青菱小区4#住宅设计毕业论文
2020-02-17 12:02
摘 要
此计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑学院土木工程专业2015级毕业设计“青菱小区4#住宅设计”所做的书面成果。本住宅楼为五层钢筋混凝土框架结构。
在“建筑设计部分”中，我将设计初期的几个建筑方案分别从各个方面对它们进行比较，然后确定最终的方案，进而确定具体的建筑构造、做法以及材料。
在“结构设计部分”中，首先选定第④轴的横向框架作为此计算书手算的任务，并最终选择方案，然后确定具体所受的荷载。荷载包括恒荷载，活荷载，左右风荷载，左右地震作用，根据荷载计算梁柱板的内力，再进行组合后得到各截面的控制内力，最后进行各构件的配筋计算。
此外，还进行了结构方案中的楼梯设计，其中完成梯段板，平台板，平台梁等构件的内力计算、配筋计算以及施工图绘制。根据工程地质资料，结构采用柱下独立基础。
结构设计过程中前30天的时间先用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行电算，然后在后面一个月的时间里选一榀具有代表性的框架进行手算。这样既掌握了PKPM软件的基本应用，同时能对大学四年所学的知识有一个很好的总结应用。最后将手算与电算的结果进行对比，能让自己对框架结构的受力有一个更明确的了解。
关键词：土木工程；毕业设计；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计
Abstract
This statement is in Wuhan University of Technology Institute of civil engineering and architecture, civil engineering professional 2015 class graduation design "Qingling Residential building design" written works.This residential building is five story reinforced concrete frame structure.
In the "architectural design", I will design several construction schemes respectively, from all aspects to compare them, and then determine the final solution, and then determine the concrete building structure, method and materials.
In the "structural design", first select the transverse frame of the axis as the calculations of hand calculation task, and the final option, then determine the specific by load.Load, including dead load, live load, about wind load, about earthquake, according to the load calculation of internal force of plate beam column, and then mix get control of the cross section of the internal forces. Finally, each component of the reinforcement calculation.
In addition, the design of the stairs is also carried out, which completes the internal force calculation, the reinforcement calculation and the drawing of the construction drawing of the ladder section board, the platform plate, the platform beam and so on.According to the engineering geological data, the structure adopts the independent foundation under the column.
Structure in the design process of 30 days before the time first with building structure design software PKPM the entire structure to calculate the electricity, and in the month ahead of time selected a pin is representative of the framework are hand count.This has not only mastered the basic application of PKPM software, but also to the University of four years of knowledge has a good summary of the application.Finally, the results of hand calculation and the calculation of the comparison, so that they can have a more clear understanding of the structure of the frame.
Key Word: civil engineering；Graduation design；reinforced concrete frame structure；Architectural design；Structure design
目录
绪 论 1
第1章 设计资料 2
1.1 工程名称 2
1.2 工程概况 2
1.3 建筑等级 2
1.4 设计荷载 2
1.5 抗震设防 2
1.6 气象资料 2
1.7 地质资料 3
1.8 材料选用 3
第2章 结构选型 4
2.1 柱网布置 4
2.2 框架结构承重方案的选择 4
2.3 计算单元选取 4
2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计 7
2.4.1 梁截面初选（④轴） 7
2.4.2 柱截面初选（④轴） 7
第3章 侧移刚度的计算 9
3.1 梁线刚度ib的计算 9
3.2 柱线刚度ic的计算 9
3.3 相对线刚度计算 9
第4章 恒荷载作用下内力计算 11
4.1 恒荷载标准值计算 11
4.2 恒载作用下框架的所受荷载 13
4.2.1框架梁的恒载 13
4.2.2柱纵向集中恒荷载计算 18
4.3 恒载作用下框架的内力计算 20
第5章 活荷载标准值计算 28
5.1活荷载标准值 28
5.2活载作用下框架所受荷载 28
5.2.1屋面与楼面活载 28
5.2.2柱纵向集中活荷载计算 32
5.3 活载作用下框架的内力计算 34
第6章 风荷载作用 41
6.1 风荷载标准值 41
6.2 侧移刚度D 43
6.3 风荷载作用下框架侧移计算 43
6.4 框架柱的剪力分配计算 44
