【土木毕设】【10层】框剪结构住宅楼全套设计-设计计算书

1、1 引 言本工程是10层框架剪力墙结构体系，设计此结构体系力求平面结构布置对称，剪力墙布置均匀落地。在设计过程中，框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的作用，可以满足抵抗水平和竖向荷载。针对框架结构易于形成较大的自由灵活的空间，以满足不同建筑功能的要求，及剪力墙可提供很大的抗侧刚度，以减少结构在风荷载和侧向地震荷载作用下的侧向位移，有利于提高结构的抗震能力。因此，框架剪力墙结构具有很广泛的使用范围，在旅馆、办公楼等公共建筑中得到广泛的应用。框架剪力墙结构应用于高层建筑非常广泛，针对以上的毕业设计

2、题目及框剪结构的特点，作为土木专业的我，选择了框剪结构目的是将四年所学的知识总结与应用于此框-剪结构设计，设计过程分为建筑部分与结构部分，每一大部分都根据规范来设计，同时灵活地根据实际情况来设计。设计的收获是不但能将框架结构于剪力墙结构掌握好及两者之间的联系，同时为今后学习其他结构的知识打下了牢固的基础，为今后的工作必定有非常大的帮助。 2 建 筑 设 计1）、总平面设计拟建豪华公寓位于广州某地区，坐北朝南，主导风向为西南风。拟建豪华公寓处主干道，交通方便；同时有其他几栋拟建公寓，形成建筑群；周围有一定的现代建筑物及商业区，考虑周围环境，与周围环境相协调，城市管网供水供电。建成后的公寓将有完善

3、的配套设施、运动场所以及一定的绿化面积，满足建筑各项技术。2）、平面设计设计思路是从建筑功能上出发，从总体布局到局部的原则去把握整个设计。建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分组合关系以及各部分房间的具体设计。a、平面组合采用对称式组合，满足住宅的设计要求，形成一梯（两电梯）4户，公寓内部为套间式。走廊的宽度采用1.2m。防烟楼梯、电梯遵照高层民用建筑设计防火规范的要求，合用消防前室面积采用3.8*622.8m2,满足要求。b、交通组织及防火设计，本建筑总高度为35.4m50m,建筑类别为二类高层建筑，每层的建筑面积1000m2。耐火等级 二类高层建筑耐火等级为二类。 防火分区 根据规范二类建筑

4、每个防火区的最大建筑面积为1500 m2，满足要求。本设计将建筑在平面上将楼梯同套间分开，用防火墙或防火门隔开，竖向上用钢筋混凝土楼板和防火门分隔。防火区设置疏散楼梯一个，设置防火门及楼梯前室，前室面积为22.8m26m2，满足要求，其他尺寸根据防火要求均满足，具体尺寸参照平面图。c、柱网的布置。按照每间公寓的布置以及走廊的布置确定，开间为4.2m+4.5m，横向的开间为5.4m+1.2m+3.3m。柱网的布置做到整齐划一、对称，以利于构件的统一化。该高层二至十层均为豪华公寓，一层为停车场。3)、剖面设计剖面设计目的是确定建筑物竖向各空间的组合关系、空间的形状和尺寸、建筑层数等。考虑结构的统一

5、、功能的要求，以及施工的方便，建筑层高均为3m，室内外高差为0.52m，电梯机房的空间高度及其相对高程应根据所选电梯型号的说明书确定，取顶层高为4.2m。门窗的高度满足高规的要求，门的高度均为2.1m，窗台的高度取0.9m。本建筑的基础拟做桩基础。4)、立面设计立面设计目的是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的规律进行的。5)、建筑构造设计建筑构造设计是建筑设计的重要组成部分，是建筑平、立、剖设计的继续和深入，也是结构设计和建筑施工的重要依据。外墙：高层建筑结构多为框架和剪力墙承重，外墙只起围护的作用。各种轻质砌块（蒸压粉煤

