1、(毕业论文)某六层框架宿舍楼结构设计计算书摘 要本次的设计题目是峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍楼设计，该设计包括建筑设计及结构设计。其中结构设计采用手算一品框架及电算整栋建筑。建筑设计根据建设用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先进行平面功能性设计，其次设计建筑立面，并与建筑平面造型相结合，并充分考虑防火分区及安全疏散。钢筋混凝土框架结构设计包括水平荷载计算及其作用下的侧向位移验算、内力计算，竖直荷载计算及其作用下的内力计算，并考虑延性要求，然后进行内力组合及截面设计。其中水平荷载作用下的内力计算采用 D 值法，竖直作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。结构电算为钢筋混凝土框
2、架结构电算，遵循参数设定、判断依据、出施工图的设计步骤。关键词： 建筑设计 结构设计 学生宿舍楼 框架结构 结构电算 Abstract My thesis is focused on the students Domitory of Emei Campus of Southwest Jiaotong University,including architecture design,and reinforced concrete-frame structure design.During my design time,I will finish the calculation of it by
3、hand and by computer.According to the statistics 、acre and users demands,the first thing of the architecture design that to be finished is the design of the architertures useful to fit for the requires.Then will be the appearance of the architecture,and so on.Concrete-frame structure design includes
4、 the calculation of horizontal loads and checking computations of its lateral displacement and internal force,the calculation of vertical load and internal force, and taking the ductility into consideration ,and the compound stress and reinforcing bars calculated, and among the rest, horizontal load
5、 adopts D-method, and vertical load adopts bending moment-twice distributed method .The calculation of the structure by computer is to use the PKPM,The procedure will follow the rules of it.Also ,the result of the PKPM will be compared with the result by hand.Key words: Architecture design structure
6、 design Concrete-frame structurestructure design by computer.目录绪论 3第一章 建筑设计 41.1 工程概况 41.2 平面设计 41.3 立面设计 4第二章 结构设计 72.1 结构布置及材料采用 72.2 构件初估 9初估 9初估 10板 102.3 结构计算简图及梁柱刚度计算 11刚度计算 12刚度计算 12度计算 13则性的判断 132.4 荷载计算 14代表值（标准值）的计算 14作用下标准值计算 162.5 水平地震作用计算及内力、位移分析 17载标准值计算 17平地震力作用计算及弹性位移验算 18震作用及弹性位移验算
7、212.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 28架内力计算 28架弯矩二次分配法计算及内力计算 342.7 荷载组合 41用的重力荷载代表值的设计值换算 41合 42力调整 472.8 截面设计 50架框架横梁正截面配筋计算 50架横梁斜截面配筋计算 52正截面配筋 54的斜截面配筋计算 592.9 基础设计 60料 60立基础设计基本说明 61立基础设计 61结论 68致谢 70参考文献 71绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的关键阶段，是毕业前的一次综合性学习阶段，是在工作之前对于大学期间所学知识的一次全面、综合的运用，更是一次作为工民建专业的毕业生跨入这个行业之前的一次练兵。我的毕
