建筑结构设计计算书

目录

1. 建筑设计------------------------------------------------------3 1.1 设计基本资料----------------------------------------------3 1.1.1 建筑概况--------------------------------------------3 1.1.2 工程概况--------------------------------------------3 1.1.3 原始设计资料----------------------------------------3 1.2 建筑设计说明----------------------------------------------4 1.

2.1设计概要--------------------------------------------4 1.2.2 采光、通风、防火设计----------------------------------4 1.2.3 建筑细部设计----------------------------------------4

1.2.4 参考资料--------------------------------------------5

2. 结构设计------------------------------------------------------6 2.1 框架结构的设计-------------------------------------------6 2.1.1 工程概况-------------------------------------------6 2.1.2设计资料-------------------------------------------6 2.2 框架结构设计计算-----------------------------------------7 2.2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定----------------------7 2.2.2荷载计算------------------------------------------10 2.2.3水平地震力作用下框架的侧移验算--------------------14 2.2.4 水平地震作用下，横向框架得内力分析-----------------21 2.3 竖向荷载作用下横向框架的内力分析-------------------------25 2.4 内力组合-------------------------------------------------45

2.5 截面设计-------------------------------------------------52

3. 基础设计-----------------------------------------------------69 3.1 设计资料-------------------------------------------------69 3.2选用方案-------------------------------------------------69 3.3 基础截面尺寸及荷载的确定---------------------------------69 3.4 沿纵向地基验算-------------------------------------------72 3.5 基础底板配筋---------------------------------------------72 3.6 基础梁内力计算-------------------------------------------73

3.7 基础剪力计算---------------------------------------------75

4 楼板设计-----------------------------------------------------78

1

4.1 楼板类型及设计方法的选择---------------------------------78 4.2 荷载设计值-----------------------------------------------78 4.3 计算跨度-------------------------------------------------80 4.4 弯矩计算-------------------------------------------------80

4.5 截面设计-------------------------------------------------81

5 楼梯设计-----------------------------------------------------83 5.1 楼梯尺寸设计---------------------------------------------83 5.2 梯段板的设计---------------------------------------------84 5.3 平台板的计算---------------------------------------------85

5.4 平台梁的计算---------------------------------------------86

6 雨篷设计-----------------------------------------------------8

7 6.1 雨篷正截面承载力计算-------------------------------------87 6.2 雨篷梁计算-----------------------------------------------89 6.3 雨篷抗倾覆验算-------------------------------------------91 参考文献--------------------------------------------------------93 外文资料--------------------------------------------------------94 中文译文-------------------------------------------------------103 致谢---------------------------------------------------------107

2

1. 建筑设计

1.1 设计基本资料

1.1.1 建筑概况

1、设计题目：太原市某旅馆

2、建筑面积：6289.92㎡

3、建筑总高度：23.400ｍ（室外地坪算起）

4、建筑层数：七层

5、结构类型：钢筋混凝土框架结构

1.1.2 工程概况

该旅馆为七层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6000m2 ±5% ,建筑物平面为一字形，受场地限制，宽度≤16m ,长度≤60m 。根据建筑方案确定，房间开间3.6m ，进深6.6m ，走廊宽度2.4m ,底层层高3.6m ，标准层层高3.3m ，室内外高差0.45m ，其它轴网尺寸等详见平面简图。

框架梁、柱、屋面及楼面均采用现浇混凝土方式。

1.1.3 原始设计资料

1、气象条件

本地区夏季主导风向:南

基本风压: 0.40KN/㎡

基本雪压: 0.35KN/㎡

室外冬季设计温度: -15℃

2、抗震烈度：8度第一组，设计基本地震加速度值0.20g

3、工程地质条件

地下水位: 按室外地坪以下4m 考虑 ,地下水无侵蚀性；

土壤冻结深度：0.8m ；

土壤性质及情况：室外地面至地面以下8m 范围内为轻亚粘土层;

建筑场地类别：Ⅰ类场地土；

地基承载力特征值：fak = 160 KN/㎡；

3

4、屋面做法：

40mm厚的C20细石混凝土保护层

3mm厚1 : 3 石灰砂浆隔离层

卷材防水层

20mm厚的1 : 3 水泥砂浆找平层

100mm厚的钢筋混凝土现浇板

15mm厚的纸筋石灰抹底

5、楼面做法：

水磨石地面：

100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板

15mm厚的纸筋石灰抹底

6、材料

梁、板采用的混凝土强度等级为C30，柱采用的混凝土强度等级为C40, 纵筋采用HPB335，箍筋采用HPB235，板筋采用HPB235级钢筋。

1.2 建筑设计说明

1.2.1设计概要

建筑等级:耐火等级为Ⅱ级

抗震设防类别为丙类

设计使用年限70年

1.2.2 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，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该旅馆属多层建筑，因而根据《高层民用建筑设计防火规范》（2001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。

