大学学生公寓楼建筑、结构及施工设计

1、目录 摘要.- 2 -摘要.- 2 -Abstract.- 3 -前言.- 4 -正文.- 5 -一、软件设计及分析.- 5 -1.软件说明.- 5 -2.建筑方案的选择.-11 -3.结构方案的选择.-13 - . -17 -5.计算结果及分析.- 18 - 6.建筑、结构施工图的绘制. -24 -二、手算设计.- 25 -1.楼梯计算书.- 25 -2.一榀框架计算书.- 37 -3.基础设计.- 65 -三、电算与手算比较. - 70 -四、设计中存在的问题及思考. - 72 -五、结论.-73-六、总结与体会.- 74-谢辞.- 75-主要参考资料.- 76-附件1：外文原文.- 77

2、-附件2：外文资料翻译译文.- 91-附录3：结构设计参数.- 100-附件4：TAT 结构的周期、振型和各层地震力、位移输出文件.-104 -附件5：结构计算控制参数.- 115-摘要摘要大学生公寓楼设计关键词：AbstractAbstractDesign of the apartment building for university students(scheme six)前言一、 正文软件设计及分析1. 软件说明：（1）PKPM2005 建筑方案的选择宿舍建筑设计规范 JGJ 36-2005、 底层布置图3.结构方案的选择1、框架结构此结构类型的特点是一般用于多层结构及小高层结构，适用

3、高度范围一般为60.0m以下(6度设防)。框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用较为方便。填充墙可采用轻质隔墙，减轻结构自重。但内凸的框架柱直接影响到用户的实际使用面积及宿舍用具的摆设。但是大学生宿舍对使用面积和摆设没有严格的要求，再考虑到初次设计，避难就易，虽然此工程的设防烈度为7度，但是建筑的层数及建筑高度不是太高，故此次设计宜采用此类结构类型。2、异形柱框架结构这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式，它除了具有框架结构的特点外，与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。根据行业标准砼异型柱结构技术规程JGJl492006第条抗震设计为6度时，异型柱结构适用的房屋最大高度为24m

4、，本设计的建筑总高超过24m。故不宜采用异型柱框架结构。3、剪力墙结构承重体系剪力墙是高层建筑最常用的结构体系，采用剪力墙结构可以减少非承重隔墙数量，一般用钢量比框剪结构少，而且室内无外露梁柱，用户比较喜欢。剪力墙结构体系是以一系列剪力墙纵横相交，既作为承重结构又作为分间隔断墙。墙体具有较大刚度。同时又由于墙体纵横交错，比框架结构中的刚度大得多。这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件，缺点是由于剪力墙组成许多小开间，虽然结构的整体性较强，但平面布局受到了严格的约束。如能使用大跨度楼板，则可使用轻质的灵活隔断，比较自由地组织内部空间。这种结构体系一般用于高层结构，尤其在30层左右的高层

5、住宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙很好地解决了建筑平面使用问题。该建筑总高度仅29.1m，抗震设防烈度为7度区，若采用纯剪力墙结构，造价高，并考虑到设计的难度，故该设计不采用此结构类型。4、框架剪力墙结构体系当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪

6、力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。这种结构体系一般用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此结构类型的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载。这种结构既具有框架结构布置灵活，使用方便的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。在地震区多采用此类结构类型，但是考虑到造价及第一次设计没有经验的缘故，故不作为该设计的结构。5、筒体结构体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、 筒体一框架、 筒中筒、 多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体。空腹筒是由密排柱和窗

7、裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震力很强，往往应用于大跨度、 大空间或超高层建筑。由于本次设计的建筑高度不大，故不必要采用筒体结构。6、其他结构体系高层建筑的新结构体系大部分是探索性的，如筒中筒结构的发展、或者束状筒的组合，外筒桁架交错，以中心并筒悬挂式结构以及很高的桁架梁的体系等。各种结构最大适用高度见下图：方案确定通过以上对框架结构和剪力墙结构的分析：1. 剪力墙结构自重较大，往往导致基础工程造价的增加。2. 框架剪力墙结构平面布置不灵活，很难满足公共建筑对空间的需求。3. 框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采

