本科毕业论文---某县敬老院建筑结构设计论文方案.doc

本科毕业设计

设计题目 甘肃省某县敬老院建筑结构设计（方案一）
学 院 工 学 院
专 业 10 级 土 木 工 程
毕业届别 2014 届
姓 名 魏 孔 赏
指导教师 李 晓 飞
职 称 讲 师

甘肃农业大学教务处制
二〇一四年五月

甘肃省某县敬老院建筑结构设计（方案一） 魏孔赏

- 46 -

目 录
摘要………………………………………………………………2
关键词………………………………………………………………2
Abstract………………………………………………………………2
Key word………………………………………………………………2
第一篇设计任务书…………… ………………………………………………………………3
第一部分设计任务书………………………………………………………………4
第二部分工程概况………………………………………………………………6
第二篇建筑设计…………………………………………………………………8
第一部分建筑设计概述………………………………………………………………9
第二部分设计图统计………………………………………………………………10
第三篇结构设计………………………………………………………………11
第一部分设计说明书………………………………………………………………12
第二部分设计基本环境资料………………………………………………………12
第三部分建筑设计基本资料………………………………………………………13
第四部分板的计算………………………………………………………………13
第五部分楼梯的计算……………………………………………………………18
第六部分抗震计算………………………………………………………………22
第七部分竖向荷载作用下内力计算………………………………………………40
第八部分荷载组合……………………………………………………………54
第九部分配筋计算……………………………………………………………64
第十部分基础的设计………………………………………………………………73
第四篇参考文献……………………………………………………………………79
致谢………………………………………………………………………………80

设计题目——甘肃省某县敬老院设计
魏孔赏
（甘肃农业大学工学院土木工程专业，甘肃兰州，730070）
摘要：本设计为甘肃省某县敬老院设计，属于非生产性公共建筑，为钢筋混凝土框架结构。工程批准总建筑面积3000-4000m2，拟建4层。其中设有活动室，宿舍，洗衣房，餐厅，卫生所等。建筑标准为防火等级Ⅱ级，抗震设防为7度。计算过程为：通过拟定的截面尺寸与建筑设计确定的形体材料，在计算自重荷载的基础上，组合活荷载，用弯矩二次分配法计算了重力荷载下框架的内力。然后再考虑地震荷载作用水平方向的效应；按七度三组0.15g的加速度用能量法或经验计算公式计算出结构基本周期的近似值，再用底部剪力法计算出作用在结构各楼层上的水平地震力，再以截面和用料为基准计算的框架刚度为分配系数用D值法计算出各个柱上的剪力，又用反弯点法计算出柱的弯矩和各梁的弯矩，在用强柱弱梁、强剪弱弯原则对地震作用效应调整，得出所有内力。在竖向重力荷载与地震水平荷载下，再综合考虑风荷载、雪荷载，进行最不利荷载组合，求出最不利组合下的内力。最后按该内力进行配筋计算。
关键词：敬老院 框架结构 内力组合 配筋
Topic - some county in gansu province The nursing home design
Wei Kongshang
（Major in civil engineering in the College of engineering of Gansu Agriculture University，Gansu Lanzhou，730070）
Abstract: This is a design for the working building, which is the unproductive public building. It belongs to the reinforced concrete portal frame construction. The total area of the building is 3000-4000m2 . It is going to build 4 floors, Which has a function room, dormitory, laundry room, restaurant, health center, etc. The construction standard for fire protection rank is II level, besides, the earthquake resistance garrisons is 7. The process of calculation is though design of sections and building plans to choose fit able material ,the xxx of love loads are based on the calculation of self-weight loads, the frame inner power is calculated through the allocate torque twice method, then to considerate the reflection of earthquake loads .the energy moth or experience formulas can calculate the basic structural circle approximation and then to use the bottom shear method to calculate the lateral loads on every floor and the shear on every column before to get all inner power the others are to calculate every column and roof torque then to regulate the seismic reflection through the principal the condition of gravity loads and lateral loads, considering the wind loads and snow loads deal with the most adverse aggregate and then to gain the inner power under the most adverse aggregate, the last is to calculate according to the inner power.
Key words：The nursing home frame construction combination of load placing the reinforcement

