本科住宅楼建筑结构毕业设计计算书.doc

1、华苑小区 1#住宅楼建筑结构设计 1 摘 要 该计算书主要包括八个部分：结构选型、水平力作用下的框架结构计算、竖向荷载作用下的内力计算、横向框架内力组合、截面尺寸设计、板的设计、基础设计、楼梯设计。 设计主体是六层框架结构，选择一榀框架计算。 框架结构的计算部分包括：梁板柱尺寸的初步确定，重力荷载标准值的计算，横向框架侧移刚度的计算，水平地震力作用下的内力计算和侧移计算 ,水平风荷载作用下的侧移验算。 竖向荷载作用下的框架内力计算，主要包括恒荷载和活荷载作用下的内力计算。 内力组合主要是水平地震作用、恒荷 载作用、活荷载作用之间的组合。 截面设计包括梁的截面设计和柱的界面设计，梁的界面设计包括

2、正截面验算和斜截面验算，柱的截面设计包括轴压比的验算和正截面验算和斜截面验算和结点设计。 板的设计采用的是单向板。 基础设计包括荷载计算，基础承载力计算，冲剪验算，基础配筋计算。 楼梯设计包括梯段设计、平台梁设计、平台板设计、楼梯的配筋计算。 关键词：框架结构、基础、梁、柱、板、楼梯 *大学本科毕业设计 2 Abstract The book mainly including eight parts: the selection of the structure, the calculation of framework structure under the horizontal loads

3、,the internal forces calculation under the vertical loads, the internal forces composition of horizontal framework ,the design of section size ,the design of plate,the design of basis,the design of staircase. The object of design is six-story frame structure. Choose one load of the frameworks to cal

4、culate. The calculation of framework structure including: The initial assurance for the size of the beam, the plate and the column; The calculation of the standard values of gravity load ; The sway stiffness calculation of the horizontal framework ; the internal forces calculation and the checking o

5、f sway under the horizontal earthquake forces ;the checking of sway under the horizontal load of wind. The internal forces composition of horizontal framework maily including: the calculation under the live load and the constant load . The internal forces composition mainly is the composition of hor

6、izontal earthquake forces, constant load and live load. The section design including: the design of the beam , column .the design of beam including:the checking of positive section and oblique section. The design of column including: the checking of axial compression ratio and the positive section a

7、nd the oblique section,the design of node. When design the plate considers its one-way plate. Basis design including: the calculation of carrying capacity, punching and reinforcement. The design of staircase including: the design of bench,the beam of platform,the plate of platform and calculation of

8、 reinforcement of staircase. Key words: Framework structure、 Basis、 Beam、 Column Plate、 Staircase 华苑小区 1#住宅楼建筑结构设计 3 目录 1 工程概况 . 1 1.1 设计题目 . 1 1.2 设计目的及要求 . 1 1.3 建筑功能及要求 . 1 1.3.1 建筑功能要求 . 1 1.3.2 建筑等级 . 1 1.3.3 结构形式 . 1 1.4 建筑基本技术条件及设计要求 . 1 1.4.1 建筑基本技术条件 . 1 1.4.2 工程地质条件 . 2 1.5 设计内容图纸 . 2 2 框架

9、结构的一般性设计与计算 . 2 2.1 梁柱截面，梁跨度及柱高确定 . 3 2.1.1 梁截面尺寸的初步确定 . 3 2.1.2 柱截面尺寸的初步确定 . 4 2.1.3 板的截面尺寸初步 估计 . 5 2.1.4 梁的计算跨度 . 5 2.1.5 柱的高度 . 5 2.2 重力荷载的计算 . 6 2.2.1 屋面及楼面永久荷 载（恒荷载）标准值 . 6 2.2.2 屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值 . 7 2.2.3 梁柱的自重 . 8 2.2.4 墙体的自重 . 9 2.2.5 门窗的自重 .10 2.2.6 各层的荷载的组合 .10 3 水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算 .12

10、3.1 横梁的线刚度 .12 3.2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度 D 值 .12 3.2.1 横向框架柱的线刚度 .12 3.2.2 横向框架柱的侧移刚度 D 值 .12 3.3 横向框架自震周期 .13 3.4 横向框架水平地震作用及楼层地震剪力 .14 3.5 横向框架水平地震作用位移验算 .15 3.6 水平地震作用横向框架的内力分析 .16 3.6.1 横向框架柱端弯矩及剪力 .16 3.6.2 横向框架梁端弯矩及剪力 .17 4 横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算 .20 4.1 风荷载标准值的计算 .20 4.2 风荷载作用下的水平位移验算 .22 4.3 水平风荷载作用下横向

