1、- I -XXXX 大 学毕 业 设 计题 目： 威海市电子科技大学五层宿舍楼 框架结构设计 院、 系： 建筑工程系 姓 名： XXX 指导教师： XXX 系 主 任： XXX 年 月 日- II -威海市电子科技大学五层宿舍楼框架结构设计摘 要本设计为威海市电子科技大学五层宿舍楼框架结构设计，该项目位于威海市主要用于解决学生宿舍不足的问题，该项目根据规范对其进行结构设计。该公寓高 19.8m，总建筑面积为 2983m2，为 7 度抗震设防烈度，地基土质较为稳定。结构设计由框架设计、抗震设计、构件设计和基础设计等组成。本设计主要对 1 榀框架进行配筋设计。在确定框架布局与分配统计得到各种荷载、
2、作用的大小之后，按 D 值法、分层法及底部剪力法等方法计算得出结构内力，并以此为基础，进行内力组合然后选出最不利的一组进行配筋，最后得到配筋成果。此外，本设计还采用 PKPM 等软件进行设计。关键词： 框架结构、结构设计- III -The Five Layer Apartment Building of Weihai Electronic Science and Technology University AbstractThis design for the university of electronic science and technology in weihai city fiv
3、e layers of a dormitory building frame structure design, the project is located in weihai city is mainly used to solve the problem of insufficient student dormitory, the project according to the specification for structural design.The apartment is19.8 meters tall, with a total construction area of 2
4、983 m2, of 7 degree seismic fortification intensity, the foundation soil is relatively stable.The framework design, seismic design of structure design, component design and foundation design, etc. This design mainly for 1 cross reinforcement design. In determining the frame layout and distribution a
5、fter getting all kinds of load, the effect of the size of the statistics, the D value method, hierarchical method, and the bottom shear method calculates the structure internal force, and on this basis, a group of internal force combination and choose the most unfavorable to reinforcement, reinforce
6、ment results finally. In addition, this design also USES the PKPM software to design, etc.Keywords： electric machine, fault analysis- IV -目 录摘要 .IAbstractII第 1 章 工程概况 11.1 工程概况 .11.2 设计依据 .11.3 建筑平面图 .21.4 结构布置图 .3第 2 章 结构布置 42.1 梁尺寸估算 .42.2 柱截面尺寸估算 .4第 3 章 荷载统计 73.1 恒荷载统计 .73.2 活荷载统计 .9第 4 章 屋盖及楼盖设