第一篇

设计任务书

第一部分 设计任务书
设计题目——甘肃省某县敬老院设计
专业 ：土木工程专业 学生姓名 ： 魏孔赏
一 设计题目
甘肃省某县敬老院建筑结构设计（方案一）
二 设计任务及要求
根据所提供的建设要求，通过调查及搜集有关技术资料，进一步确定平面设计，正确选择结构方案，完成指定设计题目的扩大初步设计，并提出规定的设计文件。
通过毕业设计使学生初步掌握建筑设计、结构设计的一般原则、步骤和方法，能综合运用已学过的知识，培养综合分析问题、解决问题的能力，以及相应的设计技巧，同时还将培养设计工作中实事求是、严格、准确的科学态度和工作作风。
三 设计依据
（一）建筑物建于甘肃省甘南州卓尼县（东经102°40′-104°02′,北纬34°10′-35°10′）。
（二）使用要求：
建筑等级为乙类建筑，总建筑面积约3000-4000m2，建筑层高自定，墙体材料根据当地情况决定，功能要求有活动室，宿舍，洗衣房，餐厅，卫生所等，建筑立面美观、大方。
（三）地震设防烈度：7度第三组，场地为II类。
（四）耐火等级：II级
（五）主要地层地基土承载力特征值fak：黄土状粉土层120kPa，泥质砂岩层500kPa。
（六）自然气候条件
1 基本风压：50年一遇基本风压0.30
2 基本雪荷载：50年一遇基本雪荷载0.15
四 建筑设计部分（含图纸及有关设计文件要求）：
1 中英文摘要
2 设计总说明（订于设计计算书前）；
3 平面图：底层平面图、标准层平面图、顶层平面图；
4 立面图：要求绘正、侧立面图各一个；
5 楼梯间详图、楼梯剖面图；
6 屋面防水系统图；
建筑设计部分所用时间约2周~3周
五 结构设计部分
要求学生通过毕业设计，初步掌握对有防震设防要求的多高层类型房屋的结构选型、结构布置、结构计算全过程，从而使学生对有防震设防要求的多高层结构具有一定的设计能力。
学生应完成的设计任务如下：
1 设计计算部分：
(1)荷载及重力荷载代表值组集
(2)在地震荷载作用下弹性层间及整体位移验算
(3)在竖向荷载作用下构件的内力（M、N、V）
(4)在地震荷载作用下框架梁柱的内力（M、N、V）
(5)内力组合
(6) 各构件、及现浇楼板的截面设计和配筋计算
(7)基础设计计算
2 图纸部分：
（1） 桩基布置图；
（2） 框架梁、柱、楼板、剪力墙尺寸及配筋图；
（3） 基础尺寸及配筋详图。
3 设计文件要求：
1） 要求计算书计算步骤明确，书写清楚，计算草图完整清晰；
2） 要求图纸内容表达正确，尺寸齐全，线条分明，团面整洁，字体端正。
结构设计部分所用时间约8周~9周。