11、框架的内力分析（取一榀中框架） .22 4.3.1 横向框架的柱端弯矩及剪力 .22 4.3.2 横向框架的梁端弯矩及剪力 .23 *大学本科毕业设计 4 5 竖向荷载作用下横向框架的内力计算 .24 5.1 计算单元 .24 5.2 荷载计算 .24 5.2.1 恒载的计算 .24 5.2.2 活载的计算 .26 5.3 内力计算 .28 5.3.1 框架恒荷载作用下内力计算 .28 5.3.2 框架活载作用下内力计算 .36 6 内力组合 .41 6.1 框架梁内力组合 .41 6.2 梁端弯矩调幅 .41 7 截面设计 .55 7.1 框架梁截面设计 .55 7.2 框架柱截面设计 .5

12、5 7.3 柱子计算时需要用到的公式 .56 8 现浇楼面板的设计 .73 8.1 荷载计算 .73 8.2 计算简图 .74 8.3 弯矩设计值 .74 8.4 正截面受弯承载力计算 .75 9 楼梯设计 .76 9.1 梯段板计算 .78 9.1.1 荷载计算 .78 9.1.2 内力计算 .78 9.1.3 配筋计算 .78 9.2 休息平台板计算 .79 9.2.1 荷载计算 .79 9.2.2 内力计算 .79 9.2.3 配筋计算 .79 9.3 梯段梁的计算 .80 9.3.1 荷载计算 .80 9.3.2 内力计算 .80 9.3.3 配筋计算 .80 10 基础设计 .81

13、10.1 基础设计 .81 10.2 基础底面积计算 .81 10.3 承载力计算 .83 10.4 抗冲切验算 .83 10.5 内力及配筋计算 .84 结语 .87 参考文献 .88 *小区住宅楼建筑结构设计 1 1 工程概况 1.1 设计题目 设计题目：华苑小区 1#住宅楼建筑结构设计 1.2 设计目的及要求 设计目的：通过本毕业设计，培养综合运用所学的基础理论和专业知识分析和解决土木工程设计问题的能力，同时也培养理论联系实际及动手能力，养成严谨、求实、创新的科学作风及调查研究、查阅资料、综合分析的能力，为具有土木工程技术人员所必备 的基本素质打下坚实的基础。 具体要求： （ 1） 坚持

14、“适用、安全、经济、美观”的设计原则。 （ 2） 掌握与本设计相关的设计规范及有关规定，并会正确应用。 （ 3） 要求建筑设计部分设计方案合理、适用、美观。结构部分合理选择结构形式，掌握框架结构的计算方法及结构要求。 （ 4） 培养绘制图纸的能力，图纸不仅达到数量的要求，而且要确保质量、建筑功能的要求。 1.3 建筑功能及要求 拟建本住宅楼设计年限为 50年，建筑层数 6层，总建筑面积约为 3800 2m 。 1.3.1 建筑功能要求 坚持以人为本，在功能和结构上要分区合理。 1.3.2 建筑等级 地震设防烈度为 7度，设计地震分组 I；耐火等级为 II级 。 1.3.3 结构形式 结构形式：

15、框架结构 1.4 建筑基本技术条件及设计要求 1.4.1 建筑基本技术条件 建筑规模： （ 1）建筑面积： 3800 2m 左右 *大学本科毕业设计 2 （ 2）层数： 6层 （ 3）气象条件 雪荷载： 0.4 2m/kN 风荷载： 0.45 2m/kN 1.4.2 工程地质条件 场地类别为 II类。 1.5 设计内容图纸 建筑部分： 图纸目录、建筑设计总说明等； 建筑总平面图（ 1： 500 或 1： 1000）； 底层平面图（ 1： 100）； 标准层平面图（ 1： 100）； 屋顶平面图（ 1： 100）； 正立面图（ 1： 100）； 侧立面图（不少于 2 个， 1： 100）； 剖面

16、图（ 1-2 个， 1： 100，至少一个剖面图剖到主楼梯）； 主楼梯详图（比例 1： 20）； 结构部分： 基础平面布置图及基础详图（比例 1:100 和 1:30 1:50）； 结构布置图及配筋图（比例 1:100，底层、标准层和顶层）； 楼梯配筋图（比例 1:30 1:50）； 梁配筋图（比例 1:30 1:50）； 其它必要的构件配筋图（比例 1:30 1:50）。 2 框架结构的一般性设计与计算 *小区住宅楼建筑结构设计 3 柱网布置及一榀框架图 2.1 梁柱截面，梁跨度及柱高确定 梁柱的混凝土设计强度： C35 2.1.1 梁截面 尺寸的初步确定 主梁 1/15 1/10 的跨度；

