西安市理工大學三號宿舍樓設計論文設計

1、1 設計資料1.1 工程概述（1）工程地點：西安市（2）工程名稱：西安理工大學三號宿舍樓設計（3）工程概況：五層混凝土框架結構，建筑面積4250.15平方米，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構是屋蓋和樓板采用的結構，樓板厚薄為120毫米，填充墻的材料是磚墻。設計總高度為17.5米，共5層，每層層高3.3米，室內外高差0.45米。（4）氣候條件：基本風壓W0=0.35kN/m2,基本雪壓S0=0.25kN/m2，主要風向是東北風。（5）地質狀況：自然地表1m內為填土，填土下層為3m厚砂質黏土，再下為礫石層，土壤冰凍深度：450mm。砂質黏土地基承載力特征值,礫石層為300400kN/m2，地下水位地表以下2m，

2、無侵蝕性，不考慮土的液化。 （6） 場地概況：場地平展，無阻擋物（7）建筑使用年限為50年，建筑耐火等級二級，抗震設防烈度為8度1.2 建筑設計說明書1.2.1 方案說明（1）本土木工程畢業(yè)設計題目為西安理工大學三號宿舍樓，基礎選擇是獨立基礎，建筑主體高度為1.7m，建筑結構形式為鋼筋混凝土框架結構。（2）設進深設為6.6m，設柱距設為3.6m。（3）將樓梯設在了宿舍樓的三分之一處，照二級防火要求，都照著防火要求設計在宿舍的兩側設有安全出口。（5）本設計中宿舍總長度50.4m，在宿舍兩側設有廁所。（6）窗臺高900mm，是滿足采光通風要求。（7）設為不上人屋面，防水采用二級。1.2.2 等級說

3、明（1）本宿舍樓是二類建筑，宿舍樓設計根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范。（2）使用設計年限為50年，本宿舍樓安全等級為二級。（3）該宿舍樓抗震設防烈度是8度，場地類別為II類，設計基本地震加速值為0.20g，設計地震分組為第一組。（4）該宿舍樓是二級防火等級。1.2.3 建筑設計說明及構造做法（1）標高為米m，長度單位為是毫米mm。（2）該宿舍樓有五層，宿舍樓總高程17.5 m，首層室內地坪標高0.000m，室內外高差-0.45m。（3）設計材料：現(xiàn)澆的框架柱、梁、板樓梯間都是C30，全部板鋼筋HRB335，柱與梁的受力筋是HRB335，箍筋是HPB300。（4）屋面做法：鋼筋混凝土現(xiàn)澆板20mm石灰砂漿

4、抹底20mm水泥砂漿找平80160厚（3%找坡）膨脹珍珠巖保溫層四層作為防水層（一氈二油上鋪小石子）。（5）樓地面做法：鋼筋混凝土現(xiàn)澆板20mm石灰砂漿抹底20mm水泥砂漿找平，水磨石面層。（6）頂棚制作：給內墻的涂料是乳膠漆，116水泥石灰砂漿打底15mm，面刮膩子5mm。（7）墻體制作：該宿舍樓框架填充墻采用磚墻，內墻厚度是為200mm，外墻厚度是為240mm。（8）門和窗選擇：標準塑鋼窗（9）選100mm直徑的落水管。1.3 結構說明書 1.3.1 宿舍樓面的活荷載（1）屋面：0.5kN/m2（2）房間：1.5kN/m2（3）樓梯、過道：2.0kN/m21.3.2 樓板（1）選用混凝土保

5、護層厚度是為20mm的板。（2）HPB300鋼筋所注長度沒有錨固長度為24d，板中受力筋的長向鋼筋放在短向鋼筋的下方。 1.3.3 梁、柱（1）砼的保護層厚度是為35mm。（2）混凝土中嵌入地基的鋼筋，會埋在比上柱子直徑更低的地基里。1.3.4 墻體（1）墻的箍筋是，柱的主要鋼筋上方和下方都鑲入梁內，是500mm。（2）各相交軸線上的女兒墻都設500500砼構造柱。2 結構布置與選型2.1 結構選型 宿舍樓共5層，功能簡單，宿舍樓是現(xiàn)澆結構。2.2 結構布置 宿舍樓的柱距為3.6m。板選擇雙向板。樓面與屋面的板去120mm。 材料選用：墻體：內外墻均采用磚墻，普通磚重量18kN/m3。窗：=0

