【正文】 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 1 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“ 獨(dú)棟別墅結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)”。這是對本科階段所學(xué)知識的一次總結(jié)和實(shí)戰(zhàn)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題、由理論到實(shí)際的一個實(shí)踐過程，也是為將來走上工作崗位后的實(shí)際工作奠定的一個良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用到了建筑和結(jié)構(gòu)兩方面的知識來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先要確定建筑方案，包括建筑平面布局、房間面積尺寸的確定、建筑立面、剖面圖、大樣圖的繪制和建筑設(shè)計(jì)總說明等內(nèi)容。在進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段后，我運(yùn)用PKPM 軟件依次完成了結(jié)構(gòu)布置方案和選型 、荷載統(tǒng)計(jì)、 SATWE 設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)置、SATWE 計(jì)算結(jié)果分析、樓板的設(shè)計(jì)、框架梁設(shè)計(jì)、框架柱設(shè)計(jì)、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及樓梯設(shè)計(jì)等內(nèi)容 ,并完成了部分結(jié)構(gòu)施工圖。 關(guān)鍵詞： SATWE，荷載統(tǒng)計(jì)，框架梁設(shè)計(jì)，框架柱配筋，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、樓梯設(shè)計(jì) 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 2 總平面設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為 A市 B區(qū)建新鎮(zhèn)某 2層獨(dú)棟別墅 ,各層層高為 ，考慮通風(fēng)和采光要求，采用了南北朝向。設(shè)計(jì)室內(nèi)外高差為 米，設(shè)置了 3 級臺階作為室內(nèi)外的連接。 平面設(shè)計(jì) 建筑的平面設(shè)計(jì)是針對建筑的室內(nèi)使用部分進(jìn)行的。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系。由于建筑平面通常較為集中反映建筑功能方面的問題，一些剖面關(guān)系比較簡單的民用建筑，它們的平面布置基本上能夠反映空間組合的主要內(nèi)容，因此，首先從建筑平面設(shè)計(jì)入手。但是在平面設(shè)計(jì)中，我始終從建筑整體空間組合的效果來考慮，緊密聯(lián)系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不斷調(diào)整修改平面，反復(fù)深入。也就是說，雖然我從平面設(shè)計(jì)入手，但是著手于建筑空間的組合。 各種類型的建 筑，從組成平面各部分面積的使用性質(zhì)來分析，主要可以歸納為使用部分和交通聯(lián)系部分兩大類。另外，對于一棟建筑來說，還有建筑的結(jié)構(gòu)體系和圍護(hù)體系，如墻、柱、隔斷等構(gòu)件所占的結(jié)構(gòu)面積。 使用部分的平面設(shè)計(jì) 使用部分是由許多房間組成的。房間是建筑物最基本的使用單位，它通常以單個的形式出現(xiàn)。由于在功能使用上具有不同的特點(diǎn)和要求，使用部分的房間又分為使用房間（包括生活用房間、工作用房間和公共活動用房間）和輔助房間。 交通聯(lián)系部分的平面設(shè)計(jì) 交通聯(lián)系部分設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響到建筑物內(nèi)部各部分之 間聯(lián)系通行是否方便，還在很大程度上影響建筑的工程造價、用地、平面組合方式等。 立面設(shè)計(jì) 建筑的立面圖反映的是建筑四周的外部形象。立面設(shè)計(jì)是在滿足房間的使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，運(yùn)用建筑造型和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律，緊密結(jié)合平面、剖面的內(nèi)部空間組合而進(jìn)行的。因此在立面設(shè)計(jì)中一應(yīng)反映出建筑的性格，即建筑的使用性質(zhì)；二應(yīng)反映內(nèi)部空間及其組合情況；三應(yīng)反映自然條件和民族特點(diǎn)的不同；四應(yīng)適應(yīng)基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的總體要求。 