15章烟台大学教职工公寓楼2建筑结构设计.doc
第1章 建筑设计和结构设计概况1.1 建筑设计概况1.1.1 工程简介及设计依据1. 工程简介 本工程地处烟台市，首层为车库层，作为住户停放车辆，地上六层为住宅楼，建筑总高度为20.05m，住宅部分层高为2.8m，车库层层高为2.2m,建筑总面积为3477.50m2 。建筑耐火等级为三级，采光等级为二级。抗震设防烈度为7度，抗震设防类别为丙类，安全等级为二级，设计使用年限为50年。2. 设计依据（1）民用建筑设计通则（GB50352-2005）（2）住宅设计规范 （GB500961999）2003年版（3）住宅建筑规范 （GB503682005）（4）建筑设计防火规范（GB50016-2006）（5）山东建筑做法图集（L06J002）（6）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）3. 方案特点（1）建筑平面：建筑平面为矩形10.8m×45.6m，对抗震有利。， （2）建筑立面：庄重、对称、简洁、明快。（3）防火设计：按耐火等级为三级设计，入户门采用乙级防火门。此设计满足“适用、经济、美观”的总体要求。1.1.2 装修处理 墙面：外墙面：参见L06J002外墙20；内墙面：参见L06J002内墙5；卫生间墙面：参见L06J002内墙30。楼地面：地面：参见L06J002地3；楼梯间楼面：参见L06J002楼19；卫生间地面：参见L06J002楼17；其余楼面：参见L06J002楼1。顶棚：车库顶棚：参见L06J002棚31；其余顶棚：参见L06J002棚1；门窗：单元门为防盗门，入户门为防盗门，室内门为木质门。窗为塑钢窗。填充墙外墙采用加气混凝土砌块240厚，内墙采用加气混凝土砌块200厚，卫生间墙采用120厚。1.2 结构设计概况 1.2.1 设计规范1.建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）2006年版2.建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）2010年版3.混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）4.建筑结构制图标准 （GB/T50105-2001）5.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）6. 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图03G101-11.2.2 自然条件1. 基本风压：0.55，基本雪压：0.402. 抗震设防烈度：7度3. 场地土的类别：二类4. 地面粗糙程度：C类5. 工程地质概况： (1)第一层：素填土 平均厚度为0.60 (2)第二层：粉质粘土 平均厚度为5.52 (3)第三层：全风化云母片岩 平均厚度为7.79 (4)第四层：强风化云母片岩 该层未穿透 1.2.3 楼层使用荷载（活荷载）卫生间、厨房、楼梯间2.0，阳台2.5，非上人屋面0.5。1.2.4 结构形式 本工程采用框架结构，框架抗震等级为三级。梁、板、柱均为现浇混凝土。本建筑总长为45.6小于55，故不需要设置伸缩缝，结构布置比较均匀，故不必设置沉降缝，防震缝也不必设置。混凝土强度等级为C30，基础为柱下独立基础，基础垫层混凝土强度等级C15。柱、梁的纵向钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB335，板的钢筋采用HRB400。第2章 结构布置与计算简图2.1 结构布置2.1.1 布置原则框架的结构布置既要满足建筑功能的要求，又要使结构受力合理，方便施工。柱网均匀对称，梁全部贯通对结构有利。建筑及抗侧力结构的平面布置宜规则对称，立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小。应尽量避免结构缺梁、缺柱、凹凸等平面不规则框架和错层、内收、外挑等竖向不规则框架。本建筑总长为45.6小于55，故不需要设置伸缩缝，结构布置比较均匀，故不必设置沉降缝，防震缝也不必设置。2.1.2 柱网布置见图2.1 图2.1 平面布置2.2 计算简图的确定2.2.1 以9轴线作为计算单元1. 框架层高的确定本工程为平屋顶，采用柱下独立基础，根据地质条件，可先初步确定基础顶面距室外地坪为0.75m,则基础标高为-3.10，故车库层的计算层高为3.10，其余层计算层高根据上下层横梁轴线之间的距离确定，本工程上下层横梁截面高度相同，层高也相同，故计算层高等于楼层高度2.8。2. 框架跨度的确定相邻柱轴线之间的距离决定了框架的跨度，等截面柱的轴线与截面形心重合，柱截面尺寸沿高度变化时，柱轴线与较小截面的形心线重合，各榀横向框架协同工作示意图见图2.2 图2.2 各榀横向框架协同工作示意图9轴计算单元简图如下图所示：图2.3 9轴计算简图2.2.2 梁、板、柱截面尺寸的估算1 . 初步估算梁板的截面尺寸梁高h=（1/101/15）L 梁宽b=（1/21/3）hBD跨度为5400,则h=360540 ，故取h=450,b=250同理DG框架梁也取h=450，b=250卫生间次梁及其余次梁均取h=400，b=200，纵向框架梁均h=400,b=250。