12层框架旅馆结构设计计算书.doc

毕 业 设 计（论 文）

设计题目：

姓 名：
学 号：
院 （系）： 土木工程与建筑学院
专 业： 土木工程
指导老师：

摘 要
本文对旅馆进行建筑设计及结构设计，并对设计给予相应的说明，详述本旅馆的结构布置，根据建筑设计和相关规范条款给出合理的柱网图, 按照相关规范的要求将建筑设计部分完成，包括平面、立面、剖面等建筑图纸；在综合考虑了结构在各种恒载、活载、风荷载以及地震荷载作用下的情形后，详细的分析了结构在风荷载和地震荷载作用下的横向和纵向的各种性能，具体的计算了结构的梁、柱的弯矩、轴力、剪力，并进行了相应的内力组合，并由此进行了框架配筋部分，完成桩基础的有关计算,并通过广厦CAD进行电算校核。从而比较完整地完成了该旅馆的设计工作。

关键词：建筑设计、结构设计、荷载、内力组合、电算

ABSTRACT
This title will do the architecture and structure design for the hotel building and give some illumination，and tell the disposal of structure ,and also draw the reasonable columniation plan according to the architecture design and the correlative codes.In accordance with the relevant specifications to architectural design, the construction drawings are accomplished, including the plane, elevation, section and the other drawings.
It also researches the situations with permanent load, live load, wind load, and snow load acting on the designed structure, and analyzes the character of structure with the wind load and earthquake acting on, and calculates the moment, axial stress and shear of beams and columns of the structure, combines the value of any load, and checks with Guangsha-CAD zooming . At the end, the basement of the structure is accomplished.In final,the hotel’s design is achieved completly.

Key words: architecture design, structure design, Internal Force Combination，
zooming

前 言
毕业设计是在校完成本科学习的最后一个实践环节，它的目的是通过设计，将大学四年所学的基础理论和专业技能知识融会贯通，达到学以致用的目的，来具体地分析和解决一个实际问题。在做毕业设计的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。在作完毕业设计后，能使自己的动手和动笔能力得到提高，增强跨入社会的竞争能力。
我的设计题目是旅馆设计，根据设计任务书的要求，此次设计的内容包括建筑设计和结构设计两大部分。首先在建筑设计部分，要求达到初步设计或扩大初步设计的深度，了解和掌握建筑设计的相关知识，这是我们应掌握的基本素质。其次在结构设计部分，结构设计的内容包括：结构方案的选择和确定、结构计算书的编制和结构施工图的绘制。结构计算书包括构件截面尺寸选择、荷载计算和框架内力计算、荷载内力组合、框架的抗震设计、框架配筋和柱下基础设计等。最后，利用广厦CAD软件来校核手算结果。

目录

摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 III
目录 IV
1.建筑设计说明 1
1.1设计依据 1
1.2工程概况 1
1.3其它情况 1
2.结构设计说明 2
2.1工程概况 2
2.2地质资料 2
2.3基础选型 2
2.4建筑材料 2
2.5统一构造 2
2.6施工要求 3
2.7荷载说明 3
2.8沉降观测 3
2.9设计规范及依据 3
3.结构布置及计算简图 4
3.1结构布置 4
3.2基础平面布置 5
3.3确定底层柱高及各层梁、柱线刚度 5
4.荷载计算 7
4.1恒荷载及活荷载计算 7
4.2风荷载计算 9
4.3地震作用计算 10
5．内力计算 14
5.1地震荷载作用下的内力计算 14
5.2风荷载作用下的内力计算 21
5.3竖向恒荷载内力计算 27
5.4活荷载作用下的内力计算 39
6．荷载内力组合 47
6.1弯矩调幅 47
6.2横向框架梁内力组合 47
6.3横向框架柱内力组合 49
7．构件设计 51
7.1框架梁配筋计算 51
7.2框架柱配筋计算 52
8．楼梯设计 54
8.1 梯段板设计 54
8.2 平台板设计 55
8.3 平台梁设计 55
9．基础设计 57
9.1 工程地质及水文资料 57
9.2 承台设计 57
10.电算分析 60
结束语 61
谢辞 62
参考文献 63

