集体宿舍楼的建筑设计毕业设计.doc

集体宿舍楼的建筑设计1 、绪 论1、 设计依据：依据整体扩建方案，在学校生活区内建一栋宿舍楼来解决新招学生及员工生活需求。2、工程概况：集体宿舍楼，柱下砼独立基础，地上三层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为3800m2，建筑物外形为巨型，宽16.14m，长为77.54m，建筑方案确定，房间开间3.9m，进深6.9m，走廊宽2.1m，层高3.3m，室内外高差为0.6m，设防烈度8度，设计基本地震加速度值为0.05g，建筑等级二级，建筑耐火等级二级，砼框架结构抗震等级四类，设计使用年限50年，该项目包括管理室、公共活动室、厕所及晾晒空间，配备活动室。2、 建筑设计说明书本设计为某集体宿舍楼的建筑设计，实际建筑面积为3755.49平方米，拟建3层。本设计共分为以下几个部分：建筑平面的设计；建筑剖面的设计；建筑体型和立面的设计； 3 结构设计说明书3.1 框架结构设计任务书3.1.1 工程概况某集体宿舍楼，主体三层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积3755.49m2，建筑物外形为巨型，宽16.14米，长为77.54米，建筑方案确定，房间开间3.9米，进深6.9米，走廊宽2.1米，层高3.3米，室内外高差为0.6米，设防烈度8度，二类场地。地震参数区划的特征周期分区为二区，抗震等级二级。 图 3-1 柱网布置3.1.2 设计内容(1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图(2)荷载计算(3)框架纵横向侧移计算；(4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；(5)内力组合及截面设计；(6)节点验算。3.2 框架结构设计计算3.2.1 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定(1)初估截面尺寸 柱：一、二、三层：b×h=350mm×350mm。 梁：KL1=b×h=300mm×600mmKL2=b×h=300mm×600mmKL3=b×h=300mm×600mmKL4=b×h=300mm×600mmKL5=b×h=300mm×600mm (2) 梁的计算跨度以上柱形心线为准，由于建筑轴线与墙轴线不重合，故建筑轴线与结构计算跨度相同，见图中所示。底层柱高度：h=3.3m+0.6m+1.2m=5.1m，其中3.3m为底层层高，0.6m为室内外高差，1.2m为基础顶面至室外地面的高度，其它柱高等于层高，即3.3m，由此得框架计算简图图3-2 框架梁编号图3-3 梁的计算跨度3.2.2 荷载计算（1）屋面均布恒载按屋面的做法逐项计算均布荷载，计算时注意：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶，粉底为相同重量。二毡三油防水层 0.35KN/m2冷底子油热玛蹄脂二道 0.05 KN/m2200mm厚泡沫混凝土保温层 0.2×6=1.2KN/m2120mm 厚现浇板 0.12×25=3 KN/m215 mm厚吊顶与粉底 0.015×17= 0.2 6KN/m2共计 5.26 KN/m2图3-4横向框架计算简图及柱编号（2）楼面均布恒载按楼面做法逐项计算；水磨石地面 0.65KN/m2120厚现浇板 0.12×25=3 KN/m2吊顶与粉底 0.015×17= KN/m2共计 3.91 KN/m2其它层楼面荷载：16.14×77.54×4.15=5193.71KN（3）屋面均布活荷载雪荷载标准值：16.14×77.54×0.25=1251.5KN 计算重力荷载代表值时，由于设计的可上人屋面，因此取荷载为1 .5 KN/m2，此时雪荷载考虑。屋面活荷载标准值：16.14×77.54×1.5=1877.24KN（4）楼面均布活荷载楼面均布活荷对旅馆的一般房间为1.5 KN/m2；走廊、楼梯、门厅等处取为2.0 KN/m2为了计算方便，此处偏安全地同意取均布活荷载2.0 KN/m2楼面均布活荷载标准值为： （10×3.6+0.5）×（6.6×2+2.4+0.5）×2=1175 KN（5）梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）梁侧、梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑每根重量计算 0.34×0.7×6.1×25=36.3KN 表3-1 梁柱自重编号截面（m2）长度（m）根数每根重量（KN）L10.3×0.66.92836.3L20.3×0.62.11411.3L30.25×0.66.912630.96L40.25×0.42.1635.51L50.25×0.65.14013.48L60.25×0.455.124010.1Z10.35×0.355.14435.4Z20.35×0.353.326424.1（6）墙体自重墙体均为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。单位面积上墙体重量为 0.28×19=5.32KN/m2卫生间墙厚为 180:0.2×19=3.8 KN/m2墙体自重计算见表：考虑墙体上有门和窗,所以墙净重按80%折算.