立面設(shè)計(jì)是為了滿足使用功能和美化環(huán)境的需要而進(jìn)行的。同時，還可起到改善環(huán)境條件、保護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾美化建 筑物的作用。并且要考慮它的耐久性、經(jīng)獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 3 濟(jì)性；正確處理與施工技術(shù)的關(guān)系。 本方案立面設(shè)計(jì)充分考慮了別墅立面造型的要求，立面布置了很多圓弧形推拉式玻璃窗，采用白色歐式裝飾檐口線條，樣式新穎。 在裝飾方面采用米黃色飾面磚的外墻，窗框?yàn)榘咨茕摽颍訛榘咨_馬住，色彩搭配和諧。 為了使建筑的立面更加豐富，把欄桿做成歐式風(fēng)格，與整棟別墅立面造型容為一體，立面造型錯落有致。 剖面設(shè)計(jì) 建筑剖面圖反映出的是建筑物在垂直方向上各部分的組合關(guān)系。建筑的剖面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定建筑物各部分應(yīng)有的高度、建筑的層數(shù)及建筑空 間的組合關(guān)系。剖面設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)為建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造關(guān)系，以及建筑高度、層高、建筑空間的組合與利用。它和房屋的使用、造價和節(jié)約用地有著密切關(guān)系，也反映了建筑標(biāo)準(zhǔn)的一個方面。其中一些問題需要平、剖面結(jié)合在一起研究，才具體確定下來。 門的高度根據(jù)人體尺寸來確定，窗高要滿足通風(fēng)采光要求。 屋面排水采用有組織排水，結(jié)構(gòu)找坡。 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 4 結(jié)構(gòu)承重方案選擇 根據(jù)建筑功能要求以及建筑施工的布置圖，本工程確定采用框架承重方 案，框架梁、柱布置參見結(jié)構(gòu)平面圖。 圖 一層結(jié)構(gòu)布置 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 5 圖 二層結(jié)構(gòu)布置 主要構(gòu)件選型及尺寸初步估算 主要構(gòu)件選型 （１） 梁﹑板﹑柱結(jié)構(gòu)形式：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) （２）墻體采用：加氣混凝土砌塊 （３）墻體厚度：外墻 :200mm，內(nèi)墻 :200mm （４）基礎(chǔ)采用：天然地基淺基礎(chǔ) 梁﹑柱截面尺寸估算 （１） 主要承重框架 :可取跨度較大者進(jìn)行計(jì) 算 . 取 L=6000mm h=(1/8~1/12)L=750mm~500mm 取 h=500mm. ?? hb )31~21( 250mm~167mm 取 b=250mm 滿足 b200mm 且 b? 500/2=250mm 故主要框架梁初選截面尺寸為： b h=250mm 500mm （２） 框架柱 : 1 1 1 1( ~ ) ( ~ ) 3 3 0 0 2 2 0 ~ 1 6 51 5 2 0 1 5 2 0h H m m? ? ? ? b=(1~2/3)h 取 b=h ① 按軸壓比驗(yàn)算 :此建筑 抗震等級為三級， ? = ，選 C30 型混凝土 cf = 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 6 2( 6 2 .3 ) ( 5 3 .9 )1 .2 1 .2 5 1 5 1 0 0 0 222 683700 .8 5 1 4 .3261kcq A nA m mfA m m???? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ??? α—— 考慮彎矩影響的調(diào)整系數(shù)，一般取 ~； ? —— 恒載與活載的荷載分項(xiàng)系數(shù)的加權(quán)平均值，一般民用建筑可近似取； kq —— 樓層總荷載標(biāo)準(zhǔn)值，取 12~15； A —— 欲確定的柱樓層負(fù)荷面積，可根據(jù)柱網(wǎng)尺 寸確定； n —— 欲確定的柱截面以上的樓層層數(shù)； ? —— 框架柱的軸壓比限值，根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震等級查表取得； cf —— 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 條要求： 柱的截面尺寸，宜符合下列各項(xiàng)要求： 1 截面的寬度和高度，四級或不超過 2 層時不宜小于 300mm，一、二、三級且超過 2層時不宜小于 400mm；圓柱的直徑，四級或不超過 2層時不宜小于 350mm，一、 二、三級且超過 2層時不宜小于 450。 