南京市某高校学生宿舍楼的建筑和结构设计.doc

1、本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 63 页 1 引言 毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节， 这次的毕业设计不仅是对我们四年专业学习的总结，也为我们提供了一次系统的整合和运用所学的专业知识的机会 。 在指导老师的帮助下， 我 经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，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 。 本次毕业设计分建筑设计和结构设计两部分，建筑设计包括建筑平面图、剖面图、立面图及建筑构造详图；结构设计包括上部结构设计、楼梯、楼板设计 。 2 建筑设计说明 2.1 工程概况 本毕业设计课题为 南京市某高校 学生宿舍

2、楼的建筑和结构设计。 建筑总面积为 4000 平方米左右， 钢筋混凝土框架结构，层数 4 层。要求具有标准宿舍、传达值班室、卫生设施等功能， 其中卫生间采用轻质隔墙、隔板进行分隔 。 2.2 建筑设计原则 建筑功能布置合理，满足使用要求。立面美观大方，采光通风良好，符合建筑防火规范要求。方案经济合理，计算分析方法恰当，结果正确，构造合理。建筑和结构设计均符合有关国家规范要求，施工图绘制规范，表达清楚。 2.3 建筑设计 宿舍 楼 的人 员流动相对较大，基于消防的考虑，本工程采用一字型布局。整栋建筑采用内廊式的通道形式，内廊 通道设计宽度为 2.4m。底层有一个主入口，两个分入口，设有两部楼梯，

3、能满足消防和交通要求。为了满足功能的需要，建筑布局以大开间为主。开间为 3.6m，进深为 7m，并设有伸缩缝，宽度为 100mm。建筑层高均为 3.3m。 2.4 建筑略图 建筑缩略图 见 图 2.1-2.3。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 63 页 图 2.1 底层平面图 图 2.2 正立图 图 2.3 剖 面图 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 63 页 3 结构 设计说明 结构设计根据建筑施工图确定结构方案 ， 划分板块 。 本方案中未布置次梁 ，根据规范，由跨度确定梁板的截面尺寸 ；柱的 截面尺寸由轴压比限值初步确定，也可假定一配筋率根据轴心受压柱来计算柱的截面

4、尺寸。 3.1 结构设计与分析概述 1 楼盖的设计：本设计选择 三 层楼盖进行设计。按照荷载分析、内力计算及配筋的一般过程，设计楼板。 2 框架的设计：选取 12 轴线所在框架进行设计。按照荷载分析、内力分析（包括恒载、活载和水平地震三种作用下的内力分析）、侧移分析和验算（由于多层框架结构的整体弯曲变形很小，故仅验算其整体剪切变 形）、内力组合、截面设计的一般过程进行。其中：竖向荷载作用下的内力分析采用分层法；水平荷载作用下采用 D 值法。 3 楼梯的设计：采用现浇板式楼梯。包括梯段板的设计、平台板的设计以及平台梁的设计。 3.2 设计内容 本设计计算书包括标 三层 楼 盖 的设计计算 、 楼

5、梯的设计计算 、 一 榀框架 的设计计算 。 计算方法及原理应满足结构设计规范标准。 4 结构 设计 4.1 基本 设计资料 建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为 50 年。建筑结构安全等级为二级，三级框架，抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.1g，设计地震分组为第 一 组， 场地类别为 类 ， 基本风压为 0.40kN/m2；基本雪压为 0.65 kN/m2（ n=50 年） 。 本工程选用混凝土强度等级主要为 C30，梁、柱内纵向钢筋选用 HRB335 钢筋，梁柱箍筋军采用 HPB235 钢筋。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 63 页 4.1.1 结构布置 1

