沈阳市福隆雅居小区1号楼建筑结构设计

目录

摘要.........................................................I

Abstract..............................................................................................................................II

引言.........................................................1

1建筑部分.......................................................3

1.1建筑方案论述..............................................3

1.2建筑设计说明..............................................4

2结构部分.......................................................5

2.1结构设计基本说明..........................................5

2.2截面设计..................................................7

2.3荷载汇集..................................................8

2.4框架内力分析..............................................9

2.5板式楼梯计算.............................................79

2.6基础的设计...............................................82

结语........................................................86

参考文献........................................................90

附件1建筑图纸..................................................92

附件2结构图纸..................................................94

致谢........................................................95

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摘要

这篇设计的题目为《沈阳市福隆雅居小区1号楼建筑结构设计》，为民

用住宅楼设计，建筑面积为4118.4平方米，层高3米，共5层。结构为钢筋

混凝土框架结构。

框架结构设计已经成为了土木工程专业学习的重点，此结构非常适合住

宅的建筑设计。框架结构的优点在于对空间的分布很巧妙，自身重量轻，并

且非常节省材料。另一方面，框架结构可以比较灵活的配合建筑平面布置。

框架结构的梁柱构件方便于标准化和定型，装配整体结构便于采用，这样可

以缩短工期。此外，采用混凝土框架结构，结构整体性非常好。

我本次的建筑结构设计是在沈阳市，根据沈阳城市学院土木工程专业的

2020届毕业设计任务书要求，我这次设计的建筑抗震设防烈度为7度，建筑

场地类别为n类，基本风压基本风压为0.55kN/n?,基本雪压为0.50kN/n?,

结构正常使用年限为50年，室内外高差为0.45m。本次设计严格按照相应规

范进行设计，在保证居住安全性的基础上提高了其他特性。

在这次的建筑结构设计中，首先运用CAD软件和天正建筑软件进行了建

筑图的绘制，包括各层平面图、立面图和剖面图，建筑绘制完成后进行了结

构图的绘制，包括框架梁柱配筋图等。之后要对荷载进行详细的计算，在计

算了恒荷载活荷载的基础上运用盈建科软件，首先进行模型的输入和荷载的

输入，接着对楼层进行组装后导出计算书。在基础的计算部分和楼梯的计算

部分进行了手算。

关键词：框架结构；建筑；设计

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Abstract

Thetitleofthisdesignis"BuildingStructureDesignofBuilding1ofFulong

YajuCommunityinShenyangCity".Itisdesignedforcivilresidentialbuildings

withaconstructionareaof4118.4squaremetersandafloorheightof3meters

withatotalof5floors.Thestructureisareinforcedconcreteframestructure.

Framestructuredesignhasbecomethefocusofcivilengineeringmajors,this

structureisverysuitableforresidentialarchitecturaldesign.Theadvantageofthe

framestructureisthatthedistributionofthespaceisveryclever,itsweightislight,

andthematerialisverysaving.Ontheotherhand,theframestructurecanbemore

flexiblymatchedwiththebuildinglayout.Thebeamandcolumnmembersofthe

framestructureareconvenientforstandardizationandshaping,andtheoverall

assemblystructureiseasytoadopt,whichcanshortentheconstructionperiod.In

addition,theuseofconcreteframestructure,thestructuralintegrityisverygood.

MycurrentarchitecturaldesignisinShenyangCity.Accordingtothe

requirementsofthe2020graduationdesigntaskbookoftheCivilEngineering

MajorofShenyangCityUniversity,theseismicfortificationintensityofthe

buildingIdesignedthistimeis7degrees,theconstructionsitecategoryiscategory

II,andthebasicwindThebasicwindpressureis0.55kN/m2,thebasicsnow

pressureis0.50kN/m2,thenormalservicelifeofthestructureis50years,andthe

indoorandoutdoorheightdifferenceis0.45m.Thisdesignisdesignedinstrict

accordancewiththecorrespondingspecifications,andothercharacteristicsare

improvedonthebasisofensuringresidentialsafety.

Inthisarchitecturalstructuredesign,theCADsoftwareandTianzheng

architecturalsoftwarewereusedtodrawthearchitecturaldrawings,includingthe

floorplan,elevationandcross-sectionofeachfloor.Afterthearchitecturaldrawing

wascompleted,thestructuraldrawingsweredrawn,includingtheframebeams

Columnreinforcementdiagrametc.Afterthat,adetailedcalculationoftheloadis

required.Onthebasisofthecalculationoftheconstantloadandliveload,the

Yingjiansoftwareisusedtofirstinputthemodelandload,andthenassemblethe

floortoderivethecalculationbook.Inthecalculationpartofthefoundationand

thecalculationpartofthestairs,handcalculationswereperformed.