7、计 104.1 楼面板设计 .104.2 屋面板设计 .14第 5 章 风荷载作用下框架内力计算 175.1 风荷载作用下标准值计算 .175.2 风荷载作用下水平位移计算 .175.3 框架线刚度计算 .185.4 柱侧移刚度计算 .195.5 风荷载作用下内力计算 .19第 6 章 地震作用 236.1 抗震设计中的重力荷载代表值计算 .236.2 框架线刚度计算 .256.3 地震周期计算 .266.3.1 计算基本周期 1T266.3.2 水平地震作用下内力计算 27第 7 章 竖向荷载作用下框架内力计算 317.1 荷载计算 .317.1.1 恒载计算 317.1.2 活载计算 32
8、7.2 弯矩计算 .33- V -7.2.1 恒载作用下弯矩计算 337.2.2 活载作用下弯矩计算 347.3 力矩分配 .35第 8 章 内力组合 408.1 框架梁内力组合 .408.1.1 框架梁端弯矩调幅 408.1.2 框架梁端内力调整 418.1.3 梁的荷载组合 448.2 框架柱的内力组合 .518.2.1 框架柱端内力调整 518.2.2 框架柱的荷载组合 52第 9 章 截面设计 609.1 框架梁设计 .609.2 框架柱 设计 .67第 10 章 楼梯设计 7510.1 设计资料 .7510.2 梯段板设计 .7510.3 平台板设计 .7610.4 平台梁设计 .7
9、7第 11 章 节点设计 7911.1 顶层中间节点 .7911.2 其他中间节点和端节点 .79第 12 章 基础设计 8112.1 横向框架柱下基础设计 .8112.2 中柱双柱联合基础设计 .85致谢 88参考文献 89- 1 -第 1 章 工程概况1.1 工程概况本工程为威海市电子科技大学五层框架结构宿舍楼。本工程为钢筋混凝土框架结构，总建筑面积 2983m2，设计使用年限为 50 年。本建筑按 7度抗震设防。威海市地区基本雪压 ，基本风压 ，地20.45kN/oSm20.65kN/owm面粗糙度为 C 类。地势较平坦，地表下土层分布较不均匀，分为四层：第一层 0.4m 杂填土；第二层
10、 0.4-1.4m 粉土层，地基承载力 260kPa；第三层1.4-4.5m 粘土层，地基承载力 300kPa。1.2 设计依据1 混凝土及砌体结构（上册） 2 房屋建筑学(第二版）3 结构力学- 基本教程（第 3 版）4 土木工程抗震设计（第三版）5 基础工程（第二版）.6 高层建筑结构（第三版）.7 混凝土结构设计规范（GB500102010） 建筑抗震设计规范（GB500112010） - 2 -1.3 建筑平面图图 1-1 标准层平面图- 3 -1.4 结构布置图图 1-2 结构布置图- 4 -第 2 章 结构布置主体结构共五层，1 层的层高为 4.2m，2-5 层的层高为 3.9m。
11、女儿墙的高度 0.9m。柱埋深取为 0.75m，室内外高差为 0.45m。外墙厚 290，内墙厚 190。门为木门，门洞尺寸为 1.0m2.1m。窗的材料为铝合金窗，洞口尺寸为 2.7m2.1m。楼盖、屋盖均采用钢筋混凝土结构。梁截面高度按梁跨度的 1/121/8估算，宽度取截面高度的 1/31/2，各层梁截面尺寸及混凝土强度等级见表4-1。C30 混凝土( )。2214.3/1.43/ctfNmfNm，2.1 梁尺寸估算60/82560/51.21739/4739/表 2-1 各层梁截面尺寸及混凝土强度等级 单位：(mmmm)层次 混凝土等级 边跨梁（b h） 中跨梁（b h）25 30C
12、063041 层 32.2 柱截面尺寸估算柱截面尺寸可根据柱的轴压比限值 确定。cNfA， （2-1） ()cnNAfEBFgn式中N：轴压比设计值B：考虑地震作用时柱轴力增大系数，边柱取 1.3，中柱取 1.2F：按支剪状态计算的柱子的负载面积- 5 -：单位面积上的重力荷载代表值Eg2125/kNmN：验算截面以上的楼层层数：柱子的截面面积cA柱子的轴压比限值，一、二、三级分别为 0.65、0.75、0.85。查得抗震等级为三级时，取柱子的轴压比限值为0.85，其中hc400mm，b c350mm。由公式得第一层柱截面面积为：边柱： 21.36.9015270m48cA中柱： 2.(.)3
13、4318.10.5c图 2-1 框架计算简图若柱截面为正方形，则边柱和中柱截面 312mm 和 378mm。据计算结果综合考虑其他因素，柱截面尺寸取值如下：- 6 -15 层： 450mm450mm- 7 -第 3 章 荷载统计3.1 恒荷载统计1.屋面框架梁线荷载标准值150保 温 层 ： 厚 水 泥 蛭 石 20.15.7kN/m42C保 护 层 ： 厚 配 筋 细 石 砼 428:3找 平 层 ： 厚 水 泥 沙 浆SB防 水 层 ： 改 性 沥 青 卷 材 2./10:8找 坡 层 ： 厚 水 泥 陶 粒 10.k结 构 层 ： 厚 现 浇 混 凝 土 板 25./m板 底 抹 灰 ：
