1、目录第 1 章 建筑设计 - 1 -1.1 建筑概况 .- 1 -1.2 工程概况 .- 1 -1.3 设计资料 .- 1 -1.4 建筑要求 .- 2 -1.5 采光、通风、防火设计 .- 2 -1.6 建筑细部设计 .- 2 -1.7 参考资料 .- 2 -第 2 章 结构设计 .- 4 -2.1 框架结构的设计 .- 4 -2.1.1 工程概况 .- 4 -2.1.2 设计资料 .- 4 -2.2 框架结构设计计算 .- 5 -2.2.1 梁柱面、梁跨度及柱高的确定 - 5 -2.2.2 载荷计算 .- 8 -2.2.3 水平地震力作用下框架的侧移验算 .- 11 -2.2.4 水平地震
2、作用下，横向框架得内力分析 .- 16 -2.2.5 竖向荷载作用下横梁框架的内力分析 .- 21 -2.2.6 内力组合 .- 32 -2.2.7 截面设计 .- 37 -2.3 基础设计 - 53 -2.3.1 荷载设计值 - 53 -2.3.2 外柱独立基础的计算 - 54 -2.3.3 内柱独立基础的计算 - 56 -2.4 楼板设计 - 58 -2.4.1 楼板类型及设计方法的选择 - 58 -2.4.2 荷载设计值 - 59 -2.4.3 计算跨度 - 60 -2.4.4 弯矩计算 - 60 -2.4.5 截面设计 - 61 - 0 -第 1章 建筑设计1.1 建筑概况 1.设计题
3、目：西铁中综合服务楼2.建筑面积：65003.建筑总高度：19.650（室外地坪算起）4.建筑层数：五层5.结构类型：框架结构1.2 工程概况该旅馆为五层钢筋框架结构体系，建筑面积约 6500m2，建筑物平面为 V 字形。走廊宽度 2.4m，标准层高 3.6m，室内外高差 0.45m，其它轴网尺寸等详见平面简图。1.3 设计资料1.气象条件：本地区基本风压 0.40KN/，基本雪压 0.25KN/2.抗震烈度：8 度第一组3.工程地质条件建筑地点冰冻深度 0.7M；建筑场地类别：类场地土；4.屋面做法：防水层：二毡三油或三毡四油结合层：冷底子油热马蹄脂二道保温层：水泥石保温层（200mm 厚）
4、找平层：20mm 厚 1：3 水泥砂浆结构层：100mm 厚钢筋砼屋面板板底抹灰：粉底 15mm 厚5.楼面做法：水磨石地面120现浇砼板粉底（或吊顶）15mm 厚6.材料梁、柱、板统一采用混凝土强度等级为 C30，纵筋采用 HPB335，箍筋采用- 1 -HPB235，板筋采用 HPB235 级钢筋1.4 建筑要求建筑等级:耐火等级为级抗震等级为级设计使用年限 50 年1.5 采光、通风、防火设计1.采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，从而形成“穿堂风” ，取得良好的效果以便于通风。2.防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公
5、共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该建筑的总高度 19.2m 属多层建筑，因而根据高层民用建筑设计防火规范（2005 版 GB50045-95）规定，楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。1.6 建筑细部设计1.建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。2.建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。3.采暖地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。4.室内应尽量利用天然采光。5.房屋之间的送风和排风管道采取消声处理措施。6.为满足
6、防火和安全疏散要求，设有三部楼梯。7.房屋内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。1.7 参考资料总图制图标准 （GB50103-2010）房屋建筑制图统一标准 （GB50001-2010）建筑结构制图标准 （GB50105-2010）- 2 -高层民用建筑设计防火规范 （GB50045-95）民用建筑设计通则 （GB50352-2005）建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）砌体结构设计规范 （GB50003-2011）混凝土结构设计规范 （GB50010-2011）钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 （JGJ3-91）建筑地基基础设计规范 （GB50
7、007-2011）建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）- 3 -第 2章 结构设计2.1 框架结构的设计2.1.1 工程概况旅馆为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约 6500m2，建筑物平面为 V 字形。底层层高 3.9m，其它层为 3.6m，室内外高差 0.45m，因毕业设计未给定0.000 标高所对应绝对标高，框架平面柱网布置如图 21 所示：图 2-1 框架平面柱网布置2.1.2 设计资料1.气象条件基本风压 0.40N/m2,基本雪压 0.25N/m22.抗震设防烈度8 度第一组，设计基本地震加速度值为 0.2g3.工程地质条件 地层由杂填土、黄土、古土壤、中粗砂和粉质粘土组成