6、 确定板厚 双向板 h=l0/45=3600/45=80mm。 因此取板厚为 100mm。 2 梁的尺寸确定 框架梁为梁跨的 1/8 1/12，梁宽为梁高的 1/2 1/3。横向框架梁梁跨度为7m， 走道梁跨度为 2.4m。故框架梁和走道梁的截面为 250600mm。 3 柱的截面尺寸确定 N=1.412(1.8+1.8)(3.5+1.2)4=1137kN （其中 1.4 为放大系数） 采用强度等级为 C30 的混凝土， fc=14.3N/mm2，则 取 ,柱的截面尺寸为 。 4.1.2 楼屋面 及墙身 做法 楼面做法： 30mm 现制水磨石 70mm 水泥焦渣 100mm 钢筋混凝土 20m

7、m 石灰砂浆 屋面做法（不上人屋面）： 4mm厚 APP卷材防水层 20mm 厚水泥砂浆找平层 100140mm 厚水泥膨胀珍珠岩 100mm 厚现浇钢筋混凝土板 20mm 厚板底抹灰 墙 身 做法：外墙为 240 普通机制砖墙填充墙，用 M5 混合砂浆砌筑。用混合砂浆做粉刷，厚 20mm。 4.1.3材料 混凝土强度等级为 C30， fc=14.3N/mm2， ft=1.43N/mm2； 梁柱中受力纵筋均本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 63 页 采用 HRB335 钢筋， fy=300N/mm2,其他均采用 HPB235 钢筋， fy=210N/mm2。 4.2 楼板平面图 楼板

8、平面及 板型划分 如图 4.1所示 图 4.1楼板平面及 板型划分 4.3 楼板设计 1) 恒荷载计算 30mm 现制水磨石 70mm 水泥焦渣 100mm 钢筋混凝土 20mm 石灰砂浆 小计： 4.47kN/m2 2) 活荷载计算 根据不同的荷载及支承情况，整个楼盖可以分为 B1、 B2 、 B3、 B4、 B5 五 种区格板。 根据规范：活荷载统计如表 4.1 所示 表 4.1 活荷载统计值 类别 标准宿舍 杂物室 走 廊 楼梯 卫生间 活荷载值 kN/mm2 2.0 2.5 2.5 2.5 2.0 根据规范，当隔墙位置可灵活布置时，非固定隔墙的自重应取每延米长墙重的 1/3 作为楼面活

9、荷载的附加值计入 (kN/m2),附加值不小于 1kN/m2。 隔墙自重为0.9 kN/m2，由于 0.91/3=0.31.0，故活荷载附加值为 1.0 kN/m2。 B3、 B4、 B5 板上无轻质隔 墙墙板， 故其活荷载标 准 值为 2.5 kN/m2； B1、 B2 板上有轻质隔 墙板， 故其活荷载标准值为 3.0 kN/m2； 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 63 页 3) 荷载设计值计算 (按弹性理论进行设 计 )。 按由活荷载效应控制的组合计算： B3、 B4、 B5 板 g = 1.2 4.47 = 5.364kN/m2 q = 1.4 2.5 = 3.5kN/m2

10、g + q/2 = 5.364 + 3.5/2 = 7.114kN/m2 q/2 = 3.5/2 = 1.75kN/m2 g + q = 5.364 + 3.5 = 8.864kN/m2 B1、 B2 板 g = 1.2 4.47 = 5.364kN/m2 q = 1.4 3.0 = 4.2kN/m2 g + q/2 = 5.364 + 4.2/2 = 7.464kN/m2 q/2 = 4.2/2 = 2.1kN/m2 g + q = 5.364 + 4.2 = 9.564kN/m2 4) 计算跨度 跨度按轴线间距离计算 5) 弯矩计算 跨中最大弯矩为当内支座固定时在 g+q/2 作用下的跨中

11、弯矩值，与内支座铰支时在 q/2 作用下的跨中弯矩值之和。本题计算时混凝土的泊松比取 0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时 g+q 作用下的支座弯矩。 楼板按弹性理 论计算所得弯矩值见表 4.2 6) 截面设计 截面的有效高度：环境类别为一类，混凝土强度等级为 C30，板的混凝土保护层最小厚度为 15mm，故取 as=20mm。选用 10钢筋，故 h01=100 20=80 mm, h02=80 10=70mm。 fc=14.3N/mm2, ft=1.43N/mm2, fy=210N/mm2,b=0.614。 截面设计用的弯矩： 近似 取 =0.95， As= ， 楼盖的配筋计算见表 4.3

