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土木工程毕业设计

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毕 业 论 文( 设计)

题 目: 招远金兴小区住宅楼设计
姓 名: 刘昊霖
学 院: 建筑工程学院
专 业: 土木工程
班 级: 级土木6班
学 号:
指导教师: 任荣

年 6 月 19 日
招远金兴小区住宅楼设计
土木工程专业 刘昊霖
指导教师 任荣
摘要: 本次毕业设计为招远金兴小区住宅楼设计, 该楼为商业住宅。该毕业设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。此住宅楼为五层现浇混凝土框架结构, 位于山东省烟台市招远市, 抗震设防烈度为7度, 总建筑面积约4000平方米。
建筑设计部分, 根据建筑的功能确定建筑的整体的初步布局, 然后确定具体各部分的大小和尺寸。
在结构设计中, 首先根据建筑要求, 地质条件, 框架布局等确定构件方案, 选取一榀框架进行计算, 而后对恒载、 活载及风荷载进行统计; 然后采用D值法进行风荷载作用下的结构内力计算, 分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算; 再进行内力组合分析, 找出最不利的内力组合, 进行构件计算; 最后, 根据计算结果, 按照构造要求, 绘制结构施工图。经过设计, 使得本建筑在满足要求的基础上, 更体现出人性化的设计理念。
关键词: 住宅楼; 钢筋混凝土框架结构; 建筑设计; 结构设计

Design of Zhaoyuan Jinxing Residential Building
Student majoring in Civil Engineering Liu Haolin
Tutor Name Ren Rong
Abstract: The graduation design for Zhaoyuan Jin Xing residential building design, the building of commercial housing. The graduation design includes two parts architecture design and structure design. This building is five story concrete frame structure is located in Zhaoyuan City, Shandong Province, Yantai City, the earthquake intensity is 7 degrees, the total construction area of about 4000 square meters.
Part of the architectural design, the overall layout of the building was preliminarily determined according to the function of the building, and then determine the specific size and size of each part.
In structural design, according to the construction requirements, the geological conditions, determine the component framework layout, select a framework for the calculation, then carries on the statistics to the dead load, live load and wind load; and then use D value method to calculate the internal force of the structure under wind load, the internal force of the structure layer method for vertical load. The calculation and analysis; combination of internal forces, find out the most unfavorable combination of internal forces, the component calculation; finally, according to the calculation results, in accordance with the construction requirements, structure construction drawings. Through the design, the building meets the requirements, but also reflect the humanized design concept.
Key words: residential building; reinforced concrete frame; architectural design; structure design

目 录
中文摘要.....................................................................................................................................I
Abstract.....................................................................................................................................Ⅱ
第一章 建筑设计
1.1 工程设计概况......................................................................................................................1
1.2 设计资料..............................................................................................................................1
1.3 设计思想..............................................................................................................................1
1.4 建筑设计说明......................................................................................................................2
1.5 构造做法..............................................................................................................................3
第二章 结构设计
2.1 结构选型及计算简图..........................................................................................................4
2.2 荷载统计..............................................................................................................................7
2.3 风荷载及地震荷载计算....................................................................................................12
2.4 竖向荷载下内力计算........................................................................................................27
2.5 内力组合............................................................................................................................47
2.6 框架梁柱设计....................................................................................................................60
2.7 楼板设计............................................................................................................................68
2.8 楼梯设计............................................................................................................................71
2.9 基础设计............................................................................................................................75总结...........................................................................................................................................77
致谢...........................................................................................................................................78
参考文献...................................................................................................................................79毕业设计图纸目录...................................................................................................................80

