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1、毕业设计(论文) 题目： 研究生公寓楼设计院（系） 建筑工程系 专 业 土木工程 班 级 姓 名 学 号 导 师 年 月 前 言本设计是按照西安工业大学建筑工程学院2011年毕业设计要求编写的毕业设计题目为长安大学研究生公寓楼设计内容包括建筑设计、结构设计两部份公寓楼是公共建筑其规范要求比较严格能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面选择公寓楼建筑和结构设计从而掌握办公寓设计的基本原理妥善解决其功能关系满足使用要求框架结构的设计始于欧美二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用其结构建筑平面布置灵活使用空间大延性较好其具有良好的抗震能力对办公楼有重要建筑结构非常适用能满足其较大的使用面积要求框架结构的
2、研究对于建筑的荷载情况分析其受力采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力然后进行内力组合挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算保证结构有足够的强度和稳定性在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法对水平荷载采用了D值法对钢筋混凝土构件的受力性能受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用本结构计算选用一榀框架为计算单元采用手算的简化计算方法其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法不但使计算结果较为合理而且计算量较小是一种不错的手算方法本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识建立一个完整的设计知识体系了解设计总过程通过查阅大量的相关设计资料提高自己的动手能力这次设计是在
3、老师的悉心指导下完成的在此向 老师表示衷心的感谢！鉴于水平有限设计书中还存在不少缺点甚至错误敬请老师批评和指正1 建筑设计说明1.1工程概况本工程位于西安市雁塔区学校拟建一研究生公寓楼建筑面积4465m2层数为六层平面形状为矩形长46.80m宽15.90m高19.05m每层层高3.0m室内外高差0.45m1.2设计资料 工程地质、水文、气象情况：根据有关勘察部门提供的工程地质勘察报告拟建场地地形较平坦抗震8度设防多遇地震时反应谱参数为max=0.15Tg=0.30S；罕遇地震时反应谱参数为max=0.80Tg=0.65S 地表土为素填土表层厚度0.60-1.50米地表下土层为黄土拟建场地属非自
4、重湿陷性黄土场地地基湿陷等级为级（轻微）地下水稳定水位埋深9.90-10.10m水质对混凝土无腐蚀性地基承载力标准值fak=160kPa 最热月平均温度30度最冷月平均温度 -1.7度全年主导风向东北风基本风压0.40kN/m2 年降雨量634mm日最大降雨量92mm时最大降雨量56mm基本雪压0.30kN/m2 1.3平面设计a.总平面设计建筑总平面设计是根据建筑物的使用功能要求结合城市规划、场地的地形地质条件、朝向、绿化及周围环境等因素因地制宜地进行总体布局确定主要出入口的位置进行总平面功能分区在功能分区的基础上进一步确定单体建筑的布置、道路交通系统布置、管线及绿化系统的布置建筑总平面设计
5、一般应满足以下基本条件：(1)使用的合理性合理的功能关系良好的日照、通风和方便的交通联系是总平面设计要满足的基本要求(2)技术的安全性 总平面设计在满足正常情况下的使用要求外还应当考虑某些有可能发生的灾害情况如火灾、地震和空袭等必须按照有关规定采取相应措施以防止灾害的发生、蔓延减少其危害程度(3)建设的经济性总平面设计要考虑与国民经济发展水平及当地经济发展条件相适应力求发挥建设投资的最大经济效益；并尽量多保留一些绿化用地和发展空间使场地的生态环境和建设发展具有可持续发展性(4)环境的整体性任何建筑都处于一定的环境中并与环境保持着某种联系总平面设计只有从整体关系出发使人造环境与自然环境相协调基地
6、环境与周围环境相协调才有可能创造便利、舒适、优美的空间环境综上本建筑采用一字体型与周围其他建筑物的间距大于9m满足防火要求主入口设在南面按照建筑设计防火规范为了满足防火、紧急时刻人员疏散要求.b.主要房间设计主要房间是研究生住宿、生活的必要房间但间设计应考虑的基本因素仍然是一致的即要求有适宜的尺寸足够的使用面积适用的形状良好的采光和通风条件方便的内外交通联系合理的结构布置和便于施工等整个平面布置见相应的建筑图c.辅助设计卫生间的设计在满足设备布置的前提下卫生间应设置在每个宿舍靠近窗户一侧内设洗手盆和雨头个1个卫生间的尺寸均为1000mm2000mm内开门阳台另一侧应设置一个水池工宿舍四人使用水
