文化佳园小区1#住宅楼建筑结构设计-毕业设计计算书.docx

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1、辽宁科技大学本科生毕业设计 第61页文化佳园小区1#住宅楼建筑结构设计摘要该设计为多层住宅楼，采用框架结构，全楼主体共六层，建筑面积为5839.62，建筑总高度为19.75，本地区抗震设防烈度为7度。设计按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素，根据结构与建筑的总体与细部关系，设计分为建筑设计和结构设计两部分：建筑设计包括建筑的平面设计，建筑立面的设计，建筑的剖面设计，建筑构造做法及材料的选用。本设计主要进行了结构方案中横向框架第8轴抗震设计，在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着按底部剪力法计算水平地震作用下的大小，进而求出在水平荷载作用下结构的内力（弯矩、剪力、轴力）。

2、然后计算竖向荷载(恒荷载和活荷载)作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合，选取控制截面的最不利组合进行配筋计算和绘图，此外还进行了结构方案中室内楼梯的设计。整个结果设计过程中，严格遵循相关专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行了综合全面的科学性考虑。设计后结构强度、刚度和稳定性均达到要求。关键词：住宅；框架结构；抗震设计；内力计算；配筋计算Cultural home village1 # residential building structural designAbstractThe design of multi-storey resident

3、ial buildings, with frame structure, a total of six full-floor main building area of 5839.62, total building height of 19.75, the region seismic intensity of 7 degrees. Design implementation of the architectural design specifications, carefully consider the various factors affecting the design, stru

4、cture and architecture based on the overall relationship with the detailing, design architectural design and structural design is divided into two parts: architectural design architectural graphic design, building facade design, architectural profile design, building construction practices and mater

5、ials used. The design of the main structure of the program carried out in the framework of the 12th transverse axis seismic design, in determining the frame layout, the first carried out on behalf of the interlayer load value is calculated, followed by the horizontal seismic base shear method to cal

6、culate the size of action, and then find in the structure under horizontal load force (moment, shear, axial force). Then calculate the vertical loads (dead load and live load) under the action of the structural forces, to identify the most unfavorable one group or several groups combined forces, sel

7、ect the control section of the most unfavorable combination of reinforcement calculation and drawing, in addition to carry out the structural programs interior staircase design. Results whole design process, strictly follow the relevant professional regulatory requirements, refer to the relevant dat

8、a and information about the latest national standards for the design of all aspects of a comprehensive scientific considerations. After the design of structural strength, stiffness and stability are to meet the requirements.Keywords: Residential building；Frame structure; Seismic design; Internal for

9、ce calculation; Calculation reinforcement目录1绪论11.1国内外框架结构的现状及特点11.2设计细节31.3建筑设计基本要求31.4结构设计部分41.4.1结构选型的原则41.4.2结构体系的总体设计要求42建筑设计62.1 建筑平面设计62.1.1 建筑平面布置62.1.2 建筑结构方案62.1.3 平面组合62.2 剖面设计62.2.1 房间各部分高度62.2.2 屋面构造说明62.2.3 楼面构造72.2.4 地面构造说明72.2.5 墙体构造说明72.3 立面设计73结构设计83.1 结构设计说明83.1.1 自然条件83.1.2 设计荷载83

10、.1.3 一般说明83.1.4 各部分结构构件材料强度等级83.1.5 结构抗震等级93.2 结构设计与计算93.2.1 计算简图及基本假定93.2.2 梁、板、柱截面尺寸确定及计算简图93.3 现浇板设计113.3.1荷载计算113.3.2荷载设计值123.3.3计算跨度123.3.4弯矩计算123.3.5截面设计133.4 横向框架计算133.4.1荷载计算133.4.2内力计算313.4.3内力组合573.4截面设计793.5 第轴横向框架柱下基础设计1013.5.1 基础梁设计1013.5.2 D柱独立基础设计1013.6楼梯设计1063.6.1楼梯板设计1063.6.2平台板设计10

11、73.6.3平台梁设计108结 论110致 谢111参考文献1121绪论1.1国内外框架结构的现状及特点 建筑是人类最早的生产活动之一，是在一定的历史条件下，随着社会生产力发展而形成发展的。由于经济的发展、土地的减少，现代建筑趋向于多高层建筑，而砌体结构存在自重大、砌筑工作相当繁重、抗拉抗弯性能低、粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产等缺点，现代建筑多采用框架结构、框剪结构、框筒结构等结构体系。近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑1。 框架结构有钢筋混凝土框架和钢框架，而钢筋混凝土框架在教育建筑中较为常用

