毕业设计论文框架结构宿舍楼设计.docx
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毕业设计
题目：
框架宿舍楼设计
班级：
建工10班
学生姓名：
****
指导老师：
******、*******
I
框架结构宿舍楼
作者：
****
指导老师：
******、******
摘要
本设计综合运用所学的专业知识，根据设计任务书的要求进行了钢筋混凝土结构住宅的建筑设计、结构设计。
设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。
建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面，其次进行立面造型、剖面设计。
建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求，并适应未来发展与灵活改造的需要。
结构设计密切联系建筑设计，以现行的有关规范为依据，主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设计等内容。
本工程采用钢筋混凝土框架结构体系，选择了有代表性的一榀框架进行计算。
对于竖向荷载作用采用分层法、弯矩二次分配法，水平荷载作用采用D值法。
设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求，由于本工程位于8度抗震设防区，所以计算时应考虑抗震要求。
关键词：
建筑设计结构设计荷载计算
Abstract
Thisthesisusestheprofessionalknowledgesyntheticallyaccordingtotherequestofthedesignprogram.Thedesignoftheofficebuildingincludesarchitecturaldesign,structuraldesignandconstructionmanagementdesign.
Thedesignprocessfollowstheorder:
firstly,architecturaldesign;secondly,structuraldesign;lastly,thefoundationdesign.Thearchitecturaldesign,accordingtothemasterplanofthebuilding,thesitecondition,peripheralurbanenvironment,andcharacteristicofthebasedesignthebuildingplainatfirst.Theelevationdesigniscarriedonsecondly,consideringbuildingclassifyandfireprevention.Thearchitecturaldesignshouldmeettheneedsofthefunctionalrequirement,theuserequirementanddevelopmentandflexibletransformationinthefuture.
Structuraldesignmaintainsclosetieswiththearchitecturaldesign,whichisbasedoncurrentrelevantcodes.Itincludesthestructurestyle,thepreliminaryestimationforthestructuralmembers,confirmationofthesketchandunitforcalculation,loadcalculation,componentdesign,slab-stairsdesign,flooroverlaydesignandfoundationdesign.Thisprojectadoptscast-in-placereinforcedconcretestructure,whichhaschosenarepresentativeframetocalculate.VerticalloadfunctionadoptsStratification,momentdistributionmethod,levelloadfunctionadoptsDvaluemethod,andseismicloadfunctionadoptsequivalentbaseshearmethod.Astheprojectislocatedat8degreeearthquakezone,sothecalculationshouldbeconsideredintheseismicrequirements.
Keywords：
Architecturaldesign,Structuraldesign,Loadcalculation
2
目录
摘要 1
1工程概况 1
1.1工程概述 1
1.2结构设计依据 1
1.3材料选用 1
2建筑设计 2
2.1建筑平面设计 2
2.2建筑立面设计 2
2.3屋顶设计 2
3结构方案的选择及结构布置 3
3.1结构方案 3
3.2结构布置 3
3.3柱网尺寸及层高 3
3.4梁、柱截面尺寸的初步确定 4
3.5楼板选择 5
3.6结构横向框架的计算简图及梁柱线刚度 5
4竖向荷载作用下的内力计算 7
4.1恒荷载标准值计算 7
4.2活荷载标准值计算 10
4.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图 11
4.4风荷载标准值计算 15
4.5水平地震作用计算 17
5内力计算 24
5.1恒荷载标准值作用下框架的内力计算 24
5.2活荷载作用下的内力计算 31
5.3横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 37
5.4水平地震作用下框架的内力 42
5.5重力荷载代表值作用下框架的内力 46
6内力组合 55
6.1各种荷载作用下梁控制截面的内力 55
6.2各种荷载作用下柱控制截面的内力 57
6.3框架梁内力组合 58
6.4框架柱内力组合 64
7截面设计 74
7.1框架梁截面设计 74
7.2框架柱截面设计 79
8板截面设计 87
8.1B1计算 87
8.2B2计算 89
9基础设计 91
9.1作用于基础顶面上的荷载计算 91
9.2A柱基础的计算 93
9.3B柱基础的计算 95
参考文献 98
致谢 99
1工程概况
1.1工程概述
工程名称：
单身宿舍楼
建筑地点：
北京
建筑类型：
三层宿舍楼，现浇框架填充墙结构。
工程简介：
场地面积为46.8×15m2，拟建建筑面积约2100m2。
楼盖及屋盖均采用钢筋混凝土框架结构，现浇楼板厚度取为120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。
