某商业住宅楼建筑结构设计毕业论文.doc

大连理工大学网络高等教育毕业论文（设计）模板

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：中海国际社区商业住宅楼建筑结构设计

- 2 -

中海国际社区商业住宅楼建筑结构设计
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日期： 日期：

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内容摘要
本结构为商业住宅，采用钢筋混凝土框架结构，抗震等级为二级，抗震设防烈度为8度，整个设计包括建筑设计和结构设计两部分。
建筑设计部分，首先根据建筑的使用功能确定建筑的初步布局，包括建筑体型及室内空间布置，然后确定具体尺寸和平、立面风格等。
结构设计部分，首先根据建筑设计、工艺使用要求、材料供应情况及场地地质条件等确定结构布置方案，然后选取一榀典型框架进行设计计算。在明确计算简图的前提下，进一步确定框架承受的荷载，包括恒载、屋（楼）面活载和风荷载，在此基础上进行框架内力计算、内力组合、梁、柱和基础等构件的配筋计算。除此之外，还进行了屋（楼）面板、楼梯等附属构件的设计计算。

关键词：钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计。

目 录
内容摘要 1
目 录 2
1.工程概况 3
2.结构布置及计算简图 4
3重力荷载计算 6
3.1 屋面及楼面永久荷载标准值 6
3.2屋面及楼面可变荷载标准值 6
3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载 6
3.4重力荷载代表值 7
4框架侧移刚度计算 11
4.1横向框架侧移刚度计算 11
4.2横向水平地震作用计算 13
4.3竖向荷载作用下框架结构的荷载计算 15
4.4横向框架内力计算 20
5截面配筋计算 21
5.1框架梁设计 21
5.2 柱截面设计 23
6楼板设计 52
7楼梯设计 53
7.1商场楼梯 53
7.2住宅楼梯 55
8基础设计 59
8.1计算修正地基承载力的特征值 59
8.2确定基础底面尺寸 59
8.3用弯矩分配法计算肋粱弯矩 59
8.4肋粱剪力计算 60
8.5配筋设计 60
参 考 文 献 62
1.工程概况
本工程名称为中海国际社区商业住宅楼。工程地址位于成都市一商业住宅楼。建筑总面积,全框架结构。建设场地地势平坦，自然地面高差不大。
土质分层：第一层为杂填土，厚度为0.5~0.7m；第二层为轻亚粘土，厚度为5.0~8.0m，地基承载力特征值；第三层为砾沙，厚度为0~2.5m；第四层为粘土，勘探时未穿透此层。
地下水位位于-12.0m。最大冻土深度34cm。室外平均气温最冷月0℃，最热月35℃。冬季采暖期110d，商店内部设置空调和机械通风设施。基本风压为0.5kN/m2。年降水量652.3m2。主导风向为南北向。
地震烈度按8度设防考虑，建筑场地为Ⅱ类。

2.结构布置及计算简图
根据该房屋的建筑使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面、剖面设计，主体结构共6层，1、2层层高为4.2 m，3~6层层高为3m。

图2.1 结构布置图
填充墙采用250mm、200mm的加气混凝土砌块。门为木门，门洞尺寸为。窗为铝合金窗，洞口尺寸为。
楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度100mm。梁截面高度按梁跨度的1/12~1/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表2.1，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度：C35（，），C30（，）。
表2.1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级
层次
混凝土
强度等级
横梁
（）
纵梁
（）
次梁
（）
3~6
C30

1~2
C35

-------
柱截面尺寸可根据式估算。由表2.2和2.3可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值=0.8。

表2.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级
结构类型
烈度
6
7
8
9

框架
结构
高度/m
≤30
>30
≤30
>30
≤30
>30
≤25
框架
四
三
三
二
二
一
一
剧场、体育馆等
大跨度建筑
三
二
一
一

表2.3 柱轴压比限值
结构类型
抗震等级
一
二
三
框架结构
0.7
0.8
0.9
框架-抗震墙；板柱-抗震墙
及筒体
0.75
0.85
0.95
部分框支抗震墙
0.6
0.7
---
各层的重力荷载代表值近似取12kN/m2。边柱及中柱的负载面积均为。由式得第一层柱截面面积为
边柱
中柱
若取柱截面为正方形，则分别为292mm和286mm。
又知按上述方法确定的柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。
故，边柱和中柱截面高度均取为400mm。
根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下：
1~2层
3~6层
基础选用柱下独立钢筋混凝土基础，基础埋深为1.2m。