表3-2 墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（KN）折算重量（KN）底层纵墙3.1×4.23322861829底层横墙6.1×4.21317721550标准层纵墙3.1×2.853516451316标准层横墙6.1×2.71916651450卫生间纵墙1.71×2.8524445445卫生间横墙2.6×2.724640640女儿墙纵墙1.2×10×3.628686女儿墙横墙1.2×（6.6 ×2+2.4）11919(7) 荷载分层总汇。顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%的均布活荷载，纵横墙自重、楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重。将上述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下： 第三层：G3=8976KN 第二层：G2=8976KN 第一层：G1=10196KN3.2.3 水平地震作用下框架的侧移验算.（1）横梁线刚度.混凝土C30，Ec=3×107KN/m2 ，fe=1.5N/mm2在框架结构中为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I=2.0 I0，、图3-5质点重力荷载值建筑物总重力荷载代表值为： 46101KN 横梁线刚度计算结果列于表表33 横梁线刚度梁 号L截 面b×h（m2）跨 度L（m）I0=bh3/12m4边 框 架 梁中 框 架 梁Ib=2.0I0（m4）Kb=EIb/L（KNm）Ib=2.0 I0（m4）Kb=EIb/L（KNm）L10.3×0.66.95.4×10-38.×10-33.68×104L20.3×0.62.15.4×10-38.1×10-310.1×104L30.25×0.66.94.5×10-39×10-34.09×104L40.25×0.42.11.3×10-32.6×10-33.25×104L50.25×0.65.14.5×10-36.75×10-35.63×1049×10-37.5×104L60.25×0.455.11.9×10-32.85×10-32.38×1043.8×10-33.17×104（2）横向框架柱的侧移刚度D值计算. 柱线刚度列于下表表34柱线刚度柱号（Z）截面（m2）柱高度h（m）惯性矩Ic=bh3/12 （m4）线刚度KcKc=EIc/hZ10.35×0.355.15.21×10-33.22×104Z20.35×0.353.35.21×10-34.74×104横向框架侧移刚度D值计算见下表表35 横向框架侧移刚度D值计算层柱类型根数底层边框边柱3.68/3.22=1.1430.52385914边框中柱（3.68+10.1）/3.22=4.280.761125014中框边柱4.09/3.22=1.270.541888718中框中柱（4.09+3.25）/3.22=2.280.6501067718D436520二三层边框边柱（3.68+3.68）/（2*4.74）=0.780.281146774边框中柱（3.68+10.1）*2/（2*4.74）=2.910.593309734中框边柱（4.09+4.09）/（2*4.74）=0.860.3011572218中框中柱（4.09+3.25）*/（2*4.74）=1.550.4372282518D876446（3）横向框架的自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。 式中0基本周期调整系数。考虑非承重填充墙时取0.6 T框架的顶点位移。表36 横向框架顶点位移层次Gi（KN）Gi（KN）Di（KN/m）层间相对位移=Gi/ Dii38976428088764460.04880.25028976517848764460.05910.2011110197619804365200.1420.142T1=1.7×0.6× =0.597（s）（4）横向地震作用计算在工类场地二区，结构的特征周期Tg和地震影响系数max为： Tg=0.35（s） max=0.08由于T1=0.597（s）>1.4=1.4×0.35=0.49（s），应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得基部剪力，若按 Fi=n= 0.08 T1+0.01=0.08×0.597+0.01=0.0578结构横向总水平地震作用标准值：FEK=（Tg/ T1）0.9×max ×0.85 =2656KN顶点附加水平地震作用Fn=n FEK=0.0578×2656=31.46KN各层横向地震剪力见表如下表37各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGiHiFiVi33.311.4589761027750.1122802498.323.38.158976731540.080200.22698.514.854.8510197494510.0541352833.5注：图36横向框架各层水平地震作用及地震剪力（5）横向框架抗震变形验算.多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表表38横向变形验算层次层间剪力Vi（KN）层间刚度Di（KN）层间位移Vi/Di（m）层高（m）层间相对弹性转角e32498.38764460.00293.31/113722698.58764460.00313.31/106412833.5101970.00655.11/746层间弹性相对转角均满足要求e<e=1/450（6）纵向框架柱侧移刚度D值.