土木工程工民建毕业设计摘要

目录1建筑设计 11.1工程概况 11.1.1建筑概况 11.1.2原始设计资料 11.1.3设计依据 21.2建筑设计说明 21.2.1建筑平面设计 21.2.2建筑立面设计 31.2.3建筑剖面设计 31.2.4建筑抗震设计 41.2.5建筑防火设计 41.2.6主要建筑材料 41.2.7细部构造总说明 41.3建筑细部构造具体做法 62结构设计 92.1设计资料 92.1.1工程概况 9设计依据 9构件材料选取 92.2结构方案选取 92.2.1竖向承重体系选取 92.2.2水平方向承重体系选取 102.2.3根底形式选取 10结构方案及布置 102.3梁柱与板尺寸确实定 112.3.1梁截面尺寸确实定 112.3.2柱截面尺寸确实定 112.3.3板厚尺寸确实定 123竖向荷载计算 133.1一榀框架的选取和力的传递 133.1.1内力简图 133.1.2荷载传递与简化的根本原理 133.2荷载计算 143.2.1恒荷载计算 143.2.2活荷载计算 184水平荷载计算 204.1水平地震作用计算 204.1.1结构重力荷载计算 204.1.2框架梁柱线刚度计算 224.1.3侧移刚度计算 234.1.4横向自振周期计算 244.1.5变形验算 254.1风荷载作用计算 254.2.1风荷载标准值计算 254.2.2水平荷载作用下的位移验算 265内力计算 285.1竖向荷载作用下的内力计算 285.1.1梁上荷载的简化方法 285.1.2弯矩二次分配 285.1.3竖向荷载作用下剪力计算 315.1.4竖向荷载作用下柱轴力计算 335.1.5跨中弯矩计算 345.2水平荷载作用下框架内力分析 356塑性调幅 386.1恒载作用下弯矩调幅 386.2活载作用下弯矩调幅 397梁端柱端剪力弯矩转化 417.1控制截面及最不利内力类型 417.2转化计算具体过程 417.2.1框架梁内力转化计算 428荷载组合 468.1确定组合公式 468.1.1无地震作用时 468.1.2有地震作用时 468.2荷载组合计算过程 478.3跨中最大组合弯矩设计值计算 519结构内力调整 549.1框架梁内力设计值调整 549.2框架柱内力设计值调整 549.2.1框架柱弯矩设计值调整 549.2.2框架柱轴力设计值调整 559.2.3框架柱剪力设计值调整 559.3内力设计值调整过程 559.3.1底层梁AB剪力设计值调整 559.3.2底层柱A弯矩设计值调整 569.3.3底层柱A轴力设计值调整 579.3.4底层柱A剪力设计值调整 5710截面设计 5810.1承载力抗震调整系数 5810.2梁截面设计 5810.3柱截面设计 6111楼梯设计 6611.1设计资料 6611.2梯段板设计 6611.3平台板设计 6711.4平台梁设计 6812根底设计 7012.1勘察资料 7012.2勘察资料 7012.3荷载计算 7112.4荷载组合 7212.5地基承载力修正与根底尺寸计算 7312.7根底承载力验算 7513楼屋面板设计 7813.1内力计算 7813.2配筋计算 79参考文献 80翻译局部 81致谢 981建筑设计1.1工程概况本工程为徐州市中煤五建集团职工公寓楼，工程所在地处于江苏省徐州市。根据建筑物功能使用、经济性能要求及该地区建筑行业的开展水平，该楼采用钢筋混凝土框架结构。在方案的设计过程中考虑基地环境、使用功能、结构选型、施工、材料、设备、建筑经济等，从建筑物功能与形式等几个方面进行了探索。设计主要依据按照国家建筑、结构设计标准，根据徐州市区工程地质条件、地震设防烈度、气象资料等有关资料进行设计。建筑概况工程名称：徐州市中煤五建集团职工公寓楼；地点：江苏省徐州市市郊；建筑目的：职工宿舍；结构类型：钢筋混凝土框架结构；建筑高度：17.40m；建筑层数：主体地上5层；根底类型：柱下独立根底；设计使用年限：50年；结构重要性系数：1.0；地面粗糙度：B类；建筑类别：丙类；场地类别：Ⅱ类；房屋抗震等级：三级；主要地震参数：抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计根本地震加速度为0.10g；耐火等级：二级；环境类别：二〔a〕类；原始设计资料〔一〕地质条件〔1〕工程地质：根据地质资料，野外勘测成果与室内土工试验成果说明，场地工程地质条件简单。勘探深度内揭露的岩土地层全为第四系冲洪积层，岩性以粘性土为主。依据其物理与工程特性，可划分为4个主层〔编号为层①~层④〕。层①粉质粘土：黄褐色、褐黄色及棕黄色，偶见钙质条纹。硬塑，具中压缩性。该层层底埋深2.90~6.90m，层厚2.70~6.90m。层②粘土：棕黄、棕红色及浅棕红色，含铁锰氧化物，含少量钙结核，硬塑，具中压缩性。该层层底埋深4.50~14.0m，层厚1.0~8.50m。层③粉质粘土：棕黄、褐黄等色，含少量铁锰氧化物，偶有锰结核。硬塑，具中压缩性。据穿透的勘探点统计,该层层底埋深18.50~28.50m，层厚2.40~3.00m。层④粉质粘土：褐黄及棕黄等色，含氧化铁和少量锰结核。硬塑，具中压缩性。该层最大揭露厚度3.50m。设计依据 ?工程建设标准强制性条文? ?建筑设计防火标准?〔GB500223-2021〕?建筑抗震设防分类标准?〔GB50011-2021〕 ?施工说明?〔苏J01-2005〕1.2建筑设计说明本设计的职工公寓位于徐州市市郊，设计时需考虑如何满足住户的生活环境要求，经济、合理、有效的使用土地，为业主创造良好的居住条件。是他们能更好地起居休息，更好地享受生活，获得更大的幸福感。本设计的主体结构是五层现浇钢筋混凝土框架结构，总长42.4m，宽17.26m，占地面积约为706.9m2建筑面积约为3294m2。本设计是职工公寓楼，共地上五层，。确定楼层净高为：一层4.25m，二至五层3.3m；不上人屋面女儿墙高0.9m。室内外高差0.45m，建筑总高17.40m。建筑平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各局部的组合关系。