土木083郝佳 毕业设计计算书(徐蕾)

'大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计1 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计摘要本毕业设计题目为大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计。该建筑主体六层,总建筑面积为5124m2。在建筑设计上，主要遵循“适用、经济、安全、美观、环保”的设计原则；平面布局分区明确。建筑平面组合主要采用内廊式组合，走廊两侧布置房间。建筑平面功能划分主要有使用空间、辅助功能空间、交通空间。房间组成有四人寝室、宿舍管理室、小型超市、洗衣房、公共卫生间等。建筑设有四个安全出口，走廊宽为1.8m；两部楼梯，开间3.9m，满足防火等级的规定及疏散、休息的要求。在结构设计上，结构形式为框架结构。平面布置规则、对称，减小偏心及扭转对结构的不利影响；竖向布置规则，连续，无刚度突变和应力集中。结构整体传力路线明确，受力合理，符合规范的要求。主要进行了重力荷载计算、框架侧移刚度计算、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算、竖向荷载下框架结构的内力计算、截面设计、楼板计算等。由于地质条件良好，地基土承载力高，故采用柱下钢筋混凝土独立基础。建筑所在地区抗震设防烈度为7度，考虑水平地震作用，竖向地震作用影响较小不做考虑。根据工程地质条件、冻土深度、地下水状况等综合考虑，基础埋深为1.6m。总体而言，按照国家相关规范，参照标准图集，在结构部分以手算为主，以结构电算PKPM结构计算软件为辅，完成建筑的设计。关键词：学生公寓；框架结构；建筑设计；结构设计；荷载计算-III- 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计DalianPolytechnicUniversityStudentsApartment5#ConstructionStructuralDesignAbstractThetaskofthispaperistodesignthebuildingstructureforDalianPolytechnicUniversityStudentsApartment5#. Thisisasix-storybuildingwithatotalconstructionarea5124squaremeters.Inthearchitecturaldesign,thedesigninaccordancewiththeprinciples,of"suitable,economic,safe,beautiful,environmentalprotection",theclearLayoutpartition.TheplanecombinationofthebuildingmainlyuseInternalcorridorcombination,andtwosideofcorridordecoratetheroom.Themainfunctionofbuildingplaneconsistoftheusespace,theauxiliaryfunctionspace,andthetrafficspace.Theroomincludefourpeopleofdormitories,dormitorymanagementroom,smallsupermarket,laundryroom,publictoiletandsoon.Buildingwithfoursecurityexport,thecorridorwidthof1.8m.Twostairwidthof3.9m,meettheprovisionsoffirepreventionlevelandevacuation,restrequirements.Inthestructuredesign,structureformasaframestructure,layoutisregular,symmetry,reducingthestructureofeccentricandreversingtheadverseeffects;verticallayoutisalsoregular,continuous,andnostiffnessandstressconcentration..Thelinestructure ofpowertransmissionasawholeisclear,reasonableforce,inlinewithspecifications ofthebuildingstructuralsystemusesthereinforcedconcreteframestructure.Themaincalculationincludesgravityloadcalculation,framelateralpoisecalculation,lateralloadframestructureoftheinternalforceandlateralcalculation,Undertheverticalloadoftheinternalforceredistributionoftheframestructurecalculation,sectiondesign,Floorcalculationandsoon.Asforthegoodgeologicalconditionsandsoilbearingcapacity,weuseanindependentfoundationofreinforcedconcretecolumn. Seismicbuildingintensityoflocationis7degrees,consideringthelevelofseismicaction,withoutconsideringtheeffectonverticalearthquake. Accordingtotheengineeringgeologicalconditions,frozensoildepth,andthestateofthegroundwatercomprehensiveconsideration,basicburieddeeply1.6m.Overall,accordingtotherelevantnationalnorms,referringtothestandardatlas,themainstructuralelements,arecompletedwithhand-counted,othersarewithPKPMComputerSoftwareauxiliarytocompletethebuildingdesign.Keywords:studentsapartment; framestructure; architecturaldesign; structuredesign;loadcalculation-III- 