8、业设计题目为峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍楼设计 ，本层框架结构体系结构体系平面结构布置对称，在设计过程中，框架梁、柱的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，框架承受竖向荷载和侧向力可以满足抵抗水平和竖向荷载。框架结构第一章 建筑设计1.1 工程概况本工程坐落于四川省峨眉山市西南交通大学峨眉校区西山梁学生宿舍片区，为 6 层框架结构，建筑场地为 20mX80m，建筑面积为 50008000m2，地面粗糙程度为 B 类，场地类别为类，抗震等为三级。1.2 平面设计平面设计为参考西山梁 4、5 号学生宿舍楼进行设计，设计思路为在与西山梁其他 4、5 号
9、楼的宿舍在大体上保持一致的前提下，充分考虑学生的使用要求及建筑的居住要求，从整体到局部进行设计，本设计中所采用的尺寸在满足规范的前提下，实测西山梁 5 号学生宿舍楼、大板 2、5 号学生宿舍楼、生活使用用具的相关尺寸予以设计。本设计参考的规范如下：1.宿舍建筑设计规范 JGJ 36-2005。2 民用建筑设计通则 GB 50352-20053.建筑模数协调统一标准 GBJ 2-86本设计的平面相关见附图集中建施 02建施 04，置图，布置图，柜详图。1.3 立面设计立面设计目的是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的规律进行的
10、宿舍平面布置图盥洗间平面图宿舍衣柜平、立面图第二章 结构设计2.1 结构布置及材料采用该建筑为学生宿舍，布置较为规整，楼层数为 6 层，每层的楼板间距为3.6m，即层高 3.6 米，女儿墙高度 1.2 米，主体建筑（不包含女儿墙）高度为21.6 米，因此考虑采用全现浇框架结构体系，结构选型。填充墙为 240mm 厚普通砖，门为钢铁门，门洞尺寸 1.2m2.1m。窗为钢框玻璃窗，窗洞尺寸为 1.2m1.5m混凝土采用：柱采用：C30,fc 14.3n/mm2,ft 1.43n/mm2梁、板采用：C25,fc 11.9n/mm2,ft 1.27n/mm2钢筋采用：梁、柱纵筋采用 HRB400 级钢
11、，箍筋采用 HPB235 级钢，fy fy 210n/mm2查建筑抗震设计规范附录 A 可知本地区抗震设防烈度为为 7抗震，建筑抗震设防等级为三级,建筑结构安全等级为三级,设计基本地震加速度 0.10 g,设计地震分组:第二组;场地类别:二类;特征周期 Tg 0.40s查建筑结构荷载规范 ，基本雪压 So 0.2kn/m2变形缝宽度应H/300 21.6/300m 72mm，考虑模数限制，变形缝设为90mm。结构选型图2.2 构件初估初估计算简载面积示意图所示载面积计算简图边柱的负载面积为中柱的负载面积为由建筑抗震设计规范可知，本工程位于四川?峨眉，抗震设防烈度为 7，设计基本地震加速度为 0
12、.10g，抗震等级为 3 级，轴压比限制为un 0.9，各层的重力荷载代表值暂时近似取为 14kn/m2.柱的截面初估采用公式式 2-1-1式中N 为柱组合的轴压力设计值， ；F 为按简支状态计算的柱的负载面积，为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kn/m2. 为考虑地震作用组合后柱轴压力的增大系数，边柱取 1.3，不等跨内取1.25，等跨内柱取 1.2n 为验算截面以上的楼层层数Ac 为柱截面面积fc 为混凝土轴心抗压强度设计值为框架柱的轴压比限值，3 级框架取为 0.9。且：按上诉方法确定的柱截面高度不宜小于 400mm，宽度不宜小于 350mm，
13、柱净高与截面长边尺寸之比宜大于 4由此，得：边柱中柱根据上述计算结果并综合其他因素，柱截面取为：底层柱600mm600mm其它层柱500mm500mm初估表 2-1-1 梁的尺寸选择层号 混凝土强度等级 横梁（bh） ）2.3 结构计算简图及梁柱刚度计算说明：选取一榀框架作为计算单元。本设计中，选取第轴线作为计算单元。假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接，梁跨度等于柱截面形心轴线间距。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面。基顶标高暂定为-1.0m，故底层柱的计算高度为 4.6m，其余各层柱的计算高度均为 3.6m。混凝土采用：柱采用：C30,fc 14.3n/mm2,ft 1.43n/mm2梁
14、、板采用：C25,fc 11.9n/mm2,ft 1.27n/mm2框架结构计算简， 。横向框架计算简图纵向框架计算简图刚度计算表 2-3-1 梁的线刚度计算刚度计算表 2-3-2 柱的线刚度计算度计算令 26 层柱子的线刚度为 1.0，其余各柱的相对线刚度计算结。则性的判断经判定，本建筑符合建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）建筑竖向和水平规则性之规定：一竖向不规则情况。侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻的上一层的 70%，或者小于其上相邻 3 个楼层的侧向刚度平均值的 80%，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的 25%。竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件的内力由