房间是建筑平面组合的根本单元，由于建筑物的性质和使用功能不同，建筑平面中各个使用房间和辅助房间的面积大小、形状尺寸、位置、朝向、以及通风、采光等方面的要求也有很大差异。空间间距应以满足日照要求为根底，综合考虑采光、通风、消防、防灾、管线埋设、视觉卫生等要求。交通联系局部的平面设计一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外，还需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来,建筑物内部的交通联系局部包括：水平交通空间—走道；垂直交通空间—楼梯；交通枢纽空间—门厅。过厅等。在多层建筑中，楼梯是必不可少的一局部，是楼层人流疏散的必经之路，楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和平安疏散的要求，注重建筑环境空间的艺术效果。走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求，由于本工程采用的是内廊式走道。设计楼梯时，还应使其符合?建筑设计防火标准?、?民用建筑设计通那么?和其他有关单项建筑设计标准的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，且应靠外墙设置，能直接天然采光和自然通风，考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。楼梯是多层房屋中的重要组成局部。楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。楼梯常见种类：板式楼梯、梁式楼梯，根据其特点及实际工程的需要，本工程采用板式楼梯，其具有下外表平整，施工支模方便，外观比拟轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上，作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小〔一般在3m以内〕时，采用板式楼梯较为适宜，其斜板厚为跨度的1/25-1/30。交通联系枢纽──门厅：总那么：交通联系局部的设计不仅要考虑保证使用便利和平安疏散的要求，而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。平面设计中对交通联系局部作以下要求：1〕通路线简洁明确，以利于联系通行方便；2〕宽度合理，人流畅通，以利于紧急疏散平安迅速；3〕应满足一定的采光和通风要求；4〕交通面积力求节省，同时兼顾空间造型的处理等。建筑立面设计建筑具有物质与精神、实用与美观的双重性。建筑首先要满足人们的物质生活需要，同时又要满足人们一定的审美要求，因此建筑是实用与美观有机结合的整体。建筑的美观主要是通过内部空间的组织、外部造型的艺术处理以及建筑群体空间的布局等方面来表达的，而其中建筑物的外观形象对于人们来说更直观，产生的影响也尤为深刻。建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计的任务是恰当确定立面中各组成局部和构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实比照等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面。建筑立面设计是一个由粗到细的过程，主要要从以下几点入手：①尺度和比例：立面组成局部的尺度要正确，比例要协调；②节奏和虚实：节奏感可以通过门窗的排列组合、墙面构件的划分表现；虚实比照那么通过形体的凹凸光影效果实现；③材料质感和色彩配置；④细部处理：如檐口和入口处理等。立面图反映的是建筑四周的外部形象，立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑选型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。建筑剖面设计剖面图旨在反映出建筑物在垂直方向上各局部的组合关系，剖面设计的主要任务是确定建筑物各局部应有的高度，建筑物的层数及建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。〔1〕房屋各局部高度确实定建筑的剖面设计，首先要根据建筑的使用功能来确定其层高和净高。建筑的层高是指从楼板面〔地面〕至楼面的距离；而净高是指从楼面至顶棚〔梁〕底面的距离。室内净高和房间剖面形状确实定主要考虑以下几个方面：室内使用性质和活动特点的要求，采光通风的要求，结构类型的要求，室内空间比例的要求。本设计主体建筑一层层高为4.25m，二至五层层高为3.3m。〔2〕房间层数确实定影响确定房间层数的因素有很多，主要有房屋本身的使用要求、城市规划的要求、选用的结构类型、施工材料和技术以及建筑防火等。根据上述要求，确定主体取5层的建筑高度。〔3〕楼梯在剖面中的位置画剖面图时，一般要将楼梯、门厅、窗等较复杂的部位表现出来。〔4〕建筑空间的利用充分利用建筑物内部的空间，实际上是在建筑占地面积和平面布置根本不变的情况下，起到了扩大实用面积、节约投资的效果。同时，如果处理得当还可以改善室内空间比例，丰富室内空间，增强艺术感。故而除了充分发挥主体空间的功用外，还须对走廊、楼梯和门厅等进行充分利用。走廊平顶的上部，可以作为设置通风、照明设备和铺设管线的空间。建筑抗震设计地震作用是建筑结构承受的主要荷载之一，而地震作用的随机性和巨大破坏力会给人们生命财产造成严重损失。首先明确地区设防烈度和结构抗震等级，关系到平安使用和建造本钱，它对结构选型、平面布置、材料选用、构造措施、结构计算、施工技术等都有相应的要求，因此对结构设计具有重要的指导意义。抗震设防烈度是一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，在一般情况下可采用根本烈度作为抗震设防烈度。标准规定抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。