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计-III- 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计1工程概况1.1设计资料1.1.1基本资料拟建大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计，采用钢筋混凝土框架结构，主体结构共6层，总建筑面积5124m2，其设计使用年限为50年，设计标高为(1)本工程标高均为结构标高；(2)施工图除标高以米为单位外，其余尺寸均以毫米为单位。1.1.2自然条件大连位于暖温带，属暖温带亚湿润季风气候，冬无严寒,夏无酷署,四季分明。拟建大连工业大学5#学生公寓所在地的抗震设防烈度为7度，基本地震加速度0.15g，设计地震分组为第二组，抗震等级3级，Ⅱ类场地，大连地区基本风压0.65kN/m2，地面粗糙度C类，基本雪压0.4kN/m2。全年主导风向为东南风。场地标准冻结深度为-0.800m，地下水位在-6.0m以下，地下水无侵蚀性。1.1.3设备条件上下水，电力由城市系统引用，由供热中心供热采暖。1.1.4地质条件从上到下的地质条件依次为，杂填土:土层深度0.5m,厚度范围0.5m；粉质粘土:土层深度2.8m,厚度范围2.3m,地基土承载力200KPa；全风化泥灰岩:土层深度4.3m,厚度范围1.5m,地基土承载力200KPa；强风化泥灰岩：土层深度15.8m，厚度范围：11.5m,地基土承载力400KPa。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计2建筑设计方案2.1平面设计2.1.1使用功能的平面设计各种类型的建筑按使用功能般可以归为主要使用空间、辅助使用空间和交通联系空间，通过交通联系部分将主要使用空间和辅助使用空间联成一个有机的整体。（1）主要使用房间的设计本设计的建筑为大连工业大学5#学生公寓，从房间的使用功能来说属于生活用房间，主要使用房间为宿舍，房间要求安静、朝向好。房间面积的确定与使用人数有关。根据宿舍建筑设计规范，每室居住人数3-4人，人均使用面积（高架床，单层床）5平方米。本设计的宿舍为四人寝，房间面积为23.07m2(包括3.74m2的室内阳台)，人均使用面积为5.77m2，符合规范要求。房间的平面形状和尺寸，与室内使用活动特点、家具布置方式以及采光通风等因素有关，同时要考虑人们对室内空间的直观感觉。由于学生宿舍要求空间利用率比较高，保证学生公共生活的方便，因此采用矩形平面的房间，标准四人间规格：3.9m×6.6m，床采用床柜一体化设计，床尺寸0.9m×1.92m，室内设置1.2m的阳台。根据宿舍建筑设计规范，居室和辅助房间的门洞口宽度不应小于0.90m，阳台门洞口宽度不应小于0.80m，宿舍的外窗窗台不应低于0.90m，采用自然通风的居室，其通风开口面积不应小于该居室地板面积的1/20。该公寓门尺寸：前厅门为双扇实木玻璃门尺寸2.4m×2.1m,超市、活动室、洗衣房采用双扇平开玻璃门尺寸1.8m×2.1m，寝室门为实木门尺寸0.9m×2.1m。该公寓窗均采用塑钢窗，尺寸为：窗台高900，寝室窗3.0m×1.8m，楼梯间窗1.8m×1.5m，以上窗台高均为为0.90m；卫生间窗为3.0m×0.9m,窗台高为1.5m；盥洗室窗为1.5m×0.9m，窗台高为1.5m。为满足室内通风要求，尽量做到有自然通风，将窗与门对称布置。（2）辅助房间的平面设计考虑到宿舍楼的功能是应满足学生的生活和学习的需要，故在建筑内设有超市、活动室、宿舍管理室、洗衣房、盥洗室、公共卫生间等辅助房间。宿舍建筑设计规范规定，公共厕所应设前室或经盥洗室进入，公共厕所及公共盥洗室与最远居室的距离不应大于25m（附带卫生间的居室除外）。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计女厕所要求，大便器6人以下设一个，超过6人时，每增加12人或不足12人增设一个；与盥洗室分设的厕所至少设一个洗手盆；公用卫生间或盥洗室设一个污水池。洗手盆或盥洗槽龙头，5人以下设一个，超过5人时每10人或不足10人增设一个。在满足规范的前提下，本设计每个卫生间大便器设有6个，洗手盆10个，每个卫生间设有污水池一个。同时宿舍建筑设计规范要求宿舍建筑内的管理室宜设置在主要出入口处，其使用面积不应小于8m2。本设计宿舍管理室的面积19.33m2，设在一楼门厅左侧。（1）交通联系部分的设计建筑物内部的交通联系部分包括：水平交通空间—走道、垂直交通空间—楼梯、交通枢纽空间—门厅。本设计的交通联系部分做到了路线简捷明确，人流通畅，联系通行方便；紧急疏散时迅速安全；满足一定的采光、通风要求；节省交通面积。规范要求楼梯门、楼梯及走道总宽度应按每层通过人数每100人不小于1m计算，且梯段净宽不应小于1.20m，楼梯平台宽度不应小于楼梯梯段净宽，宿舍楼梯踏步宽度不应小于0.27m，踏步高度不应大于0.165m。扶手高度不应小于0.90m。楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时，其扶手高度不应小于1.05m。本公寓设有两部楼梯，走道宽度：1800mm，梯间宽3700mm，梯段宽1790mm，梯井宽120mm,踏步高150mm,踏步宽300mm,扶手1000mm,中间平台1800mm，楼层平台1800mm。楼梯及出口满足消防和疏散要求。