第一章 建筑设计

1.1 工程概况
本工程为招远市金兴小区住宅楼设计, 该项目工程位于山东省烟台市招远市, 建筑面积约4000平方米。采用现浇混凝土框架结构, 室内设计标高±0.000, 室内外高差为0.45米。根据开发商要求, 套内面积应考虑两种户型, 90—120 m2/1套, 起居室应大于20 m2/1个 厨房和卫生间以及起居室尽量做到三明, 一层应作为商场布置, 另有楼梯间, 空调, 储藏室等许多辅助空间自定。
1.2 设计资料
1、 工程地质条件:
( 1) 砂质粘土, 厚3m, 承载力特征值288kn/m2;
( 2) 砾石层, 承载力特征值365k kn/m2,层厚至钻孔底部;
( 3) 地下水: 最高水位地表下10m, 属于2 类场地, 设计地震分组为第三组。
抗震设防烈度7度, 设防烈度类别为丙类。
2、 自然气候条件:
( 1) : 主导风向: 全年为西北风, 夏季为东南风基本风压为0.35KN/㎡
( 2) : 气象条件:
最热月平均温度29.3度。 最冷月平均温度4.4度。
夏季极端最高温39.5度。 冬季极端最低-10度
( 3) : 相对湿度: 最热月平均湿度72%。
( 4) : 雨雪条件: 年最大降雨量1400mm,月最大降水强度192mm/d
1.3 设计思想
商住楼作为最近比较流行的兼具商业与住宅与一体, 立面及造型反映时代特色, 拥有较好的发展前景。
1.4 建筑设计说明
1.4.1 平面设计
在充分了解招远地区的商业住宅楼建设规范及气候、 地理位置等特点的基础上来设计布置合理的商业住宅楼。

图1-1 建筑平面图

1.4.2 立面设计
该商住楼处于招远市市内, 首先应该符合地质条件和小区规划发展的要求。应当控制好与小区内其它建筑样式颜色的和谐一致, 突出其商住楼的特色。

图1-2 建筑立面图

1.4.3 剖面设计
确定剖面形状和大小, 研究竖向空间布置的处理, 将平面、 立面和剖面紧密结合。为了防止雨水的流入, 取室内外高差为0.45米。

图1-3 建筑剖面图

1.5 构造做法
构造名称
构造做法
楼面
30mm厚水磨石面层, 20mm厚1:3水泥砂浆打底, 10mm厚1:1.5水泥石渣粉面, 表面分遍磨光后用草酸清洗, 晾干, 打蜡, 120mm厚钢筋混凝土板
卫生间
120mm厚现浇混凝土板, 20mm厚1: 3水泥砂浆打底, 专用聚合物面砖胶凝剂, 10mm防滑地砖。
屋面
40mm厚C20细石混凝土刚性防水, 20mm厚1:3水泥砂浆找平, 1:6蛭石混凝土找坡, 最薄处20mm厚, 挤塑型聚苯乙烯板隔热层, 120mm厚现浇钢筋混凝土板, 10mm厚混合砂浆抹灰。

第二章 结构设计

2.1 结构选型及计算简图
2.1.1 上部结构方案
本工程为招远市金兴小区住宅楼设计, 一共5层, 一层加高为3.6米, 标准层3米, 采用现浇钢筋混凝土楼板, 现浇框架承重体系。荷载由板传到主梁, 再由主梁将荷载传到柱上, 最后传到基础上。
2.1.2 下部结构方案
根据本设计的地质情况和设计的等级要求, 该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础[4]。柱网布置图如下图所示:

图2-1柱网布置图

2.1.3 梁板柱截面尺寸
1、 梁[8]
( 1) 主梁
=5.3m, =(1/12～1/8)=441mm～662.5mm, 取=500mm。
=(1/3～1/2)=166mm～250mm, 取=250mm。
2、 柱
柱截面尺寸可根据公式和确定。对于较低设防烈度地区的多层民用框架结构, 一般能够经过满足轴压比限值进行界面设计, 本题目的设防烈度为7度( 0.1g) , 房屋高度<24米, 属于丙类建筑, 由抗震规范可知, 抗震等级为二级, 查书中图表得按轴压比限值0.75进行截面设计。
因为柱子采用C30混凝土, 即/mm, mm。选一榀框架上的边柱和中柱进行计算, 由所选取的计算单元可知边柱和中柱的负荷面积分别为:
边柱1的负荷面积: ( 5.3÷2) ×3.3=8.745㎡=1
边柱2的负荷面积: ( 5.0÷2) ×3.3=8.25㎡=2
中柱的负荷面积: ( 5.3÷2+5.0÷2) ×3.3=16.995㎡=
得边柱1截面面积为:
边柱: =( 12~14) ×1=14×8.745=122KN
=1.1 =1.1×122 =134KN
≥=12494
取边柱1的尺寸为==400mm, 得 134×1000/(14.3×400×400) =0.06﹤0.75, 满足要求.
同理边柱2: =( 12~14) ×2=14×8.25=115.5KN
=1.1 =1.1×115.5 =127KN
由≥=11841估取边柱2的尺寸为==400mm,
得 127×1000/(14.3×400×400)=0.06﹤0.75, 满足要求

