南京某大学学生宿舍楼D楼设计（方案一）毕业论文
2021-12-20 20:21:45
论文总字数：29512字
摘 要
钢筋混凝土框架结构设计是土木工程专业毕业设计的主要内容，也是从事建 |
筑结构设计工作的设计人员经常遇到的问工作，钢筋混凝土框架结构设计主要包 |
括建筑设计阶段和结构设计阶段。建筑设计，是根据任务书给定的功能和基础资 |
料，确定建筑物的基本平面布局和平面的布置，再结合建筑使用风格确定建筑的 |
外立面以及造型。 |
结构设计，是按照建筑施工图中的平面功能布置以及外立面，结合地质情况，
对整个建筑进行深层分析和概念设计、结构选型与结构布置、结构荷载统计与计算、结构内力计算与组合、结构构件设计和验算等，设计出满足建筑结构安全、适用、经济性和耐久性要求的建筑结构的过程。结合建筑功能，本工程选择框架 |
结构体系，平面采用梁板式结构，选取规则位置的一榀框架进行内力分析。按照结构布置，估算梁板柱尺寸，并计算梁和板的刚度；然后对竖向荷载进行计算，根据楼面做法以及墙体做法，计算出恒荷载和活荷载的标准值；在对水平荷载记性计算，计算风荷载和地震荷载作用下的标准值。利用一品框架的相对线刚度，
对竖向荷载使用弯矩二次分配法计算一榀框架的内力，对水平荷载采用D值法计算一品框架的构件内力。按照现行荷载规范以及可靠度设计规范，将计算的各 |
种工况下的内力标准值进行组合，并按规范进行塑性内力重分布调整，求解出构件计算的内力设计值，再对柱进行压弯构件箍筋和纵向受力钢筋计算，对梁进行
受弯构件的箍筋和纵向受力钢筋计算。在构件设计部分，本设计对楼梯的平台板、梯段板和平台梁进行计算设计；对楼板进行了配筋设计；对基础进行承载力验算、 |
冲切验算以及配筋设计。
在设计过程中，采用AutoCad和PKPM软件进行辅助设计，设计依据采用任务书指定的规范以及现行国家的其他相关规范，最终实现了框架结构的设计计算。
关键词： 建筑设计、结构设计、框架结构、弯矩二次分配、D值法
ABSTRACT
The design of reinforced concrete frame structure is the main content of graduation design of civil engineering major, and it is also a question work often encountered by designers engaged in architectural structure design. The design of reinforced concrete frame structure mainly includes the stage of architectural design and the stage of structural design. Architectural design is to determine the basic layout and layout of the building according to the function and foundation data given in the task book, and then to determine the exterior facade and shape of the building in combination with the architectural use style. |
Structural design, according to the layout of the plane function and the outer facade in the construction drawing, combined with the geological conditions, carries on the deep analysis and the conceptual design to the whole building, the structure selection and the structure arrangement, the structure load statistics and the calculation, the structure internal force calculation and the combination, the structure member design and the checking calculation, designs the construction structure which satisfies the building structure safety, the application, the economy and the durability request process. Combined with the building function, this project selects the frame structure system, the plane adopts the beam-slab type structure, selects the regular position one frame to carry on the internal force analysis. To estimate the size of beam, slab and column according to the structure arrangement, and calculate the stiffness of beam and slab; The stirrups and longitudinal stress bars of bending members are calculated, and the stirrups and longitudinal stress bars of bending members are calculated. In the component design part, this design carries on the calculation design to the stair platform board, the ladder section board and the platform beam; has carried on the reinforcement design to the floor slab; has carried on the bearing capacity, the punching check calculation and the reinforcement design to the foundation.
AutoCad and PKPM software are used in the design process, and the design is based on the specifications specified in the taskbook and other relevant national codes.