8、用装配整体式结构，以缩短施工工期。 4. 就最大适用高度而言，选择剪力墙结构会增大经济投入，不能达到经济适用的要求。故：本设计采用框架结构体系。结构平面布置框架结构有横向承重布置、纵向承重布置和双向承重布置三种常用的结构布置方法。1横向框架承重方案 横向框架承重方案是在横向上设置主梁，在纵向上设置连系梁。楼板支承在横向框架上，楼面竖向荷载传给横向框架主梁。由于横向框架跨数较少，主梁沿横向布置有利于增加房屋横向抗侧移刚度。由于竖向荷载主要沿横向传递，所以纵向连系梁截面尺寸较小，这样有利于建筑物的通风和采光。其不利的一面是由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要大空间时，其净空较小。 2纵向框架承重方案

9、纵向框架承重方案是在纵向上布置框架主梁，在横向布置连系梁。楼面的竖向荷载主要沿纵向传递。横向连系粱尺寸较小，对大空间房屋，其净空较大，房间布置灵活。其不利的方面是房屋的横向刚度较小，同时进深尺寸受到长度的限制。 3纵横向荷载承重方案 框架在纵横向均布置主梁。楼板的竖向荷载沿两个方向传递。柱网较大的现浇楼盖，通常布置井字形梁，柱网较小的现浇楼盖，楼板可以不设井字梁直接支承在框架梁上。综上所述，此结构采用结构双向承重方案，因在纵横两个方向都布置框架，因此结构的整体性和受力性能都很好。 本建筑位于云南省红河州蒙自县，建筑方位满足国家建筑采光设计标准GB/T50033-2001的要求，建筑有利于充分利

10、用天然光，创造良好光环境和节约能源；有利于生产、工作、学习、生活和保护视力；结构平面形状满足简单、规则、对称、长宽比等要求。长宽比验算为：，满足要求；立面布置规则、均匀、从上到下外形不变，有利于结构的抗震要求。建筑内部布置：本建筑一层为公共活动区域，在本层设有值班室、大小公共活动室、接待室、电视房、洗衣房、阅览室和公共卫生间等。宿舍内应设置盥洗室和厕所。公共用房的设置防止对居室产生干扰。根据国家规范规定，在首层设置了两间无障碍居室。首层房间布置尽量保证互相干扰的减少以及对无障碍宿舍的考虑。底层层高3.9米，标准层层高3.6米，小屋面高3.6米，均满足国家相关规范的要求。4.计算前得准备工作(1

11、) 选择梁柱断面 框架梁的截面尺寸应该根据竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设计要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。一般情况下，框架梁的截面可按照下面公式估算：梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm。详见一榀框架计算书，此处从略。框架柱截面一般都采用矩形或方形截面，在高层建筑中，按照下面公式估算：框架柱的截面边长不宜小于250mm，圆柱的截面直径不宜小于350mm，剪跨比不大于2，截面的高宽比不宜大于3. 详见一榀框架计算书，此处从略。（2）层高的确定 建筑层高：宿舍内设双层床，由学生宿舍建筑设计规范知，在采用双层床或高架床时，层高不宜低

12、于3.60m；在采用双层床或高架床时，净高不应低于3.40m。所以标准层层高3.6m，底层有大房间，层高取3.9m，建筑总高=3.9+3.6×8=32.7m。 建筑跨度：由学生宿舍建筑设计规范，开间3.9m（其中大开间7.8m），进深7.5，建筑总长54.6，宽16.5m。模型详见一榀框架计算书。 （3）荷载取值包括楼屋面荷载计算；梁、柱、墙体及门窗自重等。详见一榀框架计算书，此处从略。 5计算结果及分析计算结果见：附录5：结构计算控制参数附录4：TAT 结构的周期、振型和各层地震力、位移输出文件由于结构计算软件存在着一定的适用性、局限性和近似性，在计算输出的结果中可能存在部分构件或

13、部位内力异常的情况，尤其是对于复杂结构。这时，不能据此来否定分析软件的正确性，更不能对异常构件、部位置之不理或偏信于计算机的结果，而是应该从整体上来把握和控制结构体系的各项性能，对内力异常的构件或部位，应从明确的结构概念出发来分析和处理，从而确保结构的安全性、经济性、合理性。（1） 周期比：周期比是指结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1的比值，其主要目的是控制结构在地震作用下的扭转效应。周期比实际上反映了结构的扭转刚度和侧向刚度之间的一种对应关系，同时也反映了结构抗侧力构件布置的合理性和有效性。高规的条规定，结构扭转为主的第一周期与平动第一周期之比，A级高度高层建筑不应大于0.9

