中心医院住院部大楼设计计算书.doc

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1、目录摘 要IABSTRACTII前 言IV第一章 建筑设计11.1设计资料11.11建筑地点11.2建筑技术条件11.21地形概况11.22气象条件11.23水文地质条件11.24地震效应评价及地基岩土承载力特征值建议值11.25建筑特点1第二章 结构设计32.1设计资料32.2结构布置及计算简图的确定32.2.1结构布置32.2.3结构计算简图4第三章 重力荷载计算53.1屋面及楼面的永久荷载标准值53.2屋面及楼面可变荷载标准值53.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算53.4重力荷载代表值7第四章 横向框架侧移刚度计算84.1 梁、柱线刚度计算84.2 柱侧移刚度计算9第五章 横向水平荷载作

2、用下框架结构的内力和侧移计算115.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算115.1.1横向自振周期计算115.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算115.1.3 水平地震作用下的位移验算125.1.4 水平地震作用下框架内力计算135.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算165.2.1风荷载标准值165.2.2风荷载作用下的水平位移验算175.2.3风荷载作用下框架结构内力计算18第六章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算216.1横向框架内力计算216.1.1 计算单元216.1.2荷载计算216.1.3内力计算236.2横向框架内力组合336.2.1结构抗震等级336.2.2框

3、架梁内力组合336.2.3框架柱内力组合35第七章 截面设计407.1框架梁407.1.1梁的正截面承载力计算407.1.2梁斜截面受剪承载力427.2框架柱447.2.1剪跨比和轴压比验算447.2.2柱正截面承载力计算447.2.3 柱斜截面受剪承载力计算46第八章 楼梯设计488.1梯段板计算488.2 平台板计算498.3 平台梁计算498.4梯段板计算508.5 平台板计算518.6平台梁计算52第九章 基础设计549.1地基承载力计算及基础底面积确定549.1.1柱549.1.2B柱549.2基础高度验算559.2.1 A柱559.2.2 B柱569.3 基础配筋计算579.3.1

4、 A柱579.3.2 B柱57第十章 结构电算内容5910.1结构总体和各层信息5910.1.1总体信息5910.1.2地震信息5910.1.3风导算信息6010.1.4调整信息6110.1.5组合系数6110.1.6材料信息62101.7每层几何信息6210.1.8每层材料信息6310.2各层的重量、质心和刚度中心6310.3各层各层的柱面积、短肢墙面积、一般墙面积、墙总长、建筑面积、单位面积重量6410.4风荷载6410.5层刚度比6510.51效剪切刚度比(高规E.0.1)6510.5.2侧向刚度比(抗规3.4.3条文说明)6510.6实际模型下的结构位移6610.61静力荷载作用下位移

5、6610.6.2地震作用下位移6910.7截面计算输出结果7110.7.1柱截面计算输出结果7110.7.2梁截面计算输出结果86土木工程毕业设计总结96致 谢98参考文献992013届土木工程（建筑结构工程）毕业设计（论文）摘 要 毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。它具有很强实践性和综合性，是培养学生独立工作的一种良好途径和方法。在设计过程中，我重温和巩固了以前所学的基础理论和专业技术知识，弥补了自身在这些方面的欠缺，同时更深刻地体会到了作为一名房建工作者无论是在设计还是在施工过程中，都必须以科学严谨的态度将理论与实践切实联系起来。在设计

6、中，我翻阅了大量的参考资料，努力使所学的知识不断地系统化，不断地融会贯通。 本次毕业设计题目为中心医院住院部大楼设计。设计内容包括建筑设计、结构设计。本设计主体为六层，底层高为3.6米，其余层高为3.3米，总建筑面积近为6000平方米，室内外高差为0.20米，本工程设定相对标高0.000。功能上满足住院部大楼的使用要求，能够充分的利用有限的空间使布局更加合理。 本工程采用钢筋混凝土框架结构，建筑抗震设防烈度为7度，基础采用柱下独立基础。结构计算包括手算和电算两部分，其中手算部分包括：一榀框架的结构计算，框架柱下基础的计算。电算部分采用广厦CAD结构设计软件进行分析计算。 通过毕业设计，综合应用