板厚h板L，考虑埋设管线等原因，客厅h板=120，其余取100mm。2 . 初步估算柱的截面尺寸抗震等级为三级的框架柱的截面尺寸可由轴压比初步确定。（1）估算柱的轴力设计值N，框架柱轴力设计值N由竖向荷载作用下的轴力设计值并考虑地震作用下的影响由下式可得：N=(1.21.4)由本工程为三级抗震等级框架，故取N=1.2可根据柱受荷面积，层数及荷载进行计算。对于框架，荷载可取1114 （2）3轴和13轴柱的受荷面积计算3-B柱受荷面积(3.6+4.5)2.70.5+4.51.514.313-D柱受荷面积(5.4+5.4)(3.6+4.5)21.87 3-G柱的受荷面积(3.6+4.5)5.4=10.94 m213-B柱的受荷面积3.62.7=9.72 m213-D柱的受荷面积m213-G柱的受荷面积3.6m2（3）估算底层柱的截面尺寸经过计算知，3-B柱边长：=372.09mm同时还应满足规范要求，边长不小于300mm 故取=500mm×500mm3-D柱边长：=459.99mm柱同时还应满足规范要求，边长不小于300mm 故取=500mm×500mm3-G柱边长：=325.34 mm柱同时还应满足规范要求，边长不小于300 mm 故取=500mm×500mm13轴与各轴的柱子估算如上，均取500mm×500mm其余层柱截面尺寸的估算同理，均取500mm×500mm。第3章 重力荷载及重力荷载代表值的计算3.1 重力荷载的计算3.1.1 楼（屋）面的荷载计算1屋面做法（不上人）喷刷带色的苯丙乳液一遍保护层 0.014厚SBS改性沥青防水卷材一道 0.3025厚1:3水泥砂浆找平层 200.025=0.5挤塑性聚苯板保护层60厚 0.50.06=0.031:8水泥膨胀蛭石找坡2%，最薄处40厚 50.04=0.2现浇钢筋混凝土屋面板120厚 250.12=3.0020厚板底抹灰 170.02=0.34 合计： 4.38 取 4.52. 楼面做法楼面 140厚1：2水泥砂浆压实抹光 200.04=0.80素水泥砂浆一道 0.02100厚现浇混凝土楼面板 250.10=2.50素水泥砂浆一道 0.02满刮2-3厚柔性耐水腻子 0.01考虑到用户二次装修 0.56 合计： 3.91 取 4.00楼面240厚1：2水泥砂浆压实抹光 200.04=0.80素水泥砂浆一道 0.02120厚现浇混凝土楼面板 250.12=3.00素水泥砂浆一道 0.02满刮2-3厚柔性耐水腻子 0.01考虑到用户二次装修 0.56 合计： 4.41 取 4.50楼面38-10厚地面砖 19.80.008=0.1630厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.601.5厚合成高分子防水涂料 0.0130厚C20细石混凝土找坡抹平 200.03=0.60素水泥砂浆一道 0.02100厚现浇混凝土楼板 250.12=3.00素水泥砂浆一道 0.02满刮2-3厚柔性耐水腻子 0.01 合计： 3.92 取 4.003屋面及楼面可变荷载标准值查建筑荷载规范 GB50009-20011）不上人屋面均布活荷载标准值 0.52）楼面活荷载标准值 2.0 3）屋面雪荷载标准值 = =0.4 （式中 为屋面积雪分布系数）3.1.2 墙、门、窗重力荷载计算1外墙外墙弹性涂料刷弹性底涂，刮柔性腻子 3-5厚抗裂砂浆复合耐碱玻纤维网格布 0.0510厚粘结型胶粉聚苯颗粒找平层 0.50.01=0.005 聚苯保温层50厚 0.50.05=0.025 15厚粘结型胶粉聚苯颗粒 0.50.015=0.0075 刷界面砂浆一道 0.02 240厚加气混凝土砌块 80.24=1.92 刷界面处理剂 0.01 7厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 177=0.119 7厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆找平扫毛 177=0.119 7厚1：0.3：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹光 177=0.119 内墙涂料 合计： 2.395 取 2.402内墙内墙涂料7厚1：0.3：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹光 177=0.119 7厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆找平扫毛 177=0.1197厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 177=0.119刷界面处理剂 0.01200厚加气混凝土砌块 80.2=1.60刷界面处理剂 0.01 7厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 177=0.1197厚1：1：0.3水泥石灰膏砂浆找平扫毛 177=0.119 7厚1：0.3：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹光 177=0.119内墙涂料 合计： 2.334 取 2.403. 