3重力荷载计算
3.1 屋面及楼面永久荷载标准值
屋面（上人）：屋15（A50）。高聚物改性沥青卷材防水屋面（上人有保温）
10厚卧铺缸地砖面层
4厚高聚物改性沥青卷材防水层一道
20厚1:3水泥砂浆找平
30厚1:6水泥焦渣找2﹪坡
30厚钢筋混凝土基层
-----------------------------------------------------------------------------------
合计： 4.03kN/m2

1~5层楼面：
10厚铺地砖楼面，干水泥抹面 210.01=0.21
20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m2
20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2
100厚现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.5kN/m2
-----------------------------------------------------------------------------------
合计： 3.51kN/m2
3.2屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2
楼面活荷载标准值 2.0kN/m2
屋面雪荷载标准值 0.25kN/m2
3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载
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。具体计算过程从略，计算结果见表3.1。

表3.1 单位面积上的重力荷载
层次
构件

β

n

1~2
边横梁
0.3
0.5
25
1.05
3.9375
4.95
4
77.963
1999.4
中横梁
0.3
0.5
25
1.05
3.9375
4.95
22
428.8
纵梁
0.3
0.5
25
1.05
3.9375
4.05
39
621.9
柱
0.5
0.5
25
1.05
5.3156
4.2
39
870.7
3~6
边横梁
0.25
0.5
25
1.05
3.2813
4.95
4
65.0
1819.4
中横梁
0.25
0.5
25
1.05
3.2813
4.95
22
357.3
次梁
0.25
0.45
25
1.05
2.9531
4.05
19
227.2
纵梁
0.25
0.5
25
1.05
3.2813
4.05
39
518.3
柱
0.4
0.4
25
1.10
5.57
3
39
651.6
注：1）表中β表示单位长度构件重力荷载；g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；n为构件数量。
2）梁长度取净长；柱长度取层高。
墙体为250mm厚蒸压加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为

内墙为200mm粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为

木门单位面积重力荷载为0.2kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。
3.4重力荷载代表值
集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，用于水平地震作用计算，具体计算方法如下。
3.4.1一层重力荷载代表值
柱 0.450.454.2×3925=829.24
横梁 0.3 (0.5－0.1) 10.81325=421.2
纵梁 0.3 (0.5－0.1) 54325=486.0
板 5410.80.125=1458
墙 0.25（10.8+54）4.25.5=374.22
窗 （54+10.8）4.20.4=108.864
抹灰 17×0.02［（54+10.8）4.2+10.8110.42+10.8110.3］=136.97
楼面 5410.81.01=589.03
恒荷载合计： 4403.52
活荷载： 3.55410.8=2041.03
=4403.52+2041.030.5=5424.04
3.4.2二层重力荷载代表值
柱 0.450.45（2.1+1.5）3925=710.78
横梁 0.3 (0.5－0.1) 10.81325=421.2
纵梁 0.3 (0.5－0.1) 54325=486.0
次梁 0.250.35 (4.59+5.43+2.42) 25=134.53
板 5410.80.125=1458
外墙 5.50.25｛（10.8+54）2.1+［(54+10.8) 32－(2.19+1.59+1.217) 1.5+0.621.2］/2－60.92.1｝=408.13
内墙
阳台 254.51.20.12+［180.12（4.5+2.4）1.2+1.80.010.4］/2=25.1
窗 （54+10.8）0.012.10.4+［（2.19+1.59+1.217）1.5+1.20.62］0.010.4/2=0.648
门 （240.9+61）2.10.2=11.61
抹灰 170.02（54+10.8）2.1+170.02｛（54+10.8）21.5－［（2.19+1.59+1.217）1.5+1.20.62］/2｝+10.8110.4170.022+（4.59+2.43）0.350.0217=104.1
楼面 ［5410.8－0.2（10.811+4.515+2.46)－0.25 (54+10.8) 2］1.01=255.3
恒荷载合计： 710.8+421.2+486+134.5+1458+408.1+285.6+25.1+0.648+11.6+
104.1+255.3=4301
活荷载： 54×10.8×3.5=2041.03
=4301+2041.03×0.5=5321.52
3.4.3三~五层重力荷载代表值
柱 0.45×0.45×3×39×25=592.3
横梁 0.25×(0.5－0.1)×10.8×13×25=351
纵梁 0.25×(0.5－0.1)×54×3×25=405
次梁 0.25×（0.45－0.1）×（4.5×9+5.4×3+2.4×2)×25=134.53
板 54×10.8×0.1×25=1458
外墙 ｛(54+10.8)×3×2－［(2.1×9+1.5×9+1.2×17)×1.5+0.6×2×1.2］－6×0.9×2.1｝×5.5×0.25=408.13
内墙 (4.5×15+5.4×22－0.9×24－1×6+2.4×6)×3×5.5×0.2=571.23
窗 ［（2.1×9+1.5×9+1.2×17)×1.5+1.2×0.6×2］×0.4=32.26
门 （24×0.9+6×1）×2.1×0.2=11.6
抹灰 ［10.8×2.5×24+（4.5－0.45）×（24+14×2）］×0.02×17=291.9
楼面 ［54×10.8－0.2×（10.8×11+×4.5×15+2.4×6）－0.25×（54+10.8）×2］×1.01=515.77
恒荷载合计：4981.4
活荷载: 54×10.8×2=1166.4
===4981.4+1166.4=5564
3.4.4六层重力荷载代表值
工程做法：恒荷载 2.03
抹灰 5.76×54×0.02×17=10.575
柱 0.45×0.45×1.5×39×25=296.15
横梁 0.25×0.4×11.52×13×25=374.4
纵梁 0.25×0.4×54×3×25=405
板 5.76×54×0.1×25×2=1555.2
雪载： 5.76×54×2×0.25=155.52
上人： 2.0×5.76×54×2=1244.16
恒荷载：4203.63
=4203.63+155.52×0.5=4281.39