6、.35kN/m2門：木門 圖2-1平面結構布置圖2.3 梁柱截面尺寸的估算2.3.1 梁的截面估算 去h=450mm ，去b=250毫米。 橫向邊跨梁： 去h=600毫米。去b=300毫米。 橫向中跨梁：去h=400毫米，b=300毫米 橫向次梁：去h=300毫米 , b=200毫米2.3.2 柱截面的估算本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，8度設防，高度30m，抗震分組為第一組，類場地，取底層中柱估算柱尺寸，根據(jù)經(jīng)驗荷載為15kN/m2：N=5157.2(3.6+1.2)=2592kN由軸壓比限值得Ac=201399mm2 柱選500毫米500毫米3 框架計算簡圖以及梁柱線剛度3.1 確定框架計算簡

7、圖 框架計算圖如圖3-1所示。圖3-1 結構計算簡圖3.2 框架梁柱的線剛度計算 砼C30，EC30=3.0104mm2=3.0107kN/m2; 對于邊框架橫梁： 中框架橫梁： 現(xiàn)澆框架結構梁慣性矩為： 中框架梁I=2I0，邊框架梁I=1.5I0，線剛度i=EI/l邊跨梁=3.68中跨梁=底層柱=3.62其余各層柱=4.74令，則其余各層桿件的相對線剛度為：i邊跨梁，i底層柱，i中跨梁框架梁柱的相對線剛度如圖3-1所示。4 荷載計算4.1 恒載標準值計算4.1.1 屋面20厚水泥沙漿找平：80160厚（3%找坡）膨脹珍珠巖：100mm厚鋼筋混凝土樓板：20mm厚石灰砂漿抹底： 屋面恒荷載：+

8、0.36kN/m2+2.5kN/m2+0.34kN/m2= 4.1.2 各層樓面20mm厚水泥砂漿找平 0.0220=0.40kN/m2120mm厚鋼筋混凝土樓板 0.1225=3kN/m220mm厚石灰砂漿抹底 0.0217=0.34kN/m2水磨石面層 0.65 kN/m2 總計：4.39kN/m24.1.3 梁自重邊框橫梁自重： 縱梁bh=250mm450mm自重：中跨橫梁bh=300mm400mm：次梁bh=200mm300mm自重： 合：4.1.4 柱自重bh =500mm500mm柱自重 0.5 0.525= 6.25 kN/m2總計：6.25kN/m24.1.5 外縱墻自重除去底

9、層的其它層 縱墻： 窗： 外墻面： 內墻面： 合：一層縱墻： 窗： 外墻面： 內墻面： 合：4.1.6 內縱墻的重量除去底層的其它層 縱墻： 窗： 內墻面： 合： 4.1.7 內隔墻自重除去底層的其它層內隔墻： 內墻面： 合： 一層內隔墻： 內墻面： 合： 4.1.8 女兒墻自重女兒墻自重 壓頂自重 總計：4.1.9 山墻自重縱墻： 外墻面： 內墻面： 總計：4.2 活荷載標準值計算4.2.1 屋面和樓面荷載標準值屋面： 0.5 kN/m2 樓面： 宿舍 1.5 kN/m2 過道 2.0 kN/m2 洗手間 2.0 kN/m24.2.2 雪荷載 4.3 豎向荷載下框架受荷4.3.1 在A-B及