8、，地下水在勘测期内稳定水位埋深在 9.50-11.60m 间，地基承载力特征值 。kpaf1604.屋面及楼面做法- 4 -屋面做法：防水层：二毡三油或三毡四油结合层：冷底子油热马蹄脂二道保温层：水泥石保温层（200mm 厚）找平层：20mm 厚 1：3 水泥砂浆结构层：120mm 厚钢筋砼屋面板板底抹灰：粉底 15mm 厚楼面做法：水磨石地面： 120现浇砼板粉底（或吊顶）15mm 厚5.材料砼强度等级为 C30，纵筋 HRB335、篐筋 HPB2356.设计依据建筑地基基础设计规范GB50007-2011建筑结构荷载规范GB50009-2001混凝土结构设计规范GB500102011建筑抗
9、震设计规范GB5000112010混凝土结构设计规范理解与应用中国建筑工业出版社 2002混凝土结构设计规范算例中国建筑工业出版社 20032.2 框架结构设计计算2.2.1梁柱面、梁跨度及柱高的确定1.初估截面尺寸板厚：取 = = =97.5 取 120mmh401l39横梁：高 = =（ ） 6900=862.5575 取 600mm8l281纵梁：高 = =（ ） 6900=487.5325 取 500mmh1梁宽：b=（ ） 且 =11.532bh为了便于施工，统一取梁的宽度 b=250mm2.框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算（1）柱组合的轴压力设计值 nFgNE-
10、5 -注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数按简支状态计算柱的负载面积F折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取 14kN/m2Eg为验算截面以上的楼层层数n（2） cncfuNA/注： 为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则 取 0.9n nu为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为 C30 混凝土，则 取cf cf14.3kN/mm2（3）计算过程对于边柱：=1.313.5145=1228.5（kN/mm 2）nFgNE=1228.5103/0.914.3=95454.55（ mm 2）ccfuA/对于内柱：=1.218.18145=1527.12（kN）ngE=1527.12103
11、/0.914.3=118657.34（mm 2）ccfuN/因此：取柱 bh=500mm500 mm 即可满足设计要求 柱：一、二、三、四、五层，bh500mm500mm 梁：梁编号见图 2-2其中：L 1：bh250mm600mm L2：bh250mm600mmL3：bh250mm600mmL4：bh250mm400mmL5：bh250mm500mmL6：bh250mm500mm- 6 -图 2-2 框架梁编号3.梁的计算跨度 如图 2-3 所示，框架梁的计算跨度以上柱柱形心线为准，由于建筑轴线与墙重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同。图 2-3 梁的计算跨度4.柱高度底层高度 h3.9m+0
12、.45m4.35m，其中 3.9m 为底层层高，0.45 为室内外高差。其它柱高等于层高即 3.6m，由此得框架计算简图（图 2-4） 。- 7 -Z212图 2-4 横向框架计算简图及柱编号2.2.2 载荷计算1.屋面均布恒载按屋面得做法逐项计算均布载荷，计算时注意：吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。二毡三油防水层 0.35 kN/m 2冷底子油两道结合层 0.05 kN/m 2- 8 -200mm 厚水泥石保温层 0.26.5=1.3 kN/m 220mm 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m 2120mm 钢筋砼屋面板结构层 0.12025=
13、3 kN/m 2粉底或吊顶 0.5 kN/m 2共 计 5.6kN/m 2屋面恒载标准值为：（73.9+0.25）（6.92+2.4+0.25）5.6=2538kN2.楼面均布恒载按楼面做法逐项计算水磨石地面 0.65kN/m 2120mm 厚钢筋混凝土整浇层 0.1225=3kN/m 2粉底或吊顶 0.5kN/m 2共计 4.15kN/m 2 楼面恒载标准值为：（73.9+0.25）（6.92+2.4+0.25）4.15=1881kN3.屋面均布活载计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷 0.25kN/m2由于屋面雪荷载 0.25kN/m20.5kN/m2则屋面均布活荷载取 0.5kN/m2
