学生宿舍楼建筑结构设计本科毕业设计(论文) 题目：潍坊学院学生宿舍楼建筑结构设计教学单位：工程技术系专业：土木工程学号： 1009291086姓名：陈阳指导教师：徐振中刘长江2014年 4月第一章建筑设计 (1)1.1建筑概况 (1)第二章结构设计 (2)2 .1结构体系选择与结构平面布置 (2)2.2 承重方案的选择 (2)2.3 结构布置 (3)2.3.1结构平面布置原则 (3)2.3.2结构竖向布置原则 (3)2.4结构总体布置 (3)2.5框架梁尺寸确定 (5)2.6柱的尺寸选择 (5)2.7板的尺寸选择 (6)2.8材料选择 (7)2.9计算简图的确定 (7)2.10重力荷载设计 (8)2.10.1屋面做法 (8)2.10.2 楼面做法 (8)2.10.3 卫生间做法 (8)2.10.4 外墙做法 (9)2.10.5内墙做法 (9)2.11楼层荷载代表值计算 (9)2.11.1梁、柱自重 (9)2.11.2各层墙体自重 (10)2.11.3楼面自重 (14)2.11.4楼梯板自重 (14)2.11.5卫生间自重 (14)2.11.6屋楼面活荷载 (14)第三章地震作用下框架内力计算 (15)3.1各层重力荷载代表值 (15)3.2横向框架侧移刚度计算 (16)3.2.1横梁线刚度b i计算 (16)3.3 柱线刚度ic计算 (17)3.4柱的侧移刚度D值计算 (18)3.5横向框架自震周期 (19)3.6水平地震作用下的位移验算 (22)3.6.1水平地震作用下，横向框架的内力计算 (22)3.6.2水平地震作用下框架边柱剪力和柱端弯矩标准值 (23)3.6.3水平地震作用下梁端弯矩，剪力以及柱轴力计算 (24)第四章荷载作用下框架结构的内力计算 (29)4.1计算单元的选取 (29)4.2荷载计算 (30)4.2.1 恒荷载计算 (30)4.2.2 活荷载计算 (31)4.3内力计算 (36)4.3.1 固端弯矩 (36)4.3.2 弯矩分配 (37)第五章内力组合计算 (43)5.1梁端剪力及柱轴力计算 (43)5.2横向框架内力组合 (44)5.2.1结构抗震等级 (44)5.2.2框架内力组合 (44)5.3内力的组合方法 (52)5.4框架梁设计 (54)5.4.1承载力抗震调整系数RE (54)5.4.2梁控制截面及内力计算 (55)5.5梁截面配筋计算 (57)5.5.1 AB跨正截面配筋计算 (57)5.5.2 BC跨正截面配筋计算 (59)5.6主梁斜截面设计 (61)5.6.1 AB跨 (61)5.6.2 CD跨 (62)5.7次梁设计 (62)5.7.1 荷载设计值计算 (63)5.7.2正截面承载力计算 (63)5.8次梁斜截面受剪承载力计算 (65)第六章柱及楼板计算 (65)6.1柱的构造要求 (65)6.2 柱的轴压比、剪跨比验算 (67)6.3柱正截面承载力计算 (68)6.4柱正截面配筋计算 (69)6.5柱斜截面配筋计算 (76)6.5.1柱斜截面承载力验算 (76)6.6楼板设计 (78)6.6.1截面设计 (80)6.6.2单向板计算 (82)6.7 楼梯设计 (82)6.7.1 楼梯板设计 (82)6.7.2 荷载计算 (83)6.7.3截面计算 (84)6.7.4平台板设计 (85)6.7.5 荷载计算 (85)6.7.6截面设计 (85)6.7.7平台梁设计 (86)6.7.8 荷载计算 (86)6.7.9 截面设计 (86)总结 (88)致谢 (90)参考文献 (91)第一章建筑设计1.1建筑概况潍坊学院学生宿舍楼建筑结构设计，主体为多层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积5281.8平方米，平面布置要求具备学生宿舍楼的基本的功能，立面处理力求简洁、明快、美观大方.1.2主要技术条件（1）温度：年平均气温约为15.7℃，极端最高温度为43.0℃，极端最低温度为-14.0℃。
（2）冬季主导风向为东北、东风，夏季主导风向为东南、东风，基本风压为0.40KN/ m2，地面粗糙度为B类。
（3）雨雪条件：年平均降水量1021.3mm，日最大降水量110mm，1小时最大降水量68mm。
最大积雪深度190mm，基本雪压为0.65KN/ m2，土壤最大冻结深度为0.30m。
（4）地质条件：自然地表0.8m内为填土，填土下层为2.8m厚细-中粗砂，再下为卵砾石层，地基承载力特征值为500-600KN/m2。
地下水位稳定埋深9.5-10.8m，属潜水类型。
地下水对混凝土结构不具有腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。
