某学校学生宿舍楼设计

摘  要

　　该工程为框架结构，主体为六层，该地区抗震设防烈度为6度，第二分组，场地类别为III类场地。主导风向为西南，基本风压0.45kN/m,基本雪压0.3 kN/m2.楼﹑屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

　　本设计贯彻"实用、安全、经济、美观"的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。

　　本设计主要进行了结构方案中横向框架第8轴抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用桩基础，对基础承台进行了受力和配筋计算。

　　整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。

　　关键词：框架结构  抗震设计  荷载计算  内力计算  计算配筋

Abstract

　　The project is a frame structure, with six floors in main body. The seismic fortification intensity of the area is 6 degrees, and the second group is classified as class III site. The main wind direction is southwest, the basic wind pressure is 0.45kn/m, and the basic snow pressure is 0.3 kn/m2. the buildings and roof are all constructed of cast-in-situ reinforced concrete.

　　The design implements the design principles of "practical, safe, economic and beautiful". According to the architectural design specifications, the factors affecting the design shall be considered carefully. According to the relationship between the structure and the overall and the detail of the building.

　　This design mainly carries on the eighth axis seismic design of the transverse frame in the structural scheme. After determining the frame layout, the representative value of the interlayer load is calculated first, then the self earthquake period is calculated by the vertex displacement method, and then the magnitude of horizontal seismic load is calculated by the bottom shear method, and then the internal force of the structure （bending moment, shear force and axial force） under horizontal load is calculated. Then the internal force of the structure under the vertical load （dead load and live load） is calculated. Is to find the most unfavorable group or groups of internal forces combination. Select the safest result to calculate the reinforcement and draw. In addition, the design of indoor stairs in the structural scheme is also carried out. The calculation of internal force and reinforcement of platform plate, ladder plate, platform beam and other components and drawing of construction drawings are completed. The reinforcement calculation of floor slab is carried out. In this design, pile foundation is adopted, and the bearing platform is calculated with the force and reinforcement.

　　In the design process, the whole structure strictly follows the requirements of relevant professional specifications, and makes comprehensive and scientific consideration for all aspects of design by referring to relevant materials and relevant latest national standards and specifications. In a word, the principle of this design is applicable, safe, economical and convenient to use. The design of reasonable and feasible architectural structure scheme is an important basis for the construction on site.

　　Key words: Calculation of internal force of seismic design load of frame structure

目 录

　　1 设计资料

　　1.1 工程概况

　　（1）建设地点：某市市郊

　　（2）工程名称：某学校学生宿舍楼

　　（3）工程概况：六层混凝土框架填充墙结构，建筑面积4898.9m2,楼板及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm,填充墙采用加气混凝土砌块。建筑总高为20.500 m,共6层，每层层高3.30 m,室内外高差0.45 m.

　　（4）气候条件：夏季主导风向为南风，冬季主导风向为北风。基本风压w0=0.4 5kN/m2,基本雪压S0=0.3 kN/m2.

　　（5）地质条件：

　　工程地质条件及水文资料：粉质粘土层中，该地区地层的承载力足够高，地下水位足够低， 地下水对一般建筑材料无侵蚀作用，不考虑土的液化。

　　（1）场地情况：场地平坦，无障碍物，地下无古代建筑，用地四周无住宅区

　　（2）抗震设防烈度为6度，建筑耐火等级二级，建筑设计基准期为50年。

　　1.2 建筑设计说明书

　　本说明是对建筑方案的必要说明。根据防火疏散要求确定楼梯位置，走廊与梯段净宽，以及房间布置，墙体防水等构造做法。此外根据规范给出了建筑的等级要求。

　　该工程位于某市市郊的主干道上，交通方便，各种材料供应及时。

　　1.2.1 设计依据

　　（1）建设行政主管部分对本项目的批复文件。

　　（2）与甲方签订的设计合同及经甲方同意的建筑方案。

　　（3）现行国家有关建筑工程设计规范、标准：

　　《宿舍建筑设计规范》     （JGJ36-2005）

　　《建筑抗震设计规范》    （GB50011-2010）

　　《建筑设计防火规范》    （GB50016-2006）

　　《混凝土结构设计规范》  （GB50010-2002）

　　《建筑结构荷载规范》    （GB50009-2001）

　　1.2.2 方案说明

　　（1）该工程为某学校学生宿舍楼，建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构，建筑主体高度为20.500 m,基础形式为独立基础。

　　（2）本设计中柱距为3.60m,进深为6.60m.

