石家庄第一中学学生五层宿舍楼土木毕业设计.doc

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1、1.建筑设计部分1.1工程概况本工程为石家庄第一中学学生宿舍，其功能是为学校学生提供住所。本工程为多层现浇钢筋混凝土框架结构，共五层，底层层高3.0米，其他层层高均为3.0米，总建筑面积为4022.15平方米。4人间设计，有独立的卫生间和阳台，能满足440人入住。本设计书包括如下部分：1 工程概况；2 楼盖设计；3 荷载计算；4 框架结构的受力分析、计算和设计；5 桩基础设计。1.2设计依据 1.依据建筑工程专业2012届毕业设计任务书。2.建筑结构荷载规范3.混凝土结构设计规范4.建筑抗震设计规范5.建筑地基基础设计规范及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。1.3标

2、高及建筑细部作法设计标高：室内设计标高为0.000，室内外高差150mm。本工程为石家庄第一中学学生宿舍，其功能是为学校学生提供住所。本工程为多层现浇钢筋混凝土框架结构，共五层，底层层高3.0米，其他层层高均为3.0米，总建筑面积为4022.15平方米。4人间设计，有独立的卫生间和阳台，能满足440人入住。1.4建筑设计图纸2.结构设计部分2.1工程概况本工程为光州新区第一中学学生宿舍。工程为五层现浇钢筋混凝土框架结构。工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，801

3、60厚（3%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m3，厚度240mm。门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.4 kN/m2。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。常年主导风向为东南风，基本风压650N/m2，年最高温度39，最低温度4。地质条件：用地地形平缓，地下水位标高约4m,无侵蚀性；场地地层主要物理力学性质指标，物理状态和容许承载力值见下述。土层分布从上到下

4、为：a层：耕植土，厚约0.7M，k=100Kpa；b层：淤泥质土，厚约0.51m，k=80Kpa；c层：粘土，厚34m，硬塑状态，塑性指数Ip=14，液性指数I=0.17空隙比e=0.54，k=200Kpa；d层：粉质粘土，厚约4m，硬塑，Ip=14，I=0.17，e=0.75，k=180Kpa本设计计算书包括楼盖、框架主体结构、基础部分的计算和设计。1）楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。2）楼面荷载：均布活荷载标准值2kN/m23）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2.2设计依据工程所在地抗震设防

5、烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，80160厚（3%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m3，厚度240mm。门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.4 kN/m2。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。常年主导风向为东南风，基本风压650N/m2，

6、年最高温度39，最低温度4。地质条件：用地地形平缓，地下水位标高约4m,无侵蚀性；场地地层主要物理力学性质指标，物理状态和容许承载力值见下述。土层分布从上到下为：a层：耕植土，厚约0.7M，k=100Kpa；b层：淤泥质土，厚约0.51m，k=80Kpa；c层：粘土，厚34m，硬塑状态，塑性指数Ip=14，液性指数I=0.17空隙比e=0.54，k=200Kpa；d层：粉质粘土，厚约4m，硬塑，Ip=14，I=0.17，e=0.75，k=180Kpa本设计计算书包括楼盖、框架主体结构、基础部分的计算和设计。2.3结构布置及结构计算简图的确定2.3.1结构柱网布置由于建筑总长度不超过55m,且为

7、保温隔热屋面，所以不设变形缝。图（1）平面柱网布置图2.3.2确定材料等级柱子采用C40 （Ec1=3.25107kN/m2）梁板采用C30 （Ec2=3.00107kN/m2）2.3.3估计板、柱、梁的截面尺寸1.截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。最小配筋率smin=0.27%，则Asmin=0.27%1000100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l01.5时减小20%，当lb/l0=1.5

8、2.0时减小10%；楼板的角区格不折减。为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见下表楼面板配筋计算表表2-2 跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向800.82.248=1.798112.668180279l02方向700.80.713=0.57040.828180279Bl01方向803.923245.808180279l02方向702.607186.688180279Cl01方向801.749109.598180279l02方向701.16083.068180279Dl01方向804.121329.688150335l02方向701.2368

9、6.528180279支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A80-0.82.476=-1.981124.128180279A-B80-5.570349.008140359A-C80-2.476155.148180279C-D80-5.570349.008140359B-B80-5.570349.008140359B-D80-8.101505.768100503边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)B80-5.570349.008140359Dl01方向80-8.101505.768100503l02方向80-5.57

10、0349.008140359C80-2.476155.1481802792.次梁的设计次梁L跨度7.2m，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=23.76kN/m次梁自重0.2(0.6-0.1)251.2=3kN/m次梁粉刷0.02(0.6-0.1)2+0.2171.2=0.5kN/m填充墙自重和粉刷 0.24(3.0-0.6) 18+0.022(3.0-0.617) 2=15.34 kN/m则荷载总设计值g+q=42.6kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支

