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秭归市商住楼设计计算书学 生：陆博凌指导老师：姜袁 彭刚三峡大学土木水电学院一.设计概况1. 建设项目名称:商业步行街商住楼2. 建设地点: 宜昌市秭归县3. 设计资料:本工程位于秭归市城区，为综合性公共建筑，它包括一般上层住宅、下层商场及辅助用房等，商场三层，住宅18层。总建筑面积约5900。整栋建筑为全现浇钢筋混凝土框架结构，该建筑耐火等级及结构安全等级均为二级，其屋面防水等级为三级，抗震设防烈烈度为7度（设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组），框架抗震等级为三级。基本风雪压0.40 KN/m2，场地土属二类。屋盖采用普通现浇连续板，楼盖采用预应力空心板，基础采用桩基础。 4.其他设计资料：4.1地质水文资料：. 地形概述：本工程拟建场地的地形平缓，下伏基岩完整，强度良好，无大的断裂通过和其他不良地质现象，建筑场地稳定，适宜建筑物的兴建，其地面标高在 75.28 m75.00 m（黄海绝对高程系）之间。. 地下水位：根据钻孔实测结果，本工程地下水位标高在 30.85 m30.59 m之间；其地下水质经取样分析，对各种混凝土均无侵蚀作用。. 地层土质：第一层为杂填土，填土成分复杂，结构松散，fak =100 kPa；第二层为素填土层，该层厚度变化大，回填不均,fak =130 kPa；第三层为粉质粘土层，但仅局部分布，且厚度薄，fak =200 kPa;第四层为强风化砂岩, 厚度不均，稳定性较差，fak= 1500 kPa；第五层为中风化砂岩，力学强度高，fak =2500 kPa。4.2.气象资料：全年主导风向：偏南风；夏季主导风向：东南风 ；冬季主导风向：北偏西风 。基本风压为：0.3kN/m2（B类场地），基本雪压为：0.30kN/m24.3.抗震设防要求：七度二级设防4.4.地面标高：坪标高为0.000，相当于绝对标高31.45m。二.结构计算书1.结构布置方案及结构选型1.1.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。1.2.主要构件选型及尺寸初步估算本多层办公楼为现浇钢筋混凝土结构，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。梁跨度取顶层柱截面形心轴之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差等因素定为-3.5m，二楼楼面标高为4.m，故底层柱高为8.0m，其余各层的柱高取层高，即4.5m。由此可以得到本办公楼轴线横向框架计算单元的计算简图如图1所示。图一、框架结构计算简图1.2.1. 主要构件选型（1） 梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（2） 墙体采用：小型混凝土空心砌块（3） 墙体厚度：200（4） 基础采用：箱型基础+桩基础1.2.2 梁柱截面尺寸的确定(1)柱截面尺寸的确定柱截面尺寸初估时，可用下列经验公式粗略确定：式中 G折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取； F按简支状态计算的柱的负荷面积；n验算截面以上楼层层数；考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，中柱取1.2；混凝土轴压强度设计值；框架柱轴压比限值，见抗震规范第6.3.7条；柱截面面积，选正方形，边长为。图二、一榀框架计算平面图因为柱的混凝土强度等级为，故，轴压比为0.8，一般负荷面积A柱为，B柱为，C柱有，D柱有，E柱为。各层的近似取，所以得第一层一般柱截面面积为：A柱 B柱 C柱 D柱 E柱 柱取方形截面，则一般中柱与边柱边长分别为和。轴轴柱边长分别为和根据上述计算结果并考虑高层规程JGJ3-2002第6.4.1条的规定，本设计的柱截面尺寸取值如下：均取为：800mm800mm。 (2)梁截面尺寸的确定：框架梁的宽度考虑墙体的厚度等因素，取250mm；梁高为（1/81/12）跨长考虑。该框架为横向承重，根据梁跨度初步确定为：1.2.2. 梁柱截面尺寸估算主要承重框架:因为梁的跨度较接近7200mm,可取其跨度进行计算.取L=7200mm h=(1/81/12)L=600mm900mm 取h=800mm. 225mm400mm 取b=400mm 满足b200mm且b= 800/2=400mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=400mm800mm一般楼板为预应力空心板，卫生间采用现浇板，板厚均采用120mm，满足板厚与短跨跨长之比不小于的刚度要求。根据梁的截面尺寸计算梁截面惯性矩时，现浇半部分考虑到现浇楼板的作用，边框架梁取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)；中框架梁取1.3.理论依据以及计算简图.三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；不考虑水平荷载作用下的扭转作用.计算简图：根据结构平面布置图,选定第(2-1)轴线作为计算单元。