　　（3）按二级防火要求，楼梯设在了建筑三分之一处，且在建筑的两端均有安全出口，满足防火要求。

　　（4）本设计中建筑长50.400m,在建筑左右两侧设有厕所，厕所地面低于同层教室地面20mm.

　　（5）为了防潮和预防洪水季节雨水进入室内，设室内外高差，高差450mm.

　　（6）为了采光通风满足要求，窗地比均大于1/7,窗台高900mm.

　　（7）屋面防水采用三级防水，不上人屋面。

　　1.2.3 等级说明

　　（1）根据建筑抗震设计规范，本工程为丙类建筑。

　　（2）本工程安全等级为二级，设计使用年限为50年。

　　（3）本工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g.设计地震分组为第二组；场地类别为Ⅲ类。

　　（4）建筑物抗震等级：框架为四级。

　　（5）本工程地基基础设计等级为丙级。

　　（6）本建筑物防火等级为二级。

　　1.2.4 建筑设计说明及构造做法

　　（1）长度单位毫米为mm,标高单位米为m.

　　（2）本工程共六层，室内外高差-0.45m,首层室内地坪标高±0.000m,建筑总标高6.500m.

　　（3）建筑材料：现浇的框架柱、梁、板、楼梯间混凝土均为C30,梁柱受力筋HRB335,箍筋HPB235,所有的板钢筋HPB235,内、外墙加气混凝土砌块200mm宽。

　　（4）卫生间：地面低于同层楼地面30mm,向地漏找坡1%.地面采用防滑地砖，墙面采用防水砂浆墙面，一般做法：

　　防水做法：（卫生间、厨房等处适用）

　　5厚防滑地砖300×300

　　20厚1:3水泥砂浆

　　聚氨酯防水涂膜1.2厚

　　1:3水泥砂浆找平兼找1%坡，最薄处不小于20厚

　　混凝土底板或素土夯实。

　　（5）屋面做法：

　　40厚C30细石混凝土（双向Φ6@150）

　　30厚挤塑板

　　1.2厚三元乙丙橡胶卷材

　　20厚1:2.5水泥砂浆找平层（刷基层处理剂一遍）

　　钢筋混凝土屋面（3‰坡度）。

　　（6）楼地面作法：

　　水磨石地面10mm面层

　　水磨石地面20mm水泥砂浆打底

　　水磨石地面素水泥浆结合层一道

　　混凝土底板或素土夯实。

　　（7）顶棚作法：

　　1:1:6水泥石灰砂浆打底15厚

　　面刮腻子5厚

　　喷涂内墙乳胶漆涂料。

　　（8）外墙面作法：

　　外墙为乳胶漆

　　聚合物水泥基防水涂膜1.0厚

　　1:2.5水泥砂浆打底15厚（掺防水剂）。

　　（9）内墙面作法：

　　1:1:6水泥石灰砂浆打底15厚

　　面刮腻子5厚

　　喷涂内墙乳胶漆涂料；

　　防水做法：（卫生间、厨房等处适用）

　　1:2.5水泥砂浆打底15厚（掺5%防水剂）

　　纯水泥膏贴200×300瓷砖满贴至天花底。

　　（10）墙体作法：

　　本工程框架填充墙为MU5加气混凝土砌块，M5混合砂浆，外墙厚度为240mm,内墙厚度为200mm.

　　（11）门窗：

　　标准塑钢门窗，5厚玻璃。

　　（12）落水管直径为100mm.

　　1.3 结构说明书

　　1.3.1 设计楼面活荷载

　　（1）不上人屋面：0.5 kN/m?

　　（2）宿舍：1.5kN/m?

　　（3）走廊、楼梯：2.0kN/m?

　　1.3.2 楼板

　　（1）板的混凝土保护层厚度均为20mm.

　　（2）HPB235钢筋所注长度不包括弯钩长度锚固长度为24d,板中受力筋的短向钢筋放在长向钢筋之上。

　　1.3.3 梁、柱

　　（1）混凝土保护层厚度均为35mm

　　（2）混凝土柱锚入基础梁的钢筋应在基础施工时预埋，预埋钢筋的直径数量同上部柱。

　　1.3.4 墙体

　　（1）填充墙的长度>5m时， 每隔3-4m在墙中设200×墙厚混凝土构造柱， 柱主筋上下分别锚入梁内，锚入长度500mm,箍筋为Φ8@200.

　　（2）女儿墙在每一相交轴线上均设250×250混凝土构造柱。

　　1.3.5 构造柱

　　（1）构造柱纵筋锚于基础内直段长度>la,并弯直钩> 250mm直钩。纵筋层间搭接长度>la,箍筋为@100,且加密高度不能小于500.