该学生公寓设有四个安全出口，其中两个出口在南面与两部楼梯相对的位置设置，另外两个出口分别在建筑物的两端。正门入口宽2.4m，东面和西面逃生门宽1.2m，走廊宽1.8m，满足防火等级的规定及休息、疏散的要求。该建筑设有两个楼梯间尺寸为3.9m×6.6m，楼梯间位置设置满足人员疏散的相关要求。2.1.2功能组织与平面组合设计首先考虑房间的主次关系，通常要将主要使用房间放在朝向好且比较安静的位置，以取得较好的日照和通风条件。其次考虑房间的之间的联系与功能分区，将生活与公共活动的地方分开。因此采用走廊式组合中的内廊式组合，即走廊两侧布置房间的两侧，把使用空间和交通联系空间明确分开，保持各使用房间的安静和不受打扰。整个平面成对称的一字形，即规则的矩形，平面无凸凹，符合结构平面布置原则，平面紧凑，走廊所占面积较小，建筑深度较大，节省用地。但缺点是有一侧的房间朝向差，且走廊较长，采光通风条件差，所以宿舍房间多布置在南向，在走廊两端布置了窗加以改善。考虑到洗漱的距离和干湿分区将公共盥洗室设在走廊的两边，同时在一楼还设有开水间，方便学生的饮水；公共盥洗室与卫生间紧邻；活动室设在公共盥洗室的对面，这样布置做到动静分区。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计综上考虑平面布置如图2.1底层建筑平面图所示。图面平筑建层底2.1图–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计2.2剖面设计2.2.1房间的高度本公寓采用高架床，规范宿舍建筑设计规范要求净高不应低于3.40m,因此层高均采用3.9m，净高3.4m，其中床面距楼地面高度为1.70m。2.2.2建筑空间的组合和利用建筑室内外高差0.45m，设置三步台阶，每层楼梯皆为等跑楼梯。剖面组合见图2.2建筑剖面图。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计图2.2建筑剖面图2.3立面设计2.3.1立面造型设计在建筑立面上，在合理满足使用要求的前提下，遵循“经济、美观、简洁、大方”的原则，设计出现代而又具有内涵的造型，装饰活泼。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计2.3.2立面颜色设计建筑以淡黄色为主色调，外墙面贴淡黄色无釉面砖，干净，通透，明亮，室外踢脚用文化石装饰，给人清新爽朗质感，同时体现现代学生的朝气。建筑正立面图见图2.3。图2.3建筑正立面图2.4材料做法2.4.1基础类型采用柱下钢筋混凝土独立基础，阶形现浇，基础混凝土采用C25，垫层采用C10，底板和基础梁纵筋选用二级钢筋，箍筋选用二级钢筋。2.4.2细部做法及说明(1)门厅、走廊、楼梯间、各层所有房间地面采用乳白色瓷砖楼面，做法：100mm厚钢筋混凝土板结构层，10mm厚砂浆抹灰，再用水泥粗砂打底找平，胶结层一道，最后铺瓷砖地面。(2)踢脚–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计涂料踢脚（H=150mm）：刷混凝土界面剂一道（随刷随抹底灰），12mm厚1：3水泥砂浆打底扫毛，6mmm厚1:2水泥砂浆找平，灰色内墙涂料h=150mm。(3)墙面外墙面：8mm厚1：3水泥砂浆打底找平，70mm厚岩棉板外保温，15mm厚水泥砂浆找平，贴外墙面瓷砖。乳胶漆内墙面：轻集料混凝土小型空心砌块；水泥浆一道（内掺建筑胶）；9mm厚1：0.5：3水泥白灰砂浆打底扫毛；5mm厚1：0.5：2.5水泥白灰砂浆抹面刷乳胶漆两遍。(4)散水细石混凝土面层散水：素土夯实，向外坡5%；300mm厚干铺粗砂；150mm厚M5混合砂浆；60mm厚C20细石混凝土，表面撒1：1水泥砂子细石细石赶光，宽度900mm。(5)屋面构造做法及说明屋面采用不上人屋面，由上至下，依次为：保护层——20mm厚1：3水泥砂浆；防水层——SBS改性沥青防水卷材；找平层——20mm厚1:3水泥砂浆；保温层——80mm厚聚笨板保温；找平层——20mm厚1:3水泥砂浆；找坡层——1:8白灰炉渣找坡最薄处20厚；结构层——100mm厚现浇钢筋混凝土板。3结构设计方案3.1结构方案及布置3.1.1结构类型及布置该学生公寓内设四人间，床柜一体化，考虑建筑的使用功能和空间高度需要，层高均为3.9m，采用现浇钢筋混凝土框架结构。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计柱网尺寸采用7.8m×6.6m,设四排柱,主梁纵横向布置,以横向为主，横向设次梁,以减小板的面积。建筑轴线以柱为中心布置，立面上外墙面与柱外边平齐，走道两侧的内墙也与柱外边平齐，柱的截面尺寸随层高不变化。次梁沿横向布置(见柱网布置图)，板多为双向板,走廊布置的板为单向板。填充墙内墙厚200mm、外墙厚300mm,采用轻集料混凝土空心砌砖。上部结构为框架体系,采用钢筋混凝土柱下独立基础，地基承载力较大,施工便捷，施工速度快。3.1.2柱网布置柱网布置见图3.1结构平面布置图，建筑总长55.1m，建筑物东西15.5m。3.1.3材料选择楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，各构件混凝土强度等级为：柱C35、梁一层采用C35,二至六层采用C30、板C30、基础均采用C25混凝土。钢筋的选择：框架结构梁、柱受力纵筋及板筋均采用HRB400（）；箍筋、架立筋等采用HRB335()。3.1.4设计活荷载根据《建筑结构荷载规范》活荷载取值如下:不上人屋面均布活荷载标准值：　　　　　　　　　　　0.5kN/m2　楼面活荷载标准值：　　　　　　　　　　　　　　　　　2.0kN/m2　屋面雪荷载标准值：　　　　　　　　　sK=µr·s0=1.0×0.4=0.4kN/m2–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计图置布面平构结3.1图–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计3.2结构构件尺寸设计3.2.1梁截面估算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面的设计，其底层建筑平面图、结构平面布置图、建筑剖面图分别见图2.1、3.1、2.2。