14、，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85.由输出文件分析可知，结构第三振型的转动比例为0.99是第一个超过0.5的震型。结构周期比为：经分析对比，本设计的结构周期比满足要求。位移比是指楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)的平均值之比。位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据，它侧重控制的是结构侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使结构抗侧力构件的布置更有效、更合理。结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍，层间位移不应大于

15、该楼层平均值的1.5倍。第1荷载工况：X向地震力作用下节点控制水平位移，最大层间位移角：1/ 648 平均层间位移角：1/ 650；第1荷载工况：+5%偶然偏心地震力作用下X向节点控制水平位移，最大层间位移角：1/ 640 平均层间位移角：1/ 650；第1荷载工况：-5%偶然偏心地震力作用下X向节点控制水平位移，最大层间位移角：1/635 平均层间位移角：1/651；第2荷载工况：Y向地震力作用下节点控制水平位移，最大层间位移角：1/698平均层间位移角：1/704；第2荷载工况：+5%偶然偏心地震力作用下Y向节点控制水平位移，最大层间位移角：1/568 平均层间位移角：1/736；第2荷载

16、工况：-5%偶然偏心地震力作用下Y向节点控制水平位移，最大层间位移角：1/560 平均层间位移角：1/742；第3荷载工况：X向风力作用下节点控制水平位移，最大层间位移角：1/9999平均层间位移角：1/9999；第4荷载工况：Y向风力作用下节点控制水平位移，最大层间位移角：1/5255平均层间位移角：1/5278；第5荷载工况：恒载作用下节点的最大竖向位移，最大竖向位移为：-7.76 mm；第6荷载工况：活载作用下节点的最大竖向位移，最大竖向位移为：0.结果分析：我国建筑结构抗震设计规范（GB50010-2002）规定：对于钢筋混凝土框架结构，且高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位

17、移角不大于1/550.以上分析最大层间位移角为1/ 560小于1/550.满足规范要求。（3）主要为了控制竖向构件延性的要求。 由PKPM中TAT功能模块分析知道，结构最大轴压比为0.68满足规范的要求（4）剪重比控制 剪重比指结构任一楼层的水平地震剪力与该层及其上各层总重力荷载代表值的比值，一般是指底层水平剪力与结构总重力荷载代表值之比。它在某种程度上反映了结构的刚柔程度。剪重比应在一个比较合理的范围内，以保证结构整体刚度的适中。剪重比太小，说明结构整体刚度偏柔，水平荷载或水平地震作用下将产生过大的水平位移或层间位移；剪重比太大，说明结构整体刚度偏刚，会引起很大的地震内力，不经济。抗震规范第

18、条明确规定最小剪重比应不小于下表值 结构为7度（0.15g）设防，基本周期为3.5s，故结构的最小剪重比为0.024。由输出文件可知，结构层最小剪重比为0.04988>0.024，满足规范要求。（5）层间位移限制 高规条 按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比uh宜符合以下规定： 1 高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比u/h从不宜大于表的限值； 由输出文件可知层间最大位移角 1/560<1/550满足规范要求。（6）刚度比 我国的“抗震规范”和“高规”均对结构的楼层侧向刚度比作出了规定，其主要目的是为了保证结构竖向刚度变化的均匀性，防止出现刚度突变的情况

19、。层刚度比较直观地反映了结构楼层侧向刚度沿竖向分布的均匀程度，它是衡量结构竖向规则与否的重要标志。(1)高规条及抗规3.4.2条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70或其上相邻三层侧向刚度平均值的80。如不满足则应按薄弱层对待。其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 结构刚度比及薄弱层放大系数详见附录5。（7）层间受剪承载力之比 层间受剪承载力之比与刚度比一样也是控制结构竖向不规则的重要指标。层间受剪承载力的计算与混凝土强度、实配钢筋面积有关。抗震规范抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于相邻上一楼层的80。 由附录5中层间受剪承载力之比最小为0.8满

20、足规范的要求。（8）刚重比 刚重比是结构刚度与重力荷载之比，主要是控制结构的稳定性，防止结构产生滑移和倾覆。同时刚重比也是重力二阶(P)效应的主要参数，不满足结构也可能失稳倒塌。 结构刚重比详见附录5中主要为了控制复杂高层和超高层结构的地震力是否计算完全。计算振型数应使振型参与质量与总质量之比不小于0.9。6.建筑、结构施工图的绘制 （1）建筑图的绘制 根据任务书的要求：拟建一栋八-十层大学生公寓楼。公寓一楼需设置无障碍宿舍、值班室、活动室、洗衣房、公共卫生间及其他辅助用房，并要设置电梯。各个房间的建筑最小面积应按任务书表2。建筑总长不超过56m。 由于第一次做设计，所以选择层高较小荷载不大的