表39 纵向框架柱侧移刚度D值计算 项目层 根数底 层边框架边柱2.06/3.51=0.5870.426298 34.39/3.51=1.2510.5398082 1边框架中柱2.06×2/3.51=1.1740.527790222.06+4.39/3.51=1.8380.60991321中框架边柱2.01/3.51=0.5730.417625325.86/3.51=1.6700.59188622中框架中柱2.01×2/3.51=1.1450.523784222.01+5.86/3.51=2.2420.64696872D117200二 层边框架边柱2.06/1.36=1.5150.431645934.39/1.36=3.2280.61792471边框架中柱2.06×2/1.36=3.0290.602902222.06+4.39/1.36=4.7430.703105351中框架边柱2.01/1.36=1.4780.425636925.86/1.36=4.3090.683102362中框架中柱2.01×2/1.36=2.9560.643963622.01+5.86/1.36=5.7870.743111352D131955顶 层边框架边柱5.86/1.09=5.3760.72987564中框架边柱5.86/1.09=5.3760.72987562D52536（7）纵向框架自振周期表310 纵向框架顶点位移计算 层数Gi（KN）Gi（KN）Di（KN/m）i=Gi/ Di i33059.72916477.3031319550.12490.46423059.72919537.0321319550.14810.339112850.97122388.0331172000.19100.1910T1=1.7×0.6×0.896（s）>1.47s=0.42（s）（8）纵向地震作用计算结构纵向水平地震作用标准值为：FEK=()0.9×max×0.85（）0.9×0.08×0.85×22388.003=568.66KN 定点附加地震作用 ：n0.08 T10.010.08×0.420.010.043Fnn FEK0.0436×568.66=24.73KN各顶层纵向地震剪力计算见下页表11Fi FEK（1n）表311各层纵向地震作用及层地震剪力层次Hi（m）Ai（m）Gi（KN）GiHiFi（KN）Vi（KN）33.311.93059.729364110.10255.47479.7723.38.63059.729263140.07440.25520.0212.35.32850.971151100.04222.84542.86（9）纵向框架变形验算 3.2.4 水平地震作用下，横向框架的内力分析表3-14 地震力作用下框架梁端弯矩及柱轴力 层次nAB跨BC跨柱轴力l(m)M左(KNm)M右(KNm)Vb（KN）l(m)M左(KNm)M右(KNm)Vb(KN)ND(KN)NJ(KN)36.692.976.525.672.460.8260.8250.68-53.23-50.2426.6153.45124.142.052.498.6598.6582.21-68.03-158.4216.6168.25146.347.662.4116.35116.3596.96-87.83-207.723.2.5 竖向荷载作用下框架的内力分析仍取中框计算（1） 荷载计算第三层梁的均布线荷载AB跨屋面均布恒载传给梁 5.26×3.618.94 KN/m横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×254.35 KN/m恒载 23.29 KN/m图38 地震作用下框架梁柱弯矩图BC跨屋面均布恒载传给梁 5.26×3.618.94 KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×252.9 KN/m 恒载 21.84 KN/m第二三层梁的均布线荷载 AB跨： 楼面均布荷载传给梁 3.91×3.614.08 KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×252.9 KN/m 内横墙自重（包括粉刷） 0.28×19×（3.60.6）15.96KN/m 恒载 32.94KN/m BC跨： 楼面均布荷载传给梁 3.91×3.614.08KN/m 横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×252.9 KN/m 恒载 16.98KN/m第二三层活荷载： 2×3.67.2 KN/m第二三层集中荷载： 纵梁自重（包括抹灰） 0.29×0.45×25×3.611.75 KN纵墙自重（包括抹灰） 0.28×19+3.6×（3.60.45）60.33 KN 柱自重（包括抹灰） 0.54×0.54×3.3×2526.24 KN总计： 98.32 KN 第一层梁的均布线荷载： AB跨恒载： 32.94 KN/m BC跨恒载： 16.98 KN/m 活载： 7.2 KN/m第一层 集中荷载：纵梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×25×3.615.66 KN纵墙自重（包括抹灰） 0.28×19+3.6×（3.60.45）60.33 KN 柱自重（包括抹灰） 0.54×0.54×3.3×2526.24 KN第一层柱自重（包括抹灰）：0.54×0.54×4.85×2535.36 KN总计： 102.23KN注：双向板支承梁计算梯形分布荷载作用下，可将实际荷载换算成等效的均布荷载梯形分布：qeq=(1-2k2+k3)qs三角形分布：qeq=5/8 qs 图310 双向板的传力图中框架恒载及活载见下图。