6、灰加气混凝土砌块，240mm）目的：轻质、保温、隔热。外侧加砌瓷砖墙面目的：为避免墙体受水，影响墙体隔热、保温性能。内墙：（除剪力墙外）根据使用要求，楼梯间、防烟前室、电梯间墙应又足够的防火性能；宿舍墙具有必要的隔声性能；卫生局应有放水防潮性能等。初选：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（240mm）；轻质内隔墙：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（100mm）。高层建筑女儿墙一般为较高（1.2m），为了保证其稳定，需在上端设钢筋混凝土圈梁且与主体结构有可靠的拉结。楼梯的设计也要满足高层民用建筑设计防火规范的要求，采用。楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足要求。以下表2-1为建筑构造的用法： 建筑装修做法 表2-1地面

7、做法屋面做法停车场做法轻质隔热板水磨石面层40mm厚C20级细石混凝土防水层：内配双向6200钢筋网34厚水泥胶结合层纵横每6米分缝，分缝处用防水油膏填缝20mm厚1：2.5水泥砂浆10mm 厚纸筋灰隔离层100mm厚C15混凝土垫层20mm厚1：3水泥砂浆找平大厅做法120mm厚钢筋混凝土板大理石面层15mm厚混合水泥石灰浆粉刷34厚水泥胶结合层墙面装修做法20mm厚1：2.5水泥砂浆外围护墙做法100mm厚C15混凝土垫层75*75外墙面瓷砖（聚合物水泥浆沟缝）标准层做法5mm厚聚合物水泥砂浆粘贴面层（瓷砖）20mm厚聚合物水泥砂浆找平20mm厚1：2水泥砂浆找平扫聚合物水泥浆一道素水泥浆

8、结合层一道内墙1做法100mm厚钢筋混凝土楼板混合砂浆批档：用于所有房间、客厅、梯间1200mm以上墙面15mm厚混合水泥石灰浆粉刷15mm厚1：1：6水泥砂浆打底卫生间、厨房、阳台做法5mm厚1：1：3水泥沙浆过面面层（玻化面砖）扫乳胶漆一道15mm1:2水泥砂浆保护层内墙2做法2mm厚水泥基防水涂料耐磨抛光砖：用于候梯厅，梯间1200以下墙面20mm1：2水泥砂浆找平15mm厚1：1.25水泥砂浆胶合层素水泥浆结合层一道300*300mm耐磨抛光砖面，纯白水泥浆擦缝100mm厚钢筋混凝土楼板内墙3做法15mm厚混合水泥石灰浆粉刷瓷砖面（用于厨房、卫生间）楼梯间做法15mm厚1：1.25水泥

9、砂浆打底、纯水泥磨平楼梯耐磨专用地砖（素白水泥浆擦缝）34mm厚水泥胶结合层34厚水泥胶结合层5mm厚彩花瓷片白水泥擦缝20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层100mm厚钢筋混凝土楼板门窗做法15mm厚混合水泥石灰浆粉刷采用铝合金窗、木门、铝合门说明：外围护墙、分户墙采用180墙，隔墙采用120墙3 结构设计基本资料1）、工程名称：10层豪华公寓。2）、建设地点：广州某地区。3）、工程概况：总建筑高度为35.4m,共10层，每层层高3.0m，室内外高差0.52m。4）、主导风向：全年为西北风，夏季西南风，基本风压为W0=0.5KN/m2。5）、雨雪条件：无。6）、地震条件：该工程所在地区抗震设防烈

10、度为7度，场地土为类土，设计地震分组为第一组。7）、材料选用：8）、地质报告：根据广州市城市规划勘测设计研究院提供的广州某豪华公寓岩土工程勘察报告的工程地质资料。混凝土：全部采用C30钢筋：纵向受力钢筋采用热轧HRB300，其余采用热轧钢筋HPB235。墙体：外墙、分户墙采用180墙、隔墙采用120墙，具体构造要求参照表2-1门、窗：铝合门窗、木门。9）、设计年限：50年。4 结构选型与布置经过对该建筑的建筑高度、建筑造型、抗震要求等因素综合考虑后，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构，平面布置如图3-1所示：图3-1 标准层结构平面布置1)、屋面结