同理中柱: =( 12~14) ×=14×17=238KN
=1.1 =1.1×238 =261.8KN
由≥=24410估取中柱的尺寸为==400mm,
得 261.8×1000/(14.3×400×400)=0.11﹤0.75, 满足要求
因此本设计所有主要边柱和中柱截面尺寸取==400mm。
3、 板的截面尺寸设计
各层楼板均采用现浇钢筋混凝土板结构, 其中板跨L=5.3m, 则板厚, 故取板厚120mm。
2.1.4 计算简图
1. 梁柱线刚度
对现浇楼盖结构的边框架, 其惯性矩能够采用。其中为矩形截面梁的惯性矩。

名称
刚度值
左跨

右跨

底层柱

标准层柱

取标准柱i=1, 则各杆件刚度为
左跨梁

右跨梁

底层柱

图2-2杆件的相对线刚度
2.2 荷载统计
2.2.1 活荷载标准值
经查得:
活荷载: 楼面活载2.0 kN/m( 卧室, 厨房, 卫生间, 楼梯)
上人屋面2.0 kN/m。

2.2.2恒荷载计算
屋面
做法
计算
合计
30mm厚C20细石混凝土刚性防水
24×0.03=0.72kN/m

5.53kN/m
20mm厚1: 3水泥砂浆找平层
20×0.02=0.40kN/m
120mm厚钢筋混凝土板
25×0.12=3kN/m
1:6蛭石混凝土2%找坡, 最薄处20mm厚
25×0.03=0.74kN/m
挤塑型聚苯乙烯板隔热层
0.5kN/m
10mm厚混合砂浆抹灰层
17×0.01=0.17kN/m
楼面
楼面做法
荷载计算
合计
30mm厚水磨石面层
0.65kN/m

4.22kN/m
20mm厚水泥砂浆找平层
20×0.02=0.40kN/m
120mm厚钢筋混凝土板
25×0.12kN/m
10mm厚1:1.5水泥石渣粉面
17×0.01=0.17kN/m
梁自重
梁尺寸和抹灰层
荷载计算
合计
b×h＝250mm×500mm
0.25 ×(0.5-0.12)×25=2.5kN/m
2.67 kN/m

10mm厚混合砂浆
0.01×( 0.50－0.12) ×17×2+ 0.01×0.25×17=0.1717kN/m

柱自重
柱尺寸和抹灰层
荷载计算
合计
b×h＝400mm×400mm
25×0.4×0.4=4kN/m

4.306 kN/m

10mm厚混合砂浆
0.01×( 0.45＋0.45) ×17×2=0.306kN/m
外纵墙自重

底层
标准层
墙自重
1.1×0.25×10=2.75kN/m
1.1×0.24×10=2.75kN/m
粉刷
1.1×0.02×17×2=0.748kN/m
1.1×0.02×17×2=0.748kN/m
合计
3.498kN/m
3.498kN/m
内纵墙自重

底层
标准层
墙自重
( 4.95-0.5) ×0.20×10=8.9kN/m
( 3.0-0.5) ×0.20×10=5kN/m
粉刷
( 3.0-0.12) ×17×2×0.02=1.96kN/m
( 3.0-0.12) ×17×0.02×2=1.96kN/m