主体结构共6层，层高3.9m。除说明的墙外，厕所隔墙采用轻质隔墙,宿舍门为木门，门厅、洗衣房、超市、公共活动室、开水间的门为双扇玻璃门,窗为塑钢窗。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按梁跨度的（1/12～1/8）估算，设计强度C35(,)，C30(,)。由此估算的梁截面尺寸见表3.1。表3.1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁(b×h)纵梁(b×h)次梁(b×h)AB跨，CD跨BC跨1C35350×550350×400350×600300×4502~6C30300×550300×400300×600300×4503.2.2柱截面估算柱截面尺寸根据公式估算，该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.85。柱组合的轴压力设计值，各层的重力荷载代表值取12kN/mm2边柱及中柱的负载面积分别为和。根据公式可得第一层柱截面面积为:边柱:–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计中柱:如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为412mm和456mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1~6层500mm500mm基础选用钢筋混凝土柱下独立基础，基础埋深1.6m,基础高度取0.6m。横向框架计算简图如图3.2所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2~6层柱高度即为层高，取3.9m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底h1=3.9+0.45+0.9-0.1=5.150m。图3.2横向框架计算简图–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计4设计计算4.1重力荷载计算4.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（不上人）,由上至下依次为：保护层：20厚1：3水泥砂浆0.02×20kN/m3=0.40kN/m2防水层：SBS改性沥青防水卷材0.4kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.40kN/m2保温层：80厚聚苯板保湿0.08m×0。15kN/m3=0.012kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.40kN/m2找坡层：1：8水泥沪渣，最薄处20mm厚0.02m×12kN/m3=0.24kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m2合计：4.35kN/m21~6层楼面瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）　0.55kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆抹灰0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2合计：3.22kN/m24.1.2屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值0.5KN/m2楼面活荷载标准值2.0KN/m2屋面雪荷载标准值sK=µr·s0=1.0×0.4=0.4KN/m2(式中µr为屋面积雪荷载分布系数，取为1.0)4.1.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算(1)梁、柱重力荷载的计算–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计梁、柱根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单元长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。计算结果见表4.1梁、柱重力荷载标准值。表4.1梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mγ/（kN/m3)βg/(kN/m)/mnGi/kN∑Gi/kN1边横梁0.350.50251.054.5946.10018504.4211951.232中横梁0.350.40251.053.6751.3001047.775次梁0.300.45251.053.5446.40012272.179纵梁0.350.60251.055.5137.300281126.857柱0.500.50251.106.8755.150361274.6252~6边横梁0.300.50251.053.9386.10018432.3921715.564中横梁0.300.40251.053.1501.3001040.950次梁0.300.45251.053.5446.50012276.432纵梁0.300.60251.054.7257.30028965.790柱0.500.50251.106.8753.90036965.250注：1)表中β为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2)梁长度取净长；柱长度取层高。