1.建筑设计说明
1.1设计依据
（1）指导老师审批通过的总平面及单体方案
（2）毕业设计指导书
（3）有关设计规范
1.2工程概况
（1）建筑物使用年限：50年
（2）建筑物抗震设防烈度：7度
（3）建筑层数及建筑面积：主体十二层局部五层，总高40.800 m，总建筑面积8853.06mm²
（4）室内设计标高为±0.000 m，等于绝对标高值20.000m,室内外高差450mm
（5）立面各落水管按建筑规范要求的距离布置，均采用外排水形式；散水采用2%坡度墙面彩砂涂料
（6）墙身作法：砌体采用加气混凝土砌块
1.3其它情况
（1）建筑设计图中所注尺寸，除标高以米计外，其它均以毫米计
（2）所有屋面排水的落水管下均设水簸箕，参见98ZJ201-34-C
（3）窗台高度为900mm，栏杆做法见98ZJ401-25-2B
（4）PVC雨水管安装离墙面30 ,离地面150
（5）建筑施工图必须与其他专业施工图密切配合施工
（6）墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，用M5混合砂浆砌成，内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚20mm，陶瓷砖贴面。
（7）楼面做法：楼板顶面为20mm厚水泥砂浆找平，5mm厚1：2水泥砂浆加“107”胶水着色粉面层；楼板底面为15mm厚纸筋面石灰抹底。涂料两度。
（8）屋面做法：不上人屋面，现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层，檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡。1：2水泥砂浆找平层厚20mm。三毡二油防水层，撒绿砂保护。
（9）未尽事宜均按照国家、省、市有关施工验收规范执行，水、电图施工，未尽事宜参照现行设计规范和施工规范

2.结构设计说明
2.1工程概况
本工程为十二层旅馆，结构总高度为40.800m。采用现浇混凝土框架结构体系，结构有效使用年限为50年。耐火等级为Ⅱ级，桩安全等级为二级。
（1）气象资料
气温：最高温度，40℃；最低温度，-8℃
主导风向：夏季，东南风；冬季，北偏东风；B类粗糙度
基本风压值: 0.35kN/ ㎡
基本雪压值: 0.5 kN/ ㎡最大降雨量:150mm/d
（2）本工程按7度设防设计；设计基本地震加速度值为0.1g；设计地震分组为第一组。
2.2地质资料
根据岩土工程勘察资料自上而下土层分布情况为：
(1)杂填土，底层厚度0.60~1.50m；
(2)含泥中砂，土质均匀，不液化，中压缩性，fak=200kPa;底层厚度15.50~20.90m。
(3)地下水常年稳定水位埋深6m，水质对砼无腐蚀性。
2.3基础选型
根据拟建建筑物的结构形式和荷载特点，结合场区岩土工程条件，拟建旅馆采用预制方桩（PHC）。
2.4建筑材料
（1）钢筋：Ⅰ级钢筋fy=210，Ⅱ级钢筋fy=300
（2）焊条：HPB235钢筋间及HPB235与HRB335钢筋间焊接采用E43型；
HRB335钢筋间的焊接采用E50型；电弧焊缝厚度凡图上未说明的均为6mm，钢筋搭接缝长度除图上说明外单面焊缝不少于10d，双面焊缝不少于5d；钢筋网和钢筋骨架应采用绑扎与搭接接头，搭接长度≥48d，且不小于300mm，柱的纵向钢筋优先采用焊接接头。
（3）混凝土强度等级，当各分图有规定时以分图为准，分图无规定时采用C30.
2.5统一构造
（1）混凝土保护层厚度（mm）
±0.000以下构件：基础为40mm，基础拉梁为40mm，柱为30mm
±0.000以上构件：一类环境：板为15mm，梁为25mm，柱为30mm
二a类环境：板为20mm，梁为30mm，柱为30mm
（2）凡主梁与非主梁高度相同时，主梁的底筋在下，次梁的底筋在上。
（3）现浇楼、屋面板支座负筋布置详见结施图。