Keywords: architectural design, structural design, frame structure, secondary distribution of bending moment, D value
结构布置
结构方案与布置
结构类型选择
结构选型是一个综合性问题，应该选择合理的结构形式，根据结构受力特点，充分了解各类结构形式的优缺点，应用范围和结构布置原则等，根据建筑物的高度及使用需求，结合建设条件综合分析，本设计选择框架结构设计，框架结构由梁板柱通过节点连接形成的骨架结构，框架结构传力体系较为明确，由梁、柱承受竖向荷载和水平荷载，整体性较好，且空间布置较为灵活，有较大的可使用空间。 |
构件截面尺寸估算
结合结构平面布置形式，综合考虑结构内力等因素，按照混凝土设计规范的 |
要求，要先行对梁、板、柱的尺寸进行估算，按照估算尺寸进行结构计算，验证估算尺寸的有效性，若不符合要求，尚需重新调整计算。
1.楼板厚度
现浇混凝土楼板的厚度应根据使用环境、受理情形、跨度等条件综合确定，混凝土规范在考虑结构安全度和舒适度要求的基础上提出了楼板的跨厚比，并从构造角度提出了现浇楼板的最小厚度，本设计板跨为3600mm，规范要求双向板跨厚比不大于40，单向板跨厚比不大于30，L=3600/40=90.00mm。 |
根据构造要求，楼板的最小厚度为80mm，故本设计标准层板厚取h=100mm；对于屋面层，受热胀冷缩影响较大，且考虑防水因素，屋面板厚度取h=120mm。
2.框架梁截面尺寸
框架梁的截面尺寸应该考虑承受荷载、跨度、抗震等因素进行综合确定，必 |
要时尚且应该验算其挠度和裂缝，规范中对框架梁的高宽比、跨高比以及框架梁
自身宽度有要求。框架梁宽度不宜小于200mm，截面的净宽与高度之比不小于4，梁高宽比不大于4，且为便于施做，梁宽宜取50mm的倍数。 |
1）横向框架梁
横向跨度L=6800mm，梁高：
取h=650mm；
梁宽：
取b=250mm。
2）纵向框架梁
纵向跨度L=3600mm，梁高：
取h=500mm；
梁宽：
取b=250mm。
3）框架柱截面尺寸计算。
本设计中框架柱采取矩形柱，根据规范，框架柱的边长小于300mm，按照框架柱传力范围内的荷载，先行估算其所受轴力，再按照轴心受压构件对框架柱尺寸进行估算，以Ｂ轴柱为例，计算过程如下：
上式中，n为建筑楼层数；S为框架柱的传力范围；q为按经验取值的每层荷载，q=12~14kN/m²；μ为估算采取轴压比，取0.85；Nc为估算的轴力；Ac为框架柱的面积；按照
本设计采用方形柱，即计算边长hc=301.65mm
按抗震规范，本设计抗震烈度为7度。取柱边长hc=500mm。
3.设计参数
1）混凝土强度等级：
按照混凝土规范以及耐久性规范，梁采用C35混凝土，柱采用C35混凝土，基础采用C30混凝土，垫层采用C15混凝土。 |
2）钢筋强度：
根据经验及施工便利性，钢筋选择HRB400。
一榀框架尺寸简图如下：
一榀框架尺寸简图
框架线刚度计算
在前面一品框架计算简图中，底层柱长度取基础顶面至二层楼板顶面（对现浇楼板）的高度，即底层柱=层高 室内外高差 基础顶面至室外地面的高度；框 |
架梁的计算跨度取柱轴线之间的距离，对于现浇混凝土结构，梁柱节点均假定为刚接，基础与柱的连接亦假定为刚接。
计算简图中底层柱是从基础顶面算起，因此基础顶面的确定至关重要，根据地勘报告的内容，应该先选定持力层，同时要满足规范中要求的基础地面进入持 |
力层的深度不小于0.5m，且基础顶面不应该漏出室外地面，最终确定基础的埋深。根据建筑图，室外地面标高为-0.45m，取基础顶标高至室外地面高度为0.500m，即基础顶至室内标高距离为0.95m，底层层高为3.75m，底层柱计算高度为4.70m。