屋面女儿墙（240厚混凝土砌块）混凝土界面处理剂一道 9厚2:1:8水泥石灰膏砂浆刮平扫毛 9厚1:1:6水泥石灰膏砂浆刮平扫毛 7厚1:2.5水泥砂浆抹平压光 喷多色平浆点羊毛滚涂罩面剂一道240厚加气混凝土砌块 20厚1:3水泥砂浆找平层 20厚1:3水泥砂浆保护层 合计： 3.076 取 3.104木门 0.205塑钢门窗 0.453.1.3 梁重力荷载代表值见表3.1图图3.1 各梁布置及编号表3.1 梁重力荷载代表值（各梁编号见图3.1）层次构件b/mh/mr/(kN/m3)g(kN/m)/mn/ kN总共车库层-5层横梁10.250.45251.052.954.7726365.861022.2横梁20.250.45251.052.953.42220.18纵梁10.250.40251.052.632.97646.87纵梁20.250.40251.052.634.0012126.24纵梁30.250.40251.052.632.80429.46纵梁40.250.40251.052.631.37828.82纵梁50.250.40251.052.632.36424.83纵梁60.250.40251.052.633.10648.92悬挑梁10.250.45251.052.951.50835.40悬挑梁20.250.45251.052.950.85410.03次梁10.200.40251.052.103.345428.10次梁20.200.40251.052.104.25435.70次梁30.200.40251.052.101.745414.66次梁40.200.40251.052.102.925424.57次梁50.200.40251.052.106.70228.14次梁60.200.40251.052.102.25418.90次梁70.200.40251.052.103.67430.83次梁80.200.40251.052.101.875415.75次梁90.200.40251.052.102.3629.91次梁100.250.45251.052.954.25450.15次梁110.250.45251.052.954.895228.886层横梁10.250.45251.052.954.7726365.86699.88纵梁10.250.40251.052.632.97646.87纵梁20.250.40251.052.634.0012126.24纵梁30.250.40251.052.632.80429.46纵梁40.250.40251.052.631.37828.82纵梁50.250.40251.052.632.36424.83纵梁60.250.40251.052.633.10648.92次梁110.250.45251.052.954.895228.883.1.4 柱重力荷载代表值的计算见表3.2表3.2 柱重力荷载代表值层次构件b/mh/mr/(kN/m3)g/(kN/m)/mnGi/kN汇总车库层柱0.500.50251.056.563.1043874.45874.451-6层柱0.500.50251.056.562.8043789.82789.82 注：考虑到柱子表面抹灰，故取1.05 3.2 重力荷载代表值的计算3.2.1 各质点重力荷载代表值计算1车库层上半部分（1）外墙计算长度：外横墙：(10.8-0.5-2×0.38) ×2=19.08 m 外纵墙：(45.6-11×0.5-2×0.38)×2=78.68m计算高度：外横墙：3.10-0.450=1.10 m 外纵墙：3.10×0.5-0.400=1.15m墙体面积：19.081.10+78.68×1.15=111.47 m2窗的面积：0.91.24=4.32 m2门的面积：2.71.158+3.01.158+2.41.14=60.6 m2外墙总重：2.4（111.47-4.32-60.6）+0.45(4.32+60.6)=140.93（2）内墙总长度：(10.8-20.38-0.5)9+(5.4-0.38-0.25)4+(4.2-0.38-0.4)2+1.2 4+(1.3-0.25-0.2)4 +(45.6-130.5-0.382) =158.32 m墙体的面积：158.321.15=182.07m2门的面积：0.91.14+1.20.952=6.24 m2内墙总重：2.4（182.69-6.24）+0.26.24=424.73（3）楼板恒载和活载：（卫生间的恒载4.0 kN/m2和客厅取4.50 kN/m2，其余房间均取4.0 kN/m2） 楼梯间面积：2.365.162=24.36 m2阳台板面积：4.261.264=21.47m2客厅面积：4.35.184=89.10 m2其余楼板的面积：11.4(10.8-0.24)-(10.8-0.24) 0.253-(11.4-0.24)2+(3.9-0.32)+(2.1-0.2)+(2.7-0.2)+(3.6-0.24)0.2+4.261.264-24.36-89.10=359.66 