图三、结构平面计算简图框架梁跨度(按柱中心线确定)：框架柱高度： 取底层:H1=4500+3.500 =8000mm （如图2）其它层:H2=H3=H4=4500mm 框架刚度计算1.4.1.梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算：1.4.1框架刚度计算梁柱惯性矩计算框架梁： 边框架梁： 中框架梁： 柱1.4.2.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：iDE=2.5991010E/7200=3.555106E ICD=3.4132109E/7500=4.551106E iBC=3.41321010E/6000=5.688106E iAB=2.599109E/6300=4.063106E 柱：底柱: iG1G=3.41321010E/8000=4.62665106E 上柱: iG2G1=3.41321010E/4500=7.584105E1.4.3梁柱相对线刚度计算取iG1G值作为基准值1.00算得梁柱的相对线刚度标于图4中图四、梁柱相对线刚度图形2荷载与地震作用计算2.1 永久荷载2.1.1作用于框架梁上的荷载2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m2 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 120mm 3.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计屋面恒载 6.71kN/m2 2.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 120mm 3.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计4.05kN/m22.1.1.3梁自重主要框架梁：0.40.8258 KN/m2.1.1.4 柱自重上层柱： 0.80.8254.5=72 kN /根底层柱： 0.80.8258.0=128kN /根2.1.1.5墙自重及两面抹灰 女儿墙：1.00.128=0.96KN/m 两面抹灰： 0.8kN/m13层墙:：0.24（4.5-0.8）4.5=4.0 KN/m2.1.2.1 作用在框架梁上的恒载 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配：5aq/8长向分配：(参见图3)顶层：G1=6.7112.96=86.96KN G2=6.7114.04=94.20 KN G3=6.719=60.39KN G4=6.719.94=66.70 KNG5=6.7112.6=84.54KN G6=6.7112.7=85.217KNG L1=0.40.8257.2=57.6KN GL2=0.40.8257.5=60 KN G L3=0.40.8256=48KN GL4=0.40.8256.3=50.4 KNA1: q1=0.753.66.71=18.117KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqED= q1+qL1=18.117+8=26.117 KN/mA2: q1=0.753.66.71=18.117KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqDC= q1+qL1=18.117+8=26.117 KN/m根据短向分配系数可得A2=5/8=0.625q1=0.6253.06.71=12.581KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=12.581+8=20.58 KN/mA2=5/8=0.625q1=0.6253.36.71=13.8391KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqAB= q1+qL1=13.839+8=21.839 KN/mFE=86.96+57.6=144.56KN FD=144.56+（86.96+94.20）/2+60/2=265.14KNFC=（86.96+94.20+84.54+60.39）2+(60+48+57.6)/2=203.575 KNFB=(60.39+84.54+85.217)/2+(60+48+57.6)/2=197.8735KN FA=(85.217+66.70)/2+(57.6+50.4)/2=129.9585 KN标准层:G1=4.0512.96=52.488KN G2=4.0514.04=56.862 KN G3=4.059=36.45KN G4=4.059.94=40.257KNG3=4.0512.6=51.03KN G4=4.0512.7=51.435KNGL1=0.40.8257.2=57.6KN GL2=0.40.8257.5=60 KN GL3=0.40.8256=48KN GL4=0.40.8256.3=50.4 KNA1: q1=0.753.64.05=10.93KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqED= q1+qL1=10.935+8=18.93KN/m根据短向分配系数可得A2=5/8=0.625q1=0.6253.04.05=7.593KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=7.59375+8=15.593 KN/mA3=5/8=0.625q1=0.6253.04.05=7.593KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=7.59375+8=15.593 KN/mA4=5/8=0.625q1=0.6253.34.05=8.353KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqAB= q1+qL1=8.353125+8=16.353 KN/mFE=52.488+57.6=110.088KN FD=52.488+57.6+（52.488+56.862）/2+60/2=194.763KNFC=（52.488+56.862+51.03+36.45）2+(60+48+57.6)/2=181.215 KNFB=(36.45+51.03+51.435)/2+(60+48+57.6)/2=152.2575KN FA=(51.435+40.257)/2+(57.6+50.4)/2=99.846 KN2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载顶层：FE=86.96+57.6=144.56KN FD=144.56+（86.96+94.20）/2+60/2=265.14KNFC=（86.96+94.20+84.54+60.39）2+(60+48+57.6)/2=203.575 KNFB=(60.39+84.54+85.217)/2+(60+48+57.6)/2=197.8735KN FA=(85.217+66.70)/2+(57.6+50.4)/2=129.9585 KN标准层：FE=52.488+57.6=110.088KN FD=52.488+57.6+（52.488+56.862）/2+60/2=194.763KNFC=（52.488+56.862+51.03+36.45）2+(60+48+57.6)/2=181.215 KNFB=(36.45+51.03+51.435)/2+(60+48+57.6)/2=152.2575KN FA=(51.435+40.257)/2+(57.6+50.4)/2=99.846 KNE列柱：顶层柱：F3=144.56+72=216.56 二层：F2= F3+110.088+72=398.648一 层：F1= F2+110.088+128=636.736D列柱：顶层柱：F3=265.14+72=337.14KN 三层：F2= F3+ 194.763+72=603.903KN二层：F1= F2+ 194.763+72=926.666KN C列柱：顶层柱：F3=203.575+72=275.575 KN 二层：F2= F3+181.215+72=528.79 KN一 层：F1= F2+181.215+72=838.005 KNB列柱：顶层柱：F3=197.87+72=269.87 KN 二层：F2= F3+155.25+72=497.12 KN一 层：F1= F2+155.25+72=783.37KNA列柱：顶层柱：F3=129.95+72=269.87 KN 二层：F2= F3+99.85+72=373.80 KN一 层：F1= F2+99.85+72=601.65KN恒荷载作用下框架的受荷简图（设计值）如图5图五、恒荷载作用下框架的受荷简图2.2 竖向可变荷载查荷载规范：商场楼面均布活荷载标准值为3.5kN/m2 ,上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2。 DE 跨： 顶层q=0.753.62.0=5.4kN/m标准层q=0.753.63.5=9.45kN/mCD 跨： 顶层q=0.753.62.0=5.4kN/m标准层q=0.753.63.5=9.45kN/mBC 跨： 顶层q=0.6253.02.0=3.75 kN/m标准层q=0.6253.03.5=6.56 kN/mAB 跨： 顶层q=0.6253.32.0=4.12 kN/m标准层q=0.6253.33.5=7.22 kN/mE列柱：顶层柱：F3=2.0(7.27.2)/4=25.92 KN 二 层：F2= F3+3.5(7.27.2)/4=71.18 KN一 层：F1= F2+3.5(7.27.2)/4=116.64 KND列柱：顶层柱：F3=2.0(7.27.2)/4+(7.27.5)/4=52.92 KN 二 层：F2= F3+3.5(7.27.2)/4+(7.27.5)/4=145.53 KN一 层：F1= F2+3.5(7.27.2)/4+(7.27.5)/4=238.14 KNC列柱：顶层柱：F3=2.0(7.27.5)/4+(7.26)/4=48.6KN 二 层：F2= F3+3.5(7.27.5)/4+(7.26)/4=133.65 KN一 层：F1= F2+3.5(7.27.5)/4+(7.26)/4=218.7 KNB列柱：顶层柱：F3=2.0(7.26.6)/4+(7.26)/4=45.36KN 二 层：F2= F3+3.5(7.26.6)/4+(7.26)/4=124.74 KN一 层：F1= F2+3.5(7.26.6)/4+(7.26)/4=201.24 KNA列柱：顶层柱：F3=2.0(7.26.6)/4=23.76 KN 二 层：F2= F3+3.5(7.26.6)/4=65.34 KN一 层：F1= F2+3.5(7.26.6)/4=106.92 KN图六、活荷载作用下框架的受荷简图3.