17、梁截面宽度可取 1/3 1/2 梁高 ,且不应小于200mm。 次梁 1/18 1/12 的跨度；梁截面宽度可取 1/3 1/2 梁高 ,且不应小于150mm。 （ 1）横梁（采用横向承重体系） 截面的尺寸： KL1： h=（ 1/15 1/10） 5400=360 540bmm 取 h=500mm b=（ 1/3 1/2） 500=167 250mm 取 b=250mm KL2： h= （ 1/6 1/5） 1200=200 240mm 取 h=250mm b=（ 1/3 1/2） 250=83 125mm 取 h=200mm （ 2）纵梁 KL3： h=（ 1/15 1/10） 4500=

18、300 450mm 取 h=400mm b=（ 1/3 1/2） 400=133 200mm 取 b=200mm KL4： h=（ 1/18 1/12） 2600=144 217mm 取 h=200mm b=（ 1/3 1/2） 400=133 200mm 取 b=150mm KL5： h=（ 1/18 1/12） 4500=250 375mm 取 h=400mm *大学本科毕业设计 4 b=（ 1/3 1/2） 400=133 200mm 取 b=200mm 由此，估算出的梁截面尺寸见表 2-1，表中还给出了各层梁的混凝土强度等级。 表 2-1 梁截面尺寸及混凝土强度等级 层次 混凝土强度等

19、级 横梁（ b h） 纵梁（ b h） KL1 KL2 KL3 KL4 KL5 1 6 C35 250 500 200 250 200 400 150 200 200 400 2.1.2 柱截面尺寸的初步确定 框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算： 21qSnN c )/( cNc fNA 式中： c 竖向荷载分项系数（已包含活载）可取 1.25； q 每个楼层上单位面积的竖向荷载标准值， kN/m2 ，框架结构约为 1214kN/m2 ； S 柱一层的受荷面积； n 柱承受荷载的楼层数； 1 考虑水平力产生的附加系数，风荷载或四级抗震时，取 1.05； 三一级抗震等级时，取

20、1.05 1.15； 2 边柱、角柱轴向力增大系数，边柱取 1.1，角柱取 1.2，中柱取 1.0； 柱由框架与剪力墙连接时，柱轴力折减系数，可取 0.7 0.8； cf 混凝土轴心抗压强度设计值； N 框架柱轴压比限值，此处可取近似值，即一级、二级和三级抗震等级分别取 0.7、 0.8 和 0.9. 其中： c =1.25 1 =1.05 =1 q=14kN/m2 N =0.9 cf =16.7N/mm2 抗震设计时柱截面高度和截面宽度均不小于 300mm，为方便计算取柱截面为正方形且为同一尺寸截面大小的柱。 边柱： *小区住宅楼建筑结构设计 5 AC )/(21 cNc fqSn =1.2

21、5 14 103 5400 2250 6 1.05 1.11（ 0.9 16.7） =98037mm2 313mm 313mm 取 b h=350mm 350mm 角柱： AC )/(21 cNc fqSn =1.25 14 103 2250 2700 6 1.05 1.21（ 0.9 16.7） =53475mm2 231mm 231mm 取 b h=300mm 300mm 中柱： AC )/(21 cNc fqSn =1.25 14 103 4500 5400 6 1.05 1.01（ 0.9 16.7） =178249mm2 422mm 422mm 取 b h=450mm 450mm 综

22、上为方便计算柱截面尺寸同一取为： 450mm 450mm 2.1.3 板的截面尺寸 初步估计 根据实际情况和设计要求，板厚取： h=100 mm 2.1.4 梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而墙中心线是与轴线重合的，所以柱的形心与轴线发生偏移，造成计算跨度与轴线间距不同。 2.1.5 柱的高度 底层： 3.0+0.7+0.5=4.2。 其他各层为 3.0m 因而得到 h1 =4.2m； h2 =3.0m 注：底层层高 3.0m，室内外高差 0.7m，基础顶部至室外地面 0.5m。 *大学本科毕业设计 6 横向框架计算简图 2.2 重力荷载的计算 2.2.1 屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值 1.屋面 其按屋面的做法逐项计算均布荷载：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶来参与计算，粉底为相同重量。 其屋面构造做法如图 2-2所示，按图 2-2来计算屋面恒载，其结果如下：