　　（2）穿楼面的构造柱 ,纵筋在穿楼面处应上下贯通，在楼面以上才能搭接。

　　（3）墙与柱连接处沿柱高每500mm设2Φ8 拉结筋，拉结筋伸入墙体内长度不小于1000mm,遇门窗洞按实际长度截取，钢筋伸入柱内不少于210mm.

　　1.3.6 其他

　　（1）卫生间及管井周边均做混凝土反边，宽度同墙。

　　（2）所有设备基础均以厂家订货为准，且待设备到货核实后方可施工。

　　（3）未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。
 

　　2 结构的选型和布置

　　2.1 结构选型

　　2.2 结构布置

　　2.3 初估梁柱截面尺寸

　　2.3.1 按大跨度进行计算

　　2.3.2 柱的截面尺寸

　　3 框架计算简图及梁柱线刚度

　　3.1 确定框架计算简图

　　3.2 框架梁柱的线刚度计算

　　4 荷载计算

　　4.1 恒载标准值的计算

　　4.1.1 屋面

　　4.1.2 各层楼面

　　4.1.3 梁自重

　　4.1.4 柱自重

　　4.1.5 外纵墙自重

　　4.1.6 内纵墙自重

　　4.1.7 内隔墙自重

　　4.1.8 女儿墙自重

　　4.1.9 山墙自重

　　4.2 活荷载标准值计算

　　4.2.1 屋面和楼面荷载标准值

　　4.2.2 雪荷载

　　4.3 竖向荷载下框架受荷总图

　　4.3.1 在A-B 及C-D轴内

　　4.3.2 在A-B 轴间框架梁

　　4.3.3 在B- C轴间框架梁

　　4.3.4 C-D轴间框架梁同A-B 轴间框架梁

　　4.3.5 A轴柱纵向集中荷载的计算

　　4.3.6 B轴柱纵向集中荷载的计算

　　4.4 风荷载计算

　　4.5 水平地震作用

　　4.5.1 重力荷载代表值的计算

　　4.5.1.1 屋面处重力荷载代表值标准值计算

　　4.5.1.2其余各层楼面处重力荷载标准值计算

　　4.5.1.3 底层楼面处重力荷载标准值计算

　　4.5.1.4 屋面雪荷载标准值计算

　　4.5.1.5 楼面活荷载标准值计算

　　4.5.1.6 总重力荷载代表值的计算

　　4.5.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算

　　5 内力计算

　　5.1 恒载作用下框架的内力

　　5.1.1 恒载作用下框架的弯矩计算

　　5.1.2 恒载作用下框架的梁端剪力和轴力计算

　　5.2 活载作用下框架的内力

　　5.3  水平地震作用下框架内力计算

　　6  内力组合

　　6.1  梁端截面组合的剪力设计值调整

　　6.2  框架结构柱的内力组合

　　7  构件配筋计算

　　7.1  框架梁截面设计

　　7.2 框架柱截面设计

　　7.2.1 柱端弯矩设计值调整

　　7.2.2 柱端剪力设计值调整

　　7.2.3 柱配筋计算

　　7.3  板的截面设计

　　7.4  楼梯设计

　　7.4.1  楼梯设计资料

　　7.5  基础配筋计算

　　7.5.1  设计资料

　　7.5.2  确定桩的规格数量及初定承台的尺寸

　　7.5.3  边柱承台的设计

结    论

　　通过为期两个月的毕业设计，总的体会可以用一句话来表达，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！.

　　以往的课程设计都是单独的构件或建筑物的某一部分的设计，而毕业设计则不一样，它需要综合考虑各个方面的工程因素，诸如布局的合理，安全，经济，美观，还要兼顾施工的方便。这是一个综合性系统性的工程，因而要求我们分别从建筑，结构等不同角度去思考问题。

　　在设计的过程中，遇到的问题是不断的。前期的建筑方案由于考虑不周是，此后在指导老师及教研室各位老师和同学们的帮助下，通过参考建筑图集，建筑规范以及各种设计资料，使我的设计渐渐趋于合理。

　　在计算机制图的过程中，我更熟练操作AutoCAD、天正建筑等建筑设计软件。在此过程中，我对制图规范有了较为深入地了解，对平、立、剖面图的内容、线形、尺寸标注等问题上有了更为清楚地认识。

