二层别墅设计结构设计计算书-本科论文.doc

目录
1、工程概况 2
2、结构选型与布置 2
2. 1结构承重方案 2
2. 2 结构平面布置图 3
2. 3 梁、柱截面尺寸估算 3
3、荷载计算 3
3.1 恒荷载计算 3
3.2 活荷载计算 7
3.3 荷载平面简图 7
4、PMCAD楼板设计 7
4.1 楼板厚度估算 7
4.2 楼板配筋简图 7
4.3 楼板挠度图 7
4.4 楼板裂缝图 7
5、SATWE电算分析 7
5.1 结构总信息 7
5.2 周期，地震力 18
5.3 楼层位移 27
5.4 超配筋信息 31
5.5 梁配筋简图 31
5.6 梁挠度图 31
5.7 柱配筋简图及轴压比 31
5.8 底层柱最大内力组合 31
6 楼梯设计 31
6.1荷载和受力计算 31
6.2配筋面积计算 33
6.3配筋结果 33
7 基础设计 34

1. 工程概况
本工程为二层别墅设计，建筑面积约487.08平方米。本建筑主体两层，主体高度为9.6米。室内外高差为0.65米，。建筑立面规整，采用马赛克面砖和油漆装饰外墙。门为实木门，窗为铝合金窗。本工程结构形式为现浇钢筋混凝土框架异型柱结构，柱混凝土强度等级为C25，各层柱截面见结构施工图。框架梁混凝土强度等级为C20，截面详见结构施工图。建筑地点地质条件良好，采用柱下独立基础，基础混凝土强度等级为C25。设计严格遵守我国现行规范，计算包括荷载计算，内力组合，基础设计，楼梯设计等。

2. 结构选型与布置
2.1 结构承重方案
2.1.1 竖向承重体系选取
选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较
大的抗侧力刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还需要考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。
本工程结构设计采用框架结构体系：由梁、柱构件通过节点连接而成，具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自震周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。
2.1.2 水平向承重体系选取
本工程结构设计中采用现浇肋梁楼盖结构，肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。
2.1.3 楼梯方案的选取
本工程结构设计中选取板式楼梯，较为经济受力简单施工方便。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板为带有踏步的斜板，其下表面平整，外观轻巧，施工方便。
2.1.4 建筑材料的选取
梁采用C20混凝土；柱、基础采用C25混凝土，；楼梯采用C25混凝土。

2.1.5 基础形式的选取
本设计采用柱下独立基础。
2.2 结构平面布置（见附图1~3）
2.3 梁、柱截面尺寸确定
主梁的跨度一般为5 ~9米，最大可达12米，主梁高为跨度的1/14~1/8；次梁的跨度即主梁的间距，一般为4~6米，次梁高为跨度的1/18~1/12。主次梁的宽高比均为1/3~1/2；板的跨度即为次梁的间距，一般为1.8~3.6米，根据荷载的大小和施工要求，板厚一般为60~180mm。详见结构平面布置图。
框架柱截面高度与宽度均不宜小于300mm，柱剪跨比宜大于2；框架柱中线与框架梁中线的偏心距不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4,。截面尺寸一般由轴压比限值控制：
柱截面形状由建筑施工平面图确定，基本原则为不减少空间使用面积，既以不突出墙体为优，具体截面尺寸由PKPM电算经控制轴压比确定，详见柱结构施工图。
3.荷载计算
3.1 恒荷载计算
3.1.1 屋面：刚性防水屋面（有保温层）：
水泥彩瓦 0.55 KN/
25厚水泥砂浆卧瓦层（内配钢筋） 0.025×25=0.625KN/
100厚C20混凝土屋面 0.1×25=2.5KN/
40厚C20细石混凝土（内配φ4@150双向钢筋）0.04×20=0.8KN/
50厚水泥防水珍珠岩块保温层 0.05×2.5=0.125KN/
20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4KN/
12厚板底抹灰 0.012×20=0.24 KN/
合计 5.24KN/
3.1.2 （1）楼面：
水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底，素水泥打底） 0.65KN/
100厚钢筋混凝土结构层 0.1×25=2.5KN/
20厚板底抹灰 0.02×20=0.4KN/
合计 3.55KN/
（2）卫生间楼面：
12厚大理石面层，水泥砂浆擦缝，10厚1:3干硬性水泥，2厚聚氨酯防水涂料。四周卷起 0.60KN/
找坡层：最低处25厚水泥石灰焦渣砂浆3‰ 0.04×14=0.56KN/
80厚钢筋混凝土楼板 0.08×25=2.0KN/
20厚板底抹灰 0.02×20=0.4 KN/
合计 3.56N/
3.1.3 墙自重：
（1）一层墙自重：
1轴、E~H轴，1轴、A~C轴，4轴、F~H轴、4轴、B~C轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
3.6×0.2×12.5+3.6×0.5+3.6×0.36=11.58 KN/m
3轴、E~H轴，E轴、1~2轴，D轴、3~5轴，C轴、3~5轴：200厚非承重内墙，双侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
3.6×0.2×12.5+3.6×0.36×2=11.592 KN/m
有门窗外墙：
200厚空心多孔砖：C1：(3.6-2.4) ×0.2×12.5=3 KN/m
C2:(3.6-1.8) ×0.2×12.5=4.5 KN/m
C3:(3.6-1.9) ×0.2×12.5=4.25 KN/m
C4:(3.6-1.3) ×0.2×12.5=5.75 KN/m
C5:(3.6-1.2) ×0.2×12.5=6 KN/m
瓷砖外墙面： C1：(3.6-2.4) ×0.5=0.6 KN/m
C2:(3.6-1.8) ×0.5=0.9 KN/m
C3:(3.6-1.9) ×0.5=0.85KN/m
C4:(3.6-1.3) ×0.5=1.15 KN/m
C5:(3.6-1.2) ×0.5=1.2KN/m
水泥粉刷内墙面：C1：(3.6-2.4) ×0.36=0.432 KN/m
C2:(3.6-1.8) ×0.36=0.648 KN/m
C3:(3.6-1.9) ×0.36=0.612KN/m
C4:(3.6-1.3) ×0.36=0.828 KN/m
C5:(3.6-1.2) ×0.36=0.864KN/m
铝合金窗： C1：1.800KN/m
C2: 1.170KN/m
C3 :0.760KN/m
C4: 1.495KN/m
C5: 0.900KN/m

