计算说明书：沧州市某商业-住宅楼设计方案一

沧州市某商业-住宅楼设计方案一学 号： 姓 名： 专 业： 系 别： 指导教师： 二 年 月摘 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7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。在上述工作的基础上，制图软件Auto CAD 2007绘制了建筑施工图和结构施工图。关键词：钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计ABSTRACTThis structure for commercial housing, using reinforced concrete frame structure, the seismic grade for the second, seismic fortification intensity for 7 degrees, the whole design including building design and structure design two parts.Architecture design part, first of all, according to the use function of building the preliminary layout determined architecture, including the body shape and interior space layout, and then determine the detailed dimension peace, facade style, etc.Part of the structure design, architectural design, process first according to use a requirement, material supply and the geological condition, determine the structure arrangement plan, then select a hinged frame of typical design calculation. In the clear simple plan calculation, under the premise of further define the load carried framework, including constant load, house (floor) surface live load and wind load, and based on internal force calculation, internal force framework combination, beams and columns and foundation of the component such reinforcement calculation. In addition, but also for the house (floor) panel, stair subsidiary component design calculation.In the above work, and on the basis of the drawing software Auto CAD 2007 mapped the building construction drawing and structure construction drawing.Keywords: reinforced concrete frame structure; Architecture design; Structure design目 录摘 要iABSTRACTii绪论11建筑设计21.1工程概况21.2建筑说明21.3平面设计21.4立面设计21.5建筑排水32结构说明52.1结构设计选型及布置52.2梁、板、柱截面尺寸选择52.3基础形式72.4楼梯形式72.5其他72.6材料选择72.7计算见图确定82.8结构计算83荷载计算93.1荷载取值93.2屋面荷载93.2.1现浇板屋面1（150厚，上人屋面）93.2.2现浇屋面板2（100厚，不上人屋面）93.3楼面荷载103.4阳台荷载 (不临街，二七层)103.5墙体永久荷载标准值103.6风荷载计算114各层中荷载代表值计算124.1梁、柱荷载表值计算124.2填充墙荷载代表值计算124.2.1女儿墙荷载代表值计算134.2.2门窗荷载代表值计算134.3楼板荷载代表值计算134.4恒荷载汇总144.5活荷载汇总144.6计算各层和在代表值155地震荷载作用下框架分析165.1框架梁柱线刚度计算165.1.2梁柱线刚度165.1.2柱的侧移刚度D175.2水平地震力分析185.2.1框架水平地震作用记地震剪力计算185.2.2水平地震作用下层间位移和顶点位移计算195.3水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）205.4柱端弯矩215.5水平地震作用下梁端弯矩按下式计算215.6水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值226风荷载作用下框架分析236.1自然情况236.2风荷载计算236.3风荷载作用下框架柱剪力和柱弯矩246.4风荷载作用下梁端弯矩按下式计算246.5风荷载作用下的梁端剪力和柱轴力标准值246.6风荷载作用下框架的弯矩剪力图257竖向荷载作用下的内力分析267.1荷载传递路线和计算方法267.2竖向荷载计算267.2.1恒载计算267.2.2活荷载277.3框架计算简图287.4梁固端弯矩287.5内力分配系数计算297.6弯矩分配与传递297.7荷载作用下的弯矩327.7.1恒载作用下的弯矩327.7.2活荷载作用下的弯矩327.8梁端剪力327.8.1恒载作用下梁端剪力337.8.2活载作用下梁端剪力337.9柱轴力和剪力337.9.1恒载作用下的柱轴力剪力347.9.2活载作用下的柱轴力剪力358荷载组合及最不利内力确定388.1弯矩调幅388.2控制截面处内力计算398.3内力组合418.3.1内力组合计算418.3.2梁内力组合438.3.3柱内力组合529框架配筋计算609.1框架梁设计609.1.1截面尺寸609.1.2材料强度609.1.3配筋率619.1.4框架梁正截面受弯承载力计算619.1.5框架梁斜截面受剪承载力计算669.2框架柱设计689.2.1柱的正截面配筋计算689.2.2柱斜截面配筋7110现浇板设计7410.1荷载计算7410.2配筋计算7411基础设计7611.1基础荷载计算7611.2确定基础底面尺寸7611.2.1确定地基承载力特征值7711.2.2确定基础地面尺寸7711.2.3确定基础底面内力7711.3地基承载力验算7811.4基础抗冲切验算7811.5基础底面配筋计算79结论81致谢82参考文献8399绪论根据设计材料提供的建筑场地地质条件及所在地区的抗震设防烈度，确定出拟建建筑物的抗震等级为二级，建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分，我们主要以结构设计为主。建筑设计部分：考虑了各种因素对建筑物的影响，采用了能够满足多方面使用要求，又比较经济、合理、美观、适用的方案。在进行设计的过程中，满足了规范对商业住宅的高宽比、隔音、安全出口、消防、节能等要求。结构设计部分：分别从结构体系、结构总体布置、屋盖的结构方案、基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。结构计算大致分为以下几个步骤：构件布置：按建筑方案中的平、立、剖面进行设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁、柱截面。荷载统计：在选截面的基础上，按从上倒下的顺序进行，取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求出重力荷载代表值。框架水平地震作用下侧移验算：先算出各个构件的侧移刚度，再根据顶点位移法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力，顶点无附加水平地震作用。横向框架内力分析：分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载作用下的内力。用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩、剪力。内力组合：对恒载、活载及地震作用下横向框架的内力进行组合，找出最不利的内力组合，作为对框架梁、柱进行截面设计和截面配筋计算的依据。板的设计：用弹性理论对板进行设计，求出板的配筋。基础设计：采用钢筋混凝土柱下独立基础。计算机应用：Auto CAD绘图、Excl表格制作、Word排版设计。1建筑设计该工程为工程为商业住宅楼，共六层，一层为商店，二六层为住宅。1.1工程概况工程名称：沧州市某商业住宅楼设计方案一工程地点：沧州市工程信息：总建筑面积4662.3，总层数为6层；一层为商店，层高为4.5，建筑面积约1600；二层以上为住宅，层高为3，二六层单层建筑面积为597；顶层屋顶为上人屋面楼梯间建筑面积为28.8。结构形式：该工程采用钢筋混凝土框架结构。1.2建筑说明拟建该建筑位于沧州市市内，为商用与住宅综合建筑，该建筑北面临街，商店主入口身在北边。该工程占地1591.8，建筑面积4662.3。该工程拟建为六层，一层为商店，二六层为住宅。1.3平面设计建筑朝向坐北朝南，共六层。一层长为75.8、宽为21；二六层长为39.8、宽为15。平面布置满足长宽比小于5，纵向采用2.47.2柱距，横向采用6,3柱距，满足建筑开建模数和进深要求。建筑平面布置图见：图1.1、图1.2。1.4立面设计该建筑为了满足采光和美观的要求，设置了大面积的玻璃窗，外墙采用灰、白外墙漆饰面。