基础采用柱下独立基础。
门窗使用：
大门采用玻璃门，其它的为木门，一般门洞尺寸为1200mm2400mm，窗全部为铝合金窗，高为2400mm
水文、地质、气候条件：
抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，基本雪压为0.4kN/m2，基本风压为0.4kN/m2，冰冻深度为-0.8m，地基承载力标准值为fk=140kN/m2，场地类型为II类，本工程不考虑地下水影响。
1.2结构设计依据
建筑抗震设计规范GB50011－2010
建筑地基基础设计规范GB50007－2002
混凝土结构设计规范GB50010－2010
建筑结构荷载规范GB50009－2012
建筑结构制图标准GB/T50105－2001
建筑制图标准GB/T50104－2001
建筑构、配件标准图集
1.3材料选用
1、柱：
采用C30混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；
2、梁：
采用C30混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；
3、板：
采用C30混凝土，钢筋采用HRB335；
4、基础：
采用C30混凝土，主筋采用HRB335钢筋，构造筋采用HPB235钢筋。
1
2建筑设计
2.1建筑平面设计
建筑平面设计主要应考虑建筑物所处的环境及其功能要求，同时又要兼顾结构平面布置的规则和合理；此外，考虑到抗震设计的一些要求，建筑物应力求规则。
因此，本次设计在平面上采用“一”字形、内廊式的平面布置。
具体布置见建筑平面图。
对该平面设计作如下说明：
1、本设计柱网上采用6.0×7.8和2.7×7.8m。
2、采用了内廊式结构布置。
中间走道宽2.7m，以满足人流要求，同时设有两部楼梯，兼做消防楼梯。
2.2建筑立面设计
结合平面设计中框架柱的布置，立面上主要采用竖向划分，外观上显得大方、挺拔、气派；同时，考虑到框架结构的优点，柱间尽量多用窗少用墙，使窗与柱及窗间墙之间形成了有节奏的虚实对比，显得明快、活泼，同时也得到了良好的采光效果。
大门设于正中间，使整个建筑物显得美观大方。
大门设有左右两扇门，使整个大门显得大气；雨蓬的运用，和大门的设置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流导向的作用。
2.3屋顶设计
屋顶采用现浇混凝土结构平屋顶，屋顶设计为非上人屋顶，檐口采用0.9m高女儿墙。
1.排水构造：
屋面排水采用保温层找坡，坡度取2%，设计为外排水。
2.防水构造：
采用不上人屋面，柔性防水综合使用。
3.保温构造：
采用120厚的水泥珍珠岩保温。
99
3结构方案的选择及结构布置
3.1结构方案
该宿舍楼主体结构采用钢筋混凝土现浇框架结构形式。
框架结构抗震性能好，整体性好，建筑平面布置灵活，可以用隔断墙分割空间，以适应不同的使用功能的要求。
正是基于这些优点，目前框架结构在办公楼、教学楼、商场、住宅等房屋建筑中广泛采用。
3.2结构布置
楼板的均布活载和恒载间接或直接传至框架梁，再由框架梁传至框架柱，最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本教学楼框架的承重方案为横向框架承重方案这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
建筑的三分之一处均设有楼梯，以解决垂直交通问题。
另外，结构布置完全对称，对结构设计有利，尤其对抗震有利。
结构布置图见图3.1：
图3.1框架结构平面布置图
3.3柱网尺寸及层高
本宿舍楼采用纵向柱距为3.9m横向边跨为6.0m，中跨为2.7m的内廊式框架，一层高为3.9m，二层以上为3.6m。
3.4梁、柱截面尺寸的初步确定
3.4.1梁的截面尺寸的初步确定
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）6.3.1节规定:
“框架结构的主梁截面高度可按计算跨度的1/10～1/18确定。
”可得
横向框架梁：
取h=l/18～l/10=334～600mm，取为600mm，宽b为300mm；
纵向框架梁:
取h=l/18～l/10=434～780mm，取为600mm，宽b为300mm。
3.4.2柱的截面尺寸的初步确定
框架柱的面积根据柱的轴压比确定：
1、柱组合的轴压力设计值N=nβFgE
注：
n——楼层层数。
β——柱轴压力增大系数（边柱取1.3，中柱取1.25）。
F——算柱的负载面积，本方案中边柱及中柱的负载面积分别为7.8×3.0m2和7.8×4.35m2。
gE——建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14kN/m2。
2、柱的截面尺寸Ac≥N/（mNfc）
注：
mN——轴压比限值，该框架结构抗震设防烈度为八度，建筑高度12.00m<30m按二级抗震等级，查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）可知取为0.75。
fc——轴心抗压强度设计值，对C30，查《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）得14.3N/mm2。
对于边柱：
N=nβFgE=3×1.3×7.8×3.0×14＝1277.64kN
Ac≥N/（mNfc）=1277.64×103/（0.75×14.3）＝mm2
对于中柱：
N=nβFgE=3×1.25×7.8×4.35×14×＝1781.33kN
Ac≥N/（mNfc）=1781.33×103/（0.75×14.3）=mm2
取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为345mm345mm，408mm408mm，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500mm500mm。
3.5楼板选择
由于6000/3900=1.54＜2，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）9.1.2中规定“板的跨厚比：
钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40。
”所以，板的厚度取3900/40=97.5mm，故本设计中所有楼板均采用现浇板，板厚均为120mm。
3.6结构横向框架的计算简图及梁柱线刚度
3.6.1梁的截面尺寸的初步确定
框架的计算单元取⑧轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。
假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。
