模数等因素取A轴柱和B轴柱截面为
500mnX500mm，C轴柱截面为400mnX400mm。
3.3载荷值计算
1、楼板荷载计算：
楼板荷载计算表
荷载类型
结构层
计算式
荷载（KN/m2）
顶板恒载
120mm高大阶砖隔垫层
1.6
二毡三油层
0.3
20mm水泥砂浆找平层
0.02X20
0.4
120mm厚混凝土楼板
0.12X25
3.0
15mm厚板底粉刷层
0.015X17
0.26
顶板恒载
小计
5.56
顶板活载
不上人屋面计算活载
0.7
楼层板恒载
80mm厚地砖（含找平层）
0.68
楼板荷载计算表
荷载类型
结构层
计算式
荷载（KN/m2）
120mm厚混凝土楼板
0.12X25
3.0
15mm厚板底粉刷层
0.015X17
0.26
小计
3.94
楼梯板,
恒载（取楼层板恒载之1.5倍）
3.94X1.5
5.91
楼层板活载
宿舍与走廊计算活载
2.0
天台计算活载
2.5
综合活动室活载
3.5
2、梁体荷载计算
梁体自重（扣除楼板厚度部份自重）
梁自重计算表
梁体截面
容重
（KN/m3）
自重
（KN/m）
梁侧抹灰
（KN/m）
总重
（KN/m）
b（mm）
h（mm）
300
400
25
3.00
0.22
3.22
300
600
25
4.50
0.32
4.82
500
600
25
7.50
0.37
7.87
300
900
25
6.75
0.47
7.22
3、柱体荷载计算
柱体自重（扣除楼板厚度部份自重）
柱自重计算表
梁体截面
容重
（KN/m3）
自重
（KN）
梁侧抹灰
（KN）
总重
（KN）
400X400
25
12.72
1.30
14.02
500X500
25
19.88
1.62
21.50
①500
25
15.61
1.27
16.88
4、墙体荷载计算
墙体荷载偏安全考虑，按不扣除门窗洞口所占体积计算，墙体高度按楼层高度
减梁高考虑
墙体荷载计算表
墙体类型
结构层
计算式
荷载
（KN/m）
外墙
8mm厚外墙墙砖
0.008X20X2.7
0.43
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X2.7
0.81
240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
0.24X5.5X
3.56
15mm厚粉刷层
0.015X17X2.7
0.69
小计
5.49
房间内墙
15mm厚粉刷层（两侧）
0.015X17X2.7X
1.38
120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
0.12X5.5X
1.78
小计
3.16
卫生间外墙
8mm厚外墙墙砖
0.008X20X2.7
0.43
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X2.7
0.81
240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
0.24X5.5X
3.56
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X2.7
0.81
5mm厚陶瓷锦砖
0.12X2.7
0.32
小计
5.93
卫生间内墙
5mm厚陶瓷锦砖
0.12X2.9
0.35
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X2.9
0.87
120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
0.12X5.5XZ.9
1.78
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X2.9
0.87
5mm厚陶瓷锦砖
0.12X2.9
0.35
小计
4.22
综合活动室外墙与女儿墙
（按1.5m高计算）
8mm厚外墙墙砖
0.008X20X1.5
0.24
15mm水泥砂浆找平层
0.015X20X1.5
0.45
240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
0.24X5.5X1.5
1.98
15mm厚粉刷层
0.015X17X1.5
0.38
小计
3.05
3.4材料选用
22
梁板柱的混凝土采用C30,ft=1.43N/mm,fc=14.3N/mm;
_2_2
梁柱纵向筋采用HRB335,fy=300N/mm;箍筋采用HPB235,fy=210N/mm;
4.天面板的内力及配筋计算
4.1结构平面布置
取①〜⑧天面板计算，简图如下:
一”
1
i
I
1
1
i
1
i
1
i
1
i
1
2
3
4
5
6
V—
7
8
由于板厚h=120mm，h>1/50=78mm，可不作挠度验算。
4.2板体配筋计算
4.2.1荷载标准值与计算荷载
22
g=5.56KN/m2，q=0.7KN/m2
计算跨中最大弯矩时的计算荷载：
'2
g=g+q/2=1.25.56+1.4（X7/2=7.16KN/m
q=q/2=1.457/2=0.49KN/m2
计算中间支座最大弯矩时的计算荷载：
2
p=g+q=1.25.56+1.4（X7=7.65KN/m2
4.2.2双向板内力计算
米用最不利荷载布荷（棋盘式布荷）方式，计算式如下:
；Q；<
跨中弯矩：
M=mV原支承状态）>gXx+mV四边简支状态）>qXL
支座弯矩：
M=m'旳Xx2
上式中，泊松比v取0.2。
双向板内力列下表计算：
双向板内力计算表
板号
lx/ly
弯矩系数
最大弯矩
（KN-m）
A
0.722
原支承状态
m1=0.0206
m2=0.0380
Mx=3.646
My=4.587
Mx=Mx"=7.743
My=My"=3.322
m1=-0.0740
m2=-0.0874
四边简支状态
m1=0.0711
m2=0.0305
B
0.615
原支承状态
m1=0.0508
m2=0.0173
Mx=2.477
My=1.248
Mx=3.295
My=1.035
m1=-0.1080
m2=-0.0781
四边简支状态
m1=0.0799
m2=0.0251
D
0.722
原支承状态
m1=0.0310
m2=0.0120
Mx=4.213
My=2.315
Mx=Mx"=7.743
My=My"=3.322
m1=-0.0720
m2=-0.0567
四边简支状态
m1=0.0711
m2=0.0305
E
0.615
原支承状态
m1=0.0166
m2=0.0479
Mx=1.319
My=2.228
Mx=Mx"=3.295
My=My"=1.035
m1=-0.0770
m2=-0.1014
四边简支状态
m1=0.0799
m2=0.0251
JJ样J
hf——'r
g+q
4.2.3单向板内力计算
1、截取1m板宽作计算单元，计算简图如右：
2、弯矩计算：
短跨固端弯矩：
M=-（g+q）l2/8=-3.099KNm
22
短跨跨中弯矩：
M=（g+q）l/8-（g+q）l/16=1.550KNm
4.2.4配筋计算
1、拟选用©6钢筋，混凝
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