（4）现浇板内钢筋放置：
板底钢筋：短跨方向在下，长跨方向在上
板面钢筋：短跨方向在上，长跨方向在下
（5）屋面采用建筑调坡，调坡所用混凝土与屋面梁混凝土相同。
2.6施工要求
（1）现浇梁、板的孔洞均应预留，埋件也应预埋，不能事后补凿或补埋。梁上开洞须加固处理。
（2）因建筑物防雷的要求，配合电气专业施工图。在有避雷接地要求的框架柱内，柱横截面上外侧对角的两根纵筋采用焊接，即纵筋从基础到屋面女儿墙夹墙柱均应连通。
（3）外露铁件均应除锈后，红丹二度，油漆二度。
（4）本工程楼（屋）面结构构件标高取与建筑楼（屋）面低30mm。
（5）电梯井道内的结构细部构造按电梯公出具的土建施工图施工。
（6）本工程所有构件的焊接，要求焊缝均要达到与母材等强，型钢、钢管、钢件的焊接质量应达到二级检验标准，其他构件焊接质量应达到三级检验标准，并符合《钢结构工程施工及验收规范》的有关要求。
2.7荷载说明
本工程荷载依据国家现行荷载规范取值如下：
（1）基本风压：0.35kN/ m2
（2）基本雪压：0.50kN/ m2
（3）楼面活荷载标准值取1.5kN/ m2（楼梯取3.5kN/ m2），屋面取1.5 kN/ m2。
（4）未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境
2.8沉降观测
（1）采用隐蔽或观测点
（2）主体结构施工工期每层观测一次。主体结构验收后进行砌体施工时，每月观测一次。视沉降情况决定验收后的观测间隔时间。
2.9设计规范及依据
（1）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）
（2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）
（3）《砌体结构设计规范》（GB50003—2001）
（4）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）
（5）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）
（6）《湖北省地方标准建筑地基基础技术规范》（GB421242—2009）

3.结构布置及计算简图
3.1结构布置
3.1.1楼层结构平面布置
本设计采用钢筋混凝土框架结构。梁、柱为现浇框架，楼层板和屋面板均采用钢筋混凝土现浇板，结构平面布置如图所示，屋面、楼面、墙身做法见建筑施工图。
因为本结构的柱网布置为正方形,裙楼的柱网接近正方形,就采用纵横向框架混合承重方案。此方案具有较好的整体工作性能,对抗震有利。
通常,横向框架的间距,荷载都相同,因此往往取出主楼有代表性的一榀横向框架（9号轴线）作为计算单元进行计算,纵向平面框架的计算方法与横向相同,故从略。
结构平面布置如下：

图3.1 结构平面布置图
3.1.2 确定梁截面尺寸
截面高度——可取计算跨度的1/8~1/12；不宜大于净跨的1/4
截面宽度——可取截面高度h的1/2~1/3；
考虑到旅馆建筑美观和空间使用效率，框架梁选用截面均为200mm×400mm。
3.1.3确定板的厚度
取板厚100。卫生间，办公室楼面厚为方便施工取100，屋面板厚取120。

3.1.4 确定柱截面尺寸
框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比极限值按下列公式计算：
Ac³
梁、板、柱的混凝土等级全部选用C30。故取fc=14.3N/mm2。根据地质资料该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值[mN]=1.0，各层重力荷载近似值12:
根据中柱的负载面积确定1~5层中柱的截面（方柱）尺寸为550mm´550mm，部分为400mm´400mm，边柱尺寸为400mm´400mm；6~12层柱子尺寸均为400mm´400mm。
3.2基础平面布置
根据拟建建筑物的结构形式和荷载特点，结合场区岩土工程条件，并考虑周边已有建筑经验，拟建建筑物采用预制桩（PHC），桩端伸入持力层1.2m。具体设计见结构图。
3.3确定底层柱高及各层梁、柱线刚度