7、四年的所学的专业知识，使我的专业水平得到很大提高，为将来的工作打下了坚实的基础。关键词：建筑设计，荷载统计，内力组合，构件设计ABSTRACTGraduation is to train students integrated use of the basic theory, basic knowledge and basic skills to analyze and solve practical problems. It has a strong practical and comprehensive, is to train students to work independently

8、 as a good approach and methodology. In the design process, I revisit and consolidate what they have learned on the basis of the previous theoretical and technical expertise in these areas to make up for the lack of its own, but also insight into the bridge as a worker in either the design or in the

9、 construction process must be based on rigorous scientific approach to linking theory and practice effectively. In the design, I read a lot of reference materials, and strive to make their knowledge constantly systematic, continuous mastery.The graduation project titled Central Hospital inpatient bu

10、ilding designs. Design elements include architectural design, structural design. The design of the main body of six, bottom height of 3.6 m, and the remaining storey of 3.3 meters, a total construction area of nearly 6,000 square meters of indoor and outdoor height of 0.20 meters, the project set th

11、e relative elevation 0.000. Functionality to meet the requirements for use in inpatient building, can take full advantage of the limited space to make the layout more reasonable. This project uses reinforced concrete frame structure, building seismic intensity of 7 degrees, the foundation uses indep

12、endent foundation under column. Structural calculations including hand calculations and Computing two parts, one hand calculation section includes: a-bay frame structure calculation, a calculation based on the framework of the next column. Computer part adopts mansions CAD design software for analys

13、is calculations. By graduation, a four-year comprehensive application expertise have learned to make my professional level has been greatly improved for future work to lay a solid foundation.KEY WORDS：architectural design, load ltatistics, combined forces, component design前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是

14、毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本次毕业设计所选题目是：中心医院住院部大楼设计，要求设计的建筑面积为：8000左右，建筑主体为6层，拟采用钢筋混凝土框架结构，设计耐久年限是50年，抗震设防等级为7级。 本课题的设计将分为建筑设计、结构设计及毕业设计整理六个方面。建筑设计分为初步设计及施工图设计两个阶段，在此阶段将拟定建筑方案，确定建筑使用的材料及做法，确定建筑的总体形状及各种尺寸，绘出平、立、剖、总平面图、详图、写出施工说明并列出门窗明细表；结构设计部分包括计算确定荷载，同时进行荷载分析、内力计算，进行最终结构图的绘制；毕业设计整理

15、阶段完成对给定的英文文献的翻译工作，按学校毕业设计条例及教研室实施细则整理毕业设计成果，做好毕业答辩准备工作。设计全过程将充分考虑安全、经济、适用三要素，建筑设计注意与周围环境的协调，功能区组合合理。考虑建筑自身特点，着力体现出现代化医院既实用又美观大方的形象特点。结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。具体设计内容、施工工艺等将按照规范在施工说明及各式设计图中详细体现。毕业设计三个多月的时间里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正

16、。 二零一三年六月十日III第一章 建筑设计1.1设计资料1.1.1建筑地点住院部大楼位于市区，该区域交通便利，商业繁华，地面粗糙度为C类。1.2建筑技术条件1.2.1地形概况拟建工程位于市区，地形较平坦，地质情况较为简单，无不良地质现象。1.2.2气象条件基本风压 ，常年无积雪。1.2.3水文地质条件场地地下水及土层对砼、砼内钢筋及钢结构等无腐蚀性。1.2.4地震效应评价及地基岩土承载力特征值建议值该场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，该场地设计基本地震加速度值为0.15g，建筑场地类别为类。地基土承载力特征值建议值（见表1）：表1：建筑地层一览表(标准值)序号岩 土分 类土 层深