14、则屋面荷载标准值为0.5(73.9+0.25)(6.92+2.4+0.25)=226kN4.楼面均布活荷载楼面均布活荷载对旅馆的一般房间为 1.5kN/m2，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为 2.0kN/m2。为方便计算，此处偏安全地统一取均布载荷为 2.0kN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.0（73.9+0.25）（6.92+2.4+0.25）=906kN5.梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱得抹灰重量）如表 21 所示梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。例: 梁的净长为1Lmhb6.025. mhb75.605.则每根的重量为： kNk3/275.9其它梁柱自重见表 2-1-
15、9 -表 2-1 梁柱自重 编号 截面 长度 m 根数 每根重量 kN1L0.250.6 6.275 45=20 27.320.250.6 2.15 25=10 9.43L0.250.6 6.275 125=60 27.340.250.4 2.15 65=30 6.25L0.250.5 3.4 145=70 12.360.250.5 3.4 145=70 12.31Z0.50.5 4.35 84=32 31.720.50.5 3.6 844=128 26.26.墙体自重墙体均为 250 厚填充墙，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。单位面积墙体重量为： 0.295.5=1.6kN/墙体自重计
16、算见表 22表 22 墙体自重墙体 每片面积（） 片数 重量 kN底层纵墙 3.43.4 26 481底层横墙 3.36.3 11 366标准层纵墙 3.13.4 27 455标准层横墙 36.3 16 4847.载荷分层总汇顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载 50楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。- 10 -将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下：第五层： kNG4375第四层： 6.98第三层： 3第二层： k.42第一层： N91建筑物总重力荷载代表值
17、为：liG1=67094.45kN 51 24196.48.96.4837ii kNG质点重力载荷值见图 2-5 =图 2-5 质点重力荷载值2.2.3水平地震力作用下框架的侧移验算1.横梁线刚度混凝土 C30，Ec=310 3 kN/在框架结构中，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，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的便框架梁取 I=1.5I0（I 0为梁的截面惯性矩） ，对中框架梁取 I=2.0I0，若为装配楼板，带现浇层的楼面，则对边框架梁取 I=1.2I0，对中框梁取 I=1.5I0。横梁的线刚度计算结果列于表 2-3：- 11 -表 2
18、-3 横梁线刚度边框架梁 中框架梁梁号 L截面 )(mhb跨度 )(L惯性矩 1230bhI405.Ib)(4mLEIKb)(kN02I)(4mLEIKb)(kN10.250.66.774.510-36.7510-32.99104 - -2L0.250.62.654.510-36.7510-37.64104 - -30.250.66.771.310-3 - - 910-3 3.991044L0.250.42.652.610-3 - -2.610-32.9410450.250.53.902.610-33.910-3 3104 5.210-3 41046L0.250.53.902.610-33.9
19、10-3 3104 5.210-3 41042.横向框架柱的侧移刚度 D 值柱线刚度列于表 2-4，横向框架柱侧移刚度 D 值计算见表 2-5表 2-4 柱线刚度柱号Z截面 )(2m柱高度 )(h惯性矩 1230bhI)(4m线刚度(khEIKcnm)10.50.5 4.35 5.2110-3 3.5910420.50.5 3.6 5.2110-3 4.34104- 12 -表 2-5 横向框架柱侧移刚度 D 值计算项目 柱 层 类型数 )(2一 般 层cbk底 层c )(2一 般 层k5.0底 层 )/(12mkNhc根数边框架边柱 0.83 0.47 10630 4边框架中柱 5.12 0
20、.789 17845 4中框架边柱 1.11 0.518 11716 12中框架中柱 1.93 0.618 13977 12底层 D- - 422216 -边框架边柱 0.69 0.257 10328 4边框架中柱 2.45 0.55 22104 4中框架边柱 0.92 0.315 12659 12中框架中柱 1.6 0.445 17884 12二三四五层 D - - 496244 -3.横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下
21、式求得结构的基本周期。 T017.式中： 基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，0取 0.8框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的T地震力及位移。 是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定- 13 -点位移，然后由 求出 ，再用 求得框架结构的底部剪力，进而求出框架T11T各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表 2-6：表 26 横向框架顶点位移层次)(kNGi)(ki )/(mkNDi 层间相对位移 iiDGSi5 4377 4377 496244 0.009 0.1524 4949 9326 496244 0.018 0.1433 494