底层柱高： 3600+500+450=4550mm，其它各层柱高均为3300mm。
确定梁，柱惯性矩如下：
一~五层柱
中柱：
边柱：
梁 ：I
在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板作用，取

六~十二层柱：
柱： 底层柱
中柱：
边柱：

二至五层柱：
中柱：
边柱：
六至十二层柱：

在内力计算中，除底层以外其他各层柱的线刚度均乘以0.9的折减系数：
底层柱:

中柱：
边柱：

二至五层柱： 中柱
边柱：
六至十二层柱：

框架梁：

图3.2 计算简图

4.荷载计算
4.1恒荷载及活荷载计算
在本设计中，是如此简化计算的：布置在一榀横向框架上的连系梁荷载转换成横向框架梁上的线荷载，而横向上的连系梁荷载就转移成板荷载再来计算。再在配筋中计算附加钢筋时按集中荷载来算。
（1）屋面荷载标准值
油毡防水层（三毡四油上铺小石子） 0.4 kN／m2
20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4 kN／m2
25mm厚挤塑聚苯保温层 0.025×10=1.25 kN／m2
100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN／m2
20mm厚抹灰 0.02×17=0.34 kN／m2
平屋面装饰 0.5 kN／m2
屋面恒载 3.89 kN／m2
框架梁自重 0.200.4025=3.125kN/m
梁侧粉刷 2（0.5-0.12）0.0217=0.2584kN/m
次梁：
次梁自重 0.2004025=2kN/m
梁侧粉刷 2（0.40-0.12）0.0217=0.1904kN/m
所以：
屋面恒载改为： 3.89+=5.11kN/
因此，作用于顶层框架梁上的线荷载为：

=5.11´3.6=18.40
活载：q=0.7´3.6=2.52
（2） 楼面框架梁线性荷载标准值：
楼面:
25mm厚水泥砂浆面层： 0.025×20=0.50kN/m2
100mm厚现浇钢筋混凝土楼板： 0.1×25=2.5kN/m2
15mm厚纸筋石灰抹底： 0.015×16=0.24kN/m2
楼面恒荷载： 3.24 kN/m2
框架梁自重 0.250.5025=3.125kN/m
梁侧粉刷 2（0.5-0.12）0.0217=0.2584kN/m
次梁：

次梁自重 0.200.4025=2kN/m
梁侧粉刷 2（0.40-0.10）0.0217=0.204kN/m
所以：
楼面恒载改为： 3.24+=4.46kN/
梁自重： g1=3.125+0.2584=3.38 kN/
板传来的荷载：g2=4.463.6=16.01 kN/
楼面活载：q=1.5´3.6=5.4 kN/

（3）屋面框架节点集中荷载标准值：
边柱纵向框架梁自重 0.25´0.5´3.6´25=11.25
粉刷 0.02´（0.4-0.12）´2´3.6´17=0.69
0.9高女儿墙自重 0.9´3.6´3.6=11.66
纵向框架梁传来屋面自重 3.6´´3.6´0.5´3.89=12.60
粉刷 1.3´2´0.02´3.6´17=3.18kN
顶层边节点集中荷载 kN
中柱纵向框架梁自重 0.250.53.625=11.25kN
粉刷 0.02´（0.4-0.12）´2´3.6´17=0.69
纵向框架系梁传来屋面自重
3.6´´3.6´0.5´3.89=12.60
0.5´（3.6+3.6-2.1）´2.1/2´4.87=13.04
顶层中节点集中荷载 kN
活载:QA=QF=0.5´3.6´0.5´3.6´0.7=1.26kN
Qc=QD=0.5´3.6´0.5´3.6´0.7+0.5´(3.6+3.6-2.1) ´2.1/2´0.7=1.88kN
（4）楼面框架节点集中荷载标准值：
边柱连系梁自重 11.25kN
粉刷 0.69kN
连系梁传来楼面自重 0.5´3.6´0.5´3.6´3.24=10.50kN
22.44kN
中间层边节点集中荷载： GA=GF=22.44 kN
二至五层框架柱自重: 0.4´0.4´3.3´25=15.68 kN
0.55´0.55´3.3´25=24.96 kN
六至十二层框架柱自重: 0.4´0.4´3.3´25=15.68 kN