7、池尺寸均为900 mm600 mm1.4 剖面设计a.层高的确定层高是剖面设计的重要依据是工程常用的控制尺寸同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术思路来考虑既满足使用又能达到一定的艺术效果b.室内外高差的确定为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮一般民用建筑的室内外应有一定的高差且高差不宜过大过大不利于施工和通行高差亦不宜过小过小不利于建筑的防水防潮本设计中室内外高差设为0.45m设置3个踏步卫生间地表低于楼地面20mm以防污水溢出影响房间的使用1.5 立面设计建筑立面可以看成是由许多构件组成如墙体、梁柱、门窗、勒脚、檐口等恰当地确定立面中这些构件的比例、尺寸运用节奏、韵律、虚实、对比
8、等规律可达到体型完整形式和内容的统一本结构是钢筋混凝土框架具有明快、开朗、轻巧的外观形象不但为建筑创造了大空间的可能性同时各种形式的空间结构也大大丰富了建筑的外部形象本建筑根据场地和周围环境的限制整栋建筑物采用一字型结构和经济方面都容易满足1.6 构造设计a.屋面做法 防水层(刚性)30mm厚C20细石混凝土防水防水层(柔性)三毡四油铺小石子找平层：20mm厚水泥沙浆找坡层：100140mm厚膨胀珍珠岩2%保温找坡结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板抹灰层:15mm厚混合砂浆天棚抹灰 b.楼面做法 10mm厚水磨石地面面层 20mm厚水泥沙浆找平层 120mm厚现浇钢筋混凝土板 15mm厚混合
9、砂浆天棚抹灰 c.墙体做法 本结构填充墙体采用粘土空心砖外墙为240mm厚粘土空心砖外墙面贴瓷砖内墙面为15mm厚混合砂浆抹灰内墙为240mm厚粘土空心砖两侧均为15mm厚混合砂浆抹灰墙底150mm高墙地砖踢脚 d.卫生间做法卫生间隔墙采用120 mm厚粘土空心砖内墙面用白色瓷砖贴面地面采用马赛克地面低于楼地面20mm e.台阶做法花岗岩面层20mm厚水泥砂浆抹面压实抹光素水泥浆一道70厚C10号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1%200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆素土夯实（坡度按工程设计） 台阶位于建筑物的出入口处它联系室内外地坪的高差由平台和一段踏步组成平台宽度至少应比大
10、门洞口宽出500mm平台进深的最小尺寸应保证在大门开启以后还有一个人站立的位置以便于作为人们上下台阶缓冲之用室外台阶踏步高150mm设3个踏步满足室内外高差450mm平台面应做成向外倾斜1的流水坡以免雨水渗入室内 f.散水做法20厚1：2水泥砂浆抹面、压实抹光60mm厚C10混凝土素土夯实向外坡度5每隔6m留伸缩缝一道墙身与散水设10mm宽沥青砂浆嵌缝1.7 门窗设计 在本建筑中门洞、预留洞口尺寸详情见结构图 门窗尺寸详情请见建筑图相关图纸 表1.1 门窗表类 别编 号洞 口 尺寸数 量附 注宽（mm）高（mm）窗C-115001500149塑钢玻璃窗C-2300600148塑钢玻璃窗C-31
11、500180010塑钢玻璃窗C-4150090018塑钢玻璃窗门M-19002100148木门M-26002100148木门M-39002100148塑钢玻璃门M-4150021003塑钢玻璃门2 结构设计说明2.1设计说明a.本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构设计使用年限为50年结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类抗震设防烈度为7度建筑场地类别为类b.本框架结构采用的混凝土强度等级和钢筋级别如下：基础和上部结构的混凝土强度等级为C30基础垫层的混凝土强度等级为C10；框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335级（二级）板的钢筋及梁、柱箍筋采用HPB235级（一级）其余各构件采用的钢筋级别按
12、本条说明的钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内不另说明c.根据设计任务书所给的地质条件建筑用地地形平缓地下水位标高约15m无侵蚀性质地均匀本工程地基基础设计等级为丙级并可不作地基变形计算地基持力层承载力标准值fk=200kpd.混凝土保护层厚度：本工程上部结构为一类环境上部结构的板的纵向受力钢筋的保护层厚度为15mm次梁的纵向受力钢筋的保护层厚度为25mm框架梁的纵向受力钢筋的保护层厚度单排钢筋为35mm双排为60mm柱的保护层厚度为40mm施工中应采取措施保证；混凝土中的水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性的要求e.筋的锚固和连接：除设计图纸中另有表示或说明外下部钢筋伸入支座的锚固
13、长度为：板钢筋伸入支座的长度为100mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时伸入支座内的长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处伸至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处10mm；对HPB235级钢筋深入支座内长度不小于15d末端应有半圆弯钩架立筋与梁支座负筋的搭接长度应大于1.2la(la为框架柱的净宽)框架顶层梁端节点处的负钢筋伸入边柱的锚固长度应大于1.2la框架其余层梁端节点处的负钢筋伸入边柱的锚固长度应大于la 梁支座截面的负弯矩钢筋自柱边缘算起的长度应大于1/4ln(ln为梁的净跨)框架柱的连接一律采用等强度对焊焊接f.后砌隔墙与框架柱的连接：在砌筑的相应位置在柱
