完整版土木083郝佳 毕业设计计算书徐蕾.docx

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完整版土木083郝佳毕业设计计算书徐蕾

大连民族学院本科毕业设计

大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计

学院（系）：

土木建筑工程学院

专业：

土木工程

学生姓名：

郝佳

学号：

指导教师：

徐蕾

评阅教师：

谭素杰

完成日期：

2012年6月1日

大连民族学院

摘要

本毕业设计题目为大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计。

该建筑主体六层,总建筑面积为5124m2。

在建筑设计上，主要遵循“适用、经济、安全、美观、环保”的设计原则；平面布局分区明确。

建筑平面组合主要采用内廊式组合，走廊两侧布置房间。

建筑平面功能划分主要有使用空间、辅助功能空间、交通空间。

房间组成有四人寝室、宿舍管理室、小型超市、洗衣房、公共卫生间等。

建筑设有四个安全出口，走廊宽为1.8m；两部楼梯，开间3.9m，满足防火等级的规定及疏散、休息的要求。

在结构设计上，结构形式为框架结构。

平面布置规则、对称，减小偏心及扭转对结构的不利影响；竖向布置规则，连续，无刚度突变和应力集中。

结构整体传力路线明确，受力合理，符合规范的要求。

主要进行了重力荷载计算、框架侧移刚度计算、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算、竖向荷载下框架结构的内力计算、截面设计、楼板计算等。

由于地质条件良好，地基土承载力高，故采用柱下钢筋混凝土独立基础。

建筑所在地区抗震设防烈度为7度，考虑水平地震作用，竖向地震作用影响较小不做考虑。

根据工程地质条件、冻土深度、地下水状况等综合考虑，基础埋深为1.6m。

总体而言，按照国家相关规范，参照标准图集，在结构部分以手算为主，以结构电算PKPM结构计算软件为辅，完成建筑的设计。

关键词：

学生公寓；框架结构；建筑设计；结构设计；荷载计算

DalianPolytechnicUniversityStudentsApartment5#ConstructionStructuralDesign

Abstract

ThetaskofthispaperistodesignthebuildingstructureforDalianPolytechnicUniversityStudentsApartment5#. Thisisasix-storybuildingwithatotalconstructionarea​​5124squaremeters.

Inthearchitecturaldesign,thedesigninaccordancewiththeprinciples,of"suitable,economic,safe,beautiful,environmentalprotection",theclearLayoutpartition.TheplanecombinationofthebuildingmainlyuseInternalcorridorcombination,andtwosideofcorridordecoratetheroom.Themainfunctionofbuildingplaneconsistoftheusespace,theauxiliaryfunctionspace,andthetrafficspace.Theroomincludefourpeopleofdormitories,dormitorymanagementroom,smallsupermarket,laundryroom,publictoiletandsoon.Buildingwithfoursecurityexport,thecorridorwidthof1.8m.Twostairwidthof3.9m,meettheprovisionsoffirepreventionlevelandevacuation,restrequirements.

Inthestructuredesign,structureformasaframestructure,layoutisregular,symmetry,reducingthestructureofeccentricandreversingtheadverseeffects;verticallayoutisalsoregular,continuous,andnostiffnessandstressconcentration..Thelinestructure ofpowertransmissionasawholeisclear,reasonableforce,inlinewithspecifications ofthebuildingstructuralsystemusesthereinforcedconcreteframestructure.Themaincalculationincludesgravityloadcalculation,framelateralpoisecalculation,lateralloadframestructureoftheinternalforceandlateralcalculation,Undertheverticalloadoftheinternalforceredistributionoftheframestructurecalculation,sectiondesign,Floorcalculationandsoon.

Asforthegoodgeologicalconditionsandsoilbearingcapacity,weuseanindependentfoundationofreinforcedconcretecolumn. Seismicbuildingintensityoflocationis7degrees,consideringthelevelofseismicaction,withoutconsideringtheeffectonverticalearthquake. Accordingtotheengineeringgeologicalconditions,frozensoildepth,andthestateofthegroundwatercomprehensiveconsideration,basicburieddeeply1.6m.

Overall,accordingtotherelevantnationalnorms,referringtothestandardatlas,themainstructuralelements,arecompletedwith.