m2 楼板总重：（7.5+0.52）24.36+（4.0+0.52）359.66+89.10（4.5+0.52.0）+（4.0+0.52.5）21.47=2608.13 kN（4）梁柱自重见表3.1和表3.2 梁柱总重：1022.2+874.450.5=1459.43 kN综合以上得小棚层上半部分总重为140.93+424.73+2608.13+1459.43=4633.22 kN2一层下半部分计算（1）外墙总长度：97.76m外横墙：(10.8-0.5-20.38)2=19.08 m 外纵墙：(45.6-110.5-20.38)×2=78.68m计算高度：2.80.5=1.4 m墙体面积：19.081.4+78.691.4=136.88窗的面积：0.5(1.812+0.94+1.56+1.24+2.44)=24.3 m2外墙总重：2.4(136.88-24.3)+0.4524.3=281.13 kN（2）内墙总长度：(5.4-0.25-0.38)9+3.4217+(4.2-0.38+2.6)2+(1.2-0.25-0.2)4+(10.1-0.12-0.22)4+（2.7+3.6）4+(2.0-0.5)4=186.43m墙体面积：186.431.4=261.00 m2门的面积：1.01.44+0.91.416+1.21.42+0.81.48=38.08 m2推拉门面积：1.21.44=6.72 m2内墙总重：2.4(186.43-38.08-6.72)+0.238.08+0.456.72=350.55 kN（3）阳台墙及窗总重：（2.41.51.42+2.40.94.26+0.454.260.5）4=80.96 kN墙体总重：281.13+350.55+80.96=712.64 kN柱子总重：789.820.5=394.91 kN综上可得，=4633.22+712.64+394.91=5740.77 kN3. 一层上半部分的计算 （1）外墙总长度：97.76 m外横墙：(10.8-0.5-20.38)2=19.08 m 外纵墙：(45.6-110.5-20.38)×2=78.68m计算高度：外横墙：2.80-0.450=0.95 m 外纵墙：2.80×0.5-0.400=1.00m墙体面积：19.080.95+78.681.00=96.81 m2窗的面积：1.0(1.812+0.94+1.56+1.24+2.44)=48.6 m2外墙总重：2.4(96.81-48.6)+0.4548.6=137.57 kN （2）内墙总长度：(5.4-0.25-0.38)9+3.4217+(4.2-0.38+2.6)2+(1.2-0.25-0.2)4+(10.1-0.12-0.22)4+（2.7+3.6）4+(2.0-0.5)4=186.43m墙体面积：186.431=186.43 m2门的面积：1.00.74+0.90.716+1.20.72+0.80.78=19.04 m2推拉门面积：1.20.74=3.36 m2内墙总重：2.4(186.43-19.04-3.36)+0.219.04+0.453.36=398.99 kN阳台墙及窗总重：（2.40.951.52+0.454.261.4）4=38.10 kN墙体总重：137.57+398.99+38.10=574.66 kN（3）楼板恒载和活载：（卫生间的恒载4.0 kN/m2和客厅取4.50 kN/m2，其余房间均取4.0 kN/m2） 楼梯间面积： 2.365.162=24.36 m2阳台板面积：4.261.264=21.47m2客厅面积：4.35.184=89.10 m2其余楼板的面积：11.4(10.8-0.24)-(10.8-0.24) 0.253-(11.4-0.24)2+(3.9-0.32)+(2.1-0.2)+(2.7-0.2)+ (3.6-0.24)0.2+4.261.264-24.36-89.10=359.66 m2 楼板总重：（7.5+0.52）24.36+（4.0+0.52）359.66+89.10（4.5+0.52.0）+（4.0+0.52.5）21.47=2608.13 kN（4）梁柱自重见上表3.1和3.2梁柱总重：1022.2+789.820.5=1417.11kN综合以上得一层上半部分总重为574.66+2608.13+1417.11=4599.90 kN4二层下半部分的计算（1）外墙总长度：97.76m外横墙：(10.8-0.5-20.38)2=19.08 m 外纵墙：(45.6-110.5-20.38)×2=78.68m计算高度：2.80.5=1.4 m墙体面积：19.081.4+78.691.4=136.88 m2窗的面积：0.5(1.812+0.94+1.56+1.24+2.44)=24.3 m2外墙总重：2.4(136.88-24.3)+0.4524.3=281.13 kN（2）内墙总长度：(5.4-0.25-0.38)9+3.4217+(4.2-0.38+2.6)2+(1.2-0.25-0.2)4+(10.1-0.12-0.22)4+（2.7+3.6）4+(2.0-0.5)4=186.43m墙体面积：186.431.4=261.00 