计算书：大庆市某6层框架式住宅设计

摘 要本工程为框架住宅楼，位于大庆市南湖花园内。建筑纵向长度87.3m，横向长度9.6m，房屋总高度19.23m, 层高3m，室内外高差430mm，总建筑物面积5030m2。建筑物坐北朝南，建筑功能要求比较高, 以满足住户的使用要求。结构型式采用现浇钢筋混凝土框架结构。在确定框架计算简图和荷载之后，先用迭代法计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的框架内力（弯矩、剪力、轴力），然后采用底部剪力法计算水平地震作用大小，进而用D值法求出地震及风荷载等水平荷载作用下的框架内力。用Excel软件进行内力组合，选取最不利组合进行框架梁柱配筋；此外还进行了基础设计、楼盖现浇板和板式楼梯的设计，最后绘制了房屋结构施工图。关键词：住宅 框架结构 结构设计 抗震设计 内力组合目 录1 工程概况12 结构选型及结构布置12.1 结构承重方案选择12.2 主要构件选型12.3 梁柱截面尺寸估算23 确定结构计算简图23.1 确定框架计算简图23.2 相对线刚度计算24 荷载计算44.1 恒载标准值计算44.2 活荷载设计标准值计算74.3 竖向荷载下框架84.4 竖向荷载下框架受荷计算114.5 风荷载的计算13 4.6 风荷载作用下的位移验算145 内力计算155.1 恒载作用下的内力计算165.2 活载作用下的内力计算195.3 风荷载标准值作用下的内力计算235.4 水平地震作用的计算266 框架内力组合307 梁柱截面的设计与配筋407.1 框架柱的截面设计407.2 框架梁截面的设计与配筋438 基础设计468.1 初步选择基础尺寸468.2 验算持力层地基承载力468.3 地基变形特征验算478.4 基础高度验算509 现浇板的设计549.1 标准层板的配筋549.2 屋顶板配筋5810 板式楼梯设计6010.1 斜板TB1的设计6010.2 平台板的设计6110.3 TL设计62致谢.64参考文献.65 1 工程概况1.1 建设项目名称：某6层框架式住宅设计1.2 建设地点：黑龙江省大庆市1.3 设计资料(1)水文资料：地形概述：拟建场地地形平缓，室外地坪设计标高为430m。自然地表1m内为粉质粘土，填土承载力特征值：160Kpa；填土下层为2m厚粉土，粉土承载力特征值：150Kpa；粉土下层为2m细砂，细砂承载力特征值：180Kpa，地下水位3.3m。(2)气象资料：温度：冬季采暖室外计算温度-25度。主导风向：东北风。 基本风压为：0.35kN/m2基本雪压为：0.35kN/m2(3)抗震设防要求：地震设计烈度为7度。近震、二类场地、特征周期=0.35s、=0.08(4)施工条件和能力：工程所需预制构件和其它建筑材料供应地点均在10KM以内，运输条件良好。设备条件：有各类塔吊、自行式起重机、井架、砼搅拌机、灰浆机等，供工地选用。水电条件均由业主保障供应。劳动力供应情况：劳动力由建筑公司统一调配，能够满足施工中劳动力的需要。2 结构选型及结构布置2.1 结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案2.2 主要构件选型(1)框架结构形式：现浇钢筋混凝框架、现浇楼盖。砼采用30(2)墙体采用：灰砂砖； 墙体厚度：240mm(3)楼梯：采用板式楼梯(4)基础采用：柱下独立基础2.3 梁柱截面尺寸估算2.3.1 主要承重框架:取L=7200mm h=(1/81/14)L=900mm515mm 取h=550mm. 275mm185mm 取b=250mm 主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm550mm2.3.2 次要承重框架： 取L=5100mm h=(1/121/18)L=425mm285mm 取h=500mm250mm167mm 取b=250mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm500mm 2.3.3 框架柱:3000=300mm200mm b=(12/3)h 取b=h 故次要框架标准层柱初选截面尺寸为：bh=500500mm， 底层柱： 3 确定结构计算简图3.1 确定框架计算简图 图1 结构平面布置图 轴左右为对称结构，取轴框架进行计算，框架的计算单元如图1所示。基础选用柱下独立基础，基础埋深2.27m,基础高1.8m，一层柱高为基础顶面算至一层楼底，高=。其余层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.00m。