某框架结构住宅楼设计计算书.docx

1.建筑工程工程概况；某市，场地平整，地段交通方便，地势平坦，东西两地均为开发性用地抗震设防要求七度；2.楼盖设计包括楼板的设计和次梁的设计；3.框架结构布置方鞍及荷载统计；包括结构布置方案及结构选型荷载标准值和计算荷载作用下框架的内力分析4.框架结构的内力组合包括梁内力组合及柱内力组合；5.截面设计包括梁截面设计及柱截面设计。6.基础设计通过对基础上的轴力及地基承载力确定基础截面尺寸及配筋7.本设计最终完成十五张施工图。关键词：钢筋混凝土，框架，结构设计The Design of a Multi-layer Reinforced Concrete FrameBy Tutor:Civil Engineering department, xiangfanUniversityAbstractThis is a dwelling building of a university in xiangfan It is a multi-layer reinforced concrete frame. It has six stories, the height of the first storey is 3 meters, and the height of other stories are all 3 meters. The height of the whole building is 20.2 meters.This paper includes the following parts:1. The survey of the program.the program lies in xiangfan ,the land is smooth and the transportation is convenientThe degree of earthquake resistance is seven.2. The design of the floor slab.Which include the design of the floor and the beam.3. The calculation of the load and design of the frameWhich include the plan of the arrangement and form of construction,the statistics of the analysisinternal Force4.the combination of internal forces of the frame.Which include the combination internal forces of the beam and pole 5.the Which include the of the beam and pole6. The design of the independent base of pole On the basis of the axial force.and bearing capacity of foundation,to There are 15 structure drawings besides this paper.Keywords reinforced concrete, frame, the design of the structure一.设计概况11.1 建设项目名称1建设地点11.3 设计资料1地质水文资料1气象资料1抗震设防要求1底层室内主要地坪标1二屋盖、楼盖设计221楼盖22设计资料2楼盖的结构平面布置(见图2-1)22.1.3 板的设计（弹性理论）222次梁的设计8次梁l19次梁l211次梁l312次梁l414次梁l516次梁l617次梁l718三.框架结构布置方案20结构布置方案及结构选型见图3-120结构承重方案选择20主要构件选型及尺寸初步估算20荷载标准值计算223.2.1 永久荷载223.2.2 竖向可变荷载25风荷载标准值计算263.2.4 水平地震作用计算273.3 荷载作用下框架的内力分析29恒荷载作用下框架的内力分析29活荷载作用下框架的内力计算32风荷载作用下内力分析。36地震作用下内力分析39四内力组合4341梁内力组合4342柱内力组合48五.截面设计5351梁截面设计53正截面受弯承载力计算53斜截面受弯承载力计算5552柱截面设计56六 . 基础设计6261基础设计6262抗冲切检验6363配筋计算63参考文献65致谢661.1建设项目名称金光小区2#住宅楼建筑结构设计1.2建设地点某市，场地平整，地段交通方便，地势平坦，东西两地均为开发性用地1.3设计资料.1地质水文资料由地质勘察报告，其地质土层构造为：.2气象资料风向：常年主导风向为东南风，基本风压650N/m2，年最高温度39，最低温度4。1.3.3抗震设防要求七度。.4底层室内主要地坪标底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高。二屋盖、楼盖设计21楼盖2设计资料1）楼面做法：80mm钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层2）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋楼盖的结构平面布置(见图2-1)图2-1楼盖的结构平面布置板的设计（弹性理论）1）荷载计算恒荷载标准值：水磨石面层：kN/m220厚水泥沙浆找平280mm厚钢筋混凝土楼板：kN/m220mm厚石灰沙浆抹底：0.0117=kN/m2小计kN/m2荷载设计值：g=1.2=4.1kN/m2，22，g+q/2=kN/m2，g+q=kN/m22）弯矩计算计算过程见下页(表2-1)中。