学院学生公寓楼工程设计土木工程计算书.doc

1、 01级本科毕业设计论文 第 44 页 共 44 页1 工程概况本工程为唐山师范学院学生公寓楼工程设计，建设地点在河北省唐山市。建筑平面呈“一”字形，建筑面积约4000m2。首层层高为3.6米，二四层层高为3.3米。结构形式为四层钢筋混凝土框架，框架梁、楼板、柱全现浇，耐久等级为二级，耐火等级为二级，设计使用年限为50年。2 建筑设计宿舍要求符合、适用、安全、卫生、经济等要求。本宿舍为丙类宿舍，设计每室居住68人，配有足够的盥洗室、卫生间、楼梯。2.1 建筑平面设计2.1.1平面布局宿舍建筑平面轴线，横向111轴线轴跨7.2米，纵向AD轴线5.7米，2.4米，5.7米。是典型的两边宿舍，中间走

2、廊的平面布局。每间宿舍开间3.6米，进深5.7米，并有1.2米宽的阳台；走廊宽2.4米。建筑平面简单对称，整体性强，2.1.2 平面功能分布每层设两间盥洗室、卫生间，设有两部楼梯。卫生用具数量符合丙类宿舍要求，并留有余地。首层分别设有管理室两间，两个出入口，走廊两侧开设消防通道。顶层设置保温层。2.2 建筑立面造型建筑在立面上采用对称形式，简洁的外墙处理增强了建筑造型的稳定感，采用简单的线条装饰。2.3 楼梯整栋建筑设置两部楼梯，采用板式楼梯。首层楼梯2.4 材料及装饰宿舍至走廊门采用木门，宿舍至阳台采用木门窗，其余门窗采用塑钢材料。宿舍、阳台、走廊、楼梯地面采用小瓷砖地面，厕所及盥洗室采用防

3、滑砖地面。外墙用白色涂料粉刷，并用蓝色涂料勾缝。3 结构平面布置及计算简图根据混凝土梁、板截面的常规尺寸表，初步选定构件的尺寸如下：构件属性跨度(m)实取b主梁7.2514900650217325300主梁5.7407712.5500166250250主梁2.414730030083125200构件属性跨度(m)实取b次梁5.7316475350116175200双向板的板厚应 短跨/50=72双向板的板厚 80 mm走廊单向板的板厚 80mm4 荷载统计4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值上人屋面10厚三毡四油防水层 0.4 kN/m230厚C15细石砼找平层 300.02=0.6 kN/m2

4、150厚水泥蛭石保温层 60.15=0.9 kN/m280厚钢筋砼现浇板 250.08=2 kN/m220厚顶棚抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 4.24 kN/m2楼面小瓷砖地面包括水泥粗砂打底 0.55 kN/m280厚钢筋砼现浇板 250.08=2 kN/m220厚顶棚抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 2.89kN/m24.2 屋面及楼面的可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷标准值 0.35kN/m2合计 2.35kN/m2楼面活载标准值 2.0kN/m2盥洗室、洗手间活载标准值 2.0kN/m2楼梯、走廊活载标准值 2.0kN/m2阳台

5、活载标准值 2.5kN/m24.3 梁、柱、门、墙、窗荷载计算4.3.1 楼盖及屋盖的重力荷载楼盖重力荷载构件自重抹灰名称高宽长数量容重重量kN厚容重重量KJL-165030067002025572.85201751.94KJL-265030067002025572.85201751.94KJL-3250100190011258.8820172.42KJL-450025052002225300.30201732.67CL-135015052002025105.30201719.09楼板8013800725001252001.00阳台板80120036003425293.76室内地面100034

6、005700400.55426.362017263.57走廊地面100019007200010.5575.24201746.51合计4356.54468.14共计4824.68 kN屋盖重力荷载构件自重抹灰名称高宽长数量容重重量kN厚容重重量kNKJL-165030067002025572.85 201751.94 KJL-265030067002025572.85 201751.94 KJL-3250100190011258.88 20172.42 KJL-450025052002225300.30 201732.67 CL-135015052002025105.30 201719.09 楼

7、面138007250014.244242.12 女儿墙60020086300225431.50 201770.42 合计6233.80 228.48 共计6462.28 kN 4.3.2 墙、柱的重力荷载标准层墙柱的重力荷载名称高宽长数量容重构件自重kN抹灰kNKZ-1330020200042512.7017.27KZ-233002020004025127.00172.72Q1330020057002012807.12228.68Q2330020052001812628.99178.21Q333003005200412209.6639.60Q4330020033504012852.24241.