3.2 相对线刚度计算对于边框架梁取I=1.510 BD跨梁:i=I/L=3.01071.51/120.250.553/5.1=4.08 DE跨梁：i=I/L=3.01071.51/120.250.553/3=6.93 一层柱： 其余层柱：令=1.0，则其余杆件的相对线性刚度为： 梁柱的相对线性刚度如图2： 图2 梁柱的相对线性刚度 4 荷载计算4.1 恒载标准值计算（1）屋面恒载 防水层（刚性）:30厚C20细石砼 0.0324=0.72 找平层:15厚水泥沙浆 0.015X20=0.3 找坡层:30厚水泥石灰焦渣2找坡 0.0314=0.42 保温层：60厚矿渣水泥 0.0614.5=0.87 结构层:120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 抹灰层:10厚石灰沙浆 0.0117=0.17 =5.36（2）住宅楼面恒载 大理石面层，水泥砂浆檫逢 30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16 水泥结合层一道 结构层：120厚现浇钢筋混凝土 抹灰层：10厚混合砂浆 =4.33（3）厕所楼板恒载 陶瓷砖地面 0.65 15厚1：2水泥砂浆找平 0.01520=0.30 40厚C20细石混凝土 0.0424=0.96 300厚1：6水泥炉渣垫层 0.314=4.2 20厚1：2.5水泥砂浆保护层 0.0220=0.4 15厚聚氨脂涂料防水层 0.05 20厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 120厚钢筋混凝土板 0.1225=3 板底抹灰 0.4 =10.36（4）主梁自重（bh=250550m） 梁自重 250.25(0.55-0.12)=3.23 抹灰层：10厚混合浆 0.0117(0.55-0.12)2+0.25=0.20 =3.43（5）次梁自重（bh=250500mm） 梁自重 250.25(0.50-0.12)=2.38 抹灰层：10厚混合浆 0.0117(0.50-0.12)2+0.25=0.18 =2.56（6）基础梁自重（bh=250450mm） 梁自重 250.250.45 =2.81（7）柱自重 柱自重 抹灰层：10厚混合浆 = 柱自重 柱自重 抹灰层：10厚混合浆 =（8）外纵墙自重 标准层： 纵墙 （2.4-1.5）0.2418=3.89 铝合金窗 0.351.5=0.53 水刷石外墙面 1.50.5=0.75 水泥粉刷内墙面 1.50.36=0.54 =5.71 底层： 纵墙 （3.9-2.1）0.2418=7.78 门 2.10.2=0.42 水刷石外墙面 0.60.5=0.30 水泥粉刷石内墙面 0.60.36=0.22 =8.72（9）内纵墙自重 标准层： 纵墙 2.40.2418=10.37 水泥粉刷内墙面 20.60.36=0.44 =10.81 内隔墙自重 标准层： 内隔墙 水泥粉刷墙面 20.60.36=0.44 =2.56 底层： 内隔墙 （3.5-2.1-0.5-0.4）0.099.8=2.30 水泥粉刷墙面 20.60.36=0.44 =2.74(11)阳台栏杆自重 栏杆自重 0.1218+0.0525=3.63 铝合金窗 1.50.35=0.53 水刷石外墙面 1.50.5=0.75 水泥粉刷内墙面 1.50.36=0.54 =5.45(12)女儿墙天沟自重（做法：墙高700，100厚的砼压顶） 0.240.718+0.1240.24+0.01（0.82+0.24）17=3.91天沟自重：0.50.08+（0.3-0.08）0.0824=1.38 =5.294.2 活荷载设计标准值计算 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得： 不上人屋面 0.5 楼面、厕所 2 阳台 2.5 雪荷载 屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取较大值,为0.5。4.3 竖向荷载下框架 屋顶板传荷载示意图如图3，标准层板传荷载示意图如图4。 屋顶： 图3 屋顶板传荷载 标准层： 图4 标准层传荷载 4.4 竖向荷载下框架受荷计算4.4.1 恒载和活载计算（B-D-E梁左右为对称结构）（1）挑梁B屋面板传荷载： 恒载=梁自重+板传荷载 =3.43+=8.45 活载=板传荷载=楼面板传荷载： 恒载=梁自重+板传荷载 = 活载=板传荷载=（2）BD框架梁屋面板传荷载： 恒载=梁自重+板传荷载 = 活载=板传活载=楼面板传荷载： 恒载=梁自重+墙自重+板传荷载= 活载=板传活载=（3）DE框架梁屋面板传荷载： 恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传活载=楼面板传荷载： 恒载=梁自重+墙自重+板传荷载= 活载=板传活载=（4）E轴柱纵向集中荷载： 顶层柱：恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载 = 活载=板传荷载= 标准层柱： 恒载=墙自重+梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载= 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 = （5）D轴柱纵向集中荷载： 顶层柱：恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载=17.73 