宿舍楼设计计算书.doc

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1、 毕 业 设 计（论 文） 题 目： 南京市某警察培训学校2号宿舍楼设计 学生姓名 于维德 指导教师 王 蕊 二级学院 龙蟠学院 专 业 土 木 工 程 班级M08土木工程专转本1学号 0821511201 提交日期 2010年 5月18日 答辩日期2010年5月25日 目 录摘 要. .IAbstract. .II第一章 设计条件1.1 工程名称.11.2工程概况与设计资料.11.3 结构布置.3第二章 确定计算简图2.1 梁柱截面尺寸.32.2 确定计算简图.42.3 梁柱线刚度.42.4 材料强度等级.5第三章 荷载计算3.1 恒载作用下荷载计算. .73.2活载作用下荷载计算.143.

2、3风荷载载作用下荷载计算.153.4地震荷载作用下荷载计算.16第四章 框架内力计算 4.1恒载作用下框架内力.22 4.2活载作用下框架内力.35 4.3风荷载作用下的位移内力计算.44 4.4地震作用下横向框架内力计算.50 4.5 0.5（雪+活）作用下框架内力.57第五章 框架内力组合5.1 弯矩调幅. .635.2 横向框架梁内力组合.635.3横向框柱梁内力组合.63第六章 梁、柱的截面设计6.1 框架梁柱截面.73第七章 楼梯结构设计7.1 梯段板设计.837.2休息平台板设计.857.3平台梁设计.83第八章 现浇板计算8.1现浇楼盖设计.888.2屋盖盖现浇板设计.97第九章

3、 基础设计9.1 荷载计算.1049.2确定基础底面. .1059.3基础结构设计.106结语.111参考文献.112致谢.113多层钢筋混凝土框架结构设计摘 要本工程是江苏省南京市某警察培训学校2号宿舍楼设计。为多层钢筋混凝土框架结构。共五层，一层至五层层高为3.3米,建筑物总高度为17.7米.本设计书包括如下部分：1 工程概况；2 荷载计算；3 框架结构的受力分析、计算和设计；4 楼梯设计；5 屋盖、楼盖设计；6 基础设计。本设计最终完成六张施工图。关键词：钢筋混凝土，框架，结构设计The Design of a Multi-layer Reinforced Concrete FrameA

4、bstractThis is a electorical office building in Nangjing. It is a multi-layer reinforced concrete frame. It has five stories, the height of stories are all 3.3meters. The height of the whole building is 17.7 meters.This paper includes the following parts:1. The survey of the program.2. The calculati

5、on of the load.3. The mechanical analysis，calculation and design of the frame.4. The design of the floor slab.5. The design of the staircase.6. The design of the pile base.There are 6 structure drawings besides this paper.Key Words: reinforced concrete;frame; the design of the structure第一章 设计条件1.1工程

6、名称江苏省南京市某警察培训学校2号宿舍楼1.2工程概况与设计资料本建筑为江苏省南京市某警察培训学校2号宿舍楼，共五层，一层至五层高均为3.3米。建筑为三跨式,两边跨均为7.8米.中间跨为2.4米.建筑物总体呈矩形形，总长为61.4，总宽为18.2m，总高为17.7m，总面积为5535m2。建筑平面如下图所示： 1、地质资料地质报告：第层 素填土：该层分布于场地地表，为新近堆填，层厚1.402.00米。灰褐色，松散，稍湿，高压缩性。成分以细砂、砾石为主，底部含簿层耕土及淤泥，承载力特征值为80kPa。第层 粘土： 该层分布广泛，层厚1.704.00米。灰白、灰黄、灰褐色（表层含较多灰白色高岭土）

