本科毕业论文---南海天地小区二期18#楼方案设计计算书.doc

2015 届学生毕业设计（论文）

南海天地小区二期1-8#楼方案设计

学生姓名：
陈洋
学 号：
3041211212
所属学院：
水利与建筑工程学院
专 业：
土 木 工 程
班 级：
15-2
指导教师：
杨保存副教授
起止时间：
2015.2.24—2015.5.18

塔里木大学教务处制

中文摘要
南海天地小区二期1-8#框架式住宅建筑，地上8层，总高度为25.45米.，总长度为32.1米，总宽度为21.6米。
本设计主要为建筑设计和结构设计，建筑设计的目标是总平面设计：合理布置建筑主、次入口；满足建筑物防火间距及消防通道要求。 平面设计：合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。 ；结构设计主要进行结构技术性能方面的工作，构件的受力分析及构件设计；各种性能指标强度、刚度、稳定性等。
本设计针对南海天地小区二期1-8#住宅楼进行建筑设计及结构设计。建筑设计主要包括：平面设计、立面设计、剖面设计以及交通设计、功能分区。结构设计主要包括：构件选型、荷载分析、构件配筋。
关键词：建筑工程；结构工程；基础工程；PKPM软件

ABSTRACT
The South China Sea, the world community phase II 1-8# frame shear wall type residential building, 8 on the ground floor, with a total height of 25.45 m. Total length for 32.1 meters, total width is 21.6 meters.
This design mainly for architectural design and structural design, architectural design goal is total plane design, reasonable arrangement of the main building, at the entrance; meet the building fire interval and fire channel requirements. Graphic design: to determine a reasonable size of plane column net; room layout; determine the number of stairs, location and form; in order to meet the demands of indoor lighting, ventilation requirements. ; structure design of the main structure and technical performance of work, force analysis and component design of component; various performance indexes of the strength, stiffness, stability and so on.
The design of the architectural design and structural design for residential building 1-8# two South China Sea World community. Architectural design including: graphic design, facade design, profile design, traffic design, functional zoning. The structure design includes: component selection, load analysis and reinforcement.
Keywords: building engineering; structural engineering; foundation engineering; PKPM software

前 言

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本次毕业设计题目南海天地小区二期1-8#楼方案设计，该小区位于南海小街控制规划E区06-02-R1区块居住用地，建筑类型：住宅建筑，结构类型：框剪结构，建筑限高27m，容积率2.52，建筑用地面积73701m2,建筑密度38%，绿地率38%；高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣与社会进步的重要标志，随着社会与经济的蓬勃发展，尤其是城市建设的发展，要求建筑物所能达到的高度与规模不断增加，同时高层建筑可以部分解决城市用地紧张和低价高涨的问题，能够提供更多的空闲地面，有利于美化环境，而且水平交通与竖向交通相结合，使人们在地面上的活动走向空间化，节约了时间，增加了效率。简言之，社会的发展、经济的进步和高层建筑的诸多优点，都使得高层建筑的兴建成为必要和可能。在这样的历史条件下，我们对于高层的学习与深入的了解，从而对高层乃至超高层都有一个较为系统的认知，培养我们综合应用所学基础课、专业基础课及专业课知识的相应技能，解决土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力，对我们以后走向工作岗位是一个极宝贵的经验。
本次设计内容包括建筑设计和结构设计两大部分：建筑设计主要包括底层平面、标准层平面、正立面、侧立面和剖面设计和总平面图。在结构设计中为钢筋混凝土剪力墙结构设计，重点掌握水平地震作用、风荷载及竖向荷载作用下结构的内力计算和组合，并完成相应的配筋及计算。
在设计中涉及到很多计算机辅助软件及办公软件，如Office中的Word、Excel，绘图软件AutoCAD、天正建筑，结构计算的PKPM及理正岩土等，通过对这些软件的应用，更能提高我们对计算机的应用能力，真正达到学以致用，理论与实践相结合的目的。
建筑设计以天正建筑软件绘图，相关规范、图集为前提完成内容：筑总体布局；建筑平面布置；建筑立面布置；建筑剖面布置建筑防火设计；门窗设计；防水构造设计；建筑保温设计。
结构设计以PKPM软件进行结构分析，相关规范及图集为前提，参考相关教材，完成内容：构件设计；PMCAD建模；PK对一榀框架进行计算；SATWE软件对结构进行计算；楼板施工图设计；梁柱施工图设计；LTCAD里普通楼梯施工图设计；剪力墙施工图设计。