Keywords:

studentsapartment; framestructure; architecturaldesign; structuredesign;loadcalculation

摘要I

AbstractII

1工程概况1

1.1设计资料1

1.1.1基本资料1

1.1.2自然条件1

1.1.3设备条件1

1.1.4地质条件1

2建筑设计方案2

2.1平面设计2

2.1.1使用功能的平面设计2

2.1.2功能组织与平面组合设计3

2.2剖面设计5

2.2.1房间的高度5

2.2.2建筑空间的组合和利用5

2.3立面设计6

2.3.1立面造型设计6

2.3.2立面颜色设计6

2.4材料做法6

2.4.1基础类型6

2.4.2细部做法及说明7

3结构设计方案8

3.1结构方案及布置8

3.1.1结构类型及布置8

3.1.2柱网布置8

3.1.3材料选择8

3.1.4设计活荷载8

3.2结构构件尺寸设计10

3.2.1梁截面估算10

3.2.2柱截面估算10

4设计计算12

4.1重力荷载计算12

4.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值12

4.1.2屋面及楼面可变荷载标准值12

4.1.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算12

4.1.4重力荷载代表值14

4.2框架侧移刚度计算15

4.3横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算17

4.3.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算17

4.3.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算25

4.4竖向荷载下框架结构的内力计算32

4.4.1横向框架内力计算32

4.4.2横向框架内力组合42

4.5截面设计47

4.5.1框架梁47

.4.5.2框架柱50

5楼板计算54

5.1结构布置54

5.2结构计算54

5.3楼板配筋55

6基础计算56

6.1荷载计算56

6.2确定基础底面尺寸（由标准组合确定）57

6.3地基承载力验算（采用标准组合）57

6.4基础剖面尺寸的确定58

6.5冲切验算（采用基本组合）59

6.5.1柱边抗冲切验算59

6.6柱边及变阶处弯矩计算（按基本组合确定）60

6.7配筋计算62

结语63

参考文献64

致谢65

1工程概况

1.1设计资料

1.1.1基本资料

拟建大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计，采用钢筋混凝土框架结构，主体结构共6层，总建筑面积5124m2，其设计使用年限为50年，设计标高为

（1）本工程标高均为结构标高；

（2）施工图除标高以米为单位外，其余尺寸均以毫米为单位。

1.1.2自然条件

大连位于暖温带，属暖温带亚湿润季风气候，冬无严寒,夏无酷署,四季分明。

拟建大连工业大学5#学生公寓所在地的抗震设防烈度为7度，基本地震加速度0.15g，设计地震分组为第二组，抗震等级3级，Ⅱ类场地，大连地区基本风压0.65kNm2，地面粗糙度C类，基本雪压0.4kNm2。

全年主导风向为东南风。

场地标准冻结深度为-0.800m，地下水位在-6.0m以下，地下水无侵蚀性。

1.1.3设备条件

上下水，电力由城市系统引用，由供热中心供热采暖。

1.1.4地质条件

从上到下的地质条件依次为，杂填土:

土层深度0.5m,厚度范围0.5m；粉质粘土:

土层深度2.8m,厚度范围2.3m,地基土承载力200KPa；全风化泥灰岩:

