某框架结构住宅楼设计计算书

襄樊学院土木工程专业毕业设计 70工程是金光小区2号住宅楼。为多层钢筋混凝土框架结构。共六层，底层层高3米，其他层层高均为3米。建筑物总高度为20.2米。本设计书包括如下部分：1.建筑工程工程概况；某市，场地平整，地段交通方便，地势平坦，东西两地均为开发性用地抗震设防要求七度；2.楼盖设计 包括楼板的设计和次梁的设计；3.框架结构布置方鞍及荷载统计；包括结构布置方案及结构选型荷载标准值和计算荷载作用下框架的内力分析4. 框架结构的内力组合包括梁内力组合及柱内力组合；5. 截面设计 包括梁截面设计及柱截面设计。6.基础设计通过对基础上的轴力及地基承载力确定基础截面尺寸及配筋7.本设计最终完成十五张施工图。关键词：钢筋混凝土，框架，结构设计The Design of a Multi-layer Reinforced Concrete FrameBy Tutor:Civil Engineering department, xiangfan UniversityAbstract This is a dwelling building of a university in xiangfan It is a multi-layer reinforced concrete frame. It has six stories, the height of the first storey is 3 meters, and the height of other stories are all 3 meters. The height of the whole building is 20.2 meters.This paper includes the following parts:1. The survey of the program.the program lies in xiangfan ,the land is smooth and the transportation is convenient The degree of earthquake resistance is seven.2. The design of the floor slab. Which include the design of the floor and the beam.3. The calculation of the load and design of the frameWhich include the plan of the arrangement and form of construction, the statistics of standard load and the analysis of internal Force under load 4.the combination of internal forces of the frame.Which include the combination internal forces of the beam and pole 5. the design of SectionWhich include the section design of the beam and pole6. The design of the independent base of pole On the basis of the axial force.and bearing capacity of foundation,to design the section size and reinforcement of foudationThere are 15 structure drawings besides this paper. Keywords reinforced concrete, frame, the design of the structure一.设计概况11.1 建设项目名称11.2建设地点11.3 设计资料11.3.1地质水文资料11.3.2气象资料11.3.3抗震设防要求11.3.4底层室内主要地坪标1二屋盖、楼盖设计221楼盖22.1.1设计资料22.1.2楼盖的结构平面布置(见图2-1)22.1.3 板的设计（弹性理论）222次梁的设计82.2.1次梁l192.2.2次梁l2112.2.3次梁l3122.2.4次梁l4142.2.5次梁l5162.2.6次梁l6172.2.7次梁l718三.框架结构布置方案203.1结构布置方案及结构选型见图3-1203.1.1结构承重方案选择203.1.2主要构件选型及尺寸初步估算203.2荷载标准值计算223.2.1 永久荷载223.2.2 竖向可变荷载253.2.3风荷载标准值计算263.2.4 水平地震作用计算273.3 荷载作用下框架的内力分析293.3.1恒荷载作用下框架的内力分析293.3.2活荷载作用下框架的内力计算323.3.3风荷载作用下内力分析。363.3.4地震作用下内力分析39四内力组合4341梁内力组合4342柱内力组合48五.截面设计5351梁截面设计535.1.1正截面受弯承载力计算535.1.2斜截面受弯承载力计算5552柱截面设计56六 . 基础设计6261基础设计6262抗冲切检验6363配筋计算63参考文献65致谢66 一.设计概况1.1 建设项目名称金光小区2#住宅楼建筑结构设计1.2建设地点某市，场地平整，地段交通方便，地势平坦，东西两地均为开发性用地1.3 设计资料1.3.1地质水文资料由地质勘察报告，其地质土层构造为：a层：耕植土，厚约0.7M，k=100Kpa；b层：淤泥质土，厚约0.51m，k=80Kpa；c层：粘土，厚34m，硬塑状态，塑性指数Ip=14，液性指数I=0.17空隙比e=0.54，k=200Kpa；d层：粉质粘土，厚约4m，硬塑，Ip=14，I=0.17，e=0.75，k=180Kpa1.3.2气象资料风向：常年主导风向为东南风，基本风压650N/m2，年最高温度39，最低温度4。1.3.3抗震设防要求七度。1.3.4底层室内主要地坪标底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高31.45m。二屋盖、楼盖设计21楼盖2.1.1设计资料1）楼面做法：80mm钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层 2）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2.1.2楼盖的结构平面布置(见图2-1)图2-1楼盖的结构平面布置2.1.3 板的设计（弹性理论）1）荷载计算恒荷载标准值：水磨石面层：0.65 kN/m2 20厚水泥沙浆找平0.0220=0.4kN/m280mm厚钢筋混凝土楼板：0.0825=2.0 kN/m2 20mm厚石灰沙浆抹底：0.0117=0.34kN/m2小计 3.39kN/m2荷载设计值：g=1.23.39=4.1kN/m2 ，q=1.42.0=2.8kN/m2q/2=1.4kN/m2，g+q/2=5.5kN/m2，g+q=6.9kN/m22）弯矩计算计算过程见下页(表2-1)中。