1设计资料
1.1 工程名称
南海天地1-8#住宅楼结构设计
1.2 工程概况
建筑总高度为25.1米，共8层，每层层高3米，室内外高差0.45米。设计使用年限50年。具体情况可参见结构平面布aa置图1.1以及剖面图1.2。
a

图1.1 结构平面布置图

图1-2 1.1剖面图
1.3 工程技术条件
广东茂名
地处北回归线以南，属热带亚热带季风温和气候。全市年平均气温22.3℃～23℃，月平均最高气温26.5℃～28.7℃（七月），月平均最低气温14℃～16℃（一月），年内≥10℃的积温7857～8413℃，持续天数337～355天，基本无霜；平均年日照1939.3～2161.4小时，日照百分率为47%，太阳辐射总量为106.59～116.99大卡/平方厘米；降雨季节长，年降雨量1500～1800毫米，降雨日在100～170天之间。风向：西北风为主导风向，风压：0.6kN/m2，基本雪压0.00kN/m2，地面粗糙度类别为C类。
地下水水质
地下水位埋深为2.0m。地下水水质分析结果表明，本场地地下水无腐蚀性。
抗震设防烈度、设计基本地震加速度、设计特征周期等参数查阅资料2001版《中国地震动参数区划图B1》、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010附录A：我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组，《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008、《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068。
1.4 材料采用
混凝土：采用C30
钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400、其余采用热轧钢筋HPB235。
墙体：内外墙均为加气混凝土砌块。
其尺寸：，重度：
窗：塑钢窗，重度：,门：木门，重度：
2 结构选型及布置
2.1 结构选型
结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框剪结构体系；
屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚；
楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚；
楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土楼梯；
基础：独立基础；
2.2 结构布置
包括结构平面布置和结构剖面布置。因为此设计中同一层楼面标高变化不大，所以不做结构剖面布置。如屋面、各层楼面（包括门窗过梁）等结构平面布置，详见结构平面布置图。

6

2.3 结构布置图的具体内容和要求
（1）屋面结构布置图上主要的结构构件有：框架（梁和柱）、屋面梁、屋面板、女儿墙等构件。
（2）楼面结构布置图上主要结构构件有：框架（梁和柱）、楼面梁、楼面板、楼梯等
3 框架计算及梁柱线刚度
3.1 梁柱截面尺寸估算
框架梁截面尺寸估算
框架横梁截面尺寸，横向框架梁最大跨度
框架横梁截面高度 ，截面宽度
本结构中，取
，取
框架纵梁截面尺寸，纵向框架梁最大跨度
框架纵梁截面高度，截面宽度
本结构中，取
，取
框架柱截面尺寸估算
对于高层框架，无论从受力角度还是柱的净高而言都以底层最不利。
柱截面高度取

暂取
假定底层中柱的轴力设计值约为：

采用C30混凝土浇捣，由附表查得。
假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：

故确定截面尺寸为。
3.2 确定框架计算简图
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，底层柱高基础顶面算至第二层楼面，室内外高差为0.45米，基础顶面至室外地坪3.5米，故其基顶标高至0.000点的距离为3.95米。二层楼面标高为3.00米，故底层柱高度为6.95米
3.3 框架梁、柱的刚度计算
由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，对于中框架梁取。
A-C轴跨梁：
C-E轴跨梁：
E-G轴跨梁：
G-J轴跨梁：
J-L轴跨梁：
A、C、E、G、J、L轴底层柱柱：
A、C、E、G、J、L轴其余各层柱：
令,则其余各杆的相对线刚度为：

框架梁柱的相对线刚度如图3.1所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。

图3.1 计算简图
4 荷载计算
为了便于今后的内力组合，荷载计算宜按标准值计算。
4.1 恒载标准值计算
4.1.1屋面
找平层：15厚水泥砂浆
防水层（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0
防水层（柔性）SBS防水卷材 0.4
找平层：15厚水泥砂浆
找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平
保温层：80厚矿渣水泥
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：10厚混合砂浆