14、内预埋2?6插筋沿高度300-500mm一道埋入长度200mm伸出柱外长度500mm；后砌隔墙采用120 mm厚粘土空心砖、M5混合砌浆g.在结构施工时其他各工种如电气、管道等均应配合施工不得在结构施工后随意开洞h.本说明中未尽事宜应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系协商解决本设计中结构部分的相关内容详情请见图集03G101-1此图集贯穿与结构图的始终2.2 结构选型本结构采用的是钢筋混凝土结构相比钢结构和砌体结构具有取材方便、耐久性好、耐火性好、造价低、维修方便等特点钢筋混凝土的应用比较成熟适用于一般的民用建筑在实际中应用广泛由于框架结构是高次超静定结构既能承
15、受竖向荷载又能承受侧向作用力且框架刚度较小不会产生较大的地震效应有利于抗震采用适当的延性设计并有施工质量的保证下抗震效果会更好在此工程中框架的填充墙只起围护和隔断作用不对框架的刚度起太大作用对框架的自振周期影响不大将柱与填充墙之间和墙与梁之间留缝并通过浇注柱、梁时预留的钢筋与柱、梁柔性连接从而保证不会影响框架受力又能保证墙平面外的刚度和稳定性柱网的布置应考虑以下因素：多层建筑的开间、进深尺寸及构件类型规格应尽量减少以利于建筑工业化；尽量采用风压较小的形状并注意临近高层房屋风压分布的影响；有抗震设防要求的多层结构平面布置应力求简单、规则、均匀、对称平尽量减少偏心扭转的影响柱网选择与布置直接影响建
16、筑的使用和结构的经济性不同的功能和功能布置方式采用不同的柱网布置方式结合本建筑的功能要求本结构柱网采用内廊式布置2.3 基础方案及确定的理由基础类型的选择应遵照安全、适用、经济既便于施工的原则进行设计时可根据工程地质条件、上部结构情况、荷载大小、建筑物对沉降的要求、工程造价、施工技术设备等因素综合确定本工程采用独立基础独立基础节约材料且施工难度较小施工质量易得到保证场地的地基条件非常好承载力很高不存在发生较大不均匀沉降的可能地层岩性自上而下分别为：填土层:埋深03.0m褐黄色淡黄色成份以粘土为主含有建筑垃圾黄土层黄土为级非自重湿陷性黄土埋深8.013.0m独立基础的基坑可以将粘土全部挖除独立基
17、础底面尺寸较小所以基坑的挖土量较少浇注混凝土不会太多所以采用独立基础既能满足结构受力的需要技术经济方面也较合理2.4 楼梯方案的选择本结构中的楼梯采用板式楼梯楼梯间开间为3.3m进深为6.3m若采用梁式楼梯支模困难施工难度较大采用梁式楼梯所带来的经济优势主要是钢筋用量较省采用的楼梯板较薄混凝土用量也较少会被人工费抵消3 结构布置及计算3.1 柱网布置及层高图31柱网布置图本建筑为六层由于是宿舍楼层高均确定为3.0m底层柱高从基础顶面算至一层板顶（即一层楼面标高处）：3.0+0.45+1.0-0.1=4.35 m 3.2 框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或
18、直接传至主梁再由主梁传至框架柱最后传至地基根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径本办公楼框架的承重方案为纵横向框架承重方案3.3 框架结构的计算图32横向框架图33纵向框架3.4 梁柱截面尺寸初估3.4.1 梁截面尺寸估算网采柱用内廊式布置中间跨布置走廊宿舍分布在边跨上楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构楼板厚度取100mm梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算由此估算的梁截面尺寸见表2-1表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级其设计强度：C30混凝土轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm2 抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2横向框架梁h= (1/12 1/8)L=（1/12 1/
19、8）6300mm=525mm 787.5mm 取h=600mm b=（1/3 1/2）h= （1/3 1/2）600mm=200mm 300mm 取b=300mm 故横向框架梁截面尺寸取bh=300mm600mm中间框架梁由于跨度小 bh=300mm300mm纵向框架梁h= (1/12 1/8)L=（1/12 1/8） 6600mm=550 825mm取h=600mmb=（1/3 1/2）h= （1/3 1/2）600mm=200 300mm取b=300mm 故纵向框架梁截面尺寸取bh=300mm600mm 次梁h= (1/181/12)L=（1/18 1/12）6300mm=350mm 52