指导教师：

系负责人签字：

学院负责人签字：
第二部分 工程概况

一、设计资料:
1、地形:详见建筑设计部分的资料;
2、工程地质及水文资料:
（1）地形：拟建场地地形平坦，Ⅱ类场地。
（2）土层：自上而下为
1）杂填土层：层厚0.4-1.0m，黄褐色，以粉土为主，土质不均匀，含砖块、砾、砂及少量植物根系等，孔隙较发育，稍湿，松散。
2）黄土状粉土层：层面深度0.4-1.0m、层面标高2768.40-2769.70m，层厚17.0-18.2m；黄褐色，土质较均匀，上部见有虫孔、植物根系等，孔隙较发育，见少量白色菌丝状物，无光泽反应，干强度低，韧性低，坚硬-硬塑，稍湿，稍密，该层冲洪积成因，场区普遍分布。
3）泥质砂岩层：层面深度17.5-19.0m，层面标高2750.20-2752.70m，勘探厚度2.7-5.5m；未揭穿，属第三系沉积岩石，浅棕红色，稍湿，为极软岩。矿物成分主要为石英、长石，泥钙质胶结，中细粒结构，厚层状构造。上部1.0m裂隙较发育，提取岩芯呈碎块状，为强风化，其下为中风化，干钻不易进。
（3）场地概况
1）标准冻土深度1.20。
2）水文地质：本次勘察在所有勘探点均揭露，设计和施工时可不考虑地下水的影响。
3）腐蚀性：场地环境类别为II类。判定该场地地基土对钢筋混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。
4）该地区属于温暖地区（II类）累年最冷月平均气温＞6℃，最热月平均温＜28℃。
（4）地下水位：该场地在勘察期间未见地下水，设计和施工时可不考虑地下水的影响。
3、气象条件:
基本风压：50年一遇基本风压
基本雪荷载：50年一遇基本雪荷载
气温：最高气温39.1℃ ，最低气温-23.1℃。
降水量：历年平均降水量为75。
平均海拔高程为3000。
风向玫瑰图如图。
4、抗震设防烈度:按7度第三组设防.
5、材料供应及施工能力均能得到保证.
6、不上人屋面活荷载：；上人屋面活荷载： (标准值)；
二、设计任务及要求:
1、设计计算部分：
（1）荷载及重力荷载代表组集
（2）在地震荷载作用下弹性层间及整体位移验算
（3）在竖向荷载作用下各杆件的内力（M、N、V）
（4）在风荷载作用下的框架各杆件的内力（M、N、V）
（5）在地震荷载作用下的框架各杆件的内力（M、N、V）
（6）内力组合
（7）各杆件及现浇楼板的截面设计和配筋计算
（8）基础结构形式，柱下独立基础的计算
2、图纸部分
（1）柱网图
（2）框架梁、柱、楼板尺寸及配筋图
（3）基础配筋图
3、计算部分
结构设计计算书中必须注明结构及其构件选型和结构布置的理由及设计依据,对于所选用的标准构件应注名构件的代号、标准图集的代号、构件的自重及详细尺寸,以便为后面的计算作准备. 详细列出结构设计计算的各个步骤、全部的计算过程和计算结果.计算书中应附有必要得计算用图(结构及构件的关系图和结构及构件的计算简图).

第二篇

建筑设计

第一部分 建筑设计概述
一、设计条件
1、基地条件
该工程建于甘肃省甘南州卓尼县（东经102°40′-104°02′,北纬34°10′-35°10′）。
2、自然气象条件
基本风压：50年一遇基本风压
基本雪荷载：50年一遇基本雪荷载
二、功能要求
1、本工程建筑等级为乙类建筑，总建筑面积为3206.08，拟建4层。
2、建筑墙体材料根据当地情况决定。
3、建筑平面布置：层数自定，功能要求有活动室，宿舍，洗衣房，餐厅，卫生所等。
4、建筑立面美观、大方。每层层高均为3.3m。
5、本工程采用钢筋混凝土框架结构体系。
三、装修要求
1、外立面要求可参照现有同类做法。
2、内部装修为一般水平，可选用标准图集。
四、地震设防烈度
7度第三组。
五、建筑标准
1、防火等级：Ⅱ级
2、屋面防水等级：Ⅱ级
六、设计要求
应完成以下内容：
1、设计总说明（订于设计计算书前）
2、平面图：底层平面图、标准层平面图、顶层平面图，1：100
3、立面图：正、侧、背立面各一个，1：100
4、剖面图：1-1及2-2楼梯剖图，1：100
5、详图：楼梯详图1：20

第二部分 设计图统计

名称
序号
图名
专业编码
设计图
1
底层平面图
建施—1
2
标准层平面图
建施—2
3
顶层平面图
建施—3
4
正立面图
建施—4
5
背立面图
建施—5
6
侧立面图
建施—6
7
楼梯详图
建施—7
8
1—1剖面图
建施—8
9
屋顶排水图
建施—9
10
建筑总说明
建施—说明
结构施工图
11
板配筋图
结施—1
12
楼梯配筋图
结施—2
13
梁柱配筋图
结施—3
14
桩及基础梁配筋图
结施—4
15
桩基布置图
结施—5

