碧波花园6#框架结构住宅楼计算书.doc

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1、碧波花园6#框架结构住宅楼20XX年XX月XX日摘要本住宅楼位于鞍山市沿街地段，为钢筋混凝土框架结构，建筑面积约3500m2左右，主体结构共6层，层高2.8m，建筑功能完善，可满足用户要求。在建筑设计阶段，按照“适用、安全、美观”的原则设计建筑方案，毕业设计中建筑造型力求简洁、结合功能要求利用重复的韵律，体现建筑特色，整个建筑体形细节的处理风格也尽量统一、协调。依照建筑学基本理论和建筑构造的要求，确定出建筑方案，并依照建筑制图国家标准绘制了建筑施工图。在结构设计阶段，首先，根据建筑要求和结构要求确定出结构方案；然后，选取其中一榀框架进行手算，将二者做一个对比。在该设计过程中运用了CAD、天正软

2、件等相关方面的内容；最后，依据结构制图国家标准绘制了结构施工图。关键词：混凝土框架结构；建筑设计；结构设计AbstractThe residential building is located in the city street of Anshan, for the reinforced concrete frame structure, construction area of about 3500m2 around the main structure of a total of 6 layers, the layers of high-2.8m, Building perfect fu

3、nction to meet user requirements。In the construction design stage, in accordance with applicable safety, aesthetics, the principle of the design of the construction program, graduates seek to shape the design of simple construction, combined with the functional requirements of the use of rhythmic re

4、petition, reflecting architectural features, details of the building shape as far as possible to deal with a unified style, coordination. In accordance with the basic theory of architecture and building construction requirements of the program to determine the construction and architectural drawing

5、in accordance with national standards of building construction plans drawn. In the structure of the design phase, first of all, according to construction requirements and structural requirements to determine the structure of the program; and then, select one hand and investigated.one for application

6、 software for the whole structure of PKPM design, will make a comparison between them. In the design process using CAD and PKPM, it came as the contents related aspects of the software Finally, based on mapping the structure of the national standard mappingof the structure of working drawings. Keywo

7、rds: concrete frame structure building design structural design 目录1 绪论12 建筑设计说明22.1 工程概况22.2 工程规模22.3 构造设计22.4 建筑功能设计22.5 规范要求32.6 设计参数32.7 设计依据33 工程概况44 重力荷载计算44.1屋面及楼面的永久荷载标准值44.2屋面及楼面可变荷载标准值54.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算55 横向框架侧移刚度计算76 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算86.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算86.1.1横向自振周期计算86.1.2 水平地震作

8、用及楼层地震剪力计算96.1.3水平地震作用下的位移验算106.1.4 水平地震作用下框架内力计算106.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算136.2.1风荷载标准值136.2.2风荷载作用下的水平位移验算146.2.3风荷载作用下框架结构内力计算157竖向荷载作用下框架结构的内力计算177. 1计算单元177.2荷载计算187.3内力计算208横向框架内力组合258.1结构抗震等级258.2框架梁内力组合259截面设计359.1框架梁359.1.1梁的正截面承载力计算359.1.2梁斜截面受剪承载力369.2框架柱379.2.1剪跨比和轴压比验算379.2.2柱正截面承载力计算379.

9、2.3 柱斜截面受剪承载力计算3810 基础设计3910.1 地基承载力验算4010.2 基础抗冲切验算4010.3 配筋计算4011 双向板楼板设计4111.1 荷载计算4111.2 荷载跨度4111.3 弯矩计算4112 楼梯设计4312.1 梯段板计算4312.2 平台板计算4312.3 平台梁计算4412.4 梯段板计算4512.5 平台板计算4612.6 平台梁计算4613 雨篷的设计4713.1 雨篷的抗倾覆验算4713.1.1 倾覆力矩4713.1.2 抗倾覆力矩4713.2 雨篷板的计算47结论48致谢48参考文献491 绪论钢筋混凝土框架结构是我国多、高层建筑中经常采用的一种

10、结构形式，是以由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。这种体系在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，计算理论较为成熟，因而适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅建筑。工程设计中。多数民用住宅按其抗震设防分类属于丙类建筑，其抗震等级根据烈度、结构类型和房屋的高度，按抗震规范表6.1.2确定。对于乙，丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。抗震规范6.1.8指出框架-抗震墙结构中的抗震墙设置，宜符合下列要求：抗震墙宜贯通房屋全高，且横向与纵向的抗震墙宜相连。抗震墙宜设置在墙面不需要开大洞口的位置。房屋较长时刚度较大的纵向抗震墙不宜设