徐州抗震设防烈度为7度，因此需要进行抗震设计。我国对建筑物按其重要性划分了四类：甲类建筑：属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。乙类建筑：属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。丙类建筑：属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑。丁类建筑：属于抗震次要建筑。居民住宅楼属于丙类建筑，因此按本地区的设防烈度设计计算。但本结构的主体高度小于24米，故为三级框架。本建筑外形比拟规那么，不须设抗震缝。建筑防火设计须严格按照?建筑设计防火标准?进行设计，楼梯是平安疏散道路中一个主要组成局部，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及平安出口的数目确定。根据?建筑设计防火标准?要求，首先楼梯的布置及大小要满足发生火灾时人流紧急疏散的要求。建筑结构自身的防火保护：在结构外外表喷涂防火材料，以保证建筑结构的强度降低速度不是太快，以到达防火要求。建筑物内部配备完善的消防设施，其布置间距由标准确定，本设计主要配置消防栓。主要建筑材料本设计主体结构混凝土强度采用C35；填充墙采用粉煤灰轻渣空心砌块；梁、柱纵向钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300，板以及根底钢筋采用HRB400。细部构造总说明〔1〕勒脚：勒脚是墙身接近室外地面的局部，一般情况下，其高度为室内地坪与室外地面的高差局部。它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蚀，遭到破坏，同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀。所以，在构造上必须采取相应的防护措施。勒脚防潮层：分为水平防潮层和垂直防潮层。当室内地坪出现高差或室内地坪低于室外地面时，要同时设置水平防潮层和垂直防潮层。本工程只需设水平防潮层。水平防潮层根据材料的不同，一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、配筋细石混凝土防潮层。为了提高防潮层的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋细石混凝土防潮层。〔2〕散水为保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水。散水坡度约3%-5%，宽一般为600mm-1000mm，纵向每隔10米做一道伸缩缝，散水与外墙设20宽缝，其缝内均填沥青砂浆。当屋面排水方式为自由落水时，要求其宽度较出檐多200mm，一般雨水较多地区多做成明沟，枯燥地区多做成散水。本工程做散水，宽度1000mm，坡度3%〔3〕楼地面工程内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝〔平头缝〕，细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。室内经常有水房间〔包括室外阳台〕应设地漏，楼地面用1：2.5水泥砂浆〔掺3%防水粉〕作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标上下于同层房间地面标高0.020。〔4〕屋面工程屋面具体做法详见?江苏省建筑配件标准图集施工说明?〔苏J01-2005〕。基层与突出屋面结构〔女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口〕的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，防止做防水材料后再凿洞。〔5〕门窗工程设计门窗时应考虑大小比例、尺度、造型、组合方式、应满足巩固耐用，开启方便，关闭紧密，功能合理，便于维修的要求。在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。门窗安装前预埋在墙或柱内的木、铁构件应做防腐、防锈处理。〔6〕油漆构件防锈、防腐工程埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆饿二道；所有露明金属构件〔不锈钢构件除外〕，均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防虫、防腐处理前方可使用，面刷酚酞清漆。室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。〔7〕根底工程根据现行?建筑地基根底设计标准?和地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性，将根底分为三个平安等级：甲级、乙级、丙级。本设计根底的平安等级为乙级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。根底按刚度分可分为：刚性根底和柔性根底；按构造分类可分为：独立根底、条形根底、筏板根底、箱形根底和壳体根底。本工程采用独立柔性根底。在保证建筑物根底平安稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种根底形式，这些要求常成为其根底埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响根底埋置深度的选择。为了保护根底不受人类和生物活动的影响，根底宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m，且根底顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置。由?