图311 框架竖向荷载示意（2） 用弯矩分配法计算框架弯矩固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表315表315 固端弯矩计算 AB跨BC跨简图固端弯矩M0MJ（KN/m）简图固端弯矩MJ=MK（KN/m）23.69KN/m×23.69×6.6284.5421.84KN/m×21.84×2.4210.4832.94KN/m×32.94×6.62119.5716.98KN/m×16.98×2.428.155.4KN/m ×5.4×6.6219.605.4KN/m×5.4×2.422.597.2KN/m×7.2×6.6226.147.2KN/m×7.2×2.423.46分配系数计算考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如下图3-10所示。切断的横梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。传递系数： 远端固定，传递系数为 远端滑动铰质，传递系数为1。弯矩分配：恒载作用下，框架的弯矩分配计算见图311，框架的弯矩见图313；活载作用下，框架的弯矩分配计算见图312，框架的弯矩见图314。梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力 V=VqVm式中：Vq梁上均布荷载引起的剪力，Vqql；Vm梁端弯矩引起的剪力，Vm 柱轴力 N=V+P式中：V梁端剪力； P点集中力及柱自重。图311 恒载弯矩分配图 （KN/m）以AB跨二、三层梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例。由图3-9，查得梁上均布荷载为：第二层：q32.94 KN/m集中荷载：98.32 KN柱自重： 26.24KN第三层：q23.29 KN/m由图3-13，查得：二层梁端弯矩： ML= 103.64（82.91） KNm Mr = 108.23（86.58） KNm三层梁端弯矩： ML=60.76（48.61） KNm Mr =72.41（57.93） KNm括号内为调幅后得数值三层梁端剪力 VqDVqJql×23.29×6.676.86 KN调幅前： VmDVmJ=-1.77 KNVDVqDVmD76.861.7775.09 KNVJVqJVmJ76.861.7778.63 KN调幅后： VmDVmJ=1.41 KN VDVqDVmD76.861.4175.45 KN VJVqJVmJ76.861.41=78.27 KN 图312 活载弯矩分配图 （KN/m）图3-13恒载作用下框架弯矩图（KN.m）图3-14活荷载作用下框架弯矩图（KN.m）同理第二层梁端剪力：调幅前： VD×32.94×6.6108.01 KN VJ×32.94×6.6109.40 KN调幅后： VD×32.94×6.6+108.14 KN VJ×32.94×6.6109.26KN第三层A柱柱顶及柱底轴力：N顶VP73.45075.45 KNN底75.4526.24102.69 KN第二层A柱柱顶及柱底轴力N顶75.45108.1498.32281.91 KNN底281.9126.24=308.15 KN其它梁端剪力及柱轴力计算见表16，活载作用下梁端剪力及柱轴力见表表3-16恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层 数荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VqAVqBVqAVqBVmAVmBVmBVmC VmAVmBVAVBVBVCN顶N底N顶N底3108.720.38-0.88（-0.70）0107.82（108.0）109.58（109.40）20.38488.23514.47560.54586.782108.7020.38-0.75（-0.60）0107.95（108.1）109.45（109.3）20.381107.31133.541244.731270.971108.7020.38-0.95（-0.76）0107.75（107.9）109.65（109.46）20.381317.471352.831476.81512.06注：括号内为调幅后的剪力值。表3-17活荷载作用下梁端剪力及柱轴力（KN） 层 数荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VqAVqBVqAVqBVmAVmBVmAVmCVAVBVAVBN顶N底N顶N底323.768.64-1.49(-1.20)023.5(23.55)24.02（23.97）8.6464.6290223.768.64-1.28(-1.02)023.69(23.7)23.83（23.82）8.64135.42187.79123.768.64-0.87(-0.70)022.7（22.92）24.82（24.6）8.64158.34221.25注：括号内为调幅后的剪力值。3.2.6 内力组合(1) 框架梁内力组合在恒载和活载作用下，跨间Mvmax可近似取跨中的M代表。 Mvmaxql2 式中：M左、M右梁左、右端弯矩，见图13、14括号内的数值。跨中M若小于 ql2，应取M ql2。在竖向荷载与地震力组合时，跨间最大弯矩MGE采用数值法计算，如图3-15所示。