西铁局职大学生公寓 土木工程毕业设计计算书

'毕业设计（论文）西铁局职大学生公寓系　　　　　别：建筑与土木工程专业名称：土木工程学生姓名：学　　　　　号：0903010203指导教师姓名、职称：完成日期2012年12月20日 西铁局职大学生公寓摘要本设计为某一五层学生公寓的设计,主要包括建筑设计和结构设计两个部分。该公寓高23.4m,总建筑面积为5439m2,耐火等级为二级,抗震设防烈度为8度。建筑设计的内容包括平面、立面及剖面设计。结构设计包括框架设计、构件设计和基础设计等。其中,框架采用钢筋混凝土横向框架承重布置方案,基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。本文着重对1榀横向框架进行了配筋设计。在确定了框架布局与分配统计得到各种荷载、作用的大小之后,按D值法、分层法及底部剪力法等弹性分析方法计算得出结构内力,并在此基础上,根据最不利原则进行内力组合,最后得到配筋成果。【关键词】框架结构;建筑设计;结构设计I Xi"anrailwayadministrationcollegestudents"apartmentABSTRACTThisdesignforsome15studentapartmentdesign.mainlyincludesthearchitecturaldesignandthestructuraldesigntwoparts.Thisapartmenthigh23.4m,thetotalfloorspaceis5439m2,thefireproofrankistwolevels,theearthquakeresistancefortificationintensityis8degrees.Architecturaldesigncontentincludingplane,verticalsurfaceandsectionplanedesign.Structuraldesignincludingframedesign,componentdesignandfoundationdesignandsoon.Amongthem,theframeusesthereinforcedconcretecrosswiseframeload-bearingschemeofarrangement,thefoundationusesunderthereinforcedconcretecolumntheindependentfoundation.Thisarticlecarriedonemphaticallyto1pincrosswiseframehasmatchedthemuscledesign.Afterhaddeterminedtheframelayoutandtheassignmentstatisticsobtaineachkindofload,thefunctionsize,accordingtotheDvaluelaw,thedelaminationandthebaseshearingforcelawisoelasticityanalysismethodcomputationobtainsthestructureendogenicforce,andinthisfoundation,carriesontheendogenicforcecombinationaccordingtothemostdisadvantageousprinciple,finallyobtainsmatchesthemuscleachievement.Inaddition.[Keyword]Portalframeconstruction;architecturaldesign;structuraldesignIV 目录前言11建筑设计21.1工程概况21.2防火、安全疏散设计及采光设计21.2.1防火21.2.2安全疏散31.2.2.1安全疏散距离31.2.2.2疏散楼梯设计31.2.3采光设计41.2.3.1照明方式和种类选取41.2.3.2光源的选取51.3特殊构造设计51.3.1屋面设计51.3.2排水设计61.3.3勒脚设计61.3.4散水设计71.3.5地坪与地面设计71.3.6墙体设计81.4立面建筑特点和内外墙装饰材料选择91.4.1立面建筑特点91.4.2内外墙装饰材料的选取102结构设计112.1结构设计方案说明112.2结构布置及计算简图112.3重力荷载计算162.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值162.3.1.1上人屋面162.3.1.2楼面162.3.1.3卫生间楼面162.3.2隔墙永久荷载162.3.2.1外墙162.3.2.2内墙172.3.2.3卫生间隔墙172.3.2.4女儿墙172.3.3梁、柱、墙、窗、门的重力荷载计算172.3.4重力荷载代表值182.4框架侧移刚度计算202.4.1横向框架侧移刚度计算202.4.2柱的侧移刚度计算202.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算212.5.1横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算212.5.1.1横向自震周期计算21IV 2.5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算222.5.1.3水平地震作用下的位移验算232.5.1.4水平地震作用下的框架内力计算242.5.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算272.5.2.1风荷载标准值272.5.2.2风荷载作用下的水平位移验算282.5.2.3风荷载作用下框架结构内力计算282.6竖向荷载作用下框架的内力计算302.6.1横向框架的内力计算302.6.1.1计算单元312.6.1.2荷载计算312.6.1.3内力计算342.6.2横向框架的内力组合392.6.2.1结构抗震等级392.6.2.2框架梁内力组合392.7截面设计482.7.1框架梁482.7.1.1梁的正截面受弯承载力计算492.7.1.2梁斜截面受剪承载力计算502.7.2框架柱512.7.2.1剪跨比和轴压比验算502.7.2.2柱正截面计算502.7.2.3柱斜截面受剪承载力计算53附录54参考文献56致谢57IV 前言本人的设计题目是西铁局职工寓，由廉贞老师负责指导。