11、置在房屋的端开间。抗震墙洞口宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于 300mm。一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于 5，且梁截面高度不宜小于 400mm。设计户内过道及前室，住宅设计规范GB50096提到：简捷便利，合理利用空间。过道或前室应考虑不同地点防风防寒隔热遮阳既有利户内通风等作用。户内通道最小净宽，在入口处1.2m，通向卧室,起居室的过道不应小于1.0m，通向普通房间的过道不应小于0.9m。居住前室的净空尺寸不应小于1.8 m1.8m。阳台的深度：净宽：一般要求不小于1.1m。地面低于室内楼面0.30.6m。6103 窗的设置应符合下列规定： 临空的窗台低于080m时，应采取防护措施，

12、防护高度由楼地面起计算不应低于0.80m；住宅窗台低于090m时，应采取防护措施；低窗台、凸窗等下部有能上人站立的宽窗台面时，贴窗护栏或固定窗的防护高度应从窗台面起计算条文说明：第4款临空的窗台低于0.80m(住宅为0.90m)时(窗台外无阳台、平台、走廊等)，应采取防护措施，并确保从楼地面起计算的0.80m(住宅为0.90m)防护高度。低窗台、凸窗等下部有能上人站立的窗台面时，贴窗护栏或固定窗的防护高度应从窗台面起计算，这是为了保障安全，防止过低的宽窗台面使人容易爬上去而从窗户坠地。民用建筑设计通则GB 503522005 ：663 阳台、外廊、室内回廊、内天井、上人屋面及室外楼梯等临空处应

13、设置防护栏杆，并应符合下列规定： 栏杆应以坚固、耐久的材料制作，并能承受荷载规范规定的水平荷载； 临空高度在24m以下时，栏杆高度不应低于1.05m，临空高度在24m及24m以上(包括中高层住宅)时，栏杆高度不应低于1.10m；按照混凝土结构设计结构设计计算包括初步估算截面尺寸、各种荷载导算、框架内力计算、荷载组合、截面设计、配筋计算、楼梯设计及基础设计。框架内力计算包括水平地震作用下的内力计算，竖向恒荷载、活荷载作用下的内力计算。计算水平地震作用时，采用顶点位移法确定自振周期，采用底部剪力法计算楼层地震剪力，采用“D值法”计算水平地震作用下的框架内力。竖向荷载作用下的框架内力计算采用弯矩二次

14、分配法。框架内力计算完成后，进行了荷载组合，选取最不利的荷载组合进行截面设计。框架结构的缺点是抗侧刚度较小，在水平荷载作用下位移较大，抗震性能较差，因此应考虑抗震设计及其构造措施。2 建筑设计说明2.1 工程概况设计题目：碧波花园6#框架结构住宅楼建筑结构设计住宅类型：随着社会的发展，生活压力的越加严重。人们对生活的水平也有了一定的要求。大户型是现代的流行款式，在家里有自由的活动空间，舒适的休息环境，以及工作学习的安静地点。2.2 工程规模1. 结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为6层，层高2.8米，现浇楼板，为柱下独立基础；2. 每层4户，共24户，标准层建筑面积647.8，总建筑面积3

15、886.8；3. 两种户型，包括阳台的建筑面积分别为，148.05（两室两厅）162.86（四室两厅一健）。2.3 构造设计1.屋顶排水防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水，防水层（柔性）三毡四油铺小石子，20厚水泥砂浆找平，150厚水泥蛭石保温层,100厚钢筋混凝土板,20厚石灰砂浆。 2.女儿墙构造柱女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。女儿墙墙高1100mm，100mm的混凝土压顶。3.墙体 外墙厚370mm，内墙厚240mm，隔户墙厚200mm。4.散水1. 散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式

16、确定,宜为6001000mm；当采用无组织排水时，散水的宽度可按檐口线放出200300mm。2. 散水的坡度可为3%5%。当散水采用混凝土时，宜按2030m间距设置伸缝。散水与外墙之间宜设缝，缝宽可为2030mm，缝内应填沥青类材料。本工程据此采用宽900mm，坡度5%，散水与外墙之间缝宽20mm，外沿高30mm。2.4 建筑功能设计现时流行的居室八大功能即包括起居、就餐、厨卫、就寝、工作、学习以及阳台。1. 客厅( 起居室)客厅( 起居室) 的内部一般设置沙发、茶几和电视机座等，因此，从建筑布局上来说，大约为45 米左右。客厅的开间大小尺寸最小可取3.9米和4.2米，且其使用面积应不小于12