12、。框架结构内部可用轻型材料分隔，许多轻型、隔热、隔音材料不断出现，绿色建材不断涌现2。框架结构体系是由横梁与柱子连接而成，梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接,有时为便于施工和其他构造要求,也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座,必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式,装配式,现浇装配式。文献3中提到:框架结构的布置灵活,容易满足建筑功能和生工艺的多种要求.同时,经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是,框架结构承受水平力(如风荷载和水平地震作用)的能力较小.当层树较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件

13、(如填充墙)的破坏.因此,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面往往较大,既耗费建筑材料,又减少使用面积.这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前,框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防,层数较少的的高层建筑。 随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多，钢筋混凝土框架结构是其主要形式，虽说它的钢筋及水泥用量都比较大，造价也比混合结构高，但它具有梁柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，房间布置比较灵活，门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间，满足了使用者在使用上的不同要求。因此，框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐，逐渐应用到住宅、办公楼、商场、

14、旅馆等。国内外对于框架结构在办公楼方面的应用做了深入的研究。对混凝土框架结构办公楼的研究及发展有以下几方面 1. 在设计的计算理论方面:在工程结构设计规范中已采用的基于概率论和数理统计分析的可靠度理论，概率极限状态计算体系要不断完善;混凝土的微观断裂机理、混凝土的多轴强度理论及非线性变形的计算理论等方面也需要更大的突破，并应用于工程结构设计中。2.在计算机软硬件方面。电子计算机的普及和多功能化，CAD、PKPM等软件系统的开发，缩短了建筑结构设计的时间和工作量，提高了经济效益。 3.在材料研究方面。混凝土主要是向高强、轻质、耐久、易成型及具备某种特殊性能的高性能混凝土方向研发。钢筋的研发方向则

15、是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。 4.在结构型式方面。预应力混凝土结构由于抗裂性能好，可充分利用高强度材料，各种应用发展迅速。一些高性能新型组合结构具有充分利用材料强度、较好的适应变形能力(延性)、施工较简单等特点，也得到广泛应用。 5.在实验技术方面。通过对混凝土结构设计理论和设计方法及设计软件等方面大量研究，先进的现代化城市技术保证了实验研究更精确、更系统。 基于可靠度理论的分析方法有在逐步完善，并开始用与结构整体和使用全过程的分析。办公楼均是在特定的历史、社会、经济和文化背景下形成和发展起来的，其建筑布局、空间形态、环境气氛都在不断的变化。今天办公楼作为生产和处理各种商务活

16、动的信息场所，而正在成为社会生产的基础。为了适应这种社会的发展需求，也要求办公楼在形态和功能上要多样化。特别是近几年信息化技术的快速发展，更加速了这种变化的趋势。在进行建筑、结构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使办公楼根据人们的需要和功能要求实行相对任意分割，不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约;统一层高可使楼房采光效果好，空气流通顺畅，布局安排合理，水平运输畅通无阻，有利于使用功能的相互替代;统一荷载，打破了会议室和其他部门之间的明显界。1.2设计细节本次毕业设计是框架结构住宅楼建筑结构设计，本次设计的重点是概念设计，

17、也就是结构部分，着重理解在结构设计环节中的结构选型、荷载整理、荷载组合、抗震设计要求4、内力组合、基础设计5、框架节点构造要点等6。在做设计之前，应该熟悉土木工程结构设计的相关书籍和国家规范程序使用手册如混凝土结构设计规范（GB50010-2010）、建筑设计抗震规范（GB50011-2010）、住宅设计规范（GB50096-2011）等通用性规范和辽宁省现在使用的建筑标准图集和03G101系列、09G101系列结构标准图集。在做毕业设计的整个过程中，应该紧跟指导老师的节奏步伐，分阶段的完成各级任务，参考毕业设计指南，与老师和同学商议结构房间布置、构件尺寸等。另外，在做设计的过程中应该注意建筑