20、5mm取h=450mmb=（1/3 1/2）h= （1/3 1/2）450mm=150mm 225mm取b=250mm故次梁截面尺寸取bh=250mm450mm表2-1估算梁的截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB、CD跨BC跨16C303006003003003006002504503.4.2 柱截面尺寸估算a.框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值按下列公式估算： N=FgEnAcN/uNfc注：N为柱组合的轴压力设计值； F按简支状态计算柱的负载面积； 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数边柱取1.3等跨内柱取1.2不等跨取1.25； g
21、E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值可近似的取1215KN/m2这里取12 KN/m2； n为验算截面以上的楼层层数；Ac为柱截面面积； uN为框架柱轴压比限值本方案为抗震8度设防二级抗震等级查抗震规范可知取为0.8； fc为混凝土轴心抗压强度设计值对C30查得14.3N/mm2b.计算过程：边柱和中柱的负载面积：边柱：6.66.3/2=20.79中柱：6.6(6.3+2.7)/2=29.70对于边柱：N=FgEn=1.320.79126=1945.94（KN）AcN/uNfc=1945.941000/0.8/14.3=170099.65（mm2）对于中柱：N=Fg E n=1.229.7
22、0126=2566.08（KN）AcN/uNfc=2566.081000/0.8/14.3=224307.69（mm2）如取柱截面为正方形则边柱和中柱的截面高度分别为432mm2和481mm2初步估计柱的尺寸为600600360000 mm2224307.69 mm2为计算简便中柱和边柱的尺寸相同均为600600根据上述计算结果并综合考虑其他因素本设计柱截面尺寸取值如下：一层 600mm600mm；二到六层 550mm550mm4 梁、柱侧移刚度计算根据规范可知对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正： 边框架梁 =1.5 中框架梁 =2.04.1 横梁线刚度i b的计算混凝土C30 AB、CD跨E
23、c =3.0104b=300h=600 I0=bh/12=300600/12=5.4109 l =6300 EcI0/l=3.01045.4109/6300=2.7511010 故1.5EcI0/l = 4.1271010 2EcI0/l = 5.5021010 BC跨Ec =3.0104b=300h=300 I0=bh/12=300300/12=0.675109 l =2700 EcI0/l=3.01040.675109/2700=0.751010 故1.5EcI0/l =1.1251010 2EcI0/l =1.51010表41 横梁线刚度ib计算表类别Ec (N/mm2) b (mm)
24、h (mm)I0 (mm4) l (mm)EcI0/l (Nm)1.5EcI0/l (Nm) 2EcI0/l (Nm)AB、CD跨3.01043006005.410963002.75110104.12710105.5021010 BC跨3.01043003000.67510927000.7510101.12510101.5010104.2 纵梁线刚度i b的计算混凝土C30 Ec =3.0104b=300h=600 I0=bh/12=300600/12=5.4109 l =6600 EcI0/l=3.01045.4109/6600=2.4551010 故1.5EcI0/l = 3.683101
25、0 2EcI0/l =4.911010类别Ec (N/mm2) b (mm) h (mm)I0 (mm4) l (mm)EcI0/l (kNm)1.5EcI0/l (kNm) 2EcI0/l (kNm) 纵梁3.01043006005.4109 66002.45510103.68310104.911010表42 纵梁线刚度ib计算4.3 柱线刚度i c的计算混凝土C30 一层 Ec =3.0104b=600h=600 I0=bh/12=600600/12=1.081010 l =4350 EcI0/l=3.01041.081010/4350=7.4481010二到六层Ec =3.0104b=5
26、50 h=550 I0=bh/12=550550/12=7.626109 l =3000 EcI0/l=3.01047.626109/3000=7.6261010表43 柱线刚度ic计算表 层次 Ec(N/mm2)b(mm)h(mm)hc(mm) Ic(mm4)EcIc/hc(kNm) 1 3.0104600 60043501.0810107.4481010 26 3.0104550 55030007.6261097.62610104.4 各层横向侧移刚度计算:(D值法) 图41横向框架计算单元a.中框架边柱（11根）A-2、3、4、5、6、7D-2、3、5、6、726层K=(5.502+1.