图中 MGA、MGB重力荷载作用下梁端的弯矩；MGA、MEB水平地震作用下梁端弯矩；RA、RB竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力。对RB作用点取矩： RA（MGBMGAMEAMEB）x处截面弯矩为：MRAxMGAMEA 由0，可求得跨间Mmax的位置为x1 将x1代入任一截面x处的弯矩表达式，可是跨间最大弯矩为：MmaxMGEMGAMEAMGAMEA当右震时，公式中的MEA、MEB反号。MEA及x1的具体数值见表18，表中RA、x1 、MGE均有两组数值。梁内力组合见表19。表中恒载和活载的组合，梁端弯矩取调幅后的数值（图13、14括号中数值），剪力取调幅前后的较大值，如图16所示，图中M左、M右为调幅前弯矩值。M左、M右为调幅后弯矩值。剪力值应取V左、V右，具体见表3-16、表3-17。表3-18 MGE及X值计算 1.2（恒0.5活）1.3地震qKN/mMGA（KN·m）MGB（KN·m）MEA（KN·m）MEB（KN·m）3109.04115.43120.7799.452110.94115.48199.49161.331100.78110.12218.73190.19320.2320.2379.0779.07220.1720.17128.25.128.25.124.1124.11151.26151.26项目层次跨L（m）RA（KN）x1（m）MGE（KN·m）36.9110.37/177.102.52/4.04150.96/128.04289.35/198.692.04/4.53179.79/139.49181.33/205.251.85/4.68192.99/160.70BC跨32.1-57.54/116.82-2.33/4.7358.84/58.842-77.24/136.52-3.13/5.53108.08/108.081-96.41/155.69-3.90/6.30127.15/127.15注：当x1>l或x1<0时，表示最大弯矩发生在支座处，应取x1=L或x10时，用M=RAxMGAMEA计算MGE。表3-19 梁内力组合表 层次位置内力荷载类型竖向荷载组合竖向荷载与地震力组合恒载活载地震荷载1.21.41.2（0.5）±1.33A右M-81.62-18.50±92.9-123.8411.73-229.81V108.0023.5525.67162.57177.10B左M-86.26-19.8676.5-131.32-214.88-15.99V109.4023.9725.67164.84179.03B右M-14.64-4.44±60.82-23.8458.83-99.30V20.388.6450.6836.5595.52跨中MDJ95.4220.02142.53150.96128.04MJK6.112.5910.9658.8458.842A右M-83.13-18.64153.45-125.8588.55-310.43V107.9523.742.05162.72198.43B左M-87.10-18.26124.1-130.08-276.8145.85V109.4523.8242.05164.69200.30B右M-14.27-5.0798.65-24.22108.08-148.41V20.388.6482.2136.55136.51跨中MA94.2520.75142.15179.79139.49MBC6.112.5910.96108.08108.081A右M-77.35-13.26168.25-111.38117.95-319.50V107.7522.9247.66160.79205.01B左M-82.35-18.83146.3-125.18-300.3180.07V109.6524.647.66166.02208.30B右M-17.58-5.02116.35-28.12127.15-175.36V20.388.6496.9636.55155.69跨中MAB99.5123.16151.84192.99160.70MBC6.112.5910.96127.15127.15 表中弯矩单位为KN·m，剪力单位为KN； 表中跨中组合弯矩未填处未跨间最大弯矩发生在支座处，其值与支座正弯矩组合值相同。 框架柱内力组合 框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果见表20及表21。 表20及表21中，系数时考虑计算截面以上各层活荷载不总是同时满足二对楼面均布活荷的一个折减系数，称为活荷载按楼层的折减系数，其取值见表3-22。表3-22 活荷载按楼层的折减系数 墙、柱、基础计算、截面以上的层数1234568920>20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.9）0.850.700.650.600.55表3-20 A柱内力组合表 层次位置内力荷载类型竖向荷载组合竖向荷载与地震力组合恒载活载地震荷载1.21.41.2（0.5）±1.33柱顶M51.1811.5659.977.6-9.52146.22V488.2364.6253.23676.34555.45693.85柱底M-51.06-11.5649-77.46-4.51-131.91N514.4764.6253.23707.83586.94725.342柱顶M55.1911.9479.2082.94-29.57176.35N1107.3135.42165.581518.351194.761625.27柱底M-63.26-11.7179.20-92.3120.02-185.90N 1133.54135.42165.581549.841226