1.2.3 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

4

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、客房之间的送风和排风管道采取消声处理措施。

6、为满足防火和安全疏散要求，设有三部楼梯。

7、客房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。

1.2.4 参考资料

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《建筑抗震设计规范》（GB50010-2002）

《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《混凝土结构构造手册》（中国建筑工业出版社）

《建筑设计资料集》（一）（二）（三）集或新编有关分册

《房屋建筑学》（中国建筑工业出版社）

《建筑抗震设计技术措施》（中国建筑工业出版社）

有关建筑设计标准、规范与标准图集

《国家建筑与结构制图标准》（中国建筑工业出版社）

《建筑施工》（中国建筑工业出版社）

《建筑施工技术》（黑龙江科技出版社）

《高层建筑结构》（武汉工业大学出版社）

《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

《钢筋混凝土及砌体结构》（上、中册，建工出版社）

5

2. 结构设计

2.1 框架结构的设计

2.1.1 工程概况

旅馆为七层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6289.92㎡，建筑物平面为一字形。底层层高3.6m，其它层为3.3m，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2—1所示：

图2-1 框架平面柱网布置图

2.1.2设计资料

1、气象条件

基本风压：0.40N/m2；基本雪压：0.35 N/m2

2、抗震设防烈度

8度第一组，设计基本地震加速度值为0.20g

3、工程地质条件

室外地面至地面以下8m 范围内为轻亚粘土层,属于一类场地土; 地下

水位按室外地坪以下4m 考虑 ,地下水无侵蚀性。

4、屋面及楼面做法

屋面做法：

40mm厚的C20细石混凝土保护层

6

3mm厚1 : 3 石灰砂浆隔离层

卷材防水层

20mm厚的1 : 3 水泥砂浆找平层

100mm厚的钢筋混凝土现浇板

15mm厚的纸筋石灰抹底

水磨石地面：

100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板

15mm厚的纸筋石灰抹底

楼面做法：

水磨石地面：

100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板

15mm厚的纸筋石灰抹底

5、材料

梁、板采用的混凝土强度等级为C30，柱采用的混凝土强度等级为C40, 纵筋采用HPB335，箍筋采用HPB235，板筋采用HPB235级钢筋。

6、设计依据

1、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

3、《建筑抗震设计规范》（GB50010-2002）

4、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）

5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

6、《混凝土结构构造手册》（中国建筑工业出版社）

7、《建筑设计资料集》（一）（二）（三）集或新编有关分册

8、《房屋建筑学》（中国建筑工业出版社）

9、《建筑抗震设计技术措施》（中国建筑工业出版社）

10、有关建筑设计标准、规范与标准图集

11、《国家建筑与结构制图标准》（中国建筑工业出版社）

12、《高层建筑结构》（武汉工业大学出版社）

13、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

14、《钢筋混凝土及砌体结构》（上、中册，建工出版社）

2.2 框架结构设计计算

2.2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定

1、初估截面尺寸

7

8 横梁：高h =~81l l 12

1 次梁：高11~1218h l l = 梁宽：b=（3

1~21）h 且b h =1～1.5 2、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n Fg N E β=

注：β 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数

F 按简支状态计算柱的负载面积

E g 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12 kN/ m 2~14kN/ m 2

n 为验算截面以上的楼层层数

（2）/Ac fc λ≥N

注：λ 为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则λ取0.8

c f 为混凝土轴心抗压强度设计值，

本方案为C40混凝土，则c f 取19.1kN/ ㎜2

（3）计算过程

对于角柱：

n Fg N E β==1.25×12×3.6×3.3×7×1.3×1.1=1783.782（kN ） /Ac fc λ≥N =1783.782×103/0.8×19.1=116739.7（mm 2） 对于中柱：

n Fg N E β==1.25×12×7.2×4.5×7×1.0×1.1=3742.2（kN ） /Ac fc λ≥N =3742.2×103/0.8×19.1=244908.4（mm 2） 因此：取柱b ×h=550mm ×550 mm 即可满足设计要求

9

柱：一层，取b ×h ＝600mm ×600mm

柱：二、三、四层，取b ×h ＝550mm ×550mm 柱：五、六、七层，取b ×h ＝500mm ×500mm ② 梁：梁编号见图2-2

其中：L 1：b ×h ＝300mm ×600mm

L 2：b ×h ＝300mm ×600mm L 3：b ×h ＝300mm ×700mm L 4：b ×h ＝250mm ×500mm L 5：b ×h ＝300mm ×300mm

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，由于建筑轴线与柱形心线重合，故建筑轴线与结构计算跨度相同。