建筑地基根底设计标准?第条，根底的埋置深度，应按以下条件确定：①建筑物的用途，有无地下室、设备根底和地下设施，根底的形式和构造；②作用在地基上的荷载大小和性质；③工程地质和水文地质条件；④相邻建筑物的根底埋深；⑤地基土冻胀和融陷的影响。综合以上因素：本设计初选根底梁顶面到室外地面的距离为500mm，室内外高差为450mm,那么底层柱高=3300+500+450=4250mm。1.3建筑细部构造具体做法屋面做法：由?江苏省建筑配件标准图集施工说明?〔苏J01-2005〕〔1〕SBS改性沥青防水卷材；〔2〕〔3〕15厚1:3水泥砂浆找平层〔上刷聚氨酯防水涂料一层〕；〔4〕水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块，最薄处30厚；〔5〕20厚1:3水泥砂浆找平层；〔6〕120厚钢筋混凝土板；〔7〕20厚石灰抹灰；〔8〕V型轻钢龙骨吊顶〔二层9mm纸面石膏板，有50厚的岩棉板保温层〕。楼面做法：由?江苏省建筑配件标准图集施工说明?〔苏J01-2005〕〔1〕瓷砖地面；〔2〕120厚钢筋混凝土楼板；〔3〕20厚石灰抹底；〔4〕V型轻钢龙骨吊顶〔二层9mm纸面石膏板，有50厚的岩棉板保温层〕。地面做法：由?江苏省建筑配件标准图集施工说明?〔苏J01-2005〕〔1〕10mm厚1:2厚水泥白石子磨光打；〔2〕20mm厚1:3水泥沙浆找平层；〔3〕60mm厚C10混泥土随捣随抹；〔4〕100mm厚碎石或碎砖夯实；〔5〕素土夯实。外墙做法：〔1〕外墙面贴瓷砖〔0.5KN/㎡〕；〔2〕内墙面为20厚石灰砂浆抹灰；〔3〕240厚粉煤灰轻渣空心砌块，并在外墙面采取保温措施。内墙做法：〔1〕彩色涂料一底两度；〔2〕内墙两侧均为20厚石灰砂浆抹灰；〔3〕240厚粉煤灰轻渣空心砌块。卫生间做法：〔1〕8厚防滑地砖，素水泥浆擦缝；〔2〕20厚水泥砂浆保护层；〔3〕1.5厚涂膜防水；〔4〕20厚1:3水泥砂浆找平层；〔5〕素水泥浆结合层一道；〔6〕100厚钢筋混凝土楼板。踢脚做法：〔1〕8-10厚地砖素水泥擦缝；〔2〕5厚1:1水泥细砂结合层；〔3〕12厚1:3水泥砂浆打底。墙基防潮：〔1〕20厚1:2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处。台阶做法：〔1〕花岗石条石规格厚度和宽度，按台阶设计要求，长度1000～1500外表剁平；〔2〕30厚1:3水泥砂浆结合层；〔3〕素水泥浆一道；〔4〕100厚C30号现捣钢筋混凝土φ6双面钢筋中距150〔厚度不包括踏步三角局部〕，台阶面向外坡2%；〔5〕150厚碎石或碎砖垫层；〔6〕素土夯实〔坡度按工程设计。坡道做法水泥防滑坡道：〔1〕20厚1:2水泥砂浆抹面；〔2〕素水泥浆一道；〔3〕80厚C15混凝土；〔4〕200厚碎石灌M2.5混合砂浆；〔5〕素土夯实。散水〔宽度800mm，坡度3%做水磨石面层〕：〔1〕10厚水磨石面层；〔2〕20厚1:3水泥砂浆打底；〔3〕60厚混凝土层；〔4〕80厚碎砖垫层。女儿墙：〔1〕6厚水泥砂浆罩面；〔2〕12厚水泥砂浆打底；〔3〕240粉煤灰轻渣空心砌块；〔4〕20厚水泥砂浆找平。排水雨水管：〔1〕直径100mm高级塑料落水管。门窗：〔1〕木门、玻璃门、塑钢窗。油漆：〔1〕楼梯扶手为油漆蜡克罩面；〔2〕楼梯栏杆为不锈钢套管；〔3〕木门油一底二度栗色调和漆；〔4〕所有铁件油防锈漆一度、银粉漆二度，深入墙内木料为热柏油防腐。踢脚〔采用大理石踢脚〕：〔1〕稀水泥浆擦缝，10~20厚大理石板；〔2〕厚1:2水泥砂浆灌缝。根底：采用柱下独立根底，根底采用C35混凝土。2结构设计2.1设计资料2.1.1工程概况工程名称：徐州市中煤五建集团职工公寓楼；工程规模：地上5层；结构类型：钢筋混凝土框架结构；结构重要性系数：1.0抗震设防类别：丙类主要地震参数：抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计根本地震加速度为0.10g；房屋抗震等级：三级；场地类别：Ⅱ类；地面粗糙度：B类；环境类别：Ⅱ类〔a〕；设计使用年限：50年；设计依据?工程建设标准强制性条文? ?建筑设计防火标准?〔GB50016-2006〕?混凝土结构设计标准?〔GB50010-2021〕?建筑地基根底设计标准?〔GB50007-2021〕?建筑结构荷载标准?〔GB50009-2021〕?建筑抗震设计标准?〔GB50011-2021〕 ?施工说明?〔苏J01-2005〕构件材料选取现浇钢筋混凝土梁，C35〔fc=16.7N/mm2〕，现浇钢筋混凝土柱C35〔fc=16.7N/mm2〕，现浇钢筋混凝土板，C35〔fc=16.7N/mm2〕。箍筋采用HRB300，其余钢筋均采用H现浇钢筋混凝土梁，C35〔fc=16.7N/mm2〕，主筋为HRB400级，箍筋为HPB300现浇钢筋混凝土柱C35〔fc=16.7N/mm2〕，主筋为HRB400级，箍筋为HPB300现浇钢筋混凝土板，C35〔fc=16.7N/mm2〕，主筋为HRB400级，填充墙选用粉煤灰轻渣空心砌块，砂浆为M5。2.2结构方案选取2.2.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁柱连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反响较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。本设计为框架结构，根据住宅楼的功能适用性进行结构布置。经各方案比拟筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。2.2.2水平方向承重体系选取多层与高层建筑中各竖向抗侧立结构〔框架、剪力墙、筒体等〕是依靠水平楼面结构连成整体的，水平力通过楼板平面进行传递和分配。