21、方案。初步选定为8层加一个小屋面的总层数为9层的建筑。通过查阅了宿舍设计规范、高层建筑设计规范、建筑设计规范等相关规范后，确定宿舍的开间、进深以及建筑的长、宽和每层的层高。按照任务书中对一楼房间的面积要求，对一楼房间布置做了初步的规划，在老师的帮助和指导下，确定了最终的方案。建筑方案满足，建筑相关的各个规范要求。根据建筑规范，确定出楼梯梯面、踏步的高度及楼梯的布置，确定了电梯井的大小及布置，最终绘制出建筑施工图。（2）结构施工图的绘制由上面建筑图，在PKPM软件PMCAD中按照建筑图输入建筑模型，并对相关参数（板厚、层高、材料信息等）做了调整以后，作出轴网，由结构方案确定出的构件的见面尺寸，及

22、楼梯的布置信息，建立结构计算模型。通过查规范确定楼面、屋面活载，手算屋面、楼面的恒载，楼梯荷载以及梁上的均布荷载并将他们输入到模型中，然后运用TAT软件计算出结构的内力，并绘制出梁配筋及板配筋图。运用JCCAD模块，将上部荷载传到至基础，并布置承台和连梁，绘制出基础施工图。将模型中的楼梯提出来建立楼梯模型，比对楼梯模型加以计算绘制出楼梯施工图。 二、手算设计1楼梯计算书楼梯设计计算书1.楼梯结构形式按施工方法的不同可分为现浇式和装配式； 按结构受力状态可分为梁式、板式、剪刀式和螺旋式如图： 剪刀式和螺旋式：建筑新颖美观，常设置于公共建筑大厅或别墅；但其为空间受力体系，设计与施工较复杂，造价较高

23、。因此，在宿舍设计中选择简单实用的楼梯形式，不选用剪刀式和螺旋式。1)现浇钢筋混凝土梁式楼梯：(1)组成：由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成(2)特点：施工较复杂(支模复杂)，外观也较笨重。当梯段跨度>3m3.3m时，采用梁式楼梯较经济(3)应用：当梯段跨度>3m 3.3m时，才采用(4)计算与构造 1)踏步板 2)梯段斜梁 3)平台板与平台梁 （5）传力路线：踏步板斜梁平台梁墙或柱。当踏步板裂了，若楼梯梁完好，只是局部问题。（6）配筋方式：梯段横向配筋，搁在斜梁上，另加分布钢筋。平台主筋均短跨布置，依长跨方向排列，垂直安放分布钢筋。2）现浇钢筋混凝土板式楼梯： (1)组成：由

24、梯段板、平台板和平台梁组成 (2)优点：下表面平整，支模施工方便，外观较轻巧 (3)缺点：梯段跨度较大时，斜板较厚，材料用量多。 (4)应用：活载较小，梯段跨度3m时，宜采用 (5)计算与构造 1)梯段板 计算单元:取1m宽的板带计算 计算简图（6）传力方式：板式楼梯传力路线：楼梯板平台梁墙或柱。板长在3米以内。板不能裂！所以要加温度钢筋。（7）配筋方式：纵向配置钢筋，搁于平台梁及楼面梁。考虑到建筑使用功能和美观上，并考虑板长2.97m，所以选择用现浇板式楼梯。2现浇板式楼梯的计算与构造 楼梯150mmX270mm踏步面层为水磨石，底面为20mm厚混合砂浆抹灰，楼梯活荷载标准值qk=3.5kN

25、/m2，混凝土为C20(fc=9.6N/ mm2 ， ft=1.1N/ mm2 )，钢筋为HPB235级(fy=210N/ mm2 )。楼梯上均布活荷载标准值q=3.5KN/m2.（1）梯段板 荷载分项系数 g=1.2 q=1.4梯段板的荷载荷载种类荷载标准值（KN/m)恒载水磨石面层三角形踏步斜 板板底抹灰（0.27+0.15)x0.65x1/0.27=1.0111/2x0.27x0.15x26x1/0.27=1.950.1x25x1/cos=2.860.02x17x1/cos=0.39小 计6.21活 载3.5基本组合的总荷载设计值 p=6.21x1.2+3.5x1.4=12.352KN/