11、座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度=1400mm混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=242mm2跨中：配置414(As=615mm2)支座：配置420(As=1256mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得取s=200mm3. 梁柱的尺寸（1）梁高 hb=(1/121/8)l

12、横向 hb=600900mm，取800mm纵向 hb=600900mm，取700mm过道 hb=200300mm，考虑到次梁高度为600mm，也取为600mm梁宽 b=(1/21/3)h400266,300200,统一取b=300 mm（2）柱截面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，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：N=5157.2(3.6+1.2)=2592kN由轴压比限值得Ac=201399mm2为安全起见，取底层柱截面尺寸为550mm550mm，其他层为500mm500mm计算简图取轴线处框架，两端悬挑单独计算。初步设计基础顶面离室外地

13、面500mm，则底层层高为3.0+0.5+0.5=4.3m图3-1 框架结构计算简图2.4荷载计算2.4.1恒载计算1屋面框架梁线荷载标准值20厚水泥沙浆找平0.0220=0.40kN/m280160厚（3%找坡）膨胀珍珠岩(0.08+0.16)27=0.84kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2 屋面恒荷载 4.44 kN/m2边框架梁自重 0.30.825=6kN/m边框架梁粉刷 2(0.8-0.1)0.0217=0.48kN/m中框架梁自重 0.30.625=4.5kN/

14、m2中框架梁粉刷 2(0.6-0.1)0.0217=0.34kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g5AB1=6.48kN/m g5BC1=4.84kN/mg5AB2=4.443.6=15.98kN/mg5BC2=4.442.4=10.66kN/m2楼面框架梁线荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平 0.0220=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2 楼面恒荷载 3.89 kN/m2边框架梁自重及粉刷 6.48kN/m中框架梁自重及粉刷 4.84kN/m边跨填充墙自重

15、0.24(3.0-0.8)18=10.8kN/m填充墙粉刷 (3.0-0.8)0.02217=1.7kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1=6.48+10.8+1.7=18.98kN/m gBC1=4.84kN/m gAB2=3.893.6=14.00kN/m gBC2=3.892.4=9.34kN/m3屋面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重 0.30.87.225=43.2kN纵向框架梁粉刷 2(0.8-0.1)0.027.217=3.43kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 2(3.6/2)24.44=28.77kN次梁自重及粉刷 0.60.2257.2/2+20.02(0.6-

16、0.1)7.2/2=10.87kN次梁传来的屋面恒荷载 (1-20.252+0.253)4.443.67.2/2=51.25kN1m高女儿墙自重及粉刷 17.20.2418+217.20.0217=36kN 则顶层边节点集中荷载为：G5A=176.52kN纵向框架梁自重及粉刷 43.1+3.43=46.63kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载 28.77+(1-20.172+0.173)4.447.22.4/2=65.10kN次梁自重、粉刷及传来的屋面恒荷载 10.87+51.25=62.12kN 则顶层中节点集中荷载为：G5B=173.85kN4楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重及粉刷 46

17、.63kN纵向框架梁传来的楼面恒荷载 2(3.6/2)23.89=25.21kN次梁自重及粉刷 10.87kN次梁传来的楼面恒荷载 (1-20.252+0.253)3.893.67.2/2=44.9kN钢窗自重 (21.01.7+1.22.6) 0.42=5.216kN墙体自重 (3.07.2-6.52)0.2418=74.48kN墙面粉刷 2(3.07.2-6.52)0.0217=13.07kN框架柱自重 0.5023.025=20.63kN柱面粉刷40.50.0217=0.68kN 中间层边柱节点集中荷载为：GA=241.69kN纵向框架梁自重及粉刷 46.63kN纵向框架梁传来的楼面恒荷

18、载25.21+(1-20.172+0.173)3.897.22.4/2=57.04kN次梁粉刷、自重及传来的楼面恒荷载 10.87+44.9=55.77kN木门自重 21.02.60.2=1.04kN墙体自重 (3.07.2-5.2)0.2418=80.18kN墙面粉刷 20.02(3.07.2-5.2)17=12.62kN框架柱自重及粉刷 20.63+0.68=21.31kN 中间层中柱节点集中荷载为：GB=274.59kN2.4.2恒荷载作用下内力计算1计算简图图4-1 计算简图2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下图4-2 等效后的计算简图3固端弯

19、矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4分层计算弯矩（取半结构计算）1）顶层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）表 4-11-41-22-12-52-30.2880.7120.4910.1990.310-89.4789.47-5.5225.7763.7031.85-28.43-56.86-23.04-35.908.1920.2410.24-2.52-5.03-2.04-3.170.731.790.90-0.44-0.18-0.2834.69-34.6970.13-25.26-44.87M图见下页（单位：kNm）图4-3 顶层弯矩图2）中间层分配系数计算如下内力计算过程如