17、 度 (M) 厚 度范 围 (M)地基承载力fk(kpa)桩 端阻力qp(kpa)桩周摩擦 力qs(kpa)1杂填土0.0-0.50.52粉 土0.51.51.0120103中 砂1.5-2.51.0200254砾 砂2.56.54.03002400305圆 砾6.512.56.0500350060注：）地下稳定水位距地坪8 M以下； ）表中给定土层深度由自然地坪算起。1.2.5建筑特点中心医院住院部大楼设计，该住院部大楼每层建筑面积1000平方米，层数6层，设计使用年限50年。住院部大楼应包括病房（含单间、双人间、多人间等，其中双人间最多），护士站（含护士工作区，配药间），开水房，医生办公室

18、，重症监护室，库房等。住院部大楼底楼通常设有咨询台、缴费处及出入院手续办理、分药房、洗衣房等。各房间大小参见相关规范及实际调研确定。第二章 结构设计2.1设计资料1、设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差200mm。2、墙身做法：墙身为粉煤灰轻渣空心砌块砌筑，用M5混合砂浆砌筑，厚200mm。内粉刷为水泥砂浆，厚20mm。外为贴瓷砖墙面。3、楼面做法：楼板底面为20mm厚石灰砂浆抹底，另做水磨石地面。4、屋面做法：现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保护层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），1：2水泥砂浆找平层厚20mm， 20mm厚石灰砂浆抹灰。5、门窗做法：均为铝合金窗，门采用防盗门

19、和木门。2.2结构布置及计算简图的确定2.2.1结构布置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、立面及剖面设计。平面布置图如图1所示。主体结构共6层，层高1层为3.6m，26层为3.3m。填充墙采用陶粒空心砌块砌筑：外墙240 mm；内墙200mm。(选取横向框架3进行计算)图1框架结构平面布置图2.2.2截面尺寸楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按跨度的估算，尺寸见表2，砼强度采用。 表2： 梁截面尺寸（mm）层次混凝土强度等级横梁纵梁次梁柱截面尺寸可根据式和估算。因为抗震烈度为7度，总高度，查表可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值；各层的

20、重力荷载代表值近似取12，由图2.2可知边柱及中柱的负载面积分别为和。由公式可得第一层柱截面面积为：边柱 中柱 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为和。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计框架柱截面尺寸取值均为，构造柱取，混凝土强度采用。2.2.3结构计算简图基础采用独立基础，基础埋深标高-2.0 m 。框架结构计算简图如图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，层柱高度即为层高，取3.3m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，取3.6+0.2+0.5-0.1=4.2m。第三章 重力荷载计算3.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）： 20mm厚水泥砂浆找平层

21、 100mm厚钢筋混凝土板 100-140mm厚（2找坡）膨胀珍珠岩 60mm厚金属绝热材料复合板 6层做法油毡防水层 V型轻钢龙骨吊顶 合计 4.4915层楼面： 水磨石面层（包括水泥粗砂打底） 0.65 20mm厚板底抹灰 100mm厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 3.803.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值 2.0楼面活荷载标准值 2.03.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载了。具体计算过程从略，计算结果见表3。表3 梁、柱重力荷载标准值层次构件n1

22、纵梁0.30.7251.055.5133.758165.39604.35横梁0.30.7251.055.5136.6272.77横梁0.30.7251.055.5132.4113.23柱0.60.6251.059.4504.24158.76次梁0.30.6251.054.7256.9397.81次梁0.30.6251.054.7252.7112.76次梁0.30.6251.054.7253.9355.28次梁0.30.6251.054.7252328.352-5纵梁0.30.7251.055.5133.758165.39570.33横梁0.30.7251.055.5136.6272.77横梁0

23、.30.7251.055.5132.4113.23次梁0.30.6251.054.7256.9397.81次梁0.30.6251.054.7252.7112.76次梁0.30.6251.054.7253.9355.28次梁0.30.6251.054.7252328.35柱0.60.6251.059.4503.34124.746纵梁0.30.7251.055.5133.758165.39349.2横梁0.30.7251.055.5136.6272.77横梁0.30.7251.055.5132.4113.23次梁0.30.6251.054.7256.9397.81注:1)表中为考虑梁、柱的粉刷层重