中柱连系梁自重 11.25kN
粉刷 0.69kN
连系梁传来楼面自重 ´3.6´´3.6´3.24=10.50
0.5´(3.6+3.6-2.1) ´2.1/2´2.74=7.34kN
29.78kN
中间层节点集中荷载 kN
二至五层框架柱自重: 0.55´0.55´3.3´25=24.96 kN
六至十二层框架柱自重: 0.4´0.4´3.3´25=15.68 kN
活载: QA=QF=0.5´3.6´0.5´3.6´1.5=2.7kN
Qc=QD=0.5´3.6´0.5´3.6´1.5+0.5´(3.6+3.6-2.1) ´2.1/2´1.5=4.02kN

4.2风荷载计算
风压标准值计算公式 ：ω=βz´μs´μz´ωo
对于矩形平面μs=1.3；μz可查规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4.1所示。A为一榀框架各层节点的受风面积。
表4.1 风 荷 载 计 算
层次
βz
μz
μs
ωo
Z(m)
A(㎡)
Pw(kN)
1
1.53
1.56
1.3
0.35
40.35
7.56
331.28
2
1.5
1.52
1.3
0.35
37.05
11.88
456.62
3
1.47
1.47
1.3
0.35
33.75
11.88
394.22
4
1.43
1.43
1.3
0.35
30.45
11.88
336.58
5
1.38
1.37
1.3
0.35
27.15
11.88
277.46
6
1.34
1.32
1.3
0.35
23.85
11.88
228.03
7
1.26
1.26
1.3
0.35
20.55
11.88
176.35
8
1.23
1.19
1.3
0.35
17.25
11.88
136.48
9
1.16
1.11
1.3
0.35
13.95
11.88
97.09
10
1.08
1.02
1.3
0.35
10.65
11.88
63.42
11
0.96
1
1.3
0.35
7.35
11.88
38.14
12
0.77
0.8
1.3
0.35
4.05
12.96
14.71

4.3地震作用计算
（1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算
1）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G11：
50%雪荷载： 0.5´0.5´395.79=98.95kN
屋面恒荷载： 3.89´395.79=1539.62kN
横梁： 3.38´14.1´8=381.26kN
纵梁： （5´3.6+4.2+5.1）´11.94´4+7.2´11.94=1389.82kN
女儿墙： 0.9´3.6´（17.3´2+14.1´2+7.2）=226.8kN
柱重： 0.4´0.4´25´27´1.65=178.2kN
横墙： 3.6´(16´6´1.65+2.1´2´1..65)=595.19kN
纵墙： [30.9´4-3.6´5-11´(2.1+9)-5.1] ´3.6´1.65=400.95kN
窗： 11´2.1´1.8´0.5´0.4=8.32kN
G11=4819.11kN
2）集中于六至十二层处的质点重力荷载代表值G10~G5：
50%楼面活荷载： 0.5´1.5´395.79=296.84kN
楼面活荷载： 3.24´395.79=1539.62kN
横梁： 3.38´14.1´8=381.26kN
纵梁： （5´3.6+4.2+5.1）´11.94´4+7.2´11.94=1389.82kN
柱重： 2 ´20.4´0.4´25´27´1.65=356.9kN
横墙： 2´3.6´(16´6´1.65+2.1´2´1..65)=1190.39kN
纵墙： 2 ´ [30.9´4-3.6´5-11´(2.1+9)-5.1] ´3.6´1.65=801.9kN
窗： 2 ´11´2.1´1.8´0.5´0.4=16.64kN
G10=G9=G8==G7=G6=G5=5115.6kN
3）集中于五层处的质点重力荷载代表值G4：
50%楼面（主楼）活荷载： 0.5´1.5´395.79=296.84kN
50%雪荷载： 0.5´0.5´374.17=93.54kN
女儿墙： 0.9´3.6´（17.4+38.1+13.8）=224.53kN
楼面恒载： 3.89´374.17=1455.52kN
横梁： 3.38´（34.8+18.9+57.9）+381.26=768.47kN
纵梁： （64.8+40.2+3.6）´11.94+1389.82=2686.50kN
柱重： 178.2+24´0.4´0.4´46´1.65+22´0.55´0.55´22´1.65=711.24kN
墙： 2854.76kN
窗： 20.66kN
G4=9102.06kN
3）集中于三、四层处的质点重力荷载代表值G3~G2：
50%楼面活荷载： 0.5´1.5´779.98=584.99kN
楼面恒载： 3.24´779.98=2527.14kN
横梁： 758.47kN
纵梁： 2686.50kN
柱重： 711.24kN
墙： 3717.24kN
窗： 30.73kN
G3=G2=10153.83kN
4）集中于一层处的质点重力荷载代表值G1：
50%楼面活荷载： 0.5´1.5´779.98=584.99kN
楼面恒载： 3.24´779.98=2527.14kN
横梁： 758.47kN
纵梁： 2686.50kN
柱重： 1267.92kN
墙： 4421.26kN
窗： 9.08kN
G1 =12255.36kN