第三部分 门窗统计

门窗统计见各设计图的门窗表

第三篇

结构设计

第一部分 设计说明书
建筑设计说明
1、设计依据：
1）《总图制图标准》GB/T50103—2001
2）《民用建筑设计通则》JGJ37—87
3）《建筑设计防火规范》GB16—87
4）敬老院有关方案图选
2、工程概况：
本工程为卓尼县某敬老院设计，位于卓尼县杓哇乡中心小学院内。设计主体为四层，总建筑面积为3206.08m2，建筑基底面积为801.52m2，建筑总高度为13.8m，采用钢筋混凝土框架结构。设计使用年限为50年，抗震设防烈度为七度。本工程图纸设计中标高以米为单位，其他以毫米为单位。
3、建筑设计：
本设计室内外高差为450mm。
墙体：外墙为300厚，内墙为200厚。
防震缝的设置：此建筑的总长度小于50m，故不设防震缝。

第二部分 设计基本环境资料
设计资料
1、工程地质及水文资料：
（1）地形：拟建场地地形平坦，Ⅱ类场地。
（2）土层：自上而下为
1）杂填土，层厚0.40-1.0;
2）黄土状粉土，层厚17.0-18.2m，地基承载力标准值：120
3）泥质砂岩层，层厚2.7-5.5m，地基承载力标准值：500
（3）地下水位：本次勘察在所有勘探点均揭露，设计和施工时可不考虑地下水的影响。
2、气象条件:
基本风压：50年一遇基本风压
基本雪荷载：50年一遇基本雪荷载
3、抗震设防烈度： 抗震设防烈度为7度
4、活荷载标准值：不上人屋面活荷载：0.5kN/m2 ; 上人屋面活荷载： (标准值)；

第三部分 建筑设计基本资料

基本设计资料：
外墙厚为300mm。楼面层为水磨石层面，梁板底面为20mm厚混合砂浆抹面，采用C25混凝土（=11.9N/mm2）。钢筋：受力钢筋为HPB235级（ ），其他构造钢筋为HRB235级（ ）。
活荷载标准值：=2.5kN/m2，荷载系数为1.4。水磨石自重标准值：，混凝土标准值：，混合沙浆自重标准值：。单向板按塑性理论计算，双向板按弹性理论计算。

第四部分 板的计算

一、 结构布置及尺寸选择：
楼的类型为l2/l1=7200/4200=1.7<2，l1/l3=4200/2400=1.75<2。
故宿舍楼板和走廊均按双向板计算。
板厚： ~105 ,取楼板厚
主梁截面： ～～×7200=600～900mm
梁宽b=300mm， 高h=800mm
走廊：梁高h=800mm, 梁宽b=300mm
二、板的设计：
（1）楼板厚度
楼板为现浇双向板，根据经验板厚取120mm。
按板的构造厚度，取h=120>L/45=4200/45=93
荷载计算：
恒荷载标准值：
水磨石板面层
120mm厚钢筋混凝土板自重
20mm 厚混合砂浆抹面
合计
恒载设计值
活载标准值
活载设计值 q = 1.4×2.5=3.5 kN/m2

总荷载设计值 p = g + q = 4.788+3.5=8.288 kN/m2
（2）板的计算跨度及区格划分（板划分为A、B、C、D四种区格，见图1）

图1 板的区格划分及计算跨度
其中，A、B、C、D板均为双向板。
A、B、C、D双向板按弹性理论计算：
荷载分组：
计算每一区格板的跨内正弯矩时，恒荷载进行满布而活荷载采用棋盘式布置计算取荷载为：