26、m板水平计算跨度Ln=2.97m弯矩设计值 M=1/8pLn2=1/8x12.352x2.972=13.62KN.m h0=100-15=85mm s=M/fcmbh02=13.62x106/11.9x1000x852 =0.158 查表得s=0.914 As=M/sfyh0=13.62x106/0.914x210x85 =834.82mm2 选10/12110 As=871mm2 分布筋8，每级踏步下一根2）构造要求 梯段斜板配筋可采用弯起式或分离式。采用弯起式配筋时，一半钢筋伸入支座，一半靠近支座处弯起，支座截面负筋的用量一般可取与跨中截面相同。受力钢筋的弯起点位置见图。在垂直受力钢筋方向

27、仍应按构造配置分布钢筋6250，并要求每一个踏步下至少放置一根钢筋。 取1m宽板带计算平台板的荷载荷载种类荷载标准值（KN/m)恒载水磨石面层100厚混凝土板板底抹灰0.650.1x25=2.50.02x17=0.34小 计3.49活 载3.51)荷载计算总荷载设计值 p=1.2x3.49+1.4x3.5=9.088KN/m2)截面设计板的计算跨度 L0=2.610-0.2/2+0.12=2.63m弯矩设计值 M=1/8pL02=1/8x9.088x2.632=7.86KN.m h0=100-15=85mm s=M/fcmbh02=7.86x106/11.9x1000x852 =0.0914

28、查表得s=0.9528 As=M/sfyh0=7.86x106/0.9528x210x85 =462.15mm2 选8100 As=503mm2 选316 As=603mm22一榀框架计算书号轴线框架计算步骤及过程框架体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间结构体系进行计算。但是，采用手算和借助简单的计算工具计算空间框架结构太过复杂，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算，故按平面框架进行计算。一、 结构的选型和布置（一）、影响该高层大学生宿舍楼结构选型的因素1、建筑物的功能对结构选型的影响建筑物的功能要求是建筑设计中应考虑的首

29、要因素。任何建筑都具有对客观空间环境的要求，根据这些要求可大体确定建筑物的尺度、规模与相互关系。在结构选型时应使所选择的结构形式剖面与建筑物使用空间相适应，尽可能降低结构构件的高度，才能提高空间的使用效率、节省维护结构的初始投资费用、减少照明采暖空调负荷、节省维护费用从而降低建筑物全寿命期费用。2、建筑材料对结构选型的影响随着科学技术的发展，新的结构材料的诞生带来新的结构型式并从而促进建筑型式的巨大变革，不可避免地给建筑结构选型带来巨大的影响。3、施工技术水平对建筑结构形式的影响建筑施工的技术水平及生产手段对建筑结构形式有很大影响。在手工劳动的时代，只能用小型砖石块体来建造墙柱拱，或采用木骨架

30、的结构型式。近代大工业生产出现后，在钢铁工业及机械工业得到很大发展的基础上，大型起重机械及各种建筑机械 (例如混凝土泵 ) 相继问世。这样，使得高层建筑及大跨度建筑的各种结构形式成为现实。（1）先进的施工技术是实现先进结构形式的前提如果没有先进的施工技术，想要完成各种先进的结构形式是不可能的。例如: 薄壳结构是一种薄壁空间结构，要承受曲面内的薄膜内力作用，所以材料强度能得到充分利用，同时由于它的空间作用，所以具有很高的强度和很大的刚度。因此可以采用很薄的结构厚度来建造大跨度结构，自重轻、材料省。但是在施工方面，如采用现浇的施工方法来实现薄壳结构有很大局限性，最大困难在于曲面模板耗费工料多，施工

31、速度慢。为了解决此问题。曾一度使用工具式移动模板来进行现浇薄壳施工。但此种施工方法只使用适用结构形式及断面尺寸不变的筒壳结构，有很大局限性。而装配式薄壳施工方法的出现为薄壳结构发展扫平了道路。（2）结构形式在施工阶段和使用阶段受力状况的差异在结构选型中，应充分注意结构形式在施工阶段和使用阶段受力状况的差异。考虑差异之间的影响。例如升板结构在使用阶段类似于现浇无梁楼盖结构，柱与板刚接，升板结构的柱的截面及配筋主要根据使用阶段和预制柱吊装阶段的受力状况计算确定，但在板的提升阶段，楼板只是通过承重销搁置在柱上，柱与销之间的摩阻力只能传递横向力而不能传递弯矩，因此，在板的提升阶段柱板点只能视为铰接。显