标准层柱：恒载=墙自重+梁自重+板传荷 = 活载=板传荷载=73.10 基础顶面恒载=内纵墙自重+基础梁自重 = （6）B轴柱纵向集中荷载： 顶层柱：恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载 = 活载=板传荷载= 标准层柱： 恒载=外纵墙自重+梁自重+板传荷载 =38.257+22.981+133.829=195.07 活载=板传荷载= 基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重= 竖向受荷载总图见图5： 图5 竖向受荷总图（）4.5 风荷载的计算 作用在建筑物的屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值: 基本风压为0.35 KN/m :风压高度变化系数,考虑到建设地位于某中型城市郊区,所以取地面粗糙度为 B类. :风荷载体型系数,根据建筑物体型查得为1.3 :风震系数, =1+v/，对于建筑总高度不超过30m的取1.0 :下层柱高. :上层柱高,对顶层为女儿墙高度的2倍. B:迎风面的宽度,为7.2m.计算过程见表1： 表1 集中风荷载标准值离地高度(m)( KN/m)/m/m/KN18.451.221.01.30.353.01.69.1915.451.151.01.30.353.03.011.3012.451.071.01.30.353.03.010.529.451.001.01.30.353.03.09.836.451.001.01.30.353.03.09.833.451.001.01.30.353.453.010.57 4.6 风荷载作用下的位移验算 4.6.1 侧移刚度D分别见表2和表3： 表2 横向标准层D值计算构件名称=ib/2icD=B轴柱0.28219552D轴柱0.51435637E轴柱0.40027733D=表3 横向一层D值的计算构件名称=ib/2icD=B轴柱0.19712916D轴柱0.39826094E轴柱0.29419275 D=58285KN/m4.6.2 水平荷载作用下框架的层间侧移公式为：，详细结果见表4。 表4 风荷载作用下框架侧移计算层号Wj/kNvj/kND/(kN/m)uj/myj/h69.199.19829220.00011/30000511.3020.49829220.00021/15000410.5231.01829220.00041/750039.8340.84829220.00051/600029.8350.67829220.00061/5000110.5761.24582850.00111/3545 U=uj=0.0029m层间侧移最大值 1/3545 1.4 Tg=1.40.35=0.49,由抗震规范可知尚须计算顶部附加集中水平地震作用。n=0.08+0.07=0.080.602+0.07=0.118结构总水平地震作用标准层：=0.0490.6025354.95=147.53KN顶部的附加集中水平地震作用为：Fn=n Fek=0.138147.53=17.41KN=9.99 =14.60 =19.21 =23.81=28.42 =46.32地震作用下框架的侧移计算见表13： 表13 地震作用下框架侧移计算 层Fi（KN）Vi(m)Due646.3246.32829220.0006528.4274.74829220.0009423.8198.55829220.0012319.21117.76829220.0014214.60132.36829220.001619.99142.35582850.00240.0024/3.9=1/16251/550，满足要求。地震作用下框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩的计算过程如表14表17。 表14 地震作用下B轴框架柱剪力和梁柱端的弯矩计算层/KND/KN/m/KN/m/KNyh/m/KN.m/KN.m/KN.m646.3282922195520.23610.930.9022.95 9.84 22.95 574.7482922195520.23617.64 1.2031.75 21.17 41.59 498.5582922195520.23623.26 1.3538.38 31.40 59.55 3117.7682922195520.23627.791.3545.85 37.52 77.25 2132.3682922195520.23631.241.5046.86 46.86 84.38 1142.3558285129160.22231.60 2.9330.81 92.43 77.67 表15 地震作用下D轴框架柱剪力和梁柱端的弯矩计算层/KND/KN/m/KN/m/KNyh/m/KN.m/KN.m/KN.m/KN.m646.3282922356370.430 19.92 1.2035.86 23.9022.60 13.26 574.7482922356370.430 32.141.3553.03 43.39 48.49 