m2门的面积：1.01.44+0.91.416+1.21.42+0.81.48=38.08 m2推拉门面积：1.21.44=6.72 m2内墙总重：2.4(186.43-38.08-6.72)+0.238.08+0.456.72=350.55 kN（3）阳台墙及窗总重：（2.41.51.42+2.40.94.26+0.454.260.5）4=80.96 kN墙体总重：281.13+350.55+80.96=712.64 kN柱子总重：789.820.5=394.91 kN综上可得，=4599.90+712.64+394.91=5707.45 kN由于结构相同知，kN5六层上半部分的计算 （1）外墙总长度：97.76 m外横墙：(10.8-0.5-20.38)2=19.08 m 外纵墙：(45.6-110.5-20.38)×2=78.68m计算高度：外横墙：2.80-0.450=0.95 m 外纵墙：2.80×0.5-0.400=1.00m墙体面积：19.080.95+78.681.00=96.81 m2窗的面积：1.0(1.812+0.94+1.56+1.24+2.44)=48.6 m2外墙总重：2.4(96.81-48.6)+0.4548.6=137.57 kN （2）内墙总长度：(5.4-0.25-0.38)9+3.4217+(4.2-0.38+2.6)2+(1.2-0.25-0.2)4+(10.1-0.12-0.22)4+（2.7+3.6）4+(2.0-0.5)4=186.43m墙体面积：186.431=186.43 m2门的面积：1.00.74+0.90.716+1.20.72+0.80.78=19.04 m2推拉门面积：1.20.74=3.36 m2内墙总重：2.4(186.43-19.04-3.36)+0.219.04+0.453.36=398.99 kN阳台墙及窗总重：（2.40.951.52+0.454.261.4）4=38.10 kN墙体总重：137.57+398.99+38.10=574.66 kN（3）楼板恒载和活载：（屋面板恒载取4.5 kN/m2） 楼板总面积：（45.6-0.132）（10.8-0.132）-（0.25 10.5412）-（0.2545.34）=434.93 m2楼板总重：（4.5+0.50.4）434.93 =2044.17 kN（4）梁柱自重见上表3.1和3.2梁柱总重：1022.2+789.820.5=1417.11kN综合以上得一层上半部分总重为574.66+2044.17+1417.11=4035.94 kN6女儿墙部分的计算墙体总长度：（45.6+0.122）2+（10.8-0.122）2=112.8m计算高度：0.9 m墙体面积：112.80.9=101.52 m2女儿墙部分重为：101.523.1=314.71 kN故=4035.94+314.71=4350.65 kN图3.2 重力荷载代表值第4章 横向框架侧移刚度的计算4.1 框架梁、柱的线刚度4.1.1 框架梁线刚度的计算见表4.1表4.1 框架梁线刚度的计算类别层次()()()()()()()AB梁车库3.025045018.9854001.5822.1090.5271-63.025045018.9854001.5822.1090.527BC梁车库3.025045018.9854001.5822.1090.5271-63.025045018.9854001.5822.1090.5274.1.2 柱线刚度的计算见表4.2至4.4 表4.2 A列柱线刚度计算层号截面尺寸(mm)弹性模量(N/mm2)层高(mm)惯性矩(mm4)线刚度(Nmm)BH车库5005003100165005002800表4.3 B列柱线刚度计算层号截面尺寸(mm)弹性模量(N/mm2)层高(mm)惯性矩(mm4)线刚度(Nmm)BH车库5005003100165005002800 表4.4 C列柱线刚度计算层号截面尺寸(mm)弹性模量(N/mm2)层高(mm)惯性矩(mm4)线刚度(Nmm)BH车库5005003100165005002800注：惯性矩 线刚度4.2 横向框架的侧移刚度 表4.5 A列柱侧移刚度D（N/mm）计算表层次1轴、17轴2轴、3轴，7-11轴，15轴、16轴KDKD车库0.310.3522035.80.420.3823924.6259393.0160.280.1210252.70.380.1613670.2143537.2表4.5(续) A列柱侧移刚度D（N/mm）计算表层次5轴、13轴KD车库0.100.2918258.236516.4160.090.1916233.432466.8表4.6 B列柱侧移刚度D（N/mm）计算表层次1轴、17轴2轴、3轴，7-11轴，15轴、16轴KDKD 车库0.630.4327072.50.840.4729590.9320463.1160.570.2218796.50.760.2823922.9252899.1表4.6(续) B列柱侧移刚度D（N/mm）计算表层次4轴、6轴、12轴、14轴KD车库0.310.3522035.888143.2160.280.1210252.641010.4表4.7 C列