3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80-20=60mm；l02方向跨中截面的h02=50mm；支座截面h0=60mm。最小配筋率：取smin=0.2%，则Asmin=0.2%100080=160mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/ l0 200mm且b/ 500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm（） 次要承重框架(见图3-1)：图3-1图3-1根据结构平面布置图,选定第(21)轴线作为计算单元. 如图所示框架梁跨度(按柱中心线确定) AC跨: 6000 mm CE跨: 5600mm 框架柱高度：取底层:H1=3000+450+550 =4000mm 其它层:H2=H3=H4=H5=H6=3000m框架计算简图如图(图3-2) A C E图3-23.1.3 梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算1.梁柱惯性矩计算横向框架主梁：纵向框架主梁：柱2. 梁柱线刚度计算根据公式 i=EI/l,可以得出梁柱的线刚度如下(E=EC)梁：id c=2.66109E/6000=4.43105E ic a=2.66109E/5600=4.75105E柱：底层i=8.45105E 标准层：i=10.25105E3. 梁柱相对线刚度计算(图3-2)3.2荷载标准值计算3.2.1 永久荷载1. 作用于框架梁上的荷载1) 屋面恒载三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 80mm 2.kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计5.1kN/m2 2) 楼面恒载 水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 80mm 2.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计3.05kN/m3) 梁自重 横向框架梁： 2.5kN/m 次要框架梁：2.kN/m4) 柱自重 上层柱： 18.75/根底层柱 柱： 20.25kN /根 5）墙自重及两面抹灰 女儿墙： 4.56KN/m 两面抹灰： 0.68kN/m 共计：5.24kN/m26层：外墙标准层墙: 20.3KN/mt 内墙标准层墙: 13.1KN/m底层: 外墙标准层墙: 28.12KN/m 内墙标准层墙: 28.12KN/m 图3-32. 作用在框架梁恒载计算楼面荷载分配按双向板进行荷载分配 短向分配：5aq/8 长向分配：(参见图3-3)A1=3（4.432-3.4）31.7=4.95m2 = A3 A2=33.431.7=2.89m2=A4C3=3 （4.132-2.7）31.35=3.71m2 =C1 C2=32.731.35=1.82 m2=C1 D2=3（2.932-2.5）31.25=2.06m2 D2=32.531.25=1.56m2顶层：G A1=5.134.59=23.4KN= G A3 G B1=5.130.3534.4= 7.85KG l1=1.334.4=6.56KN GA2=5.132.29=14074KN= GA4G F=0.835.134.1=16.73KN Gl8=0.7532.9=2.18 KNGl2=1.334.1=5.74KN Gc1=5.133.71=18.92KNGc2=1.8235.1=9.28KN GD2=5.132.06=10.51 KNFm = (Gl2+GA1+GA3+GF1)+(GA2+GB1+GL1+GA1) 332=67.1KN Fn =( G c2+ Gd11+ G D2+ G C1+ G c3+ G L4)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1) 332=64.44 KNql3=1.3KN/m= ql9 qA3=6.54N/m qam=6.5432+2.5=15.58N/m qmc =2.5KN/m D1: qD3=4.52N/mqCN=4.332+2.5=11.1N/m qEN =2.5+4.5232=11.54KN/m标准层:GA1= GA3=3.394.59=15.56KN GA2=3.392.89=8.0KN= GA4 GB1 =3.390.35+4.4=5.22KN GF1=3.390.84.1=11.12KN GL1=(13.1+1.3)4.4=63.36KN GL8=(13.1+0.75)2.9=40.17KNGL2=(13.1+1.3)4.1=50.04KN GC1=3.393.71=12.58KNGC2 =3.391.82=6.17KN GD1=3.395.1=17.29KN GD2=3.391.56=5.29KN GE1 =3.392.291.25=12.29KNFM = ( G l2+ G A1+ G A3+ G F1)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1) 332=116KN FN= ( G c2+ Gd11+ G D2+ G C1+ G c3+ G L4)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1) 332=125.73KNqC2=2.73.39=2.86KN/mqD1=0.6691.953.55=4.631KN/mqA3= 0.53.43.39=4.53KN/m qL3=14.4KN/m qC2=0.7092.53.39=3KN/m qcn=14.4+2.862=20.12KN/m2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载 GL5=4.1(2.5+5.2)=25.52KN G L5=20.2+8.7=91.02 KNGL9=14KN G L9=14.4+13.16=93.6 KNGL5=4.1(2.5+5.2)=25.52KN G L5=20.2+8.7=91.02 KNGL3=62.5=15 KN G L5=15+13.16=93.6 KN顶层：FA=(GA4+GB1+GA1+Gl1)3+Gl5+GA4+GA5+Gl3+ Fm3/2=83.57KNFc=(GA4+GB1+GA1+Gl1)3+ Gl5+GA4+GA5+Gl3+ Fm3/2=131.8KNFE =(GA4+GB1+ GA1+ Gl1) 3+ Gl5+GA4 +GA5+ Gl3+ Fm3/2=89.18K标准层：FA= 188.89 KN Fc= 185.18 KN FE=230.9 KNA列柱：六层： F6= 83.57 KN F6= 98.27 KN 五层： F5=287.66 KN F5= F5+15.19=302.85KN 四层： F4= 491.94 KN F4= 506.93 KN 三层： F3= 695.82 KN F3= F3+15.19=711.11KN 二层：F2= 899.9 KN F2= 915.09 KN 一层： F1= 1103.99 F1=1119.7KNC列柱：六层： F6=130.8KN F6=146.99KN 五层： F5=332.17 KN F5=347.36 KN四层： F4= 532.54KN F4=547.33KN 三层： F3=732.91 KN F3= 748.1KN 二层： F2= 933.28KN F2=948.7 KN 一层： F1= 1133.65KN F1= 1153.9KNE列柱： 六层： F6= 89.18KN F6= 104.37KN 五层： F5= 335.27KN F5=350.46 KN 四层： F4= 581.36KN F4=596.55KN 三层： F3= 827.45KN F3= 842.64KN 二层： F2=1073.54 KN F2= 1088.73KN 一层： F1= 1319.63KN F1= 1339.88KN 3.2.2 竖向可变荷载查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为2.0kN/m2,上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2。 AC跨： CM:q=5.13 kN/m CN: q=3.38 kN/m CE跨：NE:3.55 kN/mFM= (1.89+1.69)31.5+(0.81+0.56)31.5+0.7533.331.5=21.78 kN FN=31.34kN FE=35 kN FC=48.46 kN FAM=17.5 kN3.2.3风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=ZSZ0 本地区基本风压为：w0=0.65楼高H30m；地面粗糙类别为C类；风振系数：Z=1+Hi/H3/Z 表3-1层次123456Hi（第i层距离室外地面的高度）3.456.459.4512.4515.4518.45H=32.25m B15mH/B2查表：脉动影响系数=0.59表3-2离地面高度（m）z3.456.459.4512.4515.4518.45风压高度系数Z0.40.590.70.770.850.91结构高度H=20.230m,故取Z=1.0,S=1.3 表3-3z3.456.459.4512.4515.4518.45k0.340.500.590.650.720.77转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）6层： FW6K=7.89KN 5层： FW5K=.9.16KN 4层： FW4K=8.43KN 3层： FW3K=7.63KN 2层： FW2K=6.7KN 1层： FW1K= 7.88KN（如图6所示）3.2.4 水平地震作用计算1.重力荷载代表值（恒载+0.5活载）1) 恒载屋面重力值：G面=2946K 楼板重力值：G板=1985KN梁重力值： G梁=811K 柱重力值： G上柱=731KN G底柱=789KN墙重力值：标准层G女儿墙=639KN G标墙=2480KNG底墙=3527KN 底层600734/3=8009 KN2.4.1.2 活荷载 Q=2.0348.9311.6=1155KN 2.4.1.3 重力荷载代表值 G6= G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2=7767（不包括屋面活荷载）G5= G板+G梁+G上柱+ G标墙+F活/2=10086KNG2=G3=G4=G5 =10086KN G1= G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙+F活/2=11115KN质点重力荷载代表值(见图3-7) 图3-72) 水平地震作用计算1各层D值汇总（D单位：104kN/m）计算过程见(表3-4)表3-4层次边柱 (根)边柱D中柱 (根)中柱D边柱 (根边柱DD六131.29132.36131.3765.26五131.29132.36131.3765.26四131.29132.36131.3765.26三131.29132.36131.3765.26二131.29132.36131.3765.26一131.59131.99131.6267.22顶点位移计算（将重力荷载代表值Gi作为水平荷载） uT=+=0.3033基本自振周期 S4基本自振周期水平地震影响系数设计地震分组第一组，场地类别类，Tg=0.35s，地震加速度0.10g，多遇地震下max=0.085结构底部剪力标准值 6各层水平地震作用标准值，故需考虑顶部附加地震作用 n=0.08T1+0.07=0.122顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=0.12232516=282.6KN7各层水平地震层间剪力 8多遇地震下弹性层间位移 计算过程见下表（3-5）表3-5楼层hi (m)Vi (kN)Di (104kN/m)ue (m)ee六3803.765.260.001230.00041五31373.565.260.002100.0007四 31836.565.260.002810.00094三32192.665.260.003360.00112二 32441.965.260.003740.00125一42598.967.60.0038410.00096故满足要求 3.3 荷载作用下框架的内力分析3.3.1恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图所示1.横荷载作用下框架的弯矩计算1) 梁的固端弯矩可按下面方法求得AC跨：顶层：M A6C667.134.4431.62/6221KN M C6A657.7NM A6C6-46.8 M C6A646.8KN M A6C6 36.8 KN M C6A627.8KNA C 标准层A6C6M A6C6-36.3Nm MC6A699.7KNmM