毕业设计是大学本科教育培养目标所需要实现的重要步骤，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教学成果的重要过程,是对我们土木工程专业所学的课程知识的全面总结和概括，并有一定的创新实践。本人毕业设计包括建筑设计、结构设计两大部分，叙述内容包括设计原理、方法、规范、规章、设计技术要求、计算表格和主要部分图纸。其中，建筑设计部分由部分规划设计、平面设计、立面设计、功能分区、外墙装饰、防火安全的要求和特殊构造几部分组成；结构部分由荷载计算、内力分析、内力组合和截面设计四部分组成。毕业设计的三个多月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、CAD及PKPM软件应用、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了天正建筑、AutoCAD、PkPM等建筑软件，同时在对电子版本的编写过程中也锻炼了吃苦耐劳的精神，这些都从不同方面达到了毕业设计的目的与要求，巩固了所学知识。本次设计使我的理论和实际很好的结合起来，提高了分析、解决工程实际问题的能力，培养了我严谨、求实、细致、认真和吃苦耐劳的工作作风，为以后更好的学习和工作奠定了坚实的基础。当然通过毕业设计不仅学会了将本专业的相关知识应用到实践的具体做法，更学到了老师细心谨慎、思考周密的专业和敬业精神。同时培养了吃苦耐劳精神和团队精神，形成认真踏实、刻苦钻研的学习态度。由于能力有限，并且接触过的实际工程较少，水平和经验明显不足。设计的不当以及错误之处敬请老师和同学们批评指正！58 1建筑设计1.1工程概况工程名称:西铁局职公寓工程地点:陕西西安建筑面积:拟建6层大学生公寓楼，建筑面积5438.16m2建筑等级:建筑使用年限为50年，耐火等级为I级，采光等级Ⅱ级结构体系:此项工程主体结构采用钢筋混凝土框架结构，基础形式为筏板基础。设计标高:一层室内地坪标高为±0.000，室外地坪标高为-0.450m。抗震设防烈度及基本参数：拟建房屋所在地的设计地震动参数amax＝0.16,Tg=0.30s,基本雪压S0=0.25kN/m2,基本风压w0＝0.4kN/m2,结构类型：钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度：8度，建筑场地类别：三类，涉及地震分组：一类，地面粗糙度：B类。1.2防火、安全疏散设计及采光设计1.2.1防火根据建筑物耐火等级的规定，该建筑物耐火等级为I级，公寓部分的吊顶和一切饰面装修，应符合该建筑物耐火等级规定，所有的墙、柱、梁、楼板，疏散楼梯及屋顶承重构件全部采用非燃烧材料或难燃烧材料。根据规范规定，宿舍内如设有上下层相连通的开敞楼梯开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，其建筑面积之和不应超过防火规范的规定。防火分区间应采用防火墙分隔，根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006第5.1.7条规定耐火等级为一、二级的建筑物的防火分区的最大面积为2500㎡，则该防火分区满足规定。防火卷帘应满足以下规定：(1)防火装置应具有防烟性能，与楼板、梁和墙、柱之间的空隙应采用防火封堵材料封堵。(2)根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006第7.1.5条规定，防火墙上不应开设门窗洞口，当必须开设时，应设置固定的或火灾时能自动关闭的甲级防火门窗。该建筑在一层的防火墙上开窗，该窗为固定窗，满足规范要求。(3)防火分区划分，疏散楼梯用防火墙和防火门划分出一个防火分区，每层的其他部分各自成为一个防火区。每个分区面积均小于1500㎡，而此项目工程每层建筑面积为906㎡，满足规范要求。58 1.2.2安全疏散1.2.2.1安全疏散距离宿舍每一防火分区安全出口数目不应少于两个；任何一点至最近安全出口直线距离不宜超过20m。该建筑1~6层的各层都有两个个安全楼梯，两个安全楼梯分布在建筑物的两边，最远点到最近安全出口的直线距离为19.5m，皆满足要求；由于有宽为2.2m的走廊连接，人员可以快速抵达安全楼梯。首层有两个安全出口，其中两侧的出口为楼梯间直接通往室外的出口，且各个出口之间的水平距离均大于5m，满足规范要求。1.2.2.2疏散楼梯设计根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006第5.3.17条规定，地上建筑中下层楼梯的总宽度应按其上层人数最多一层的人数计算；同时，商店营业部分的疏散通道和楼梯间内的装修、橱窗和广告牌等均不得影响设计要求的疏散宽度。《建筑设计防火规范》GB50016-2006第5.3.14条规定，建筑中的疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的各自总宽度应经计算确定。安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于0.9m，疏散走道和疏散楼梯的净宽度不应小于1.1m。《商店建筑设计规范》JGJ48-88第4.2.2条规定，公寓的出入门、安全门净宽度不应小于1.40m，并不应设置门槛。该建筑的每层的楼梯间都是尺寸相同、且对称布置的，楼梯间宽度净宽度定为3.9m,疏散楼梯的净宽度为1.68m，防火门的宽度和底层安全出口的宽度均为2.0m，每层的疏散门总宽度为2.1m，底层楼梯间的安全出口总宽度为2.1m，均符合上述计算要求。出入门、安全门都不设置门槛。公用楼梯，坡道应符合下列规定：(1)室内楼梯的每梯段净宽不应小于1.40m，踏步高度不应大于0.16m，踏步宽度不应小于0.28m；(2)室外台阶的踏步高度不应大于0.15m，踏步宽度不应小于0.30m。本建筑每层层高为4.1m，每层楼梯均为双跑楼梯，共26个踏步，踏步高度为0.150m，踏步宽度为0.270m。室外台阶的踏步高度为0.15m，踏步宽度为0.30m。楼梯和台阶的踏步设计均符合规范要求。楼梯采用板式楼梯，每跑在内侧有扶手，扶手高度为1.1m。