11、构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚性屋面。2)、楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖。3)、楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。4)、电梯间：采用剪力墙结构。结构布置：柱采用小柱网，小开间布置，满足住宅功能及其布置。5 结构基本截面尺寸估算及截面几何特征5.1 结构基本截面尺寸估算5.1.1 框架柱截面尺寸估算1）、中柱广州地震烈度为7度、框剪结构、结构总高度为35.4m60m。查的抗震等级框架三级，剪力墙二级。按以上查规范得：首层中柱楼层数为N=10，取按最大负荷面积：则柱估算的面积为：取：第六层：取：2）、分析C、D轴上的中柱虽然层高N=11，但由于10层以下都是属于剪力墙端柱，并且

12、剪力墙可以当成长柱来承担楼面负荷面积，所以C、D轴上的中柱必定比以上的小，考虑柱的尺寸不能太小，取。3）、首层边柱按最大负荷面积取：第六层：取：综上得出：15层：取611层：取5.1.2 框架梁截面尺寸估算1）、横向框架梁按经验公式估算：最大计算跨度： 梁截面高度：梁宽度： 取：按简支梁荷载估算：按简支梁荷载时：选用HRB335级，混凝土C30C50 满足要求。2）、纵向框架梁按经验公式估算：最大计算跨度： 梁截面高度：梁宽度： 取：按简支梁荷载估算：选用HRB335级，混凝土C30C50 满足要求。3）、次梁截面估算取跨度最大的计算：同纵框架梁取满足要求（按简支梁计算同上，此略）跨度非常小的

13、取5.1.3 剪力墙截面估算纵横剪力墙数量按（1%1.5%）=AW/楼面建筑面积，得AW =（1%1.5%）*楼面建筑面积，由前求得建筑面积为594.0m2,得AW =5.948.9m2 。根据建筑平面布置确定W1、W2、W3、W5的截面厚度为200mm，W4、W6采用250mm。求得总面积：满足要求。5.1.4 板截面估算根据高规按经验公式得：按双向板的1/50考虑，板厚hLmax/50=4500/50=90mm.考虑到保证结构的整体性以及防水要求，初取楼面为100mm,屋面为120mm。5.2 各截面几何特征的计算5.2.1 剪力墙几何特征及刚度计算1）、剪力墙类型的判别横向剪力墙W1、W

14、3、W4无洞口，为整体墙;W2有个窗洞口，要判断剪力墙类型W2类型的判别W2的几何尺寸如图51墙肢及组合截面的形心位置墙肢1、2及组合截面面积和他们的形心位置计算如下：15层 墙肢1：截面面积形心位置：同理可得611层：墙肢1：截面面积形心位置：墙肢及组合截面惯性矩： 15层： 611层： 连梁截面惯性矩：计算跨度及墙肢形心间距：顶层、首层：210层： 连梁计算跨度的加权平均值洞口两侧墙肢形心间距首层、顶层：210层：墙类型判别2）、横向剪力墙等效刚度的计算如下计算。小开口墙按。 横向剪力墙等效抗弯刚度计算表 列表5-1墙编号层次截面图备注W11530.05.3031.531.205149.7

15、7142.91整体剪力墙6104.7521.421.20135.52W2150.87.251.581.360166.06156.656000200500X500(15层）450X450(610）小开口剪力墙6100.86.5311.471.276148.71W31530.03.8541.611.075109.76103.1246255125500X500(15层）450X450(610层）W3整体剪力墙6113.3411.491.0395.94W4157.9801.371.625228.37217.14整体剪力墙6127.2131.291.590207.66注： 1、-剪切应力不均匀系数矩形截

16、面取1.2，工字形截面取全截面/腹板面积。2、单肢体实体墙、整截面墙和整体小开口墙的等效刚度公式：。3、当各层层高及惯性矩不同时取加权平值：。4、无洞口实体墙的截面面积，对整体截面墙折算截面积：5、对整体小开口墙取墙肢截面面积之和： 得总剪力墙等效抗弯刚度：5.2.2 总框架的抗推刚度计算1）、框架梁线刚度计算，如表5-2。 框架梁计算跨度计算：框架梁按弹性计算，按高规确定，取两柱中心线间距离作为计算跨度。横向框架梁线刚度表 表5-2位置跨度(m)截面(mm)边跨中跨AB、BC跨5.2750.250.550.003470.00522.9602 0.0069 3.9469 AB、BC跨4.625