7、，可塑，湿，干强度高，中等压缩性，中等韧性，无光泽，承载力特征值为190kPa。第层 粉土：该层分布亦广泛，层厚0.501.00米，黄褐色，稍密，湿，干强度低，高压缩性，低韧性，无光泽，承载力特征值为130kPa。第层 粗砂混圆砾：该层分布广泛，层厚7.008.00米。灰褐色，中密，饱和，混圆砾，中等压缩性。圆砾含量约20-40%不等，分布不均，砾径多为1-3cm，局部较密集，砾间充填灰黄色粗砂。承载力特征值为210kPa。地下水：按照建筑场地的岩土工程勘察报告，建筑场地的地下水对混凝土结构无腐蚀。2、气象资料风压：0.40kN/m2 雪压：0.65 kN/m23、地震资料所在地抗震设防烈度为

8、7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。抗震等级为三级。4、荷载资料建筑结构荷载参考建筑结构荷载规范GB50009-20011.3 结构布置 11结构布置 第二章 确定计算简图2.1 梁、柱截面尺寸梁柱尺寸各层梁、柱和板的混凝土强度等级均为C30.(fc=14.3 N/mm2，ft=1.43 N/mm2)1、梁的尺寸 边跨（AD、EH跨） h = (1/81/12)l =650mm975mm 取h=800mm,b=300mm 中间跨（DE跨） 由于梁最小宽度b200mm,所以取bh=300mm500mm 纵向框架梁 取bh=200mm400mm次梁：h=(1/18-1/15

9、)lB、G轴，C、F轴取bh=200mm400mmEF、CD 取bh=200mm300mm2、柱的尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度30m，抗震等级为三级，按轴压比限值0.9进行截面估算。各层的重力荷载代表值12 kN/m214 kN/m2，近似取14 kN/m2。中柱的负载面积（2.4/2+7.8/2）3.9=19.89 m2竖向荷载产生的轴力估计值：Nv=1.251419.895=1740.38kN水平荷载下轴力增大系数按1.1估计，即N=1.11740.38=1914.42kNAc=148751mm2取柱截面尺寸bh=450mm450mm2.2 确定计算简图计算简图(取轴线处

10、)初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为3.3+0.45+0.5=4.25m2.3 梁、柱线刚度梁柱线刚度AD、EH跨梁i= 2E0.30.83/7.8=32.810-4EDE跨梁i= 2E0.30.53/2.4=26.0410-4E纵向梁i= 2E0.20.43/3.9=5.510-4E上部各层柱i= E0.450.453/3.3=10.3610-4E底层柱i= E0.450.453/4.25=8.0410-4E将梁柱线刚度标于计算简图中。2-2 梁、柱线刚度2.4 材料强度等级混凝土均采用C30级钢筋直径12mm的采用HRB335级，其余采用HPB235级钢。第三章 荷载计算3

11、.1 恒载作用下荷载计算一、屋面框架梁线荷载标准值1屋面恒荷载标准值计算30030025水泥砖 0.02519.8=0.50kN/m240厚C20细石混凝土，6双向钢筋 220.04=0.88kN/m220厚1：2水泥砂浆结合层 0.0220=0.40kN/m2高聚物改性沥青防水卷材 0.35kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m2水泥膨胀珍珠岩找坡层（平均厚度105mm） 0.1054=0.42kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m2120厚现浇钢筋混凝土屋面板 250.12=3kN/m220厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34k

12、N/m2恒荷载 6.69 kN/m22框架梁及粉刷自重边框架梁自重 0.30.825=6kN/m边框架梁粉刷 2(0.8-0.12)0.0217=0.46kN/m中框架梁自重 0.20.425=2kN/m边框架梁粉刷 2(0.4-0.12)0.0217=0.19kN/m3.边跨框架梁上线荷载标准值为：g5AD1=6.46kN/m g5AD2=6.693.9=26.09kN/m4.中间跨线荷载标准值为：g5DE1=2.19kN/mg5DE2=6.692.4=16.06kN/m5.C轴（CD）次梁自重 0. 20.425=2kN/m次梁粉刷 2(0.4-0.12)0.0217=0.19kN/m次梁

