丹东二中5#宿舍楼设计.doc

辽 东 学 院 本 科 毕 业 设 计丹东二中5#宿舍楼设计The Design of No.5 Student Apartment Building of the Second Middle School in Dandong 学 生 姓 名： 学 院： 城市建设学院 专 业： 土木工程 班 级： B0 学 号： 14110802 指 导 教 师： 张艳秋 审 阅 教 师： 校审 完 成 日 期： 2012年5月20日 辽 东 学 院Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业设计是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：_ 日期：_ 摘 要本工程为丹东二中5#宿舍楼，为多层整体全现浇钢筋混凝土框架结构。结构共五层，底层层高为3.6m，其他层高均为3m，建筑物总高度为16.6m，室内外高差0.45m，建筑面积约为5723m2，本次设计主要包括建筑设计和结构设计两大部分。建筑设计部分严格按照国家规定的建筑规范进行设计，根据建设用地条件和建筑使用功能、周边环境特点，并在认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的设计原则的基础上，进行平面定位设计、平面设计、立面设计及剖面设计。结构设计部分主要进行了结构方案中框架8轴框架的设计，并严格按照结构规范进行设计。设计内容主要包括以下几点：首先，进行结构选型，梁、柱、墙等构件尺寸的确定；然后进行了层间荷载代表值的计算；接着利用顶点位移法求出自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力；竖向荷载作用下框架内力计算采用弯矩二次分配法，并将求得的内力进行内力组合，进而求得截面配筋。最后根据地质情况进行混凝土预制桩基础的设计；此外还有屋盖、楼盖、楼梯、雨篷等构件的配筋。本设计严格按照最新规范及有关规定进行设计，其中采用的计算方法均参照有关书籍。关键词：框架结构；内力计算； 内力组合；抗震设计；结构设计The Design of No.5 Student Apartment Building of the Second Middle school in DandongAbstractThis engineering is dandong 2 # 5 dormitory building, for multi-layer whole all the cast-in-place reinforced concrete frame structure. Structure of five layers, the bottom layer of 3.6 m, other stories are 3 m, building a total height of 16.6 m, inside and outside elevation 0.45 m, with a construction area of about 5723 m2, the design includes building design and structure design of two parts.The architectural design part in strict accordance with the state provisions for design of building codes. According to the construction land use function, construction condition and the surrounding environment and in conscientiously implement the apply, safety, economy, beautiful on the basis of the principle of design to Proceed the plane fixed position drawing design, the plane drawing design and sign to face the design, section design.The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis9, which is strictly according to structure standard. The main contents of this design include the following: Firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. The internal frame under the role of vertical load can be counted by bending moment distribution of the second. Then combination the internal forces with the forces solved above. Then count the section reinforcement. At last, design the prefabricated concrete pile foundation according to geological conditions. Besides, design the reinforcement of the roof, floor, stair and rain canopy.This article is designed strictly in accordance with the relevant provisions of the latest specification and calculation methods of using are all reference to the relevant books.Key Words：Frame Structure；Internal Force Calculation；Internal Force Combination；Structural Design；Anti-seismic Design；Structural Design目 录摘 要IAbstractII一、建筑结构设计说明1（一）建筑设计的依据1（二）建筑平面设计1（三）建筑立面设计1（四）建筑材料2（五）建筑防火设计2二、结构设计3（一）工程概况3（二）结构设计条件3（三）框架布置及计算简图41.