22、9 14275 496244 0.029 0.1252 4949 19224 496244 0.039 0.0961 4991 24215 422216 0.057 0.057)(53.012.8.07sT4.横向地震作用计算在类场地，8 度设防烈度，结构的特征周期 和地震影响系数 为：gTmax=0.35（s） =0.08gmax由于 ，应考虑顶点附加地震作用。)(49.035.14.)(53.01 sTTg由于 固按 计算 按底部剪力法求得的基底剪力，g 780n若按：分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一EKiiFHG般层，这种分布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时
23、程分析法和振型分析法求得的结果，特别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入 ，即顶部附加地震作用系数考虑顶n部地震力的加大。 考虑了结构周期和场地的影响，且使修正后的剪力分布与n实际更加吻合。因此引入 n= =0.080.53+0.07=0.112 n07.8.1T结构横向总水平地震作用标准值：=51max9.01.)(iigEKGF 132458.03.09. - 14 -注： 为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代518.0iG表值得 85% 顶点附加水平地震作用：kNFEKn1273.0各层横向地震剪力计算见表 2-7，其中：)(51
24、nEJiiiHG表 27 格层横向地震作用及楼层地震剪力层次 ihiiiHG51/jiiHGiFiV5 3.6 18.75 4377 82069 0.298 426.82 426.824 3.6 15.15 4949 74977 0.272 273.66 700.483 3.6 11.55 4949 57161 0.208 209.27 909.752 3.6 7.95 4949 39344 0.143 143.86 1053.611 4.35 4.35 4991 21711 0.079 79.48 1133.09注：表中第五层 中加入了iFn横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图 2-6-
25、15 -(a)b图 2-6 横向框架各层水平地震作用和地震剪力（a）水平地震作用 （b）地震剪力5.横向框架抗震变动验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表 28，层间弹性相对转角均满足要求 501e表 2-8 横向变形验算层次层间剪力 )(kNVi层间刚度 )(kDi层间位移 )(/mVi层高 )(hi层间相对弹性转角 e5 426.82 496244 0.00086 3.6 1/41864 700.48 496244 0.00141 3.6 1/25533 909.75 496244 0.00183 3.6 1/19672 1053.61 496244 0.00212 3.6 1/1698
26、1 1133.09 422216 0.00268 4.35 1/16232.2.4水平地震作用下，横向框架得内力分析以中框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同。故不再在赘述。- 16 -框架柱剪力及弯矩计算，采用 D 值法，其结果见表 29表 2-9 框架柱剪力及弯矩计算表层 次 5 4 3 2 1层 高 h3.6 3.6 3.6 3.6 4.35层间剪力 iV426.82 700.48 909.75 1053.6 1133.1层间刚度 iD496244 496244 496244 496244 422216im12659 12659 12659 12659 1
27、1716)(kNi11 18 23 27 31K0.92 0.92 0.92 0.92 1.11)(y0.35 0.40 0.45 0.50 0.64）（上Mk25.74 38.88 45.54 48.6 48.55L轴柱（Q） ）（下 mN13.86 25.92 37.26 48.6 86.3iD17884 17884 17884 17884 13977)(kVi15 23 33 38 38K1.6 1.6 1.6 1.6 1.93)(my0.37 0.42 0.47 0.5 0.57）（上MkN34.02 52.2 62.96 68.4 71.08M轴柱（P） ）（下19.98 37.8