24、力荷载而对其重力荷载的增大系数；2）表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量3）梁长度取净长；柱高取层高。外墙为240mm厚粉煤灰轻渣空心砌块（7），外墙面贴瓷砖（0.5），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面。重力荷载为：；内墙为200厚陶粒空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：。木门单位面积重力荷载为； 铝合金窗单位面积重力荷载取；防盗门单位面积重力荷载取。3.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算单元范围内的各楼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，各可变荷载的组合按规定采用，计算简图见图2。1层重力荷载代表值： 2-5层重力

25、荷载代表值： 6层重力荷载代表值： （屋面活荷载不计入） 图3重力荷载标准值计算简图第四章 横向框架侧移刚度计算4.1 梁、柱线刚度计算横梁线刚度计算过程见表4；其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩)，柱线刚度计算见表5。表4 横梁线刚度计算表类别层次AB3007007200BC1-63007003000表5 柱线刚度计算表层次142003300令层柱子的线刚度为i=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：一层柱子:AB、CD跨梁：BC跨梁：4.2 柱侧移刚度计算柱的侧移刚度D值按下式计算：。根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为中框架中柱和边柱

26、、边框架中柱和边柱以及楼、电梯间柱等，计算结果分别见表6。表6 框架柱侧移刚度D值层次简图1边柱0.9260.48726000126516.2中柱3.1500.71037258.126边柱0.7280.26728886.0177427.2中柱2.4750.55359827.6表7 横向框架层间侧移刚度D值层 次123456126516.2177427.2177427.2177427.2177427.2177427.2将上述不同情况下同层框架侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表7。根据表6和表7得：，故该框架为横向规则框架。第五章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1横向水平

27、地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1横向自振周期计算结构顶点的假想位移计算见表8。表8 结构顶点的假想位移计算层 次61380.4751380.475177427.27.781203.03551595.2872975.762177427.216.772195.25541595.2874571.049177427.225.763178.48331595.2876166.336177427.234.754152.72021595.2877761.623177427.243.745117.96611629.3079390.093126516.274.22074.220结构基本自震周期（式5.

28、1），其中T的量纲为m，取，则 5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算本方案结构高度小于40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。因为是多质点结构，所以: 设防烈度按7度考虑，该场地设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，场地土为类，查表得：特征周期Tg=0.35s ，水平地震影响系数最大值因为，所以应考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用：表9各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN）Fi（KN）Vi （KN）620.71380.47528575.830.24995.99795

29、.997517.41595.28727757.990.24293.250189.247414.11595.28722493.550.19675.564264.811310.81595.28717229.10.15057.879322.69027.51595.28711964.650.10440.194362.88414.21629.3076843.0890.06022.989385.872各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图5。5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下式计算（式5.2） 和 （式5.3），各层的层间弹性位移角（式5.4

30、），计算结果如表10。表10 横向水平地震作用下的位移验算层 次695.997177427.20.54110.01433001/60995189.247177427.21.0679.47333001/30944264.811177427.21.4938.40633001/22113322.690177427.21.8196.91433001/18142362.884177427.22.0455.09533001/16131385.872126516.23.0503.05042001/1377由表可见，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值1/13771/550,满足要求,其中是由弹性层间位移角限

31、值查得。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以4轴线框架内力计算，其余框架计算从略。 框架柱端剪力及弯矩按式 （式5.5）；（式5.6）； （式5.7）各柱反弯点高度比 （式5.8）本例中底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y3，其余柱均无修正。表11各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kNDijNm 边 柱Di1Vi1y63.395.997177427.22888615.6290.7280.3115.98835.58753.3189.247177427.22888630.8100.7280.4040.66961.00443.3264.811177427.22888643.113

32、0.7280.4564.02378.25033.3322.690177427.22888652.5350.7280.4578.01495.35123.3362.884177427.22888659.0790.7280.4893.581101.38014.2385.872126516.22600079.3000.9260.65216.489116.571续上表层次hi/mVi/kNDijNm中 柱Di2Vi2y63.395.997177427.259827.632.3702.4750.4244.86561.95653.3189.247177427.259827.663.8132.4750.479

