南京市某大学学生公寓楼毕业论文
2021-12-18 05:12
论文总字数：43504字
土木学院
毕业设计（论文）
题 目 | 南京某大学公寓 |
专 业 | 土木工程 |
姓 名 | 周正杨 |
学 号 | 1801161440 |
指导教师 | 徐金俊 |
起讫日期 | 2020.5.20～2020.05.31 |
2020 年 05 月 23 日
目录
Abstract 1
一 工程概括 6
1.1 工程情况 6
1.2 工程设计资料 7
1.3 工程材料等级选用 8
二 结构布置 9
2.1 楼板厚度计算 9
2.2 梁柱截面尺寸计算 9
2.3 校核柱截面尺寸 9
2.4 计算简图 10
三 竖向荷载计算 11
3.1 顶层屋面荷载 11
3.2 楼面荷载 11
3.3 墙体荷载 11
3.4 梁、柱自重 11
3.5 活荷载（查相关规范） 12
3.6雪荷载标准值 12
4.4 横向水平风荷载作用下框架内力及侧移计算 25
4.4.1 风荷载计算 25
4.4.2 风荷载位移验算 26
4.4.3 风荷载作用下框架结构内力计算 27
五 恒活荷载内力计算 32
5.1 荷载传递计算简图 32
5.1.1 竖向荷载计算 33
5.2 荷载内力计算 36
5.2.1恒荷载内力计算 36
5.2.2活荷载内力计算 43
九 楼梯设计 81
9.1设计资料 81
9.2 荷载计算 81
9.3 楼梯板计算 81
9.4 平台板配筋计算 82
9.5 平台梁配筋计算 83
十 单向板设计 84
10.1 计算跨度 84
10.2 弯矩设计值 84
一 工程概括
工程情况
结构 | 框架结构 |
层数 | 5层 |
层高 | 3.3 m |
室内外高差 | 600 mm |
基础顶到地面高度 | 0.5 m |
开间 | 7.8 m |
次梁 | 3.9 m |
进深 | 边跨8.5m，中跨3.0m |
占地面积 | 1100平方米 |
建筑面积 | 5500平方米 |
填充 | 粉煤灰切块 |
1.2 工程设计资料
表1-1 结构设计等级
7度（0.1g） | |
分组 | 第一组 |
Ⅱ类 | |
表1-2 抗震设计参数表
| 0.08 | 0.35 |
表1-3 风荷载雪荷载取值表
0.4 | |
0.65 |
工程材料等级选用
二 结构布置
2.1 楼板厚度计算
楼板采用现浇楼板，本设计每跨布置一根次梁，因此短跨为3.9m。
2.2 梁柱截面尺寸计算
梁截面尺寸根据相关规范梁高度h等于1/12到1/8的跨度，宽b等于1/2到1/3的高度h取尺寸如下：
A到B跨 | |
C到D跨 | |
B到C跨 | |
纵向框架梁 | h 750mm，b 300 mm |
平台梁、次梁 | h 250mm，b 450 mm |
柱截面尺寸可根据轴压比公式计算。框架柱选用 C30 混凝土，fc= 14.3 N/mm2，轴压比限值 0.85。各层重力荷载可近似取14。
中柱：
其他柱方法相同，采用正方形，且由于，即柱截面均为 b×h=600mm×600mm。
2.3 校核柱截面尺寸
（1）宽度大于350mm，高度大于400mm 满足要求。
（2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比应大于4。层高最高为3.3m，，满足要求。
2.4 计算简图
对于一层柱，高度为层高加室内外高度差加埋深高度，故为4.40m。
图2-1 框架计算简图
三 竖向荷载计算
3.1 顶层屋面荷载
防水层 | 0.35kN/m2 |
1/3找平层20mm | 0.02×20=0.4kN/m2 |
1/8水泥炉渣找坡40mm | 0.06×18=1.08kN/m2 |
现浇钢筋混凝土板100mm | 0.1×25=2.5kN/m2 |
水泥白砂抹灰10m | 0.013×17=0.22kN/m2 |
合计 | 4.55kN/m2 |
3.2 楼面荷载
1/3水泥沙浆25mm | 0.025×20 =0.5kN/m2 |
现浇钢筋混凝土板 100mm | 0.1×25=2.5kN/m2 |
水泥白灰砂浆板底抹灰 13mm | 0.013×17=0.22kN/m2 |
合计 | 3.22kN/m2 |
3.3 墙体荷载
200mm粉煤灰加气混凝土砌块 | 0.2×5.5×(3.3-0.75) 17×0.02× 3.3=3.93kN/m |
女儿墙 | 2.6×0.9×0.2 20×0.02×0.9=0.83kN/m |
3.4 梁、柱自重
表3-1 梁柱自重表
构件 | b(m) | h(m) | γ(kN/m3) | β | g(kN/m) |
框架边横梁 | 0.30 | 0.75 | 25 | 1.05 | 5.91 |
框架中横梁 | 0.25 | 0.45 | 25 | 1.05 | 2.95 |
框架边纵梁 | 0.30 | 0.75 | 25 | 1.05 | 5.91 |
框架中纵梁 | 0.30 | 0.75 | 25 | 1.05 | 5.91 |
次梁 | 0.25 | 0.45 | 25 | 1.05 | 2.95 |
框架柱 | 0.60 | 0.60 | 25 | 1.10 | 9.90 |
3.5 活荷载（查相关规范）
3.6雪荷载标准值
3.7 重力荷载代表值计算
3.7.1 顶层重力荷载代表值
3.7.2 二~五层重力荷载代表值
3.7.3 一层重力荷载代表值
3.7.4 各层重力荷载标准值
将以上计算汇总为下表：
| |||||||