3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80-20=60mm；l02方向跨中截面的h02=50mm；支座截面h0=60mm。最小配筋率：取smin=0.2%，则Asmin=0.2%100080=160mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l0时减小20%，当lb/l0时减小10%；楼板的角区格不折减。4）板的布置图：(见图2-2)图2-2表2-1弯矩值计算表ABCDEFGHIl01 (m)250027003400290027002900250027003400l02 (m)290041004100440042004400290041004400l01/l02m12+22+22+22+22+22+22+22+22+2m2) 2+2) 2+2) 2+2) 2+262) 2+2) 2+2) 2+116262) 2+2) 2+2m12=2=2=2=2=2=2=2=2=m22=2=2=2=2=2=2=2=2=为了便于计算，近似取，计算过程见下表 (表2-2 2-3) 表2-2屋面板配筋计算表跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (m282m2)Al01方向601048200251l02方向50968200251Bl01方向601578200251l02方向501388200251Cl01方向602238200251l02方向501668200251Dl01方向601868200251l02方向501098200251El01方向601908200251l02方向501078200251Fl01方向601808200251l02方向501608200251Gl01方向601078200251l02方向501088200251Hl01方向601978200251l02方向501098200251Il01方向602258200251l02方向502088200251表2-3边缘支座截面h0(mm)m (KNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A6010180436Bl01方向6010140561l02方向6010180436Dl01方向6010200393l02方向6010200393El01方向6010200393l02方向6010200393F6010200393Hl01方向6010180654l02方向6010180436支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-B60-0.82598200251A-J60-0.8=-1758200251B-E60-0.8=-2178200251B-M60-0.83.82=-2598200251B-J60-0.8=-2598200251C-M60-0.8=-40110200393C-l60-0.8=-48410160491D-E60-0.8=-2848180279D-J60-0.8=-2178200251E-E60-0.8=-1928200251E-H60-0.9=-2178200251E-K60-0.9=-3.12598200251F-K60-0.8=-2518200251F-L60-0.8=-2928170296G-H60-0.8=-2598200251G-J60-0.81758200251H-J60-0.82598200251H-M60-0.82598200251I-L60-0.836810180359板J,K,L,M按单向板处理，由于这些板不连续，因此假定其两端固定，且不连续，且不考虑双向板的影响1）作用在单向板的荷载与双向板相同2）计算简图(图2-3) 3）弯矩设计值M=1/12qJ:支座M=跨中M=KN/m图2-3K:支座KN/m 跨中KN/mL:支座KN/m 跨中KN/mM:支座KN/m 跨中KN/m因为当MKN/m时，计算受拉钢筋面积为124所以单向板均按最小配筋取As=251，由于单向板支座处弯矩均小于双向板弯矩，因此在单向板与双向板相接处统一按双向板考虑。22次梁的设计次梁布置平面图(2-4)图2-4次梁l1次梁l1跨度2900mm次梁截面高度h=l/18l/12=2900/182900/12=160mm240mm，取h=250mm，截面宽度取b=120mm。1）荷载设计值KN/m板传来的荷载+ kN/m次梁自重-0.1)251.2=kN/m次梁粉刷0.02(0.25-0.1)2+0.2171.2=0.2kN/m则荷载总设计值g+q=kN/m2）内力计算弯矩设计值：跨中支座剪力设计值：跨中支座3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度的确定如下：取,三者中的最小值，即= 833mm混凝土强度等级为C30，fc2，ft2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=120250max0.2%,0.451.43/300=2跨中：配置316(As=804mm2)支座：配置312(As=339mm2)4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm次梁l2次梁l2跨度m，次梁截面高度取h=350mm，截面宽度取b=150mm。