14、 27Nm屋 面 恒 荷 载 ： 6.边 跨 框 架 梁 自 重 ： 0.340k/梁 侧 侧 粉 ： 2(.61)2.3小 计 ： 8中 跨 框 架 梁 自 重 ： .5/梁 侧 粉 刷 ： (0.4)70.kNm小 计 ：作 用 在 梁 上 线 荷 载 为 ： 115.8kN/mABCDg2263925.4.0/27BC2.楼面框架梁线荷载标准值大 理 石 面 层 ： 20.1528.4kN/m25厚 水 泥 沙 浆 面 层 ： 010厚 现 浇 混 凝 土 板 ：厚 板 底 抹 灰 ： 2.7./楼 面 恒 荷 载 ： 359k边 框 架 梁 及 梁 粉 刷 ： 48- 8 -边 跨 填
15、 充 墙 自 重 ： 0.19(3.6).03762kN/m墙 面 粉 刷 ： 214小 计 ：中 跨 框 架 梁 及 其 粉 刷 ： ./作 用 在 中 间 层 框 架 梁 上 的 线 荷 载 为 ：10.846kN/mABg32C2.59.1/79B3.屋面框架节点集中荷载标准值边 柱 连 系 梁 自 重 ： 0.36.2517.kN内 侧 粉 刷 ： .2()906外 贴 大 理 石 ： 84外 贴 大 理 石 ： .3内 面 粉 刷 水 泥 ：外 贴 大 理 石 面 层 ： 052k连 系 梁 传 来 屋 面 自 重 ： 3.916./.7N顶 点 边 节 点 集 中 荷 载 ： 31
16、ADG中 柱 连 系 梁 自 重 ： .48粉 刷 ： 0.2()20k连 系 梁 传 来 屋 面 自 重 ： 391.356./.729顶 点 中 节 点 集 中 荷 载 ： 3NBC4.楼面框架节点集中荷载标准值边 柱 连 系 梁 自 重 ： 1.5k内 粉 刷 外 大 理 石 ： 892钢 窗 自 重 ： 0.4527窗 下 墙 体 自 重 ： .29(3)6.04内 粉 刷 ： .1kN外 大 理 石 ： 08窗 边 墙 体 自 重 ： 79.5内 粉 刷 ： .27外 大 理 石 ： 003连 系 梁 传 来 楼 面 自 重 ： 315./1.6k中 间 层 边 节 点 集 中 荷
17、载 ： 4NADG中 柱 连 系 梁 自 重 ： 7.8- 9 -粉 刷 ： 0.8kN内 纵 墙 自 重 ： 3.45(.906).129粉 刷 ： 27.4扣 除 门 洞 重 加 上 门 重 ： (8)35连 系 梁 传 来 楼 面 自 重 ： (.).35/81k.6中 间 层 中 节 点 集 中 荷 载 ： 2NBCG3.2 活荷载统计1.屋面活荷载取活荷载与雪荷中的较大值： 50.45391.7kN/mABCDq251.42P(398)50386k2BC2.楼面活荷标准值取 ，走道取.0kN/m.N/.7ABDq1.2kC3.985=.602P（ ）1().712kBC- 10 -第
18、 4 章 屋盖及楼盖设计4.1 楼面板设计取 1m 的板带作为计算单元进行计算。1.荷载计算 21.420.8kN/mq3591g.7./P2.内力计算计算跨度方向： 1ol01 =39-50=36l方向： 226m弯矩计算图 4-1 楼面板计算简图，216350.74oln21 =0.34n- 11 -，取21m12在配筋过程中钢筋无弯起，则： 1216.3uouMlm211111.74.2.7uuououulnl22048m 211211(3)uuuuuoopll令荷载设计值 ，则：P21()/8().kNm3uolnpn20.7kum1462.1.u 3.配筋计算取 1m 板带作为计算单
19、元进行计算设计资料：板厚 h=100mm，板的混凝土采用 C30，HRB400 级钢筋，板的混凝土保护层厚度 ， 。 ，20msa0-8msha214.3N/cf， ， 。21.43N/mtf36/yf .614b 方向板中配筋：ol12 2.30.308uscofh1.s.5()9s s62102.374.85m0uysmAfh此时按最小配筋率配筋，选用 C10200( )。3sA0 0.8.9.19.bxhmin039 4504%.178%18 68tyf- 12 -，满足要求。0.2%.1.250.%h 方向板边缘配筋：1ol 62 21.4.1573108uscomfbh.s0.5()