27、5)/(27.626)=0.459 c=K/(2+K)=0.178 Di1=c12ic/h2 =0.739127.6261010/30002 =19014 底层 K=5.502/7.448=0.739 c=(0.5+K)/(2+K)=0.452Di1=c12ic/h2 =0.739127.4481010/43502 =21349b.中框架中柱（11根）B-2、3、4、5、6、7C-2、3、5、6、726层K=(5.502+1.5) 2/(27.626)=0.918 c=K/(2+K)=0.315 Di1=c12ic/h2 =0.739127.6261010/30002 =32029 底层 K=
28、5.502+1.5/7.448=0.940 c=(0.5+K)/(2+K)=0.490Di1=c12ic/h2 =0.940127.4481010/43502 =23144c.C-1 C-826层K=(4.127+1.125)/(27.626)=0.689 c=K/(2+K)=0.256 Di1=c12ic/h2 =0.256127.6261010/30002 =26030底层 K=4.127+1.125/7.448=0.705 c=(0.5+K)/(2+K)=0.445Di1=c12ic/h2 =0.445127.4481010/43502 =21019d.D-1 D-8 26层K=4.12
29、72/7.6262=0.541 c=K/(2+K)=0.213 Di1=c12ic/h2 =0.213127.6261010/30002 =21650底层 K=4.127/7.448=0.554 c=(0.5+K)/(2+K)=0.413Di1=c12ic/h2 =0.413127.4481010/43502 =19507 e.楼梯A-1 A-826层K=2.7512/7.6262=0.361 c=K/(2+K)=0.153 Di1=c12ic/h2 =0.153127.6261010/30002 =14814底层K=2.751/7.448=0.369 c=(0.5+K)/(2+K)=0.36
30、7Di1=c12ic/h2 =0.367127.4481010/43502 =17334B-1 B-826层K=2.7512/7.6262=0.361 c=K/(2+K)=0.153 Di1=c12ic/h2 =0.153127.6261010/30002 =14814底层K=2.751+0.750/7.448=0.470 c=(0.5+K)/(2+K)=0.393Di1=c12ic/h2 =0.367127.4481010/43502 =18562C-426层K=(5.502+0.75)2/7.6262=0.820 c=K/(2+K)=0.291 Di1=c12ic/h2 =0.291127
31、.6261010/30002 =29589底层K=(5.502+0.750) 2/7.448=1.679 c=(0.5+K)/(2+K)=0.592Di1=c12ic/h2 =0.592127.4481010/43502 =27962D-426层K=0.752/7.6262=0.098 c=K/(2+K)=0.047 Di1=c12ic/h2 =0.047127.6261010/30002 =4779底层K=0.750/7.448=0.101 c=(0.5+K)/(2+K)=0.286Di1=c12ic/h2 =0.286127.4481010/43502 =13509 将上述不同情况下同层框
32、架柱的侧移刚度汇总如：表44、表45、表46表44 中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（11根）中柱（11根）DiA-2、3、4、5、6、7D-2、3、6、5 7 B-2、3、4、5、6、7 C-2、3、6、5 7Di1Di2260.4600.187190140.9180.3153202956147310.7390.452213490.9400.49023144489423表45 边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次D-1、8C-1、8DiDi1Di2260.5410.213216500.6890.25626030 9536010.5540.413195070.7050.4452101981196表46 楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次 A-1、8 B-1、8 C-4 D-4DiDi1Di2Di3Di3260.361 0.153148140.4590.187190140.8200.291 295890.0980.047477910192410.3690.367173340.4700.393185621.6790.592279620.1010.28613509113263将上述不同情况下同层框架柱的侧移刚度相加即得框架各层层间侧移刚度Di见表47表47 横向框架层间侧移刚度（N/mm） 层数 1 2 3 4 5 6Di 683882