Keywords:Framestructure;Architecture;Design

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引言

在当今社会的发展过程中，住宅的设计在建筑设计中尤为重要。在当今

的时代背景下，多层的钢筋混凝土住宅楼有很大的优势，而且大多住宅楼都

是选用此结构。我的设计主要是以安全和舒适为主要特点。在此基础上来提

升其他的特性，比如绿色建筑。在喧嚣的城市生活环境中，舒适安静的住宅

是可以使人们在紧张的工作学习生活中放松下来的。所以我的设计是旨在为

居民提供居住的舒适环境。

在此次毕业设计中，培养了我们把理论和实际有效的结合起来的能力。

根据在大学期间学过的理论和实践知识，结合自身的能力进行设计。在这次

设计中强化了对知识体系的完整运用能力也提高了自己动手解决问题的能力。

建筑结构设计的基础是结构设计。并且建筑物的结构设计也是保证设计安全

稳定的前提。在土木工程专业的学习中，建筑物的结构设计是重点。

在进行毕业设计期间，我对一些书目例如《结构力学》《房屋建筑学》

《建筑结构抗震设计》等进行温习，为此次毕业设计提供了理论的依据。本

论文对设计理论、方法、计算过程等等进行了详细阐述。在通过自己的查找

资料和老师的帮助下，提高了分析问题的能力，巩固了专业知识。在进行绘

图过程中，熟练掌握CAD、天正建筑、盈建科等软件。

此说明书主要是对设计方案的表述，表述的方案包括：选择适合的柱距、

设计柱的截面尺寸、房间的分布、荷载的计算、框架内力分析、楼梯的计算、

基础的计算等几个方面。在建筑设计方面，首先绘制了建筑平面图，然后绘

制了立面图、和剖面图。之后进行楼梯的设计和绘制楼梯的详图，最后对建

筑设计说明进行汇编。对于结构方面的设计，首先是根据沈阳地区的气象条

件和地质条件，对地基和基础进行设计。然后绘制结构图，对于计算书的汇

编主要是运用了盈建科软件，首先是根据建筑图与结构图，输入建筑的模型，

先输入一层的柱、梁、板，接着输入标准层，最后是顶层。之后对楼层进行

组装。最后把计算书导出，修改后填入建筑结构设计说明书。

在这次的毕业设计过程中，我对大学期间学过的知识进行了巩固与复习，

也为未来的学习工作打下了基础。在导师老师的细心指导下，我领悟到了做

事需要耐心、信心和严谨的态度，同时也感谢同学对我的帮助。并且我知道

自己还有很多需要学习的方面，在今后的学习工作中，我也会全力以赴的去

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完成每一个任务。

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1建筑部分

1.1建筑方案论述

在大学生越来越多的今天，学校对公寓楼的设计就需要更加的看重。本

课题旨在深入学生公寓的建筑结构设计，自主设计建筑方案，独立绘制图纸。

结合具体地质，满足当代大学生对宿舍楼的各种需求，进行针对性的住宅楼

建筑结构设计，以满足安全适用耐久的住宅楼设计。

1.1.1工程概述

(1)项目名称:沈阳市福隆雅居小区1号楼

(2)建设地点:沈阳市

(3)建筑面积:4118.4平方米

(4)建筑层数:5层

(5)地震设防烈度：七度⑴

1.1.2设计依据

(1)国家标准、规范、规程

《混凝土结构设计规范》GB50011-2016

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑设计防火规范》GB50011-2010

(2)参考书

孙训方，材料力学.［M］高等教育出版社

汪国辉.建筑框架结构设计的具体方式分析.加］建筑与装饰

(3)沈阳城市学院土木工程专业2020届毕业设计任务书

1.1.3平面设计

(1)柱距

该设计要求是框架结构，为了能满足其使用功能要求和房间布置，而采用

4.5m的柱距进行设计。

(2)跨度

该设计要求是框架架构，为了满足使用功能和房间的布置情况，主体横向

采用14跨。