20、94s s 622045.m3.180uysAfh选用 C10200( )，满足要求。9m 方向板中配筋：2ol 62 21.710.843uscofbh.s0.5()95s s6220710.m3.8usysmAfh选用 C10200( )，满足要求。29 方向板边的配筋：2ol 61224.10.438uscofbh.s0.5()97s s6220.151.m80usysmAfh选用 C10200( )，满足要求。239卫生间因防水要求 板厚为 80mm =60mm0h21.453.kN/q1g2.87./mP- 13 -1=2.34kNmu0791-.68u25 方向板中配筋：1ol 6
21、12 2.3410.45uscomfbh.s0.5()97s s621023410.8m.8usysAfh此时按最小配筋率配筋，选用 C10200( )。3sA 方向板边缘配筋：1ol 62 211.50.143uscomfbh.3s0.()984s s 6220.58107.m3uysAfh选用 C10200( )，满足要求。9m 方向板中配筋：2ol 62 21.7910.1543uscofbh.s0.5()s s6220.79103.87m32uysmAfh选用 C10200( )，满足要求。 方向板边的配筋：2ol- 14 - 61224.810.913uscomfbh.s0.5()5
22、s s62204.8104.7m392uysAfh选用 C10200( )，满足要求。m4.2 屋面板设计取 1m 的板带作为计算进行计算。1.荷载计算 2 1.405.7kN/mq268g/P图 4-2 屋面板计算简图2.内力计算计算跨度方向： 1ol012-5108ml方向： 2 3936弯矩计算， 2180oln21 =0.5n- 15 -，取21m12在配筋过程中钢筋无弯起，则： 213.6uouMl21045m11 11uuououulnl221.8m211211(3)uuuuooPll令荷载设计值 ，得：P21()/8().45kNm3uolnpn20.615kum14.92.2u
23、 3.配筋计算取 1m 板带作为计算单元设计资料：板厚 h=100mm，板的混凝土采用 C30，HPB235 级钢筋，板的混凝土保护层厚度 ， 。20msa0-8msha 方向板中配筋：1ol 612 2.4510.413uscofb.s0.()9s s621024518.5m3.0usysmAfh此时按最小配筋率配筋，选用 C10200( )。3sA 方向板边缘配筋：1ol 62 21.510.443uscofbh.s- 16 -0.5(12)0.976s s 6220581m3.uysmAfh选用 C10200( )，满足要求。9 方向板中配筋：2ol 62 21.150.1743usco
24、fbh.s0.()983s s62205104.m3.uysmAfh选用 C8130( )，满足要求。87 方向板边的配筋：2ol 61224.910.1373uscofbh.s0.5()s s62204.918.m30usysmAfh选用 C10200( )，满足要求。2- 17 -第 5 章 风荷载作用下框架内力计算5.1 风荷载作用下标准值计算风荷载标准值按式 计算。式中的 为基本风压。 为ozskw0ws风荷载体型系数，矩形平面建筑风荷载体型系数 1.3。本建筑中， 故取 =1.3， 风压高度变化系数，与地面粗糙程度有/0.469HBzz关。风振系数 ，本设计房屋高度小于 30m，因此
25、该房屋框架不需考虑风z压脉动的影响。可近似采用振型计算点距室外地面高度 Z 与房屋 H 的比值，为风压高度变化系数。威海市基本风压 ，地面粗糙程度z 20.65/WkNm为 c 类。求得各楼层标高处的 见表 6-1，风荷载作用下结构计算见图 6-1 wP。表 5-1 沿房屋高度分布风荷载标准值层次z sZ(m) z20()/kNmB(m) H(m) wF(kN)5 1.0 1.3 20.25 0.74 0.63 3.9 2.85 74 1.0 1.3 16.35 0.67 0.57 3.9 3.9 8.673 1.0 1.3 12.45 0.65 0.55 3.9 3.9 8.372 1.0
26、1.3 8.55 0.65 0.55 3.9 3.9 8.371 1.0 1.3 4.65 0.65 0.55 3.9 4.275 9.175.2 风荷载作用下水平位移计算风荷载作用下框架侧移刚度按 D 值法计算，见表 5-2。- 18 -图 51 风荷载作用下结构计算简图表 5-2 风荷载作用下各层框架柱 D 值及剪力值层数层剪力kN边柱 D 值N/mm中柱 D 值N/mmiN/mm每层边柱剪力kN每层中柱剪力kN5 7 10014 14638 49304 1.42 2.084 15.67 10014 14638 49304 3.18 4.653 24.04 10014 14638 4930