风荷载计算风压标准值计算公式为： =zszo本地区基本风压为：w0=0.3楼高H30m；地面粗糙类别为B类；风振系数：Z=1+Hi/H/Z 因结构高度H16.000m30m,可取z1.0；对于U平面s1.4；z可查荷载规范得到，当查得得z 0.3 fcA时，取N=0.3fcA。Hn/2h04.200/（20.6）3.53，取3；0.3 fcA0.314.360021544.4KN456.07kN ，满足。其它柱均采用4肢10150，加密区采用4肢10100。5.2框架节点核心区抗震验算：分别取底层、顶层的边节点和中间节点进行节点核心区抗震验算。顶层边节点：设计剪力： 取4肢10100，满足要求。顶层中间节点：设计剪力： 取4肢10100， 也能满足要求。底层边节点：设计剪力 取4肢10100仍然能满足要求。底层中间节点：设计剪立取4肢10100仍能满足要求。6.1板式楼梯设计：1、梯板示意图：图二六、楼梯计算简图2、基本资料：（1）几何参数：楼梯净跨: ln = 3000 mm楼梯高度: H = 1500 mm梯板厚: t = 100 mm踢步数: n = 10(阶)上平台楼梯梁宽度: b1 = 200 mm下平台楼梯梁宽度: b2 = 200 mm（2）荷载标准值：可变荷载：q = 2.50kN/m2面层荷载：qm = 1.70kN/m2栏杆荷载：qf = 0.20kN/m（3）材料信息：混凝土强度等级: C40fc = 19.10 N/mm2ft = 1.71 N/mm2钢筋强度等级: HPB235fy = 210.00 N/mm23、计算过程：（1）楼梯几何参数：踏步高度：h = 0.15 m踏步宽度：b = 0.30 m计算跨度：L0 = ln+(b1+b2)/2 = 3.25 m梯段板与水平方向夹角余弦值：cos = 0.89 （2）计算最大弯矩：(按两端简支计算)梯段板荷载设计值Pn(D)-恒荷控制= (1.35(1+h/b)qm+(t/cos+h/2)25 + c20/cos) + 1.400.7q)B + 1.35qf=(1.35(1+0.15/0.30)1.70+(0.10/0.89+0.15/2)25.00+0.0220.00/0.89)+1.400.702.50)1.00+1.350.20 = 13.15 kN/m梯段板荷载设计值Pn(L)-活荷控制= (1.20(1+h/b)qm+(t/cos+h/2)25 + c20/cos) + 1.40q)B + 1.20qf= (1.20(1+0.15/0.30)1.70+(0.10/0.89+0.15/2)25.00+0.0220.00/0.89)+1.402.501.00)1.20+1.200.20= 13.01 kN/m故取一米宽板带荷载设计值Pn = 13.15 kN/m，左端支座反力: Rl = 23.02 kN右端支座反力: Rr = 23.02 kN最大弯矩截面距左支座的距离: Lmax = 1.625 m，即位于跨中。最大弯矩: Mmax =PnL02/8=13.153.252/8=17.36 kNm（3）正截面受弯承载力计算：考虑支座嵌固折减后的最大弯矩: Mmax = 0.8Mmax = 0.8017.36 = 13.89 kNm4、每米宽板带的配筋结果：（1）1号钢筋计算结果(跨中)计算面积As:1600 mm2采用方案：1612100实配面积：1810 mm2（2）2号钢筋计算结果(左支座)计算面积As:1810/4=452.4 mm2采用方案：108100 实配面积：503 mm2（3）3号钢筋计算结果(右支座)计算面积As:452.4mm2采用方案：108100 实配面积：503 mm2（4）4号钢筋采用：6250 实配面积：113.10 mm25、上下平台楼梯梁设计：上下平台楼梯梁的受力情况差不多，截面采用200400，取相同的配筋。其所受均布力为：q=13.151.8+(1.23.41+1.42.5) 0.9+0.20.4025=28.47+6.83+2.00=32.50KNm 将其简化为简支，计算长度为l=8.4m，跨中弯矩为：ql2/8=52.65KNm考虑支座嵌固折减后的最大弯矩: Mmax = 0.8Mmax = 0.8052.65 = 42.12 kNm最小配筋率为100%45ft/fy=100%451.71/300=0.26%。配216，实配As=402mm2配筋率为0.55。上部配214的二级钢筋。楼梯休息平台下梯柱截面取为200300，轴力设计值为32.501.858.5KNm。选配614。楼梯休息平台取120mm厚，配双层双向8150钢筋。桩基设计（一）、确定桩型、截面尺寸及桩长1、选用人工挖孔桩、桩径800，嵌入中风化砂岩3m 承台埋深2m（1）确定桩的竖向受压承载力 扩大头面积：基桩受压承载力设计值：（2）、确定桩的竖向抗拔承载力考