合计
10.86kN/m
6.96kN/m

卫生间
做法
荷载计算
合计
10mm厚防滑地砖
28×0.01=0.28kN/m
3.78kN/m
20mm厚1:3水泥砂浆找平层
20×0.02=0.40kN/m
120mm厚钢筋混凝土板
25×0.12=2.5kN/m
专用聚合物面砖胶凝剂
0.1kN/m
女儿墙
女儿墙
荷载计算
合计
女儿墙自重
0.25×1.2×10=3kN/m
3.612kN/m
15mm厚混合砂浆粉刷
17 ×0.015 ×1.2×2=0.612kN/m
图2-3板面荷载分布图
采用现浇楼盖时, 楼面上的恒荷载和活荷载根据每个区隔板两个方向的边长之比, 沿单向或双向传递。对于边跨: , 因此该板为双向板, 板面荷载分配如图
A～B轴间框架梁

A～B轴间框架梁
顶层
标准层
板传恒荷
屋面板传恒荷=()5.53kN/m×3.3/2m×2=14.93kN/m
楼面板传恒荷载=()4.22kN/m×3.3/2m×2＝11.39kN/m

梁自重
=2.67kN/m
= 2.67kN/m
恒载
=屋面板传恒荷载+梁自重=17.6kN/m
楼面板传恒荷载+梁自重+内墙自重=21.02kN/m
活载
=板传活荷载=0.822.0kN/m×3.3/2m×2＝5.41kN/m
=板传活荷载=0.822.0kN/m×3.3/2m×2＝5.41kN/m
（2） B~D轴间框架梁荷载,
B~D轴间框架梁荷载
顶层
标准层
板传恒荷
屋面板传恒荷=0.845.53kN/m×3.3/2m×2=15.33kN/m

楼面板传恒荷载=0.844.22kN/m×3.3/2m×2=11.7kN/m

梁自重
= 2.67kN/m
= 2.67kN/m
恒载
=屋面板传恒荷载+梁自重=18kN/m

=楼面板传恒荷载+梁自重+内墙自重=21.33kN/m

活载
=板传活荷载=0.842.0kN/m×3.3/2m×2＝5.54kN/m

=板传活荷载=0.842.0kN/m×3.3/2m×2＝5.54kN/m

计算过程同A~B轴间框架梁
为了简便计算, 取B~D轴间框架梁同A~B轴间框架梁荷载。
(3)
A轴柱纵向集中荷载计算

顶层柱
标准层柱
基础顶面
梁自重
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
板传荷载
=5/85.53 kN/m×1/23.3/2m×3.3/22=9.41kN
＝5/84.22kN/m×1/25/2m×5/22＝7.18kN

墙自重
3.612kN/m×3.3＝11.92kN(女儿墙)
3.498kN/m×( 3.3m -0.4m) ＝10.14kN
3.498kN/m×( 3.3m -0.4m) ＝10.14kN
恒载
29.07KN
25.06KN
17.88KN(顶面恒载)
活载
2.0kN/m×1/23.3/2m×5/8×3.3/2m2＝3.4kN

2.0kN/m×1/23.3/2m×5/8×3.3/2m2＝3.4kN

B轴柱纵向集中荷载计算

顶层柱
标准层柱
基础顶面
梁自重
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
＝2.67kN/m×( 3.3-0.4) ＝7.74kN
板传荷载
=5/85.53 kN/m×1/23.3/2m×3.3/22=9.41kN
＝5/84.22kN/m×1/25/2m×5/22＝7.18kN

墙自重

6.96kN/m×( 3.3m -0.4m) ＝20.184kN
10.86kN/m×( 3.3m -0.4m) ＝31.45kN
恒载
17.15KN
27.924KN
39.19KN(顶面恒载)
活载
2.0kN/m×1/23.3/2m×5/8×3.3/2m2＝3.4kN