18、设计和结构设计之间的关系：结构设计是在建筑设计的基础上进行的，但是在建筑方案设计阶段就应该考虑主体的结构方案。通过运用所学习过的知识以及老师的指导，协调二者之间的关系，力争将合理的结构形式与建筑使用和美观需要统一起来。本次结构设计是一座框架结构住宅楼的设计，建筑高度19.20米总建筑面积4800，底层占地面积820。这次设计对建筑方案进行了优化，结构设计部分完成了该房屋的结构平面布置，内力计算、内力组合以及承载力计算等，并根据以上设计绘制出了相应的建筑施工图和结构施工图。根据设计材料提供的建筑场地地质条件及所在地区的抗震设防烈度4，确定出拟建筑物的抗震等级为二级，建筑物的设计过程包括建筑设计和

19、结构设计两部分，我们主要以结构设计为主。1.3建筑设计基本要求建筑设计是指在总体规划的前提下，根据建筑任务书要求和工程技术条件进行房屋的空间组合设计和构造设计，并以建筑设计图的形式表示出来。建筑设计是整个设计工作的先行工作，常处于主导地位。其中，空间组合设计包括总体设计、建筑平面设计、剖面设计、立面设计，构造设计即为建筑各组成的细部设计。建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导性意义，尤其是其中一些强制性的规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合围绕建筑三要素展开的要求：(1)必须满足功能要求；（2）应采用合理的

20、技术措施；（3）考虑建筑美观。此外，还应符合总体规划，即与四周的建筑物环境相协调，并应具有良好的经济效果，尽量节省工程造价。1.4结构设计部分1.4.1结构选型的原则1.适应建筑功能的要求；2.满足进驻造型的需要；3.充分发挥结构自身的优势；4.考虑材料和施工的条件；5.尽可能降低造价。1.4.2结构体系的总体设计要求混凝土结构设计规范GB 500102010对混凝土结构体系作出了比较具体的规定，主要表现在如下几个方面：1. 混凝土结构设计方案：（1） 合理的结构体系、构件形式和布置；（2）结构的平、立面图布置宜规则，各部分的质量和刚度宜均匀、连续；（3）结构传力途径应简捷、明确，竖向构件宜连

21、续贯通、对齐；（4）宜采用超静定结构，重要构建和关键传力部位应增加冗余约束或有多条传力途径；（5）宜采取减小偶然作用影响措施。2.混凝土结构的构缝：（1）应根据结构受力特点及建筑尺度、形状、使用功能要求，合理确定结构缝的位置和构造形式；（2）宜控制结构缝的数量，并应采取有效措施减少设缝对使用功能的不利影响；（3）可根据需要设置施工阶段的临时性结构缝。3.结构构件的连接（1）连接部位的承载力应保证被连接构件之间的传力性能；（2）当混凝土构件与其他材料连接时，应采取可靠的措施；（3)应考虑构件变形对连接节点及相邻结构或构件造成的影响。2建筑设计建筑是指人们用泥土、砖、瓦、石材、木材、钢筋混凝土、型

22、材等建筑材料构成的一种供人居住和使用的空间。建筑从诞生时刻起就开始演变、发展成为不同种类、不同用途的多样式，建筑物按功能可以分为生产性建筑和民用建筑。而民用建筑按功能又可以分为居住建筑和公共建筑两大类。其中，居住建筑是指供人们休息、生活起居所使用的建筑物。本次建筑设计除了满足相关的建筑标准、规范要求之外，还满足建筑三要素：（1）必须满足功能要求；（2）应采用合理的技术措施；（3）考虑建筑美观。2.1 建筑平面设计2.1.1 建筑平面布置 本设计采用四单元双对称户型，南北阳台突出。2.1.2 建筑结构方案对于建筑物躲在的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构和柱下独立基础，具体见结构施工图。2

23、.1.3 平面组合对于住宅来说，首先应保证其用途，并且符合经济合理的要求，在平面布置上符合抗震和消防的要求。在消防方面，楼梯的布置和走廊的长宽均应符合住宅设计规范5。2.2 剖面设计2.2.1 房间各部分高度1.层高和净高：各层层高均为3.0米，净高为2.9米。2.室内外高差：0.650米。3.窗面及窗高：窗台距离楼板面0.9米，窗户高度均为1.500米。2.2.2 屋面构造说明1.保护层 30厚细石混凝土2.防水层 三毡四油防水层()3.找平层 20厚水泥砂浆找平4.保温兼找坡层 150厚水泥蛭石保温兼找坡5.结构层 100厚钢筋混凝土板6.10厚只将石灰泥粉平 7.石灰砂浆顶棚 2.2.3

