计算书：大庆市某四层商厦建筑、结构设计

大庆市某四层商厦建筑、结构设计 学生姓名： 学 号： 指导教师： 所在学院： 专 业： 20 年 月题目：大庆市某四层商厦建筑、结构设计1 工程概况（1） 工程名称：大庆市某四层商厦建筑、结构设计。（2） 建设单位：大庆市昊方建设开发公司（3） 建设场地：场地平面见附录1。（4） 建设规模：室外地坪设计标高为149.3m。12000-15000m2四层，无地下室。2 设计原始资料2.1气象条件（1） 冬季采暖室外计算温度5C。（2） 主导风向： 西北。基本风压0.55kN/m2。（3） 基本雪压：0.3kN/m2。（4） 年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在9、10月份。（5） 地基土最大冻深-2.3m。2.2 工程地质条件（1）场地工程地质条件见附录2。（2） 抗震设防烈度按7度考虑，场地类别为类，设计地震分组为第一组。（3）地基土标准冻深-2.1m。3 建筑设计任务及要求3.1 设计任务根据建设单位提供的设计委托书和建设场地条件，完成建筑总平面设计，平面、剖面及立面设计。建设单位对建筑功能、房间类型及数量的要求见附录3。3.2 设计要求（1） 总平面设计：合理布置建筑主、次入口；解决好人流、车流关系；尽可能考虑室外停车；满足建筑物防火间距及消防通道要求。（2） 平面设计：合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。（3） 剖面设计：确定合理层高；给出楼（地）面、屋面、墙身构造做法。（4） 立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。3.3 设计成果（1） 建筑设计说明书。（2） 建筑施工图纸要求：见下表表1 图纸内容及规格要求图 纸 内 容图纸规格图纸比例总平面图、设计总说明、图纸目录、门窗表A11：500或1：1000底层、标准层平面图A11：100或1：150正立面、侧立面A11：100或1：150剖面图（要求剖到楼梯、门厅）A11：100或1：150其中，建筑设计方案应达到初步设计深度。4 结构设计任务及要求4.1 设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋，绘制结构施工图。4.2设计要求（1） 结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。（2） 结构布置：合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。（3） 结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向的内力分析，进行框架梁、柱、剪力墙的内力组合，完成构件截面设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及配筋，并与手算结果进行对比分析。 4.3 设计成果（1） 结构设计说明书（结构计算书）。（2） 结构施工图纸要求：见下表表2 图纸内容及规格要求二层结构布置图及配筋图A11：100或1：150框架结构配筋图（一榀）A11：100或1：50楼梯配筋图A11：50或1：255 地基基础设计任务及要求5.1 设计任务（1） 地基基础方案选择与布置：地基基础方案：拟用柱下独立基础；自行确定材料强度等级并初步确定基础构件的截面尺寸。（2） 基础设计： 浅基础：确定基础底面积、基础高度；基础内力计算；基础配筋计算。5.2 设计要求（1） 地基基础方案应符合上部结构特点及工程地质条件，并具有较好的经济性；（2） 根据现行国家设计规范及相应地质资料，合理选择基础形式。5.3 设计成果（1） 地基基础设计说明书。（1） 基础施工图要求：见下表表3 图纸内容及规格要求基础平面布置图A11：100或1：150基础配筋详图A21：50或1：256 设计成果统一要求6.1 设计说明书应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。设计（论文）应包括下列内容：封面、设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩（指导教师、评阅教师、答辩小组委员会），并按顺序排列。设计说明书的字数应在20000字以上， 建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分的说明书应合在一起装订成册。采用A4纸打印。6.2 图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。按封面、图纸目录、总平面图、建筑施工图（平、立、剖、详）、结构施工图（基础平面布置图及基础详图、结构平面布置图及配筋图、框架配筋图、楼梯配筋图、其他结构或构件配筋图）顺序装订。装订成A4纸尺寸。7 国家标准及设计参考资料7.1 建筑设计部分1国家标准. 房屋建筑制图统一标准（GBT 500012001）. 北京：中国建筑工业出版社，2002 2国家标准. 建筑设计防火规范（GB 500162006）.北京：中国建筑工业出版社，20063国家标准.高层民用建筑防火规范（GB500452005）. 北京：中国建筑工业出版社，20054国家标准. 商店建筑设计规范（JGJ4888）. 北京：中国建筑工业出版社，19895国家标准. 公共建筑节能设计标准（GB501892005）. 北京：中国建筑工业出版社，20056李必瑜主编. 房屋建筑学. 武汉：武汉理工大学出版社，20027建筑设计资料集编委会. 建筑设计资料集（第2、4、8集）. 北京：中国建筑工业出版社，19987.2 结构设计部分1国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）. 北京：中国建筑工业出版社，20022国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 500112001）. 北京：中国建筑工业出版社，20013国家标准. 