10、C-D軸內受荷 是雙向板在BC 軸內： 同上 4.3.2 在A-B軸間框架梁受荷 圖4-1板傳荷載示意圖屋面板：恒載： 活載： 樓面板：恒載：活載：在A-B軸間框架梁均布為：4.3.3屋面板:樓面板： 梁自重：在B-C軸間;4.3.4 A軸柱豎向集中荷載 活載=板傳荷載 4.3.5 B軸柱豎向集中荷載五層：二到四層柱： 圖4-2豎向受荷總圖(kN)4.4 風荷載計算 西安風壓：w0=0.35kN/m2表4-1樓層高度H(m)zwkA(m2)P(kN)五四三二一表4-2樓層KD(104kN/m)y0y12y23y3yhh-yh邊柱五0四三二一中柱五四三二一剪力在各層分配（單位：kN），圖4-3

11、剪力分配圖柱端彎矩計算（單位：kNm）圖4-4 柱端彎矩圖 圖4-5 風載M圖（單位：kNm） 圖4-6 風載作用的VN圖（單位：kN）4.5 水平地震作用采用底部剪力法計算水平地震作用。4.5.1 重力荷載代表值的計算4.5.1.1 屋面處重力荷載代表值標準值計算 G屋面板= 2708.76kN/m2G梁=1127.87kN/2G柱=6.25(3.3/2-0.18)70=643.12kN/m2頂層墻重：G墻=663.82kN=5640.54kN4.5.1.2二層到五層樓面處重力荷載標準值計算G墻=1327.66kNG樓板=3134.27kNG梁=1127.89kNG柱=6.25(3.3-0.

12、12)70=1392.75kNG標準層= G墻+ G樓板+ G梁+ G柱=6981.35kN4.5.1.3 一層樓面處重力荷載標準值計算G墻=1326.56=1536.10kNG樓板=3124.51kNG梁=1137.29kN G柱=1391.25=1603.69kNG底層=G樓板 +G墻+ G柱+ G梁=7408.21kN4.5.1.4 屋面雪荷載Q雪=q雪s=0.25(50.416.5)=207.9kN4.5.1.5 樓面活荷載Q樓面=1.5(50.416.5)=1247.4kN4.5.1.6 總重力荷載代表值的計算底層樓面處：4.5.2 結構基本自震周期框架柱抗側移剛度4.5.2.1 橫

13、向D值的計算一.底層： 二.標準層：， ， 表43 橫向框架各層側向D值構件名稱五層A、D軸柱 B、C軸柱 二到四層A、D軸柱B、C軸柱 一層A、D軸柱 B、C軸柱4.5.2.2 結構基本自振周期的計算表4-4假想頂點位移計算結果層次Gi(kN)Gi(kN)D(kN/m)五 四 三二 一 =0.448s 4.5.2.3多遇水平地震作用計算從表得由，所以 縱向地震影響系數(shù) =0.08頂部附加地震作用系數(shù)， 圖4-7樓層水平地震作用標準值表4-5 Fi，Vi，的計算過程層次(kN)(m)(kN)Vi(kN)五 四 三 二 一 ，滿足。5 內力計算5.1 恒載作用。下框架的內力5.1.1 恒載作用下

14、?？蚣艿膹澗赜嬎愫愫奢d作用下的彎矩。剪力可按下面公式求得： 根據(jù)梁。柱相對線剛度，算出各節(jié)點的彎矩分配系數(shù) 節(jié)點處的彎矩分配系數(shù)。按相對剛度比計算，如圖5-1所示。圖5-1 A、B軸柱彎矩各層分配系數(shù)簡圖5.1.1.1 彎矩分配及傳遞表5-1 恒載作用下的框架彎矩內力二次分配表層項目上柱下端下柱上端邊梁左側邊梁右側上柱下端下柱上端中跨左側5層分配系數(shù) 彎矩值-67.9567.95-10.83分配值36.42-31.53-20.55-23.78-17.87傳遞10.27-15.76-8.93分配值-5.51-4.778.159.437.09傳遞-4.082.383.54分配值2.181.89-1