20、下（单位：kNm）表4-23-63-13-44-34-24-74-50.2240.2240.5520.4100.1660.1660.258-135.86135.86-5.1330.4330.4375.0037.5-34.49-68.97-27.93-27.93-43.407.737.7319.049.52-1.95-3.90-1.58-1.58-2.460.440.441.080.54-0.22-0.09-0.09-0.1438.638.6-77.2110.33-29.6-29.6-51.13M图见下页（单位：kNm）图4-4 中间层弯矩图3）底层分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm

21、） 表4-33-63-13-44-34-24-74-50.2120.2650.5230.3930.1590.1990.249-135.86135.86-5.1328.836.0071.0535.53-32.68-65.35-26.44-33.09-41.416.938.6617.098.55-1.68-3.36-1.36-1.71-2.130.360.450.880.44-0.17-0.07-0.09-0.1136.0945.11-81.2111.54-27.87-34.89-48.78M图如下（单位：kNm）图4-5 底层弯矩图5不平衡弯矩分配计算过程见如下（单位：kNm），方框内为原不平衡

22、弯矩表4-4左梁上柱下柱右梁4.859.1612.87-9.16-7.91-9.873.0611.566.097.50-8.42-5.387.4012.87-13.49-6.84-9.874.7212.877.18.09-9.87-6.597.7819.56-15.57-6.59-9.875.0912.876.627.86-9.87-6.698.7915.04-15.41-6.11-9.294.9412.879.463.88-9.87-8.30-2.77-6.731.962.466跨中弯矩计算7剪力计算 图4-6 恒荷载作用下的M图（单位：kNm）8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下（单位：

23、KN） V N图4-7 恒荷载作用下的V，N图（单位：KN）2.5 活荷载计算1框架梁线荷载标准值qAB=2.03.6=7.2kN/mqBC=2.02.4=4.8kN/m2框架节点集中荷载标准值边节点：纵向框架梁传来的活荷载 3.622.0/2=12.96kN次梁传来的活荷载 (1-20.252+0.253)2.03.67.2/2=23.09kN则QA=36.05kN中节点：纵向框架梁传来的雪荷载 12.96+(1-20.172+0.173)2.07.22.4/2=31.58kN则QB=31.58+23.09=54.67kN2.6 活荷载作用下的内力计算1计算简图图5-1 计算简图2荷载等效顶

24、层边跨 中跨 荷载等效后的计算简图如下：图5-2 等效后的计算简图3固端弯矩计算边跨 中跨 4分层计算弯矩1）顶层内力计算过程如下（单位：kNm）表5-11-41-22-12-52-30.2880.7120.4910.1990.310-27.6927.69-1.447.9719.729.86-8.87-17.73-7.19-11.192.556.323.16-1.55-0.63-0.9810.52-10.5221.43-7.82-13.61M图如下（单位：kNm）图5-3 顶层弯矩图2）中间层内力计算过程见表（单位：kNm） 表5-23-63-13-44-34-24-74-50.2240.22

25、40.5520.4100.1660.1660.258-27.6927.69-1.446.206.2015.297.65-6.95-13.90-5.63-5.63-8.741.561.563.831.92-0.79-0.32-0.32-0.497.767.76-15.5222.57-5.95-5.95-10.67M图如下（单位：kNm）图5-4 中间层弯矩图3）底层内力计算过程如下（单位：kNm）表5-3 3-63-13-44-34-24-74-50.2120.2650.5230.3930.1590.1990.249-27.6927.69-1.445.877.3414.487.24-6.58-1

26、3.16-5.33-6.66-8.341.401.743.441.72-0.68-0.27-0.34-0.437.279.08-16.3522.81-5.60-7.00-10.21M图见图5-5（单位：kNm）图5-5 底层弯矩图5不平衡弯矩分配计算过程如下（单位：kNm），方框内为原不平衡弯矩表5-4左梁上柱下柱右梁0.971.842.59-1.04-1.58-1.980.613.512.141.88-2.61-1.851.232.59-3.37-1.21-1.981.182.591.431.62-1.98-1.321.432.59-2.86-1.32-1.981.022.591.331.5

27、8-1.98-1.341.773.03-3.10-1.23-1.870.992.591.900.78-1.98-1.66-0.55-1.350.390.49不平衡弯矩调整之后即可得出活荷载作用下框架弯矩图（单位：kNm）图5-6 活荷载作用下的M图（单位：kNm）6跨中弯矩计算7剪力计算中跨端部剪力各边跨段部剪力：8轴力计算框架结构的剪力图和轴力图如下（单位：kN）V N图5-7 活荷载作用下的V，N图（kNm）2.7 风荷载计算基本风压w0=0.65kN/m2，地面粗糙度为B类。wk=zszw0，建筑物高度30m，故z=1.0迎风时s1=+0.8，背风时s2=-0.5，则s=0.8+0.5=