8、47Q5330030033502012639.18120.73Q633003001902124.170.79阳台侧隔板330010012003825367.0899.85阳台正立板330010036003425985.32268.007合计4633.471367.34共计6000.80kN底层墙柱的重力荷载名称高宽长数量容重构件自重kN抹灰kNKZ-1360020200042513.9018.90KZ-236002020004025139.00189.04Q1360020057002012889.20251.94Q2360020052001812696.38197.31Q33600300520

9、0412232.1343.85Q4360020033504012948.72268.80Q5360030033502012711.54134.40Q636003001902124.580.87阳台侧隔板360010012003825401.28109.15阳台正立板3600100360034251077.12292.98合计5113.851507.24共计6621.09kN4.3.3 门、窗使所在墙减少的重力荷载首层门窗使所在墙减少的重力荷载编号宽高kN/m2数量墙厚使墙减少M-1180020000.42300-27.94 M-2120027000.42300-25.14 M-39002400

10、0.234200-211.51 M-490020000.24200-20.74 M-5150020000.22200-17.28 C-1120014000.42200-9.00 C-215007000.41300-4.07 C-4180016000.44300-44.70 C-5120014000.468100-169.08 MC-1570010000.434200-519.384合计-1048.84 标准层门窗使所在墙减少的重力荷载编号宽高kN/m2数量墙厚使墙减少M-390024000.234200-211.51 M-490020000.24200-20.74 M-5150020000.2

11、2200-17.28 C-215007000.42300-8.15 C-3120014000.42300-13.04 C-4180016000.44300-44.70 C-5120014000.468100-169.08 MC-1570010000.434200-519.384合计-1003.86 4.4 重力荷载代表值计算将前面计算结果组合起来，得到各楼层标高处的重力荷载代表值GiG4 = 11720.827 kNG3 = 12014.725 kNG2 = 12014.725 kNG1 = 12302.378 kN 5 水平地震作用计算5.1 结构侧移刚度计算结构框架柱的侧移刚度即D值计算如

12、下层数位置icKD首层边柱3.57E+100.605 4699.05 中柱3.57E+100.936 6450.35 24层边柱4.97E+100.434 9772.17 中柱4.97E+100.672 13774.95 ；其中，ic为柱的线刚度；Ec为混凝土的弹性模量；I0为柱的惯性矩；l柱的长度；为抗侧刚度修正系数5.2 结构基本周期计算采用能量法（也称瑞利法Rayleigh）确定结构的基频。假设各质点的重力荷载Gi水平作用于相应的质点上的弹性曲线作为基本振型。结构定点的假想位移表层GiGiuiuiGiUi2GiUi2GiUiGiUi413137.42 39250.081.26 1.26

13、1312.65 89186.364152.70 47783.4239274.77 0.67 1.93 6785.67 7933.19 29531.47 0.46 2.39 25136.28 15478.55 17306.43 0.21 2.61 55951.75 20218.98 则体系的基本周期为T为结构基本周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，这里取0.7；Gi集中在各层楼面处的重力荷载代表值(kN)；ui假象把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构各层楼面处位移。5.3 水平地震作用及楼层地震剪力计算设计地点在唐山，场地类别类，丙类建筑，多遇地震设防烈度为8度，设计基本地震