多层及高层建筑在构造上对楼盖有如下要求：①房屋高度超过50m时，应采用现浇楼盖；②顶层楼面应加厚并采用现浇，以抵抗温度变化的影响，并在建筑物的顶部加强约束，提高抗风和抗震能力；③现浇楼板不宜小于100mm，不应小于80mm，楼板太薄不仅因上部钢筋位置变动而开裂，而且不便于敷设各类管道；④楼板的厚度必须满足正截面承载力、变形、裂缝、抗冲切、防火等各项要求。本设计采用现浇楼面结构体系，以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度。2.2.3根底形式选取高层框架结构的根底，一般有柱下独立根底、条形根底、十字形根底、筏板根底，必要时也可采用箱形根底或桩基等。根底类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比拟。综合考虑，本设计的根底形式：选取现浇柱下独立根底，具体形式为锥形扩展根底。2.2.4结构方案及布置〔1〕结构布置原那么①结构平面形状和立面体形宜简单、规那么，是各局部刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；②控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；③尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，便于设计和施工；④房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，可设伸缩缝将房屋分成假设干温度区段。本住宅楼根据上述结构布置原那么，结构平面采取长条形平面，立面上也尽量采取平整的立面，防止凹进或凸出。平面上各房间尽量布置对称，楼梯的布置也是对称的，使各局部的刚度均匀，减少结构产生扭转的可能性。(2)柱网布置在本教学楼结构的柱网布置上，根据建筑平面设计和结构布置的原那么，采用内廊式的柱网布置。因此，横向为四排柱三跨对称布置的框架，其跨度分别为6.0m、2.4m、6.0m；横向框架之间的跨度也尽可能的均匀。根据建筑剖面和立面设计的要求，层高为3.3m。2.3梁柱与板尺寸确实定2.3.1梁截面尺寸确实定框架主梁截面高度,可取〔～〕，为主梁的计算跨度。不宜大于净跨。主梁截面宽度不宜小于及，为柱子宽度，且不应小于250。边横梁=〔～〕6000=500～750,取=600,=300纵梁=〔～〕4200=350～525,取=500,=300纵梁=〔～〕2200=183～275,取=500,=300悬挑梁，取=400,=240边横梁=〔～〕2400=200～350,取=500,=300封口梁=〔～〕4200=233～350,取=400,=2402.3.2柱截面尺寸确实定框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按以下公式计算：柱截面尺寸初估时，可用以下经验公式粗略确定：(2.1)式中——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14；——按简支状态计算的柱的负荷面积；——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1.25；——混凝土轴压强度设计值；——框架柱轴压比限值，查?建筑抗震设计标准?第条；——柱截面面积，取方形截面时边长为a。因为柱的混凝土强度等级为C35，故，本方案为三级抗震等级，查?混凝土结构设计标准?〔GB50010—2021〕第条知轴压比为0.85；中柱与边柱的负荷面积分别为17.64和16.38；所以得第一层柱截面面积为：中柱：边柱：取截面为正方形，那么边柱和中柱截面边长分别为：321mm和315mm。根椐上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸为500mm×500mm。2-5层柱高度为3.3m，底层柱高度为h=0.45+0.5+3.3=4.25m。其中3.3m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.50m为根底顶面至室外地面的高度。2.3.3板厚尺寸确实定现浇双向板，h大于80mm，取h=120mm，厕所板厚取100mm。3竖向荷载计算3.1一榀框架的选取和力的传递内力简图根据框架结构的特点，各榀框架受力情况类似，应选取一榀典型框架作为分析单元，本工程选用第eq\o\ac(○,7)号轴线处的横向框架进行计算，计算简图如图3.1所示。各层柱高取梁顶面之间的距离，对于底层柱取根底顶面至底层框架梁顶面之间的距离，参照本地区局部工程实例及地质资料，结合本工程确定室内外高差为0.450m，根底顶面标高为-0.950m，那么底层柱高为0.95+3.3=4.25mm。图3.1第eq\o\ac(○,7)榀框架计算简图荷载传递与简化的根本原理双向板传给支撑梁的作用反力可按下述近似方法求得，从每一区格板得四角做45°分角线，将板分成四块，每块板将其荷载传至支承该块板得支承梁上。因此，双向板支撑梁上的荷载不是均匀分布的，在长边梁上荷载呈梯形分布，短边梁上荷载呈三角形分布。本设计以eq\o\ac(○,7)号轴线处框架为例，其周围双向板的荷载传递简图如下所示。图3.2横向框架均布荷载导荷图3.2荷载计算3.2.1恒荷载计算〔1〕屋面及楼面的恒荷载标准值①屋面永久荷载标准值〔不上人屋面〕10×0.004=0.0415×0.02=0.3020×0.04=0.800.5×0.1=0.0525×0.12=3.000.25合计4.44②1～4层楼面a、卧室等荷载瓷砖地面〔包括水泥粗砂打底〕0.55kN/m2120厚钢筋混凝土现浇板25×0.12=3.0kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计：3.8kN/m2b、厕所、盥洗室荷载瓷砖地面0.55kN/m220厚水泥砂浆防水保护层20×0.02=0.4kN/m2厕所、盥洗室防水层0.10kN/m2100厚钢筋混凝土现浇板25×0.