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1.1.4立面设计

建筑的立面设计主要考虑了住宅的安全性和实用性。安全是建筑设计的

主要考虑内容，在保证安全的前提下，再尽力的体现建筑的其他特性，如保

暖性。

1.1.5剖面设计

（1）建筑层高的确定

根据建筑规范，层高为3米，五层共16.3米。

（2）室内外高差的确定

室内外高差0.450m

（3）屋面排水设计

此设计为斜屋顶，有利于排水⑵

1.2建筑设计说明

建筑耐久年限为50年，该建筑标高单位为：16.3m,总平面尺寸单位为：

4118.4m。建筑外墙均为200mm厚混凝土砌块，外墙饰面砖吸水率不大于3%,

外墙找平材料的抗拉强度不应小于面砖粘贴的粘贴强度。各部分在铺设防水

卷材后必须采取保护措施，以防施工组织不当破坏防水材料，万一有破损，

必须修补完备后在进行下一道工序⑶。

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2结构部分

2.1结构设计基本说明

2.1.1基本资料

(1)气象条件

22

沈阳地区基本雪压0.50kN/m,基本风压0.55kN/m0

(2)水文及工程地质条件：

拟建基地场地平坦，无较大差异

建筑场地类别：II类场地；

根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表2.1所示:

表2.1建筑地层一览表

序号岩土分类土层厚度(m)地基承载力(kPa)

1杂填土0.8

2粉质粘土3.0200

3砂砾5.0300

注：(1)地下水位：-16m

(2)冻土深度：-1.2m

2.1.2设计依据

(1)国家标准、规范、规程

混凝土结构设计规范GB50011-2016.

建筑结构荷载规范GB50009-2012.

建筑地基基础设计规范GB50007-2011.

建筑结构制图标准GB/T50105-2010.

(1)参考书

包世华，龙驭球《结构力学》2010

庄崖屏，江见鲸《房屋建筑学》1996

赵静，张瑞云.土木工程专业毕业设计应注重结构概念强化应用2005

2.1.3结构布置说明

本工程主体为5层钢筋混凝土框架结构，建筑结构总高度为16.3m,抗

震设防烈度为七度，结构正常使用年限为50年⑷。室内外高差0.450m。在结

构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系。在计算荷载

之前，根据设计经验初估了梁，柱截面尺寸，并进行了验算。

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2.1.4地震作用

我此次项目的所在地为辽宁省沈阳市，根据《建筑抗震设计规范》抗震

设防烈度为7度，住宅楼的地震等级达到设计要求。

2.1.5配筋计算

由于本工程按七度设防设计，因此进行了抗震设计，其设计原则是：“强

柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”⑸。

2.1.6基础设计

根据提供资料，选用柱下独立基础进行设计。

2.1.7结构布置

该建筑为住宅楼，楼层为5层，结构主体高度为16.3m。该工程采用钢筋

混凝土框架结构体系⑹，结构平面布置图如图2.1所示：

3)飞@@@

4500「_____________4500「JOOP1f24QO-30。0

图2.1结构平面布置图

框架结构承重方案的选择：

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和横载经次梁间接或直接传至主

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梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基⑺。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本楼框架的承重方案