17、2. 餐厅餐厅作为用户就餐的空间，它的平面设计应当依据就餐的人数和餐桌椅的大小尺寸确定。随着目前家庭生活的变迁，餐厅的规模不需要很大， 也可以餐厅与起居室合用， 室内餐桌的布置可分为中间摆放和靠边布置等方式。分开设置时，要考虑到人通行及其餐桌的摆放等因素。参考目前市场上一些家具的尺寸，餐桌宽度一般为0.71m，长度一般为0.82m，由此可大致推算出餐厅的最小开间应为1.61.8m，进深在1.82.2m以上。3. 卧室卧室是住宅建筑中最为重要的组成单元，卧室本身需要营造的是一种安静的、舒适的、免受打扰的私密环境， 人们能在个人的环境中享受独处乐趣，进行个人的生活活动，因此卧室在布局上应考虑与起居

18、室相对独立，并远离公共交通部分，具有良好朝向。一般而言，双人卧室不应小于10；单人卧室不应小于6，两卧室之间的面积可相互调整，形成主卧与次卧的区别，主卧相对大一点，设置床铺和衣柜以外。4. 厨房厨房部分作为住宅功能的核心部分，应有直接采光、自然通风，并宜布置在套内靠近入口处。厨房内部包括很多设备和管道。厨房包括的功能和设备虽然很多，但面积不宜过大。在面积受到限制时，也可将厨房部分功能搁置在阳台上，建造时预留管井和通风井道。厨房的布置基本上可以分为单面布置、双面布置和L 型布置等几种。单面布置的时候，厨房面积控制在47；双面布置时，厨房面积可控制在57左右；当采用L 型布置时，则可控制在56左右

19、，基本能够满足要求。5. 卫生间盥洗室一般来说，卫生间的开间在1.41.8m，进深在2.12.4m 之间比较合适。每套住宅至少应配置三件卫生洁具。在进行户型设计的时候，卫生间应该尽量靠近出入口，且不应正对客厅开门，也不宜正对餐厅开门。7. 阳台及平台阳台是建筑物室内的延伸，人们在阳台上可以晒太阳、观赏风景、呼吸新鲜空气。利用阳台设置一些绿化植物，形成家庭内部的小花园，改善住宅空间内部的小气候。2.5 规范要求1. 双人卧室不小于10平方米；大人卧室不小于6平方米；兼起居室的卧室不小于12平方米；起居室使用面积不小于12平方米；层高宜为2.8米；套内入口净宽不小于1.2米。2. 楼梯梯段净宽不应

20、小于1.10m。六层及六层以下住宅，一边设有栏杆的梯段净宽不应小于1m（注：楼梯梯段净宽系指墙面至扶手中心之间的水平距离）。楼梯踏步宽度不应小于0.26m，踏步高度不应大于0.175m。扶手高度不宜小于0.90m。楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时，其扶手高度不应小于1.05m。楼梯栏杆垂直杆件间净空不应大于0.11m。楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽，并不得小于1.20m。楼梯平台的结构下缘至人行过道的垂直高度不应低于2m。入口处地坪与室外地面应有高差，并不应小于0.10m。2.6 设计参数抗震设计烈度为：7度；结构耐火等级：二级；使用环境类别：一类；场地类别类；鞍山市冻土深度1100mm；

21、设计使用年限：50年。2.7 设计依据住宅设计规范住宅建筑规范 民用建筑设计通则房屋建筑制图统一标准 住宅建筑构造 03J93013 工程概况地质资料：01.1m人工填土，17.6；1.15.0m亚粘土18.8,20；fak=210,0.75，0.75。地下水位位于3.4m处，场地属于类场地，地势平坦。建筑场地平整，主要建筑材料供应充足，水电可以就近接通。根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共6层，层高为2.8m。填充墙采用陶粒空心砌块砌筑：外墙370mm；内墙240mm。窗户均采用铝合金窗，门采用钢门