15、水平转换构件向下传递。楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80%二水平不规则情况。1.扭转不规则：楼层的最大弹性水平位移，大于该楼层梁端弹性水平位移平均值的 1.2 倍。2.凹凸不规则：结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。3楼板局部不连续：楼板的尺寸和平面刚度的急剧变化。综上所述，经过本处及本设计后续部分的判定，本设计不存在竖向和水平不规则的情况。相对线刚度计算2.4 荷载计算代表值（标准值）的计算1上人屋面防水层 ：30 厚 C20 细石混凝土 1.0kn/m2三毡四油铺小石子 0.4kn/m2找平层 ：20 厚水泥砂浆 0.0220kn/m3
16、0.4kn/m2找坡层 ：40 厚水泥石灰焦渣砂浆 2.5%找平 0.0414kn/m3 0.56kn/m2保温层 ：80 厚矿渣水泥 0.0814.5kn/m3 1.16kn/m2结构层 ：100 厚现浇混凝土板 0.125kn/m3 2.5kn/m2抹灰层 ：10 厚混合砂浆 0.117kn/m3 0.17kn/m2合计 6.19kn/m22.标准层楼面小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kn/m2结构层 ：100 厚现浇混凝土板 0.125kn/m3 2.5kn/m2抹灰层 ：10 厚混合砂浆 0.0117kn/m3 0.17kn/m2合计 3.22kn/m23.梁自重1）横梁AB,
17、CD 跨（350500）0.35（0.5-0.1）25kn/m37.52 52.5knBC 跨（350350）0.35（0.35-0.1）25kn/m32.1 4.6kn抹灰层 10 厚混合砂浆AB,CD 跨0.01 0.5-0.1 2+0.35 17kn/m37.52 2.93knBC 跨0.01 0.35-0.1 2+0.35 17kn/m32.1 0.3kn合计60.33kn/m折算为均布线荷载 60.33、 （7.52+2.1） 3.52kn/m2 纵梁（350500）自重： 0.35 0.5-0.1 25kn/m3 3.5kn/m3抹灰 10 厚混合砂浆 0.01 0.5-0.1 2
18、+0.35 17kn/m3 0.20kn/m3合计 3.7kn/m3 柱自重底层柱（600600）自重 0.60.625kn/m3 9kn/m3抹灰 0.010.6417kn/m3 0.41kn/m3合计9.41kn/m3标准层柱（500500）自重 0.50.525kn/m3 6.25kn/m3抹灰 0.010.5417kn/m3 0.34kn/m3合计6.59kn/m34）外纵墙 240 厚普通砖，外墙面贴瓷砖（0.5kn/m2） ，内墙面为 20mm 厚水泥粉刷，窗洞为 1.21.5，采用钢框玻璃窗。自重 0.243.9 3.6-0.5 -1.21.5 15kn/m3 37.1kn窗 1
19、.21.50.45kn/m2 0.81kn瓷砖墙面 3.9 3.6-0.5 -1.21.5 0.5kn/m2 5.25kn水泥粉刷内墙面 3.9（3.6-0.5）-1.21.5 3.6kn/m2 3.6kn合计43.06kn折算为均布线荷载 11.04kn/m5 外横墙 240 厚普通砖 15kn/m2自重 0.24（3.6-0.5）15kn/m2 11.2kn/m瓷砖 0.5 3.6-0.5 1.55kn/m水泥粉刷内墙面 （3.6-0.5）0.36kn/m2 1.12kn/m合计13.87kn/m6 内纵墙 240 厚普通砖，门洞 1.22.1，钢铁门，0.45kn/m2自重 0.24 3
20、.6-0.5 3.9-1.22.1 19kn/m3 34.45kn门重 1.22.10.45 1.13kn/m内外瓷砖墙面 3.9 3.6-0.5 -1.22.1 0.52 9.57kn合计45.15kn折算为均布线荷载11.58kn/m7 内横墙 240 厚普通砖自重 0.24（3.6-0.5）15kn/m3 11.16kn/m内外瓷砖墙面 （3.6-0.5）0.5kn/m 1.12kn/m合计12.28kn/m作用下标准值计算1屋面和楼面活荷载标准值 查建筑结构荷载规范上人屋面2.0kn/m楼面2.0kn/m2.雪荷载Sk rSo 0.501.0 0.50kn/m2So:n 50,So 0
21、.5kn/m2, r 1.0屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。2.5 水平地震作用计算及内力、位移分析说明：本工程主体高度为 21.6 米，且以剪切变形为主，质量和刚度沿高度均匀分布，适用于底部剪力法计算水平地震作用。该方法将结构简化为作用在各楼层位置的多质点葫芦串，结构剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。载标准值计算1.各构件的重力荷载代表值计算1）荷载汇总（kn/m） （31.2-0.58）11.042+（17.1-30.5）13.87+（31.2-0.58）11.58+（17.1-30.5）12.2818 4580.5kn3 首层的墙体重力荷载标准值（31.2-0.
