本科毕业论文---多层学生公寓计算书.doc

合肥工业大学继续教育学院毕业设计题目:多层学生公寓设计计算书学 号：姓 名：学历层次：本科专 业：土木工程班 级：指导老师：完成日期：2目 录第一章 工程资料1第二章 结构布置1第一节 结构总体布置1第二节 结构选定2第三节 梁柱板的截面确定2第三章 荷载计算4第一节 荷载标准值计算4第二节 框架KJ-4荷载计算5第四章 内力分析16第一节 恒荷载作用下框架的内力计算16第二节 活荷载作用下框架的内力23第三节 水平地震荷载作用下框架内力计算4第五章 荷载组合和内力组合7第一节 横梁内力组合7第三节 柱内力组合12第六章 框架梁柱配筋17第一节 框架横梁配筋17第二节 框架柱配筋17第七章 楼盖设计19第一节 设计资料19第二节 板的设计（弹性理论）19第八章 楼梯设计22第一节 梯段板的计算22第二节 平台板计算23第三节 平台梁计算24第九章.基础设计25第一节 设计资料25第二节 基础计算25参考文献301第一章 工程资料1规模：多层学生公寓，建筑设计工作已完成。总建筑面积、总楼层、建筑总高度详见建施图。各层的层高及各层的建筑面积、门窗标高详见建筑施工图。2防火要求：建筑物属二级防火标准。3结构形式：钢筋混凝土框架结构。填充墙厚度240厚多孔砖。4气象、水文、地质资料：主导风向：夏季东南风、冬秋季西北风。基本风压值W0=0.45KN/。建筑物地处某市中心，不考虑雪荷载和灰荷载作用。自然地面-8m以下可见地下水。地质资料：从地表面到1.0M之间为人工堆积的素填土，素填土土体松散，夹少量碎石，从地表面到1.0M以下为粘土，可作为持力层。场地土壤属类场地土。地基承载力特征值为195KPa。抗震设防：该建筑物为2类建筑物，建设位置位于7度设防区，按构造进行抗震设防。建筑设计图纸附后，要求在已完成的建筑设计基础上进行结构设计、施工设计。第二章 结构布置第一节 结构总体布置1、布置原则：满足建筑使用要求、结构安全、建筑施工三方面的要求。建筑物的高与宽比满足：H/B5。2、结构平面形状：板式、塔式，以正多边形、无凹角的建筑平面为宜。3、竖向布置：竖向的体形力求规则、均匀、连续，避免刚度突变和结构不连续，过大外挑和内收。规范要求：建筑下层侧向刚度大于上层侧向刚度 ，若刚度连续三层降低，则降低的幅度应小于该层侧向刚度的50%。必须加强塔楼与主体的连接，塔楼不宜采用砌体结构。4、变形缝的设置：变形缝是伸缩缝、沉降缝、防震缝的统称。在多层及高层建筑中，应尽量少设缝或不设缝。伸缩缝的设置，主要与结构的长度有关。设防烈度为8 度，结构类型为现浇框架结构时，室内类别伸缩缝最大间距为55m。沉降缝的设置，主要与基础受到的上部荷载及场地的地质条件有关。当上部荷载差异较大，或地基土的物理力学指标相差较大，则应设置沉降缝，沉降缝可利用挑梁或搁置预制板、预制梁等方法做成。防震缝的设置主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布等因素有关。防震缝的设置，应使各结构单元简单，规则，刚度和质量分布均匀，以避免地震作用下的扭转效应。为避免个单元之间的结构在发生地震时互相碰撞，防震缝的宽度不得小于70mm。第二节 结构选定本建筑为6层宿舍楼，通过比较分析，确定采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。经查表，该建筑所处地区的抗震设防烈度为6度，抗震等级为四级，不须进行抗震计算。本建筑的全长为53.8m，抗震等级为四级、6度设防烈度，不设变形缝。第三节 梁柱板的截面确定本结构楼盖、屋盖采用现浇钢筋混凝土结构，各层柱、梁的混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）。一、梁截面的确定：（一）、横向框架梁：h=(1/121/8)L, b=(1/31/2)h200用横向框架承重方案，平面框架横梁沿房屋横向布置，房屋横向刚度较大。KL2：h=(1/121/8)5000=417625，取h=700，b=(1/31/2 )700=233350，取bh=250700；（二）、非框架梁：h=(1/121/18 )L400，b=(1/31/2 )h2001、纵向连系梁（封口梁）：L1：h=(1/121/15)4000=333267，取h=500，b=(1/31/2)500=167250，取bh=250500；2、梯梁：h=(1/121/15)3000=250200，取h=400，b=(1/31/2)400=133200，取bh=200400；3、过梁布置在门、窗洞口顶部设过梁，承受门、窗洞顶部的墙体重量。过梁也可以兼做连系梁。截面尺寸为bh=250500。二、柱截面的确定：b=(1/201/15)H本工程柱网布置，采用原建筑方案，详见结构平面布置图。柱尺寸取400500。暂定基础顶面标高高度-1.0米，底层取H= 4300+300+ 1000=5600，二至六层取层高H=3300。KZ：b=(1/201/15)H=(1/201/15)5600=280373mm，根据轴压比限值，取b=400，则bh=400500mm2。验算柱轴压比：单位面积结构荷载G=1.2(6.6203.2905)1.42.06/6=7.247 KN/m2。荷载面积F=4.0（5.0+3.0）/2=14.0，柱组合轴压力设计值N=GnF=7.247614.0=695.712 KN，轴压比v=N/(fcbh)=695.712103/(14.3400500)=0.243n=0.9，满足轴压比限值。