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1、电力公司职工宿舍框架楼上部结_构与基础设计毕业设计说明书毕业设计说明书运城市电力公司职工宿舍框架楼上部结构与基础设计学生姓名： 学号： 1107051学 院： 理学院 专 业： 土木工程 指导教师： 2015 年 6 月运城市电力公司职工宿舍框架楼上部结构与基础设计摘要本工程位于山西省运城市，用途为职工宿舍。主体采用钢筋混凝土框架结构，基础采用柱下独立基础，地上4层，首层层高3.6m,2至4层层高3.3m。本工程耐火等级为二级，屋面防水等级为级，建筑耐久年限为二级。设计内容分为上部结构与基础的设计。上部结构设计包括：构件截面尺寸选择、荷载计算、结构内力计算、荷载效应组合、构件配筋计算；基础设计
2、包括基础类型选择、基础尺寸确定、基础内力计算和配筋计算。关键词：框架结构,结构设计,基础设计,抗震设计Upper Structure And Foundation Design Of Staff Dormitory Frame Building Of YunCheng Electric Power CompanyAbstract This project for the staff quarters is located in YunCheng,ShanXi Province.The main body uses the reinforced concrete frame structure,
3、the foundation uses the independent foundation under the column.There are 4 level on the grade,the first floor is 3.6m,2 to 4 layers of high 3.3m.The fire resistance of this project is two,the roof waterproof grade is ,the building durability life is two.Design content is divided into the upper stru
4、cture and the basis of the design.The upper ,structure design include:component section size,load calculation,internal force calculation of the structure,load effect combination and reinforcement calculation；foundation design including foundation type selection,determine the size of the foundation,f
5、oundation internal force calculation and reinforcement calculation. Key Words:Frame Structure,Foundation Design,Structural Design,Earthquake Resistant Design目录1.引言12.设计资料12.1.建筑场地自然条件22.2.其他相关条件22.2.1.气象资料22.2.2.建筑装饰装修做法23.建筑结构设计43.1.结构选型43.1.1.构件材料选择43.1.2.构件尺寸确定43.2.计算简图54.现浇板设计64.1.双向板荷载计算74.2.双向
6、板内力计算74.3.双向板配筋计算85.横向框架计算135.1.荷载计算135.1.1.构件自重计算135.1.2.恒载计算175.1.3活载计算235.1.4.风荷载计算285.1.5水平地震作用计算29 5.2内力计算405.2.1恒载405.2.2活载445.2.3水平地震作用475.2.4风荷载作用50 5.3内力组合535.3.1弯矩调幅535.3.2内力组合555.4截面设计635.4.1设计内力635.4.2梁截面设计635.4.3柱截面设计756.基础设计896.1 基础梁设计906.2柱下独立基础设计906.2.1.荷载计算90 6.2.2基础底面尺寸的确定916.2.3基础
7、立面尺寸的确定926.2.4基础配筋的计算937.楼梯设计947.1楼梯板设计957.1.1荷载计算957.1.2 截面设计957.2平台板设计967.2.1荷载计算967.2.2截面设计967.3平台梁设计977.3.1荷载计算：977.3.2截面设计97参考文献99致谢1001. 绪论毕业设计是土木工程专业本科培养计划中最后一个主要教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节，目的是通过毕业设计这一时间较长的专门环节，培养土木工程专业本科生综合应用所学基础课、专业基础课及专业课知识和相应技能，解决具体的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力。 本工程是运城市电力公司新建的一栋职工宿舍，职工宿