主要为横纵向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大⑻，增加框架的

横向侧移刚度⑼。

2.2截面设计

2.2.1梁柱截面设计

(1)框架柱

此建筑为丙类建筑，抗震设防烈度为七度，建筑高度<24m,所以抗震等

级为三级，查表得框架结构轴压比限值［口=0.85。

根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：

N/(febh)W0.85(三级框架)3T

框架柱的负荷面积内按7kN/n?初估

边柱负载面积2.lX2.4m2

中柱负载面积4.8X4.8m2

Ac>N/同工3-2

N=j3FgKn3-3

式中：B—数，当柱分别为边柱，等跨中柱和不等跨中柱时，B值分别取

1.3,1.2,1.25；

F—框架柱的负荷面积；

gE—框架柱负荷面积上的荷载值，一般取12〜15kN/m2；

n—楼层数；

九一混凝土轴心抗压强度设计值。

边柱：Ac245279mm2

中柱：Ac^l3268mm2

选取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面高度分别为400m、400mm0

根据上述计算结果并考虑其他因素，本设计中柱截面尺寸取值如下：

取bc=hc=400mmX400mm(1层〜6层)。

⑵框架梁

由挠度、裂度控制：h=(l/8〜1/12)L,b=(l/2〜l/3)h

纵向框架梁截面尺寸：hb=(l/8-l/12)L=(1/8〜1/12)X4800

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=600mm~400mm,取500mm

bb=(l/2~l/3)h=(l/2-l/3)X500=250mm-170mm且＞不应小于0.5也=

200mm

贝ij取bb=200mm^0.5bc=200mm

bbXhb=200mmX500mm

横向框架梁截面尺寸：hb=(l/8-l/12)L=(l/8~l/12)X4800

=600mm~400mm,取500mm

bb=(l/2〜l/3)h

=(1/2〜1/3)X500=250mm〜170mm且bb

不应小于0.5bc=200mm

则取bb=200mm^0.5bc=200mm

bbXhb=200mmX500mm

次梁截面尺寸：hb=(1/8-1/12)L=(1/18-1/12)X4200

二530mm〜350mm,取400mm

bb=(l/2〜l/3)h=(l/2〜1/3)X400

=200mm~140mm,取200mm

bbXhb=200mmX400mm

（3）楼板

标准跨：1/40X4800=120mm取h=120mm

2.3荷载汇集

2.3.1恒载

（1）恒载

①屋面（不上人）3kN/m2

②楼面1.9kN/m2

③梁重（考虑梁上抹灰，取梁自重26kN/m3）

软件自行计算

④墙重

外墙（200mm厚）10.16kN/m

内墙（200mm厚）6.76kN/m

⑤柱（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27kN/m3）

软件自行计算

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⑥门、窗

门0.20kN/m2

窗0.40kN/m2

2.3.2活荷载

雪活载：0.50kN/m2

风活载：0.55kN/m2

卧室等：2.0kN/m2

厕所：2.5kN/m2

楼梯：2.5kN/m2

不上人屋面：0.5kN/m2

2.4框架内力分析

2.4.1设计参数

结构总体信息

结构体系框架结构

结构材料信息钢筋混凝土

结构所在地区全国

地下室层数1

恒活荷载计算信息施工模拟三

风荷载计算信息一般计算方式

地震作用计算信息计算水平地震作用

是否计算吊车荷载否

是否计算人防荷载否

是否生成传给基础的刚度是

凝聚局部楼层刚度时考虑的底部层数（0表

5

示全部楼层）

上部结构计算考虑基础结构否

施工模拟加载层步长1

计算控制信息

水平力与整体坐标夹角（。）0.00

梁刚度放大系数按2010《混凝土规范》取值是

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梁刚度放大系数上限2.00

边梁刚度放大系数上限1.50

板元细分最大控制长度(m)1.00

弹性楼板荷载计算方式平面导荷

膜单元类型经典膜元(QA4)

考虑梁端刚域是

考虑柱端刚域是

墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点否

结构计算时考虑楼梯刚度是

梁与弹性板变形协调否

弹性板与梁协调时考虑梁向下相对偏移否

地下室楼板强制采用刚性楼板假定否

梁墙自重扣除与柱重叠部分是

楼板自重扣除与梁墙重叠部分否

是否输出节点位移否

地震内力按全楼弹性板6计算否

求解器设定内存0

是否考虑P-Delt效应否

进行屈曲分析否

自动计算现浇板自重是

风荷载信息

执行规范GB50009-2012

地面粗糙程度B

修正后的基本风压(kN/n?)0.55

风荷载计算用阻尼比(％)5.0

结构X向基本周期(s)0.20

结构Y向基本周期(s)0.20

承载力设计时风荷载效应放大系数1.0

考虑顺风向风振是

多方向风角度

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考虑横向风振否

考虑扭转风振否

自动计算结构宽深是

风荷载体型系数分段数1

第一段

最高层号7

X迎风0.80

X背风-0.50

X侧风0.00

X挡风1.00

Y迎风0.80

Y背风-0.50

Y侧风0.00

Y挡风1.00

地震信息

设计地震分组一

按地震动区划图GB18306-2015计算否

设防烈度7(0.1g)

