论文总字数：139785字

摘 要

本次毕业设计的题目是安徽科技学院学生宿舍。安徽科技学院学生公寓，半地下层 2.7m，各标准层3.3m，建筑总高22.5m，经研究该建筑为钢筋混凝土框架结构。

本设计主要是对安徽科技学院学生宿舍框架结构进行设计。后续计算书中包括：结构平面布置、荷载计算、屋盖楼盖设计、框架受力分析（包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载）、框架内力组合、框架截面设计、楼梯设计和基础设计等部分。

在拿到项目的建筑图后，首先需要对建筑进行结构分析，完成合理的结构布置。在结构布置的基础上，进行屋盖、楼盖的楼板和次梁的设计。然后，选取结构中比较具有代表性的一榀框架进行设计，先要对框架受力进行分析，再应用Excel等计算软件对所算出的荷载标准值进行组合，选取最不利组合的内力值为框架的设计值，由此完成框架的截面设计。最后需要对结构中的楼梯和基础进行设计，完成一整栋建筑的手算部分。

手算结束后，借助专业的结构设计软件——PKPM对整个建筑进行电算，完善手算中没有涉及的部分，并对比手算结果，查找手算误差并分析其原因。最后结合手算和电算的结果绘制结构的部分施工图。

关键词：结构设计 钢筋混凝土结构 框架结构

Frame Structure Design of Anhui Science and Technology University student apartment

Student ID: 051111618

Name: Mengwei Wang

Faculty adviser: Yongming Tu

School of Civil Engineering, Southeast University

[Abstract] This project is a multi-layer reinforced concrete frame, which employs longitudinal transverse bearing frame. In the design I have mainly done the structural design of the edged frame. After the determination of the array of structure, the typical value of gravity load is computed. Then the self-virbration period is calculated by utilizing the assumed peak-displacement method. By way of the bottom-shear force method, we can gain the interlayer shear resulting by the horizontal seismic force. The shear of each column can be assigned according to the shearing stiffness. Then the internal force can be easily calculated. After the calculation of the internal force caused by dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software. By comparing the sets of combination force, the most adverse internal force is selected and used to design the section of the components, e.g. columns and beams. Slab stair is adopted in the design of stairs, whose design contains the design of components such as landing slab, flight slab and landing beam. By comparing, pile foundation is adopted to primarily resist great value of vertical load. It includes the design of pile and pile cap. Finally making use of PKPM software to model and comparing with the manual results. After modifying, the structural working drawings are plotted.

[Keywords] Concrete frame Structure PKPM Combination force Gravity load Live load

目录

第一章 工程设计资料 1

1.1 工程概况 1

1.2 自然条件 2

第二章 结构布置及计算简图 3

2.1 结构尺寸估算 3

第三章 荷载计算 5

3.1恒荷载计算 5

3.2 活荷载的计算 7

第四章 屋盖、楼盖设计 8

4.1 屋盖设计 8

4.2 标准层楼板设计 11

4.3 屋盖次梁设计 16

4.4 标准层次梁1设计 19

4.5 标准层次梁2设计 22

第五部分 竖向荷载下框架内力计算 25

5.1框架计算简图 25

5.2 框架恒荷载计算 27

5.3 恒载下框架内力计算 30

5.4 框架活荷载计算 37

5.5 活载下框架内力计算 39

第六部分 风荷载作用下框架内力计算 50

6.1 风荷载作用下的内力计算 50

6.2风荷载作用下的侧移计算 52

第七部分 水平地震作用下框架内力计算 52

7.1 重力荷载代表值计算 52

7.2 水平地震作用计算 55

第八部分、内力组合 59

8.1 非抗震框架梁内力组合 60

8.2 框架柱内力组合 71

第九部分 梁柱截面设计 81

9.1框架梁截面设计 81

9.2框架柱截面设计 86

第十部分 基础设计 90

10.1 基础设计资料 90

10.2 基础设计 90

10.3 基础连梁设计 95

第十一部分 楼梯部分 96

11.1 设计资料 96

11.2 底层楼梯的结构设计 97

11.3 标准层楼梯结构设计 101

第十二部分 手算与电算的比较 104

12.1 结构基本周期 104

12.2 位移 104

12.3 底层柱轴力设计值 105

致谢 106

附录 107

第一章 工程设计资料

1.1 工程概况

安徽科技学院学生公寓，半地下层 2.7m，各标准层3.3m，建筑总高22.5m（地上部分高度为19.8m），经研究该建筑为钢筋混凝土框架结构。

该建筑安全等级及使用年限：

建筑结构安全等级为二级；

设计使用年限为50年；

建筑抗震设防类别为丙类；

框架抗震等级为三级；

地基基础设计等级为乙级；

建筑物耐火等级为二级。

基本风压：w₀ =0.35kN/m²（50年一遇）； 基本雪压：w₀ =0.40kN/m²（50年一遇）；风荷载体型系数为0.8；地面粗糙程度：C类；

抗震烈度：7度（0.10g），第一组，水平地震影响系数最大值为0.08，特征周期值0.35；建筑场地类别为：II类。

勘察期间测得静止地下水位埋深为0.60～3.60m，相应的稳定地下水位标高为18.17～19.60m。根据搜集的相关水文地质资料，地下水水位年变化幅度2.0～3.0m。设计基准期内最高水位埋深按拟建场区整平标下 0.50m 进行考虑。

屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，100～140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩保温层，六层做法防水层。

楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。

墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m³，厚度240mm。

门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m²，窗为钢框玻璃窗，自重0.4 kN/m²。

1.2 自然条件

基本风压：0.35kN/m²，基本雪压：0.45kN/m²，地面粗糙度类别：C类。

活荷载：不上人屋面均布活荷载标准值0.7kN/m²，楼面活荷载标准值2.0kN/m²，楼梯活荷载标准值2.0 kN/m²，浴室与卫生间活荷载标准值为2.5 kN/m²。

本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。

第二章 结构布置及计算简图

2.1 结构尺寸估算

2.1.1 横向框架梁

(1) 截面高度

框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L，

h=L=×7200＝600~900mm，

取h=600mm。

(2) 截面宽度

b=h=×600＝200~300mm，

取b=300mm。

（抗震两遍的主梁设为500mm×300mm）

2.1.2 纵向框架梁

(1) 截面高度

h=L=×7200＝600~900mm，

取h=600mm。

(2) 截面宽度

b=h=×700＝200~300mm，

取b=300mm。

2.1.3 次梁

（1) 截面高度

h=L₁=×7200＝400~600mm，

取h=500mm。

(2) 截面宽度

b=h=×500＝200~300mm，

取b=300mm。

2.1.4 走廊连梁

(1) 截面高度

框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L，

h=L=×2400＝200~300mm，

取h=300mm。

(2) 截面宽度

b=h=×200＝67~100mm，

取b=300mm。

2.1.5 突出走廊处连梁及抗震缝边主梁

(1) 截面高度

框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=L，

h=L=×3600＝300~450mm，

取h=300mm。

(2) 截面宽度

b=h=×300＝100~150mm，

取b=300mm。

2.1.6 框架柱

按轴压比限值公式计算，抗震等级为三级，N_c=15kN/m³, 混凝土取C30，f_c=14.3MPa，框架柱取正方形，

中柱N=1.4×15×7.2×4.8×6=4354.56kN，

边柱N=1.4×15×7.2×3.6×6=3265.92kN，

取中柱截面700×700mm，取边柱截面600×600mm，抗震缝两边的柱为400×400mm。

2.1.7 楼板、屋面板

h≥L₁/50=3600/50=72mm， h≥L₁/50=2400/50=48mm，

考虑到预埋管道的布置，取板厚100mm。

第三章 荷载计算

3.1恒荷载计算

3.1.1 有保温层上人屋面

50厚C30细石混凝土内配∅4~∅6@200双向 0.05m×25kN/𝑚3=1.25kN/𝑚²

3厚1：2.5石灰砂浆隔离层 0.003m×20kN/𝑚³=0.06kN/𝑚²

15厚 1：2.5水泥砂浆找平层 0.015m×20kN/𝑚³=0.3kN/𝑚²

35厚挤塑聚苯保温板（30kg/𝑚³） 0.035m×0.3kN/𝑚³=0.0105kN/𝑚²

高聚物改性沥青防水卷材（35kg/10𝑚²） 0.035kN/𝑚²

20厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.02m×20kN/𝑚³=0.4kN/𝑚²

NZL轻质粒找坡2%，最薄处 40(0.04 2%×18.5)m×6kN/𝑚³= 2.46𝑘𝑁/𝑚²

现浇钢筋混凝土屋面板 0.12m×25kN/𝑚³=3kN/𝑚²

合 计 7.5155kN/m²

屋面恒荷载取 7.6 kN/m².

3.1.2 楼面荷载

1.水泥楼面

5厚1:11:1水泥细砂浆结合层 0.005m×20kN/𝑚³=0.1kN/𝑚²

20 厚 1:2 1:2水泥砂浆找平层 0.02m×20kN/𝑚³=0.4kN/𝑚²

100厚钢筋混凝土楼板 0.1m×25kN/𝑚³=2.5kN/𝑚²

20厚乳胶漆吊顶 0.02m×17kN/𝑚³=0.34kN/𝑚²

合 计 3.34 kN/m²

2、防滑地砖楼面（卫生间）

5厚1:11:1水泥细砂浆结合层 0.005m×20kN/𝑚³=0.1kN/𝑚²

20厚1:2 1:2水泥砂浆找平层 0.02m×20kN/𝑚³=0.4kN/𝑚²

120厚钢筋混凝土楼板 0.12m×25kN/𝑚³=3kN/𝑚²

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