《建筑设计防火规范》GB50016-2006第7.4.1条规定，疏散用的楼梯间应符合下列规定：(1)楼梯间应能天然采光和自然通风，并宜靠外墙设置；(2)楼梯间内不应设置烧水间、可燃材料储藏室、垃圾道；(3)楼梯间内不应有影响疏散的凸出物或其它障碍物；(4)楼梯间内不应敷设甲、乙、丙类液体管道；(5)公共建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道；58 (6)居住建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道和设置可燃气体计量表。当住宅建筑必须设置时，应采用金属套管和设置切断气源的装置等保护措施。该建筑的楼梯间靠外墙设置，外侧与窗户向临，能充分利用天然采光和自然通风，楼梯间内无管道等影响安全疏散的设备，楼梯间的墙全部采用防火墙，符合防火疏散要求。本设计单独设计管道设备间，并不在楼梯间设置，进而没有敷设液体管道和燃气管道。《建筑设计防火规范》GB50016-2006第7.4.12条规定，建筑中的疏散用门应符合下列规定：(1)民用建筑和厂房的疏散用门应向疏散方向开启。除甲、乙类生产房间外，人数不超过60人的房间且每樘门的平均疏散人数不超过30人时，其门的开启方向不限；(2)民用建筑及厂房的疏散用门应采用平开门，不应采用推拉门、卷帘门、吊门、转门；(3)仓库的疏散用门应为向疏散方向开启的平开门，首层靠墙的外侧可设推拉门或卷帘门，但甲、乙类仓库不应采用推拉门或卷帘门；(4)人员密集场所平时需要控制人员随意出入的疏散用门，或设有门禁系统的居住建筑外门，应保证火灾时不需使用钥匙等任何工具即能从内部易于打开，并应在显著位置设置标识和使用提示。该建筑属于人员密集场所，防火门采用乙级防火门且全为双扇平开门，其开启方向为向楼梯开，底层楼梯的安全出口开向室外。设置在建筑的其他楼层时，尚应符合下列规定：（1）不应设置在地下2层及2层以下。当设置在地下1层时，地下1层地面与室外出入口地坪的高差不应大于10m；（2）一个厅、室的建筑面积不应大于200㎡；（3）应设置防烟、排烟设施。对于地下房间、无窗房间或有固定窗扇的地上房间，以及超过20m且无自然排烟的疏散走道或有直接自然通风、但长度超过40m的疏散内走道，应设机械排烟设施。1.2.3采光设计1.2.3.1照明方式和种类的选取按下列要求确定照明方式：（1）工作场所通常应设置—般照明；（2）同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明；（3）对于部分作业面照度要求较高，只采用一般照明不合理的场所，宜采用混合照明；（4）在一个工作场所内不应只采用局部照明。按下列要求确定照明种类：（1）均应设置正常照明。58 （2）正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明；正常照明因故障熄灭后，需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所，应设置安全照明；正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。（3）大面积场所宜设置值班照明。（4）有警戒任务的场所，应根据警戒范围的要求设置警卫照明。（5）有危及航行安全的建筑物、构筑物上，应根据航行要求设置障碍照明。1.2.3.2光源的选取(1）高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径直管形荧光灯；（2）商店营业厅宜采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯；（3）高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管径荧光灯；（4）一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯，不应采用自镇流荧光高压汞灯；（5）一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯；在特殊情况下需采用时，其额定功率不应超过100W。1.3特殊构造设计1.3.1屋面设计屋面设计的基本思路是：由下往上依次为结构层、找坡层、保温层、找平层、防水层和保护层(上人屋面需要考虑保护层，非上人屋面可以不做保护层)。该建筑的屋面做法如下：结构层为120mm厚钢筋混凝土；找坡层为1：8水泥焦渣找坡，坡度为3%，最薄处30mm厚，最厚处400mm,平均215mm厚；保温层选用70mm厚水泥蛭石保温；找坡层为20mm厚1：3水泥砂浆；防水层选用SBS改性沥青防水卷材。58 1.3.2排水设计图1.1排水图屋顶采用女儿墙内檐排水，屋面设一定坡度，进行有组织排水，根据《民用建筑设计通则》GB50352-2005第6.13.2条规定，面排水坡度应根据屋顶结构形式，屋面基层类别，防水构造形式，材料性能及当地气候等条件确定，卷材防水、刚性防水的屋面的屋面排水坡度为2%～5%，本工程屋面坡度采用3%，具体组织情况见建筑设计图1号图纸。雨水口是屋面雨水汇集并排至水落管的关键部位，构造上要求排水畅通、防止渗漏和堵塞。穿过女儿墙的雨水口，采用侧向铸铁雨水口，亦要加铺一层油毡铺入雨水口，50mm以上用沥青胶粘牢，再加铁篦，如图1.1所示。水落管的个数和尺寸大小应经过计算得到，根据《室外排水设计规范》GB50014-2006第3.2.1条规定，雨水设计流量，应按下列公式计算：Qs＝qψF；式中Qs—雨水设计流量(L／s);q—设计暴雨强度EL／(s·hm2)L;Ψ—径流系数;F—汇水面积(hm2)。在该建筑的四周共设置6个雨水口，其中左右两侧各一个设置在D轴上，前后侧各两个并将立面分为三等分设置在3轴和5轴上，总共需要设置6个落水管，水落管采用塑料管，内径为75mm，最大泄流量为10L/S，10个落水管的最大泄流量之和为100L/S，大于雨水设计流量，满足要求。1.3.3勒脚设计58 勒脚是墙身接近室外地面的部分。一般情况下，其高度为室内地坪与室外地面高差部分，该建筑勒脚高度为0.45m，即室内地坪与室外地面高差部分。为了防止室外雨水对勒脚部位的侵蚀，勒脚外表面做水泥砂浆抹面，为防止抹灰起壳脱落，增加咬口进行加强，如图1.2所示。勒脚受潮会影响墙身，因此需要在勒脚处设防潮层。