(2)地震作用计算
1）横向框架柱侧移刚度D值计算如表4.2：

表4.2 横向框架柱侧移刚度D值计算

项目

层 柱
k=∑ib／2ic
（一般层）
k=∑ib／ic
（底层）
α=k／2＋k
（一般层）
α=0.5＋k／2＋k
（底层）

12／h2

D=α×ic×12／h2
(kN／mm)

根
数
底

层
中框架边柱

1.86

0.61

0.58

12.20

29
中框架中柱（550）

1.99

0.62

0.58

5.07

22
中框架中柱（400）

7.16

0.84

0.58

16.68

10
∑D
632.09
二
三
四
五
层
中框架边柱

1.34

0.40

1.1

20.92

29
中框架中柱（550）

1.45

0.42

1.1

8.97

22
中框架中柱（400）
5.17
0.72
1.1
37.60
10

∑D
1179.91
六
至
十
二
层
中框架边柱
1.34
0.40
1.1
20.92
17
中框架中柱
5.17
0.72
1.1
37.60
13
∑D
844.36
2）框架自振周期的计算
T1=1.7×αo×=1.7×0.6×=0.736s。
αo：结构基本周期修正系数，考虑到填充墙使框架自震周期减小的影响，取αo为0.6。
△ T：框架的顶点位移，见表4.3。

表4.3 横向框架顶点位移计算（ξi为层间相对位移）
层次
Gi (kN)
∑Gi(kN)
∑Di(kN／mm)
ξi=∑Gi／∑Di
△（mm）
1
12255.36
86493.93
552.11
136.84
136.84
2
10153.83
74238.57
932.76
62.92
199.76
3
10153.83
64084.74
932.76
54.31
254.07
4
9102.6
53930.91
932.76
45.71
299.78
5
5715.6
44828.31
932.76
37.99
337.77
6
5715.6
39112.71
539.96
46.32
384.10
7
5715.6
33397.11
539.96
39.55
423.65
8
5715.6
27681.51
539.96
32.78
456.43
9
5715.6
21965.91
539.96
26.01
482.45
10
5715.6
16250.31
539.96
19.25
501.69
11
5715.6
10534.71
539.96
12.48
514.17
12
4819.11
4819.11
539.96
5.71
519.88
2）地震作用计算
本工程设防烈度为7度；设计基本地震加速度值为0.1g；设计地震分组为Ⅱ组，Ⅱ类场地土。则特征周期Tg=0.40, 地震影响系数αmax=0.08.
α1=( Tg／T1)00.9×αmax=(0.40／0.736)0.9×0.08=0.046
结构等效总重力荷载：Geq=0.85GL=0.85×86493.93=73519