某商业住宅楼建筑结构设计 奥鹏 大工.doc

网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：中海国际社区商业住宅楼建筑结构设计学习中心： 成都奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 12年 秋 季 学 号： 121241403838 学 生： 指导教师： 唐晓成 完成日期： 12 年 9 月15 日 内容摘要本结构为商业住宅，采用钢筋混凝土框架结构，抗震等级为二级，抗震设防烈度为8度，整个设计包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计部分，首先根据建筑的使用功能确定建筑的初步布局，包括建筑体型及室内空间布置，然后确定具体尺寸和平、立面风格等。结构设计部分，首先根据建筑设计、工艺使用要求、材料供应情况及场地地质条件等确定结构布置方案，然后选取一榀典型框架进行设计计算。在明确计算简图的前提下，进一步确定框架承受的荷载，包括恒载、屋（楼）面活载和风荷载，在此基础上进行框架内力计算、内力组合、梁、柱和基础等构件的配筋计算。除此之外，还进行了屋（楼）面板、楼梯等附属构件的设计计算。关键词：钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计。目 录内容摘要1目 录21.工程概况32.结构布置及计算简图43重力荷载计算63.1 屋面及楼面永久荷载标准值63.2屋面及楼面可变荷载标准值63.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载63.4重力荷载代表值74框架侧移刚度计算114.1横向框架侧移刚度计算114.2横向水平地震作用计算134.3竖向荷载作用下框架结构的荷载计算154.4横向框架内力计算205截面配筋计算215.1框架梁设计215.2 柱截面设计236楼板设计527楼梯设计537.1商场楼梯537.2住宅楼梯558基础设计598.1计算修正地基承载力的特征值598.2确定基础底面尺寸598.3用弯矩分配法计算肋粱弯矩598.4肋粱剪力计算608.5配筋设计60参 考 文 献62 1.工程概况本工程名称为中海国际社区商业住宅楼。工程地址位于成都市一商业住宅楼。建筑总面积,全框架结构。建设场地地势平坦，自然地面高差不大。土质分层：第一层为杂填土，厚度为0.50.7m；第二层为轻亚粘土，厚度为5.08.0m，地基承载力特征值；第三层为砾沙，厚度为02.5m；第四层为粘土，勘探时未穿透此层。地下水位位于-12.0m。最大冻土深度34cm。室外平均气温最冷月0，最热月35。冬季采暖期110d，商店内部设置空调和机械通风设施。基本风压为0.5kN/m2。年降水量652.3m2。主导风向为南北向。地震烈度按8度设防考虑，建筑场地为类。2.结构布置及计算简图根据该房屋的建筑使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面、剖面设计，主体结构共6层，1、2层层高为4.2 m，36层层高为3m。图2.1 结构布置图填充墙采用250mm、200mm的加气混凝土砌块。门为木门，门洞尺寸为。窗为铝合金窗，洞口尺寸为。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度100mm。梁截面高度按梁跨度的1/121/8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（，），C30（，）。表2.1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（）纵梁（）次梁（）36C3012C35-柱截面尺寸可根据式估算。由表2.2和2.3可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值=0.8。表2.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级结构类型烈度6789框架结构高度/m30>3030>3030>3025框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度建筑三二一一表2.3 柱轴压比限值结构类型抗震等级一二三框架结构0.70.80.9框架-抗震墙；板柱-抗震墙及筒体0.750.850.95部分框支抗震墙0.60.7-各层的重力荷载代表值近似取12kN/m2。边柱及中柱的负载面积均为。由式得第一层柱截面面积为 边柱 中柱 若取柱截面为正方形，则分别为292mm和286mm。又知按上述方法确定的柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。故，边柱和中柱截面高度均取为400mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 12层 36层 基础选用柱下独立钢筋混凝土基础，基础埋深为1.2m。3重力荷载计算3.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面（上人）：屋15（A50）。高聚物改性沥青卷材防水屋面（上人有保温）10厚卧铺缸地砖面层 4厚高聚物改性沥青卷材防水层一道 20厚1:3水泥砂浆找平 30厚1:6水泥焦渣找2坡 30厚钢筋混凝土基层 -合计： 4.03kN/m2 15层楼面：10厚铺地砖楼面，干水泥抹面 210.01=0.2120厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2100厚现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.5kN/m2-合计： 3.51kN/m23.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 0.25kN/m23.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表3.1。