外墙为300mm厚轻集料混凝土小型空心砌块，加70厚岩棉板外保温，外墙面贴瓷砖(0.5kN/m2),内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载：0.5+12×0.30+17×0.02=4.44kN/m2内墙为200mm轻集料混凝土小型空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载：12×0.20+17×0.02×2=3.08kN/m2木门单位面积重力荷载为0.2kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计4.1.4重力荷载代表值集中于楼层标高处的重力荷载代表值Gi为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量，计算时Gi，各可变荷载的组合系数按规范选用；屋面可变荷载取雪荷载。各质点的重力荷载代表值计算从略，计算结果见图4.1各质点的重力荷载代表值。图4.1各质点的重力荷载代表值–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计4.2框架侧移刚度计算横梁线刚度ib及柱线刚度ic的计算过程分别见表4.2和4.3。表4.2横梁线刚度ib计算表类别层次/（N/mm）b×h/mm×mm/mml/mm/l/N·mm1.5/l/N·mm2/l/N·mm边横梁13.15×10350×5003.646×1066001.740×10102.610×103.480×102~63.0×10300×5003.125×1066001.420×10102.130×102.840×10走道梁13.15×10350×4001.867×1018003.267×10104.901×106.534×102~63.0×10300×4001.600×1018002.667×10104.001×105.334×10表4.3柱线刚度ic计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)b×h/mm×mmIc/mm4EcIc/hc/N·mm151503.150×10500×5005.208×1093.185×10102~639003.0×10500×5005.208×1094.006×1010柱的侧移刚度按D=计算,按相应规范计算。根据梁柱线刚度K的不同,平面图中柱可分为中框架中柱和边柱,边框架中柱和边柱以及楼梯间柱。现以第一层A-1柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算从略，计算结果见表4.4～4.6。第一层A-1柱及与其相连梁的相对线刚度计算，其数据取自表4.2和4.3。梁柱线刚度比–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计表4.4中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱（10根）中柱（10根）∑DiKαcDi1KαcDi23~60.7090.26282812.0400.5051596124242020.7890.28389442.2700.5321681425758011.0930.51574213.1440.70810203176240表4.5楼梯间框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次D-2,D-3,D-8,D-9C-2,C-3,C-8,C-9∑DiKαcDi1KαcDi23~60.5320.21066371.5300.433131587928820.5920.22870261.7030.460145398698010.8190.46867442.3580.656945364788表4.6边框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱（4根）A-1,A-10,D-1,D-10中柱（4根）B-1,B-10,C-1,C-10∑DiKαcDi1KαcDi23~60.5320.21066371.5300.433136854064420.5920.22872061.7030.460145394349010.8190.46867442.3580.656945332394将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,即得框架各层层间侧移刚度∑Di见表4.7。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计表4.7横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次123456∑Di273422388050362352362352362352362352由表4.7可见，∑D1/∑D2=273422/388050=0.705>0.7故该框架是规则框架。4.3横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.3.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算(1)横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由，和计算，所计算结果见表4.8。表4.8结构顶点的假想侧移计算层次Gi/kNVGi/kN∑Di/(N/mm)Δµi/mm102.26µi/mm65581.805581.8036235215.4546.559742.2415324.0436235242.3531.149742.2425066.2836235269.2488.839742.2434808.5236235296.0419.629742.2444550.76388050114.8323.6112541.7157092.47273422208.8208.8按公式计算基本周期，其中的量纲为m，取，则。