6.5 框架柱反弯点高度的计算 45
6.6 框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 46
第7章 水平地震荷载作用 51
7.1 重力荷载代表值的计算 51
7.1.1顶层重力荷载代表值 51
7.1.2 二~五层重力荷载代表值 51
7.1.3底层重力荷载代表值 52
7.2 水平地震作用力的计算（底部剪力法） 52
7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 55
7.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） 56
第8章 荷载和内力组合 62
8.1 梁的内力组合 63
8.1.1梁的内力组合计算 63
8.1.2框架梁组合的剪力设计值 70
8.2 柱的内力组合表 70
8.2.1 柱的内力组合计算 70
8.2.2 柱的剪力设计值 79
第9章 框架梁、柱配筋 80
9.1 框架横梁配筋 80
9.1.1 内力组合及步骤 80
9.1.2 设计参数 80
9.1.3 配筋计算 80
9.2 框架柱配筋 87
第10章 板的配筋 96
10.1 双向板计算 96
10.1.1 荷载设计值 98
第11章 楼梯设计 108
11.1 设计参数 108
11.2 楼梯板计算 108
11.3 平台板计算 111
11.4 楼梯梁计算 113
第12章 基础设计 117
12.1 地基基础设计等级 117
12.2 确定基底尺寸（④-A） 117
12.3 地基承载力验算（④-A） 118
12.4 基础受冲切承载力验算（④-A） 118
12.5 基础底板配筋计算（④-A） 119
12.7 地基承载力验算（④-1/C） 121
12.8 基础受冲切承载力验算（④-1/C） 122
12.9 基础底板配筋计算（④-1/C） 123
结束语 125
参考文献 126
致谢 127
绪 论
土木工程这个学科本身有很强的实践性，本次毕业设计能让我们将大学所学的知识运用到实际中，从而得到锻炼。虽然说目前计算机的应用很广泛，且各类设计程序也不断更新，使设计周期变得越来越短，计算也越来越方便简单，但是电脑毕竟只是一个工具，其中的程序只会按照原有的设定逐步计算，而实际工程往往情况各不相同，所以电算结果还要联系实际进行调整和复核，这样就要求设计者必须了解每一个计算步骤，能根据情况随机应变。所以本次毕业设计不仅要求我们掌握PKPM建模计算的基本操作，还需要手算一榀框架，从而对所学的专业知识有更好的了解。
本次毕业设计的题目是青菱小区4#住宅设计，主要设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计包括平面、立面和剖面设计，结构设计包括框架设计、构件设计、基础设计和楼梯设计等。
在结构设计时先进行结构选型，柱网布置，估算梁柱等构件的截面，再用PKPM软件建模计算整体的受力，不断调整后绘出整套的施工图纸，手算时选取一榀有代表性的框架进行计算，包括荷载计算、内力计算、内力组合及配筋计算，具体为：分层法计算竖向荷载（包括恒荷载和活荷载）作用下的框架内力，D值法计算风荷载作用下框架内力，底部剪力法计算地震荷载作用下框架内力，然后进行内力组合获得各控制截面的内力，最后进行各个构件的配筋计算。毕业设计的所有任务涵盖了大学四年学到的所有知识，需要我们进行系统的总结和应用。
第1章 设计资料
1.1 工程名称
青菱小区4#住宅设计
1.2 工程概况
建筑总高度为15.6m，共5层，各层层高为3m，楼梯间出屋面高3m。室内外高差为600mm，底层室内设计标高为±0.000。建筑长（不包括散水和台阶）为44.0m，宽（不包括散水和台阶）为10.5m，总面积为463.3m2。外墙厚200mm，内墙厚100mm，女儿墙高1.4m，墙厚200mm，屋面为上人屋面。
1.3 建筑等级
建筑物的耐久等级为二级，耐火等级为二级，防水等级为二级，设计使用年限为50年。
1.4 设计荷载
依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，湖北省枣阳市的基本风压为0.40KN/m2，采用50年一遇的风压值，地面粗糙度为C类。基本雪压为0.40KN/m2，采用50年一遇的雪压值。
1.5 抗震设防
依据《建筑抗震设防分类标准》，本工程建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为
类，建筑的设计特征周期为0.35s。框架抗震等级为四级。
1.6 气象资料
（1）主导风向：夏季：东南风；冬季：东北风。
（2）风速：冬季平均3.1m/s，夏季平均2.8m/s，最大风速22.5m/s。
（3）气温：最热月平均温度30.2oC，最冷月平均温度为2oC。
（4）温度为39.4 oC，极端最低温度为－12.6 oC。
（5）相对湿度：最热月平均78％，最冷月平均75％。
（6）降水：平均年降雨量840mm，最大暴雨强度48mm/h，最大降雨量298.4mm，最大积雪深度328mm。
1.7 地质资料
本工程建筑场地划分为I1类，工程建筑场地土层至上而下分述为：素填土：以粘土组成，夹中压缩性土，厚度0.3~1.3m，承载力特征值fak=110kPa；粉质粘土：半干湿，密实，可塑，厚度1.3~15.3m，承载力特征值fak=370kPa。施工时应该做好防排水，回填时采用不透水材料分层夯实。
1.8 材料选用
（1）混凝土：梁、柱采用C30和C35两种，板、基础均为C30
（2）墙体： 外墙采用200mm厚加气混凝土砌块
内墙采用100mm厚加气混凝土砌块
（3）钢筋: 梁、柱纵筋:HRB400级（Ⅲ级）
板钢筋：HRB400级（Ⅲ级）
箍筋：HRB400级（Ⅲ级）
基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）
第2章 结构选型
本住宅楼采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。由梁、柱通过节点连接组成的结构体系承受竖向荷载和水平荷载，墙体起围护和隔断作用，具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点。屋面,楼面均采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，屋面板厚为120mm，楼面板厚为120mm。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯，共设两个楼梯。
2.1 柱网布置
本住宅楼的标准层柱网布置如图2.1所示：
2.2 框架结构承重方案的选择
该框架为纵横向承重，横向框架与纵向框架均设置主梁承担竖向荷载。竖向荷载的传力路径为楼板的恒荷载和均布活荷载经由次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。
2.3 计算单元选取
本计算书选取轴上的一榀框架进行计算，该榀框架的计算单元如图2.2所示。假定框架柱嵌固于基础梁顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁长度等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础梁顶面算至二层楼面，基础梁标高根据地质条件定为-0.1m，二层楼面标高为3.0m，故底层柱高为3.0m 0.1m=3.1m。其余各层柱高则从该层楼面算至上一层楼面，均为3.0m，所选取的计算单元立面示意图如图2.3所示。
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