混凝土规范中要求，对于现浇楼盖，还应考虑楼板作为翼缘对梁刚度的影响，本设计中采取梁刚度增大系数法进行近似考虑，对于框架梁两侧均有楼板的，取增大系数为2，对于框架梁单侧楼板的，增大系数取1.5。 |
框架柱线刚度计算
以底层柱为例，计算柱线刚度比：
以此类推，计算出各层柱线刚度，：
柱线刚度表
层数 | 截面尺寸 | 高度 | Ec | 截面惯性矩Ic | 线刚度ib | 相对 |
1 | 500×500 | 4.7 | 31500.00095 | 5.21 | 34906.92 | 1 |
2 | 500×500 | 3.3 | 31500.00095 | 5.21 | 49715.91 | 1.42 |
3 | 500×500 | 3.3 | 31500.00095 | 5.21 | 49715.91 | 1.42 |
4 | 500×500 | 3.3 | 31500.00095 | 5.21 | 49715.91 | 1.42 |
5 | 500×500 | 3.3 | 31500.00095 | 5.21 | 49715.91 | 1.42 |
框架梁线刚度计算
以中间跨为例，对梁线刚度进行计算：
以此类推，计算其他各层梁线刚度，详见下表：
梁线刚度表
跨数 | 截面尺寸 | 跨度L | Ec | 截面惯性矩Ic | 线刚度ib | 相对 |
AＢ | 250×650 | 6.8 | 31500.00095 | 5.72 | 53000 | 1.52 |
ＢＣ | 250×500 | 2.4 | 31500.00095 | 2.6 | 68400 | 1.96 |
ＣＤ | 250×650 | 6.8 | 31500.00095 | 5.72 | 53000 | 1.52 |
一榀框架计算简图
荷载计算
恒载标准值计算
表2-1屋面做法表
做法 | 厚度 | 容重 | 荷载 | |
40厚素混凝土 | 40 | 22 | 0.88 | kN/m2 |
隔离层 防水层 | 0.70 | kN/m2 | ||
水泥砂浆找平 | 20 | 20 | 0.40 | kN/m2 |
水泥砂浆找坡 | 20 | 20 | 0.40 | kN/m2 |
硬质聚氨酯泡沫板 | 0.17 | kN/m2 | ||
钢筋混凝土楼板 | 120 | 25 | 3.00 | kN/m2 |
水泥砂浆粉底 | 10 | 20 | 0.20 | kN/m2 |
合计 | 5.75 | kN/m2 |
表2-2楼面做法表
做法 | 厚度 | 容重 | 荷载 | |
15厚水磨石地面 | 15 | 28 | 0.42 | kN/m2 |
水泥砂浆找平 | 10 | 20 | 0.20 | kN/m2 |
素水泥浆一道 | 0.19 | kN/m2 | ||
钢筋混凝土楼板 | 100 | 25 | 2.50 | kN/m2 |
水泥砂浆粉底 | 10 | 20 | 0.20 | kN/m2 |
合计 | 3.51 | kN/m2 |
活荷载标准值计算
荷载规范中已对活荷载各种情况取值做出规定，标准值见下表
表2-3活荷载标准值表
荷载分类 | 大小 | 单位 |
屋面荷载(不上人) | 0.50 | kN/m2 |
普通楼面 | 2.00 | kN/m2 |
走廊 | 2.00 | kN/m2 |
根据建设地点，查荷载规范，雪荷载取值:
按规范，当活荷载与雪荷载并存时，取两者中最大值参与计算即可。 |
墙体自重荷载计算
外纵墙自重计算
根外纵墙的计算高度为楼板以上至框架梁底，同时扣除墙体中窗户的面积。墙体荷载包含外保温、粉刷层、墙体自身重量，窗户荷载按照规范中规定进行取值计算。
窗户自重:
窗外墙体自重:
外保温层自重: 粉刷层自重:G=15.65 2.95 7.49 1.22=27.31kN
内纵墙自重计算
门自重:
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