五层框架生活用房设计计算书.doc

二纬路生活用房设计学生： 肖俊 班级：058102指导老师：赵丽丽摘要：是一栋五层的框架结构。是我大学的最后一门实践性很强的毕业设计任务。一般的民用建筑设计包括建筑设计和结构计。我首先进行的是建筑设计，它将为结构设计提供必要的准备，包括平面、立面、剖面的设计。然后将进行结构设计。本次设计主要是手算一榀横向框架。即在确定了结构的功能后，先通过对柱，梁截面的假设以及每层的柱高，从而确定计算简图.接着求出作用在该框架上的水平力与竖向力，从而得出作用在结构上的内力。然后就可以进行内力组合，找出最不利内力，并对截面进行配筋设计。在设计中将会有许多不懂的地方，需要我们多查资料。学会查找相关资料也是本次设计的一项重要的任务。通过查规范可以让我们了解一些最基本的设计知识，使我们设计的框架满足构造要求。本次设计我们将全部采用现浇板，并且在结构设计中，还做了一个柱下独立基础、一部楼梯的设计与计算。 指导老师签名：Abstract:The Eewei Road House is a frame structure of five floor.whether we can finish study from the SanXia university,it sees we can or cannot finish the final design .General speaking , The design includes architectural design and structure design for the office biulding .At first ,we can start to do the architectural design ,which is the base of the structure design . It includes plane design, elevation design and section design. In structure design.Then we can do the structure design .In this design ,we must calculate a transverse framework by the the. After desiding the structure,we can get the enumerable sketch diagram,then calculate the force, having the internal force which doing on the structure.After that,we need to combines the internal force, so that we can find the disadvantageous internal force .During the design ,I find many thing which I dont understand, so I have to look on the building code. It is also a important tast to study to look on the code .In this design ,I use the fleld-cast slab for all the building . And then in the structure, we must cakculat the foundation, a stairway and a fleld-cast slab。 Instructor signature： 目 录1 设计说明41.1 建筑设计说明41.2 结构设计说明52 结构计算62.1 设计资料62.2 计算参数及初估构件截面62.3 框架荷载及内力计算92.4 框架内力组合312.5 截面设计及配筋393 双向板计算50 3.1 楼面板设计503.2 计算参数及初估构件截面534 板式楼梯计算554.1 楼梯板计算554.2 平台板计算564.3 平台梁计算575 基础计算59总结64 参考文献65致谢661 设计说明1.1 建筑设计说明1.1.1 方案设计此阶段的主要任务就是要根据任务书的要求，明确工程特点和设计要求，拟定设计计划。在方案设计的前期，我们需要查阅一些资料根据各用房的使用功能来决定它的尺寸、面积，并且要按照功能分区的合理性来布置它的位置。从抗震角度去决定整个建筑物的尺寸使其满足抗震的要求，从防火的角度考虑疏散走廊的宽度和楼梯的宽度及出口的位置等。另外，还要和结构互相配合去决定柱网。最后用铅笔按比例绘出整个方案的图稿。初步设计是建筑设计的第一阶段，其主要任务是提出建筑设计方案。1.1.2 平面设计要根据设计任务书的要求，从功能分区，房间的使用性质和交通联系部分进行设计。1）用房的设计建筑的平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的。各种类型的建筑，从组成平面各部分面积的使用面积来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两大类，建筑平面设计主要就是这两个方面的设计。使用部分平面设计要做好各功能分区，使之互相协调配合，门窗的位置大小要恰当。交通联系部分设计要使交通路线简洁明确，以利于联系通行方便，以利于紧急疏散时的要求。