合计： C1=5.832 KN/m C2：7.218 KN/m C3=6.472 KN/m C4=9.223 KN/m C5=8.964 KN/m
J轴、1~2轴，J轴、2~3轴，J轴、3~4轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
[11.58×（3.6-1.8）+（7.218×1.8）]3.6=9.399 KN/m
1轴、C~E轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
[（3.6-0.8×3）×11.58+6.472×0.8×3）]3.6=8.174 KN/m
4轴、D~F轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
（8.964×1.2+1.4×11.58) 3.6=10.372 KN/m
B轴、3~4轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
（5.832×2.4+1.2×11.58）3.6=7.748 KN/m
1/B轴、1/2轴~3轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为： 11.58×12.4=4.825 KN/m

（2）二层墙自重：
4轴、H~F轴,4轴、B~C轴，1轴、B~C轴：200厚非承重外墙，外侧贴面砖，内侧20厚抹灰，则墙体线荷载为：
3.0×0.2×12.5+3.0×0.5+3.0×0.36=10.08 KN/m
有门窗外墙：
200厚空心多孔砖：C1：(3.0-2.4) ×0.2×12.5=1.50 KN/m
C2:(3.0-1.8) ×0.2×12.5=3.00 KN/m
C3:(3.0-1.9) ×0.2×12.5=5.50 KN/m
C4:(3.0-1.3) ×0.2×12.5=4.25 KN/m
C5:(3.0-1.2) ×0.2×12.5=1.50 KN/m
瓷砖外墙面： C1：(3.0-2.4) ×0.5=0.30 KN/m
C2:(3.0-1.8) ×0.5=0.60 KN/m
C3:(3.0-1.9) ×0.5=1.10/m
C4:(3.0-1.3) ×0.5=0.85 KN/m
C5:(3.0-1.2) ×0.5=0.91KN/m
水泥粉刷内墙面：C1：(3.0-2.4) ×0.36=0.216 KN/m
C2:(3.0-1.8) ×0.36=0.432 KN/m
C3:(3.0-1.9) ×0.36=0.792KN/m
C4:(3.0-1.3) ×0.36=0.612 KN/m
C5:(3.0-1.2) ×0.36=0.648KN/m
铝合金窗： C1：1.800KN/m
C2: 1.170KN/m
C3 :0.760KN/m
C4: 1.495KN/m
C5: 0.900KN/m