室内地坪无高差且高于室外地坪，所以无需设垂直防潮层，只需进行水平防潮。水平防潮层应设置在距室外地面150mm以上的勒脚砌体中，以防止地表水反渗的影响，同时考虑到室内实铺地坪层下填土或垫层的毛细作用，故一般将防潮层设置在地坪的结构层厚度之间的砖缝处，如图1.2所示，图中-0.060标高所示为细石混凝土防潮层。图1.2散水、勒脚及地坪构造图1.3.4散水设计散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式确定,宜为600～1000mm，选用900mm；散水的坡度可为3%～5%，选用5%。散水采用混凝土时，宜按26m间距设置伸缝。散水与外墙之间设缝，缝宽为20mm，缝内应填沥青类材料。散水构造图见图1.2。1.3.5地坪与地面设计地坪系指建筑物底层与土壤相接触的结构构件，由面层和基层两部分组成，基层主要是结构层，在地基较差时为加固地基增设垫层。地坪的面层采用10mm厚1：2水泥砂浆抹面，结构层采用120mm厚C10混凝土层，垫层为120mm厚碎石垫层，对垫层以下土层进行夯实。见图1.2所示。该建筑的地面采用水磨石地面，其特点是表面光洁、美观，不易起灰，其造价较水泥地面高，黄梅天易返潮，常用作公共建筑的大厅、走廊、楼梯以及卫生间的地面。其做法是在结构层上用15mm厚的1：3水泥砂浆打底，10厚1：1.5水泥、石碴粉面。石碴要求用颜色美观的石子，中等硬度，易磨光，采用彩色大理石石碴，其粒径为3～20mm。卫生间内地面高度要比同层地面高度低20mm，且向地漏有1%的坡度，利于排水。卫生间的地漏要进行防水处理，其构造措施见图1.3所示。58 图1.3卫生间地漏防水节点构造图1.3.6墙体设计该建筑的楼梯间、卫生间的墙体采用240mm厚粉煤灰砌块墙体，外墙采用300mm厚蒸压加气混凝土砌块墙体，内墙隔墙采用200mm厚蒸压加气混凝土砌块墙体。外墙由70系列蒸压加气混凝土砌块和190系列砌块中间夹40mm聚苯板保温层做成，见图1.4所示。室外墙体装修采用溶剂型涂料，其颜色由当地相关规划部门确定；室内墙体采用白色水溶性涂料粉刷。厕所内贴瓷砖做墙裙，高度为1.2m。在地面与墙面的交接处，要做踢脚线，高度为150mm，比墙面抹灰突出6mm，其构造间图1.5所示。卫生间的墙体与地面的交接处要进行防水处理，其具体做法见图1.6。图1.4外墙构造图图1.5水泥砂浆踢脚构造图58 图1.6卫生间墙体节点防水构造图1.4立面建筑特点和内外墙装饰材料的选择1.4.1立面建筑特点对建筑物进行体型和立面的设计，应主要考虑满足以下几个方面的要求：1符合基地环境和总体规划的要求2符合建筑功能的需要和建筑体型的特征3合理运用某些视觉和构图的规律4符合建筑所选用结构系统的特点及技术的可能性5掌握相应的设计标准和经济指标根据以上建筑立面设计的要求，本设计方案的立面设计则偏重于对建筑物的各个立面以及其外表面上所有的构件，例如：门窗、雨篷、表面梁柱的形式、比例关系和外墙装饰涂料与玻璃幕墙的效果结合等进行仔细推敲。在本人最初设计时，根据初步确定的建筑内部空间组合的平面、剖面图的关系设计，例如：柱网的布置、内墙分割格局、层高、构部件的构成关系和断面尺寸、适合开门窗的位置等等，做出各个建筑立面的基本轮廓。根据已做出的基本轮廓再进一步推敲各个立面的总体尺度比例的同时，综合考虑了立面之间的相互协调，尤其是相邻立面的连续关系，并且对各个立面的细部，特别是门窗大小、比列、位置，以及各种突出物的形状等进行必要的调整。最后，特殊处理了立面的特殊部位，例如首层出入口等作为重点的处理，并且确定立面的色彩和装饰用料。基于以上设计过程，本设计方案考虑到立面设计效果将更多的表现为二维构图的关系，因此做到了以下几个方面：（1）注重尺度和比例的协调性；（2）掌握节奏的变化和韵律感；（3）掌握虚实的对比和变化；（4）注意材料的色彩和质感。58 1.4.2内外墙装饰材料的选取外墙装饰构造主要依托建筑立面色彩质感的设计思想，并充分考虑了防火、防水、保温节能等方面的要求，采用新型多彩涂料粉刷，在①-⑦立面采用部分玻璃幕墙进行装饰。内墙具体构造在建筑细部已经论述，但应注意防火涂料的粉刷。58 2结构设计2.1结构设计方案说明本工程西铁局职学生公寓，规划用地面积为15000m2,主体工程用地5439m2,建筑面积为5439m2。建筑使用年限为50年，耐火等级为I级，采光等级Ⅱ级。此项目工程共6层，层高3.6m，总高23.4m。该楼建成后为学生公寓，一层有两间门卫室。此项工程主体结构采用钢筋混凝土框架结构，基础形式为柱下筏型基础。结构方案比较：本工程为多层民用建筑，人员较为密集人流量较大，因此需要空间和对建筑平面的灵活布置。针对多层建筑一般经常采用的结构有砌体结构和钢筋混凝土框架结构，综合两种结构的特点比较，钢筋混凝土结构主要靠梁柱承重，结构自重轻，结构受力较为简单明确，容易实现大空间、空间布置灵活的特点。因此，结构若采用现浇钢筋混凝土框架结构不仅有利于综合商场灵活的空间布置，可以创造出更多的建筑面积，同时也有利于结构受力的明确合理性，进行适当的分柜、分区或分层设计。然而，砌体结构空间布置却显得不灵活，不易实现大空间布局，同时砌体结构的自重较大，并且考虑纵横墙承重的布置，本身就受限于自身的功能要求；同时比起混凝土框架结构，砌体结构自身的抗拉、抗弯、抗剪强度较低，进而需要较大的体积来满足强度要求，从而导致较大的自重，同时砌体结构整体性能差、离散性差、劳动强度高都是其本身的先天缺陷。因此，结合建筑设计要适用、经济、安全、可靠的特点，本设计方案选择钢筋混凝土框架结构是比较合理的。本工程设计标高：一层室内地坪标高为±0.000(相对于黄海高程系绝对标高为47.0m)，室外地坪标高为-0.450m。西安市位于8度设防区，场地类别为Ⅱ类，设计基本地震加速度为0.12g，设计地震分组为第一组，该建筑为一般建筑，属于丙类，框架结构抗震等级为三级。本工程选用柱下筏型基础，筏形基础的选用原则1、在软土地基上，用柱下条形基础或柱下十字交梁条形基础不能满足上部结构对变形的要求和地基承载力的要求时，可采用筏形基础。2、当建筑物的柱距较小而柱的荷载又很大，或柱的荷载相差较大将会产生较大的沉降差需要增加基础的整体刚度以调整不均匀沉降时，可采用筏形基础。3、当建筑物有十室或大型储液结构（如水池、油库等），结合使用要求，可采用筏形基础。4、风荷载及地震荷载起主要作用的多高层建筑物，要求基础有足够的刚度和稳定性时，可采用筏形基础。