起源饭店作为公共性建筑，其建筑平面设计要做到各功能区不能相互影响，并且，各通道要宽敞，联系便捷。2）交通联系部分的平面设计交通联系部分设计要使交通路线简洁明确，以利于联系通行方便，以利于紧急疏散时的要求。3）垂直交通联系部分楼梯根据民用建筑设计通则和建筑防火要求及工程要求，设两部楼梯。1.1.3 建筑立面设计立面图反映的是建筑四周的外部形象。作为市区的标志性建筑、要求造型美观、得体、大方，同时又不能死板，应充满蓬勃朝气。本设计由于主要功能区是居住使用，所以考虑到正立面的效果两边墙体突出，避免立面效果过于死板.前后设计阳台,显示一点立面变化。同时立面的材质选用了水刷石，为了使线条均匀变化，采用了白色分隔条。1.2 结构设计说明1.2.1 设计规范（1）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（3）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）（4）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）1.2.2 自然条件1气资料：基本风压0.4KN/，主导风向全年东南风，基本雪压0.45KN/，年最高气温39度，最低气温-4度。2 地质条件：杂填土1.2m，亚粘土3.0m，密实；细沙3.5m，密实，饱和；二类场地；地基承载力为210KN/m2，地面标高0.000m，地下水位标高为21.5m，地表水位表高23.5m。1.2.3 楼层使用荷载（活荷）上人屋面均布活荷载标准值 0.5 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 Sk=rS0=1.00.4=0.4 KN/m21.2.4 结构形式 本工程主体结构共5 层，总高为16，每层均3.2m，采用纵横向承重的钢筋混凝土现浇框架结构，抗震等级为四级，耐火等级二级，设计使用年限50年。2 结构计算2.1 设计资料l 建设地点：南昌市二纬路l 工程名称：生活用房l 基本风压（50年）： 0.40KN/l 基本雪压（50年）： 0.45KN/l 地面粗糙类型：B类l 抗震设防烈度： 6度l 抗震等级： 框架四级l 场地土类别：级l 建筑物安全等级：级2.2 计算参数及初估构件截面各层梁、柱和板的混泥土强度等级均为C25（fc=11.9N/mm2 , ft=1.27N/mm2）。1.梁柱截面尺寸初选：1） 梁截面初选根据梁截面经验公式h=(1/121/18)L，b=（1/22/3）h，根据各跨度取梁的尺寸为bh=200350和bh=200mm500mm.2） 柱截面初选柱的截面尺寸按下试估算：N-柱中轴向力，可近似按公式计算。：柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值，求时，可近似的将楼面板沿柱的轴线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25或近似取1214KN/m2进行计算。：混凝土轴心抗压强度设计值。3）结构计算的三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；不考虑水平荷载作用下的扭转作用。图一 结构平面布置图框架计算简图如图 ，取2轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面之间的距离。底层柱高从基础顶面到二层楼面，基础标高根据地质条件、室内高差定为2.1 m，故顶层柱高为5.1 m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高，故均为3.0 m）由此可绘出框架的计算简图如图 。4）框架梁柱线刚度计算对于中框架梁取 I = 2I0(其中E=3.0107 kN/m2)左边跨梁：= EI/l =23.0107 kN/m20.2m(0.5m)3/4.5m=2.77104 中跨梁 = EI/l =23.0107 kN/m20.2m(0.35m)3/1.8m=2.38104 右边跨梁= EI/l =23.0107 kN/m20.2m(0.35m)3/3.6m=1.19104 上部各层柱C柱 = EI/l =23.0107 kN/m20.35.(0.45)3/3.0=2.66104其余柱= EI/l =23.0107 kN/m20.3.(0.4)3/3.0=1.6104底层柱同上 2.3 框架荷载及内力计算2.3.1 恒荷载的计算 (1)屋面防水屋面（刚性）30厚C20混凝土防水 1.0 kN/m2防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/ m2找平层：20厚水泥砂浆 0.02m20KN/m3=0.4KN/m2 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆2%找坡 0.04m14KN/m3=0.56KN/m2 保温层：120厚矿渣水泥 0.12m15kN/m3=1.8kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kN/m3=3kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2合计： 7.33 kN/m2 （2）标准层楼面水磨石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2层素水泥 