表3.1 单位面积上的重力荷载层次构件n12边横梁0.30.5251.053.93754.95477.9631999.4中横梁0.30.5251.053.93754.9522428.8纵梁0.30.5251.053.93754.0539621.9柱0.50.5251.055.31564.239870.736边横梁0.250.5251.053.28134.95465.01819.4中横梁0.250.5251.053.28134.9522357.3次梁0.250.45251.052.95314.0519227.2纵梁0.250.5251.053.28134.0539518.3柱0.40.4251.105.57339651.6注：1）表中表示单位长度构件重力荷载；g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；n为构件数量。 2）梁长度取净长；柱长度取层高。墙体为250mm厚蒸压加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为 内墙为200mm粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为 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取0.4kN/m2。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，用于水平地震作用计算，具体计算方法如下。3.4.1一层重力荷载代表值柱 0.450.454.2×3925=829.24横梁 0.3 (0.50.1) 10.81325=421.2纵梁 0.3 (0.50.1) 54325=486.0板 5410.80.125=1458墙 0.25（10.8+54）4.25.5=374.22窗 （54+10.8）4.20.4=108.864抹灰 17×0.02（54+10.8）4.2+10.8110.42+10.8110.3=136.97楼面 5410.81.01=589.03恒荷载合计： 4403.52活荷载： 3.55410.8=2041.03=4403.52+2041.030.5=5424.043.4.2二层重力荷载代表值柱 0.450.45（2.1+1.5）3925=710.78横梁 0.3 (0.50.1) 10.81325=421.2纵梁 0.3 (0.50.1) 54325=486.0次梁 0.250.35 (4.59+5.43+2.42) 25=134.53板 5410.80.125=1458外墙 5.50.25（10.8+54）2.1+(54+10.8) 32(2.19+1.59+1.217) 1.5+0.621.2/260.92.1=408.13内墙 阳台 254.51.20.12+180.12（4.5+2.4）1.2+1.80.010.4/2=25.1窗 （54+10.8）0.012.10.4+（2.19+1.59+1.217）1.5+1.20.620.010.4/2=0.648门 （240.9+61）2.10.2=11.61抹灰 170.02（54+10.8）2.1+170.02（54+10.8）21.5（2.19+1.59+1.217）1.5+1.20.62/2+10.8110.4170.022+（4.59+2.43）0.350.0217=104.1楼面 5410.80.2（10.811+4.515+2.46)0.25 (54+10.8) 21.01=255.3恒荷载合计： 710.8+421.2+486+134.5+1458+408.1+285.6+25.1+0.648+11.6+104.1+255.3=4301活荷载： 54×10.8×3.5=2041.03=4301+2041.03×0.5=5321.523.4.3三五层重力荷载代表值柱 0.45×0.45×3×39×25=592.3横梁 0.25×(0.50.1)×10.8×13×25=351纵梁 0.25×(0.50.1)×54×3×25=405次梁 0.25×（0.450.1）×（4.5×9+5.4×3+2.4×2)×25=134.53板 54×10.8×0.1×25=1458外墙 (54+10.8)×3×2(2.1×9+1.5×9+1.2×17)×1.5+0.6×2×1.26×0.9×2.1×5.5×0.25=408.13内墙 (4.5×15+5.4×220.9×241×6+2.4×6)×3×5.5×0.2=571.23窗 （2.1×9+1.5×9+1.2×17)×1.5+1.2×0.6×2×0.4=32.26门 （24×0.9+6×1）×2.1×0.2=11.6抹灰 10.8×2.5×24+（4.50.45）×（24+14×2）×0.02×17=291.9楼面 54×10.80.2×（10.8×11+×4.5×15+2.4×6）0.25×（54+10.8）×2×1.01=515.77恒荷载合计：4981.4活荷载: 54×10.8×2=1166.4=4981.4+1166.4=55643.4.4六层重力荷载代表值工程做法：恒荷载 2.03抹灰 5.76×54×0.02×17=10.575柱 0.45×0.45×1.5×39×25=296.15横梁 0.25×0.4×11.52×13×25=374.4纵梁 0.25×0.4×54×3×25=405板 5.76×54×0.1×25×2=1555.2雪载： 5.76×54×2×0.25=155.52上人： 2.0×5.76×54×2=1244.16恒荷载：4203.63=4203.63+155.52×0.5=4281.39表3.2 梁的承重计算梁的名称承重板的体积承受墙的体积承重KL1KL2KL3KL4KL5KL6KL7KL8KL9KL10KL11KL12KL13KL14KL15KL16KL17KL18KL19KL20KL21KL22KL23KL24KL25LL1LL2LL3LL4LL5LL6LL70.42550.82550.4860.5061.0120.5060.0810.4050.4860.2540.7510.5060.4860.5670.4860.3640.4051.0731.1140.7091.1140.8621.140.7741.1140.8510.9240.4050.810.8260.2790.813.3752.73.3753.3752.73.3753.3752.73.3753.3752.73.3753.3752.73.3754.054.053.243.243.243.243.243.243.243.242.72.73.242.73.241.442.729.235.530.731.240.231.220.625.030.725.033.631.230.729.030.731.432.444.645.735.545.738.545.737.245.736.13827.935.138.514.935.14框架侧移刚度计算4.1横向框架侧移刚度计算横梁线刚度计算结果见表4.1；柱线刚度计算结果见表4.2。