1） 荷载设计值(见表2-4)表2-4端支座端支座M(KN.m)端支座M(KN.m)集中荷载处M(KN.m)(KN)(KN)(KN)(KN)1作用下102作用下3作用下4作用下262624总计注释：1-板传来荷载 2-板传来荷载 3-次梁传来荷哉4-墙体及梁自重2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1110mm，h0=285mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150315max0.2%,0.451.43/300=101mm2跨中：配置212+114 (As=427mm2)支座：配置316(As=604mm2)3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm次梁l3次梁l2跨度m，次梁截面高度取h=350mm，截面宽度取b=150mm。1） 荷载设计值KN/m板传来的荷载+ kN/m次梁自重-0.1)251.2=kN/m次梁粉刷0.02(0.25-0.1)2+0.2171.2=0.2kN/m墙体自重 kN/m则荷载总设计值g+q=kN/m内力计算端点：kN/m,V=0支座：V=kN/m2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1110mm，h0=315mmKN/m,故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150315max0.2%,0.451.43/300=101mm2支座：配置212+116 (As=427mm2)跨中：204 312 (As=339mm2)3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm次梁l4次梁l2跨度m，次梁截面高度取h=350mm，截面宽度取b=150mm。1)荷载设计值(见表2-5)表2-5端支座端支座M(KN.m)端支座M(KN.m)集中荷载处M(KN.m)(KN)(KN)(KN)1作用下2作用下03作用下1212总计注释：1-板传来荷载 2 墙体及梁自重 3-次梁传来荷哉2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1110mm，h0=285mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150315max0.2%,0.451.43/300=101mm2支座A：跨中：支座C：配置316(As=604mm2)3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm3）次梁l3次梁l5跨度m，次梁截面高度取h=350mm，截面宽度取b=150mm。1） 荷载设计值2次梁自重-0.1)251.2=kN/m次梁粉刷0.02(0.25-0.1)2+0.2171.2=0.2kN/m墙体自重 kN/m则荷载总设计值g+q=/m内力计算支座：kN/m支座：kN/m支座：kN/m2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1110mm，h0=315mmkN/m,V故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150315max0.2%,0.451.43/300=101mm2支座：配置314 (As=427mm2)跨中：220mm2 312 (As=339mm2)3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm次梁l6跨度m，次梁截面高度取h=250mm，截面宽度取b=120mm。1） 荷载设计值2则荷载总设计值kN/m内力计算支座：M=kN/m跨中：kN/m支座：V=17kN/m2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=833mm，h0=215mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=120215max0.2%,0.451.43/300=mm2由上可知构造配筋3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式选用312339mm2可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm次梁l7跨度m，次梁截面高度取h=350mm，截面宽度取b=150mm。1） 荷载设计值荷载总设计值kN/m内力计算支座：M=23kN/m跨中：kN/m支座：V=33kN/m2）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=833mm，h0=215mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150315max0.2%,0.451.43/300=mm2由上可知构造配筋3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式选用312339mm2可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得mm故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm三.