28、1.3计算过程见下表表6-1楼层高度H(m)zwkA(m2)P(kN)五171.180.99719.0819.02四13.71.10.93023.7622.1三10.41.010.85323.7620.27二7.11.00.84523.7620.08一3.81.00.84525.5621.6计算简图（单位：kN）图6-1 计算简图2.8考虑风压的内力计算1抗侧刚度和反弯点高度确定计算过程见下表表6-2楼层KD(104kN/m)y0y12y23y3yhh-yh边柱五2.2250.532.80.410101.351.95四2.2250.532.80.45010101.491.81三2.2250.5

29、32.80.50010101.651.65二2.2250.532.80.50010101.651.65一1.980.622.170.5500.7702.371.93中柱五5.040.723.810.450101.491.81四5.040.723.810.50010101.651.65三5.040.723.810.50010101.651.65二5.040.723.810.50010101.651.65一4.480.772.70.5500.7702.371.932剪力在各层分配（单位：kN），见下图VP5=19.02V5=4.03V5=5.48VP4=41.12V4=8.71V4=11.85VP

30、3=61.39V3=13.00V3=17.69VP2=81.47V2=17.26V2=23.48VP1=103.07V1=22.96V1=28.57图6-2 剪力分配图3柱端弯矩计算（单位：kNm）7.869.925.448.1715.7719.5512.9819.5521.4529.1921.4529.1928.4838.7428.4838.7444.3155.1454.4267.71图6-3 柱端弯矩图4风荷载作用下的内力图图6-4 风荷载作用下的M图（单位：kNm） V N图6-5 风荷载作用下的V，N图（单位：kN）2.9 地震作用内力计算2.9.1重力荷载代表值计算1屋面活荷载标准值

31、2.016.843.2=1451.52kN2楼面活荷载标准值2.016.843.2=1451.52kN3屋盖、楼盖自重屋盖4.4416.843.2=3222.37kN楼盖3.8916.843.2=2823.21kN4女儿墙自重1.00.24(16.8+43.2)218+1.00.02(16.8+43.2)2217=600kN5二五层墙柱等自重柱自重 (0.50.53.025+40.53.00.0217)32=731.81kN门面积 2.61.022=57.2m2窗面积 6.5222+1.51.72+1.81.72=154.66m2门窗自重57.20.2+154.660.4=73.3kN墙体自重

32、 (3.0120-57.2-154.66)+3.07.222 0.2418=3053.6kN梁自重 (280.30.87.2+100.30.67.2+70.30.62.4) 25=1609.2kN粉刷 706.860.02217=480.66kN 小计6160.43kN6底层墙柱等自重柱自重 (0.550.553.025+40.553.00.0217)32=877.59kN门面积 57.2+1.82.62=66.56 m2窗面积 6.5222+1.81.72=149.56 m2门窗自重 66.560.2+149.560.4=73.14kN墙自重 (3.0120-66.56-149.56)+3.

33、07.2220.2418=3035.23kN梁自重 1609.2kN粉刷 702.60.02217=477.77kN 小计6289.05kN各层重力荷载代表值汇总如下：2.9.2水平地震作用计算1各层D值汇总（D单位：104kN/m）计算过程见下表表7-1层次边柱 (根)边柱D中柱 (根)中柱DD五162.8163.81105.76四162.8163.81105.76三162.8163.81105.76二162.8163.81105.76一162.17162.777.922顶点位移计算（将重力荷载代表值Gi作为水平荷载）uT=+=3基本自振周期4基本自振周期水平地震影响系数设计地震分组第一组，

34、场地类别类，Tg=0.35s，地震加速度0.10g，多遇地震下max=0.085结构底部剪力标准值6各层水平地震作用标准值，故不需考虑顶部附加地震作用7各层水平地震层间剪力楼层水平地震剪力最小值验算如下：楼层最小地震剪力系数=0.016，故满足要求8多遇地震下弹性层间位移计算过程见下表 表7-2楼层hi (m)Vi (kN)Di (104kN/m)ue (m)ee五3.0642.5105.760.000610.000181/550=0.00182四3.01306.1105.760.001230.00037三3.01815.5105.760.001720.00052二3.02170.7105.760.002050.00062一4.3237377.920.003050.00071故满足要求2.9.3 一品框架内力计算1层间剪力在各柱分配计算过程见下表表7-3楼层边跨中跨五