表4.1 横梁线刚度计算表类别层次L横梁125.4365.4表4.2 柱线刚度计算表层次124.2363柱的侧移刚度按式计算。现以第2层C-6柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表4.3-4.7。可得梁柱线刚度比为表4.3 柱侧移刚度修正系数位置边柱中柱一般层底层固接铰接表4.4 A、C轴框架柱侧移刚度D值层次砼强度等级断面层高惯性矩线刚度D46C3030.6350.24109443C3030.720.265120842C354.21.070.3561191C354.21.070.518916表4.5 B轴框架柱侧移刚度D值层次砼强度等级断面层高惯性矩线刚度D46C3031.270.34182403C3031.440.42191522C354.22.130.5290911C354.22.130.6411189表4.6各层D值总汇46321A、C轴10944261208426611926891626B轴18240131915213909113118913521664563160277277377273表4.7横向框架顶点位移计算层次64069.894069.895216640.00780.2549550659134.895216640.01750.24714506514199.895216640.02720.229635065192655631600.03420.202425321.52245872772770.08870.168215424.04300113772730.07950.07954.2横向水平地震作用计算地震作用按8度计算，基本地震加速度0.2g，类场地，设计地震分组按一组，则；，采用底部剪力法计算，由于，故应考虑顶点附加地震作用，取。结构底部剪力为顶点附加地震作用为计算结果列于表4.8表4.8各层地震作用及楼层地震剪力层次6320.44069.89830260.2256100.5610.55317.45065881310.239495.031105.534314.45065729360.197408.041513.573311.45065577410.156323.121836.6924.28.45321.52447010.121250.622087.3114.24.25424.04227850.062128.422215.73表4.9变形验算层次层间剪力弹性转角6610.55216640.001231/250051105.535216640.002131/142941513.575216640.002931/103431813.825631600.003331/90921836.692772770.00754.21/56012215.733772730.00594.21/712由表4.9可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为，满足要求，其中由表查得。水平地震作用下框架内力计算，采用D值法。框架柱端剪力及弯矩分别按式和，计算，取自表4.6，层间剪力取自表4.8。各柱反弯点高度y按式确定。本例中底层柱需考虑修正值，第2层柱需考虑修正值，其余柱均无修正。具体计算结果见表4.10表4.10 各层柱端弯矩及剪力计算层次边柱中柱y63610.55216641094412.810.6350.267510.2928.151824021.351.270.363523.28400.77531105.535216641094423.190.6350.36825.5943.971824038.651.270.413547.9467.98431513.575216641094431.750.6350.4038.157.151824052.921.270.4571.4387.3331836.695631601208439.410.720.43451.3966.921915262.461.440.47288.4498.9424.22087.31277277611946.061.070.5096.7396.73909168.442.130.5135.32135.3214.22215.73377273891652.361.070.643141.4078.511118965.712.130.55151.79124.2注：表中M量纲为，V量纲为。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式、和计算。计算结果见表4.11。表4.11 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次过梁柱轴力L边柱N中柱N628.1520.395.48.998.990554.2645.635.418.5027.490482.7467.625.427.8455.3303105.0285.185.435.3490.6702148.12111.885.448.15138.8201175.24129.765.456.48195.30注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当在左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。2）表中弯矩单位为，剪力单位为，轴力单位为。4.3竖向荷载作用下框架结构的荷载计算4.3.1横向框架计算单元选取计算单元如图4.1所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载通过次梁和纵向框架梁以集中力传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上有弯矩。4.3.2荷载计算（1）对于第六层1） 恒载计算在图2中，代表横梁自重，为均布荷载形式，=3.2813KN/m 分别为边纵梁、中纵梁、次梁直接给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重、女儿墙等的重力荷载。