15、.96-2.26-1.70分配結果33.10-33.1040.22-16.61-23.564層分配系數(shù)0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 彎矩值-11.03-67.1667.16-5.54-5.18分配值27.2927.2923.61-13.49-15.63-15.63-11.74傳遞6.74-11.81-5.87分配值-2.35-2.35-2.044.224.904.903.68傳遞-2.111.021.84分配值0.740.740.64-0.68-0.79-0.79-0.59分配結果14.6425.67-40.31046.42-17.07-1

16、1.53-17.873層分配系數(shù)0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 彎矩值-8.56-67.1661.76分配值26.4326.4322.87-13.89-16.10-16.10-12.09傳遞6.95-11.43-6.05分配值-2.42-2.42-2.104.184.844.843.64傳遞-2.091.051.82分配值0.730.730.63-0.69-0.79-0.79-0.60分配結果16.1724.73-40.90046.37-15.9-12.06-18.462層分配系數(shù)0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0

17、.277 0.208 彎矩值-8.24-67.1667.16-4.02-5.18分配值26.3226.3222.77-13.85-16.05-16.05-12.06傳遞6.93-11.39-6.03分配值-2.42-2.42-2.094.164.824.823.62傳遞-2.081.051.81分配值0.730.730.63-0.68-0.79-0.79-0.59分配結果16.3824.62-41.01046.45-16.04-12.02-18.421層分配系數(shù)0.368 0.314 0.318 0.249 0.288 0.217 0.246 彎矩值-8.21-67.1667.16-4.01-

18、5.18-5.18分配值27.7323.6723.97-14.44-16.7-12.58-14.26傳遞7.22-11.98-7.13分配值-2.66-2.77-2.34.765.54.154.70傳遞-2.381.152.35分配值0.880.750.76-0.87-1.01-0.760.86分配結果17.7522.15-39.89045.78-16.21-9.19-18.66柱底彎矩值11.08-4.605.1.2 恒載作用下框架的梁端剪力和軸力計算梁端剪力 V =Vq+Vm柱軸力 N=V+P表5-2 恒載作用下AB梁端剪力計算層號qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql

19、/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)518.726.157.10 1.1755.9358.27418.50 6.156.431.00 55.4357.43318.50 6.156.430.90 55.5357.33218.50 6.156.430.8955.5457.32118.50 6.156.430.9755.4657.4表5-3 恒載作用下BC梁端剪力計算層號qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)58.322.510.4010.410.448.232.510.29010.2910.29

20、38.232.510.29010.2910.2928.232.510.29010.2910.2918.232.510.29010.2910.29表5-4 恒載作用下的剪力和軸力層數(shù)總V柱NABBCA柱B柱VAVBVB = VCN頂N底N頂N底555.9358.2710.475.6497.3987.77109.52455.4357.4310.29142.45164.2173.4195.15355.5357.3310.29209.26231.01259.03280.78255.5457.3210.29276.07297.82344.66366.41155.4657.410.29342.88364.

21、63430.29452.04具體計算結果見表5-2，5-3，5-4。 圖5-2恒載M圖(KNm) 圖5-3 恒載N圖(kN) 圖5-4 恒載V圖(單位：kN)5.2 活載下框架內力表5-5 活載作用下的框架彎矩內力二次分配表層項目上柱下端下柱上端邊梁左側邊梁右側上柱下端下柱上端中跨左側5層分配系數(shù) 彎矩值-5.815.81-0.85分配值3.112.7-2.2-2.54-1.91傳遞-1.11.35-0.96分配值0.590.51-0.76傳遞-0.380.25分配值0.20.18-0.19-0.22-0.17分配結果2.73-2.733.09-1.89-1.194層分配系數(shù)0.349 0.3

22、49 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 彎矩值0.91-17.0617.06-0.63-2.54分配值-6.276.275.43-3.32-3.85-3.85-2.89傳遞1.66-2.71-1.44分配值0.58-0.58-0.50.991.151.150.86傳遞-0.50.25分配值0.170.15-0.16-0.19-0.19-0.14分配結果-4.965.87-10.8212.11-3.51-2.88-5.723層分配系數(shù)0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 彎矩值1.96-17.0617.06-0.96-2.5