图2-3 梁的计算跨度

4、柱高度

底层高度h＝3.6m+0.45m+0.15m＝4.5m，其中3.6m为底层层高，0.45为室内外高差，0.15m为基础顶面至室外地面的高度。其他柱子高度等于层高，即3.3m。

由此得框架计算简图（图2-4）。

2.2.2荷载计算

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：

40mm厚的C20细石混凝土保护层23×0.04=0.92 kN/㎡

3mm厚1 : 3 石灰砂浆隔离层17×0.003=0.05 kN/㎡

卷材防水层0.3 kN/㎡

20mm厚的1 : 3 水泥砂浆找平层20×0.02= 0.4kN/㎡

100mm厚的钢筋混凝土现浇板25×0.10=2.5kN/㎡

15mm厚的纸筋石灰抹底16×0.015=0.24 kN/㎡

共计 4.411kN/㎡屋面恒载标准值为：

（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）×4.411=4159KN

2、楼面均布恒载

按楼面做法逐项计算

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图2-4 横向框架计算简图及柱编号

水磨石地面：0.65KN/㎡100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板0.1×25= 2.5 KN/㎡15mm厚的纸筋石灰抹底16×0.015=0.24KN/㎡

共计 3.39 KN/㎡楼面恒载标准值为：

（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）×3.39=3196 KN

3、屋面均布活载

计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.35 KN/㎡

11

雪荷载标准值为

0.35×(8×7.2+0.6)×(6.6×2+2.4+0.6) =330kN

4、楼面均布活荷载

楼面均布活荷载对旅馆的一般房间为2.0kN/m2，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为2.0KN/m2。为方便计算，因此此处取均布载荷为2.0KN/m2。

楼面均布活荷载标准值为：

2.0×（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）=1886kN

5、梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）如表1－2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:

L b×h＝300mm×600mm 梁的净长为5.95m

1

则每根的重量为：0.34×0.6×5.59×25= 30.35 KN

其它梁柱自重见表2-1

梁柱自重表2-1

12

6、墙体自重

内外墙及隔墙均采用陶粒空心砌块(390mm×290mm×190mm)，墙体均为200mm厚，两面均为20mm厚抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。

则单位面积墙体重量为：(0.2+2×0.02)×6.0=1.44kN/㎡

墙体自重计算见表2－2

墙体自重表2－2

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。

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：

第七层：

77770

G KN

=

第六层：

68777

G KN

=

第五层：

58777

G KN

=

第四层：

48861

G KN

=

第三层：

38945

G KN

=

第二层：

28945

G KN

=

第一层：

19533

G KN

=

底层下半部分重量有基础承担

13

14 则建筑物总重力荷载代表值

∑=l i i G 1为： 61777087772886189452953361608()i i G

KN ==+?++?+=∑ 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=3×107 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（I0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：

横梁线刚度表2-3

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

柱线刚度表2-4

15

横向框架柱侧移刚度D值计算表2-5

16

17

则底层与标准层的横向框架柱侧移总刚度D

∑值之比为：

8375360.7570.71106420D D ==>∑∑

即该横向框架为规则框架。

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，就可按下式求得结构的基本周期 。

T T ?=017.1α

式中：0α—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，取

0.7

T ?—框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震

力及位移。T ?是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假

想框架的定点位移，然后由T ?求出1T ，再用1T 求得框架结构

的底部剪力，进而求出框架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：

横向框架顶点位移 表2－6

18

1 1.70.4480.589()

T s =? 4、横向地震作用计算

在I 类场地，8度设防烈度，结构的特征周期g T 和地震影响系数max α为：

g T =0.25（s ） m a x

α=0.16 由于

10.589() 1.4 1.40.250.35()g T s T s =>=?=，应考虑顶点附加地震作用。由于0.250.35g T s s =>固按07.008.01+T 计算n δ按底部剪力法求得的基底剪力，若按：EK i

i i i i F H G H G F ∑分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，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n δ，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。n δ考虑了结构周期和场地的影响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入δn

n δ= 07.008.01+T =0.08×0.589+0.07=0.117

结构横向总水平地震作用标准值：

15g g T T T <<

0.97

max 10.851()

EK i i g

F G T T α==??=∑ 0.910.160.85616083875()

0.250.589KN ????=?? ???

19

注：∑=5

1

85.0i i G 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表

值得85%

顶点附加水平地震作用：

0.1173875453()n n EK F F KN δ?==?= 各层横向地震剪力计算见表2-7，其中：

)1(5

1

n EK J i

i

i

i i F H

G H G F δ-=

∑=

格层横向地震作用及楼层地震剪力 表2－7

注：表中第七层i F 中加入了n F ?

横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6

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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2－8，层间弹性相对转角均满足要求550

1][=?e e θθ 横向变形验算 表2-8

2.2.4 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。

框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表2－9

框架柱剪力及弯矩计算表表2-9

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/afgl.html