13、线荷载标准值 g5CD2=（2+0.19）3.9=8.54kN/m二、楼面框架梁线荷载标准值1.楼面恒荷载标准值计算：水磨石面层 0.65kN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平 0.0220=0.40kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3.0kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2 楼面恒荷载 4.39 kN/m22.卫生间恒荷载标准值：5厚陶瓷锦砖，水泥擦缝 撒素水泥面 0.12 kN/m220厚水泥砂浆结合层 0.0220=0.4kN/m240厚细石混凝土（向地漏找坡） 0.0422=0.88kN/m2聚氨酯三遍涂膜防水层1.8厚20厚1：3水泥砂

14、浆找平 0.0220=0.4kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0kN/m220厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2卫生间恒荷载 5.01 kN/m23.楼梯间恒荷载标准值：参考楼梯设计有 7.2/3.36+3.39/1.8+15.83/3.3=8.82 kN/m24.边框架梁自重及粉刷 6.46kN/m5.中框架梁自重及粉刷 2.19kN/m6.边跨填充墙自重 0.20（3.3-0.8）11.8=5.9kN/m填充墙粉刷 20.02（3.3-0.8）17=1.7kN/m7.楼面框架梁上线荷载标准值为：gAD1=6.46+5.9+1.7=14.06kN/m gDE

15、1=2.19kN/m gAD2=4.393.9=17.12kN/m gDE2=4.392.4=10.54kN/m8.B轴（AB）次梁自重 0. 20.425=2kN/m次梁粉刷 2(0.4-0.12)0.0217=0.19kN/mC轴（CD）次梁自重 (1/20.20.3251/22)+(0.20.425) =2.75kN/m次梁粉 2(0.3-0.12)0.02171/2+2(0.4-0.12)0.0217=0.25kN/m次梁线荷载代表值：gAB=2+0.19=2.19kN/m gCD=(2.75+0.25)3.9=11.7kN/m三、屋面框架节点集中荷载标准值1.顶层边节点集中荷载标准值

16、纵向框架梁自重 0.20.43.925=7.8kN纵向框架梁粉刷 2(0.4-0.12)0.023.917=0.74kN1.2m高女儿墙自重 1.20.23.911.8=11.04kN1.2m高女儿墙粉刷 21.20.023.917=3.18kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 (3.9/2)26.69=25.44kN则顶层边节点集中荷载为： G5A=48.2kN2.顶层中节点（D、E）集中荷载纵向框架梁自重及粉刷 7.8+0.74=8.54kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 0.5（3.9+3.9-2.4）2.4/26.69=21.68kN0.53.93.9/26.69=25.44 kN则顶层中节点集

17、中荷载为： G5D=55.66kN3.顶层节点（C、F）集中荷载次梁传来自重 0.20.43.925=7.8 kN次梁粉刷 20.02（0.4-0.12）3.917=0.74kN次梁传来屋面自重 0.53.93.9/26.69=25.44 kNG5C= G5E= 33.98kN四、楼面框架节点集中荷载标准值1.中间层边节点（A、H）集中荷载：边柱纵向框架梁自重 0.20.43.925=8.54kN边柱纵向框架梁粉刷 2(0.4-0.12)0.023.917=0.74kN塑钢窗自重 1.53.00.4=1.8kN窗下墙体自重 (3.9-0.45)0.21.011.8=8.14kN窗下墙体粉刷 2

18、0.021.0（3.9-0.45）17=2.35kN窗边墙体自重 (3.3-0.45-1.0)0.450.2011.8=1.96kN窗边墙体粉刷 2(3.3-0.45-1.0)0.020.4517=0.57kN框架柱自重 0.4523.325=16.71kN柱面粉刷 （0.454-0.23）0.02（3.3-0.4）17=1.18kN 纵向框架梁传来的楼面恒荷载 3.9/23.9/24.39=16.69kN中间层边柱节点集中荷载为： GA=57.94kN2.中间层中节点（D、E）集中荷载：中柱纵向框架梁自重 0.20.43.925=7.8kN中柱纵向框架梁粉刷 2（0.4-0.12）0.023