22、和木门。楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构，楼板厚度取120mm，梁截面高度按跨度的估算，砼强度采用。层次混凝土强度 纵梁（） 横梁（）45其他AB,CD跨BD跨261屋面采用彩钢板屋面。表3.1 梁截面尺寸（mm）框架结构计算简图3.1所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，层柱高度即为层高，取2.8m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，取3.5m。图3.1 框架结果计算简图4 重力荷载计算4.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）： 防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.420厚水泥砂浆找平层 150厚水泥蛭石保温层 100厚钢

23、筋混凝土板 20厚石灰砂浆 合计 5.3915层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 120厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶或20厚水泥砂浆 0.34 合计 3.394.2屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布荷载标准值 2.0 楼面活荷载标准值 2.0 屋面雪荷载标准值 4.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载了。 表4.1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b（m）h（m）n1层横梁0.250.5251.053.2815.914271.021267.28横梁0.250.5251.0

24、53.2815.714261.82横梁0.250.4251.052.6251.51455.12纵梁0.250.5251.053.2813.916204.74纵梁0.250.5251.053.2813.516183.74纵梁0.250.5251.053.2814.516236.24纵梁0.250.4251.0532.6252.6854.6柱0.450.45251.055.3163.5261041.941041.942层横梁0.250.5251.053.2815.914271.021267.28横梁0.250.5251.053.2815.714261.82横梁0.250.4251.052.6251

25、.51455.12纵梁0.250.5251.053.2813.916204.74纵梁0.250.5251.053.2813.516183.74纵梁0.250.5251.053.2814.516236.24纵梁0.250.4251.052.6252.6854.6柱0.450.45251.055.3162.826833.54833.54 注1：表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量 2：梁长度取净长；柱高取层高。外墙为370厚陶粒空心砌块（5），外墙面贴瓷砖（0.5），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：；内墙为200厚陶粒空

26、心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：1。木门单位面积重力荷载为； 铝合金窗单位面积重力荷载取；钢铁门单位面积重力荷载为。表4.2 楼板重版面积（）16层楼面445.3063.391509.591723.67楼梯46.544.6214.08层面491.84865.392188.712188.71墙重标准层：外墙长 （12.1+45.8）2=115.8m外墙面积 ： 内墙长内墙面积墙重 窗重 门重 底层：外墙面积 内墙面积 墙重 窗重 门重 女儿墙自重（墙高1100mm。100mm的混凝土压顶）：女儿墙总长 总重 各层重力荷载代表值 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算

27、单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取雪荷载，具体过程略，计算简图见图1。 图4.1 重力荷载代表值 5 横向框架侧移刚度计算柱的侧移刚度D值按下式计算：。根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱，计算结果。表5.1 横向26层D值得计算构件名称A轴柱0.690.25714555B轴柱2.030.50328486C轴柱20.528316D轴柱0.670.2514158表5.2 横向底层的D值计算构件名称A轴柱0.8830.48013636B轴柱2.5930.67319119C轴柱2.5

28、620.67119062D轴柱0.8520.47413465表5.3横向26层D值得计算构件名称A轴柱0.520.2111893B轴柱1.520.4324352C轴柱1.510.4324352D轴柱0.50.211327表5.4 横向底层的D值计算构件名称A轴柱0.660.4412500B轴柱1.940.6217613C轴柱1.920.6217613D轴柱0.630.4312216将上述不同情况下同层框架侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度， ，故该框架为横向规则框架。表5.5 横向框架层间侧移刚度D值层 次123456837986108451310845131084513108451310

29、845136 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算6.1.1横向自振周期计算结构顶点的假想位移计算见表6.1。表6.1 结构顶点的假想位移计算层 次67295.857295.85 1084513 6.727 168.65158303.7515599.6108451314.384161.92448303.7523903.35 108451322.041147.5438303.7532207.1 108451329.697125.49928303.7540510.85108451337.45095.80218303.7548898.128379

30、8658.35258.352结构基本自震周期，其中T的量纲为m，取，则 6.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本方案结构高度小于40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。因为是多质点结构，所以 设防烈度按7度考虑，场地特征周期分区为二区，场地土为类，查表得：特征周期Tg=0.40s 水平地震影响系数最大值 因为，所以应考虑顶部附加水平地震作用。 顶部附加地震作用系数 各质点的水平地震作用： 表6.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN）Fi（KN）Vi （KN）617.57295.8512767