32、然在选型时对此类结构应考虑上述因素的影响。（3）建筑结构方案要密切与施工条件相结合一方面。施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力，将给工程建设带来困难。例如，选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量，否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难，因此选型时 1有关设计人员应多与施工单位人员沟通，共同磋商解决选型中出现的矛盾。另一方面，选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件。同一种结构型式可以对应不同的施工工艺，而不同的施工工艺不仅影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标，而且会影响到结构的

33、受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。所以，在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。4、结构设计理论的发展对结构选型的影响新结构与新材料的不断运用与实践发展了结构理论，使人们提高了结构设计水平。而结构设计理论的发展反过来为解决复杂的结构设计与优选问题提供了有利条件。因此，结构设计理论的发展对结构选型的影响可从结构理论研究发展等方面分析。在结构理论研究发展中，抗震设计理论的发展对结构选型工作有着很重要的影响。由于地震运动的随机性及复杂性，既不可能准确地划定高烈度地震可能发生的地区和范围，又不能在全国范围内普遍按照高烈度标准设防，势必给结构选型工作带来困难。为了解决上述

34、问题我国采取 “ 小震不坏、大震不到 ”的双重抗震设计准则。随着结构理论发展地不断深人，结构选型工作也朝着综合化和复杂化方向发展。有的学者指出未来高层建筑的发展方向之一是组合超级框架，这种组合结构体系比使用单一材料经济得多，但其发展尚有一些问题值得进一步研究。此外，建筑结构减震技术的应用异军突起和预应力混凝土的设计概念已从传统的 “全预应力 ”过渡到 “部分预应力 ”等新发展都必将给结构选型带来影响。（二）、各类结构形式的特征1、框架结构此结构类型的特点是一般用于多层结构及小高层结构，适用高度范围一般为60.0m以下(6度设防)。框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用较为方便。填充墙可采用

35、轻质隔墙，减轻结构自重。但内凸的框架柱直接影响到用户的实际使用面积及宿舍用具的摆设。但是大学生宿舍对使用面积和摆设没有严格的要求，再考虑到初次设计，避难就易，虽然此工程的设防烈度为7度，但是建筑的层数及建筑高度不是太高，故此次设计宜采用此类结构类型。2、异形柱框架结构这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式，它除了具有框架结构的特点外，与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。根据行业标准砼异型柱结构技术规程JGJl492006第条抗震设计为6度时，异型柱结构适用的房屋最大高度为24m，本设计的建筑总高超过24m。故不宜采用异型柱框架结构。3、剪力墙结构承重体系剪力墙是高层建筑最常用的结构

36、体系，采用剪力墙结构可以减少非承重隔墙数量，一般用钢量比框剪结构少，而且室内无外露梁柱，用户比较喜欢。剪力墙结构体系是以一系列剪力墙纵横相交，既作为承重结构又作为分间隔断墙。墙体具有较大刚度。同时又由于墙体纵横交错，比框架结构中的刚度大得多。这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件，缺点是由于剪力墙组成许多小开间，虽然结构的整体性较强，但平面布局受到了严格的约束。如能使用大跨度楼板，则可使用轻质的灵活隔断，比较自由地组织内部空间。这种结构体系一般用于高层结构，尤其在30层左右的高层住宅结构设计中应用广泛。此方案的特点是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙很好地解决了建筑平面

37、使用问题。该建筑总高度仅29.1m，抗震设防烈度为7度区，若采用纯剪力墙结构，造价高，并考虑到设计的难度，故该设计不采用此结构类型。4、框架剪力墙结构体系当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。这种结构体系一般用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此结

38、构类型的特点是利用楼电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载。这种结构既具有框架结构布置灵活，使用方便的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。在地震区多采用此类结构类型，但是考虑到造价及第一次设计没有经验的缘故，故不作为该设计的结构。5、筒体结构体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、 筒体一框架、 筒中筒、 多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体。空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震力