框架结构布置方案结构布置方案及结构选型见图3-1结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。3.1.2主要构件选型及尺寸初步估算1. 主要构件选型（）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（）墙体采用：砖墙砌块（）墙体厚度：:外墙370mm，内墙240mm（）基础采用：柱下独立基础2.梁柱截面尺寸估算（） 主要承重框架:因为梁的跨度较接近（5600，6000）,可取跨度较大者进行计算.取L=6000 h=(1/101/15)L=500mm400mm取h=500mm.b=250mm满足b200mm且b/500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm（） 次要承重框架(见图3-1)：图3-1图3-1根据结构平面布置图,选定第(21)轴线作为计算单元. 如图所示框架梁跨度(按柱中心线确定)AC跨: 6000 mmCE跨: 5600mm框架柱高度：取底层:H1=3000+450+550=4000mm其它层:H2=H3=H4=H5=H6=3000m框架计算简图如图(图3-2)A C E图3-2梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算1.梁柱惯性矩计算横向框架主梁：纵向框架主梁：柱2.梁柱线刚度计算根据公式 i=EI/l,可以得出梁柱的线刚度如下(E=EC)梁：idc=109105E ica=109E/5105E柱：底层i=8.45105E 标准层：i=105E3.梁柱相对线刚度计算(图3-2)荷载标准值计算 永久荷载1. 作用于框架梁上的荷载1)屋面恒载三毡四油屋面防水层kN/m21:3水泥沙浆找平层20mmkN/m2水泥蛭石板保温层60mmkN/m21:8水泥炉渣找坡80mmkN/m21:3水泥沙浆找平层20mmkN/m2现浇钢筋混凝土板80mm 2.kN/m2板底抹灰20mmkN/m2 合计kN/m2 2)楼面恒载水磨石地面kN/m2现浇钢筋混凝土板80mm 2.0kN/m2板底抹灰20mmkN/m2 合计kN/m3) 梁自重横向框架梁：2.5kN/m次要框架梁：2.kN/m4) 柱自重上层柱：根底层柱柱：kN /根5）墙自重及两面抹灰女儿墙：KN/m 两面抹灰：26层：外墙标准层墙: KN/mt 内墙标准层墙KN/m底层:外墙标准层墙: KN/m内墙标准层墙: KN/m 图3-32. 作用在框架梁恒载计算楼面荷载分配按双向板进行荷载分配短向分配：5aq/8长向分配：(参见图3-3)A1=3（3）31.7=2=A3A2=331.7=2=A4C3=3（4.132-）3=m2=C1C2=33= m2=C1D2=3（32-）3=m2D2=33=m2顶层：G A1=3=KN= G A3GB1=33= KG l1=3GA2=3=14074KN=GA4GF=33=KNGl83= KNGl2=3=KNGc1=3=KNGc2=3=KNGD2=3= KNFm= (Gl2+GA1+GA3+GF1)+(GA2+GB1+GL1+GA1)332=KN Fn=( G c2+ Gd11+ G D2+ G C1+ G c3+ G L4)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1)332= KNql3=KN/m= ql9qA3=N/mqam=3=N/m qmc=KN/mD1: qD3=N/mqCN=3=N/m qEN=3KN/m标准层:GA1= GA3=KNGA2=KN= GA4GB1=3.390.=KN GF1=3.390.84.1=KNGL1=()=63.36KN GL8=)=KNGL2=)=KN GC1GC2 =3.391.82=6.17KNGD1=3.395.1=17.29KN GD2=3.391.56=5.29KN GE1FM = ( G l2+ G A1+ G A3+ G F1)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1)332=116KN FN= ( G c2+ Gd11+ G D2+ G C1+ G c3+ G L4)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1)332=KNqC2=2.73.39=2.86KN/mqD1qA3=qL3C2=0.7092.53.39=3KN/mqcn.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载GL5=4.1(2.5+5.2)=25.52KN G L5=20.2+8.7=91.02 KNGL9=14KN G L9=14.4+13.16=93.6 KNGL5=4.1(2.5+5.2)=25.52KN G L5=20.2+8.7=91.02 KNGL3=62.5=15 KN G L5=15+13.16=93.6 KN顶层：FA=(GA4+GB1+GA1+Gl1)3+Gl5+GA4+GA5+Gl3+Fm3Fc=(GA4+GB1+GA1+Gl1)3+ Gl5+GA4+GA5+Gl3+Fm3/2=KNFE=(GA4+GB1+ GA1+ Gl1) 3+ Gl5+GA4+GA5+Gl3+Fm3/2=K标准层：FA=188.89 KN Fc=185.18 KN FE=230.9 KNA列柱：六层：F6= 83.57 KN F6= KN 五层： F5=KN F5= F5+四层：F4=KN F4= 506.93 KN 三层： F3= 