28.44498.5582922356370.43042.381.3569.93 57.21 71.41 41.893117.7682922356370.430 50.641.5075.96 75.96 83.94 49.23 2132.3682922356370.430 56.911.5085.37 85.37 101.69 59.64 1142.3558285260940.448 63.77 2.5487.05 161.66 108.68 63.74 表16 地震作用下E轴框架柱剪力和梁柱端的弯矩计算层/KND/KN/m/KN/m/KNyh/m/KN.m/KN.m/KN.m646.3282922277330.334 15.47 1.05 30.17 16.24 30.17 574.7482922277330.334 24.96 1.20 44.93 29.95 61.17 498.5582922277330.334 32.92 1.3554.32 44.44 84.27 3117.7682922277330.33439.33 1.35 64.89 53.10 109.33 2132.3682922277330.334 44.21 1.50 66.32 66.32 119.42 1142.3558285192750.331 47.12 2.54 64.32 119.45 130.64 表17 地震载作用下框架柱轴力和梁端剪力层梁端剪力/KN柱轴力/KNED跨DB跨E轴D轴B轴617.597.10-17.5910.49 10.49-7.10536.55 13.73-36.55 22.8233.31 -13.73 451.89 19.89 -51.89 32.00 65.31-19.89 364.42 24.80 -64.42 39.62 104.93 -24.80 273.70 28.24 -73.70 45.46150.39 -28.24179.7727.73-79.77 52.04202.43 -27.73 6 框架内力组合各种荷载情况下的框架内力求的后，根据最不利又是可能的原则进行组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。由于构件控制截面的内力值应取支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算个控制截面出的（支座边缘处的）内力值。支座边缘处的内力值： 式中 支座边缘处截面的弯矩标准值； 支座边缘处截面的剪力标准值： M梁柱中线交点处饿弯矩标准值； V与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值； q梁单位长度的均布荷载标准值； b梁端支座宽度（即柱截面高度）。柱上控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。按轴线计算简图算得的柱端内力值，宜换算到控制截面处的值。为了简化起见，也可以采用轴线处的内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一点。各内力组合见表18表24：- 32 - 表18 框架梁内力组合表层次截面位置内力SGKSQKSWKSEK1.2SGK+1.26(SQK+SWK)(1.2SGK+0.5SQK)+1.3SEK1.35SGK+SQK1.2SG+1.4SQK一层EM-5.93-0.6853.05130.6458.87 -74.82 121.75 -132.97-8.69 -8.07 V25.073.4932.4279.77-6.37 75.33 -61.09 115.2037.33 34.97 D左M-22.09-4.1744.22108.68-87.48 23.96 -127.41 84.52 -33.99 -32.35 V39.436.5932.4279.7796.47 14.77 131.16-45.13 59.82 56.54 D右M-41.06-9.4725.9363.74-28.53 -93.88 21.65 -102.65 -64.90 -62.53 V70.0815.5911.2027.7389.63 117.85 47.46 108.75110.20 105.92 BM-39.08-8.5731.2077.67-97.01 -18.38 -114.11 37.34-61.33 -58.89 V69.0415.1211.2027.73116.01 87.79 107.49 46.21 108.32 104.02 跨间MBD106.54101.37106.58113.68108.11101.58MDE45.7765.3792.9187.4564.4451.23 续表18 框架梁内力组合表层次截面位置内力SGKSQKSWKSEK1.2SGK+1.26(SQK+SWK)(1.2SGK+0.5SQK)+1.3SEK1.35SGK+SQK1.2SG+1.4SQK六层EM-1.93-0.205.9930.174.98 -10.12 27.60 -31.23 -2.8