为了增加建筑里面的活泼性，采用条格进行分割。建筑立面图见：图1.3。图1.1首层平面图 图1.2 二六层平面图1.5建筑排水屋面形式为平屋顶2%坡度，排水方式为外排水。屋面做法采用98J1工程做法中柔性防水，采用挤塑聚苯板板保温层屋面。图1.3正立面图2结构说明2.1结构设计选型及布置结构选型：该建筑为商业住宅楼一层为商场，二六层为住宅，为了满足一层商店的大空间要求，并且要求自由分割，因此该建筑选用钢筋混凝土框架结构。结构布置：本商业住宅楼一层为商场，二六层为住宅，其结构采用钢筋混凝土框架结构,其中跨度为6、3，柱距为4.67.2，采用主次梁结构。各层层高由建筑层高确定，其中底层结构层高从基础顶面算起。结构梁柱布置图见结构施工图。2.2梁、板、柱截面尺寸选择1.梁截面尺寸的确定：主梁截面高度一般按跨度的（1/121/15）估算，梁截面高度可取梁高的1/21/3故：主梁：,取次梁：,取,取。由于该拟建结构为商业住宅楼，主次梁设置较复杂不再一一列出，见结构施工图。2.板截面尺寸的确定：现浇楼板厚取1/30板跨，即。现浇屋面板取1/30板跨，即。3.柱截面尺寸的确定：框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制确定，可按下列公式计算：柱截面面积：式中：Un-轴压比限值fc-砼轴心抗压强度设计值Nc-柱轴力设计值柱轴力设计值： 式中： -竖向荷载作用下柱轴力标准值（包含活载）。-水平力作用对柱轴力的放大系数，七度抗震：。 -系数：中柱1、边柱1.1、角柱1.2 竖向荷载作用下柱轴力标准值： 式中：-柱承受楼层数 -柱子从属面积 -竖向荷载标准值（包含活载） 对于框架结构：取（轻质砖）取（机制砖）该建筑高22.5，框架结构查建筑抗震设计规范可确定本工程框架结构的抗震等级为三级，框架柱的轴压比限值为0.85对于底层中柱:对于底层边柱:N=61812=1296kNNc=1.251.11.11296=1960.2kN对于底层角柱:根据上述结果，综合考虑，取框架柱的截面尺寸为：。2.3基础形式根据地质条件可知，该工程地区地势平坦，土层分布比较规整，故采用柱下独立基础。基础布置及配筋图见（结构施工图）2.4楼梯形式楼梯段长度最大为3m，采用板式楼体满足要求，故用板式楼梯。2.5其他构造柱：二六层房屋在填充墙内按规范设置构造柱，局压较大处应加设构造柱。后浇带：由建筑设计可知该建筑物总长度75.8，建筑高差较大，应设置沉降缝，但是由于结构特殊性，不设置沉降缝，采用后浇带施工方式。2.6材料选择1混凝土：基础以及基础梁采用C30混凝土，底层框架柱、梁、现浇板采用C30混凝土，垫层采用C10混凝土。2钢筋：梁纵向受力钢筋选用HRB400,箍筋选用HPB300；柱纵向受力钢筋选用HRB400,箍筋选用HPB300；楼板钢筋均选用HPB300；基础钢筋梁选用HRB335。3墙体材料：该建筑墙体为填充墙采用加气混凝土砌块，采用混合砂浆M7.5砌筑。并且在填充墙里根据规范设置构造柱以满足抗震要求。2.7计算见图确定图3.7结构计算简图2.8结构计算手算：选取一品框架对地震荷载、风荷载、竖向荷载作用内力计算，并且进行配筋计算。电算：采用中科院PKPM系列软件建模并计算，得到结构整体配筋。对比：将手算和PKPM软件计算结果进行比照对比。3荷载计算3.1荷载取值屋面活载：2.0（上人），0.5（不上人）楼面活载：2.0（卧室、客厅、厨房、卫生间、楼梯）基本风压：0.4基本雪压：0.43.2屋面荷载该工程采用钢筋混凝土框架结构，全部采用现浇施工。屋面分别为100厚不上人屋面；150厚上人屋面。3.2.1现浇板屋面1（150厚，上人屋面）40厚细石混凝土保护层 0.0425=130厚挤塑板保温层 20厚水泥砂浆找平层 SBS防水卷材防水层 0.220厚水泥砂浆找平层 150厚钢筋混凝土板 20厚石灰砂浆板底粉刷 恒载标准值 6.19活载标准值 3.2.2现浇屋面板2（100厚，不上人屋面）40厚细石混凝土保护层 0.0425=130厚挤塑板保温层 0.120厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4SBS防水卷材防水层 20厚水泥砂浆找平层 100厚钢筋混凝土板 20厚石灰砂浆板底粉刷 恒载标准值 活载标准值 3.3楼面荷载150厚楼面 10厚铺地砖楼面，干水泥抹面 20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 0.0220=0.420厚1:3水泥砂浆找平层 150厚现浇钢筋混凝土楼板 恒载标准值 活载标准值 3.4阳台荷载 (不临街，二七层)100厚楼面 10厚铺地砖楼面，干水泥抹面 20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02020=0.4100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.0125=0.25 恒载标准值 活载标准值 3.5墙体永久荷载标准值该工程为钢筋混凝土框架结构，墙体均为填充墙，采用建起混凝土砌块砌筑，密度为，墙体抹灰密度。