1 | 0 | 0 | 356.16 | 0 | 348.48 | 704.64 | |
3896.20 | 570.63 | 356.16 | 2123.93 | 348.48 | 7295.39 | ||
2 | 0 | 0 | 356.16 | 0 | 261.36 | 617.52 | |
3896.20 | 570.63 | 356.16 | 2123.93 | 261.36 | 7208.27 | ||
3 | 0 | 0 | 356.16 | 0 | 261.36 | 617.52 | |
3896.20 | 570.63 | 356.16 | 2123.93 | 261.36 | 7208.27 | ||
4 | 0 | 0 | 356.16 | 0 | 261.36 | 617.52 | |
3896.20 | 570.63 | 356.16 | 2123.93 | 261.36 | 7208.27 | ||
5 | 0 | 0 | 356.16 | 0 | 261.36 | 617.52 | |
5005.00 | 178.75 | 356.16 | 2123.93 | 261.36 | 7925.20 | ||
0 | 0 | 62.25 | 0 | 0.00 | 62.25 | ||
0.00 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
重力荷载代表值
表3.3 各质点重力荷载代表值Gi(kN)
质点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Gi | 7912.91 | 7825.79 | 7825.79 | 7825.79 | 7987.45 |
四 横向水平荷载作用下框架内力及侧移计算
4.1 侧移刚度计算
3.3m |
表4.1 框架梁线刚度ib计算 | ||||||
类别 | Ec(N/mm2) | b×h | Ib(mm4) | l(mm) | 1.5EcIb / l | 2EcIb / l |
边跨 | 3.0×104 | 300×750 | 1.05471010 | 8500 | 5.58361010 | 7.44491010 |
中间跨 | 3.0×104 | 250×450 | 1.898109 | 3000 | 2.8481010 | 3.7971010 |
表4.2 框架柱线刚度ic计算 | |||||
类别 | Ec(N/mm2) | b×h | Ic(mm4) | hc(mm) | EcIc / l |
底层柱 | 3.0×104 | 600×600 | 1.08×1010 | 4400 | 7.361010 |
其余层柱 | 3.0×104 | 600×600 | 1.08×1010 | 3300 | 9.82×1010 |
4.2 侧移刚度的计算
0.76 | 0.46 | 20821 | ||
1.14 | 0.52 | 23873 | ||
0.57 | 0.22 | 23953 | ||
0.86 | 0.30 | 32499 | ||
1.01 | 0.50 | 22905 | ||
1.53 | 0.57 | 26229 | ||
0.76 | 0.27 | 29742 | ||
1.14 | 0.36 | 39388 | ||
取5号轴分析，计算一榀框架的侧移刚度总和：
98268 | 138261 | 138261 | 138261 | 138261 |
整个单体D值总和：
楼层 | |||||
768386 | 1055373 | 1055373 | 1055373 | 1055373 |
4.2 横向水平地震作用下框架内力及侧移计算
1. 横向自振周期计算
G（该层及以上重力）/D（各层刚度和）=相对位移 而位移之和则为u |
表4-6结构顶点的假想侧移计算
楼层 | Gi(kN) | VGi(kN) | ΣDi(N/mm) | Δui(mm) | ui(mm) |
5 | 7987 | 7987 | 1055373 | 7.57 | 126.01 |
4 | 7826 | 15813 | 1055373 | 14.98 | 118.44 |
3 | 7826 | 23639 | 1055373 | 22.40 | 103.46 |
2 | 7826 | 31465 | 1055373 | 29.81 | 81.06 |
1 | 7913 | 39378 | 768386 | 51.25 | 51.25 |
由上表可以知道，这个框架结构的周期折减可取，取，则可得出
水平地震作用及楼层地震剪力计算
根据上表，故：
质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算见下表4-7。
表4-7 横向水平地震作用下的层间剪力计算
5 | 17.6 | 7987 | 140579 | 0.3242 | 783.42 | 2350.26 |
4 | 14.3 | 7826 | 111909 | 0.2581 | 623.64 | 2973.90 |
3 | 11 | 7826 | 86084 | 0.1985 | 479.73 | 3453.63 |
2 | 7.7 | 7826 | 60259 | 0.1390 | 335.81 | 3789.44 |
1 | 4.4 | 7913 | 34817 | 0.0803 | 194.03 | 3983.46 |
- 水平地震作用下位移验算
表4.8 横向水平地震作用下的位移验算 | ||||||