土层深度4.3m,厚度范围1.5m,地基土承载力200KPa；强风化泥灰岩：

土层深度15.8m，厚度范围：

11.5m,地基土承载力400KPa。

2建筑设计方案

2.1平面设计

2.1.1使用功能的平面设计

各种类型的建筑按使用功能般可以归为主要使用空间、辅助使用空间和交通联系空间，通过交通联系部分将主要使用空间和辅助使用空间联成一个有机的整体。

（1）主要使用房间的设计

本设计的建筑为大连工业大学5#学生公寓，从房间的使用功能来说属于生活用房间，主要使用房间为宿舍，房间要求安静、朝向好。

房间面积的确定与使用人数有关。

根据宿舍建筑设计规范，每室居住人数3-4人，人均使用面积（高架床，单层床）5平方米。

本设计的宿舍为四人寝，房间面积为23.07m2（包括3.74m2的室内阳台），人均使用面积为5.77m2，符合规范要求。

房间的平面形状和尺寸，与室内使用活动特点、家具布置方式以及采光通风等因素有关，同时要考虑人们对室内空间的直观感觉。

由于学生宿舍要求空间利用率比较高，保证学生公共生活的方便，因此采用矩形平面的房间，标准四人间规格：

3.9m×6.6m，床采用床柜一体化设计，床尺寸0.9m×1.92m，室内设置1.2m的阳台。

根据宿舍建筑设计规范，居室和辅助房间的门洞口宽度不应小于0.90m，阳台门洞口宽度不应小于0.80m，宿舍的外窗窗台不应低于0.90m，采用自然通风的居室，其通风开口面积不应小于该居室地板面积的120。

该公寓门尺寸：

前厅门为双扇实木玻璃门尺寸2.4m×2.1m,超市、活动室、洗衣房采用双扇平开玻璃门尺寸1.8m×2.1m，寝室门为实木门尺寸0.9m×2.1m。

该公寓窗均采用塑钢窗，尺寸为：

窗台高900，寝室窗3.0m×1.8m，楼梯间窗1.8m×1.5m，以上窗台高均为为0.90m；卫生间窗为3.0m×0.9m,窗台高为1.5m；盥洗室窗为1.5m×0.9m，窗台高为1.5m。

为满足室内通风要求，尽量做到有自然通风，将窗与门对称布置。

（2）辅助房间的平面设计

考虑到宿舍楼的功能是应满足学生的生活和学习的需要，故在建筑内设有超市、活动室、宿舍管理室、洗衣房、盥洗室、公共卫生间等辅助房间。

宿舍建筑设计规范规定，公共厕所应设前室或经盥洗室进入，公共厕所及公共盥洗室与最远居室的距离不应大于25m（附带卫生间的居室除外）。

女厕所要求，大便器6人以下设一个，超过6人时，每增加12人或不足12人增设一个；与盥洗室分设的厕所至少设一个洗手盆；公用卫生间或盥洗室设一个污水池。

洗手盆或盥洗槽龙头，5人以下设一个，超过5人时每10人或不足10人增设一个。

在满足规范的前提下，本设计每个卫生间大便器设有6个，洗手盆10个，每个卫生间设有污水池一个。

同时宿舍建筑设计规范要求宿舍建筑内的管理室宜设置在主要出入口处，其使用面积不应小于8m2。

本设计宿舍管理室的面积19.33m2，设在一楼门厅左侧。

（3）交通联系部分的设计

建筑物内部的交通联系部分包括：

水平交通空间—走道、垂直交通空间—楼梯、交通枢纽空间—门厅。

本设计的交通联系部分做到了路线简捷明确，人流通畅，联系通行方便；紧急疏散时迅速安全；满足一定的采光、通风要求；节省交通面积。

规范要求楼梯门、楼梯及走道总宽度应按每层通过人数每100人不小于1m计算，且梯段净宽不应小于1.20m，楼梯平台宽度不应小于楼梯梯段净宽，宿舍楼梯踏步宽度不应小于0.27m，踏步高度不应大于0.165m。

扶手高度不应小于0.90m。

楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时，其扶手高度不应小于1.05m。

本公寓设有两部楼梯，走道宽度：

1800mm，梯间宽3700mm，梯段宽1790mm，梯井宽120mm,踏步高150mm,踏步宽300mm,扶手1000mm,中间平台1800mm，楼层平台1800mm。