1、200厚外墙200厚加气混凝土： 外墙面外抹灰：20厚水泥砂浆 外墙面内抹灰及内墙面抹灰：20厚石灰砂浆 外墙体重量 4.62、200厚隔墙200厚加气混凝土： 0.27.8（3-0.5）=3.9隔墙面内抹灰及内墙面抹灰（双面）：20厚石灰砂浆 200隔墙体重量 4.63、100厚隔墙100厚加气混凝土： 隔墙面内抹灰及内墙面抹灰（双面）：20厚石灰砂浆 0.68 100厚隔墙体重量 2.73.6风荷载计算风压标准值： 主体结构高度：小于，故迎风面：迎风面：迎风面（背风面）,查表取迎风面风压：4各层中荷载代表值计算4.1梁、柱荷载表值计算表4-1各层梁柱重力何在代表值的计算层计算高度容重单重数量总重15.950.60.62.141.12553.5341819.023.000.60.61.081.125273491833.000.60.61.081.125273491843.000.60.61.081.125273491853.000.60.61.081.125273491863.000.60.61.081.125273491873.000.20.21.081.1253.3826.4表4-2梁重力荷载代表值计算层次构件跨度/m容重重/KN单重/KN数量小计/KN总重/KN1ZL16.000.30.50.901.052523.6318425.251276.59ZL26.900.30.51.041.052527.174108.68ZL35.400.30.50.811.052521.26363.79ZL44.800.30.50.721.052518.90356.70ZL57.200.30.51.081.052528.354113.40ZL65.800.30.50.871.052522.846137.03ZL73.900.30.50.591.052515.36461.43ZL82.400.30.50.361.05259.45218.90ZL94.200.30.50.631.052516.54116.54ZL103.600.30.50.541.052514.18114.18ZL114.600.30.50.691.052518.11236.23ZL123.000.30.50.451.052511.81894.50CL16.000.20.40.481.052512.60675.60CL24.800.20.350.341.05258.8218.82CL35.400.20.350.381.05259.9219.92CL43.000.20.350.211.05255.51211.03CL52.800.20.350.201.05255.15210.29CL63.900.20.350.271.05257.17214.337ZL16.000.20.40.481.052512.60450.475.6ZL23.000.20.40.241.05256.30425.24.2填充墙荷载代表值计算表4-3各层墙体重力荷载代表值层次外横墙内横墙外纵墙内纵墙总重12191.17454.26876.22867.224389.8721231.35725.65345.001683.503987.5031231.35725.65345.001683.503988.5041231.35725.65345.001683.503989.5051231.35725.65345.001683.503990.5061231.35725.65345.001683.503991.507139.20.00278.400.00424.604.2.1女儿墙荷载代表值计算墙重线荷载为：4.2.2门窗荷载代表值计算在墙体荷载的计算过程中对门窗窗洞口根据规范进行相应的折减，所以对于门窗的和在不再单独计算。4.3楼板荷载代表值计算各层楼板的重力荷载代表值见下表4-4：第一层:建筑面积/屋面面积/994楼面面积597梁面总积/239.1屋面梁总面积/138.6楼面梁总面积/100.5楼梯间/房间板容重/ 4.94 屋面板容重/ 4.76 楼梯间容重7.39 总重/6776.41第二层：建筑面积/楼面梁总面积/100.5楼梯间/屋面板容重/4.76 楼梯间/7.39 总重/2704.7第七层建筑面积/楼面梁总面积/10.8屋面板容重/ 4.76 总重/85.684.4恒荷载汇总表4-5各层恒荷载汇总层梁板小计柱墙小计11276.592704.703981.291819.04389.876208.8721276.592704.703981.299183987.504905.5031276.592704.703981.299183987.504905.5041276.592704.703981.299183987.504905.5051276.592704.703981.299183987.504905.5061276.592704.703981.299183987.504905.50775.6085.68161.2826.4424.60451.00注：计算墙体时，将女儿墙重量计入一层和六层墙重。