建筑场地平坦，道路通畅，水电就近可以接通，基本具备开工建设条件。
第二章结构设计2 .1结构体系选择与结构平面布置结构体系应该满足使用功能要求，尽可能的与建筑形式相一致，有足够的承载力，刚度和延性，施工简便，经济合理。
该工程选用的结构体系为框架体系。
（1）建筑平面布置灵活，能获得较大空间，易于满足多功能的使用要求。
（2）建筑立面容易处理。
墙体只起维护作用，结构自重较轻。
（3）计算理论较成熟，在一定的高度范围内造价较低，施工简便。
（4）在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性。
（5）其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。
因此，框架结构体系一般适用于非地震地区、或层数较少的高层建筑。
在抗震设防烈度较高的地区，其建筑高度应严格控制。
2.2 承重方案的选择根据楼盖的平面布置及竖向荷载传力途径。
框架承重方案分为：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向承重等几种。
在实际工程中，一般采用横向承重方案是在横向布置框架承重梁。
因房屋横向较短，柱数量较少，当采用横向承重方案时，横向框架梁的截面高度大，可增加框架横向侧移刚度。
当柱网平面接近正方形时，现浇楼面为双向板，此时，宜采用纵横向框架承重。
本设计采用的是纵横向承重方案。
2.3 结构布置2.3.1结构平面布置原则结构平面形状宜简单、规则、对称刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。
结构的主要抗侧力构件应对称布置，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集2.3.2结构竖向布置原则结构竖向布置应使体型规则、均匀，避免有较大的外挑和内收，质量沿高度方向均匀分布，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变.2.4结构总体布置多层建筑中控制侧向位移成为结构设计的首要问题。
在设计中通常通过控制高宽比来实现。
在工程中，高宽比H/B＜3，满足要求。
柱网布置尺寸还受梁跨比限制，梁跨比一般在6~9之间为宜。
本工程采用内廊式柱网布置，见下图图2.1 柱网布置2.5框架梁尺寸确定主梁尺寸确定主梁设计：h=(1/8—1/12)L 其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求纵框架梁6.6m跨: h=(1/12—1/8)x6600=(550~825) 取h=700b=(1/2~1/3)x700=(233~350) 取b=3002.7m跨: h=(1/12—1/8)x2700=(225~338) 取h=700(考虑施工因素)b=(1/2~1/3)x700=(233~350) 取b=300横框架梁4.2m跨: h=(1/12—1/8)x4200=(350~525) 取h=500b=(1/2~1/3)x500=(167~250) 取b=2503.6m跨: h=(1/12—1/8)x3600=(300~450) 取h=450b=(1/2~1/3)x450=(225~150) 取b=300次梁尺寸确定次梁设计：h=(1/12—1/18)L 其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求进深: 6.6m跨: h=(1/12—1/18)x6600=(550~825) 取h=600b=(1/2~1/3)x600=(200~300) 取b=2502.6柱的尺寸选择（1）根据《建筑抗震设计规范》2001GB第6.3.6和6.3.7，柱的截50011面尺寸宜符合下列要求：1．柱截面的宽度和高度均不宜小于300 mm；圆柱直径不宜小于350mm 2． 剪跨比宜大于2；3． 截面长边与短边的边长比不宜大于3； 4．柱的轴压比不宜超过0.8。