表3.2 梁的承重计算
梁的名称
承重板的体积
承受墙的体积
承重
KL1
KL2
KL3
KL4
KL5
KL6
KL7
KL8
KL9
KL10
KL11
KL12
KL13
KL14
KL15
KL16
KL17
KL18
KL19
KL20
KL21
KL22
KL23
KL24
KL25
LL1
LL2
LL3
LL4
LL5
LL6
LL7
0.4255
0.8255
0.486
0.506
1.012
0.506
0.081
0.405
0.486
0.254
0.751
0.506
0.486
0.567
0.486
0.364
0.405
1.073
1.114
0.709
1.114
0.862
1.14
0.774
1.114
0.851
0.924
0.405
0.81
0.826
0.279
0.81
3.375
2.7
3.375
3.375
2.7
3.375
3.375
2.7
3.375
3.375
2.7
3.375
3.375
2.7
3.375
4.05
4.05
3.24
3.24
3.24
3.24
3.24
3.24
3.24
3.24
2.7
2.7
3.24
2.7
3.24
1.44
2.7
29.2
35.5
30.7
31.2
40.2
31.2
20.6
25.0
30.7
25.0
33.6
31.2
30.7
29.0
30.7
31.4
32.4
44.6
45.7
35.5
45.7
38.5
45.7
37.2
45.7
36.1
38
27.9
35.1
38.5
14.9
35.1
4框架侧移刚度计算
4.1横向框架侧移刚度计算
横梁线刚度计算结果见表4.1；柱线刚度计算结果见表4.2。
表4.1 横梁线刚度计算表
类别
层次

L

横梁
1~2

5.4

3~6

5.4

表4.2 柱线刚度计算表
层次

1~2

4.2

3~6

3

柱的侧移刚度按式计算。
现以第2层C-6柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表4.3-4.7。可得梁柱线刚度比为
表4.3 柱侧移刚度修正系数
位置
边柱
中柱

一般层

底层
固接

铰接

表4.4 A、C轴框架柱侧移刚度D值
层次
砼强度等级
断面
层高
惯性矩
线刚度

D
4~6
C30

3

0.635
0.24
10944
3
C30

3

0.72
0.265
12084
2
C35

4.2

1.07
0.35
6119
1
C35

4.2

1.07
0.51
8916

表4.5 B轴框架柱侧移刚度D值
层次
砼强度等级
断面
层高
惯性矩
线刚度

D
4~6
C30

3

1.27
0.34
18240
3
C30

3

1.44
0.42
19152
2
C35

4.2

2.13
0.52
9091
1
C35

4.2

2.13
0.64
11189

表4.6各层D值总汇

4~6
3
2
1
A、C轴
1094426
1208426
611926
891626
B轴
1824013
1915213
909113
118913

521664
563160
277277
377273

表4.7横向框架顶点位移计算
层次

6
4069.89
4069.89
521664
0.0078
0.2549
5
5065
9134.89
521664
0.0175
0.2471
4
5065
14199.89
521664
0.0272
0.2296
3
5065
19265
563160
0.0342
0.2024
2
5321.52
24587
277277
0.0887
0.1682
1
5424.04
30011
377273
0.0795
0.0795
4.2横向水平地震作用计算
地震作用按8度计算，基本地震加速度0.2g，Ⅱ类场地，设计地震分组按一组，则；，采用底部剪力法计算，由于，故应考虑顶点附加地震作用，取。
结构底部剪力为
顶点附加地震作用为
计算结果列于表4.8
表4.8各层地震作用及楼层地震剪力
层次