695.82 KN F3= F3+二层：F2= 899.9 KN F2= 915.09 KN一层： F1=1103.99 F1KNC列柱：六层：F6=130.8KN F6=146.99KN 五层：F5=KNF5=KN四层：F4= 532.54KN F4=547.33KN 三层： F3=KN F3= 二层： F2= 933.28KN F2= KN一层： F1= 1133.65KN F1= KNE列柱：六层： F6= 89.18KN F6= 104.37KN 五层： F5= 335.27KN F5=KN四层： F4= 581.36KN F4=596.55KN 三层： F3= 827.45KN F3= 二层： F2=KN F2= KN一层： F1= 1319.63KN F1= KN竖向可变荷载查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为kN/m22。AC跨： CM:q= kN/m CN: q= kN/mCE跨： kN/mFM= (1.89+1.69)31.5+(0.81+0.56)3331.5= kN FNkNFE=35kNFC kNFAM kN3.2.3风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=ZSZ0本地区基本风压为：w0=0.65楼高H30m；地面粗糙类别为C类；风振系数：Z=1+Hi/H3/Z 表3-1层次123456Hi（第i层距离室外地面的高度）H=表3-2离地面高度（m）z风压高度系数Z结构高度H=20.230m,故取Z=1.0,S=1.3 表3-3zk转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）6层： FW6K=KN5层： FW5K=.KN4层： FW4K=KN3层： FW3K=KN2层： FW2K=KN1层： FW1K= KN（如图6所示）3.2.4 水平地震作用计算1.重力荷载代表值（恒载活载）1)恒载屋面重力值：G面=2946K楼板重力值：G板=1985KN梁重力值： G梁=811K柱重力值： G上柱=731KNG底柱=789KN墙重力值：标准层G女儿墙=639KNG标墙=2480KNG底墙=3527KN底层600734/3=8009 KN3311.6=1155KN.3 重力荷载代表值 G6= G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2=7767（不包括屋面活荷载）G5= G板+G梁+G上柱+ G标墙+F活/2=10086KNG2=G3=G4=G5 =10086KNG1= G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙+F活/2=11115KN质点重力荷载代表值(见图3-7)图3-72) 水平地震作用计算1各层D值汇总（D单位：104kN/m）计算过程见(表3-4)表3-4层次边柱 (根)边柱D中柱 (根)中柱D边柱 (根边柱DD六131313五131313四131313三131313二131313一1313132顶点位移计算（将重力荷载代表值Gi作为水平荷载）uT=+3基本自振周期S4基本自振周期水平地震影响系数设计地震分组第一组，场地类别类，Tg，地震加速度，多遇地震下max5结构底部剪力标准值6各层水平地震作用标准值，故需考虑顶部附加地震作用1+0.07=0.122顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=32516=KN7各层水平地震层间剪力8多遇地震下弹性层间位移计算过程见下表（3-5）表3-5楼层hi (m)Vi (kN)Di (104kN/m)ue (m)ee六3五3四 3三3二 3一4故满足要求3.3 荷载作用下框架的内力分析3.3.1恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图所示1.横荷载作用下框架的弯矩计算1) 梁的固端弯矩可按下面方法求得AC跨：顶层：M A6C63432/6221KN M C6A6NMA6C6MC6A6KNMA6C6 KN MC6A6KNA C 标准层A6C6MA6C6Nm MC6A6KNmMA6C6KNmMC6A6KNmMA6C6KNmMC6A6KNm总计：MA6C6NmMC6A6CE跨：标准层：M C5E5-M E5C588KNmM C5E5-KNmM E5C5KNm总计M C5E5-176.4KNmM E5C5176.4KNm顶层M C6E6-45.1KNmM E6C645.1KNmM C6E6-108.3KNm M E6C6108.3KNm1. 梁的跨内最大弯矩的求法。CE跨C6E6段弯矩的求法：Q C6E6KNQ E6C6KNQ C6E6KNQ E6C6KN跨中K点弯矩MC5E5段弯矩：E5C5KNQE5C5KNQC5E5KNQE5C5KN跨中K点弯矩MkKNm恒载作用下的弯矩图（见图3-9）2. 恒载作用下框架的剪力计算 由简图和推导公式进行计算3. 恒荷载 作用下框架的轴力计算（见图3-11）活荷载作用下框架的内力计算1.楼面活载作用下框架的内力计算2,故按活载满布的情况计算。为减小误差，将最终结果中，梁的跨中弯矩扩大1.2倍，支座弯矩不变。1) 楼面活载作用下框架的弯矩计算EC跨：MCE-31KNmMEC31KNmA C跨： MAC-KNm MCAKNm上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁右梁下柱上柱0.698-3131-2-3131-3131