由于西安地区地质条件较好，有1.3m~10.5m厚度的强风化花岗岩，这类基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。与无筋基础相比，可以采用较小的基础高度，利于施工，更适宜在基础埋置深度较小时候使用。2.2结构布置及计算简图为了方便常忽略结构纵横向之间的空间联系，忽略各个构件的抗扭作用，将横向框架和纵向框架按平面框架进行分析计算。通常，横向框架的间距、荷载和间距都形同，因此选取有代表性的一榀中间平面框架作为计算单元根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面和剖面示意图分别见图2.2、2.3，主体结构共6层，标准层高为3.6m。58 填充墙采用240mm厚的粘土空心砖砌筑。门为木门，门洞尺寸为0.9m´2.4m。窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.8m´2.1m。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取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(fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2)C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)。表2.1梁截面尺寸及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（b´h）纵梁次梁AB跨CD跨BC跨2－6C30250´600250´550300´400250´650250´5501C35250x650350´400300´650300´550柱截面尺寸可根据公式:Ac³N/[mN]fcN=bFgen由现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级为二级，其轴压比限值［mN］=0.8;各层的重力荷载代表值近似取12kN/m2。可知边柱及中柱的负载面积分别为，由公式AC>N/[mN]fc即可得出，其中N=bFgen,本例中负载面积及柱截面尺寸取值如下。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1层：700mm´700mm2～6层：600mm´600mm基础选用肋梁式筏板基础，基础埋深取2.5m，肋梁高度取1.2m。框架结构计算简图如图2.1所示。取顶层住的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至底板，2～6层柱高度即为层高，取3.6m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.6+0.6+2.5-1.2-0.1=5.4m。58 (a)横向框架(b)竖向框架图2.1框架结构计算简图58 图2.2建筑平面图58 图2.3剖面图58 2.3重力荷载计算2.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值：2.3.1.1上人屋面5mm厚SBS改性防水卷材0.3×0.005=0.0015kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m220mm细石混凝土找平20×0.02=0.4kN/m2100mm水泥祬石保温层2×0.10=0.2kN/m2平均40mm厚水泥石灰焦渣砂浆找坡14×0.04=0.56kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板27.0×0.12=3.24kN/m2吊顶、管道0.5kN/m2合计4.80kN/m22.3.1.2楼面50mm面层20.0×0.050=1kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板27.0×0.10=2.7kN/m2吊顶0.5kN/m2合计4.2kN/m22.3.1.3卫生间楼面10mm厚铺地面砖20.0×0.01=0.20kN/m220mm水泥沙浆结合层20.0×0.020=0.40kN/m2平均40mm厚细石混凝土找坡24.0×0.040=0.96kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板27.0×0.120=3.24kN/m2吊顶、管道0.5kN/m2合计5.3kN/m22.3.2隔墙永久荷载标准值2.3.2.1外墙20mm水泥砂浆找平20.0×0.02=0.40kN/m25mm膨胀珍珠岩保温层20.0×0.005=0.1kN/m2300mm加气混凝土砌块7.0×0.30=2.1kN/m220mm水泥砂浆找平20.0×0.02=0.40kN/m2合计3.00kN/m258 2.3.2.2内墙20mm抹灰17x0.02＝0.34KN/m2240mm加气混凝土砌块7.0×0.24=1.68kN/m220mm抹灰17x0.02＝0.34KN/m2合计2.36kN/m22.3.2.3卫生间隔墙100mm厚轻质隔墙0.50kN/m25mm厚瓷砖面层20.0×0.005=0.10kN/m2合计0.60kN/m22.3.2.4女儿墙300mm加气混凝土砌块7.0×0.30=2.1kN/m210mm水泥砂浆20.0×0.10=0.20kN/m2单面贴面砖0.50kN/m2合计2.8kN/m2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为0.4kN/m2.2.3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸、材料等计算出单位长度的重力荷载；对墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载。可见表2.2。