22、68）（11.042+11.582）+（17.1-30.6）（13.87+12.2818） 4788.54）首层柱的重力荷载标准值9.44.636 1556.64kn5）标准层柱的重力荷载标准值6.593.636 900.6kn6 横梁的重力荷载标准值3.5217.19 541.73kn7）纵梁的重力荷载标准值3.731.24 461.76kn8）女儿墙:1.2 米高，普通砖砌筑，混凝土压顶181.20.24（31.22+17.1） 412.1kn考虑其他一些综合因素，取女儿墙自重 450kn2各楼层的重力荷载标准值计算说明：恒载取 100%，活载（雪载）取 50%计入组合每层的楼梯不另行计算
23、，而改考虑为楼梯间处板重为原有的 1.5 倍计入荷载值。一般楼层取 Gi 1.0 横+0.5 活+1.0 自重墙、梁、柱分层总计，上下各半1）顶层 450+4580.5/2+541.73+461.76+900.6/2+6.1931.217.10.533.227.53.9 7860.2kn2 标准层 4580.52/2+900.62/2+541.73+461.76+3.2231.217.1+0.533.227.63.9 8821.8kn3）首层 4580.5/2+4788.5/2+541.73+461.76+700.6/2+1556.64/2+ 0.533.227.63.9+3.2231.217
24、.1 9092.1kn3屋面雪荷载标准值计算及活荷载标准值计算0.5031.217.1 266.76kn231.217.1 1067.04kn两者不同时考虑，取大值参与计算，Q 1067.04kn4总重力荷载代表值计算+0.5 9092.1+0.51067.041 9625.62kn+0.5 8821.8+0.51067.04 9353.32kn+0.5 7806.2+0.5266.76 7939.58kn平地震力作用计算及弹性位移验算1.楼层抗侧移刚度计算（见表 2-5-2，2-5-3）采用 D 值法进行计算。1）横向 26 层 D 值计算表 2-5-2 横向 26 层 D 值计算一榀框架，
25、ABCD 柱各一根，变形缝任意一侧均为 9 榀框架，框架抗侧移总刚度 92（9555+16324） kn/m2）横向 1 层 D 值计算表 2-5-3 横向 1 层 D 值计算一榀框架，ABCD 柱各一根，变形缝任意一侧均为 9 榀框架，框架抗侧移总刚度 92（15291+14722） kn/m期计算1.顶点位移及层间位移计算表格见表 2-5-4表 2-5-4 位移计算2采用顶点位移法，取 t 0.65 考虑填充墙的周期折减系数 ：考虑填充墙影响的周期折减系数，框架结构其取值为 0.60.73采用能量方法，取 t 0.65 考虑填充墙的周期折减系数 式 2-5-1综上，由于能量方法与顶点位移法
26、计算相差较小（0.04）故取二者任意进行下一步计算均可，本设计取 T1 0.687s 参与下一步计算。震作用及弹性位移验算说明：对于以下两类建筑适用于底部剪力法。高度不超过 40 米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构近似于单质点体系的结构。故对于本设计，适用于底部剪力法进行抗震计算。计算简图如下图所示。水平地震计算简图水平地震影响系数 1 的计算。结构基本周期取为顶点位移法的计算结果，T1 范可知，本结构的抗震设防烈度为 7，设计基本地震加速度为 0.10g，场地类别为类，设计地震分组为第二组。故有 Tg 0.40s, 0.08.,故需考虑高震型的影响。，故对于一般情况，混凝
27、土结构的 0.05，故 2 1.0， 0.9故水平地震作用标准值计算式 2-5-2：结构等效总重力荷载：等效系数，抗震规范取值为 0.85故本设计， 0.85（9625.62+49355.32+7939.58） 54986.5kn故本设计，在考虑高震型的影响时，在考虑高震型的影响时，有 式 2-5-3式中 FEK-结构总水平地震作用标准值（底部剪力）-质点 i 的水平地震作用标准值-分别为作用于质点 i，j 的重力荷载代表值-分别为质点 i,j 的计算高度-顶部附加水平地震作用，本设计中作用于 6 层的顶部。综上，Fi,Vi,Ue 及 Ue/h 的计算见表格 2-5-5表 2-5-5 Fi,V