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计：3.8kN/m2c、阳台瓷砖地面〔包括水泥粗砂打底〕0.55kN/m2120厚钢筋混凝土现浇板25×0.12=3.0kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计：3.8kN/m2〔2〕屋面恒荷载：挑梁自重0.24×0.40×25= 梁侧粉刷20mm厚石灰抹灰〔2×（2〕+0.24〕×0.02×2.69kN/mAB梁自重0.3×0.6×25= 梁侧粉刷20mm厚石灰抹灰(2×（〕+0.3〕×0.02×4.83kN/mBC梁自重0.3×0.5×25=3.75 粉刷20mm厚石灰抹灰(2×（〕+0.3)×0.023.97kN/m因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：g51Ag51Ag5g5g5g5〔3〕楼面恒荷载:挑梁填充墙自重0.24×3.3 墙面粉刷2×（〕×0.02×7.23kN/mAB梁填充墙自重0.24×3.3 墙面粉刷2×（〕×0.02×6.70kN/mBC梁0因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：gg1A2gABgABgBCgBC〔4〕屋面框架节点集中荷载A柱连系梁自重0.3×0.4粉刷0.02×(0.40.9m高女儿墙自重0.9×4.2粉刷0.9×0.02连续梁传来屋面自重.0.5顶层节点集中荷载52.60kNB柱连系梁自重0.3×0.5×4.2粉刷0.02×(0.4连续梁传来屋面自重.0.5顶层节点集中荷载52.15kN挑梁自由端节点连系梁自重0.40×0.24×粉刷0.02×(0.40连续梁传来屋面自重.0.5顶层节点集中荷载22.24kN〔5〕楼面框架节点集中荷载标准值A柱连系梁自重12.6kN粉刷0.8kN墙自重〔未扣门洞〕18.65kN粉刷7.04kN扣除门洞加门重-10.11kN框架柱自重0.5×粉刷0.8×连续梁传来楼面自重.0.5节点集中荷载76.03kNB柱连系梁自重15.79kN粉刷0.8kN墙自重〔未扣门洞〕18.65kN粉刷7.04kN扣除门洞加门重-4.56kN框架柱自重0.5×粉刷0.8×连续梁传来楼面自重.0.5节点集中荷载72.19kN自由端节点连系梁自重6.3kN粉刷0.37kN窗及附近墙体15.63kN连续梁传来楼面自重.0.5节点集中荷载34.04kN图3.3恒载作用下结构计算简图3.2.2活荷载计算〔1〕查?建筑结构荷载标准?〔GB50009—2021〕，屋面及楼面活荷载标准值如下：不上人屋面均布活荷载标准值0.5阳台均布活荷载标准值2.5厕所活荷载标准值2.5走廊、楼梯活荷载标准值2.0住宅、宿舍活荷载标准值2.0屋面雪荷载标准值SK=urS0=1.0×0.35=0.35〔式中ur为屋面积雪分布系数〕〔2〕楼屋面活荷载计算pp5p5P5P5P5pABpBCP1PAPB=图3.4楼面活荷载作用下结构简图4水平荷载计算4.1水平地震作用计算4.1.1结构重力荷载计算〔1〕梁、柱可根据截面尺寸、材料容重以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。,钢筋混凝土的容重=25kN。梁柱计算结果见表4.3。〔2〕外墙体为240厚粉煤灰轻渣空心砌块〔7.5〕，外墙面贴瓷砖〔0.5〕，内墙面为20厚抹灰，那么外墙单位墙面重力荷载为0.5+7.5×0.24+17×0.02＝2.64同理，240厚女儿墙单位墙面重力荷载为0.5+7.5×0.24+17×0.02＝2.64故女儿墙的自重标准值为42.4×0.9×2.64×2＋14.4×0.9×2.64×2＝269.91内墙为240厚粉煤灰轻渣空心砌块〔7.5〕，两侧均为20抹灰，那么内墙单位面积重力荷载为7.5×0.24+17×0.02×2＝2.48钢框架玻璃窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2；玻璃门自重取0.4；木门取0.2。表4.1梁柱重力荷载标准值层次构件g//kN1～50.300.601.054.735.526676.390.300.501.053.943.732466.500.300.501.053.941.716107.980.240.401.052.521.32065.520.300.501.053.941.91387.320.240.401.052.523.713121.211柱0.500.501.106.8754.25521519.382～5柱0.500.501.106.8753.3521179.75注：⑴表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件重力荷载；注：⑴表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件重力荷载；为构件数量；⑵梁长度取净长；柱长度取层高；梁柱的容重为25。〔3〕门、窗、墙、板重力荷载标准值以及楼板活载标准值计算结果见表4.2。表4.2各种结构重力荷载标准值层次填充墙〔kN〕窗户〔kN〕门〔kN〕楼板恒载〔kN〕楼板活载〔kN〕半层1层903.2624.9620.522583.781437.152～41865.5827.4847.812583.781437.1551865.5827.4847.813018.95237.98〔雪〕〔4〕各层重力荷载代表值根据?建筑抗震设计标准?得可变荷载的组合值系数。顶层重力荷载代表值包括：屋面及女儿墙自重，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱及墙体自重。