表2.2梁柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mg/(kN/m)bG/(kN/m)L/mnGi/kNSGi/kN1边横梁0.350.60251.055.5606.216546.592444.34中横梁0.350.40251.053.6752.0858.8次梁0.300.55251.054.3307.014424.34纵梁0.300.65251.055.1207.05281010.69卫生间梁10.250.55251.053.6103.626337.9卫生间梁20.150.35251.051.3801.842666.02柱0.70.7251.1013.485.4322329.342－6边横梁0.30.60251.054.736.416484.352164.81中横梁0.30.40251.053.152.0850.4次梁0.250.55251.053.617.114358.83纵梁0.250.65251.054.277.228860.83卫生间梁10.250.55251.053.613.6526342.59卫生间梁20.150.35251.051.381.892667.81柱0.60.6251.109.93.6321140.48注：①表中b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；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量.。②梁长度取净长，柱长度取层高。58 2.3.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值GI的计算过程如下：一层墙面积：外墙面积：5.4´16.6´2＋54.6´5.4´2＝768.96m2外墙洞面积：2.1´1.8´2.8＋1.2´1.8´2＋1.5´2.9´2=118.86m2内墙面积：7.2´5.4´26＋54.6´5.4´2＋2.2´5.4´26＋2.1´5.4´26＝2204.28m2内墙洞：1.5´2.1´2＋0.9´2.1´26＋0.8´2.1´26＝99.12内墙梁柱：0.7´5.4´12＋0.55´7.2´14＋0.6´7.2´12＋0.55´2.2´26＋0.35´2.1´26＋0.65´7.8´14＋0.5´2.2´6＝280.79外墙梁柱：0.7´5.4´20＋0.6´7.2´4＋0.5´2.2´2＋0.65´7.8´14＝166.06门窗自重：外墙:(2.1´1.8´28＋1.2´1.8´2)´0.4+1.5´2.9´2´0.2=45.804内墙:（1.5´2.1´2＋0.9´2.1´26＋0.8´2.1´2.6)´0.2=19.824女儿墙重量：(16.6´0.6+54.6´0.6)´2.8=119.616板重：6层:16.6´54.6´4.8＝4350.531－5层:(16.6´54.6-2.2´2.1´26)´4.2+2.2´2.1´26´5.3=3938.84活荷载:1屋面雪荷载0.25´16.6´54.6＝226.592楼面2.0´16.6´54.6＝1812.72其余见表2.3和2.4:表2.3各墙面面积类别1层墙面积2－5层墙面积外墙面积768.96512.64外墙洞面积118.86110.16内墙面积1600.561067.04内墙卫生间隔墙603.72402.48内墙洞房间55.4455.44卫生间43.6843.68内墙梁柱280.79261.35外墙梁柱166.06133.66表2.4各墙面自重以及门窗自重类别1层2－6层门窗自重外墙45,80444.06内墙19.82419.824墙自重4771.962792.3358 重力荷载代表值首层G1=3938.84+2444.34+(4771.96+2792.33)/2+(2329.34+1140.48)/2+1812.72=13713.2标准层G2-G5=3938.84+2164.81+2792.33+1140.48+1812.72=11849.18顶层G6=4350.53+11.616+2792.33/2+2164.81+226.59+1140.48/2=9398.20计算结果图2.4所示图2.4各质点的重力荷载代表值58 2.4框架侧移刚度计算2.4.1横向框架侧移刚度计算在计算框架梁截面惯性矩时应该考虑到楼板的影响。在框架梁的两端节点附近梁承受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较小；而在框架梁的跨中，梁承受正弯矩，楼板处于受压区形成T型截面梁，楼板对梁的截面弯曲刚度影响较大。为了方便设计，假定梁的截面惯性矩沿轴线不变，对于现浇楼盖中框架梁取，边框架梁取。由于选取的为中框架，所以取横梁线刚度ib计算见下表，柱线刚度ib见下表2.6表2.5横梁线刚度ib计算表类别层次Ec/(N/mm)b´h/mm*mmI0/mmL/mmEcI0/L/N*mm1.5EcI0/L/N*mm2EcI0/L/N*mm边横梁13.15´104350´6006.3´10972002.76´10104.14´10105.52´10102－63.0´104300´6005.4´1092.25´10103.38´10104.5´1010中横梁13.15´104350´4001.87´10922002.67´10104.01´10105.34´10102－63.0´104300´4001.6´1092.19´10103.29´10104.38´1010表2.6柱线刚度ib计算表层次hc/mmEc/N*mmb´h/mm*mmIc/mmEcIc/hc/N*mm154003.15´104700´7002.001´101011.67´10112－636003.0´104600´6001.08´10109.0´10112.4.2柱的侧移刚度计算柱的侧移刚度由式:D=12icac/h2计算，式中ac为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下表2.7和2.8计算，其中K表示梁柱线刚度比。