24、 楼面构造1.面层 红木地板地面（包括水泥粗砂+打底）2.结构层 100厚钢筋混凝土板3.25水泥砂浆 4.石灰砂浆顶棚 2.2.4 地面构造说明1.面层 2.结构层 3.70厚碎石或碎砖 4.素土夯实 2.2.5 墙体构造说明1.内墙 内墙为240浆砌焦渣砖，两侧均为20厚抹灰 2.外墙 外墙面贴瓷砖、涂料（平均取比重），内墙面为涂料（），370厚墙体层（采用浆砌焦渣砖）2.3 立面设计外墙面贴瓷砖、涂料（平均取比重），内墙面为涂料（），370厚墙体层（采用浆砌焦渣砖）3结构设计3.1 结构设计说明3.1.1 自然条件 1.工程地质条件： （1）拟建场地土类型中软场地土，类建筑场地，地势平坦

25、。土层分布均匀。层人工填土，层厚00.5m米。重度为。层亚粘土，厚度0.53.4米，重度为，18.7。地基承载力特征值为，0.75，0.8。（2）地下水埋深2.6米，地基土及地下水对砼和钢筋砼无腐蚀性。标准冻深根据地区而定。1.工程相对标高0.000（室内地坪）。2.本地区抗震设计烈度为7度。3.风向：春季主导风向为东南风，秋季主导风向为西北风。4.基本风压值：。5.基本雪压值：。3.1.2 设计荷载1.不上人屋面活荷载：。2.楼面活荷载：。3.1.3 一般说明1.本设计采用钢筋混凝土框架结构，梁、板、柱、基础均现浇，采用纵横向框架承重方式。2.楼梯也是现场浇筑,雨棚为悬挑板雨棚。3.框架填充

26、墙采用浆砌焦渣砖。3.1.4 各部分结构构件材料强度等级考虑到强柱弱梁、施工顺序，拟选构件材料如下：柱：采用C40混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300；梁：采用C35混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300；板：采用C30混凝土，钢筋采用HRB400 ；基础：采用C35混凝土，钢筋采用HRB400.3.1.5 结构抗震等级本设计按7度抗震设防，且建筑高度小于24，由建筑抗震设计规范得结构抗震等级为三级。3.2 结构设计与计算本设计结构为钢筋混凝土框架结构。梁、板、柱均为现浇，均采用弹性理论进行计算。楼梯为板式楼梯，基础为柱下独立钢筋混凝土基础,中柱因受跨度限制，

27、其基础为双柱联合基础。3.2.1 计算简图及基本假定1.计算简图如图3.1所示。根据地质资料，设室内外高差，则底层柱计算高度为。2.基本假定：（1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可以为一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担。垂直该方向的抗侧力结构不受力。（2）结构在水平荷载作用下不计扭转的影响在以上基本假定的前提下，将空间框架结构分解成纵向和横向两种平面体系，由于时间关系，只进行横向框架内力计算和配筋计算。3.2.2 梁、板、柱截面尺寸确定及计算简图1. 梁截面尺寸确定梁截面高度一般为其跨度的1/141/10；梁截面宽度一般为其界面宽度的1/31/2。梁截面宽度比不宜大于4。再综合挠度

28、控制、荷载等原因，初选梁截面尺寸为：横向长跨梁：300mm500mm横向短跨梁（1800mm）：300mm300mm纵向框架梁：300mm400mm2.柱截面尺寸确定 竖向荷载作用下柱轴力标准值N可按正式估算： 柱轴力设计值(为安全考虑皆按角柱计算)： 柱截面面积（按三级框架） 取，则，取。 楼板分为双向板和单向板，根据混凝土结构设计规范9.2.1条：板的跨厚比，对于单向板不大于40，故板厚取100mm。3.计算简图 图3.1 第轴框架计算简图3.3 现浇板设计只对双向板进行设计，选取标准层轴线之间的板作为计算对象。设计资料： 混凝土：C30(14.3N/ )； 钢筋：HPB400（） 板厚：

29、100mm。3.3.1荷载计算恒载： 25mm水泥砂浆和10mm红木地板 0.02520+0.014=0.54100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5石灰砂浆顶棚 0.6_ 合计 3.64 kN/m2活载：2.03.3.2荷载设计值 3.3.3计算跨度 內跨：(轴线间距离)，边跨：，故所计算板的跨度为 。3.3.4弯矩计算 泊松比取0.2。 ,周边固支时，查表得方向的跨中弯矩系数分别为0.0301、0.0127，支座弯矩系数分别为-0.0708、-0.0567:；周边简支时，查表得方向的跨中系数为0.0633、0.0300。 3.3.5截面设计 截面有效高度：一类环境类别板的最小混凝土保护层厚