三、板厚的确定：双向板肋梁楼盖，板厚：t=l/（5040）=4000/（5040）=80100mm，本工程取100mm。四、梁、柱相对线刚度计算：根据公式，求惯性矩框架横梁框架柱根据公式i=EI/l，可以得出梁柱的线刚度,框架横梁CD：i=EI/l=12.8109E/3000=5.3106E框架横梁DE：i=EI/l=12.8109E/5000=1.5106E底层柱：i= EI/H=4.167109E/5600=5.0105E其余层柱：i= EI/H=4.167109E/4300=9.3105E取底层柱iA0A1= iB0B1=iiC0C1值作为基准值1，算得梁柱的相对线刚度，标于下图： 第三章 荷载计算第一节 荷载标准值计算一、恒载标准值计算：（一）屋面恒载标准值架空隔热层、结构找坡 3.02 KN/m2防水层 0.4 KN/m2找平层 0.35 KN/m2100厚钢筋混凝土板 0.1025=2.5 KN/m2 抹灰层 0.35 KN/m2-合计 6.620 KN/m2（二）楼面的恒载标准值瓷砖地面 0.55 KN/m2100厚钢筋砼板 0.1025=2.5 KN/m2板底抹灰刷白 0.24 KN/m2-合计 3.290KN/m2（四）墙体的恒载标准值：240厚多孔墙（双面抹灰200厚） 0.2418=4.32KN/m220厚水泥沙浆抹灰 0.0220=0.4 KN/m2合计 4.72 KN/m2（五）窗、门的恒载标准值铝合金窗 0.35 KN/m2木门 0.2 KN/m2二、活荷载值：（一）屋面的活载标准值 2.0 KN/m2（二）楼面均布活载标准值 2.0 KN/m2第二节 框架KJ-4荷载计算1、LA荷载计算：恒载：梁自重：250.250.54.0=30.000 KN板传来的：6.623.01.5/24=55.030 KN墙重：250.300.11.00.20.20.20.30.14.0=72.000 KN 159.330 KN活载：板传来的：2.03.01.5/24=18.000 KN2、LD荷载计算：恒载：梁自重：250.250.54.0=30.000 KN板传来的：6.623.01.5/242=128.921 KN- 158.921 KN活载：板传来的：2.03.01.5/242=40.478 KN3、LH荷载计算：恒载：梁自重：250.250.54.0=30.000 KN板传来的：6.623.01.5/22=71.591 KN墙自重：250.300.11.00.20.20.20.30.14.0=72.000 KN 173.591 KN活载：板传来的：2.03.01.5/22=22.478 KN4、KL荷载计算：恒载：板传来的：（换算成线荷载，由PKPM计算。pb=6.621.1.95=9.56 KN/m）LB: 159.330/2=79.665 KNLD: 158.921/2=79.461 KNLF: 173.591/2=86.796 KNMB偏心弯矩：79.4610.150=11.919 KNmMF偏心弯矩：86.7960.150=13.019 KNm活载：板传来的：（换算成线荷载，由PKPM计算。pb=2.01.95=3.0 KN/m）LB: 18.000/2=9.000 KNLD: 40.478/2=20.239 KNLF: 22.478/2=11.239 KNMB偏心弯矩：20.2390.150=3.036 KNmMF偏心弯矩：11.2390.150=1.686 KNm二、二七层楼面荷载计算：1、LA荷载计算：恒载：梁自重：250.250.54.0=30.000 KN板传来的：3.293.01.5/24=25.060 KN墙重：3.9(7.8-0.25)（3.3-0.5）-3.02.95=55.200 KN窗重：0.353.02.95=3.10 KN 112.560 KN活载：板传来的：2.03.01.5/24=18.000 KN 2、LD荷载计算：恒载：梁自重：250.200.64.0=30.000 KN板传来的：3.29(2.13.9)0.9/24+3.01.5/24=61.526 KN梁上墙重：3.93.7(3.3-0.5)-1.263.2-1.02.4=44.265 KN梁上窗重：0.351.263.2=2.321 KN梁上门重：0.21.02.4=0.48 KN 138.112 KN活载：板传来的：2.0(2.13.9)0.9/24+3.01.5/24=40.478 KN4、LH荷载计算：恒载：梁自重：250.250.54.0=30.000 KN板传来的：3.293.01.5/22=34.166 KN梁上墙重：3.94.0(3.30.5)-1.51.15-1.51.45=48.594 KN梁上窗重：0.35(1.51.15+1.51.45)=3.234 KN 115.994 KN活载：板传来的：2.03.01.5/22=22.478 KN5、KL荷载计算：恒载：板传来的：（换算成线荷载，由PKPM计算。Pb=3.291.95=3.648 KN/m， pd=3.290.9=3.34 KN/m， p墙=4.72(3.30.65)=8.955 KN/m）LA: 112.560/2=56.280 KNLD: 138.112/2=69.056 KNLE: 98.332/2=49.166 KNLH: 115.994/2=57.997 KNMD偏心弯矩：69.0560.150=10.358 KNmMF偏心弯矩：57.9970.150=8.700 KNm梁自重：250.30.7=5.25 KN/m活载：板传来的：（换算成线荷载，由PKPM计算。