计算各中间支座最大负弯矩时，恒荷载及活荷载均满布在各区格板考虑。即荷载取

计算跨度：
中间跨： (轴线间距离)
边跨：
表1
区格
A
B
C
D

0.58
0.58
0.57
0.57
固定情况
两简支两固
一简支三固定
一简支三固定
四固定

0.0509
0.0389
0.0389
0.0378

0.0119
0.0052
0.0052
0.0064

0.0863
0.0863
0.0863
0.0863

0.0223
0.0223
0.0223
0.0223

-0.1113
-0.0819
-0.0822
-0.0806

-0.0783
-0.0571
-0.0570
-0.0571

各区格板的计算跨度及弯矩计算见下表：
表2
区格
A
B

4.2
4.2

7.2
7.2

4.2／7.2=0.58
4.2／7.2=0.58
计算简图

跨内

（0.0509×6.538＋0.0849×
1.75）×4.22=8.502
（0.0389×6.538＋0.0848×
1.75）×4.22=7.104

（0.0119×6.538＋0.0229×
1.75）×4.22=2.078
（0.0052×6.538＋0.0229×
1.75）×4.22=1.305

8.502＋0.2×2.078=8.9176
7.104＋0.2×1.305=7.365

2.078＋0.2×8.502=3.7784
1.305＋0.2×7.104=2.726
支座
计算简图

-0.1113×8.288×4.22=-16.271
-0.0819×8.288×4.22=-11.977
-0.0783×8.288×4.22=-11.450
-0.0571×8.288×4.22=-8.342

表3
区格
C
D

2.4
2.4

4.2
4.2

2.4/4.2=0.57
2.4/4.2=0.57
计算简图

跨内

（0.0392×6.538＋0.0863×
1.75）×2.42=2.344
（0.0378×6.538＋0.0863×
1.75）×2.42=2.292

（0.0049×6.538＋0.0223×
1.75）×2.42=0.409
（0.0064×6.538＋0.0223×
1.75）×2.42=0.466

2.344＋0.2×0.409=2.4258
2.292＋0.2×0.466=2.385

0.409＋0.2×2.344=0.4778
0.466＋0.2×2.292=0.9244
支座
计算简图

-0.0822×8.288×2.42=-3.924
-0.0806×8.288×2.42=-3.848

-0.0570×8.288×2.42=-2.721
-0.0571×8.288×2.42=-2.726

由表1可见，板间部分支座弯矩是不平衡的，实际应用时，可近似取相邻两区格板支座的最大值，即： A—B支座： B—B支座：
A—C支座： D—D支座：
B—D支座： C—D支座：
4、 配筋计算：
截面有效高度：跨中截面短跨方向取hox=h-20mm=120mm-20mm=100mm，长跨方向取hoy=h-30mm=120mm-30mm=90mm；支座截面有效高度ho=h-20mm=120mm-20mm=100mm。各跨中，支座弯矩都已求得。考虑到连续板的内拱作用，对D区格板的跨内弯矩及D-D支座弯矩减少20%，其余均不予折减。为了便于计算，近似取内力臂系数，则按算出相应钢筋截面面积，截面配筋计算结果及实际配筋见下表。
表4
截面
()
ho(mm)
AS(mm2)
选配(mm2)
实配(mm2)

跨
中

A区格
方向
8.918
100
447
φ8@140
460
方向
3.778
90
211
φ8@140
281

B区格
方向
7.365
100
370
φ8@160
403
方向
2.726
90
152
φ8@200
196

C区格
方向
2.426
100
122
φ8@240
164
方向
0.478
90
27
φ8@320
123

D区格
方向
1.908

1.000
100
96
φ8@240
164
方向
0.74
70
43
φ8@320
123
90

支 座

A-B
-16.271
100
816
φ10@110
871
A-C
-11.450
100
574
φ10@160
599
B-B
-11.977
100
601
φ10@120
654
B-D
-8.342
100
419
φ10@150
523
C-D
-3.924

100
197
φ8@160
246
D-D
-2.18
100
110
φ8@160
246

5、板的配筋图：见结施-1

第五部分 楼梯的计算
1、楼梯布置

本楼梯按板式楼梯设计
2.１－１楼梯梯段板的设计
梯段的水平投影净长为：
楼梯斜板的倾斜角的余弦值：

斜板的厚度：

取
a.荷载计算：
25mm厚花岗岩
厚水泥砂浆找平层
厚钢筋混凝土结构层
厚石灰砂浆抹灰

面层：

结构层：

底层：

总计：恒载设计值：
活载设计值：
总荷载设计值：
b.内力计算：
斜板的内力一般只需计算跨中最大弯矩即可，考虑到斜板两端均与梁整体连接对板有约束作用，取跨中最大弯矩。
跨中弯矩：
c.配筋计算：
梯段板的有效截面厚度