17、0.250.550.003470.00523.3762 0.0069 4.5016 AB、BC跨6.0000.250.550.003470.00522.6025 0.0069 3.4700 注：C30混凝土2）、框架柱线刚度计算框架柱线刚度计算表 表5-3轴线层号截面(mm)层高(m)A、B、C、DE、F6100.450.453.000.003423.42 250.500.503.000.005215.21 10.500.504.200.005213.72 注：C30混凝土3）、横向框架1、7轴柱抗推刚度计算如表5-4。横向边框架1、7轴柱抗推刚度计算表 如表5-4轴号层号左梁右梁A/F610

18、29.60234.20 0.866 0.302 3.00 13.774 41.321 2529.60252.10 0.568 0.221 3.00 15.369 46.106 129.60237.21 0.796 0.463 4.20 11.731 49.269 B/E61029.60233.76234.20 1.853 0.481 3.00 21.929 65.786 2529.60233.76252.10 1.216 0.378 3.00 26.269 78.806 129.60233.76237.21 1.703 0.595 4.20 15.059 63.247 C/D61033.762

19、34.20 0.987 0.330 3.00 15.070 45.209 2533.76252.10 0.648 0.245 3.00 17.000 51.000 133.76237.21 0.907 0.484 4.20 12.253 51.463 横向框架柱抗推刚度计算（中框架）如表5-5、表5-6横向框架柱（中框架）抗推刚度计算表 表5-5轴号层号左梁右梁A/F61039.46934.20 1.154 0.366 3.00 16.685 50.055 2539.46952.10 0.758 0.275 3.00 19.084 57.252 139.46937.21 1.061 0.510

20、 4.20 12.908 54.212 B/E61039.46945.01634.20 2.470 0.553 3.00 25.199 75.596 2539.46945.01652.10 1.622 0.448 3.00 31.104 93.313 139.46945.01637.21 2.270 0.649 4.20 16.422 68.972 C/D61045.01634.20 1.316 0.397 3.00 18.099 54.297 2545.01652.10 0.864 0.302 3.00 20.957 62.871 145.01637.21 1.210 0.533 4.20

21、13.484 56.631 横向框架柱（中框架）抗推刚度汇总表表5-6层次轴号1、7轴2、6轴3、4、5轴数量数量数量610AF441.321 165.284 6 50.055 300.330 BE465.786 263.144 4 75.596 302.384 CD445.209 180.836 4 54.297 217.188 4 54.297 217.188 609.264 217.188 819.902 25AF4 46.106 184.424 6 57.252 343.512 25BE4 78.806 315.224 4 93.313 373.252 CD4 51.000 204.0

22、00 462.871 251.484 4 62.871 251.484 703.648 251.484 968.248 1 AF4 49.270 197.080 6 54.212 325.272 BE4 63.250 253.000 4 68.972 275.888 CD451.463 205.852 456.631 226.524 456.631 226.524 655.932 226.524 827.684 横向总框架抗推刚度5.2.3 总连梁的等效剪切刚度Cb的计算分析横向连梁有KL2、KL3-1、KL4-1、KL4-2，总刚结端有12个。各连梁约束弯矩计算截面简图如图5-2。各截面均为

23、250mm550mm,截面惯性矩为，各连梁约束弯矩的计算：1）、KL215层：610层 2）、KL3-1：110层3）、KL4-1：15层：610层：3）、KL4-2：15层610层由上计算结果得连梁的平均约束弯矩如表5-7。 连梁平均约束弯矩计算表 列表5-7横向连梁编号层号约束弯矩总层高H（M）平均约束弯矩M12M21KL261098.900 1588.780 31.200 30.077 KL3-1610140.400 15140.400 31.200 45.000 KL4-161069.010 1566.810 31.200 21.766 KL4-261072.930 72.930 15