14、加速度0.20g，抗震等级二级，水平地震影响系数最大值max=0.16，特征周期Tg=0.40sn=0.0701相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值Geq结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值n-顶部附加地震作用系数Fn顶部附加水平地震作用5.4用底部剪力法计算结构剪力及位移根据将结构总水平地震作用标准值，分配到各层各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算层GiHiGiHiGiHiFiVi411720.8314.51.70E+054.56E+051386.511386.51312014.7211.21.35E+051097.822484.33212014.727.99.49E+0

15、4774.353258.68112302.384.65.66E+04461.683720.36各楼层质点，水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图：横向水平地震作用下的位移验算层ViD层间位移本层总位移hiui/hi41386.51 518036.52.68 28.93 3300 1/123232484.33 518036.54.80 26.25 3300 1/68823258.68 518036.56.29 21.46 3300 1/52413720.36 245286.710.17 15.17 4600 1/452考虑到砌体填充墙抗侧力作用，地震作用下，u/h=1/450。根据上表，

16、各层均满足要求。5.5 水平地震作用下框架内力计算取轴线一榀框架为计算单元。根据D值分配每层中各柱的剪力，通过查倒三角型节点荷载的反弯点高度比y0，y2，y3，确定D值法反弯点高度，从而计算出各柱顶及柱地底剪力、弯矩。水平地震力下柱端剪力层边柱中柱层高DDViDVi43300518036.50 9772.17 26.15 13774.95 36.87 33300518036.50 9772.17 46.86 13774.95 66.06 23300518036.50 9772.17 61.47 13774.95 86.65 14600245286.70 4699.05 71.27 6450.3

17、5 97.84 各层柱端弯矩及剪力计算层h边柱中柱剪力y0上柱弯矩下柱弯矩剪力y0上柱弯矩下柱弯矩4330063.27 23.05 36.87 0.34 80.79 40.88 63.27 23.05 3330092.79 61.86 66.06 0.40 130.80 87.20 92.79 61.86 23300106.50 96.36 86.65 0.48 150.12 135.82 106.50 96.36 14600114.75 213.10 97.84 0.60 180.02 270.02 114.75 213.10 水平地震力作用下梁的内力计算使用下列公式： 梁左弯矩 梁右弯矩节

18、点左右梁弯矩，将上下柱弯矩的和，按线刚度分配给梁 梁端剪力 柱轴力水平地震力下梁内力表层边梁中梁梁左弯矩梁右弯矩剪力轴力梁左弯矩梁右弯矩剪力轴力463.27 52.21 20.26 -20.26 28.57 28.57 23.81 -23.81 3115.84 110.96 39.79 -60.05 60.72 60.72 50.60 -74.41 2168.36 153.39 56.45 -116.50 83.93 83.93 69.94 -144.35 1 211.10 204.14 72.85 -189.34 111.70 111.70 93.09 -237.44 6 竖向内力计算6.1

19、 计算单元仍取轴线一榀框架为计算单元，计算宽度7.2米，两边各取一房间。由于走廊板为单向板，室内板为双向板，且房间内布置有次梁。阳台板为单向板，其建立弯矩通过挑梁传到主框架。计算简图如下6.2荷载计算6.2.1 底层三层恒载计算q1表示边框架梁及墙自重，作用形式为均布荷载q1=50025025+20175002+280020012=10.19 kN/mq2 表示中框架自重q2=25010025+20172502=0.8 kN/mq1为传给框架梁的梯形均布荷载q1=2.893.6=10.404 kN/mP1为传给边框架柱的恒载，包括三角形具梯形均布荷载的和，次梁的自重，阳台门、窗、墙、板、梁的自

20、重，梁的自重。P1=（3.61.8/2）2+（2.1+5.7）/21.82.89+5.265+(38.00-15.276+8.64+36.86-4.99)2=226.37kNP2 为传给中框架柱的恒载 P2=（3.61.8/2）2+（2.1+5.7）/21.8 2.89+21.312+ 2.893.61.231.24=143. 11 kNM1为阳台挑梁传给框架柱的弯矩M1=(8.64+12.292)0.6+(36.86-4.99)21.2=96.42kNm6.2.2 顶层恒载计算q1,q2同上q1=4.243.6=15.26kN/mP1=115.35kNP2=112.06kNM1=5.184