28、55.84 68.4 94.22注： 3,210yyiimiDV/iih)(上 iyM下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表 210- 17 -表 2-10 地震作用下框架深端弯矩及柱轴力层次 n5 4 3 2 1)(ml6.775 6.775 6.775 6.775 6.775kNM左25.74 52.74 71.46 85.86 97.15)(右19.59 41.56 58.01 71.53 80.31LM 跨 Vb6.69 13.92 19.11 23.23 26.19)(ml2.65 2.65 2.65 2.65 2.65kN左14.43 30.62 42.75 52.71 59.17)(M
29、右14.43 30.62 42.75 52.71 59.17MP 跨 Vb10.81 23.11 32.26 39.78 44.66)(Lk6.69 20.61 39.72 62.95 89.14柱轴力 NM4.12 6.69 27.3 67.02 129.97中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见图 2-7，剪力及柱轴力见图 2-8- 18 -58.01629374464840.31976.2.8.5.971871529326.33867.41034295.7.图 2-7 地震作用下框架弯矩图（kNm）- 19 -6.910.8-9.04-6-4233.19619.23782
30、3.6.194.619.-7505-82784图 2-8 地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）- 20 -2.2.5竖向荷载作用下横梁框架的内力分析仍取中柱架计算1.荷载计算第五层梁的均布线荷载：LM 跨屋面均布恒载传给梁 5.63.9=21.84kN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.625=4.35kN/m恒载 26.19 kN/mMP 跨屋面均布恒载传给梁 5.63.9=21.84kN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.425=2.9kN/m恒载 24.74 kN/m第五层活载： 0.53.9=1.95kN/m第一、二、三、四层梁均布线荷载：LM 跨楼面均布恒载传给梁 4.153
31、.9=16.185 kN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.425=2.9 kN/m内横墙自重包括抹灰 0.295.5（3.6-0.6）=4.785 kN/m恒载 23.87 kN/mMP 跨楼面均布恒载传给梁 4.153.9=16.185 kN/m横梁自重（包括粉刷） 0.290.425=2.9 kN/m恒载 19.085 kN/m第一、二、三、四层活载 ： 2.03.9=7.8 kN/m第一、二、三、四层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰） 0.290.5253.9=14.14 kN纵墙自重（包括抹灰） 0.295.53.9（3.6-0.5）=19.28kN柱自重（包括抹灰） 0.540.54
32、3.625=26.244 kN总计 P = 59.67 kN- 21 -第一层柱自重：0.540.544.3525=31.7 kN中框架恒载及活荷载见图 2-9N124.7k/m69083/52LMPQ4=5.N31.(a)- 22 -LMPQ(b)1.95kN/m78/图 2-9 框架竖向荷载示意（a）恒载示意（b）活载示意2.用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可不考虑活荷载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当荷载占总荷载比例较小时，其影响很小，若活荷载占总荷载比例较大，可在截
33、面陪筋时，将跨中弯矩乘1.11.2 的放大系数予以调整。（1）固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表 2-11表 2-11 固端弯矩计算LM 跨 MP 跨简 图 固端弯矩 简 图 固端弯矩- 23 -265026504.7kN/m198/M7.8kN/m/PP1.=94675L8kN/m./3.=287k/65L.2019N/m1.2=4.2=.（2）分配系数计算考虑框架计算性,取半框架计算,半框架的梁柱线刚度如图 2-10 所示,切断的横梁线刚度为原来的一倍,分配系数按与节点连接的转动刚度比值计算.- 24 -3604512675.174.393.49.170364LM
34、图 2-10 半框架梁柱刚度示意(kN/m)例：L 柱顶层节点。 521.09.34.下 柱7.右 梁（3）传递系数远端固定,传递系为 1/2 远端滑动铰支传递系数为-1（4）弯矩分配恒荷载作用下,框架的弯矩分配计算见图 2-11，框架的弯矩图见图 2-13活荷载作用下,框架的弯矩分配计算见图 2-12，框架的弯矩图见图 2-14- 25 - 26 - 27 -67.4（ 539） 82（ 67.0） 35（ 4）238.9415273.98（ ）6（ ）（ ）0（ ） （ ）（ ）30.9（ 67）185（ 4）.21（ ）（ ）（ ）（ ）LM图 2-13 恒荷载作用下框架弯矩图(kN/m)- 28 -LM6.4913728.9（ 5）（ ）0（ ）5（ ）（ ）1476.9（ ）24（ 15）83（ ）0（ ）9.6（ ）1357（ ）（ ）（ ）7（ ）（ ）图 2-14 活荷载作用下框架弯矩图(kN/m)