计算如下： 图4.1 横向框架计算单元图4.2 作用在梁上的荷载=4.534.5=20.385 =4.54.5/20.54.53+3.28134.5+3.28135.4/2+4.441.24.5=70.525=4.54.5/20.524.53+3.28134.5+3.28135.4/22=78.33偏心弯距 =70.52 (0.45-0.25)/2=7.0522) 活载计算=24.5=9 =4.52.25/22=10.125=4.52.25/222=20.25偏心弯距 =10.125 (0.45-0.25)/2=1.01（2）对于3-5层 1)恒载计算 代表横梁自重和其上横墙自重，为均布荷载形式。其它计算方法同上。 =3.125 +1.783=8.62=3.512.25/2=3.94 =3.511.8=6.318 =3.510.9=3.159 =3.512.25=7.897 偏心弯距 =72.08 (0.45-0.25)/2=7.208=66.57 (0.45-0.25)/2=6.6572)活载计算=22.25/2=2.25 =1.82=3.6=0.92=1.8 =22.25=4.5 = (0.45+2.25)/21.8+0.250.25/2 2=10.63=10.63+1.62+1.80.92=17.11=6.48+2.252.25/2/2/2+4.10.9/22=10.98=1.622+4.2/21.82=8.1偏心弯距 =10.6 (0.45-0.25)/2=1.06=6.12 (0.45-0.25)/2=0.612（3）对于2层1）恒载计算代表横梁自重和其上横墙自重，为均布荷载形式。其它计算方法同上。=3.948 =6.318= = = =5.4/2×1.8+4.5×2.25/2/2×3.5+3.93×1.8+3.9375×4.5+1.78×1.8+1.715×3×4.5=70.66偏心弯距 2）活荷载计算 偏心弯距 （4）对于第一层1）恒载计算偏心弯矩2）活荷载计算偏心弯距 表4.12 横向框架恒荷载汇总表层次63.2814.8723.6549.13571.9269.7972.277.196.987.233-514.848.426.3214.1890.68135.999.559.0713.599.96214.848.426.3214.1890.68135.999.556.8010.197.4713.28115.79-48.2996.58-3.627.24-表4.13 横向框架活荷载汇总表层次64.83.6915.7226.0924.31.572.612.433-54.83.6915.7226.0924.31.572.612.4324.83.6915.7226.0924.31.181.961.8214.83.6924.348.6-1.823.65-4.4横向框架内力计算在竖向荷载作用下框架的侧移可以忽略不计。梁端、柱端弯矩采用分层法计算。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加得到。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱自重。恒载、活载作用下梁端剪力和柱的轴力见表4.14、 4.15， 弯矩图见图4.3、4.4。4.4.1恒载作用下固端弯矩六层对A,B杆端处的弯矩对B,C杆端处的弯矩三五层对杆端A处的弯矩 对杆端A处的弯矩对杆端A处的弯矩 对杆端A处的弯矩对A,B杆端处的弯矩对B,C杆端处的弯矩二层 一层 4.4.2活载作用下固端弯矩一层和六层 二五层:对于A B 跨对于B C 跨表4.14 恒载、活载作用下梁端弯矩汇总恒载活载层数6-48.3548.35-48.3548.35-17.9317.93-17.9312.933-5-36.9833.76-45.8645.73-6.576.88-12.6012.552-43.7540.53-52.652.5-6.576.88-12.6012.551-50.3050.30-50.350.3-17.9317.93-17.9312.93表4.15 活载作用下梁端剪力（）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨=- =- =- =- 619.92(2.31)19.92(2.23)-1.2(-0.16)1.58(0.24)18.2(2.15)21.1(2.39)21.4 (1.99)18.4 (2.47)57.379.96-0.720.336.558.110.29.647.379.96-0.720.336.558.110.29.637.379.96-0.720.336.558.110.29.627.379.96-0.90.26.478.210.19.7119.9219.92-1.51.418.4220.420.318.5表4.16 恒载作用下柱的轴力()层次柱轴力A柱B柱C柱N顶N底N顶N底N顶N底6118.8193.8185.9260.99137.66212.665313.61388.64440.568515.56332.7407.304508.42583.42695.13770.13526.1601.933703.23778.23949.41024.7721.61796.612896.71001.71203.11308.1920.491025.4511127.91232.91486.11591.11155.651260.66表4.17 恒载作用下梁端剪力（）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨= = =- =- 654.1354.13-3.53.1451.857.651.157.1549.4651.41-2.232.4147.351.853.849449.4651.41-2.232.4147.351.853.849349.4651.41-2.232.4147.351.853.849249.4651.41-2.231.4147.351.853.849153.2553.25-4.54.449.2257.2857.8149.2表4.18 活载作用下柱的轴力层次柱轴力A柱B柱C柱628.34 (4.27)103.3 (4.27)49.72 (7.86)124.81 (7.86)31.5 (4.55)106.5 (4.55)5120.63195.6151.66226.66126.7201.74212.91287.9253.6328.6222.08291.13308.2380.2355.54430.54317.3392.32397.27502.3457.17562.17412.50487.51530.8635.8611.81716.81514.85619.8