21、kNm6.2.3 底层三层活载计算q1=23.6=7.2kN/mP1=P2=(3.61.8)0.52+(2.1+5.7)1.8+1.27.22=44.28 kN6.2.4 顶层活载计算q1=23.6=7.2 kN/mP1=P2=(3.61.8)1.52+(2.1+5.7)0.51.80.35=4.73 kN雪荷载q1=0.353.6=1.26 kN/mP1=P2=(3.61.8)1.52+(2.1+5.7)0.51.80.35=4.73 kN6.2.5 荷载汇总及计算简图横向框架恒载汇总表层次q1/（kN/m)q2/（kN/m)q1/（kN/m)P1/（kN/m)P2/（kN/m)410.19

22、 0.80 15.26 115.35 112.06 1-310.19 0.80 10.40 226.57 143.11 横向框架活载汇总表层次q1/（kN/m)q2/（kN/m)q1/（kN/m)P1/（kN/m)P2/（kN/m)410.19 0.80 7.2（1.26）27(4.73)27(4.74)1-310.19 0.80 7.20 44.28 44.28 注:表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况=1800/5700=0.316 2=0.0997 3=0.031-22+3=0.83顶层等效均布荷载 22.86 kN/m一三层等效均布荷载 18.83 kN/m6.3 内力计算梁端、柱端

23、的弯矩采用弯矩二次分配法计算。结构与荷载对称，故计算时可采用半框架。竖向恒载作用下的内力计算过程层次数下柱右梁上柱不平衡弯矩左梁下柱右梁上柱不平衡弯矩4线刚度4.97E+102.16E+107.13E+102.16E+104.97E+101.18E+108.31E+10分配系数0.70 0.30 0.26 0.60 0.14 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩5.18 -61.89 -56.71 61.89 -2.30 放松AC轴线39.54 17.17 8.58 4.23 72.41 放松BD轴线-9.40 -9.40 -18.81 -43.31 -10.29

24、 放松AC轴线6.56 2.85 1.42 1.06 2.48 放松BD轴线-0.32 -0.64 -1.48 -0.35 最终弯矩51.28 -51.60 52.45 -44.80 -7.65 3线刚度4.97E+102.16E+104.97E+101.21E+112.16E+104.97E+101.18E+104.97E+101.33E+11分配系数0.41 0.18 0.41 0.16 0.37 0.09 0.37 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩96.42 -50.98 45.44 50.98 -2.02 放松AC轴线-18.67

25、-8.11 -18.67 -4.05 2.18 47.09 放松BD轴线-3.83 -3.83 -7.65 -17.63 -4.19 -17.63 放松AC轴线1.57 0.68 1.57 0.34 -0.07 0.27 放松BD轴线-0.02 -0.04 -0.10 -0.02 -0.10 最终弯矩79.33 -62.25 -17.09 39.57 -17.73 -4.12 -17.73 2线刚度4.97E+102.16E+104.97E+101.21E+112.16E+104.97E+101.18E+104.97E+101.33E+11分配系数0.41 0.18 0.41 0.16 0.3

26、7 0.09 0.37 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩96.42 -50.98 45.44 50.98 -2.02 放松AC轴线-18.67 -8.11 -18.67 -4.05 2.18 47.09 放松BD轴线-3.83 -3.83 -7.65 -17.63 -4.19 -17.63 放松AC轴线1.57 0.68 1.57 0.34 -0.07 0.27 放松BD轴线-0.02 -0.04 -0.10 -0.02 -0.10 最终弯矩79.33 -62.25 -17.09 39.57 -17.73 -4.12 -17.73 1线刚度

27、3.21E+102.16E+104.97E+101.03E+112.16E+103.21E+101.18E+104.97E+101.15E+11分配系数0.31 0.21 0.48 0.19 0.28 0.10 0.43 传递系数0.33 0.50 0.50 0.50 0.33 0.50 0.50 初始弯矩96.42 -50.98 45.44 50.98 -2.02 放松AC轴线-14.11 -9.49 -21.85 -4.74 2.51 46.73 放松BD轴线-4.38 -4.38 -8.76 -13.02 -4.79 -20.17 放松AC轴线1.36 0.91 2.10 0.46 -0