19、.917=0.74kN内纵墙自重 0.2（3.3-0.4）（3.9-0.45）11.8=23.61kN内纵墙粉刷 20.02(3.3-0.4)（3.9-0.45）17=6.80kN扣除门洞加上门重 -2.10.9(0.211.8+20.0217-0.2) =-5.37kN框架柱自重 0.450.453.325=16.71kN框架柱粉刷 （0.454-0.23）0.02（3.3-0.4）17=1.18kN中柱纵向框架梁传来的楼面自重 0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/24.39=14.24kN 0.53.93.924.39=16.69kN次梁自重 0.50.20.33.925=2.93kN

20、次梁粉刷 0.520.02（0.3-0.12）3.917=0.24kN次梁传来楼面自重 0.52.1/22.1/24.39=2.42kN小次梁下墙体自重 0.12（3.3-0.3）2.111.8=8.92kN 小次梁下墙体粉刷 20.02（3.3-0.3）2.117=4.28kN扣除门洞重加门重-0.5（2.10.8）（0.1211.8+20.0217-0.2）=-1.59kN中间层中柱节点集中荷载为： GD=99.6kN3.节点（D、E）集中荷载： 次梁传来自重 0.20.43.925=7.8kN次梁粉刷 2（0.4-0.12）0.023.917=0.74kN扣除窗洞加上塑钢窗自 -1.51

21、.5（0.211.8+20.0217-0.4）=-5.94 kN扣除门洞加上门重 -2.10.8（0.211.8+20.0217-0.2）=-4.77kN总的墙体自重 0.23.9（3.3-0.4）11.8=26.69kN墙体粉刷 20.02（3.3-0.4）3.917=7.69kN次梁传来楼面自重 0.53.93.9/24.39=16.69 kNGB= GG=48.9kN4.中间层节点（C、F）集中荷载：次梁自重 0.20.43.925+0.50.20.33.925=10.73kN次梁粉刷 2（0.4-0.12）0.023.917+0.52（0.3-0.12）0.023.917=0.98kN

22、墙体自重 1.80.12（3.3-0.4）11.8+0.52.10.12（3.3-0.4）11.8=11.7kN墙体粉刷21.8（3.3-0.4）0.0217+0.522.1（3.3-0.4）0.0217=5.62kN扣除门洞并加上门重 -0.52.10.8（0.1211.8+20.0207-0.2）=-1.59kN 次梁传来楼面自重 3.9/23.9/24.39+2.1/22.1/24.39=21.53kN GC= GF=48.97kN图3-1 恒载作用下计算简图3.2 活载作用下荷载计算屋面活荷载：P5A= P5H=0.51.95222=7.61kNP5AC= P5HF=23.9=7.8k

23、N/mP5C= P5F= 0.51.9522+（1.8+3.9）/21.05 2=13.59kNP5CD= P5EF=2.12=4.2kN/mP5D= P5E= (1.8+3.9)/21.05+（1.5+3.9）/21.2 2=12.47kNP5DE= 2.42=4.8kN/m楼面活荷载：PA= PH=1/43.91.222=4.68kNPB= PG=(1/43.91.22+0.51.9522)2=12.29kNPBC= PFG=2.03.9=7.8kN/mPC=PF=0.51.9522+0.51.80.92+0.5(0.52.11.05+2.4/20.9) 2=13.03kNPCD= PEF

24、=1.82.0=3.6kN/mPD=PE=0.51.80.92+(1.5+3.9)/21.20.52+0.5(0.52.11.05+2.4/20.9)2=11.90kNPDE= 1.222=4.8kN/m图3-2 活载作用下计算简图3.3 风载作用下荷载计算风荷载标准值计算公式：wk=zszw01. 确定各系数值：结构高度H=19.8m30m，高宽比H/B=19.8/18=1.11.5，可取z=1.0，由于本结构平面为矩形。迎风面s=0.8，背风面s= -0.5，风压高度变化系数z可根据各楼层标高处的高度h，由建筑结构荷载规范GB50009-2001表7.2.1查得标准高度的z值。2. 计算各

25、楼层标高处的风荷载q，本设计中w0=0.40 kN/m2。仍取轴横向框架梁，其负荷宽度为3.9m，则沿房屋高度的分布风荷载标准值q=3.90.4zsz=1.56zsz根据各楼层标高处的高度h，查得z代入上式，可得各楼层标高处的q见下表，其中q1为迎风面值，q2为背风面值。 表3-1 风荷载计算 层数h(m)zzq1q26女儿墙顶18.651.2201.001.5230.952517.451.1941.001.4900.931414.151.1161.001.3930.870310.851.0241.001.2780.79927.551.0001.001.2480.78014.251.0001.