合计： C1=3.816 KN/m C2=5.202 KN/m C3=8.152 KN/m C4=7.112 KN/m C5=6.948 KN/m

3轴、H~F轴；2轴、H~F轴；D轴、3~5轴；C轴、3~5轴；C轴、1~1/2轴:200厚非承重内墙，双面抹灰，则墙体线荷载为：
3.0×0.2×12.5+3.0×1.36×2=9.66KN/

H轴、3~4轴：(5.202×1.8+10.08×0.9×2) 3.6=7.641 KN/m
H轴、2~3轴：10.08×0.9×23.6=5.04 KN/m
H轴、1~2轴：(5.202×1.8+10.08×0.9×2) 3.6=7.641 KN/m
4轴、D~ F轴：(6.948×1.2+0.7×2×10.08) 2.6=8.634 KN/m
5轴、C~D轴：(6.948×1.2+0.6×2×10.08) 2.4=8.514 KN/m
B轴、3~4轴：(10.08×2×0.9) 3.6=5.04 KN/m
B轴、1/2~3轴：(6.948×1.2+10.08×2×0.6) 2.4=8.514 KN/m
1轴、E~H轴：(3.816×2.4+1.2×2×10.08) 4.8=6.948 KN/m
1轴、C~E轴：(8.152×2.4+10.18×1.2) 3.6=8.828 KN/m
3轴、D~F轴：9.66×1.72.6=6.316 KN/m
3轴、B~C轴,1/2轴、B~C轴：9.66×3.34.2=7.59 KN/m
F轴、3~4轴, E轴、1~2轴，E轴、2~3轴：9.66×2.73.6=7.245 KN/m
（3）阁楼层墙自重
E轴、1~2轴：12.5×2.2×1.1×0.5×0.23.6=0.84 KN/m
C轴、1~3轴：(2.395×4.8+5.8×2.4) 7.2=3.53 KN/m
2轴、E~H轴：(12.5×3.2×1.87×0.5×0.2) 4.8+{12.5×[1.8×2.77+(1.8+1.139) ×0.33×0.5] ×0.2}3.6=3.799 KM/m
3轴、B~C轴:[12.5×(1.13×2.26×0.5+2.6×0.5) ×0.2] 4.2=1.534 KN/m
3轴、E~F轴:{12.5×[1.8×207+(1.8+1.139) ×0.33×0.5] ×0.2}3.4=4.02 KN/m
3.2 活荷载计算
楼面 2.0 KN/
楼梯 2.5KN/
不上人坡屋面 0.5 KN/
3.3 荷载平面简图（见附图4~6）

4.PMCAD楼板设计
4.1 楼板厚度估算
板厚一般为60mm~180mm，取普通楼面板厚为100mm，卫生间及阳台为80mm。
4.2 楼板配筋简图（见附图7~9）
4.3 楼板挠度图（见附图10~12）
4.4 楼板裂缝图（见附图13~15）

5.SATWE电算分析
5.1 结构总信息

总信息
结构材料信息: 钢砼结构
混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00
钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00
水平力的夹角(Rad): ARF = 0.00
地下室层数: MBASE= 0
竖向荷载计算信息: 按模拟施工1加荷计算
风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载
地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力
“规定水平力”计算方法: 楼层剪力差方法(规范方法)
特殊荷载计算信息: 不计算
结构类别: 框架结构
裙房层数: MANNEX= 0
转换层所在层号： MCHANGE= 0
嵌固端所在层号： MQIANGU= 1
墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 1.00
墙元网格: 侧向出口结点
是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否
强制刚性楼板假定是否保留板面外刚度 是
墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点 是
采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法
结构所在地区 全国

风荷载信息
修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.70
风荷载作用下舒适度验算风压: WOC= 0.10
地面粗糙程度: B 类
结构X向基本周期（秒）: T1 = 0.43
结构Y向基本周期（秒）: T2 = 0.42
是否考虑风振: 是
风荷载作用下结构的阻尼比(%): WDAMP= 5.00
风荷载作用下舒适度验算阻尼比(%): WDAMPC= 2.00
构件承载力设计时考虑横风向风振影响: 否
承载力设计时风荷载效应放大系数: WENL= 1.00
体形变化分段数: MPART= 1
各段最高层号: NSTi = 3
各段体形系数: USi = 1.30

地震信息
振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC
计算振型数: NMODE= 9
地震烈度: NAF = 7.00
场地类别: KD =II
设计地震分组: 二组
特征周期 TG = 0.40
地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.08
用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的
地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50
框架的抗震等级: NF = 3
剪力墙的抗震等级: NW = 3
钢框架的抗震等级: NS = 3
抗震构造措施的抗震等级: NGZDJ =不改变
活荷重力荷载代表值组合系数: RMC = 0.50
周期折减系数: TC = 1.00
结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00
中震(或大震)设计: MID =不考虑
是否考虑偶然偏心: 否
是否考虑双向地震扭转效应: 否
斜交抗侧力构件方向的附加地震数 =0