6
3
20.4
4069.89
83026
0.225
6100.5
610.5
5
3
17.4
5065
88131
0.239
495.03
1105.53
4
3
14.4
5065
72936
0.197
408.04
1513.57
3
3
11.4
5065
57741
0.156
323.12
1836.69
2
4.2
8.4
5321.52
44701
0.121
250.62
2087.31
1
4.2
4.2
5424.04
22785
0.062
128.42
2215.73

表4.9变形验算
层次
层间剪力

弹性转角
6
610.5
521664
0.0012
3
1/2500
5
1105.53
521664
0.0021
3
1/1429
4
1513.57
521664
0.0029
3
1/1034
3
1813.82
563160
0.0033
3
1/909
2
1836.69
277277
0.0075
4.2
1/560
1
2215.73
377273
0.0059
4.2
1/712
由表4.9可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为，满足要求，其中由表查得。
水平地震作用下框架内力计算，采用D值法。
框架柱端剪力及弯矩分别按式和，计算，取自表4.6，层间剪力取自表4.8。各柱反弯点高度y按式确定。本例中底层柱需考虑修正值，第2层柱需考虑修正值，其余柱均无修正。具体计算结果见表4.10
表4.10 各层柱端弯矩及剪力计算
层次

边柱
中柱

y

6
3
610.5
521664
10944
12.81
0.635
0.2675
10.29
28.15
18240
21.35
1.27
0.3635
23.28
400.77
5
3
1105.53
521664
10944
23.19
0.635
0.368
25.59
43.97
18240
38.65
1.27
0.4135
47.94
67.98
4
3
1513.57
521664
10944
31.75
0.635
0.40
38.1
57.15
18240
52.92
1.27
0.45
71.43
87.3
3
3
1836.69
563160
12084
39.41
0.72
0.434
51.39
66.92
19152
62.46
1.44
0.472
88.44
98.94
2
4.2
2087.31
277277
6119
46.06
1.07
0.50
96.73
96.73
9091
68.44
2.13
0.5
135.32
135.32
1
4.2
2215.73
377273
8916
52.36
1.07
0.643
141.40
78.51
11189
65.71
2.13
0.55
151.79
124.2
注：表中M量纲为，V量纲为。
梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式、、和计算。计算结果见表4.11。

表4.11 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算
层次
过梁
柱轴力

L

边柱N
中柱N
6
28.15
20.39
5.4
8.99
8.99
0
5
54.26
45.63
5.4
18.50
27.49
0
4
82.74
67.62
5.4
27.84
55.33
0
3
105.02
85.18
5.4
35.34
90.67
0
2
148.12
111.88
5.4
48.15
138.82
0
1
175.24
129.76
5.4
56.48
195.3
0
注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当在左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。
2）表中弯矩单位为，剪力单位为，轴力单位为。
4.3竖向荷载作用下框架结构的荷载计算
4.3.1横向框架计算单元选取
计算单元
如图4.1所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载通过次梁和纵向框架梁以集中力传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上有弯矩。
4.3.2荷载计算
（1）对于第六层
1） 恒载计算
在图2中，代表横梁自重，为均布荷载形式，
=3.2813KN/m
分别为边纵梁、中纵梁、次梁直接给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重、女儿墙等的重力荷载。计算如下：

图4.1 横向框架计算单元

图4.2 作用在梁上的荷载
=4.534.5=20.385
=4.54.5/20.54.53+3.28134.5+3.28135.4/2+4.441.24.5=70.525
=4.54.5/20.524.53+3.28134.5+3.28135.4/22=78.33
偏心弯距
=70.52 (0.45-0.25)/2=7.052
2) 活载计算
=24.5=9
=4.52.25/22=10.125
=4.52.25/222=20.25
偏心弯距
=10.125 (0.45-0.25)/2=1.01
（2）对于3-5层
1)恒载计算
代表横梁自重和其上横墙自重，为均布荷载形式。其它计算方法同上。
=3.125 +1.783=8.62
=3.512.25/2=3.94 =3.511.8=6.318
=3.510.9=3.159 =3.512.25=7.897