30、度15mm，假定选用10钢筋，则方向跨中截面的，方向跨中截面的，支座截面的。 配筋： 故配双肢箍8200，。 故配双肢箍8200，。最小配筋率验算：，此值大于 ，同时大于，满足要求。3.4 横向框架计算3.4.1荷载计算1.恒载 屋面荷载（不上人） 30mm厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 20mm厚水泥砂浆找平层 150mm厚水泥蛭石保温兼找平层 石灰砂浆顶棚 _ 合计 楼面荷载 25mm水泥砂浆和10mm红木地板 100mm厚钢筋混凝土板 石灰砂浆顶棚 _ 合计 构件自重（以计算简图为准，无角柱） 横向长跨梁（4200mm） (0.5-0.12) 0.325 =2.85 kN/m2 涂料

31、 _ 合计 横向短跨梁（4200mm） (0.3-0.12) 0.325 =1.35 kN/m2 涂料 _ 合计 纵向框架梁 涂料 _ 合计 柱 边柱 外墙面砖、涂料（取平均重度） _ 合计 中柱 内测涂料 _ 合计 墙（焦渣砖：） 横向长墙（4200mm） 涂料 _ 合计 横向短墙（1800mm） 涂料 _ 合计 纵向内墙涂料_ 合计 纵向外墙 涂料外侧面砖、涂料（取平均重度）_ 合计 铝合金窗 0.40 kN/m2木门 0.20 kN/m2钢门 0.40 kN/m2 女儿墙 砌体 外墙面砖 内墙面20mm厚水泥粉刷 _ 合计 2.活载不上人屋面均布活荷载 楼面活荷载标准值 3.恒载计算图3

32、.2 板荷传导方式示意图(1)中间层梁柱、恒载计算1）梁线荷载计算 梁线荷载=梁自重板重墙重，其中板自重按分配。由此可知梁上分布荷载为一均布与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。最大值=最小值=2）梁线荷载计算 梁线荷载梁自重墙重，由于梁左右为单向板，沿长方向传递荷载，故无板重传向梁。梁线荷载3）梁线荷载计算梁线荷载梁自重板重墙重最大值最小值图3.3 中间层边跨梁恒载图图3.4 中间层中跨梁分布恒载图4）柱1集中力计算柱1集中力柱1自重梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁自重外墙重窗重板重梁传递荷载柱1集中力=5)柱2集中力计算柱2集中力柱2自重梁传递荷载梁传递荷载梁

33、传递荷载梁传递荷载梁自重内墙重门重板重梁传递荷载=柱2集中力 6)柱1与梁交点处弯矩 7)柱2与梁交点处弯矩 (2)顶层梁、柱上恒载计算 1）梁线荷载计算梁线荷载=梁自重板重 最大值 最小值 2) 梁线荷载计算 梁线荷载梁自重 3）柱1集中力计算柱1集中力柱1自重梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁自重女儿墙重板重 柱1集中力 4）柱2集中力计算柱2集中力柱2自重梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁自重板重 5)柱1与梁交点处弯矩 6)柱2与梁交点处弯矩 图3.5 顶层边跨梁恒载图图3.6 顶层中跨梁分布恒载图4.活载计算(1）顶层框架梁柱活在计算不上人屋面均布活荷载标准值 雪荷载：1） 梁

34、线荷载计算同恒载求解方法，得最大值：最小值：2）梁线荷载计算同恒载求解方法，其值为0。3）柱1集中力计算柱1集中力梁线荷载梁线荷载梁线荷载柱1集中力4）柱2集中力计算柱2集中力梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载柱2集中力5）柱1与粱交点处弯矩 6）柱1与粱交点处弯矩 (2)中层框架梁柱活载计算 楼面活载标准值： 1) 梁线荷载计算同恒载求解方法，得最大值：最小值： 2）梁线荷载计算同恒载求解方法，其值为0。3）柱1集中力计算柱1集中力梁线荷载梁线荷载梁线荷载图3.7 第轴横向框架恒载图（力：kN；弯矩：）柱1集中力4）柱2集中力计算柱2集中力梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载梁传递荷载柱2集中力 5）柱1与粱交点处弯矩 6