表2.7中框架柱侧移刚度D值层次边柱(12根)中柱(12根)SDiKacDi1KacDi23-60.50.2166670.990.332750053000420.560.22183331.090.352916757000058 10.470.39187300.930.4923532507144表2.8边框架柱侧移刚度D值层次A-1A-8B-1B-8SDiKacDi1KacDi23-60.450.18150000.740.27225007500020.450.18150000.820.29241677833410.350.36173190.70.442116776972表2.9楼电梯间的侧移刚度D值层次C-1C-8D-1D-8SDiKacDi1KacDi23-60.620.24200000.250.1191675833420.680.25208330.290.13108336333210.950.49235320.250.331584878760将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度SDi见下表2.10表2.10横向框架层间侧移刚度层次123456SDi662876711666663338663338663338663338由上表可知SD1／SD2＝0.93>0.7,故该框架为规则框架。2.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1.1横向自振周期计算按结构顶点的假想侧移由公式:VGi=SGK(Du)i=VGi/SDijuT=S,(Du)KGK为集中在k层楼面处的重力荷载代表值;VGi为把集中在各层楼面出的重力荷载代表值视为水平荷载而得到的第i层的层间剪力;SDij为第i层的层间侧移刚度;(Du)i、(Du)k分别为第i、k层的层间侧移;s为同层内框架柱的总数。以一层为例进行计算：VGi=9398.2+11849.18´4+13713.17=70508.09kN58 (Du)i=70508.09´103/662876=106.4uT为各层(Du)i叠加，其余各层计算见表2.11表2.11结构顶点的假想侧移层次Gi/kNVGi/kNSDij/(N/mm)(Du)i/mmui/mm69398.209398.2066333814.2350.1511849.1821247.3866333832.0335.9411849.1833096.5666333849.9303.9311849.1844945.7466333867.8254211849.1856794.9271166679.8186.2113713.1770508.09662876106.4106.4按公式计算基本周期T1,其中uT的量纲为m，取YT＝0.7则T1=1.7´0.7´(0.3501)1/2=0.704s2.5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算在本课程设计中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按下列公式计算：FEk=a1GeqGeq=0.85SGiamax=0.16若1.4TgT1不考虑顶部附加水平地震作用。Geq=0.85SGi=0.85´(13713.17+11849.18´4+9398.20)=59931.88a1=(Tg/T1)0.9amax=(0.3/0.704)0.9´0.16=0.074FEk=a1Geq=0.074´59931.88=4434.961.4Tg=1.4´0.3=0.42-0.43<0双肢8@100(1.01)双肢8@150(0.224)Br314.55388.54>-0.24<0双肢10@100(1.01)双肢10@100(0.337)4ABl307.89646.36>-0,08<0双肢8@100(1.01)双肢8@150(0.224)Br274.98388.54>0.32三肢10@100(2.36)三肢10@100(0.787)1ABl408.76646.36>0.89四肢8@100(2.01)四肢8@150(0.383)Br593.29388.54>1.13四肢10@100(3.41)四肢10@100(0.974)注：表中V为换算至支座边缘处的梁端剪力58 2.7.1.1梁的正截面受弯承载力计算从表中分别选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩MA=430.92/0.75-147.09/0.85*(0.7-0.3)=505.34KN*mgREMA=0.75*505.34=379.01MB=434.80/0.75-171.66/0.85*0.7/2=509.05gREMB=0.75*509.05=381.39跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由表，可求得相应的剪力V=1.3´84.01-(62.19+0.5´20.46)=36.79kN则支座边缘处Mmax=206.56/0.75-36.79´0.4=260.09kN*mgREMmax=260.09´0.75=195.07kN*m当梁下部受拉时，按T型截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度当按跨度考虑时,bf=2400mm；按梁间距考虑时，bf=b+Sn=3675mm；按翼缘厚度考虑时,h0=h-as=565;hf/h0=100/565=0.18>0.1;此种情况不起控制作用，故取bf=2400mm.梁内纵向钢筋选用HRB400级钢(fy=360N/mm2),xb=0.518.下部跨间截面按单筋T型截面计算。因为属第一类T形截面:实配钢420(1256)，满足要求。将下部跨间截面420(1256)钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部:58 说明富裕，且达不到屈服，可近似取：选用525支座B上部实配钢筋428（），满足要求.2.7.1.2梁斜截面受剪承载力计算AB跨：梁端截面尺寸满足要求。梁端加密区箍筋取双肢10@100,箍筋用HPB235级钢筋（）加密区长度取,非加密区箍筋取4肢8@150,箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密区取4肢10@100，则其承载力为：由于跨度较短故全跨均匀按加密区配置，取为10@100。2.7.2框架柱2.7.2.1剪跨比和轴压比验算表给出了框架柱各层剪跨比和轴走压比计算结果，其中剪跨比也可取注意，表中的N都不应考虑承载力抗震调整系数。