框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：E N Fg n β= []C N cNA f μ≥其中 N ——柱组合的轴压力设计值；β——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取 1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2；g E ——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际计算，也可近似取12～15 kN/m 2；n ——验算截面以上楼层层数；F ——案简支状态计算的柱的负载面积； Ac ——柱截面面积；[μN ]——框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级分别取0.7、0.8、0.9；f ——混凝土轴心抗压强度设计值；计算底层柱截面尺寸：本工程为三级抗震等级，轴压比限值[μN ]=0.7,各层重力荷载代表值近似取12.0 KN/m 2，柱的混凝土强度等级不低于C30，本设计柱采用C30混凝土，f c =14.3N/mm 2 f t =1.43 N/mm 2。
根据计算本设计柱截面尺寸取值如下： 每层： 360mm×250mm2.7板的尺寸选择当212o o l l 〉时，可按单向板计算，单向板常用跨度1.7~2.5，一般不超过3m,板厚与跨度最小比值(1/35~1/40)h l 〉，走道板212o o l l 〉，按单向板计算，取100板厚。
板厚应在满足建筑功能和方便施工的条件下尽可能薄，现浇板的厚度一般以100mm 为模数，其厚度应根据使用环境、受力情形、跨度等条件综合确定。
现浇板最小厚度为80mm ，故取板厚为100mm ，其中屋面、楼面、楼梯平台板的厚度均为100mm ，卫生间的板厚为100mm 。
2.8材料选择本工程抗震等级为三级，故混凝土等级不宜低于C20，则梁、柱采用C30，板、楼梯均采用C30。
根据《钢筋混凝土设计规范》，结构构件中的纵向受力钢筋宜选用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，箍筋宜选用Ⅰ、Ⅱ级钢筋。
根据《建筑抗震设计规范》，普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋，故本设计中梁、柱的受力钢筋选用HRB335级钢筋，箍筋选用HRB235级钢筋。
2.9计算简图的确定计算的一榀框架作为计算单元。
计算简图：本工程竖向五层，计算跨度以轴线距离为准（即形心线距离为准），梁轴线取至板底，2~5层柱高即为层高3.6m ；底层柱高度从基础顶面算起，即1h =3.6+0.45++0.5=4.55m 如下图：图2.2横向框架计算简图2.10重力荷载设计2.10.1屋面做法(1) 屋面均布恒载二毡三油防水层(绿豆砂保护层) 0.35 kN/㎡冷底子油热玛蹄脂 0.05 kN/㎡20mm厚1：2水泥砂浆找平0.02 ×20=0.4 kN/㎡100～140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩(0.1+0.14)×7/2=0.84 kN/㎡100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5 kN/㎡15mm厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.24 kN/㎡共计 4.38 kN/㎡2.10.2 楼面做法按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平0.025×20=0.05 kN/㎡100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5 kN/㎡15厚纸筋石灰抹灰0.015×16=0.24 kN/㎡共计 3.24 kN/㎡2.10.3 卫生间做法地砖防水楼面：2.kN/㎡100mm现浇钢筋混凝土板：0.1×25=2.5 kN/㎡15mm厚顶棚抹灰：0.21 kN/㎡合计：4.71 kN/㎡2.10.4 外墙做法外墙300厚混凝土陶粒砌块，陶粒砌块的容重=7.0kg/m30.3×7.0=2.1 kN/㎡合计 2.1 KN/㎡2.10.5内墙做法1．采用200mm陶粒空心砌块7X0.2=1.4 KN/㎡2．内墙装饰（两面）2mm厚纸巾石灰罩面（双面）16×0.002=0.064 kN/㎡12mm厚1：3：9水泥石灰砂浆打底分开抹平（双面）20×0.012=0.48 kN/㎡合计1.944 KN/㎡2.11楼层荷载代表值计算2.11.1梁、柱自重2.11.2各层墙体自重表2.3各层墙体计算表2.11.3楼面自重3.24×17.6x39.6=2258.15 KN2.11.4楼梯板自重楼梯板自重按投影面积算，板厚取100mm，装饰与楼面相同。