梁柱尺寸42.计算简图43.梁柱线刚度4（四）荷载计算61.恒荷载标准值计算62.活荷载标准值计算63.竖向荷载下框架受荷总图74.梁端固端弯矩计算115.恒荷载计算116.活荷载计算16（五）地震作用内力计算191.重力荷载代表值计算192.梁、柱侧移刚度D值计算213.框架地震作用计算224.框架地震内力的计算22（六）框架内力组合261.框架控制截面的内力262.梁内力组合263.柱内力组合324.内力设计值汇总37（七）截面设计391.梁截面设计392.柱截面设计43（八）楼梯设计481.楼梯设计48（九）现浇板设计521.荷载计算532.弯矩计算533.板内力计算534.支座内力计算545.次梁的设计55（十）雨篷配筋计算571.雨篷正截面承载力计算582.雨篷梁计算593.雨篷抗倾覆验算60（十一）基础配筋计算601.边柱基础602.中柱基础62结 论66参 考 文 献67附录：辽东学院本科毕业设计任务书68致 谢74一、建筑结构设计说明（一）建筑设计的依据(1)满足人体尺度和人体活动所需要的空间尺度；(2)家具、设备的尺寸和使用它们的必要空间；(3)温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等气候条件；(4)地形、地质条件和地震烈度；(5)舒适性：在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境；(6)安全性：建筑安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化；(7)经济性：把建设和维护一座宿舍楼所需要的经费和人员控制在最低限度。（二）建筑平面设计1.房间使用面积、形状、大小的确定：依据任务书要求学生公寓170套左右每套23-25m2；收发室50-51m2；学生管理中心23-25m2；设卫生间。2.交通联系部分的平面设计(1)水平交通联系部分表1.1 走道宽度要求走道长度（m）走道净宽（m）单面布房双面布房40401.301.501.401.80(2)垂直交通联系部分本设计楼梯选用板式楼梯，设计规范规定楼梯门、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，公寓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。（三）建筑立面设计1.尺度和比例。表明建筑外形，门窗，雨蓬外廊或阳台及雨水管的形式和位置；标注总高，从室外地坪至屋顶最高处；各层间尺寸；门窗高度尺寸；必要部位的标高，如门廊、雨蓬等的位置；注明外墙材料及做法，饰面分格线立面细部详图索引号；立面名称及比例（用立面的边轴线编号表示）。2.居室在采用单层床时，层高不宜低于2.80m；在采用双层床或高架床时，层高不宜低于3.60m；居室在采用单层床时，净高不应低于2.60m；在采用双层床或高架床时，净高不应低于3.40m。（四）建筑材料1.主体部分：外墙和内墙为300厚炉渣砼小型空心砌块砌筑，局部为非承重混凝土砌块。炉渣砼小型空心砌块砌体的强度等级：外墙MU5.0,内墙MU3.5，密度等级不大于1400kg/m。2.建筑材料节能部分：本设计外墙贴EPS板60厚，其它详见具体部位特殊说明。所有EPS板与基层均应粘、锚牢固，且粘接面积在一层不得小于50%， EPS板外保温体系基层找平层为20厚，粘接层5厚，聚合物砂浆3厚，抹面胶浆5厚。EPS板出厂之前应在自然条件下陈化42d，锚栓抗拉承载力标准值不应小于0.30KN/个。耐碱玻纤网设置在EPS外保温体系所要求的部位及墙与柱或梁交接处，其网孔中心距：标准网为5mmx5mm、加强网为10mmx10mm， 玻纤网的搭接长度均200mm。EPS板位于始端或终端时，其侧面涂抹面胶浆（或满打胶） ,并用标准网翻包100宽、沥青麻丝 及密封膏封严；凡窗口、窗榜及窗台等处均贴EPS板30厚，且在一层外墙及各层窗或洞口等部位附加一层标准网。（五）建筑防火设计(1)公寓楼安全疏散应符合现行国家标准建筑设计防火规范GBJ 16、高层民用建筑设计防火规范GB50045的规定。(2)公寓安全出口门不应设置门槛，其净宽不应小于1.40m。(3)建筑防火间距应符合表1.2。表1.2 民用建筑的防火间距耐火等级一、二级三 级四 级一、二级679三 级7810四 级91012二、结构设计（一）工程概况1.工程名称：丹东二中5#宿舍楼设计2.建设地点：丹东市3.建筑面积约5723平方米4.建筑物为五层，底层层高为3.6m，其他层高为3m,室内外高差450mm5.结构形式为钢筋混凝土框架结构6.设计使用年限为50年7.耐火等级为二级（二）结构设计条件本工程抗震设防类别为丙类，丹东市的抗震设防烈度为7度（设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组），基本风压：0.55 KN/m2,雪压：0.4 KN/m2 ,类场地土，地面粗糙程度类别为B类。