39、很强，往往应用于大跨度、 大空间或超高层建筑。由于本次设计的建筑高度不大，故不必要采用筒体结构。6、其他结构体系高层建筑的新结构体系大部分是探索性的，如筒中筒结构的发展、或者束状筒的组合，外筒桁架交错，以中心并筒悬挂式结构以及很高的桁架梁的体系等。二、 框架计算简图及梁柱线刚度1、 梁柱截面尺寸估算（1）、框架梁截面尺寸 梁高是跨度的1/12 1/8,梁宽为梁高的1/4 1/2, 对于宽扁梁首先应注意满足挠度要求，否则存在梁板协调变形的复杂内力分析问题。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。框架梁宽不宜小于1/2柱宽，且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合，当必须偏置时，同一平面内的

40、梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向的1/4。由建筑图知有两种跨度（7500mm和1500mm）。 l=7500mm,根据一般经验框架梁的截面高度h=（1/121/8）l=625937.5mm取h= 700mm。b=（1/41/2）h=175350mm， 取b=300mm。故梁的截面尺寸为bxh=300x700mm。其惯性矩为： I=2Ib（梁两侧均为现浇板）=2*（1/12bh3）=2/12*300*700（3次方）=1.715x10(10次方)l=1500mm，由于此跨跨度较小，所以其截面高宽必然变小，为了方便钢筋布置，故取梁宽b=300mm,梁高h=400mm。故梁的截面尺寸为bx

41、h=300x400mm。其惯性矩为： I=2Ib（梁两侧均为现浇板）=2*（1/12bh3）=2/12*300*400（3次方）=3.2x10(9次方) （2）、柱截面尺寸 1、由于本设计是高层结构，所以柱截面采用轴压比控制。估算公式：Ac>=Nc/(a*fc)其中：a-轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05） fc-砼轴心抗压强度设计值C40, fc=19.1 Nc-估算柱轴力设计值 2、柱轴力设计值：Nc=1.25CN 其中：N-竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载） -水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震：=1.05、八度抗震：=1.10C-中柱C

42、1、边柱C1.1、角柱C1.23、竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq 其中：n-柱承受楼层数 A-柱子从属面积 q-竖向荷载标准值（已包含活载） 框架结构：1012（轻质砖）、1214（机制砖） 框剪结构：1214（轻质砖）、1416（机制砖） 筒体、剪力墙结构：1518记过计算，柱子截面尺寸取600x600mm。2、 确定框架计算简图（1）、层高及跨度的确定 建筑层高：宿舍内设双层床，由学生宿舍建筑设计规范知，在采用双层床或高架床时，层高不宜低于3.60m；在采用双层床或高架床时，净高不应低于3.40m。所以标准层层高3.6m，底层有大房间，层高取3.9m，建筑总高=3.9+3.6

43、15;8=32.7m。 建筑跨度：由学生宿舍建筑设计规范，开间3.9m（其中大开间7.8m），进深7.5，建筑总长54.6，宽16.5m。（2）、绘制框架计算简图3、框架梁柱线刚度计算梁柱的线刚度分别为，、分别为梁、柱截面惯性矩，、分别为梁跨度与层高，E是弹性模量。框架梁混凝土取C30、柱的混凝土取C40强度等级，在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，但有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I = 1.5Io(Io为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取I= 2Io 。左右边框架梁： i左右 = EI/L =3

44、.0×10E7 ×0.01715 /7.5=6.86×10E4 kN m中跨梁： i中 = EI/L =3.0×10E7×0.0032/1.5=6.4×10E4 kN m底层柱： i底柱 = EI/L =3.25×10E7×1/12×0.6(4) /3.9=9.0×10E4 kN m其余层柱： i余柱 = EI/L =3.25×10E7×1/12×0.6(4) /3.6=9.75×10E4 kN m令底层柱底柱i =1.0，则其余各杆件的相对线刚度为i左右

45、 =6.86×10E4 /9.0×10E4 =0.8i中 =6.4×10E4 /9.0×10E4 =0.7i余柱 =9.75×10E4 /9.0×10E4 =1.1框架梁、柱子的线刚度作为以后计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。三、荷载计算楼面均布荷载标准值为：3.9x16.5x2=129KN屋面均布荷载标准值为：3.9x16.5x2=129KN高度z z z s w0 hi/m hj/m wk/KN29.1 1.40 1 1.3 0.25 3.6 0 3.225.5 1.34 1 1.3 0.25 3.6 3.6 6.1121.9 1.28 1 1.3 0.25 3.6 3.6 5.8418.3 1.21 1 1.3 0.25 3.