楼层 | Vi(kN) | ΣDi(N/mm) | Δui(mm) | ui(mm) | hi(mm) | |
5 | 2350.26 | 1055373 | 2.23 | 17.09 | 3300 | 1/1482 |
4 | 2973.90 | 1055373 | 2.82 | 14.87 | 3300 | 1/1171 |
3 | 3453.63 | 1055373 | 3.27 | 12.05 | 3300 | 1/1008 |
2 | 3789.44 | 1055373 | 3.59 | 8.77 | 3300 | 1/919 |
1 | 3983.46 | 768386 | 5.18 | 5.18 | 4400 | 1/849 |
水平地震作用下框架内力计算
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||
y3 | ||||||||||||||||
|
|
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||||
|
|
| ||||||||||||||
因此柱端弯矩：
计算过程如表4-11、4-12：
| (kN·m) | (kN·m) | |||||||||||||||
5 | 2350.26 | 1055373 | 29742 | 0.028 | 66.23 | 1.98 | 95.38 | 131.14 | |||||||||
4 | 2973.90 | 1055373 | 29742 | 0.028 | 83.81 | 2.15 | 105.60 | 179.77 | |||||||||
3 | 3453.63 | 1055373 | 29742 | 0.028 | 97.33 | 2.31 | 105.12 | 224.83 | |||||||||
2 | 3789.44 | 1055373 | 29742 | 0.028 | 106.79 | 2.48 | 96.11 | 264.31 | |||||||||
1 | 3983.46 | 768386 | 22905 | 0.030 | 118.74 | 2.92 | 184.08 | 346.40 | |||||||||
| | | |||||||||||||||
5 | 2350.26 | 1055373 | 39388 | 0.037 | 87.72 | 2.34 | 91.57 | 205.52 | |||||||||
4 | 2973.90 | 1055373 | 39388 | 0.037 | 110.99 | 2.51 | 95.90 | 278.37 | |||||||||
3 | 3453.63 | 1055373 | 39388 | 0.037 | 128.90 | 2.67 | 88.16 | 344.54 | |||||||||
2 | 3789.44 | 1055373 | 39388 | 0.037 | 141.43 | 2.81 | 76.37 | 396.71 | |||||||||
1 | 3983.46 | 768386 | 26229 | 0.034 | 135.98 | 2.64 | 195.81 | 358.98 | |||||||||
计算结果如表4-13：
表4-13框架梁端弯矩、剪力及框架柱轴力计算
楼层 | 边跨梁（A、B轴间） | 中间跨梁（B、C轴间） | 柱轴力N | |||||||
l | l | 边柱 | 中柱 | |||||||
6 | 95.38 | 60.65 | 8.5 | -18.36 | 30.93 | 30.93 | 3 | -20.62 | -18.36 | -20.62 |
5 | 236.74 | 199.61 | 8.5 | -51.34 | 101.80 | 101.80 | 3 | -67.87 | -69.69 | -37.15 |
4 | 284.89 | 242.73 | 8.5 | -62.07 | 123.79 | 123.79 | 3 | -82.53 | -131.76 | -57.61 |
3 | 320.94 | 278.75 | 8.5 | -70.55 | 142.16 | 142.16 | 3 | -94.77 | -202.32 | -81.83 |
2 | 448.39 | 392.39 | 8.5 | -98.92 | 200.12 | 200.12 | 3 | -133.41 | -301.23 | -116.33 |
1 | 95.38 | 60.65 | 8.5 | -18.36 | 30.93 | 30.93 | 3 | -20.62 | -18.36 | -20.62 |
图4-1 地震荷载弯矩图
图4-2 地震荷载剪力图
图4-3 地震荷载轴力图
4.3 横向水平风荷载作用下框架内力及侧移计算
1. 风荷载计算
根据以上风荷载公式，求得每层荷载表4-14：
表4-14 风荷载的结构荷载计算表格
5 | 17.6 | 1.00 | 1.20 | 1.3 | 0.40 | 1.33 | 0.83 | 3.3 | 1.8 | 16.53 |
4 | 14.3 | 0.81 | 1.14 | 1.3 | 0.40 | 1.29 | 0.76 | 3.3 | 3.30 | 19.55 |
3 | 11 | 0.63 | 1.03 | 1.3 | 0.40 | 1.24 | 0.67 | 3.3 | 3.30 | 17.15 |