8、舍的目的就是为员工提供良好的居住环境和便捷的生活空间。鉴于这个目的以及该公司所提出的一些使用要求，本说明书详细地叙述了上部结构与基础的设计。 在毕业设计的设计过程中，要完成多层建筑的结构选型、布置、设计及建筑图、结构图、施工图的绘制。这就要求我们有分析和解决问题的能力，同时还要具有独立思考、设计、创新的精神。此外，在设计中多次用到了 Word、Excel、AutoCAD和PKPM等软件。毕业设计的目的和意义就是要我们巩固平时所学到的知识，学习日常课程里所没有学到的本领，达到学以致用的效果。2.设计资料运城市某公司拟新建一栋职工宿舍，采用钢筋混凝土框架结构。主体结构：地上4层，首层层高3.6m，
9、室内外高差600mm，2至4层各层层高3.3m ，柱距平面布置详见下图：图2.1 一层柱网间距图2.1 建筑场地自然条件(按岩土工程勘察报告为准)（1）本工程地质场地类别为III类，场地卓越周期查规范；。（2）该场地具有级非自重湿陷性。根据地质资料，该地区地下水埋深在15米以下；（3）最大冻土深度为0.8米；（4）混凝土结构的环境类别：基础为三类；上部外露构件如女儿墙、挑梁等为二类；室内结构为一类；（5）地震影响：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g；场地类别为III类；设计地震分组为第二组。（6）工程地质条件表2.1建筑地层一览表序号岩土深度土层深度（m）厚度范围（m）地基土承
10、力（kPa）压缩模量（MPa）天然重度（kN/m3） 1杂填土0.01.2 1.2 - - - 2粉土1.22.0 0.8 200 5.0 20.8 3中粗砂2.04.8 2.8 300 9.5 22.0 4砾砂4.815.0 10.2 350 21.0 23.02.2 其他相关条件2.2.1 气象资料年最冷气温：-24.6， 年最热气温42.8基本风压为0.4kN/m2，基本雪压为0.25 kN/m2；2.2.2 建筑装饰装修做法（1) 屋面：屋面为上人屋面。饰面层：10mm厚防滑地砖，素水泥桨擦缝结合层：20mm厚1:3水泥砂浆隔热层：50mm厚挤塑聚苯板隔热层防水层：2mm厚聚胺脂防水涂
11、料找平层：20mm厚1:2.5水泥砂浆结构层：钢筋混凝土屋面板顶棚抹灰：15mm厚水泥石灰浆打底，5mm厚纸筋灰批面（2) 楼地面：室内及楼梯间地面采用磁砖地面。饰面层：10mm厚地砖，素水泥桨擦缝找平结合层：25mm厚1:3水泥砂浆结构层：钢筋混凝土屋面板顶棚抹灰：15mm厚水泥石灰浆打底，5mm厚纸筋灰批面（3) 外墙面：外墙面采用条形无釉面砖8mm厚面砖，素水泥浆擦缝4mm厚水泥胶结合层刷素水泥浆一道10mm厚聚合物砂浆30mm厚挤塑聚苯板隔热层（4) 内墙面：房间、梯间采用普通抹灰：刷白色乳胶漆5mm厚纸筋灰批面15mm厚水泥石灰砂浆打底厨房、卫生间采用釉面磁砖5mm厚釉面磁砖，白水泥
12、浆擦缝4mm厚水泥胶结合层刷素水泥浆一道15mm厚1:3水泥砂浆（5）墙体：外墙：300mm厚加气混凝土砌块内墙：200mm厚加气混凝土砌块，所有卫生间墙体为粘土空心砖（6）门窗：钢塑门窗、实木门宿舍门尺寸：1200 mm2400 mm宿舍窗户尺寸：1800 mm1800 mm楼梯间窗户尺寸：1800 mm900 mm各种荷载的标准值查：建筑结构荷载规范（GB50009-2001）6. 窗台离楼地面高度900mm，上人屋面女儿墙高1100mm。3.建筑结构设计3.1 结构选型3.1.1构件材料选择柱：采用C40混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋；梁：采用C30混凝土，主
13、筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋；板：采用C30混凝土，钢筋采用HRB400钢筋。基础：采用C35混凝土，钢筋采用HRB400钢筋。3.1.2构件尺寸确定梁根据相应确定原则（梁截面高度一般为期跨度的，梁截面宽度一般为其截面高度的。梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面高宽比不宜大于4。）所选截面尺寸如下。横向框架长跨梁：l0=6600471mmh=600mml0= 6600=660mmh=600=200mmb=300mmh=600=300mm 取bh=300mm600mm横向框架短跨梁：l0=2700193mml0= 2700=270mm 梁截面宽度不宜小于200mm 取bh=2
14、00mm400mm纵向框架梁：l0=3300236mml0= 3300=330mm取bh=250mm500mm外框架梁：取 bh=300mm600mm板根据混凝土结构规范 GB50010-20109.1.1条，板的长短边之比（2）等于2，故应按双向板计算和配筋。所选截面尺寸如下：取板厚h=150mm。柱根据建筑抗震设计规范 GB50011-2010表6.1.2可知，该建筑抗震等级为四级。根据建筑抗震设计规范 GB50011-20106.3.5条，截面宽度和高度，抗震等级四级或不超过2层时不宜小于300mm，根据建筑抗震设计规范 GB50011-2010表6.3.6可知，四级框架结构柱轴压比限值