(4.1)计算各层重力荷载代表值分别如下：=269.91＋3018.95＋1347.23＋1179.75/2＋〔1865.58＋47.81＋27.48〕/2＋0.5×237.98＝6315.44kN=2583.78＋1347.23＋1865.58＋47.81＋47.81＋1179.75＋0.5×1437.15＝7606.26kN=2583.78＋1334.84＋1091.7＋24.96＋20.52＋〔1865.58＋27.48＋47.81〕/2＋〔1519.38＋1179.75〕/2＋0.5×1437.15＝7905.93kN图4.1各质点的重力荷载代表值4.1.2框架梁柱线刚度计算在现浇楼面或预制楼板的框架结构中，只有现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。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梁取，对中框架梁取，其中。横梁线刚度：。梁的混凝土强度等级为C35，混凝土的弹性模量。柱的混凝土强度等级为C35，混凝土的弹性模量。表4.3框架横梁尺寸及线刚度类别截面跨度惯性矩线刚度(N·mm)中框架梁边框架梁BC、DE跨0.30×0.606.05.45.674.25CD跨0.30×0.502.43.1258.26.15表4.4柱尺寸及线刚度柱号截面柱高度惯性矩线刚度(N·mm)底层柱0.50×0.504.255.23.85标准层柱0.50×0.503.35.24.964.1.3侧移刚度计算梁柱相对线刚度比以及柱侧移刚度修正系数计算公式：一般层：〔4.2〕〔4.3〕底层：〔4.4〕〔4.5〕表4.5计算横向中框架侧移线刚度〔〕层次边柱〔22根〕中柱〔22根〕1.4730.56814528.23.6030.73215831.75464962-51.1430.36419894.662.8000.58323447.3780155表4.6计算横向边框架侧移线刚度〔〕层次边柱〔4根〕中柱〔4根〕1.1040.51713223.82.7010.56514451.51107012-50.8570.30016396.72.970.36019676.01442914.1.4横向自振周期计算横向框架地震自振周期的计算一般多采用顶点位移法计算结构根本周期。根本自振周期按下式计算：〔4.6〕式中—考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，取0.7。—假想集中在各层楼面处的重力荷载代表值为水平荷载，按弹性方法所求的的结构顶点假想位移〔m〕。结构顶点的假想侧移计算见下表4.7：表4.7结构顶点假想的侧移计算层次56315.446135.449.24×1056.83133.1147606.2613921.179.24×10515.07126.2837606.2621527.439.24×10523.30111.2127606.2629133.699.24×10531.5387.9117905.9337039.626.57×10556.3856.38那么结构根本自振周期:本设计中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比拟均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。底部剪力：(4.7)式中：—为相应于结构根本自振周期的水平地震影响系数；—为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点应取总重力荷载代表值的85%徐州地区按设防烈度为7度，由?建筑抗震设计标准?查得水平地震影响系数最大值αmax=0.08,按第二组情况下的二类建筑场地，由?建筑抗震设计标准?查得特征周期Tg=0.40s,横向水平地震影响系数α由底部剪力法计算公式：=0.074×0.85×37039.62=2329.79kN因为T1=0.434＜1.4Tg各质点的水平地震作用按下式计算：Fi=Gi表4.8各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力楼层HiGiGiHiFiVi517.456315.441102040.2816656.07656.07414.157606.261076290.2750640.601296.76310.857606.26825280.2109491.351788.1127.557606.26574270.1467341.802129.9114.257905.93336000.0858199.902329.812表4.9eq\o\ac(○,7)轴框架横向水平地震作用下楼层剪力计算楼层∑DiDi∑FiFiVi59.244.330.0469656.0730.7730.7749.244.330.0469640.6930.0560.8239.244.330.0469491.3523.0483.8629.244.330.0469341.8016.0399.8916.573.040.0463199.909.26109.154.1.5变形验算因房屋高度小于50m，故仅考虑总框架的总体剪切变形。根据?建筑抗震设计标准?GB50011-2021第条规定，层间弹性位移角限值[θe]=1/550，表4.10横向水平地震作用下的位移验算楼层Hi(kN)∑Di△u517.4530.77433000.7119.9510.0002155414.1560.83433001.4059.2400.0004258310.8583.86433001.9387.8350.000587327.5599.89433002.3075.8970.000699114.25109.15304003.5903.5900.0008447表中各θi均小于1/5504.1风荷载作用计算4.2.1风荷载标准值计算根据≪建筑结构荷载标准≫GB50009-2021中第条中规定，垂直于建筑物外表上的风荷载标准值，当计算主要承重结构时：(4.9)式中：—风压标准值〔kN/m2〕—高度处的风振系数—风振体型系数—风压高度变化系数—根本风压〔kN/m2〕根本风压按标准给出的年一遇的风压采用，徐州地区为0.35〔kN/m2〕，地面粗糙度为B类，为有密集建筑群的城市市区。风压高度变化系数通过查表插值而得。由?荷载标准?查得风振体型系数为：=0.8〔迎风面〕，=-0.5〔被风面〕，因此=0.8-〔-0.5〕=1.3。