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计(2）水平地震作用及楼层地震剪力计算对于本建筑中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布均匀，变形以剪切变形为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震标准值按计算，即：本建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为二组，查《建筑抗震设计规范》Tg=0.40sTgN因此为大偏心受压x=N/α1ƒcb=1131.33×103/1×16.7×500=135.49mm>2αs`=2×40=80mm对称配筋–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计再按Nmax及相应M一组计算：N=2604.01kN37.32-18.29×0.1=35.49kN·m20.58-5.99×（0.5-0.1）=18.18kN·m非地震组合情况，且无水平荷载效应，不必调整。取l0=1.0×5.15=5.15me0=M/N=35.49×106/2604.01×103=13.63mmei=13.63+20=33.63mm同理求得=1.45取=1.0Nb=α1ƒcbξbh0=1.0×16.7×500×0.518×460=1989.64KN及<0.43，因为=2604.01kN>=0.51816.7500460=1989.64kN但kN·m＜0.43=0.4316.7500=759.75kN·m故按构造配筋，且应满足总配筋率=0.7%，单侧配筋率≥0.2%，==0.002=0.002500500=500选416（==804），总配筋率＞0.7。(3）柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例进行计算。由前可知，B柱柱端弯矩设计值则框架柱的剪力设计值为–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计（满足要求）经计算，=6.03＞3（取=3.0）其中取较大的柱下端值，而且、不应考虑，故为将表查得的数值除以0.8，除以0.85，与相应的轴力：=-2116.15kN=1371.68kN>=0.317.6500500/10=1320kN取=1371.68kN0007.0175.1hfNbhfVsAyvtREsv-+-=lg=＜0故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区选用4肢12@80一层的柱底的轴压比，查表可知最小配箍特征值，则最小体积配箍率：则>0.40%,取=0.40%，满足要求。根据构造要求，取加密区箍筋为4肢12@80，加密区位置及长度按规范要求确定。非加密区还应满足S＜10d=10×16=160，故箍筋取412@150。本层柱配筋情况见表4.31。表4.31框架柱箍筋数量表柱号层次γREV/kN0.2fcβcbh0/kNN/kN0.3fcA/kNAsv/S/kNλvfc/fyv/%实配箍筋（ρv/%）加密区非加密区B柱1120.16768.2>V1371.681320<00.75412@80(1.13)412@150(0.603)–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计5楼板计算5.1结构布置取、板进行计算。如图5.1所示。两块板均为双向板，板厚100mm。采用混凝土等级C30用HRB335钢筋。图5.1板示意图纵向支撑梁面为：350×600，横向支撑梁面为：主梁：350×500；次梁：300×450。5.2结构计算(1)荷载设计值：g=1.2g+q=3.86+2.8=6.66KN/m2(2)弯矩计算：在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置计算，取荷载：对称荷载：g,=g+q/2=3.86+2.8/2=5.26KN/m2反对称荷载：q,=q/2=2.8/2=1.4KN/m2在g，作用下，各内支座均可视为固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处，在q,作用下，各区格板四边均可视为简支，跨内最大正弯矩则在中心点处，计算时近似取二者之和作为跨内最大正弯矩。在求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载：p=g+q=6.66KN/m2。以板2板为例进行内力计算，计算简图及计算结果见表5.1。由表5.1可见，板间支座弯矩是不平衡的，实际应用时近似取相邻两人区格板支座弯矩的平均值。计算跨度（弹性理论）：边跨：短边l0x=ln+a/2+b/2=(3900-150-100)+120/2+300/2=3860mm且l0x≤ln+h/2+b/2=(3900-150-100)+100/2+300/2=3850mm–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计取l0x=3.85m长边l0y=ln+a/2+b/2=(6600-100-100)+120/2+350/2=6635mm且l0y≤ln+h/2+b/2=(6600-100-100)+100/2+300/2=6625mm取l0y=6.625m中间跨lox=lc=3900mm且l0x≤1.1ln=1.1×(3900-150-150)=3960mm取l0x=3.9mloy=lc=6600mm且l0y≤1.1ln=1.1×(6600-100-100)=7040mm取l0y=6.6m表5.1双向板弯矩计算区格l0x/l0y3.85/6.625=0.583.9/6.625=0.59跨内计算简图++μ=0mx(0.051×5.26+0.0849×1.4)KN/m2×(3.85m)2=5.74KN·m/m(0.0389×5.26+0.0834×1.4)KN/m2×(3.9m)2=4.89KN·m/mmy(0.051×5.26+0.0849×1.4)KN/m2×(3.85m)2=5.74KN·m/m(0.010×5.26+0.0236×1.4)KN/m2×(3.9m)2=1.30KN·m/mμ=0.2mx(μ)(5.74+0.2×1.74)KN·m/m=6.09KN·m/m(4.89+0.2×1.3)KN·m/m=5.15KN·m/mmy(μ)(1.74+0.2×5.74)KN·m/m=2.89KN·m/m(1.3+0.2×4.89)KN·m/m=2.28KN·m/m支座计算简图mx，0.111