15、为0.90。根据轴压比确定柱子截面尺寸，以内廊处（受荷面积最大）柱子为例计算。轴压比限值条件：0.90上式中N=Gsn12=1.313(3.6+1.5) (3.9+3.9) 41.051.23388kN即bchc197091mm2令bc=hc，解得：bc=hc444mm取bc=hc=450mm。3.2 计算简图 本计算书选择第轴横向框架作为手算对象。选取计算单元时的确定原则和方法是在结构计算见图中，杆件用其横轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离；框架的层高（框架柱的长度）即为相应的建筑层高，而底层柱的长度应从基础顶面算起。 计算简图如图所示：图3.1 计算简图4.现浇板设计以标准层楼
16、板设计为例，其区格划分如下图所示：图4.1 二层楼板布置图选取底层、标准层的板作为计算对象。设计资料如下：混凝土：C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）钢筋：HRB400（fy=360N/mm2）板厚：150mm4.1双向板荷载计算1.恒载：10mm厚地砖素水泥浆擦缝 0.6=0.24kN/m225mm厚1:3水泥砂浆 0.02520=0.5kN/m2150mm厚钢筋混凝土板 0.1525=3.75kN/m2顶棚抹灰：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面 17=0.34 kN/m2小计： 0.24+0.5+3.75+0.34=4.83kN/m2永久荷载设计值： g=
17、1.24.83=5.80kN/m22.活载：公共洗衣房兼卫生间部分为： 3.0 kN/m2可变荷载设计值： q=1.33.0=3.9 kN/m2走廊部分为： 2.5 kN/m2可变荷载设计值： q=1.32.5=3.25 kN/m2宿舍部分为： g=2.0 kN/m2可变荷载设计值： q=1.32.0=2.6 kN/m24.2双向板内力计算弯矩计算结果见下表：表4.1 双向板内力计算表计算内容B-1B-2B-3B-4B-5l0x/m3.103.136.436.436.43l0y/m2.502.503.003.083.08g(kN/m)5.805.805.805.805.80q(kN/m)3.2
18、53.252.602.603.90nl1.241.252.142.092.09m0.650.640.220.230.23m2.002.002.002.002.00Mx/(kNm)1.841.831.581.772.04My/(kNm)3.503.5715.5116.1118.603.683.663.163.534.087.017.1431.0232.2137.203.683.663.163.534.087.017.1431.0232.2137.20mx/(kNm)0.740.730.530.570.66my/(kNm)1.131.142.412.512.891.471.461.051.151.
19、332.262.294.835.015.791.471.461.051.151.332.262.294.835.015.79 4.3双向板配筋计算1.板的截面有效高度 短跨方向h0h-20(mm) ; 长跨方向h0h-30(mm)2.弯矩折减考虑板内拱作用，对弯矩进行折减 连续板中间区格跨中及中间支座截面，折减系数为0.8;边区格的跨中及自楼板边缘算起的第二支座截面，当1.5时，折减系数为0.8；当1.52.0时，折减系数为0.9。lb为区格沿楼板边缘方向的跨度，l为区格垂直于楼板边缘方向的跨度。 角区格的各截面不折减。边支座不折减。下面以计算B-1配筋为例，取板宽b=1000mm的板条为计算
20、单元。根据混凝土设计规范 GB50010-20108.2.1可知，环境类别为一类，板的混凝土保护层最小厚度为15mm，设保护层厚度as=30mm。故h0=150-30=120mm。查混凝土设计规范 GB50010-2010表4.1.4-1、表4.1.4-2和表4.2.3-1知，fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2，fy=360N/mm2。根据混凝土设计规范 GB50010-20106.2.6规定条，当混凝土强度等级不超过C50时1和1分别取1.0和0.8，查混凝土结构设计 上册中国建筑工业出版社第五版，表3-6可知，当混凝土强度等级小于C50且钢筋强度等级为HRB400时，相对界
21、限受压区高度b取b=0.518。则s=0.0029=0.0029b=0.518,可以。s=0.5=0.5=0.9985As=13.63mm2选用C8180，As=279mm2,根据混凝土设计规范 GB50010-2010表8.5.1，板的最小配筋率应选择0.15%和0.45ft/fy中的较大值。0.45ft/fy=0.450.18%故最小配筋率取min=0.18%计算配筋率：=0.23%=0.23%min=0.18%，满足要求。双向板按塑性绞线法计算配筋结果见下表：表4.2 双向板按塑性绞线法计算配筋表截面h0/mmm/(kNm)M/(kNm)As/mm2选配实际 As/mm2验算最小配筋率跨