1.16kN/m2水泥砂浆结合层一道1.16kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m25kN/m3=3kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2合计 4.33 kN/m2 （3）梁自重 bh=200mm350mm 梁自重 25 kN/m30.25m(0.35m-0.12m)=1.44kN/m 抹灰10厚混合砂浆 17 0.01m(0.35m-0.12m+0.2m)2=0.15kN/ m 合计 1.59 kN / mbh=200mm500mm 梁自重 25 kN/m30.25m (0.5m-0.12m)=2.38 kN/ m 抹灰层10混合砂浆 17 kN/m30.01m (0.5m-0.1m+0.2m) 2=0.14kN/ m 合计 2.52KN/m 基础梁自重bh=200mm350mm 梁自重 25 kN/m30.20m 0.35=1.75kN/ m 合计 1.75kN/ m(4)柱自重bh=350mm450mm 柱自重 25 kN/m30.35 0.45=5.63 kN/ m 抹灰层 17 kN/m30.01m (0.35+0.45) 2=0.27m 合计 5.90 kN/ mbh=300mm400mm 柱自重 25 kN/m30.30 0.40=3.00 kN/ m 抹灰层 0.29m0.01m (0.30+0.40) 2=0.24m 合计 3.24 kN/ m(5)外纵墙自重 标准层：纵墙 0.6m0.24m18kN/ m=2.59kN/ m铝合金窗 0.35kN/ m21.8m=0.63kN/ m水刷石外墙面 （3.2m-1.8m）0.5 kN/ m2=0.7 kN/ m 水泥粉刷内墙面 （3.2m-1.8m）0.36kN/ m2=0.5kN/ m 合计 4.42kN/ m底层：纵墙 （3.2m-0.35m-0.35m）.24m18 kN/ m2=10.44kN/ m水刷石外墙面 3.20.5 kN/ m2=1.6 kN/ m 水泥粉刷内墙面 3.2m-0.36kN/ m2=1.15kN/ m 合计 13.55kN/ m(6)内纵墙自重 标准层纵墙 3.2m-0.3m18 kN/ m2=13.82kN/ m水泥粉刷内墙面 3.2m 0.36kN/ m22=2.3kN/ m 合计 16.12 kN/ m(7)内隔墙自重标准层内隔墙 0.9m0.29m9.8kN/ m =2.56kN/ m铝合金窗 0.35kN/m31.5m =0.53水泥粉刷内墙面 0.9m 0.36kN/ m22=0.65kN/ m 合计 3.74kN/ m底层内隔墙 （5.3m-2.7m）（0.6m-0.4m）0.29m 7.9kN/m3=4.55kN / m水泥粉刷内墙面 （5.3m-2.7m-0.6m-0.4m） 0.36kN/ m22=1.15kN/ m 合计 5.70 kN/ m2.3.2活载的计算1 屋面及楼面的可变荷载标准值由荷载规范查得 不上人屋面均不活荷载标准值 0.5 kN/ m2 楼面活荷载标准值：楼面 2.0 kN/ m2 雪荷载： Sk=1.00.45 kN/ m2=0.45 kN/ m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大值2.3.3竖向荷载下框架受荷总图 图三 板传荷载示意图（1） AB轴间的框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的示意图见图二 恒载： 7.33kN/m21.95m（1-20.432+0.433)+7.33kN/m22.1m（1-20472+0.473）=20.31kN/m 活载：0.5kN/ m21.95m（1-20.432+0.433)+ 0.5kN/m22.1m（1-20472+0.473）=1.39kN/m楼面板传荷载：恒载： 4.33kN/ m21.95m（1-20.432+0.433)+4.33kN/ m22.1m（1-20.472+0.473）=12.00 kN/ m2 活载：2.0 kN/ m21.95m（1-20.432+0.433)+2 kN/ m22.1m（1-20.472+0.473）=5.56kN/m 梁自重 2.52kN/ m则AB轴间的框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=2.52 kN/ m+20.31 kN/ m=22.83 kN/ m 活载=板传荷载=2.14 kN/ m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.52 kN/ m+12 kN/ m=14.52 kN/ m 活载=板传荷载=5.56kN/ m（2） BC 轴间的框架梁屋面板传荷载： 恒载： 7.33kN/ m20.9m5/82=4.87kN/m 活载： 2.0kN/ m20.95/82=0.56kN/m楼面板传荷载： 恒载： 4.33kN/ m20.925/8=4.87kN/m 活载： 2.kN/ m20.9m5/82=2.24kN/m 梁自重 1.59 kN/ m则BC轴间的框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=1.59 kN/ m+8.25 kN/ m=9.84 kN/ m 活载=板传荷载=0.56kN/ m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=1.59 kN/ m+4.87 kN/ m=6.46kN/ m 活载=板传荷载=2.24 kN/ m（3） CD 轴间的框架梁屋面板传荷载： 恒载： 7.33kN/ m21.50m（1-20.422+0.423）+7.33kN/m21.95m（1-20.542+0.543）=16.21kN/m活载： 0.5kN/ m21.50m（1-20.422+0.423）+0.50 kN/m21.95m（1-20.542+0.543）=1.11kN/m楼面板传荷载： 恒载： 4.33 kN/ m21.50m（1-20.422+0.423）+4.33kN/ m21.95m（1-20.542+0.543）=9.58kN/m活载： 2.0 kN/ m21.50m（1-20.422+0.423）+2.0 kN/m21.95m（1-20.542+0.543）=4.45kN/m梁自重 1.59 kN/ m则CD 轴间的框架梁均布荷载为 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=1.59 kN/ m+16.21 kN/ m=17.80 kN/ m 活载=板传荷载=1.11kN/ m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=1.59 kN/ m+9.58 kN/ m =11.17 kN/ m 活载=板传荷载=4.45 kN/ m（4）A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶） 0.241.118KN/m3+25KN/m30.24m+（1.22+0.24m）0.5kN/m2=6.67kN/ m天沟自重（玻璃瓦+现浇天沟） 玻璃瓦自重： 1.051.1kN/m2=1.16kN/ m 现浇天沟自重：25KN/m30.6m+（0.2m-0.08m）0.08m+（0.6m+0.2m）（0.5kN/m2+0.36kN/m2）=2.13KN/m 合计 3.29 KN/m顶层柱恒载=天沟重量+梁自重+板传荷载=（6.67kN/m+3.29kN/m）4.5m+2.52kN/m(4.5m-0.3m)+10.15kN/m4.5m=101.07 kN顶层柱活载=板传活载 =0.69 kN/ m24.5m=3.10kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.13kN/m(4.5m-0.30m)+2.52kN/m(4.5m-0.3m)+10.15kN/m4.5m=63.33kN 标准层柱活载=板传活载 =2.78kN/ m24.5m=12.51kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =13.55 kN/ m(4.5m-0.3m)+1.75 kN/ m(4.5m-0.3m)=64.26KN（5）B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=1.59kN/m(3.4m-0.3m)+16.21kN/m5/8(3.4m-0.3m) +7.33kN/m5m3m/（28）+7.33kN/m1.5m0.893.4m/4=91.84顶层柱活载=板传活载=2.78kN/m2(3.4m+1.5m)+0.5kN/m21.5m51.5m/28+2.0kN/m21.5m0.893.4m/4=16.24kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=1.59kN/m(3.4 m -0.3 m)+10.15kN/m(3.4 m +1.5m）+4.33kN/m21.5 m51.5m/（28）+4.33kN/m21.5 m0.893.4 m/4+（16.12+1.59）=80.32kN标准层柱活载=板传活载=2.78kN/m2（3.4m+1.5m）+0.5KN/m1.5m51.5m/28+2.0kN/m21.5m0.893.4m/4=16.24KN基础顶面恒载=底层内纵墙自重+基础梁自重 =1.75kN/m(3.4 m -0.3 m)=5.42 kN（6）C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =1.59kN/m（3.4 m -0.3 m）+16.21kN/m1.5m+7.33kN/m21.5 m51.5m/（28）+7.33kN/m1.5m0.893.4m/4+1.593.4m/4+7.33kN/m21.5m0.893.4m=77.34KN顶层柱活载=板传活载=2.78kN/m1.5m+0.5kN/m21.5m0.893.4m+2.01.5m51.5m/（28）+2.0kN/m21.5m0.893.4m/4=10.12KN标准层柱恒载=墙自量+梁自重+板传荷载 =（1.59kN/m+3.74kN/m）（3.4m-0.3m）+10.15kN/m1.5m+3.82kN/m21.5m0.893.4m/4+4.33kN/m21.5m51.5M/（28）+4.33kN/m21.5m0.893.4m/4+（1.59kN/m+16.12kN/m）3.4m/4=72.08KN标准层柱活载=板传活载=2.78kN/m1.5 