场地类别II

特征周期(s)0.35

周期折减系数0.75

特征值分析类型WYD-RITZ

振型数确定方式用户定义

用户定义振型数15

按主振型确定地震内力符号否

碎框架抗震等级三级

抗震构造措施的抗震等级不改变

阻尼比确定方法全楼统一

结构的阻尼比(%)5.0

是否考虑偶然偏心是

本科论文

X向偶然偏心值0.05

Y向偶然偏心值0.05

偶然偏心计算方法等效扭矩法（传统法）

减震隔震附加阻尼比算法强制解耦

最大附加阻尼比0.25

调整后的水平向减震系数（p/w）1.00

是否考虑双向地震扭转效应是

自动计算最不利地震方向的作用否

活荷载重力荷载代表值组合系数0.50

地震影响系数最大值0.080

罕遇地震影响系数最大值0.500

使用自定义地震影响系数曲线否

地震作用放大方法全楼统一

全楼地震力放大系数1.00

是否考虑性能设计否

设计信息

是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力是

是否扭转效应明显否

是否自动计算动位移比例系数否

第一平动周期方向动位移比例（0-1）0.50

第二平动周期方向动位移比例（0~1）0.50

与柱相连的框架梁端M、V不调整否

考虑双向地震时内力调整方式先考虑双向地震再调整

梁端负弯矩调幅系数0.85

梁扭矩折减系数0.40

按竖向构件内力统计层地震剪力否

位移角小于此值时，位移比设置为10.00020

活荷载信息

柱、墙活荷载是否折减是

计算截面以上层数折减系数

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11.00

2-30.85

4-50.70

6-80.65

9-200.60

20层以上0.55

楼面梁活荷载折减不折减

考虑活荷不利布置的最高层号0

梁活荷载内力放大系数1.00

构件设计信息

柱配筋计算原则双偏压

连梁按对称配筋设计否

抗震设计的框架梁端配筋考虑受压钢筋是

矩形混凝土梁按T形梁配筋否

按简化方法计算柱剪跨比(Hn/2ho)是

梁压弯设计控制轴压比0.40

梁端配筋内力取值位置(0-节点，1-支座边)0.00

框架柱的轴压比限值按框架结构采用否

梁保护层厚度(mm)20

柱保护层厚度(mm)20

材料信息

混凝土容重(kN/m3)26.00

梁箍筋间距(mm)100

柱箍筋间距(mm)100

钢筋强度

HRB400钢筋强度设计值(N/mn?)360

地下信息

土的水平抗力系数的比例系数(MN/n?)10.00

扣除地面以下几层回填土约束0

外墙分布筋保护层厚度(mm)35

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回填土容重(kN/m3)18.00

回填土侧压力系数0.50

室外地平标高(m)-0.35

地下水位标高(m)-20.00

室外地面附加荷载(kN/n?)0.00

基础水工况组合方式叠加

按反应位移法计算地下结构的地震作用否

荷载组合

结构重要性系数1.00

恒载分项系数1.20

活载分项系数1.40

活荷载组合值系数0.70

活荷载频遇值系数0.60

活荷载准永久值系数0.50

考虑结构设计使用年限的活荷载调整系数1.00

风荷载分项系数1.40

风荷载组合值系数0.60

风荷载频遇值系数0.40

风荷载是否参与地震组合否

水平地震力分项系数1.30

2.4.2结构基本信息

表2.2楼层属性

层号塔号属性

61标准层4

51标准层3

41标准层3

31标准层3

21标准层2

11标准层1地下1层

表2.3塔属性

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塔号属性值

结构体系框架结构

结构X向基本周期（s）0.20

结构Y向基本周期（s）0.20

1

水平风荷载体型分段数1

分段号1

最高层号6

挡风系数1.00

迎风面系数0.80

背风面系数-0.50

侧风面系数0.00

0.2V0调整分段数0

0.2V0调整时楼层剪力最小倍数0.20

0.2V0调整时各层框架剪力最大值的倍数1.50

构件统计

表2.4各层构件数量、构件材料和层高（单位：m）

层号塔号梁数柱数支撑数墙数层高累计高度

6110545003.00018.000

5114645003.00015.000

4115245003.00012.000

3115245003.0009.000

2115245003.0006.000

1115245003.0003.000

表2.5保护层（单位：mm）

层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层

6120200

5120200

4120200

3120200

（续表）

层号塔号梁保护层柱保护层墙保护层

本科论文

2120200

1120200

表2.6混凝土构件

梁数柱数支撑数墙数

层号塔号

（混凝土/主筋）（混凝土/主筋）（混凝土/主筋）（混凝土/主筋）

1145(C30/360)50(C40/360)o(co/o)o(co/o)

7

10(C0/0)12(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1105(C30/360)45(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

6

1146(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

5

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

41152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1105(C30/360)45(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

3

1146(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

2

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

1

1152(C30/360)46(C30/360)0(C0/0)0(C0/0)

表2.7箍筋（墙分布筋）

梁数柱数支撑数墙数边缘构件

层号塔号

（箍筋）（箍筋）（箍筋）（水平/竖向）（箍筋）

61105(360)45(360)0(0)0(0/0)(270)

51146(360)46(360)0(0)