28、.10 0.36 放松BD轴线-0.03 -0.07 -0.10 -0.04 -0.16 最终弯矩83.67 -63.97 -19.74 37.87 -13.12 -4.43 -20.32 竖向恒载作用下框架梁柱的最终弯矩层下柱右梁上柱左梁下柱右梁上柱451.28 -51.60 0.00 52.45 -44.80 -7.65 0.00 379.33 -62.25 -17.09 39.57 -17.73 -4.12 -17.73 279.33 -62.25 -17.09 39.57 -17.73 -4.12 -17.73 183.67 -63.97 -19.74 37.87 -13.12 -4.

29、43 -20.32 竖向活载作用下的内力计算表层次数下柱右梁上柱不平衡弯矩左梁下柱右梁上柱不平衡弯矩4线刚度4.97E+102.16E+107.13E+102.16E+104.97E+101.18E+108.31E+10分配系数0.70 0.30 0.26 0.60 0.14 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩0.75 -2.83 -2.08 2.83 放松AC轴线1.45 0.63 0.31 0.20 3.35 放松BD轴线-0.43 -0.43 -0.87 -2.00 -0.48 放松AC轴线0.30 0.13 0.07 0.04 0.11 放松BD轴线-0

30、.01 -0.03 -0.07 -0.02 最终弯矩2.51 -2.52 2.31 -2.07 -0.25 3线刚度4.97E+102.16E+104.97E+101.21E+112.16E+104.97E+101.18E+104.97E+101.33E+11分配系数0.41 0.18 0.41 0.16 0.37 0.09 0.37 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩4.40 -16.18 -11.78 16.18 放松AC轴线4.84 2.10 4.84 1.05 0.72 17.95 放松BD轴线-1.46 -1.46 -2.92 -6

31、.72 -1.60 -6.72 放松AC轴线0.60 0.26 0.60 0.13 0.09 0.22 放松BD轴线-0.02 -0.04 -0.08 -0.02 -0.08 最终弯矩9.84 -15.30 5.44 14.41 -6.80 -0.81 -6.80 2线刚度4.97E+102.16E+104.97E+101.21E+112.16E+104.97E+101.18E+104.97E+101.33E+11分配系数0.41 0.18 0.41 0.16 0.37 0.09 0.37 传递系数0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 初始弯矩4.40 -16.

32、18 -11.78 16.18 放松AC轴线4.84 2.10 4.84 1.05 0.72 17.95 放松BD轴线-1.46 -1.46 -2.92 -6.72 -1.60 -6.72 放松AC轴线0.60 0.26 0.60 0.13 0.09 0.22 放松BD轴线-0.02 -0.04 -0.08 -0.02 -0.08 最终弯矩9.84 -15.30 5.44 14.41 -6.80 -0.81 -6.80 1线刚度3.21E+102.16E+104.97E+101.03E+112.16E+103.21E+101.18E+104.97E+101.15E+11分配系数0.31 0.2

33、1 0.48 0.19 0.28 0.10 0.43 传递系数0.33 0.50 0.50 0.50 0.33 0.50 0.50 初始弯矩4.40 -16.18 -11.78 16.18 放松AC轴线3.66 2.46 5.66 1.23 0.83 18.24 放松BD轴线-1.71 -1.71 -3.42 -5.08 -1.87 -7.87 放松AC轴线0.53 0.36 0.82 0.18 0.12 0.30 放松BD轴线-0.03 -0.06 -0.08 -0.03 -0.13 最终弯矩8.59 -15.10 6.48 14.11 -5.16 -0.95 -8.00 竖向活载作用下框架梁柱的最终弯矩层下柱右梁上柱左梁下柱右梁上柱42.51 -2.52 0.00 2.31 -2.07 -0.25 0.00 39.84 -15.30 5.44 14.41 -6.80 -0.81 -6.80 2