由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。
本框架结构采用柱下独立基础，基础顶面到室内地面为1.50m。
横向框架的计算简图见下图所示，取顶层柱的形心线作为轴线，2～3层柱的高度取为3.6m，底层柱的高度从基础顶面至楼板，h1=3.9+1.5=5.4m。
由此可绘出框架的计算简图，如图2.2所示。
3.6.1梁的截面尺寸的初步确定
对于现浇楼板，中框架梁取，，。
各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表3.1和表3.2。
由于该榀框架结构对称，因此只需计算半边结构。
表3.1梁线刚度的计算
构件
EC
（N/mm2）
bh
（mm×mm）
I0
（mm4）
L
（mm）
1.5ECI0/L
（N×mm）
2ECI0/L
（N×mm）
边框架梁AB
3.0×104
300×600
5.4000×109
6000
4.0500×1010
5.4000×1010
中框架梁BC
3.0×104
300×600
5.4000×109
2700
9.0000×1010
12.0000×1010
表3.2柱线刚度的计算
层
EC
（N/mm2）
bh
（mm×mm）
I0
（mm4）
h
（mm）
ECI0/h
（N×mm）
1
3.0×104
500×500
5.2083×109
5400
2.8935×1010
2~3
3.0×104
500×500
5.2083×109
3600
4.3403×1010
令，则其余各杆件的相对线刚度为：
，
，
框架结构的相对线刚度如图3.2所示。
图3.2横向框架计算简图
4竖向荷载作用下的内力计算
4.1恒荷载标准值计算
恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
图4.1各层梁上作用的恒荷载
4.1.1屋面框架梁线荷载标准值
高聚物改性沥青卷材防水屋面2.20kN/m2
结构层：
120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3kN/m2
抹灰层：
粉刷石膏0.15kN/m2
合计5.37kN/m2
4.1.2各层楼面
陶瓷地砖楼面0.70kN/m2
结构层：
120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3kN/m2
抹灰层粉刷石膏砂浆0.15kN/m2
合计3.85kN/m2
4.1.3梁自重
bh=300mm600mm
梁自重25×0.3×（0.6-0.12）=3.6kN/m
抹灰层：
粉刷石膏砂浆﹝（0.6-0.12）×2+0.3﹞×12×0.02=0.3kN/m
合计3.90kN/m
4.1.4柱自重
bh=500mm500mm
柱自重25×0.5×0.5=6.25kN/m
抹灰层：
粉刷石膏砂浆0.5×4×12×0.02=0.48kN/m
合计6.73kN/m
4.1.5外纵墙自重
（1）标准层
纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。
纵墙1.96×0.24×5.5=2.59kN/m
铝合金窗1.04×0.24×0.35=0.09kN/m
保温层1.96×0.06×0.5=0.06kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙面1.96×2×12×0.02=0.94kN/m
合计3.68kN/m
（2）底层
纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为1.04m的窗。
纵墙2.26×0.24×5.5=2.98kN/m
铝合金窗1.04×0.24×0.35=0.09kN/m
保温层2.26×0.06×0.5=0.07kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙面2.26×2×12×0.02=1.08kN/m
合计4.22kN/m
4.1.6内纵墙自重
（1）标准层
纵墙（3.6-0.6）×0.24×5.5=3.96kN/m
粉刷石膏砂浆内墙面（3.6-0.6）×2×12×0.02=1.44kN/m
合计5.4kN/m
（2）底层
纵墙（3.9-0.6）×0.24×5.5=4.36kN/m
粉刷石膏砂浆内墙面（3.9-0.6）×2×12×0.02=1.58kN/m
合计5.94kN/m
4.1.7外横墙自重
（1）标准层
横墙（3.6-0.6）×0.24×5.5=3.96kN/m
保温层（3.6-0.6）×0.06×0.5=0.09kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙（3.6-0.6）×2×12×0.02=1.44kN/m
合计5.49kN/m
（2）底层
横墙（3.9-0.6）×0.24×5.5=4.36kN/m
保温层（3.9-0.6）×0.06×0.5=0.10kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙面（3.9-0.6）×2×12×0.02=1.58kN/m
合计6.04kN/m
4.1.8内横墙自重
（1）标准层
横墙（3.6-0.6）×0.24×5.5=3.96kN/m
粉刷石膏砂浆内墙面（3.6-0.6）×2×12×0.02=1.44kN/m
合计5.4kN/m
（2）底层
横墙（3.9-0.6）×0.24×5.5=4.36kN/m
粉刷石膏砂浆内墙面（3.9-0.6）×2×12×0.02=1.58kN/m
合计5.94kN/m
4.1.9走廊尽头墙
（1）标准层
纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。
走廊尽头墙1.77×0.24×5.5=2.34kN/m
铝合金窗1.23×0.24×0.35=0.10kN/m
保温层1.77×0.06×0.5=0.05kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙面1.77×2×12×0.02=0.85kN/m
合计3.34kN/m
（2）底层
纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金在计算单元内相当于高度为1.23m的窗。
走廊尽头墙2.07×0.24×5.5=2.73kN/m
铝合金窗1.23×0.24×0.35=0.10kN/m
保温层2.07×0.06×0.5=0.06kN/m
粉刷石膏砂浆内、外墙面2.07×2×12×0.02=0.99kN/m
合计
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