活荷载信息
考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到3层
柱、墙活荷载是否折减 不折算
传到基础的活荷载是否折减 折算
考虑结构使用年限的活荷载调整系数 1.00
柱，墙，基础活荷载折减系数
计算截面以上的层数 折减系数
1 1.00
2---3 0.85
4---5 0.70
6---8 0.65
9---20 0.60
> 20 0.55

调整信息
梁刚度放大系数是否按2010规范取值： 是
梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85
梁活荷载内力增大系数： BM = 1.00
连梁刚度折减系数： BLZ = 0.60
梁扭矩折减系数： TB = 0.40
全楼地震力放大系数： RSF = 1.00
0.2Vo 调整分段数： VSEG = 0
0.2Vo 调整上限： KQ_L = 2.00
框支柱调整上限： KZZ_L = 5.00
顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0
顶塔楼内力放大： RTL = 1.00
框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级:是
实配钢筋超配系数 CPCOEF91 = 1.15
是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1
弱轴方向的动位移比例因子 XI1 = 0.00
强轴方向的动位移比例因子 XI2 = 0.00
是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0
强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0
薄弱层地震内力放大系数 WEAKCOEF = 1.25
强制指定的加强层个数 NSTREN = 0

配筋信息
梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 270
柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 270
墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210
边缘构件箍筋强度 (N/mm2): JWB = 210
梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00
柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00
墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 150.00
墙竖向分布筋配筋率 (%): RWV = 0.30
结构底部单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0
结构底部NSW层的墙竖向分布配筋率: RWV1 = 0.60

设计信息
结构重要性系数: RWO = 1.00
柱计算长度计算原则: 有侧移
梁柱重叠部分简化: 不作为刚域
是否考虑 P-Delt 效应： 否
柱配筋计算原则: 按单偏压计算
按高规或高钢规进行构件设计: 否
钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85
梁保护层厚度 (mm): BCB = 20.00
柱保护层厚度 (mm): ACA = 20.00
剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.16-4: 是
框架梁端配筋考虑受压钢筋: 是
结构中的框架部分轴压比限值按纯框架结构的规定采用:否
当边缘构件轴压比小于抗规6.4.5条规定的限值时一律设置构造边缘构件: 是

是否按混凝土规范B.0.4考虑柱二阶效应: 否

荷载组合信息
恒载分项系数: CDEAD= 1.20
活载分项系数: CLIVE= 1.40
风荷载分项系数: CWIND= 1.40
水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30
竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50
特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00
活荷载的组合值系数: CD_L = 0.70
风荷载的组合值系数: CD_W = 0.60
活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50

剪力墙底部加强区的层和塔信息.
层号 塔号
1 1

用户指定薄弱层的层和塔信息.
层号 塔号

用户指定加强层的层和塔信息
层号 塔号

约束边缘构件与过渡层的层和塔信息.
层号 塔号 类别
1 1 约束边缘构件层
2 1 约束边缘构件层

各层的质量、质心坐标信息

层号 塔号 质心X 质心Y 质心Z 恒载质量 活载质量 附加质量 质量比
(m) (m) (t) (t)
3 1 5.400 7.500 9.600 37.9 5.0 0.0 0.33
2 1 5.551 7.440 6.600 123.7 8.3 0.0 0.64
1 1 5.928 7.349 3.600 188.9 16.7 0.0 1.00

活载产生的总质量 (t): 30.014
恒载产生的总质量 (t): 350.497
附加总质量 (t): 0.000
结构的总质量 (t): 380.511
恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载
结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量和附加质量
活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)

各层构件数量、构件材料和层高

层号(标准层号) 塔号 梁元数 柱元数 墙元数 层高 累计高度

1( 1) 1 68(25/ 360) 17(25/ 360) 0(30/ 300) 3.600 3.600
2( 2) 1 70(25/ 360) 17(25/ 360) 0(30/ 300) 3.000 6.600
3( 3) 1 34(25/ 360) 0(30/ 360) 0(30/ 300) 3.000 9.600

风荷载信息

层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y

3 1 8.04 8.0 24.1 0.00 0.0 0.0
2 1 54.20 62.2 210.8 45.10 45.1 135.3
1 1