×6.66KN/m2×3.85=2.85KN·m/m0.0817×6.66KN/m2×3.9=2.85KN·m/mmy，0.0783×6.66KN/m2×3.85=2.01KN·m/m0.0571×6.66KN/m2×3.9=1.48KN·m/m-支座mx,=1/2×(-2.85KN·m/m-2.12KN·m/m)=-2.49KN·m/m5.3楼板配筋(1)截面承载力计算取跨内及支座截面有效高度：h0x=h-20mm=100-20=80mmh0y=h0x-10mm=80-10=70mm计算钢筋截面面积，计算结果见表5.2–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计表5.2双向板配筋计算截面m/(KN·m)h0/mmAs/mm2选配钢筋实配面积/mm2跨中A区格l0x方向l0y方向6.092.8980702681456@1006@190283149B区格l0x方向l0y方向5.152.2880702261156@1206@190236149支座A-B2.49801106@2401186基础计算考虑建筑层数较少，结构布置均匀，沉降均匀，地质条件较好，因此本设计采用柱下独立基础。为了便于施工，本设计选用阶梯现浇基础。基础混凝土强度等级为C25，垫层混凝土强度等级为C10，选用二级钢筋。场地标准冻结深度-0.800m，地下水位在-0.6m以下，地下无侵蚀性，基础埋深为1.6m，垫层厚0.1m。6.1荷载计算墙传给基础的重力：（设计值）基础梁自重：（设计值）合计：表6.1基本组合值第一种组合第二种组合-172.11-14.941707.93+241.14=1949.072290.42+241.14=2531.56-58.45-8.71表6.2标准组合值–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计第一种组合（）第二种组合（）-0.9-2.67-0.6×14.6=-20.52-9.09-2.67=-11.761494.41+272.97+0.6×11.77+241.14/12=1975.391494.41+272.97+241.14/1.2=1968.33-1.55-5.30-0.6×4.43=-9.51-5.30-1.55=-6.856.2确定基础底面尺寸（由标准组合确定）持力层为粉质粘土，，考虑基础的，假定b=3,则修正值由标准组合值的第一种组合可得取b=3.3m,fa需进行修正。=200+0.3×18.2×(3.3-3)+1.6×17.68×（1.6-0.5）=246.90KPa则b=6.3地基承载力验算（采用标准组合）设基底面积为：表6.3基础底面压力计算及地基承载力计算表类别第一种组合第二种组合-20.52-11.761975.391968.33-9.51-6.85–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计1975.39+418.5=2393.891968.33+418.5=2386.8320.52+9.51×0.6=26.2311.76+6.85×0.6=15.87224.20221.82215.45216.53≤219.83<246.9219.18<246.9≤1.2224.2<296.28221.82<296.28从表6.3中可见基底压力计算结果，验算地基承载力，其中验算结果显示基础底面尺寸满足要求。6.4基础剖面尺寸的确定采用台阶式独立柱基础，基础高600，两阶每阶高300。按构造要求：取。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计图6.1柱下独立基础结构6.5冲切验算（采用基本组合）表6.4基础底面净反力设计值计算表类别第一组第二组-172.11-14.941949.072531.56–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计-58.45-8.71172.11+58.45×0.6=207.1814.94+8.71×0.6=20.17213.51235.83144.45229.10作用在基础底板上的冲切力，应采用按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合值：第一组组合值：第二组组合值：6.5.1柱边抗冲切验算第一组组合：、柱边截面本基础截面高度，采用C25混凝土，其抗拉强度设计值(有垫层，因此保护层厚度取40mm)＜3.3m因偏心受压，按式计算：该式左边=442.90KN该式右边(满足条件)基础分两级，下阶h1=300mm,h01=255mm,取l1=1.65m,b1=1.65m、变截面处冲切力：–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计抗冲切力：(满足条件)第二组组合：、柱边截面冲切力：=489.22KN抗冲切力：(满足条件)、变截面处冲切力：抗冲切力：(满足条件)6.6柱边及变阶处弯矩计算（按基本组合确定）第一组组合：第二组组合：第一组组合：计算l边方向的弯矩设计值，取Ⅰ-Ⅰ截面–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计Ⅲ-Ⅲ截面比较和，应按配筋第二组组合：计算l边方向的弯矩设计值，取Ⅰ-Ⅰ截面–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计Ⅲ-Ⅲ截面比较和，应按配筋6.7配筋计算基础底板受力钢筋采用HRB335。、l方向配筋比较第一组组合与第二组组合，l方向应按第二组组合的配筋=3639mm2选配1916@162、b方向配筋基底和柱截面均为正方形，因此MⅠ=MⅡ，MⅢ=MⅣ，所以b方向配筋同l方向第一组组合：MⅠ=MⅡ=477.02KN·mMⅢ=MⅣ=194.97KN·m第二组组合：MⅠ=MⅡ=545.19KN·mMⅢ=MⅣ=220.23KN·m按第二组组合MⅡ=545.19KN·m计算钢筋面积：MⅣ=220.23KN·m–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计因此选配1916@162结语通过此次设计，把大学四年的专业知识进行了系统的学习和巩固，从宏观到细部也有了更深刻的认识，对知识的融会贯通与连接也有了基本的掌握。