pb=2.01.95=2.400 KN/m，pc=2.00.9=1.5 KN/m ）LA: 18.000/2=9.000 KNLD: 40.478/2=20.239 KNLE: 44.955/2=22.478 KNLH: 22.478/2=11.239 KNMD偏心弯矩：20.2390.150=3.036 KNmMF偏心弯矩：11.2390.150=1.686 KNm三、地震荷载计算及位移验算1重力荷载代表值根据抗震规范1.0.2 抗震设防烈度为7度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。根据抗震规范5.1.3 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按表3.1采用。 组合值系数 表3.1可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面活荷载不计入按实际情况计算的楼面活荷载1.0按等效均布荷计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.51）荷载标准值1屋面（上人）：a. 30厚C20细石砼保护层 220.04=0.88 kN/m2b. 三粘四油防水层 0. 4 kN/m2c. 20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2d. 150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kN/m2e. 100厚钢筋砼板 250.10=2.5kN/m2f. V型轻钢龙骨吊顶 0 .25 kN/m2 合 计 4.96 kN/m2215层楼面a. 水磨石地面 0.65 kN/m2d. 100厚捣制砼楼板 250.10=2.5 kN/m2e.V型轻钢龙骨吊顶 0 .25 kN/m2 合 计 3.40 kN/m23外墙a. 10厚浅米黄方砖 200.01=0.2 kN/m2b. 10厚1:0.2:2水泥石膏砂浆 200 .01=0.2 kN/m2c. 10厚1:3水泥砂浆打底 200 .01=0.2 kN/m2d. 240 空心砖 7.00.24=1.68 kN/m2e. 20厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底 200 .01=0.2 kN/m2f. 5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光 200.005=0.1 kN/m2g. 刷乳胶漆 合 计 2.3 kN/m24内墙a. 20厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底 200 .01=0.2 kN/m2b.5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光 200.005=0.1 kN/m2c. 200 厚空心砖 7.00.2=1.4 kN/m2d. 20厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底 200 .01=0.2 kN/m2e. 5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光 200.005=0.1 kN/m2e. 刷乳胶漆 合 计 2.0 kN/m25门窗自重重力荷载木门 0.2 kN/m 塑钢窗 0.44 kN/m22）重力荷载代表值计算 （1）恒载标准值第二层及六层重力荷载代表值相同：楼面 3.40(16.47.22+14.443.2)=2198.02kN梁 0.30.75258.410+0.30.754225+0.60.325610+0.250.614.4625+0.250.62225+0.30.6518257.2+0.30.55.2256+0.30.53254+0.250.33.62512+0.250.45.2252+0.250.4425=2037.3kN柱 0.60.63.92532=1123.2kN外墙 ( (17+58.2+17+58.2+22) -301. 51.8) 6.563.90.24=820.51 kN内墙 (172+14.412+58.22)-141.51.8) 6.223.90.24=1825.22 kN窗 （301.51.8+141.51.8）0.4=47.52故第二层自重标准值 2918.02+2037.3+1123.2+820.51+1825.22+47.52=8771.77kN第一层：柱 0.60.64.93225=1411.2kN外墙 ( (172+58.2+22) -151. 