28、i,Ue 及 Ue/h 的计算水平地震作用下的剪力图3.楼层地震剪力标准值验算根据进行验算， 0.012VEKi：第 i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力。：剪力系数，本算例取其值为 0.012，符合建筑抗震规范的规定，且对于竖向不规则的建筑的薄弱层，尚应乘以 1.15的增大系数。Gj：第 j 层的重力荷载代表值。合格。4.地震作用下的弹性位移验算多遇地震下的各楼层层间弹性位移计算见表 2-5-4，同时也将其表达为层间位移角 ue/h 的形式。钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限制为1/550，因此各楼层均满足要求。平地震作用下的框架内力分析说明（计算步骤）：1.地震剪力按 D 值比例分配到
29、各框架柱，可得各层每根柱的剪力值。2.通过查表确定反弯点高度比及其修正值并确定反弯点高度。3.计算每根柱上下端的柱端弯矩。4.利用节点平衡原理，求出每层各跨梁端的弯矩。5.求出梁端剪力。6.由柱轴力与梁端剪力平衡的条件可求柱轴力。1.反弯点高度计算式 2-5-4y-D 值法的反弯点高度yo-标准反弯点高度比，查表确定 倒三角形荷载 y1-考虑与柱相邻的上下横梁刚度不同时对反弯点高度比的修正系数。y2-考虑相邻上层层高与本层层高不同时的反弯点高度比修正系数。y3-考虑相邻下层层高与本层层高不同时的反弯点高度比修正系数。2.水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算（见表 2-5-）表 2-
30、5-6 水平地震作用下的中框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算水平地震作用下框架弯矩图3.框架梁端剪力及柱端轴力计算（见表 2-5-6）表 2-5-7 框架梁端剪力及柱的轴力2.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算架内力计算1.计算单元选取：取号柱轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 3.9米，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线重合，故无集中力矩作用。由于房间内未布置次梁，故荷载传。荷载传递2荷载计算1）恒载计算（计算简图见图 2-5-4）恒载计算简图说明：1.代表横梁自重及其上横墙自重（注：横墙自重仅 15 层有） ，为均布荷载形式。2. 分别为房间板和走道板传给横梁的梯形和三角形荷载，具体计算方
31、载计算简图计算说明：、CD 跨和 BC 跨中的 q2、CD 板中和 BC 板中的阴影部分，其大小应为屋（楼）面板自重梯形（三角形）高度23. 分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，其包括梁自重、楼板重和女儿墙（仅 6 层有）等的重力荷载，具体计算方板传荷载计算简图计算说明：作用于 A,D 轴线上的 P1 和 B,C 轴线上的 P2 包含有：.4 中加粗黑线（纵梁自重）及其上女儿墙（仅 6 层有）或纵墙自重（15层）2.板传荷载（图中阴影部分） ，其应该等于屋面板（楼板）自重相应柱分担的面积2）活载计算（计算原理同恒载计算，计算简）活载计算简图 3）从计算手稿中将各种荷载汇总得表 2-5-7 横向框架恒载汇总及表 2-5-8 横向框架活载汇总，得如下表格表 2-6-1 横向框架恒载汇总表表 2-6-2 横向框架活载汇总表，注：表中括号值为雪荷载3荷载换算及梁端弯矩计算说明：根据结构力学关于梯形与三角形荷载的相关说明，将其换算为均布荷载，换算说明如下所示。1）2）故，可得表 2-6-3 横向框架梁恒、活载汇总表及固端弯矩计算