33、8.974111.60943.3264.811177427.259827.689.2932.4750.50147.334147.33433.3322.690177427.259827.6108.8902.4750.50179.669179.66923.3362.884177427.259827.6122.3632.4750.50201.899201.89914.2385.872126516.237258.1113.6373.1500.55262.502214.774梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式:（ 计算结果见表12）（式5.9） ；（式5.10） ；（式5.11）； （式5.12）；表12梁

34、端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力 LVbLVb边柱N1中柱N1635.58718.2247.27.47443.73243.7323.029.155-7.474-21.681576.99246.0257.217.086110.449110.4493.073.633-24.560-78.2284118.91972.4497.226.579173.859173.8593.0115.906-51.139-167.5553159.37496.1857.235.494230.818230.8183.0153.879-86.633-285.9402179.394112.2357.240.5042

35、69.333269.3333.0179.555-127.137-424.9911210.152122.5617.246.210294.112294.1123.0196.075-173.347-574.856注:1)、柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时，左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。2）、表中单位为kNm，V单位N，l的单位为m。左地震作用下框架弯矩、梁端剪力及柱轴力如图6所示：5.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.2.1风荷载标准值风荷载标准值按式（式6.1），基本风压w0=0.75KN/m2。由荷载规范查得（迎风面）和（背风面），C类地区，H/B=20.7/51.6=

36、0.40，查表得： 脉动影响系数=0.40. T1=0.536S ，W0T12=0.215KNS2/m2. 查表得脉动增大系数=1.24。（式6.2）仍取图4轴线横向框架，其负载宽度4.05m，沿房屋高度分布风荷载标准值 根据各楼层标高处高度Hi查取，沿房屋高度的分布见表13。 沿房屋高度的分布见图7（a）。 表13 沿房屋高度分布风荷载标准值层次Hi（m）Hi/H(m）节点荷载（KN）620.71.000.7501.6616.063.7827.28517.40.8410.6931.6025.403.3729.00414.10.6810.651.5204.803.0025.93310.80.5

37、220.651.3984.422.7623.6927.50.3620.651.2764.032.5221.6214.20.2030.651.1543.652.2822.49荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响，本例房屋高度H=20.7m30m，H/B=20.7/17.4=1.190.23,因此，该房屋应不考虑风压脉动的影响。框架结构分析时，应按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载，节点集中荷载见图7（b），第N层集中荷载FN的计算如下：F6=(6.06+5.40)/2+6.06(3.31/2+1.2)1/2 +（3.78+3.3

38、7）/2+3.78(3.31/2+1.2)1/2=27.28KNF5=(5.40+3.37+4.80+3.00)3.31/2 +（6.06-5.40）+（3.78-3.37）3.31/21/3 +（5.40-4.80）+（3.37-3.00）3.31/22/3 =29.00KNF4=(4.80+3.00+4.42+2.76)3.31/2 +（5.40-4.80）+（3.37-3.00）3.31/21/3 +（4.8-4.42）+（3.00-2.76）3.31/22/3 =25.93KNF3=(4.42+2.76+4.03+2.52)3.31/2 +（4.8-4.42）+（3.00-2.76）3

39、.31/21/3 +（4.42-4.03）+（2.76-2.52）3.31/22/3 =23.69KNF2=(4.03+2.52+3.65+2.28)3.31/2 +（4.42-4.03）+（2.76-2.52）3.31/21/3 +（4.03-3.65）+（2.52-2.28）3.31/22/3 =21.62KNF1=3.654.21/2+ 2.284.21/2 +(4.03+3.65)/2+3.653.31/21/2 +（2.28+2.52）/2+2.283.31/21/2 =22.49KN5.2.2风荷载作用下的水平位移验算根据图7（b）所示水平荷载，由式（式6.3）计算层间剪力Vi，然后依据表6求出轴-4线框架的层间侧移刚度，再按式（式6.4）；（式6.