同时，在此过程中，也发现了学习时的很多不足与漏洞，对专业知识的细致与严谨又有了更深刻的认识。在进行设计前，主要是熟悉相关规范，如《建筑抗震设计规范》、《宿舍建筑设计规范》等相应的建筑规范，并查阅相关资料。同时对所学的相关专业知识进行了复习，从而对建筑设计有了总体的构思。在满足规范的要求下，确保建筑方案设计既考虑了安全、适用、耐久等因素，同时又具有审美艺术，做到经济、环保。建筑方案确定之后主要是进行结构设计。本次结构设计以手算为主，对四年的重点专业知识一一巩固熟悉，也把各看似分散的专业课通过设计串连起来了。每一步的计算和分析，都尽量确保准确，务必不遗漏每一种荷载对建筑的作用。一旦发现不满足要求的地方，都会耐心进行重新核算。并做到与同学进行良好的沟通，确保把不懂的知识点或是有疑问的地方弄明白。手算结束后用PKPM软件计算内力，进行配筋，检验手算的数据。虽然考虑周全，但电算和手算仍然具有一定的差异。在整个设计过程中，主要运用了AutoCAD制图软件、天正制图软件、PKPM软件，WORD软件，提高了自己对专业软件的熟练度。在进行整个的设计过程中，主要以“适用、经济、安全、美观、环保”为设计原则；努力做到平面布局分区明确，流线合理，互不干扰；结构安全可靠；外观美观大方。一个好的建筑结构首先要保证强度、刚度、稳定性，也即保证安全。其次在安全的基础上尽力做到经济，不浪费材料。外部的美观与否是给人的第一印象，真正的建筑是一部艺术作品，给你以美的享受，因此，视觉的舒适也非常重要。由于对知识的理解程度有限，在设计过程中遇到了许多问题，通过与老师同学的交流与沟通，大部分问题都得到了很好的解决。最后，由于水平有限，文中错误之处敬请谅解。–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计参考文献[1].民用建筑设计通则（GB50352-2005）北京：中国建筑工业出版社，2008[2].建筑制图标准（GB/T50104—2001）北京：中国计划出版社，2002[3].建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）北京：中国计划出版社，2002[4].宿舍建筑设计规范（JGJ36—2005）北京：中国建筑工业出版社，2005[5].建筑设计资料集（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004[6].建筑设计防火规范（GB50016-2006）北京：中国计划出版社，2006[7].沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理北京：高等教育出版社，2003[8].建筑地基基础设计规范[S]（GB50007-2002）北京：中国建筑工业出版社，2002[9].梁兴文，史庆轩.土木工程专业毕业设计指导[M]北京：科学出版社，1997[10].莫海鸿，杨小平.基础工程北京：中国建筑工业出版社，2008[11].聂洪达，郄恩田.房屋建筑学北京：北京大学出版社，2007[12].混凝土结构设计规范（GB50010-2010）北京：中国建筑工业出版社，2010[13].建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京：中国建筑工业出版社，2002[14].建筑抗震设计规范（GB50011-2010）北京：中国建筑工业出版社，2010[15].建筑结构荷载规范（GB50009-2001）北京：中国建筑工业出版社，2001[16].KoernerR.M.,DesigningwithGeosynthetics,4thedition,PrenticeHall.Inc.USA,1998.[17].RoweR.K.,Geosynthetics-Reinforcedoversoftfoundation,the7thInt.onGeosyntheticsConf.,Nice,FranceGeosyntheticsCommittee,2002.[18].BSSmith,ACoull.Tallbuildingstructures:analysisanddesign[M].NewYork:JohnWiley&SonInc,1991.–68– 大连工业大学5#学生公寓建筑结构设计致谢大学四年的生活很快就要结束了，在这段时间里，我们每一个人都收获成长了许多，不论是从专业知识还是做人做事，我们身边的老师、朋友、还有亲人从各各方面都给了我们巨大的帮助，让我们在成长的路上走的更加顺畅。通过本次设计，让我们对大学四年的专业知识有了一个整体的认知和梳理，同时对各各知识点有了更为深刻的理解，顺利完成了由单调的书本知识到实际设计的过渡。在本次设计中指导老师徐蕾老师给小组的每一们同学都进行了认真到位的辅导，对大家在设计中出现的问题进行了细致的讲解。在徐老师的布置安排下，同学们按周完成任务，徐老师按周进行检查、答疑辅导，并且对即将进行的任务进行布置，对即将面临的问题进行说明。有了徐老师认真负责的指导，大家顺利完成了本次设计任务。在设计结束，要非常感谢徐老师耐心的辅导和帮助。教师这个职业的伟大和无私是深入人心的，多少年来为人们所赞扬。感触和体会最深的是我们这些在学校的学生了。整个过程下来，除了徐老师的付出，还有其他专业老师也在尽心的帮助大家，不论大家遇到什么问题都耐心解答。尤其是赵天雁老师，在身体状况不佳的情况下，还牺牲休息时间给大家无偿讲PKPM课，对遇到的问题安排时间给大家进行辅导。快毕业了，谢谢赵老师还有更多老师们无私的付出，谢谢这些传授知识给我们的老师们，希望老师们都青春永驻，身体健康！我们每一个人都不能独立存在，相互间的帮助与交流非常重要。在大学校园里，同学们之间的交流也显得格外必要与亲切。在设计过程中遇到了问题，几个人进行商议讨论解决，大家共同进步。因此也要特别谢谢身边的同学朋友们，有了你们的存在才让我们的校园生活更加充实丰富而有意义。快毕业了，回顾四年的大学生活，收获良多。在自己努力学习的同时，愈加感谢给我们帮忙和付出的老师和朋友们，有了你们的存在，阳光一路都在，鲜花一路盛开！–68–'