表2.1 地质条件表序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力(kPa)桩端阻力(kPa)桩周摩擦力(kPa)1杂填土0.0-0.50.52粉 土0.51.51.0120103中 砂1.5-2.51.0200254砾 砂2.56.54.03002400305圆 砾6.512.56.0500350060注：地下水未见，表中给定土层深度由自然地坪算起。建筑场地所在地区的标准冻深（天然地面以下）为1.0m。结构环境类别为二类（基础部分）和一类（其余部分），地面粗糙度为B类。建筑场地类别为类，场地土的特征周期为0.35s。（三）框架布置及计算简图1.梁柱尺寸(1)梁高hb=（1/121/8）lb b=（1/21/3）hb横向 lb7.8m，hb=650975mm，取hb=700mm b=300mm纵向 lb6m hb=550825mm，取hb =700mm b=300mm过道 取hb=500mm b=300mm次梁 hb=350mm b=300mm(2)柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度(3)恒荷载作用下梁端剪力梁端剪力均布荷载下: 表2.4 恒荷载作用下梁端剪力计算表部位层次q(KN/m)L(m)(KN)(KN)(KN)(KN)边跨525.026.075.063.2672.8078.32433.36.099.900.5399.37100.43333.36.099.900.2799.63100.17233.36.099.900.3599.45101.25133.36.099.9010.4189.49110.31中跨512.51318.77018.7718.77411.23316.85016.8516.85311.23316.85016.8516.85211.23316.85016.8516.85111.23316.85016.8516.85(4)恒荷载作用下的柱轴力表2.5 恒荷载作用下的边柱轴力计算表层横梁剪力（KN）纵向荷载（KN）柱重（KN）（KN）边柱轴力（KN）572.80125.5824.93198.60198.60223.53223.53 499.97143.3224.93243.29441.89268.22491.75399.63143.3224.93242.95684.84267.88759.63299.45143.3224.93242.77927.61267.701027.33189.49143.3226.42232.811160.42257.741258.07表2.6 恒荷载作用下的中柱轴力计算表层横梁剪力（KN）横梁剪力（KN）纵向荷载（KN）柱重（KN）（KN）中柱轴力（KN）578.3218.77129.7124.93226.80226.80251.73251.734100.4316.85163.5524.93280.83507.63305.76557.493100.1716.85163.5524.93280.57788.20305.5862.992101.2516.85163.5524.93281.651069.85306.581169.571110.3116.85163.5526.42290.711360.56317.131486.70说明: 为本层荷载产生的轴力(5)恒荷载作用下弯矩图图2.5 M弯矩图(括号中为调幅后弯矩，)(6)恒荷载作用下轴力、剪力图图2.6 恒荷载作用下轴力、剪力图（kN）6.活荷载计算(1)活荷载作用下弯矩分配：图2.7 活荷载作用下弯矩分配（）(2)活荷载作用下跨中弯矩计算:M=QL2-M5AB=2.166.62-=3.39M5BC=0.9432-13.55=-9.79M4AB=6.966.62-=5.44M4BC=4.6932-4.36=14.4M3AB=6.966.62-=5.97M3BC=4.6932-9.36=9.4M2AB=6.966.62-=5.97M2BC=4.6932-9.36=9.4M1AB=6.966.62-=10.23M1BC=6.9632-9.36=9.4弯矩调幅边跨：端部弯矩值乘尺以0.85，跨中弯矩值乘以1.2中跨：端部弯矩值乘尺以0.85，跨中弯矩值乘以0.9且都调至(3)活荷载下梁端剪力均布荷载下： 表2.7 活荷载下梁端剪力计算表部位层次q(KN/m)L(m)(KN)(KN)(KN)(KN)边跨52.166.06.480.266.226.7447.06.0210.9220.0821.9237.06.0210.9020.1021.9027.06.0211.0219.9822.0217.06.0211.1619.8422.16中跨50.943.01.4101.411.4144.693.07.0407.047.0434.693.07.0407.047.0424.693.07.0407.047.0414.693.07.0407.047.04(4)活荷载作用下的柱轴力表2.8 活荷载作用下的柱轴力层(KN)纵向荷载(KN)边柱轴力(KN)(KN)(KN)纵向荷载(KN)中柱轴力(KN)56.2248211.046.741.418.2118.62421.9219.2841.221.927.0431.81170.8321.9019.2841.1821.907.0431.81246.36222.0219.2841.322.027.0431.81322.92119.8419.2839.1222.167.0431.81400.16说明：为本层荷载产生的轴力(5)活荷载作用下弯矩图图2.8 M弯矩图（括号中为调幅后弯矩, ）(6)活荷载作用下轴力、剪力图图2.9 活荷载作用下轴力、剪力图（kN）（五）地震作用内力计算1.