22、中B-1l0x向1200.7350.5880.00290.00290.998613.63C8180279=0.23%min=0.18%l0y向1301.1300.9040.00370.00370.998119.35C8180279=0.23%min=0.18%B-2l0x向1200.7320.5850.00280.00280.998613.57C8180279=0.23%min=0.18%l0y向1301.1430.9140.00380.00380.998119.58C8180279=0.23%min=0.18%B-3l0x向1200.5260.4210.00200.00200.99909.7
23、6C8180279=0.23%min=0.18%l0y向1302.4141.9310.00800.00800.996041.43C8180279=0.23%min=0.18%B-4l0x向1200.5740.9200.00450.00450.997821.34C8180279=0.23%min=0.18%l0y向1302.5073.4350.01420.01430.992873.93C8180279=0.23%min=0.18%B-5l0x向1200.6631.0630.00520.00520.997424.67C8180279=0.23%min=0.18%l0y向1302.8953.9670
24、.01640.01660.991785.47C8180279=0.23%min=0.18%支座B-1和B-1130-1.470-1.176-0.0049-0.00491.002425.07C8180279=0.23%min=0.18%B-1和B-2130-1.470-1.176-0.0049-0.00491.002425.07C8180279=0.23%min=0.18%B-1和B-3130-2.261-1.809-0.0075-0.00751.003738.51C8180279=0.23%min=0.18%B-2和B-4130-2.286-1.829-0.0076-0.00751.00383
25、8.93C8180279=0.23%min=0.18%B-2和B-5130-2.286-1.829-0.0076-0.00751.003838.93C8180279=0.23%min=0.18%B-3和B-3130-4.828-2.866-0.0119-0.01181.005960.88C8180279=0.23%min=0.18%B-3和B-4130-5.013-4.010-0.0166-0.01651.008284.99C8180279=0.23%min=0.18%B-3和B-5130-5.789-4.631-0.0192-0.01901.009598.03C8180279=0.23%mi
26、n=0.18%靠近楼梯B-1边支座130-2.261-2.846-0.0118-0.01171.005960.46C8180279=0.23%min=0.18%B-2边支座130-1.463-1.343-0.0056-0.00551.002828.62C8180279=0.23%min=0.18%靠近楼梯B-3边支座（l0x向）130-1.053-1.715-0.0071-0.00711.003536.52C8180279=0.23%min=0.18%靠近楼梯B-3边支座（l0y向）130-4.828-6.669-0.0276-0.02721.0136140.59C8180279=0.23%m
27、in=0.18%B-4边支座（l0x向）130-1.148-1.841-0.0076-0.00761.003839.19C8180279=0.23%min=0.18%B-4边支座（l0y向）130-5.013-6.870-0.0284-0.02801.0140144.77C8180279=0.23%min=0.18%B-5边支座（l0x向）130-1.326-2.125-0.0088-0.00881.004445.21C8180279=0.23%min=0.18%B-5边支座（l0y向）130-5.789-7.933-0.0328-0.03231.0162166.81C8180279=0.23
28、%min=0.18%5.横向框架计算5.1荷载计算5.1.1构件自重计算：13层自重计算：板10mm厚地砖素水泥浆擦缝 0.6=0.24 kN/m225mm厚1:3水泥砂浆 0.02520=0.5 kN/m2150mm厚钢筋混凝土板 0.1525=3.75 kN/m2顶棚抹灰：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面17=0.34 kN/m2小计： 0.24+0.5+3.75+0.34=4.83 kN/m2横向框架梁边跨（6600mm，300mm600mm）：钢筋混凝土梁 （0.6-0.15）0.325=3.375 kN/m普通抹灰：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面2(0.6-0.