风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到该层计算高度的一半〔底层的计算高度应从室外地面开始取〕。表4.11风荷载标准值计算楼层Hi〔mβzμsμz(kN/m2)A〔m2〕Pw(kN)516.951.01.31.170,357.3083.89413.651.01.31.100.3513.866.91310.351.01.31.010.3513.866.3626.951.01.31.00.3513.866.3113.751.01.31.00.3514.8056.74其中，为一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面开始计算。4.2.2水平荷载作用下的位移验算水平荷载作用下框架的层间位移可按下式计算:∆ui式中Vi——第i层的总剪力；Di——第i∆ui——第框架在风荷载作用下侧移的计算见表。表4.12风荷载作用下横向框架的位移验算楼层Vi(kN)∑DΔui(mm)ui(mm)H(mm)θe53.89433000.0902,27133000.00003410.8433000.2492.18133000.00008317.16433000.3961.39633000.00012223.47433000.5421.53633000.00016130.21304000.9940.99442500.00023其中△u=Vi/∑Di风荷载作用下钢筋混凝土框架结构的弹性层间位移应小于，经验算均满足要求。5内力计算5.1竖向荷载作用下的内力计算5.1.1梁上荷载的简化方法作用于框架梁上的荷载一般为梯形荷载和三角形荷载，在求解荷载作用下梁端的固端弯矩时，可以按固端弯矩等效原那么，将梯形荷载和三角形荷载转化为等效均布荷载，以方便查表计算。查?建筑结构静力计算手册?，得各种荷载作用下的梁上荷载简化公式如下表所示。表5.1梁上荷载简化公式简化后简图荷载作用简图简化公式q=(1-2q=5.1.2弯矩二次分配竖向荷载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法，结果见下表。表5.2活载作用下弯矩二次分配上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱00.440.560.480.370.150.150.370.480.5600.44层数附加弯矩附加弯矩附加弯矩附加弯矩1.74-5.045.04-0.40-0.360.360.4-5.045.04-1.741.451.85-2.05-1.58-0.640.641.582.05-1.85-1.45五层2.17-1.030.92-2.290.32-0.322.29-0.921.03-2.17-0.50-0.640.500.390.16-0.16-0.39-0.500.640.503.12-4.864.41-3.49-0.520.523.49-4.414.86-3.120.310.310.380.350.270.270.110.110.270.270.350.380.310.316.15-20.1620.16-1.76-1.441.441.76-20.1620.16-6.154.344.345.32-5.94-4.58-4.58-1.871.874.584.585.94-5.32-4.34-4.34四层0.732.17-2.972.66-0.79-2.290.93-0.930.792.29-2.662.97-0.73-2.170.020.020.03-0.18-0.14-0.14-0.060.060.140.140.18-0.03-0.02-0.025.096.54-17.7816.71-5.51-7.01-2.432.435.517.01-16.7117.78-5.09-6.540.310.310.380.350.270.270.110.110.270.270.350.380.310.316.15-20.1620.16-1.76-1.441.441.76-20.1620.16-6.154.344.345.32-5.94-4.58-4.58-1.871.874.584.585.94-5.32-4.34-4.34三层2.172.17-2.972.66-2.29-2.290.93-0.932.292.29-2.662.97-2.17-2.17-0.43-0.43-0.520.340.270.270.11-0.11-0.27-0.27-0.340.520.430.436.096.09-18.3317.23-6.60-6.60-2.262.266.606.60-17.2318.33-6.09-6.090.310.310.380.350.270.270.110.110.270.270.350.380.310.316.15-20.1620.16-1.76-1.441.441.76-20.1620.16-6.154.344.345.32-5.94-4.58-4.58-1.871.874.584.585.94-5.32-4.34-4.34二层2.172.31-2.972.66-2.29-2.370.93-0.932.292.37-2.662.97-2.17-2.31-0.47-0.47-0.580.370.290.290.12-0.12-0.29-0.29-0.370.580.470.476.046.19-18.3817.26-6.58-6.66-2.262.266.586.66-17.2618.38-6.04-6.190.330.250.420.370.280.230.120.120.280.230.370.420.330.256.15-20.1620.16-1.76-1.441.441.76-20.1620.16-6.154.623.505.88-6.28-4.75-3.90-2.042.044.753.906.28-5.88-4.62-3.50一层2.170.00-3.142.94-2.290.001.02-1.022.290