2 | 7.7 | 0.44 | 1.00 | 1.3 | 0.40 | 1.18 | 0.61 | 3.3 | 3.30 | 15.73 |
1 | 4.4 | 0.25 | 1.00 | 1.3 | 0.40 | 1.10 | 0.57 | 4.4 | 3.30 | 17.18 |
风荷载位移验算
基本风压w0=0.4kN/m2，地面粗糙度为B类 |
根据以上公式求得每层层间位移表4-15：
表4-15 风荷载的位移验算
楼层 | Wk(kN) | Vi(kN) | ΣDi(N/mm) | Δui(mm) | ui(mm) | hi(mm) | |
5 | 16.53 | 16.53 | 138261 | 0.12 | 1.89 | 3300 | 1/27601 |
4 | 19.55 | 36.08 | 138261 | 0.26 | 1.77 | 3300 | 1/12645 |
3 | 17.15 | 53.23 | 138261 | 0.38 | 1.51 | 3300 | 1/8572 |
2 | 15.73 | 68.96 | 138261 | 0.50 | 1.12 | 3300 | 1/6617 |
1 | 17.18 | 86.13 | 138261 | 0.62 | 0.62 | 4400 | 1/7063 |
风荷载作用下框架结构内力计算
根据以上公式，求得各层层间弯矩、剪力表4-16、4-17：
表4-16 A、D轴框架柱端弯矩及剪力计算
楼层 | Vi | ΣDi | Dim |
| Vim | yh | | | |||||||||
5 | 16.53 | 138261 | 29742 | 0.215 | 3.56 | 1.98 | 8.96 | 7.04 | |||||||||
4 | 36.08 | 138261 | 29742 | 0.215 | 7.76 | 2.15 | 16.77 | 16.65 | |||||||||
3 | 53.23 | 138261 | 29742 | 0.215 | 11.45 | 2.31 | 22.67 | 26.45 | |||||||||
2 | 68.96 | 138261 | 29742 | 0.215 | 14.83 | 2.48 | 27.74 | 36.71 | |||||||||
1 | 86.13 | 98268 | 22905 | 0.233 | 20.08 | 2.92 | 52.42 | 58.57 | |||||||||
表4-15 B、C轴框架柱端弯矩及剪力计算
楼层 | Vi | ΣDi | Dim |
| Vim | yh | | | |||||||||
5 | 16.53 | 138261 | 39388 | 0.285 | 4.71 | 2.34 | 10.17 | 11.03 | |||||||||
4 | 36.08 | 138261 | 39388 | 0.285 | 10.28 | 2.51 | 20.35 | 25.78 | |||||||||
3 | 53.23 | 138261 | 39388 | 0.285 | 15.16 | 2.67 | 27.30 | 40.53 | |||||||||
2 | 68.96 | 138261 | 39388 | 0.285 | 19.64 | 2.81 | 35.36 | 55.10 | |||||||||
1 | 86.13 | 98268 | 26229 | 0.267 | 22.99 | 2.64 | 69.43 | 60.69 | |||||||||
|
风荷载作用下的梁端弯矩按下式计算：
楼层 | 边跨梁（A、B轴间） | 中间跨梁（B、C轴间） | 柱轴力N | ||||||||||||||||||
|
| l |
|
|
| l |
| 边柱 | 中柱 | ||||||||||||
6 | 8.96 | 6.74 | 8.5 | -1.85 | 3.44 | 3.44 | 3 | -2.29 | -1.85 | -0.44 | |||||||||||
5 | 23.81 | 20.79 | 8.5 | -5.25 | 10.60 | 10.60 | 3 | -7.07 | -7.09 | -2.26 | |||||||||||
4 | 39.32 | 35.15 | 8.5 | -8.76 | 17.93 | 17.93 | 3 | -11.95 | -15.85 | -5.45 | |||||||||||
3 | 54.19 | 50.26 | 8.5 | -12.29 | 25.63 | 25.63 | 3 | -17.09 | -28.14 | -10.25 | |||||||||||
2 | 89.13 | 82.47 | 8.5 | -20.19 | 42.06 | 42.06 | 3 | -28.04 | -48.33 | -18.11 | |||||||||||
1 | 8.96 | 6.74 | 8.5 | -1.85 | 3.44 | 3.44 | 3 | -2.29 | -1.85 | -0.44 | |||||||||||
图4-4 风荷载弯矩图
图4-5 风荷载剪力图
图4-6 风荷载轴力图
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图5-1所示。
图5-1 荷载传递示意图
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