合计

4.1.2 标准层楼面

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：10厚混合砂浆

合计 4.33
4.1.3 梁自重
b×h=240mm×500mm
梁自重
抹灰层：10厚混合砂浆

合计 2.49
4.1.4 柱自重
b×h=500mm×500mm
柱自重
抹灰层：10厚混合砂浆

合计
4.1.5 外纵墙自重
8厚1：2.5防裂水泥砂浆：
100厚挤塑聚苯板保温层：
20厚1:3水泥保温砂浆：
240厚加气混凝土砌块：
10厚混凝土砂浆：

合计

4.1.6 内纵墙自重
10厚抹灰：
240厚加气混凝土砌块：
10厚抹灰：

合计
4.2 活荷载标准值计算
屋面和楼面活荷载标准值
根据《荷载规范》查得：
不上人屋面：
楼面：

4.3 竖向荷载下框架受荷计算
4.3.1 A-C轴间框架梁
屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图4.1所示。

图4.1 板传荷载示意图

恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载：
活载：
梁自重：
A-C轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载＝梁自重＋板传荷载
＝
活载＝板传荷载＝
楼面梁：恒载＝梁自重＋板传荷载
＝
活载＝板传荷载＝

4.3.2 C-E轴间框架梁
屋面板传荷载：
恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载：
活载：
梁自重：
C-E轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=
活载=板传荷载
=
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=
活载=板传荷载
=

4.3.3 E-G轴间框架梁
屋面板传荷载：
恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载：
活载：
梁自重：
E-G轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=
活载=板传荷载
=
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=
活载=板传荷载
=
4.3.4 G-J轴间框架梁与C-E之间相同

4.3.5 J-L轴间框架梁与A-C之间相同

4.3.6 A轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱：
女儿墙自重：做法墙高900mm，100mm的混凝土压顶

顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载

顶层柱活载=板传活载

标准层柱恒载=墙自重 +梁自重+板传荷载

标准层柱活载=板传活载

4.3.7 C轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

顶层柱活载=板传活载

标准层柱恒载=梁自重+板传荷载

标准层柱活载=板传活载

4.3.8 E轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载

顶层柱活载=板传活载

标准层柱恒载=墙自重 +梁自重+板传荷载

标准层柱活载=板传活载

4.3.9 G轴柱纵向集中荷载与E轴相同
4.3.10 J轴柱纵向集中荷载与C轴相同
4.3.11 L轴柱纵向集中荷载与A轴相同

图4.2竖向受荷总图
注：图中数值均为标准值，单位KN
4.4 风荷载计算
作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值

该式中基本风压，地面粗糙度为C类
μ--风压高度变化系数
μ--风荷载体型系数，由建筑物的体型查得μ＝1.3；
--风振系数
h--下层柱高；
h--上层柱高，对于屋顶女儿墙取2倍高度；
B—迎风面的宽度，B为7.4m。
表4.1 集中风荷载标准值
楼层
离地
高度m

8
24.45
0.837
1.65
1.30
0.60
3.0
2.0
20.00
7
21.45
0.821
1.57
1.30
0.60
3.0
3.0
22.84
6
18.45
0.738
1.56
1.30
0.60
3.0
3.0
19.99
5
15.45
0.734
1.47
1.30
0.60
3.0
3.0
18.84
4
12.45
0.728
1.38
1.30
0.60
3.0
3.0
17.68
3
9.45
0.722
1.29
1.30
0.60
3.0
3.0
16.53
2
6.45
0.715
1.20
1.30
0.60
3.0
3.0
15.38
1
3.45
0.710
1.10
1.30
0.60
3.95
3.0
16.33
，