　　中期进行对选取的一榀框架进行结构手算更是重头戏，对各门专业课程知识贯穿起来加以运用，比如恒载，活载与抗震的综合考虑进行内力组合等。开始的计算是错误百出，稍有不慎，就会出现与规范不符的现象，此外还时不时出现笔误，于是反复参阅各种规范，设计例题等，把课本上的知识转化为自己的东西，使其更接近于实际工程。

　　后期的计算书电脑输入，由于以前对各种办公软件应用不多，以致开始的输入速度相当的慢，不过经过一段时间的练习，日趋熟练。

　　紧张的毕业设计终于划上了一个满意的句号，从四月份至今，回想起过去两个多月的设计收获是很大的，看到展现在眼前的毕业设计成果，不仅使我对四年来大学所学专业知识的进行了一次比较系统的复习和总结归纳，而且使我真正体会了设计的艰辛和一种付出后得到了回报的满足感和成就感。同时也为以后的工作打下了坚实的基础，也为以后的人生作好了铺垫。

　　因此，通过本毕业设计，掌握了结构设计的内容、步骤、和方法，全面了解设计的全过程；培养正确、熟练的结构方案、结构设计计算、构造处理及绘制结构施工图的能力；培养我们在建筑工程设计中的配合意识；培养正确、熟练运用规范、手册、标准图集及参考书的能力；通过实际工程训练，建立功能设计、施工、经济全面协调的思想，进一步建立建筑、结构工程师的责任意识。

　　参 考 文 献

　　[1] 中华人民共和国国家标准。建筑制图标准（GB/T50104-2012）。北京。中国建筑工业出版社。2012

　　[2] 中华人民共和国国家标准。建筑结构荷载规范（GB50009-2010）。北京。中国建筑工业出版社。2010

　　[3] 中华人民共和国国家标准。建筑设计防火规范（GB50016-200687）。北京。中国建筑工业出版社。2006

　　[4] 中华人民共和国国家标准。建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）。北京。中国建筑工业出版社。2012

　　[5] 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

　　[6] 中华人民共和国国家标准。混凝土结构设计规范（GB50010-2010）。北京。中国建筑工业出版社。2010

　　[7] 中华人民共和国国家标准。建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）。北京。中国建筑工业出版社。2001

　　[8]  郑照北，吕恒林，李天珍。结构力学教程（上册）。徐州：中国矿业大学出版社，2000.

　　[9]  王作兴，张德琦。混凝土结构与砌体结构。江苏。中国矿业大学出版社。1999

　　[10] 工业与民用建筑毕业设计指导，武汉工业大学出版社，1997

　　[11] 赵明华。土力学与基础工程。武汉。武汉理工大学出版社。2000

　　[12] 房屋建筑学，中国建筑工业出版社，1995

　　[13] 钢筋混凝土房屋结构设计与实例，上海科技出版社，1992

　　[14] 李廉锟，结构力学。高等教育出版社，1995

　　[15] 严正庭，混凝土结构实用构造手册。中国建筑工业出版社，1997

　　[16] 曹双寅。 工程结构设计原理。东南大学出版社。2002

　　[17] 陈希哲，土力学地基基础，清华大学，1996

　　[18] 郭继武，建筑抗震设计，高等教育出版社，1995

　　[19] 柱兴文，史庆轩。土木工程专业毕业设计指导。北京：科学出版社，2002.

　　[20] 包世华，高层建筑结构设计。清华大学，1996

致  谢

　　毕业设计即将结束，回想大学的生活感慨颇多。在这几年的网络教育的时间里，认识了很多老师和同学，不论是在生活方面还是在学习方面，他们都给了我很大的帮助。通过这几年的学习，我不仅学到了许多文化知识，而且在做人和为人处世方面也深有所得，在毕业离校之际，深深地向他们表达我最真诚的谢意！

　　在整个毕业设计期间，因为有了你们的帮助和支持，我才把一个系统的、从来没有上手的课题，圆满地完成。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。

　　在这次毕业设计中，我首先要感谢我的指导老师，他的严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风对我产生重要影响。她们用自己的言行来告诉我们应以什么样的心态去学习、去工作。是她们的鼓励和帮助才使我顺利完成设计。在毕业设计过程中，教研室所有的老师都给我极大的帮助。在此，向他们表达深深的谢意。

　　最重要的是我还要深深地感谢我的父母，她们为我默默操劳支持我读完了大学，他们不辞劳苦的精神，成为我永远前进的动力！ 我将倍加努力，在新的工作岗位上，用优异的成绩来感谢帮助过我的人。

　　最后，再次感谢母校和老师们。

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