考慮到該建筑位于地震區(qū)，柱截面尺寸不宜小于 300mm。 故初選柱截面尺寸為 柱： b h=350mm 350mm 柱子的高度：底層柱高 h=++=（ 室內(nèi)外高差 450mm，基礎(chǔ)頂面距外地面 300mm）。 二層柱子高 h= 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 7 恒荷載 板荷載 板恒載計(jì)算表 表 性質(zhì)功能 具體做法 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（ kN/m2） 客廳、臥室 硬木地板（ ） 預(yù)埋木格柵（ ) 20 厚水泥砂漿找平 （ 20=） 100 厚板（ 25） 15 厚混合砂漿打底（ 17） 隔音紙板吊頂（ ） 衛(wèi)生間 30 厚水泥砂漿，預(yù)留修面層（ x20=） 厚聚氨酯防水涂料（ ） 刷基層處理劑一遍（ ） 20 厚 1:2 水泥砂漿找平（ 20=） C15 細(xì)石混凝土填充熱水管道間，找坡不小于%，最薄處不小于 50 厚 20 厚復(fù)合鋁箔擠塑聚苯乙烯保溫板 100 厚板（ 25） 20 厚板底抹灰（ 17=） 不上人屋面 20 厚細(xì)石混凝土（ 24=） 高聚物改性瀝青防水材料（ ） 20 厚 1:3 水泥砂漿（ 20=） 100 厚聚苯乙烯泡沫塑料板（ 2=） 水泥珍珠巖找 2%坡（最薄處 20 厚）（ 5=1） 隔氣層（ ） 20 厚 1:3 水泥砂漿（ 20=） 120 厚板（ 25=3） 20 厚板底抹灰（ 17=） 露臺 陶瓷地氈露面（含找平層）（ ） 100 厚板 () 20 厚石灰砂漿粉刷層（ 17=） 梁間線荷載 本工程內(nèi)外墻都采用 200 厚加氣混凝土砌塊，外墻線荷載 , 內(nèi)墻（ 1）線荷載 ，內(nèi)墻（ 2）線荷載 。具體何在布置見 PKPM 梁間荷載圖 注：轉(zhuǎn)化為梁上線荷載時的計(jì)算公式：面荷載（層高 梁高） 屋面檐 溝荷載：估為 。 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 8 活荷載取值表 表 類型 性質(zhì) 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（ kN/m2） 樓面 臥室、客廳、衛(wèi)生間 露臺 屋面 不上人 0? ＝ 2/mkN PKPM 荷載布置圖 圖 一層恒活荷載布置、梁間線荷載布置 （注：括號中表示活荷載大?。? 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 9 圖 一層恒荷載導(dǎo)荷方式 （注： ，板厚按 0算） 圖 屋面恒活荷載布置、梁間線荷載布置 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 10 圖 屋面恒荷載導(dǎo)荷方式圖 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 11 4 .SATWE 設(shè)計(jì)參數(shù)信息 總信息 風(fēng)荷載信息 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 12 地震信息 活荷信息 調(diào)整信息 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 13 設(shè)計(jì)信息 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 14 配筋信息 荷載組合 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 15 計(jì)算結(jié)果查看分析 結(jié)構(gòu)整體位移角 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 表 結(jié)構(gòu)整體位移角 ? ? cc uh? ?? ，其中 cu 為多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大彈性層間位移； h 為層高。 抗規(guī)：鋼筋混凝土框架彈性層間位移角限值 ??c? 為 1/550。 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 16 圖 風(fēng)作用下的位移角 圖 地震作用下的位移角 分析：位移角數(shù)值符合規(guī)范要求，且由上圖分析可知，地震作用下位移角大于風(fēng)獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 17 荷載作用下的位移角，所以本工程受地震作用控制。 結(jié)構(gòu)空間整體振動簡圖 第一振型：以 X 方向平動 圖 結(jié)構(gòu)第一振型平動圖 第二振型： Y 方向平動 圖 結(jié)構(gòu)第二振型平動圖 獨(dú)棟別墅畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書電算版 (PKPM) 18 第三振型：扭轉(zhuǎn)為主 圖 結(jié)構(gòu)第三振型扭轉(zhuǎn)圖 結(jié)構(gòu)平均重度