偏心弯距
=72.08 (0.45-0.25)/2=7.208
=66.57 (0.45-0.25)/2=6.657
2)活载计算
=22.25/2=2.25 =1.82=3.6
=0.92=1.8 =22.25=4.5
= [(0.45+2.25)/21.8+0.250.25/2] 2=10.63
=10.63+1.62+1.80.92=17.11
=6.48+2.252.25/2/2/2+4.10.9/22=10.98
=1.622+4.2/21.82=8.1

偏心弯距
=10.6 (0.45-0.25)/2=1.06
=6.12 (0.45-0.25)/2=0.612
（3）对于2层
1）恒载计算
代表横梁自重和其上横墙自重，为均布荷载形式。其它计算方法同上。

=3.948 =6.318
= =

=

=5.4/2×1.8+4.5×2.25/2/2×3.5+3.93×1.8+3.9375×4.5+1.78×1.8+1.715×3×4.5=70.66
偏心弯距

2）活荷载计算

偏心弯距

（4）对于第一层
1）恒载计算

偏心弯矩

2）活荷载计算

偏心弯距

表4.12 横向框架恒荷载汇总表
层次

6
3.281
4.872
3.654
9.135
71.92
69.79
72.27
7.19
6.98
7.23
3----5
14.84
8.42
6.32
14.18
90.68
135.9
99.55
9.07
13.59
9.96
2
14.84
8.42
6.32
14.18
90.68
135.9
99.55
6.80
10.19
7.47
1
3.281
15.79
--
--
48.29
96.58
--
3.62
7.24
--

表4.13 横向框架活荷载汇总表
层次

6
4.8
3.6
9
15.72
26.09
24.3
1.57
2.61
2.43
3----5
4.8
3.6
9
15.72
26.09
24.3
1.57
2.61
2.43
2
4.8
3.6
9
15.72
26.09
24.3
1.18
1.96
1.82
1
4.8
3.6
9
24.3
48.6
-----
1.82
3.65
----
4.4横向框架内力计算
在竖向荷载作用下框架的侧移可以忽略不计。梁端、柱端弯矩采用分层法计算。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加得到。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱自重。恒载、活载作用下梁端剪力和柱的轴力见表4.14、 4.15， 弯矩图见图4.3、4.4。
4.4.1恒载作用下固端弯矩
六层
对A,B杆端处的弯矩

对B,C杆端处的弯矩

三—五层
对杆端A处的弯矩

对杆端A处的弯矩

对杆端A处的弯矩

对杆端A处的弯矩

对A,B杆端处的弯矩

对B,C杆端处的弯矩

二层

一层

4.4.2活载作用下固端弯矩
一层和六层

二—五层:
对于A B 跨

对于B C 跨

表4.14 恒载、活载作用下梁端弯矩汇总
恒载
活载
层数

6
-48.35
48.35
-48.35
48.35
-17.93
17.93
-17.93
12.93
3-5
-36.98
33.76
-45.86
45.73
-6.57
6.88
-12.60
12.55
2
-43.75
40.53
-52.6
52.5
-6.57
6.88
-12.60
12.55
1
-50.30
50.30
-50.3
50.3
-17.93
17.93
-17.93
12.93

表4.15 活载作用下梁端剪力（）

层次
荷载引起的剪力
弯矩引起的剪力
总剪力
AB跨
BC跨
AB跨
BC跨
AB跨
BC跨
=-
=-
=-
=-

6
19.92
(2.31)
19.92
(2.23)
-1.2
(-0.16)
1.58
(0.24)
18.2
(2.15)
21.1
(2.39)
21.4 (1.99)
18.4 (2.47)
5
7.37
9.96
-0.72
0.33
6.55
8.1
10.2
9.6
4
7.37
9.96
-0.72
0.33
6.55
8.1
10.2
9.6
3
7.37
9.96
-0.72
0.33
6.55
8.1
10.2
9.6
2
7.37
9.96
-0.9
0.2
6.47
8.2
10.1
9.7
1
19.92
19.92
-1.5
1.4
18.42
20.4
20.3
18.5

表4.16 恒载作用下柱的轴力()
层次
柱轴力
A柱
B柱
C柱
N顶
N底
N顶
N底
N顶
N底
6
118.8
193.8
185.9
260.99
137.66
212.66
5
313.61
388.64
440.568
515.56
332.7
407.30
4
508.42
583.42
695.13
770.13
526.1
601.93
3
703.23
778.23
949.4
1024.7
721.61
796.61
2
896.7
1001.7
1203.1
1308.1
920.49
1025.45
1
1127.9
1232.9
1486.1
1591.1
1155.65
1260.66

表4.17 恒载作用下梁端剪力（）
层次