23、4分配值-6.646.645.74-3.24-3.76-3.76-2.82傳遞1.62-2.87-1.41分配值0.57-0.57-0.491.021.191.190.89傳遞-0.510.240.45分配值-0.180.180.15-1.06-0.19-0.19-0.14分配結果-4.296.25-10.5412.05-3.72-2.76-5.582層分配系數(shù)0.349 0.349 0.302 0.239 0.277 0.277 0.208 彎矩值2.08-17.0617.06-0.92-2.54分配值-6.686.685.78-3.25-3.77-3.77-2.83傳遞1.63-2.89-

24、1.41分配值0.570.57-0.491.031.191.190.9傳遞-0.510.250.45分配值-0.180.180.16-0.17-0.19-0.19-0.14分配結果-4.216.29-10.512.03-3.69-2.77-5.581層分配系數(shù)0.368 0.314 0.318 0.249 0.288 0.217 0.246 彎矩值2.1-17.0617.060.922.54分配值-6.696.695.79-3.253.773.772.83傳遞1.62-2.891.41分配值0.57-0.57-0.491.03-1.19-1.19-0.9傳遞-0.510.25-0.45分配值-

25、0.180.180.16-0.170.190.190.14分配結果-4.26.3-10.512.030.692.775.58柱底彎矩值3.151.39表5-6 活載作用下AB梁端剪力計算層次qlVA= VB=(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)51.576.14.78-0.2154.5744.716.1-0.3414.6914.0234.716.114.6714.0424.716.114.6714.0314.716.1-0.36表5-7 活載作用下BC梁端剪力計算層號qlql/2M)/lVA= ql/2-M)/lVB= ql/2+M)/l(kN/m)m(kN)(kN)(kN)(kN)

26、五0四0三0二0一0表5-8 活載作用的V.N樓層總V柱NABBCA柱B柱VAVBVB = VCN頂=N底N頂=N底五四三二一 圖5-5活載M圖(KNm) 圖5-6活載N圖(KNm) 圖5-7活載V圖(KNm)5.3 水平地震作用下框架內力計算 圖5-8 橫向水平地震作用和樓間地震V 表5-9 基準反彎點高度表層數(shù)第a層1. 02. 05五 四 三 二 一 表5-10 框架柱K值和y值表樓層A柱B柱C柱D柱yyyy五 四 續(xù)樓層A柱B柱C柱D柱yyyy三 二 一 表5-11 各層中柱B(C)柱端M和V計算樓層hiViDDijVijy五 四 三 二 一 表5-12 各層邊柱A(D)柱端彎矩及剪力

27、計算樓層hiViDDijVijy五 四 三 二 一 圖5-9 梁端彎矩，剪力計算簡圖 表513 梁端M。V及柱N的計算樓層邊跨梁中跨梁柱軸力lL邊柱中柱五 四 三 二一 6 內力組合表6-1 恒載作用下的橫梁彎矩調幅層號部位梁左側梁右側跨度荷載跨中彎距左調幅右調幅跨中調幅5邊跨-33.10-67.956.118.7236.54-28.14-57.7644.12中跨-23.56-23.562.511.93-14.24-20.03-20.03-10.98邊跨-67.95-33.106.118.7236.54-57.76-28.1444.124邊跨-40.31-46.426.118.542.68-3

28、4.26-39.4644.19中跨-17.87-17.872.511.83-8.63-15.19-15.19-5.95邊跨-46.42-40.316.118.542.68-39.46-34.2644.19續(xù)層次位置梁左側梁右側跨度荷載跨中彎距左調幅右調幅跨中調幅3邊跨-40.9-46.376.118.542.42-34.77-39.4148.96中跨-18.46-18.462.511.83-9.22-15.69-15.69-6.45邊跨-46.37-40.096.118.542.42-39.41-34.7748.962邊跨-41.01-46.456.118.542.27-34.86-39.48

29、48.88中跨-18.42-18.422.511.83-9.18-15.66-15.66-6.42邊跨-46.45-41.016.118.542.27-39.48-34.8648.881邊跨-39.89-45.786.118.543.21-33.91-38.9149.64中跨-18.06-18.062.511.83-8.82-15.35-15.35-6.11邊跨-45.78-39.896.118.543.21-38.91-33.9149.64表6-2 活載作用下的橫梁彎矩調幅層號部位梁左側梁右側跨度荷載跨中彎距左調幅右調幅跨中調幅5邊跨-2.73-3.096.11.574.39-2.32-2.