24、70.730 70.730 31.200 46.045 连梁等效剪切刚度Cb汇总如下表5-7连梁等效剪切刚度Cb汇总表 列表5-7连 梁 编 号数 量平均约束弯矩KL2430.077 120.308KL3-1445.000 180KL4-1221.766 43.532KL4-2146.045 46.045389.8855.3 体系的刚度特征值主体结构刚度特征值的计算，按刚结体系计算。计算体系基本周期时，视体系完全处于弹性阶段工作，则按下式计算：在体系协同内力计算时，总连梁等效剪切刚度Cb乘以考虑弹塑性变形影响的刚度折减系数，根据高规折减系数不宜小于0.5，本例取0.7图5-2 约束弯矩计算截面

25、简图6 荷载计算6.1 竖向荷载标准值计算6.1.1 板竖向荷载计算 天面荷载的标准值：活载：(上人屋面)恒载：轻质隔热板 40mm厚C20级细石混凝土防水层（内配双向钢筋网 纵横每6米分缝，分缝处钢筋网断开并用防水油膏填缝 10mm厚纸筋灰隔离层（纸筋石灰泥） 20mm厚1：3水泥石浆找平 120mm厚钢筋混凝土板 15mm厚混合粉刷 恒荷载合计 楼面荷载的标准值：活载：储藏室： 阳台：其余：卫生间、厨房、阳台恒载值：玻化面砖（78mm） 15mm厚1：2水泥沙浆保护层2mm厚水泥基防水涂料20mm厚水泥沙浆找平素水泥浆结合层一道 100mm现浇混凝土楼板 15mm白灰砂浆天花抹灰 恒载合计

26、： 标准层楼面恒载面砖（78mm） 20mm厚水泥沙浆找平素水泥浆结合层一道 100mm现浇混凝土楼板 15mm白灰砂浆天花抹灰 恒载合计： 电梯机房地面：活载：恒载：120mm混凝土板 恒载合计： 楼梯间楼面恒载楼梯耐磨面砖（78mm） 34mm厚水泥胶结合层20mm厚水泥沙浆找平素水泥浆结合层一道 100mm现浇混凝土楼板 15mm白灰砂浆天花抹灰 恒载合计： 6.1.2 梁、柱、剪力墙的自重 梁的自重：梁的自重由构件的几何尺寸和材料单位体积的自重计算。梁构件表面粉刷层重平均为，按墙面混合砂浆装饰计算。梁高应由梁截面高度中减去板厚（设计连梁与其它框架梁完全相同），为了方便计算，屋面梁同标准

27、层。纵向框架梁的自重bh=250mm550mm：横向框架梁的自重bh=250mm500mm：次梁的自重： 截面 bh=200mm450mm截面 bh=200mm300mm 柱的自重：各层柱净高减去板厚，柱面粉刷层的重量同墙装饰。15层柱的自重：6 11层柱的自重： 剪力墙的自重：每层每片剪力墙自重为剪力墙体积与材料单位体积自重的乘积。（本设计全部剪力墙为无洞相同的墙体）W1、W3、为无洞口厚度200mm厚的钢筋混凝土墙首层、楼梯电梯间：210层：W4、W5、W6为无洞口厚度250mm厚的钢筋混凝土墙：首层、楼梯电梯间：210层：W2首层、楼梯电梯间：210层：6.1.3 内外围护墙自重 外围护墙（每单位面积自重）75mm75mm外墙面瓷砖、聚合物水泥浆沟缝5mm厚聚合物水泥浆粘贴20mm厚聚合物水泥砂浆找平扫聚合物水泥浆一道 180mm厚浆砌普通砖 15mm厚1：1：6水泥石灰浆打底5mm厚1：1：3水泥石灰浆过面扫乳胶漆 合计： 180mm内隔墙（每单位面积自重）180mm厚浆砌普通砖 15mm厚1：1：6水泥石灰浆打底5mm厚1：