26、001.2480.7803. 将分布风荷载转化为节点集中荷载按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载F5 =0.5（1.490+1.393）/2+1.490 3.3/2+（1.523+1.490）/21.2+0.5（0.931+0.870）/2+0.9313.3/2+（0.952+0.931）/21.2 =2.418+1.808+1.511+1.130 =6.87 kNF4 =0.5（1.393+1.278）/2+（1.490+1.393）/2 3.3+0.5（0.931+0.870）/2+（0.87+0.799）/23.3 =4.58+2.86 =7.44kN F3 =0.5（1.278

27、+1.248）/2+（1.393+1.278）/2 3.3+0.5（0.87+0.799）/2+（0.799+0.78）/23.3 =4.287+2.68 =6.97kNF2=0.5（1.248+1.248）/2+（1.248+1.278）/2 3.3+0.5（0.799+0.78）/2+（0.78+0.78）/23.3=4.143+2.59 = 6.73kNF1 =（1.248+0.780）（3.3/2+4.25/2） =7.66kN图3-3 等效节点集中风荷载（单位：kN）3.4 地震作用下荷载计算1.建筑物总重力荷载代表值Gi的计算a.集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G 550%雪载：

28、0.50.35(1861.5-23.37.8) = 184.72kN屋面恒载：6.69（61.5-3.3）7.82+6.69（61.5-3.32）2.4 = 6955.46 kN横梁： （6.047.82+2.192.4）18= 1790.64 kN纵梁： （7.8+0.74）2162 = 546.56 kN女儿墙： 1.2（11.80.2+170.022）61.5+18-（3.3+7.8）2= 499.05 kN柱重： 0.450.45251.6572= 601.43 kN横墙： 3.3337.81.65+（2.41.65-1.52.1/2）2 = 1417.3 kN纵墙： （3.91.65

29、-3.01.5/2）263.3+3.31.653.34 = 430.95kN（忽略内纵墙的门窗按墙重量算）钢窗 22.11.80.50.4+21.01.20.50.4+283.01.50.50.4= 27.19 kN次梁： （7.8+0.74）414= 478.24kN楼梯间： 8.8223.37.8 = 454.05kNG5 =13385.59 kNb.集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G 4G 250%楼面活载： 0.52.01861.5= 1107 kN楼面恒载： 4.39（261.57.8-272.12.1-23.37.8）+4.3961.52.4 = 4111.02 kN卫生间

30、恒载： 5.01272.12.1= 596.54kN楼梯间恒载: 28.8223.37.8= 454.05kN横梁： 1790.64kN纵梁： 546.56kN 柱重： 601.432 = 1202.86kN 横墙： 1417.32 = 2834.6 kN 纵墙： 430.952 =861.9kN 钢窗： 27.192 = 54.38 kN次梁： （7.8+0.74）414= 478.24kNG4 =G 3 = G 2 =14037.79 kNc.集中于二层处的质点重力荷载标准值G 150%楼面活载： 1107 kN楼面恒载： 4111.02 kN卫生间恒载： 596.54kN楼梯间恒载: 454.05kN横梁：1790.64 kN纵梁：546.56kN柱重：0.450.457225（1.65+2.125）=1375.99 kN次梁： 478.24kN横墙：1417.3+1417.32.125/1.65 =3242.61 kN纵墙：858.6+858.62.6/1.8 = 985.96 kN钢窗：27.192 = 54.38 kNG1 = 14742.99 kN 图3-4 各质点的重力荷载代表值2.地震作用计算：（1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取