27、4 4.88 7.142 32.41 10014 14638 49304 6.58 9.631 41.58 5257 6459 18175 12.02 14.765.3 框架线刚度计算横梁线刚度 计算过程见表 5-3，柱线刚度 计算过程见表 5-4。bi cI表 5-3 横梁线刚度 计算bi类别 层次 cE/N/mm2 /mm2h0I/mm4l/m边横梁 15 层 43.01695.160走道梁 15 层 2- 19 -续表 5-3 横梁线刚度计算类别 层次 /coEIl/N.mm1.5/coEIl/N.mm2/coEIl/N.mm边横梁 15 层 24541010 3.6811010 4.9
28、081010走道梁 15 层 2.291010 3.441010 4.571010表 5-4 柱线刚度计算层次 ch/mm cE/N/mm2 bh/mm2 cI/mm4 /cEIh/N.mm1 层 5400 3.0104 450450 3.4171010 1.898101025 3900 3.0104 450450 3.4171010 2.6281010注： 柱的线刚度 ， 为柱的截面惯性矩，h 为框架柱的计算高度。i/ccIcI5.4 柱侧移刚度计算表 5-5 中框架柱侧移刚度 D 值边柱:(14 根) 中柱:(14 根)层次 Kc 1iKc2iiD25 1.868 0.483 10014
29、4.802 0.706 14638 493041 层 2.586 0.673 5257 6.65 0.827 6459 18175注：柱的侧移刚度 2/cDih5.5 风荷载作用下内力计算根据各楼层剪力及柱的抗侧移刚度，可求得分配各框架柱的剪力，i层 j 柱分配到的剪力 及该柱上下端的弯矩 分配按下列各式计ijVubijijM和算： 上端弯矩： 1uijijMyh下端弯矩： bijij由此可得：框架柱的固端弯矩，边柱与中柱的计算结果见表 5-5。求得柱的轴力，见表 5-6。风荷载 F 的 M、V、N 见图 5-2，图 5-3。- 20 -表 5-5 各层柱端弯矩及剪力计算边柱层次ih/miV/
30、KNijD/N/mm 1i 1iVKy 1biM 1ui5 3.9 7 49304 10014 1.42 1.868 0.393 2.15 3.364 3.9 15.67 49304 10014 3.18 1.868 0.443 5.5 6.913 3.9 24.04 49304 10014 4.88 1.868 0.495 9.38 9.652 3.9 32.41 49304 10014 6.58 1.868 0.543 13.94 11.731 5.4 41.58 18175 5257 12.02 2.586 0.593 34.49 26.42中柱层次hi/mVi/KNiD/N/mm 2i
31、 2iVKy 2bi 2ui5 3.9 7 49304 14638 2.08 4.802 0.45 3.65 4.624 3.9 15.67 49304 14638 4.65 4.802 0.500 9.07 9.073 3.9 24.04 49304 14638 7.14 4.802 0.500 13.92 13.922 3.9 32.41 49304 14638 9.63 4.802 0.500 18.78 18.781 5.4 41.58 18175 6459 14.76 6.65 0.55 43.84 35.87表 5-6 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算边跨梁 轴力 N层次 ABM/kN
32、mBA/kN mL/mbV/kN边柱 N/kN中柱 N/kN5 3.36 1.79 6.6 1.824 0.833.114 9.06 5.13 6.6 4.780 2.71 9.873 15.15 8.95 6.6 8.009 5.59 15.992 21.11 12.73 6.6 11.243 9.48 24.251 40.36 15.71 6.6 14.291 18.71 47.45走道梁 轴力 N层次 MBC/kN mMCB/kN mL/mVb/kN边柱 N/kN中柱 N/kN5 2.83 3.36 2.1 0.840 0.833.114 7.6 9.06 2.1 2.273 2.71