31、7.380.252998.92998.92514.78303.75122065.130.241955.321954.24411.98303.7598814.630.195772.982727.2239.18303.7575564.130.149590.633317.8526.38303.7552313.630.103408.293726.1413.58303.7529355.450.058229.913956.05各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图3。（a）纵向水平地震作用分布 （b）层间剪力分布 图6.1 纵向水平地震作用及层间剪力分布图6.1.3水平地震作用下的位移验算

32、 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下式计算和，各层的层间弹性位移角，计算结果。表6.3 横向水平地震作用下的位移验算层 次6998.9210845130.9216.4528000.328 51954.2410845131.815.5328000.6442727.2210845132.5113.7328000.8933317.8510845133.0611.2228001.0923726.1410845133.448.1628001.2313956.058379864.724.7235001.35由表可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值0.8181/550,满足要求,其中是由弹

33、性层间位移角限值查得。6.1.4 水平地震作用下框架内力计算 以4轴线框架内力计算，其余框架计算从略。 框架柱端剪力及弯矩按式 ； ； 各柱反弯点高度比 本例中底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其余柱均无修正。计算结果见表12。 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式 ； ； 表6.4 各层柱端弯矩及剪力计算层次 边柱 （上A下D）（上B下C）62.8998.92108451314555130.690.3011.2626.261415813.40.670.3010.9225.4852.81954.2410845131455525.50.690.4029.3444.02141582

34、6.20.670.4028.5642.8442.82727.2210845131455535.60.690.4546.1256.361415836.60.670.4544.8654.8232.83317.8510845131455543.30.690.4556.0768.531415844.50.670.4554.5666.6822.83726.1410845131455548.60.690.51707014158500.670.569.4066.6813.53956.058379861363663.60.8830.65157.7867.621346564.60.8520.65155.6966

35、.7862.8998.9210845132848626.22.030.4029.2444.022831626.120.4029.2343.8552.81954.2410845132848651.32.030.4564.6479283165120.4564.2678.5442.82727.2210845132848671.62.030.5100.24100.242831671.220.599.6899.6832.83317.85108451328486872.030.5121.94121.942831686.620.5121.24121.2422.83726.1410845132848697.9

36、2.030.5137.06137.062831697.320.5136.22136.2213.53956.058379861911990.22.5930.57179.95135.75190629020.6189126表6.5 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁（上A下D）梁柱轴力LL边柱N（上A下D）中柱（上B下C）626.2617.075.77.615.414.911.520.2-7.6-12.616.8125.485.97.177.1713.03555.2835.935.71637.8836.651.549.69-23.6-46.2935.4853.765.915.1322.347.594

37、85.755.75.724.857.7155.761.575.65-48.4-97.145583.385.923.4545.7599.793114.6574.525.733.1977.7675.141.5101.93-81.59-165.8873.6111.545.934.3877.13170.3421126.0781.945.736.4990.6587.561.5118.8-118.08-248.19111.24255.0380121.245.934.111136.6288.85.739.5595.4889.181.5123.1-157.63-331.7489.86136.185.938.3

38、1148.55339.02注：表中单位为kNm，V单位N，l的单位为m。. （a）框架弯矩图 （b）梁端剪力及柱轴力图图6.2 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图6.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算6.2.1风荷载标准值风荷载标准值按式，基本风压w0=0.50KN/m2。由荷载规范查得（迎风面）和（背风面），C类地区，H/B=17.5/45.8=0.38，查表得： 脉动影响系数=0.4. T1=0.544S ，W0T12=0.15KNS2/m2. 查表得脉动增大系数=1.22。 取2轴线横向框架，其负载宽度3.7m，沿房屋高度分布风荷载标准值 根据各楼层标高处高度Hi查取，沿房

39、屋高度。 表6.6 沿房屋高度分布风荷载标准值层次Hi（m）Hi（m）617.51.000.791.6181.8921.183 514.70.840.741.5541.7021.064411.90.680.741.4481.5860.99139.10.520.741.3431.4680.91726.30.360.741.2371.3550.84713.50.20.741.1321.240.775荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响，本例房屋高度H=17.5m30m,H/B1.5,因此，该房屋应不考虑风压脉动的影响。 框架结构分析时，应按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载，节点集中荷载，例第6层集中荷载F5的计算如下：=(1.892+1.183+1.702+1.064)2.81/2 +（1.183-