重力荷载代表值计算五层女儿墙： 23.68(15+76.3)=550.53kN屋面： 1576.34.825336.49kN纵（横）梁： 4.16(57.6+16.2)2+57.62+(6.45529+2.815)=1638.18kN柱子： 8.31481.8598.96kN外墙： (55.8+12.45)8+2.65162+(3.316.2-2.11.8)0.310+(3.316.2-2.11.8)0.021722+2.6521/2= 791.76kN内墙： (14.77+41.3)14+0.8432+(6.4553.310+6.4553.62140.02)291/2=4004.6kN活载： 0.5 1576.30.5485.14kN合计 13163.09kN二、三、四层楼面： 1576.34.14=2195.48kN纵（横）梁： 1638.18kN柱子： 8.313.3481197.92kN外墙： 791.762=1583.52kN内墙： 4004.612=8009.2kN活载： 0.56.076.322+2.5376.3=948.8kN合计 15609.10kN一层楼面： 2195.48kN纵（横）梁： 1638.18kN柱子： 8.31348=1197.92kN外墙： 1583.52kN内墙： （14.77+41.3）13+0.8430+（6.455310+6.4553.62170.02）22 1/2+4004.6=7061.7kN活载： 0.5 1969.59=984.8kN合计 14664.57kN图2.10 各层重力荷载代表值图（kN）2.梁、柱侧移刚度D值计算表2.9 26层D值的计算D(kN/m)中柱（20根）0.426.36104边柱（20根）0.256.36104D=(24733.3+14722.2) 24=946932kN/m表2.10 首层D值的计算D(kN/m)中柱（20根）0.615.04104 =17820.46边柱（20根）0.475.04104=13730.52D=(17820.46+13730.52)24=757223.52 kN/m框架自振周期计算表2.11 基本周期T1的计算层（kN）Di(kN/m)(kN)(m)= (m)513163.0994693213163.090.0140.353415609.194693228772.190.0300.339315609.194693259990.390.0630.262215609.194693275599.490.0800.199114664.57757223.4290264.060.1190.1193.框架地震作用计算根据公式计算基本周期,考虑非承重墙刚度对结构自振周期影响的折减系数取0.60.7 所以多遇地震，设防烈度7度，设计地震加速度为0.15g时，；I类场地，设计地震分组为第一组。因为T10.701.4Tg1.40.250.35s ,故要考虑顶部附加水平地震作用，即地震总水平地震作用标准值验算框架层间弹性位移表2.12 、和的计算层（kN）（m）（kN）（kN）(kN/m)（m）513163.0922.55296827.68913777.271253.91253.99469320.00037 415609.1015.35239599.69637.582678.69469320.00079 315609.1011.75183406.93488.053166.659469320.00093 215609.108.15127214.17338.53505.179469320.00103 114664.574.5566723.80177.553682.7757223.40.00107 由上表可知层间最大弹性位移转角发生在第一层其值=0.00182满足要求。4.框架地震内力的计算(1)水平地震作用下框架梁、柱剪力和梁、柱端弯矩标准值见表2.13，表2.14。(2)地震作用下弯矩图图2.11 地震荷载作用下弯矩图（）表2.13 地震荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算表柱层h(m)(kN)(kN/m)(kN/m)(kN)(kN.m)(kN.m)边柱53.31253.994693214722.20.01619.490.660.321.0549.1343.32041.0294693214722.20.01631.730.660.445.6968.5433.33166.6594693214722.20.01649.230.660.4579.7697.4823.33505.1794693214722.20.01654.500.660.53103.9892.2113.33682.7757223.4213730.520.01866.780.830.7212.6991.15中柱53.31253.994693224733.30.02632.751.460.3743.6274.2843.32041.0294693224733.30.02653.311.460.4586.36105.5533.33166.6594693224733.30.02682.711.460.5148.88148.8823.33505.1794693224733.30.02691.551.460.5164.80164.8013.33682.7757223.4217820.460.02486.671.850.67264.21130.13表2.14 地震荷载作用下框架梁剪力和梁端弯矩标准值计算表层AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力柱轴力边柱中柱56.049.1333.5512.53340.7340.7327.1512.5314.6246.089.5967.1323.75382.0482.0454.6936.2845.5636.0164.94120.2743.213146.99146.9997.99113.9146.5426.0171.97141.1647.443172.52172.52115.01161.34214.1116.0195.13132.7249.673162.21162.21108.14211.01263.78（六）框架内力组合1.框架控制截面