m+2.5kN/m21.5m0.896m+0.5kN/m21.5m51.5m/（28）+2.0kN/m21.5m0.893.4m/4=26.81KN基础顶面恒载=墙自重+基础梁重 =5.70 kN/m （3.4 m -0.30 m）+1.75 kN/m（3.4 m -0.30 m）=23.09kN（7）D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=女儿墙及天沟重量+梁自重+板传荷载=（6.67kN/m+3.29kN/m）3.4m+1.59KN/m（3.4m-0.3m）+7.331.5m0.893.4m=72.06 KN顶层柱活载=板传活载 =2.0kN/m21.5 m3.4m0.89=9.08kN标准层柱恒载=墙自量+梁自重+板传荷载=5.05 kN/m(3.4 m -0.30 m)+1.59 kN/m(3.4 m -0.30 m)+3.82 kN/m1.5 m3.4m0.89 =37.92kN标准层柱活载=板传活载 =2 .5kN/m21.5 m3.4 m0.89=11.35kN基础顶面恒载=栏杆自重+基础梁自重 =5.05kN/m(3.4m-0.30m)+1.75kN/m3.4m=21.60kN由此得出框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图三所示（图中数值均为标准值）2.3.4荷载计算1作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中 基本风压 =0.45 ；-查风压高度变化系数表，因建设地点位于南昌市郊区，地面粗糙度为B类；-风荷载体型系数，查表得1.3；-风振系数，对于建筑物高度H30m的取1.0； 竖向受荷总图 （单位：KN）-下层柱高；-上层柱高，对顶层为女儿墙高度的两倍；-迎风面的宽度，B=4.05m。计算过程见表：集中风荷载标准值离地高度/m/m/m161.151.01.30.453.03.09.0812.81.071.01.30.453.03.08.459.61.001.01.30.453.03.07.906.41.001.01.30.453.03.07.903.21.001.01.30.453.03.08.692风荷载作用下的位移验算侧移刚度D，计算结果见表：横向25层D值的计算构件名称A轴柱0.3838171C轴柱0.41514719D轴柱0.4198939E轴柱0.2886144横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.642776B轴柱0.654678C轴柱0.723122D轴柱0.5624292.风荷载作用下框架的侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移按下式计算：式中 -第j层的总剪力；-第j层所有柱的抗侧刚度之和；-第j层的层间侧移。风荷载作用下框架侧移计算层次59.0813.9379730.000081/750048.4522.35379730.000181/500037.9030.25379730.000281/375027.9038.15379730.000371/300018.6946.84130050.000741/1000侧移验算：层间侧移最大值 1/10001/16(g+q)l02恒载及活载下的弯矩、剪力、轴力2、弯矩分配法计算过程如图所示 2.3.6风荷载标准值作用下的框架内力计算 框架在风荷载（从左向右吹）下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算。其步骤为：（1） 求各柱反弯点处的剪力值；（2） 求各柱反弯点高度；（3） 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；（4） 求各柱的轴力和梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力为：，。框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如表所示。中柱 边柱 风荷载作用下A轴框架柱剪力和杆端弯矩的计算层59.083797381710.2150.890.962.501.132.50417.533797381710.2152.531.286.433.986.85325.433797381710.2154.181.448.786.9713.12233.333797381710.2155.301.6011.2711.2719.18142.021300527760.2139.472.6216.7031.9428.96风荷载作用下B轴框架柱剪力和杆端弯矩的计算 层59.0837973147190.3881.851.464.382.981.251.25417.5337973147190.3885.231.7811.679.613.763.76325.4337973147190.3888.541.9417.8617.657.687.68233.3337973147190.38811.681.9423.9423.6212.4712.27142.021300546780.36012.982.8530.5337.5416.4516.45框架柱轴力与梁端剪力层梁端剪力/（kN）柱轴力/（kN）AC跨VbACCDVbCDDE跨VbDE A轴NcA C轴D轴E轴NcEVbAC- VbCD