4.5活荷载汇总 各层活荷载见下表4-6：第一层：楼梯间/34.1房间、卫生间面积/563.9屋面面积/994楼梯间、走廊均布活荷载/2.5房间、卫生间均布活荷载/2.0屋面活荷载/0.5合重/1710.1第二层：楼梯间/34.1房间、卫生间面积/563.9楼梯间、走廊均布活荷载/2.5房间、卫生间均布活荷载/2.0合重/1213.1注：第二层到第五层相同。第六层：楼梯间/34.1房间、卫生间面积/563.9楼梯间、走廊均布活荷载/2.5上人屋面布活荷载/2.0合重/1213.1第七层：楼梯间/34.1房间、卫生间均布活荷载/0.5合重/17.05表4-7活荷载汇总表层数1234567活荷载1710.11213.11213.11213.11213.11213.117.05合计7792.654.6计算各层和在代表值 表4-8各层重力荷载代表值层次梁板恒载和柱墙门窗恒载和活荷载合计13981.296208.871710.111900.2623981.294905.501231.110117.8933981.294905.501231.110117.8943981.294905.501231.110117.8953981.294905.501231.110117.8963981.294905.501231.110117.897161.28451.0017.05629.33则集中于各楼层标高处的重力荷载代表值的计算结果如下图所示。图4.1重力荷载代表值5地震荷载作用下框架分析5.1框架梁柱线刚度计算计算地震作用下结构的各项内力，采用底层剪力法，得出各层柱剪力，然后根据剪力计算出各层梁、柱的弯矩、剪力、轴力。5.1.2梁柱线刚度在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩，然后乘以增大系数。中框架梁 边框架梁梁采用C30混凝土， 横向框架：中框架：AB边跨梁（）： BC中跨梁（）： AB边跨梁（）： BC边跨梁（）： CD、AB梁截面，跨度相同 底层柱ABCD()： 上部各层边柱()： 由以上计算可知，各楼层刚度均大于大于上层，故该框架为规则框架。5.1.2柱的侧移刚度D表5-1 柱侧移刚度修正系数位置边柱中柱一般层底层固接铰接A、 D轴为边柱；B、C轴为中柱。层类型根数L(m)二六层中框边柱123.06.2410.800.28890.131.8276.92中柱123.012.6410.800.58520.233.26边框边柱43.04.6810.800.21670.101.41中柱43.09.4810.800.43890.182.59一层中框边柱125.453.125.451.05050.511.3954.28中柱125.456.325.452.12790.641.74边框边柱45.452.345.450.78790.461.90中柱45.452.405.450.95370.492.26表5-2框架柱的侧移刚度 满足要求。图5.1梁柱线刚度简图5.2水平地震力分析5.2.1框架水平地震作用记地震剪力计算表5-3楼层侧移计算层610117.8910117.897692000.0130.316510117.8920235.787692000.026410117.8930353.67769200.039310117.8940471.567692000.053210117.8950589.457692000.066111900.2662489.715248000.119场地类，, , = 底部总剪力： 根据建筑抗震设计规范查的。表5-4水平地震作用下地震剪力质点620.4510117.892657.9280.1156307.26781.3281088.588161.886517.4510117.89666.7081755.296323.772414.4510117.89552.0882307.383485.658311.4510117.89437.4672744.851647.54528.4510117.89322.8473067.698809.43115.4511900.26244.9083312.606999.8355.2.2水平地震作用下层间位移和顶点位移计算表5-5平地震作用下的层间位移和顶点位移计算层61088.5883.07692000.524.7251755.2963.07692000.817.6142307.3833.07692001.0610.0032744.8513.07692001.2511.8923067.6983.07692001.3913.2913312.6065.955248001.6910.61 所以满足规范规定的弹性位移要求。5.3水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）图5.2各层柱总剪力图反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。标准反弯点高度比。上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数。上层层高变化修正值。下层层高变化修正值。根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比查表得。