由表2.32可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足要求。表2.32柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次/mmA柱660056014.3136.9553.08332.494.16>20.064<0.8360056014.3173.5090.351486.333.43>20.289<0.8165061014.3125.8993.282343.242.21>20.388<0.858 续表2.32B柱660056014.3155.578.52380.2032.61>20.07<0.8360056014.3220.4461.821601.656.37>20.311<0.8165061014.3253.0886.792462.044.78>20.408<0.82.7.2.2柱正截面计算以第二层C轴柱为例说明。根据C柱内力组合表将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利组合，进行配筋计算。B节点左，右梁端弯矩B节点上，下梁端弯矩:在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，级600/30＝20mm,故取20mm柱的计算长度按公式取最小值因为故需要考虑偏心距增大系数影响η。对称配筋为大偏压情况。58 再按Nmax及相应的一组计算。,节点上，下柱端弯矩此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，且取同理可得故为小偏心受压。按上式计算时，应满足及因为故应按构造配筋，且满足,单侧配筋可取,选用420(),总配筋率2.7.2.3柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例进行计算。由前可知，上柱柱端弯矩设计对二级抗震等级，柱底弯矩设计值则框架柱的剪力设计值58 其中取较大的柱下端值，而且，不应考虑，故为将表25查得的值除以0.8，为将表26查得的值除以0.85，与相应的轴力故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢Φ10＠100。可得一层柱底的轴压比，由表2.17可查得，则最小体积配箍率取Φ10,，则。根据构造要求，取加密区箍筋为4Φ10@100，加密区位置及长度按规范要求确定。非加密区还应满足故箍筋取4Φ10@200。各层柱箍筋计算结果见表2.33。表2.33柱箍筋计算结果柱号层次(kN)(kN)(kN)(kN)(mm)实配箍筋（）加密区非加密区A柱6109.26960.96﹥V255.81072.5﹤00.6814φ8@100(0.73)4φ8@150(0.48)3103.62960.96﹥V1249.631072.5﹤00.6814φ8@100(0.73)4φ8@150(0.48)1185.361133,99﹥V1918.31544.4﹤00.7954φ10@100(0.97)4φ10@150(0.64)B柱6126.27960.96﹥V268.471072.5﹤00.6814φ8@100(0.73)4φ8@150(0.48)3195.15960.96﹥V1093.161072.5﹤00.6814φ8@100(0.73)4φ8@150(0.48)1121.461133.96﹥V1613.811544.4﹤00.7954φ10@100(0.97)410@200(0.49)58 附录（GB50010-2002）的符号－混凝土弹性模量；；；；；；；－永久荷载标准值；－可变荷载标准值；－永久荷载分项系数；－可变荷载分项系数；－结构总水平地震作用标准值；；；；－承载力抗震调整系数；－风荷载标准值；；；－结构顶部附加水平地震作用标准值；－楼层层间位移；；；；－箍筋面积；B－结构迎风面宽度；58 －截面有效高度；－受拉区、受压区纵筋面积；；58 参考文献[1]中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范（GB50016—2006）.北京：中国建筑工业出版社，2006[2]中华人民共和国国家标准.建筑照明设计标准（GB50034—2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004[3]中华人民共和国国家标准.民用建筑设计通则（GB50352-2005）.北京：中国建筑工业出版社，2005[4]中华人民共和国国家标准.外墙外保温工程技术规程（JGJ144-2004）.北京：中国建筑工业出版社，2005[5]中华人民共和国国家标准.屋面防水规范（GB50345-2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004[6]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002[7]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002[8]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002[10]张誉.混凝土结构设计原理.北京:中国建筑工业出版社，2001[11]EmilioRosenbueth.DesignofEarthquakeResistantStruture.PentechPressLtd,1980[12]N.J.Cook.Thedesigner’sguidetowindloadingofbuildingstructures.ButterWorths，198560 致谢本次设计是在廉贞老师的悉心指导下完成的，他在设计的全过程给予了我很多的帮助，在此对廉贞老师致以最衷心的感谢。同时，还要郑重感谢各位老师及系领导在我这四年多的大学学习期间对我的谆谆教导。老师的教导并不仅限于学术方面，也在人格、敬业精神、生活态度等诸多方面为我树立了学习的榜样，这些都是我一生受用不尽的。同样，也感谢我的家人，朋友对我的关爱与支持，西安科技大学高新学院地培育。设计的完成，标志着大学学习生活的结束，也预示着新的人生里程的开始。我愿以平和的心态、坚实的步伐、加倍的努力去迎接未来的人生，不辜负所有关爱我的人们的殷切期望！60'