33、9.873 14.04 15.15 2.1 3.938 5.59 15.992 19.97 21.11 2.1 5.449 9.48 24.251 30.65 40.36 2.1 7.040 18.71 47.45- 21 -图 5-2 风载作用下框架剪力图图 5-3 风载作用下柱轴力图- 22 -图 5-4 风荷载作用下框架弯矩图- 23 -第 6 章 地震作用6.1 抗震设计中的重力荷载代表值计算（6-1）iEKkGQ顶层：女儿墙自重： 2.390.451.320.9=18N.5k2（ ）屋顶屋面板自重： 6()(.4)439k81顶层横梁自重： 1.83.7.（ ）顶层纵梁自重： 2.7
34、.k6（ ）顶层柱自重： 57439=N门面积： 20.60.1.5m（ ）窗面积： 221880.58.3（ ）门自重： .2kN.=（ ）窗自重：.7454.4（ ） 6.内墙面积：2(60)(1.906)8(3.905)(1.0)857m外墙面积：23.2. (.45)(4).m内墙自重： 71.2kN.831外墙自重： 009.5顶层自重：218.593467426.341.9.5=67kN2.屋面雪荷载： (5)(13.).7k顶层重力荷载代表值：672.09.6N12.4EKikiGQ2-4 层：楼面板自重： 3.59(.45)(.35)30.6k- 24 -2-4 层自重：230
35、.674.832.697.4126.341.9.5=480kN3.62-4 层重力荷载代表值： 05=kEKikiGQ底层： 柱自重： 5.674(3.92)/410.2N外墙面积： 2.394.39105(6).(.)8.2m窗面积： 22.76.4=10.内墙门面积： 80.934外墙门面积： 1.6.内墙面积：24.32.9(6.5)(.6)17(.905)(04)165.82 m窗自重： 042k.=38N门自重：80.91.81.=3kN外墙自重： (3618)042内墙自重： 52.0.4k.7.底层自重：20.6183.81372.6540.k底层重力荷载代表值：6.561.=9
36、4NEKikiGQ1-4 层活荷载：卫生间： (3.92.0.42.0k82).547.1楼梯间： 1=8N走廊： .045)k.6.其他： (653.1)6N.=.270.74)5Q- 25 -6.2 框架线刚度计算框架梁梁线刚度 计算过程见表 6-1，框架柱侧移刚度 计算过程见bi cI表 6-2， 计算见表 6-3。i表 6-1 框架梁梁线刚度 计算bi边跨梁 中跨梁部位断面bh(m)跨度L(m)矩形截面惯性矩 0I34(1)m01.5Ib=EIiL02Ib=EIiL屋面梁 0.366.6 5.4 8.1 3.68 10.8 4.91楼层梁 6.6 5.4 8.1 3.68 10.8 4
37、.91走道梁 .42.1 1.6 2.4 3.43 3.2 4.57表 6-2 框架柱侧移刚度 计算cID楼层 D层数层高柱名根数 K i410kNm2h410/kNm5 3.9中框架中柱中框架边柱边框架中柱边框架边柱1818443.611.872.711.40.6930.4830.5750.4122.628 0.7891.3331.0011.1920.85423.99418.0184.7683.41650.1962-4 3.9中框架中柱中框架边柱边框架中柱边框架边柱1818443.611.872.711.40.6930.4830.5750.4122.628 0.7891.3331.0011.
38、1920.85423.99418.0184.7683.41650.1961 5.4中框架中柱中框架边柱边框架中柱边框架边柱1818444.992.593.751.940.7850.6730.7390.6191.898 0.4120.6140.5260.5780.48411.0529.4682.3121.93624.768表 6-3 计算i层数Gi()kNi()D410/)kNminiGi()mi2Gi5 6912.4 6912.4 50.196 0.0116 0.2631 1535.2 403.914 5119.35 12031.75 50.196 0.0253 0.2515 1725.86 434.053 5119.35 17151.1 50.196 0.039 0.2262 1552.24 351.172 5119.35 22270.45 50.196 0.0526 0.1872 1284.61 240.48