51.8) 6.563.30.24=436.04 kN 内墙 (614+82+58.2+3.62)6.223.30.24=814.80kN 故第一层自重标准值：1411.2+2037.3+436.04+814.80+151.51.80.4=4715.54kN屋顶：屋面 4.967.210.42+14.414.44.96=1771.315kN梁 0.30.7510.4254+0.250.610.4225+0.30.6257.24+0.250.3253.68+0.750.38.4425+0.30.656425+0.30.565.225+0.30.54325+0.250.45.2225+0.250.45.2225+0.250.4425=999.6kN柱 0.60.63.32225=653.4kN外墙 ( (10.42+7.22)2+5.24+42+14.42-121.51.8) 6.563.30.24=614.016kN 内墙 (10.42+7.22)2+62+14.42-51.51.8)6.223.30.24=456.71kN故屋顶自重标准值：999.6+653.4+1771.38+614.016+456.708+171.51.80.4=4513.4kN（2）活载标准值第二层（第一质点）：(16.47.22+14.443.2)2.00.5+(83.62+3.626+64)(2.5-2)0.5=889.44kN屋面活荷载不算，雪荷载0.5屋面雪载：0.50.357.210.42+14.414.40.350.5=62.496kN第七层 4513.4kN+62.496kN=4575.896kN第二层至六层 8771.77kN+889.44kN=9661.21kN第一层 4715.54kN+889.44kN=5604.98kN另加楼梯折减成200mm厚楼板8.03.623.4+463.6=282.24kN七层加电梯间 735.2=109.2kN 水箱间 200 kN/m故 G1=4715.54+889.44=5604.98kN-5887.22kNG2=8771.77+889.44=9661.21kN-9943.45kNG3=8771.77+889.44=9661.21kN-9943.45kNG4=8771.77+889.44=9661.21kN-9943.45kNG5=8771.77+889.44=9661.21kN-9943.45kNG6=8771.77+889.44=9661.21kN-9943.45kNG7=4513.4+62.496=4575.896kN-4885.10kN 简图如下：图3 .12框架侧移刚度计算梁线刚度：ib=EcIb/l，Ib=2.0Io（中框架梁）, Ib=1.5Io（边框架梁）柱线刚度：ic=EcIc/hc：柱的侧移刚度D值：Kc 柱线刚度 ic=EcIc/hc：节点转动影响系数表3.2横梁线刚度Ib计算表Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4L/mmEcI0/L/Nmm1.5EcI0/L /Nmm2EcI0/L /Nmm31043007008.5710984003.06310104.87210106.12610103006005.410960002.710104.66010105.410103006005.410984001.92910102.89310103.85810103005504.1610960002.0810103.1210104.161010表3.3柱线刚度Ic计算表层次hc /mmEc /(N/ mm2)bh/mmmmIc/mm4EcIc/hc /Nmm14900310460060010.801090.6611011263900310460060010.801090.831101173300310460060010.801090.9821011表3.4中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱中柱nn260.7370.2691763681.390.412688063826830.650.24516063510.9270.4881610681.740.601982263249200.820.467154285表3.5边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次C-10,C-1A-1,A-10nn260.4870.1961284820.5530.2161420025409610.6130.4261407220.6950.44314635257414表3.6中框架柱B侧移刚度D值（N/mm）层次B-1，B-10n260.5160.2051345522691110.6490.43414332228663表3.7楼电梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次C-4，C-5，C-6B-5，B-6nn260.4870.1961284831.0290.3402227028308410.6130.4281407231.3080.54718055278326 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度想加，即得框架各层层间侧移刚度，如下表表3.8横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次1234564606705198635198635198635198635198633结构基本自振周期计算采用顶点位移法：结构基本自振周期 ：考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，实砌填充砖墙取0.60.7，轻质墙取0.8：假想集中在各层楼面处的Gi为水平荷载，按弹性方法求得的结构顶点假想位移（m）( 求层间位移，再求顶点位移。)对突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等假想位移指主体结构位移。对于带屋面局部突出间的房屋，T应取主体结构顶点的位移。