楼梯及出口满足消防和疏散要求。

该学生公寓设有四个安全出口，其中两个出口在南面与两部楼梯相对的位置设置，另外两个出口分别在建筑物的两端。

正门入口宽2.4m，东面和西面逃生门宽1.2m，走廊宽1.8m，满足防火等级的规定及休息、疏散的要求。

该建筑设有两个楼梯间尺寸为3.9m×6.6m，楼梯间位置设置满足人员疏散的相关要求。

2.1.2功能组织与平面组合设计

首先考虑房间的主次关系，通常要将主要使用房间放在朝向好且比较安静的位置，以取得较好的日照和通风条件。

其次考虑房间的之间的联系与功能分区，将生活与公共活动的地方分开。

因此采用走廊式组合中的内廊式组合，即走廊两侧布置房间的两侧，把使用空间和交通联系空间明确分开，保持各使用房间的安静和不受打扰。

整个平面成对称的一字形，即规则的矩形，平面无凸凹，符合结构平面布置原则，平面紧凑，走廊所占面积较小，建筑深度较大，节省用地。

但缺点是有一侧的房间朝向差，且走廊较长，采光通风条件差，所以宿舍房间多布置在南向，在走廊两端布置了窗加以改善。

考虑到洗漱的距离和干湿分区将公共盥洗室设在走廊的两边，同时在一楼还设有开水间，方便学生的饮水；公共盥洗室与卫生间紧邻；活动室设在公共盥洗室的对面，这样布置做到动静分区。

综上考虑平面布置如图2.1底层建筑平面图所示。

图

面

平

筑

建

层

底

2.1

图

2.2剖面设计

2.2.1房间的高度

本公寓采用高架床，规范宿舍建筑设计规范要求净高不应低于3.40m,因此层高均采用3.9m，净高3.4m，其中床面距楼地面高度为1.70m。

2.2.2建筑空间的组合和利用

建筑室内外高差0.45m，设置三步台阶，每层楼梯皆为等跑楼梯。

剖面组合见图2.2建筑剖面图。

图2.2建筑剖面图

2.3立面设计

2.3.1立面造型设计

在建筑立面上，在合理满足使用要求的前提下，遵循“经济、美观、简洁、大方”的原则，设计出现代而又具有内涵的造型，装饰活泼。

2.3.2立面颜色设计

建筑以淡黄色为主色调，外墙面贴淡黄色无釉面砖，干净，通透，明亮，室外踢脚用文化石装饰，给人清新爽朗质感，同时体现现代学生的朝气。

建筑正立面图见图2.3。

图2.3建筑正立面图

2.4材料做法

2.4.1基础类型

采用柱下钢筋混凝土独立基础，阶形现浇，基础混凝土采用C25，垫层采用C10，底板和基础梁纵筋选用二级钢筋，箍筋选用二级钢筋。

2.4.2细部做法及说明

（1）门厅、走廊、楼梯间、各层所有房间地面

采用乳白色瓷砖楼面，做法：

100mm厚钢筋混凝土板结构层，10mm厚砂浆抹灰，再用水泥粗砂打底找平，胶结层一道，最后铺瓷砖地面。

（2）踢脚

涂料踢脚（H=150mm）：

刷混凝土界面剂一道（随刷随抹底灰），12mm厚1：

3水泥砂浆打底扫毛，6mmm厚1:

2水泥砂浆找平，灰色内墙涂料h=150mm。

（3）墙面

外墙面：

8mm厚1：

3水泥砂浆打底找平，70mm厚岩棉板外保温，15mm厚水泥砂浆找平，贴外墙面瓷砖。

乳胶漆内墙面：

轻集料混凝土小型空心砌块；水泥浆一道（内掺建筑胶）；9mm厚1：

0.5：

3水泥白灰砂浆打底扫毛；5mm厚1：

0.5：

2.5水泥白灰砂浆抹面刷乳胶漆两遍。

（4）散水

细石混凝土面层散水：

素土夯实，向外坡5%；300mm厚干铺粗砂；150mm厚M5混合砂浆；60mm厚C20细石混凝土，表面撒1：

1水泥砂子细石细石赶光，宽度900mm。

（5）屋面构造做法及说明

屋面采用不上人屋面，由上至下，依次为：

保护层——20mm厚1：

3水泥砂浆；

防水层——SBS改性沥青防水卷材；

找平层——20mm厚1:

3水泥砂浆；

保温层——80mm厚聚笨板保温；

找平层——20mm厚1:

3水泥砂浆；

找坡层——1:

8白灰炉渣找坡最薄处20厚；

结构层——100mm厚现浇钢筋混凝土板。

3结构设计方案

3.1结构方案及布置

3.1.1结构类型及布置

该学生公寓内设四人间，床柜一体化，考虑建筑的使用功能和空间高度需要，层高均为3.9m，采用现浇钢筋混凝土框架结构。

柱网尺寸采用7.8m×6.6m,设四排柱,主梁纵横向布置,以横向为主，横向设次梁,以减小板的面积。

建筑轴线以柱为中心布置，立面上外墙面与柱外边平齐，走道两侧的内墙也与柱外边平齐，柱的截面尺寸随层高不变化。

次梁沿横向布置（见柱网布置图），板多为双向板,走廊布置的板为单向板。

填充墙内墙厚200mm、外墙厚300mm,采用轻集料混凝土空心砌砖。

上部结构为框架体系,采用钢筋混凝土柱下独立基础，地基承载力较大,施工便捷，施工速度快。

3.1.2柱网布置

柱网布置见图3.1结构平面布置图，建筑总长55.1m，建筑物东西15.5m。

3.1.3材料选择

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，各构件混凝土强度等级为：

柱C35、梁一层采用C35,二至六层采用C30、板C30、基础均采用C25混凝土。

钢筋的选择：

框架结构梁、柱受力纵筋及板筋均采用HRB400（）；

箍筋、架立筋等采用HRB335（）。

3.1.4设计活荷载

根据《建筑结构荷载规范》活荷载取值如下:

不上人屋面均布活荷载标准值：

　　　　　　　　　　　0.5kNm2　

楼面活荷载标准值：

　　　　　　　　　　　　　　　　　2.0kNm2　

屋面雪荷载标准值：

　　　　　　　　　sK=µr·s0=1.0×0.4=0.4kNm2

图

置

布

面

平

构

结

3.1

图

3.2结构构件尺寸设计

3.2.1梁截面估算

根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面的设计，其底层建筑平面图、结构平面布置图、建筑剖面图分别见图2.1、3.1、2.2。

主体结构共6层，层高3.9m。

除说明的墙外，厕所隔墙采用轻质隔墙,宿舍门为木门，门厅、洗衣房、超市、公共活动室、开水间的门为双扇玻璃门,窗为塑钢窗。

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按梁跨度的（112～18）估算，设计强度C35（,），C30（,）。

由此估算的梁截面尺寸见表3.1。

表3.1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级

层次

混凝土

强度等级

横梁（b×h）

纵梁

（b×h）

次梁

（b×h）

AB跨，CD跨

BC跨

1

C35

350×550

350×400

350×600

300×450

2~6

C30

300×550

300×400

300×600

300×450

3.2.2柱截面估算

柱截面尺寸根据公式估算，该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.85。

柱组合的轴压力设计值，各层的重力荷载代表值取12kNmm2边柱及中柱的负载面积分别为和。

根据公式可得第一层柱截面面积为:

边柱:

中柱:

如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为412mm和456mm。

根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下：

1~6层500mm500mm

基础选用钢筋混凝土柱下独立基础，基础埋深1.6m,基础高度取0.6m。

横向框架计算简图如图3.2所示。

取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2~6层柱高度即为层高，取3.9m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底h1=3.9+0.45+0.9-0.1=5.150m。

图3.2横向框架计算简图

4设计计算

4.1重力荷载计算

4.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值

屋面（不上人）,由上至下依次为：

保护层：

20厚1：

3水泥砂浆0.02×20kNm3=0.40kNm2

防水层：

SBS改性沥青防水卷材0.4kNm2

找平层：

20厚1：

3水泥砂浆0.02m×20kNm3=0.40kNm2

保温层：

80厚聚苯板保湿0.08m×0。

15kNm3=0.012kNm2

找平层：

20厚1：

3水泥砂浆0.02m×20kNm3=0.40kNm2

找坡层：

1：

8水泥沪渣，最薄处20mm厚0.02m×12kNm3=0.24kNm2

结构层：

100厚现浇钢筋混凝土板0.10m×25kNm3=2.5kNm2

合计：

4.35kNm2

1~6层楼面

瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）　0.55kNm2

结构层：

100厚现浇钢筋混凝土板0.10m×25kNm3=2.5kNm2

抹灰层：

10厚混合砂浆抹灰0.01m×17kNm3=0.17kNm2

合计：

3.22kNm2

4.1.2屋面及楼面可变荷载标准值

不上人屋面均布活荷载标准值0.5KNm2

楼面活