29、15)17=0.306 kN/m小计： 3.375+0.306=3.681 kN/m中间跨（2700mm，200mm400mm）：钢筋混凝土梁 （0.4-0.15）0.225=1.25 kN/m普通抹灰：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面2(0.4-0.15)17=0.17 kN/m小计： 1.25+0.153=1.42 kN/m纵向框架梁边梁（3300mm，300mm600mm）：钢筋混凝土梁 （0.6-0.15）0.325=3.375 kN/m外墙面砖、涂料：8mm厚面砖，素水泥浆擦缝 0.60.00817.80.085 kN/m4mm厚水泥胶结合层 0.60.004200.048
30、 kN/m10mm厚聚合物砂浆 0.60.01180.108 kN/m30mm厚挤塑聚苯板隔热层 0.60.030.50.009 kN/m内墙涂料15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面 (0.6-0.15)17=0.153 kN/m小计： 3.375+0.085+0.048+0.108+0.009+0.153=3.778 kN/m中梁（3300mm，250mm500mm）：钢筋混凝土梁 （0.5-0.15）0.2525=2.188 kN/m普通抹灰：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面2(0.5-0.15)17=0.238 kN/m小计： 2.188+0.238=2.426 kN/m
31、柱边柱：钢筋混凝土柱 0.450.453.325=16.706 kN外墙面砖、涂料：8mm厚面砖，素水泥浆擦缝 0.450.0083.317.8=0.211 kN4mm厚水泥胶结合层 0.450.0043.320=0.119 kN10mm厚聚合物砂浆 0.450.013.318=0.267 kN30mm厚挤塑聚苯板隔热层 0.450.33.30.5=0.223 kN内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面（0.45-0.2+(0.45-0.3)23.317=0.617 kN小计： 16.706+0.211+0.119+0.267+0.223+0.617=18.143 kN中柱：钢筋
32、混凝土柱 0.450.453.325=16.706 kN内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面0.45+ (0.45-0.2)33.317=1.346 kN小计： 16.706+1.346=18.052 kN墙外墙（300mm厚加气混凝土砌块）：砌体 （3.3-0.6）0.35.5=4.455 kN/m外墙面砖、涂料：8mm厚面砖，素水泥浆擦缝 （ 3.3- 0.6）0.00817.80.384 kN/m4mm厚水泥胶结合层 （ 3.3- 0.6）0.00420=0.216 kN/m10mm厚聚合物砂浆 （ 3.3- 0.6）0.0118=0.486 kN/m30mm厚挤塑聚苯板
33、隔热层 （ 3.3- 0.6）0.030.50.041 kN/m内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面（ 3.3- 0.6）17=0.918 kN/m小计： 4.455+0.384+0.216+0.486+0.041+0.918=6.5 kN/m横向内墙（200mm厚加气混凝土砌块）：砌体 （3.3-0.6）0.25.5=2.97 kN/m内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面 2（ 3.3- 0.6）17=1.836 kN/m小计： 2.97+1.836=4.806 kN/m纵向内墙（200mm厚加气混凝土砌块）：砌体 （3.3-0.5）0.25.5=3.08 k
34、N/m内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面2（ 3.3- 0.5）17=1.904 kN/m小计： 3.08+1.904=4.984 kN/m 顶层自重计算：板：10mm厚防滑地砖，素水泥桨擦缝+20mm厚1:3水泥砂浆 0.65 kN/m250mm厚挤塑聚苯板隔热层 0.050.5=0.025 kN/m22mm厚聚胺脂防水涂料 0.0025=0.01 kN/m220mm厚1:2.5水泥砂浆 0.0220=0.4 kN/m2150mm厚钢筋混凝土屋面板 0.1525=3.75 kN/m215mm厚水泥石灰浆打底，5mm厚纸筋灰批面17=0.34kN/m2小计： 0.65+0.0
35、25+0.01+0.4+3.75+0.34=4.525 kN/m22）女儿墙（1100mm高，300mm厚加气混凝土砌块）：砌体 1.10.35.5=1.815 kN/m外墙面砖、涂料：8mm厚面砖，素水泥浆擦缝 1.10.00817.80.157 kN/m4mm厚水泥胶结合层 1.10.00420=0.088 kN/m10mm厚聚合物砂浆 1.10.0118=0.198 kN/m30mm厚挤塑聚苯板隔热层1.10.030.50.017 kN/m内墙涂料：15mm水泥石灰浆打底+5mm厚纸筋灰批面1.117=0.374 kN/m小计： 1.815+0.157+0.088+0.198+0.017
36、+0.374=2.649 kN/m门窗钢塑门窗 0.45 kN/m2实木门 0.2 kN/m25.1.2恒载计算(1)中间层梁、柱恒载计算1）横向边跨梁上线荷载计算：横向边跨梁上线荷载=横向边跨梁自重+板重+内墙重，其中板自重按450分配，如下图所示：图5.1 自重分布图由此可知梁上分布荷载为一个均布荷载与一个梯形荷载叠加。最小值：3.681+4.45=8.131 kN/m最大值：3.681+3.34.832+4.45=24.070 kN/m该梁恒载分布如下图所示：图5.2 荷载分布图2）横向中跨梁上线荷载计算：横向中跨梁上线荷载=横向中跨梁自重+板重，其中板自重按450分配，如下图所示：图5.3 自重分布图由此可知梁上分布荷载为一个均布荷载与一个三角形荷载叠加。最小值：1.42 kN/m最大值：1.42+2.74.832=14.461 kN/m该梁恒载分布如下图所示：图5.4 荷载分布