5 风荷载作用下的位移验算
5.1 侧移刚度D
表5.1 横向2-8层D值计算
构件名称

A、L轴柱

0.219
15213
C、J轴柱

0.499
27092
E、G轴柱

0.369
25633

表5.2 横向底层D值计算
构件名称

A、L轴柱

0.451
13736
C、J轴柱

0.588
17909
E、G轴柱

0.575
17513

5.2 风荷载作用下框架侧移计算
水平荷载作用下框架的层间侧移计算

表5.3 风荷载作用下框架楼楼层层间位移与层高之比计算
层

8
20
20
110243
0.0002
1/15000
7
22.84
42.84
110243
0.0004
1/7500
6
19.99
62.83
110243
0.0006
1/5000
5
18.84
81.67
110243
0.0007
1/4286
4
17.68
99.35
110243
0.0009
1/3333
3
16.53
115.88
110243
0.0011
1/2727
2
15.38
131.26
110243
0.0012
1/2500
1
16.33
147.59
98316
0.0015
1/2000
侧移验算：由表可知，对于框剪结构，楼层层间最大位移与层高之比的限值为1/800。本框剪结构最大位移在底层为1/2000。1/2000<1/800，故满足要求。
6 水平地震作用侧移验算
该建筑物的高度为25.45m<40m,以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。

6.1重力荷载代表值的计算
屋面处重力荷载代表值=结构构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值
楼面处重力荷载代表值=结构构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值
其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内的结构及构配件自重

6.1.1屋面处的重力荷载标准值的计算

屋面板结构层及构造层自重标准值

顶层的墙重：

6.1.2其余各层楼面处的重力荷载标准值的计算

6.1.3底层楼面处的重力荷载标准值的计算

6.1.4楼面活荷载标准值的计算

6.1.5重力荷载代表值的计算
屋面处：

楼面处：

底层楼面处：

6.2结构自振周期的计算

6.3多遇水平地震作用的计算
由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地土为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，由表1-18和表1-19查得

由于 ，故

，故不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响。

表6.1 横向地震作用位移验算
层

8
7931.76
27.65
219313.2
960982.7
665.5
402.2
1108170
0.00036
7
7322.20
24.35
178295.6
960982.7
541.1
1067.7
1108170
0.00096
6
7322.20
21.05
154132.3
960982.7
467.7
1608.8
1108170
0.00145
5
7322.20
17.75
129969.1
960982.7
394.4
2076.5
1108170
0.00187
4
7322.20
14.45
105805.8
960982.7
321.1
2470.9
1108170
0.00223
3
7322.20
11.15
81642.5
960982.7
247.8
2792.0
1108170
0.00252
2
7322.20
7.85
57479.3
960982.7
174.4
3039.8
1108170
0.00274
1
7548.33
4.55
34344.9
960982.7
104.2
3214.2
1064868
0.00302
侧移验算：层间侧移最大值 满足要求
7 内力计算
为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：
(1)恒载作用
(2)活载作用
(3)风荷载作用（从左到右，从右到左）。
对于(1)、(2)两种情况，框架在竖向荷载作用下，采用迭代法计算。对于第三种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。
7.1 恒荷载标准值作用下的内力计算
由前述的刚度比可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数

均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩：

恒荷载作用下迭代计算如图7.1、图7.2。
恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图7.3、图7.4、图7.5所示；

图7.3 恒荷载作用下的M图

图7.4 恒荷载作用下的V图

图7.5 恒荷载作用下的N图

图7.1恒荷载作用下的迭代计算

图7.2 恒荷载作用下最后杆端弯矩（单位：KN/m）
7.2 活荷载标准值作用下的内力计算
活荷载标准值作用在AC跨下的迭代计算如图7.6、7.7
活荷载标准值作用在AC跨下的弯矩图、剪力图、轴力图如图7..8、图7.9、图7.10所示；

图7.8 活荷载作用在AC跨下的M图

图7.9 活荷载作用AC跨下的V图

图7.10 活荷载作用AC跨下的N图

图7.6 活荷载作用在AC跨下的迭代计算

图7.7 活荷载作用在AC跨下最后杆端弯矩（单位KN/m）
活荷载标准值作用在CE跨下的迭代计算，如图7.11、7.12。
活荷载标准值作用在CE跨下的弯矩图、剪力图、轴力图如图7.11、图7.12、图7.13所示；