12、。 最小配筋率：因为 ，故取smin=0.306%，则 Asmin=0.306%1000100=306mm2。本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 63 页 表 4.2 标准层按弹性理论计算的弯矩值 区格 项目 B1 B2 B3 B4 B5 l01(m) 3.6 3.6 2.4 2.4 2.4 l02(m) 7 7 3.6 3.6 3.6 l01/ l02 0.51 0.51 0.67 0.67 0.67 m1 m2 1m 1m 2m 2m 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 63 页 表 4.3 标准层楼板配筋计算表 l01方向 80 0% 5. 472 342 . 9 10

13、200 393l02方向 70 0% 1. 700 121 . 7 10 200 393l01方向 80 20% 3. 974 249 . 0 10 200 393l02方向 70 20% 2. 906 208 . 1 10 200 393l01方向 80 20% 1. 503 94. 2 10 200 393l02方向 70 20% 1. 085 77. 7 10 200 393l01方向 80 20% 1. 795 112 . 5 10 200 393l02方向 70 20% 0. 898 64. 3 10 200 393l01方向 80 20% 1. 593 99. 8 10 200 3

14、93l02方向 70 20% 0. 745 53. 3 10 200 39380 0% - 10. 238 641 . 5 10 120 65480 20% - 8. 190 513 . 2 10 150 52380 20% - 4. 366 273 . 6 10 200 39380 20% - 4. 366 273 . 6 10 200 39380 20% - 8. 190 513 . 2 10 150 52380 20% - 4. 366 273 . 6 10 200 39380 20% - 4. 366 273 . 6 10 200 39380 20% - 2. 329 145 . 9

15、10 200 39380 20% - 2. 329 145 . 9 10 200 39380 20% - 2. 329 145 . 9 10 200 393As 配筋实配 As（ mm2)跨中B1区格B2区格B3区格B4区格B5区格项目截面h0( m m ) 折减 m (K N m )支座B1- B1B1- B2B1- B3B1- B4B2- B2B4- B5B3- B4B2- B4B2- B5B4- B44.4 楼梯设计 4.4.1 设计资料 该 宿舍楼 采用现浇板式楼梯，层高为 3.3m，踏步尺寸为 150mm270mm。楼 梯的踢面和踏面均做水磨石层，底面为石灰砂浆抹灰。混凝土强度等级为

16、 C30。板采用 HPB235 级钢筋；梁纵筋采用 HRB335 级钢筋。楼梯上均布活荷载标准值 。楼梯的平面布置图如图 4.2 所示。 4.4.2 梯段板设计 板倾斜角 tan=150/270=0.556， cos=0.874。板斜长为 2.7/0.874=3.089m，板厚约为板斜长的 1/25， h=120mm。取 1m 宽板带计算。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 63 页 图 4.2 楼梯平面布置图 1） 荷载设计 值计算 水磨石面层 (0.27 + 0.150) 0.65/0.27 = 1.011kN/m 踏步和斜板自重 0.5 0.27 0.150 25/0.27 =

17、 1.875kN/m 混凝土斜板 0.12 25/0.874 = 3.432kN/m 板底抹灰 0.02 17/0.874 = 0.389kN/m 恒荷载标准值 活荷载标准值 总荷载设计值 2) 截面设计 板水平计算跨度： ln=2700mm=2.7m 弯矩设计值：板的有效高度： h0=120-20=100mm。 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 63 页 选配 10180， 实有 As=436mm2 符合要求。 分布筋每级踏步布置一根 8。 4.4.3 平台板设计 设平台板厚 h=100mm，取 1m 宽板带计算。 1) 荷载计算 水磨石面层 100mm 厚混凝土板 20mm 厚板底抹灰 恒荷载标准值 活荷载标准值 总荷载设计值 2) 截面设计 平台板的计算跨度 弯矩设计值 板有效高度