表5-6中框架边柱修正后反弯点高度比层63.00.28890.090000.0953.00.28890.250000.2543.00.28890.350000.3533.00.28890.400000.4023.01.05050.550000.5515.451.08900.600000.60表5-7中框架中柱修正后反弯点高度比层63.00.58520.250000.2553.00.58520.350000.3543.00.58520.400000.4033.00.58520.450000.4523.00.58520.500000.5015.452.12790.550000.555.4柱端弯矩表5-8中框架边柱剪力和弯矩层63.0769200182000.02371088.58825.7570.096.95470.31753.0769200182000.02371755.29641.5320.2531.14993.44743.0769200182000.02372307.38354.5950.3557.325106.46033.0769200182000.02372744.85164.9460.4077.935116.90223.0769200182000.02373067.69872.5850.55119.76597.98915.95542800139000.02563312.60684.8290.60302.840201.893表5-9中框架中柱剪力和弯矩层63.0769200326000.04241088.58846.1360.2534.602103.80753.0769200326000.04241755.29674.3920.3578.112145.06543.0769200326000.04242307.38397.7910.40117.349176.02333.0769200326000.04242744.851116.3310.45157.047191.94723.0769200326000.04243067.698130.0140.50195.021195.02115.45542800174000.03213312.606106.1890.55347.503284.321 注：；5.5水平地震作用下梁端弯矩按下式计算；表5-10水平地震作用下梁端弯矩层边轴中轴670.3176.954170.317103.80734.6020.5060.49452.52651.281593.44731.1491100.401145.06578.1120.5060.49490.91288.7554106.46057.3251137.609176.023117.3490.5060.494128.592125.5433116.90277.9351174.227191.947157.0470.5060.494156.504152.792297.989119.7651175.924195.021195.0210.5060.494178.146173.9221201.893302.8401321.658284.321347.5030.5060.494242.547236.7955.6水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值表5-11水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值层边跨梁端剪力中跨梁端剪力柱轴力 (m)边柱中柱 66.070.31752.52620.4743.051.28151.28134.18720.47413.71356.0100.40190.91231.8863.088.75588.75559.17052.36040.99746.0137.609128.59244.3673.0125.543125.54383.69596.72780.32536.0174.227156.50455.1223.0152.792152.792101.861151.849127.06426.0175.924178.14659.0123.0173.922173.922115.948210.861184.00016.0321.658242.54794.0343.0236.795236.795157.863304.895247.829图5.3弯矩剪力简图6风荷载作用下框架分析6.1自然情况地区基本风压，地面粗糙程度B类。6.2风荷载计算计算风荷载作用下结构的各项内力，与计算地震作用方法相同，采用底层剪力法，得出各层柱剪力，然后根据剪力计算出各层梁、柱的弯矩、剪力、轴力。梁柱线刚度计算地震作用是相同，直接取其计算结果，不再重复计算。风荷载取一榀框架来计算，风压标准值计算公式： 因为,查表C类单位面积上的风荷载标准值高度Z处的风震系数风载体型系数风压高度变化系数基本风压风作用下第i层剪力表6-1风荷载标准值层61.01.320.350.850.4024.4810.82010.8200.44251.01.316.950.760.4021.68.53619.5360.39541