30、634.82中跨-1.19-1.192.50.94-0.46-1.011.01-0.28邊跨-3.09-2.736.11.574.39-2.63-2.324.824邊跨-10.82-12.116.14.7110.44-9.20-10.2912.16中跨-5.72-5.722.52.81-3.52-4.86-4.86-2.66邊跨-12.11-10.826.14.7110.44-10.29-9.2012.163邊跨-10.54-12.056.14.7110.61-10.24-8.9612.31中跨-5.58-5.582.52.81-3.38-4.74-4.74-2.54邊跨-12.05-10.5

31、46.14.7110.61-8.93-10.2312.312邊跨-10.5-12.036.14.7110.64-8.93-10.2312.33中跨-5.58-5.582.52.81-3.38-4.74-4.74-2.54邊跨-12.03-10.56.14.7110.64-10.23-8.9312.331邊跨-10.5-12.036.14.7110.64-8.93-10.2312.33中跨-2.77-2.772.52.81-0.57-2.35-2.35-0.15邊跨-12.03-10.56.14.7110.64-10.23-8.9312.346.1 梁端截面組合的剪力設計值調整 6.2 框架結構

32、柱的內力組合計算結果見表6-5。58表6-3 框架梁內力組合層號桿件號截面內力荷載類別內力組合恒活地震左地震右1.2+1.41.35+0.981.2(+0.5)+1.31.3頂層邊跨梁左側M-33.10-2.7365.28-65.28-43.54-47.3743.5-126.22V55.935.00-15.6815.6874.1280.4149.7990.55中M44.124.8217.46-17.4659.8164.2878.5433.14右側M-40.22-3.09-30.3530.35-52.59-57.33-89.58-10.66V-58.27-4.57-15.6815.68-76.3

33、2-83.14-93.05-52.29中跨梁左側M-23.56-1.1934.92-34.92-29.94-32.9816.41-74.39V10.401.17-27.9427.9414.1215.19-23.1449.5中M-10.98-0.280.000.00-13.57-15.09-11.12-11.12右側M-23.56-1.19-34.9234.92-29.94-32.98-74.3916.41V-10.4-1.17-27.9427.94-14.12-15.22-46.7120.352層邊跨梁左側M-41.01-10.5246.22-246.22-63.91-65.30264.5-3

34、75.52V55.414.67-59.1359.1372.3589.17-1.59152.15中M48.8812.3365.86-65.8671.1278.07151.67-19.57右側M-46.45-12.03-114.49114.49-72.58-74.5-211.7985.87V-57.32-14.04-59.1359.13-88.44-91.14154.08-0.34續(xù)層號桿件號截面內力荷載類別內力組合恒活地震左地震右1.2+1.41.35+0.981.2(+0.5)+1.31.32層中跨梁左側M V 中M-6.42-2.540.00 0.00 -11.26-11.16-9.23-9

35、.23右側M-18.42-5.58-131.73 131.73 -29.91-30.33-196.7145.8V10.29-3.52-105.38 105.38 -17.28-17.34-151.45122.53底層邊跨梁左側M V55.4614.71-64.60 64.60 87.1489.23-8.6159.36中M49.6412.3370.92 -70.92 76.8379.09140.91-29.29右側M-45.78-12.03-126.11 126.11 -71.78-73.59-226.09101.79V-57.4-14.00-64.60 64.60 -88.49-91.21-161.266.7中跨梁左側M-18.66-2.77145.10 -145.10 -26.27-27.90164.58-212.68V10.293.52-116.08 116.08 17.2817.34-136.44165.36中M-6.11-0.150.