突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。当屋面突出部分为一层时，其重力荷载可按下式计算： 将G7折算到主体结构的顶层，即对框架结构，T可按下式计算； VGi= 式中，Gk：集中在k层楼面处的荷载代表值；VGi: 把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第层的层间剪力；: 第i层的层间侧移刚度； : 第i层的层间侧移； : 第i层的顶部侧移；表3.9结构顶点的假想侧移计算层次.614828.5514828.5551986328.5465.259943.452477251986347.7436.749943.4534715.4551986366.838939943.454468.951986385.9322.229943.4554602.35519863105.0236.315887.2260489.57460670131.3131.3基本自震周期T1，T其中的量纲为m，取T=0.7，则其中，T ：计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移：T ：结构基本自振周期考虑非承重墙影响的折减系数，4水平地震作用及楼层地震剪力计算由于本设计方案，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切变形为主，以及近似于单质点体系的结构，故可用底部剪力法计算水平地震作用，采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度。地震作用按7度类场地（地基土不液化），地震动参数区划的特征周期分为一区考虑，按规范查得扬州的特征周期为T=0.35s, 则=0.12。采用底部剪力法计算，由于T=0.8121.4T=1.40.35=0.49s,故应考虑顶点附加地震作用，取=0.08 T+0.07=0.080.59+0.07=0.0572结构底部剪力为：=0.85（4885.1+9943.455+5887.22）=51416kN为结构水平地震作用标准值；相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，多层砌房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值；Geq结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%。顶点附加地震作用为F=F=0.074962892.95=216.856kNF= F(1-)式中Fi为质点I的水平地震作用标准值；Gi为集中于质点i的重力荷载代表值；Hi为质点i的计算高度；为顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可查规范表4-1-6，多层内框架砖房可采用0.2，其它房屋可采用0.0；F为顶部附加水平地震作用。表3.10顶部附加地震作用系数Tg(s)F11.4TgT11.4Tg0.350.08T1+0.07不考虑0.550.08T1-0.02注：T1为结构基本自振周期Vi=Fj+Fn，采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计入。具体计算过程见表3.11。各楼层的地震剪力计算结果列于表3.11。表3.11各层地震作用及楼层地震剪力层次h(m)H(m)G(kN)GHFV(kN)727.73.34885.1135317.270.137366.62366.62624.43.99943.45242620.180.245708.771022.26520.53.99943.45203840.730.206595.951573.53416.63.99943.45165061.270.167483.122020.44312.73.99943.45126281.820.128370.302362.9828.83.99943.4587502.360.088254.582598.4814.94.95887.2228847.380.02983.902676.09注：Fn只加入主体的顶层即第七层。5水平地震作用下的位移验算图3 .2 层间剪力、位移示意图各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求，e小于等于eh式中e为多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；计算时除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形；应计入扭转变形，各作用分项系数均应采用1.0；钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度。h为计算楼层层高。表3.12横向水平地震作用下的位移验算 层数层间剪力V(kN)层间刚度Du-u=层高h(m)层间相对弹性转角备注61105.15198632.133.91/1831层间相对弹性转角均满足要求 =（规范3-19）51701.055198633.273.91/119342184.175198634.203.91/92932554.475198634.913.91/79422809.055198635.43.91/72212892.954606706.284.91/780第四章 内力分析注：荷载取为标准值