2.0kN/m×1/23.3/2m×5/8×3.3/2m2＝3.4kN

D轴柱纵向集中荷载同A轴
2.3 风荷载与地震荷载计算
2.3.1 风荷载标准值计算
为简化计算, 将计算单元内外墙面的分布风荷载化为等量作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值, 计算公式如下[4]:
(2-1)
式中: ——基本风压0.35kN/m
——风荷载体型系数, 取=1.3
——风压高度变化系数为城市市区为C类粗糙程度
——风振系数, 当房屋高度小于30米时取1.0
集中风荷载 (2-2)
——一榀框架各层节点的受风面积,
——下层柱高
——上层柱高, 对于顶层为女儿墙高度的2倍

表2-1 风荷载标准值计算

层次

Z(m)

(m)

(m)

KN/M

(m)

(kN)

5

1.3

1.0

0.74

16.05

3.0

3.0

0.35

0.3367
3.0×2/2×5.3=15.9

5.35

4

1.3

1.0

0.74

13.05

3.0

3.0

0.35

0.3367

3.0×2/2×5.3=15.9

5.35

3

1.3

1.0

0.74

10.05

3.0

3.0

0.35

0.3367

3.0×2/2×5.3=15.9

5.35

2

1.3

1.0

0.74

7.05

3.0

3.0

0.35

0.3367

3.0×2/2×5.3=15.9

5.35

1

1.3

1.0

0.74

4.05

4.05

3.6

0.35

0.3367

(3.6+4.05)/2×5.3
=20.27

6.82
2.3.2 风荷载作用下的位移验算
水平荷载作用下框架的层间侧移按以下公式计算[6]:
(2-3)
―第i层的总剪力
―第j层所有柱的抗侧移刚度之和
―第j层的层间侧移
各层横向侧移刚度计算:

表2-2 横向标准层D值计算
构件名称

(kN/m)
A轴柱
=1.66
0.45
11286
B轴柱
=3.23
0.62
15550
D轴柱
i=1.57
0.44
11035
ΣD=37871

表2-3 横向底层D值计算
构件名称

(kN/m)
A轴柱
=2.42
0.66
4180
B轴柱
=4.7
0.71
4496
D轴柱
=2.28
0.65
4116
ΣD=12792

表2-2 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算

层数

F(KN)

/h

5

5.35

5.35

37871

0.000141

0.47×10

4

5.35

10.7

37871

0.000282

0.94×10

3

5.35

16.05

37871

0.000423

1.41×10

2

5.35

21.4

37871

0.000564

1.88×10

1

6.82

28.22

12792

0.002206

4.46×10

=∑=0.003616m
经验证4.46×10<1/550=18.110, 满足要求

2.3.3 风荷载作用下内力计算
框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算:
=/∑ (2-4)
=× (2-5)
=( 1-) (2-6)
=+++ (2-7)
注: —框架柱的标准反弯点高度比。
—为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。
、 —为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。
—框架柱的反弯点高度比。

A轴反弯点位置计算如表2-5
表2-5 A轴反弯点位置计算
层号
h(m)

y
y*h
5
3
1.66
0.40
0
0
0
0.40
1.2
4
3
1.66
0.45
0
0
0
0.45
1.35
3
3
1.66
0.50
0
0
0
0.50
1.5
2
3
1.66
0.50
0
0
0.05
0.50
1.5
1
4.95
2.42
0.55
0
0
0
0.55
2.72
B轴柱反弯点位置计算表2-6
表2-6 B轴柱反弯点位置计算
层号
h(m)

y
y*h
5
3
3.23
0.45
0
0
0
0.45
1.35
4
3
3.23
0.45
0
0
0
0.45
1.35
3
3
3.23
0.5
0
0
0
0.5
1.5
2
3
3.23
0.5
0
0
0
0.5
1.5
1
4.95
4.7
0.55
0
0
0
0.55
2.72
E轴柱反弯点位置计算表2-7
表2-7 E轴柱反弯点位置计算
层号
h(m)

y
y*h
5
3
1.57
0.40
0
0
0
0.40
1.2
4
3
1.57
0.45
0
0
0
0.45