图7.11 活荷载作用在CE下的M图

图7.12活荷载作用在CE下的V图

图7.13活荷载作用在CE下的N图
67

图7.11 活荷载作用在CE跨下的迭代计算

图7.12 活荷载作用在CE跨下最后杆端弯矩（单位KN/m）

活荷载标准值作用在EG跨下的迭代计算，如图7.14、7.15。
活荷载标准值作用在EG跨下的弯矩图、剪力图、轴力图如图7.16、图7.17、图7.18所示；

图7.16 活荷载作用在EG下的M图

图7.17活荷载作用在EG下的V图

图7.18活荷载作用在EG下的N图

图7.14 活荷载作用在EG跨下的迭代计算

图7.15 活荷载作用在EG跨下最后杆端弯矩（单位KN/m）
7.3风荷载标准值作用下的内力计算
框架在风荷载下的内力用D值法进行计算
第i层第m柱所分配的剪力为：，，见下表。
框架柱反弯点位置， ，计算结果如下所示。
表7.1 A轴框架柱反弯点位置
层号
h/m

y
yh/m
8
3.0
0.56
0.25
0
0
0
0.25
0.75
7
3.0
0.56
0.35
0
0
0
0.35
1.05
6
3.0
0.56
0.40
0
0
0
0.40
1.20
5
3.0
0.56
0.40
0
0
0
0.40
1.20
4
3.0
0.56
0.45
0
0
0
0.45
1.35
3
3.0
0.56
0.45
0
0
0
0.45
1.35
2
3.0
0.56
0.55
0
-0.025
-0.025
0.53
1.59
1
3.95
0.73
0.85
0
0
0.55
0.83
3.28

表7.2 C轴框架柱反弯点位置
层号
h/m

y
yh/m
8
3.0
1.28
0.37
0
0
0
0.37
1.11
7
3.0
1.28
0.42
0
0
0
0.42
1.26
6
3.0
1.28
0.47
0
0
0
0.47
1.41
5
3.0
1.28
0.47
0
0
0
0.47
1.41
4
3.0
1.28
0.47
0
0
0
0.47
1.41
3
3.0
1.28
0.52
0
0
0
0.52
1.56
2
3.0
1.28
0.52
0
0
-0.015
0.51
1.53
1
3.95
1.64
0.67
0
-0.015
0
0.66
1.98

表7.3 E轴框架柱反弯点位置
层号
h/m

y
yh/m
8
3.0
1.17
0.36
0
0
0
0.36
1.08
7
3.0
1.17
0.41
0
0
0
0.42
1.23
6
3.0
1.17
0.46
0
0
0
0.46
1.38
5
3.0
1.17
0.46
0
0
0
0.46
1.38
4
3.0
1.17
0.46
0
0
0
0.46
1.38
3
3.0
1.17
0.51
0
0
0
0.51
1.53
2
3.0
1.17
0.51
0
0
-0.015
0.50
1.50
1
3.95
1.53
0.66
0
-0.015
0
0.65
1.95

框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如下表所示：

中柱处的梁

边柱处的梁

表7.4 风荷载作用下的A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算
层

8
20.00
110243
15213
0.138
2.76
0.75
6.21
2.07
6.21
7
42.84
110243
15213
0.138
5.91
1.05
11.52
6.21
13.59
6
62.83
110243
15213
0.138
8.67
1.20
15.61
10.40
21.82
5
81.86
110243
15213
0.138
11.27
1.20
20.29
13.52
30.69
4
99.35
110243
15213
0.138
13.71
1.35
22.62
18.51
36.14
3
115.88
110243
15213
0.138
15.99
1.35
26.38
21.59
44.89
2
131.26
110243
15213
0.138
18.11
1.59
25.54
28.79
47.13
1
147.59
98316
13736
0.140
20.66
3.28
13.87
67.76
42.66

表7.5风荷载作用下的C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算
层

8
20.00
110243
27092
0.246
4.92
1..11
9.30
5.46
4.28
5.02
7
42.84
110243
27092
0.246
10.54
1.26
18.34
13.28
10.95
12.82
6
62.83
110243
27092
0.246
15.46
1.41
24.58
21.80
17.42
20.44
5
81.86
110243
27092
0.246
20.09
1.41
31.94
28.33
24.72