选用受力钢筋，另外每个踏步配一根 的分布钢筋。
3．１－１楼梯平台板的计算：
a.荷载计算（取板宽计算）
厚花岗岩：
厚水泥砂浆找平：
厚钢筋混凝土结构层：
厚石灰砂浆抹灰：
恒载标准值：
恒载设计值：
活载设计值：
总荷载设计值:
b.内力计算：
按双向板计算（一边固定，三边简支）
查表得弯矩系数

跨中弯矩：

当时跨中弯矩为：

支座弯矩：
c.配筋计算：

按最小配筋率进行配筋 选

选配
4、１－１楼梯平台梁的设计：
计算跨度： 梁的尺寸
a.荷载计算：
梯段板传来：
平台板传来：
平台梁自重：
平台梁粉刷重：
总荷载设计值：
b.内力计算：
平台梁跨中正截面最大弯矩：

平台梁支座处最大剪力：

c.配筋计算：
平台梁按倒L形计算，

故属于第一类T形截面梁。

选配514
由于，需配置架立钢筋。

满足要求
故只需按构造要求配置箍筋，选用双肢
取S=200mm 箍筋沿梁长均匀布置φ6＠200

二、底层楼梯与标准层楼梯相同所以其配筋也相同钢筋 gujin作用，对 。

5、１－１楼梯的配筋图
详见结构施工图—2。

第六部分 抗震计算

图3 框架计算单元
（一）、水平地震作用下内力计算
1、基本设计资料：
混凝土采用C25（）。
纵向受力钢筋采用热扎钢筋HRB400（），其余钢筋采用HPB235（）。墙体采用蒸压加气混凝土砌块，其尺寸为，重度。窗采用铝合金窗，重度。门采用钢铁门，重度。
2、梁柱尺寸的初步确定：
1） 框架横梁截面尺寸：
高度 ，取
宽度
2）框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式计算：

其中，n为验算截面以上楼层层数，g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，由于框架结构住宅楼荷载较小，近似取15 kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面，β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，β边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨取1.2。本例中可取1.2。
地震烈度为7度，且此建筑物总高度为，则抗震等级为二级，则柱子的轴压比=0.75.（参见《混凝土结构设计》P218）
柱子的负载面积
单位面积上重力荷载代表值
则
柱子截面面积
=434.74mm 取柱子截面尺寸为。

3、水平作用的内力计算：
1) 计算简图（为简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变），现以第四轴线框架进行计算。框架柱嵌固于基础顶面，框架柱与梁连接。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。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为，基础顶面至室外地坪取，故
底层柱高为
其余各层柱高从楼面算至上一层楼面为 。
2) 框架梁柱的线刚度计算
下表为梁柱线刚度及D值计算表，其中混凝土弹性模量，计算梁线刚度时考虑现浇楼板的影响，边框梁的惯性距取,中框梁取.(为矩形截面梁的界面惯性矩)。
边跨梁 ：

中跨梁

底层柱

其余各层柱

相对线刚度
令，则其余各杆件的相对线刚度为：

图4 计算简图

5、荷载计算
（1）恒载标准值计算
1）屋面
找平层：厚水泥砂浆
防水层（刚性）： 厚细石混凝土防水
防水层（柔性）：三毡四油铺小石子
找平层：厚水泥砂浆
找坡层：厚水泥石灰焦渣砂浆找平
保温层：厚矿渣
结构层：厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：厚混合砂浆
合 计：
2）各层走廊楼面
厚面层
水磨石地面 水泥砂浆打底
素水泥浆结合层一道
结构层：厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：厚混合砂浆
合 计：
3）标准层楼面
水磨石面层，水泥砂浆擦缝
厚干硬性水泥砂浆，面上撒厚素水泥

水泥浆结合层一道
结构层：厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层：混合砂浆
合 计：
4）梁自重
自 重：
抹灰层：厚混合砂浆
合 计：
5）柱自重
自 重：
抹灰层：厚混合砂浆