建筑抗震设防分类标准（GB 502232004）. 北京：中国建筑工业出版社，20044国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102010）. 北京：中国建筑工业出版社，20105国家行业标准. 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32002、J 1862002）. 北京：中国建筑 工业出版社，20026国家建筑标准设计图集. 建筑物抗震构造详图（03G3291）. 中国建筑标准设计研究院出版，20037国家标准. 建筑结构制图标准（GB/T 501052001）. 北京：中国计划出版社，20028龚思礼主编. 建筑抗震设计手册（第二版）. 北京：中国建筑工业出版社，20029中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册. 中国建筑工业出版社.200310梁兴文、王社良、李晓文等编著. 混凝土结构设计原理. 北京：科学出版社，200311梁兴文、史庆轩编著. 混凝土结构设计. 北京：科学出版社，200412丰定国、王社良主编. 抗震结构设计（第2版）. 武汉：武汉工业大学出版社，200313霍达主编. 高层建筑结构设计. 北京：高等教育出版社，200414梁兴文、史庆轩主编. 土木工程专业设计指导. 北京：科学出版社，20027.3 地基基础设计部分1国家行业标准. 建筑桩基技术规范（JGJ 9494）. 北京：中国建筑工业出版社，19952国家标准. 建筑地基基础设计规范（GB 500072002）. 北京：中国建筑工业出版社，20023赵明华主编. 土力学与地基基础（第2版）. 武汉：武汉理工大学出版社，20054史佩栋、高大钊主编.高层建筑基础手册. 北京：中国建筑工业出版社，20008 设计进度三部分设计时间分别为：建筑设计2周，结构设计9.5周（包括地基基础设计2周），答辩前准备、改图1周，毕业答辩0.5周，共13周。各部分设计进度如下：表4 建筑设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1布置设计任务、方案草图34.1-4.32工具草图、构造设计54.4-4.83正式图44.9-4.124整理14.13合计13表5 结构设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1查阅外文资料24.14-4.152结构设计总说明44.16-4.193确定计算简图、计算结构刚度44.20-4.234重力荷载、风荷载及横向水平地震作用计算44.24-4.275横向风荷载作用下结构内力分析44.29-5.26横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算45.3-5.67重力荷载作用下框架及剪力墙内力分析55.7-5.118内力组合45.12-5.159截面设计35.16-5.1810上机计算25.19-5.2011绘图75.21-5.2712整理45.28-5.31合计47表6 地基基础设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1确定方案，设计说明26.1-6.22基础设计计算36.3-6.53基础结构布置图、配筋图26.6-6.74基础结构施工图26.8-6.95整理26.10-6.11合计14附录1 拟建场地平面图图1总平面图附录2 场地工程地质及水文地质条件地下水位位于地面下3.3m。各地层分布及参数如下：粉质粘土 =20KN/M3 天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 1m 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa地基承载力fak=160KPa 粉土 天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 2.0m 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa地基承载力fak=150KPa 细砂 天然含水量W=16.5%，2.0m 标准贯入试验N63.5=18击地基承载力fak=180KPa 粉质粘土 天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 1.0m 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa 地基承载力fak=140KPa 细砂 天然含水量W=16.5%，1.2m 标准贯入试验N63.5=18击地基承载力fak=185KPa 粘土天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa 地基承载力fak=170KPa 附录3 建筑房间要求附表3 设计任务书要求序号房间名称数量面积（m2）备注营业大厅及营业室面积1五金家电部112002日用百货部112003首饰工艺品部18004食品部18005服装鞋帽部18006纺织针织品部112007文教体育部1400办公室及生活辅助用房8存储库房64009大会议室112010总经理室13011其他办公室62012营业部经理室41513各营业部会计室21514员工更衣室120每层设一个15员工休息室130每层设一个16员工餐厅、厨房1200其他面积17其他面积（休闲、盥洗、交通、娱乐等）12000-5000摘 要设计题目为大庆市某四层商厦建筑、结构设计，建筑面积，建设地点在大庆，抗震设防烈度为7度；上部结构采用钢筋混凝土框架结构，框架抗震等级为7级；基础采用柱下独立基础。设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用“底部剪力法”，风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用弯矩二次分配法。结构设计算重点是手算，并利用PKPM软件包中Sahwe软件检验手算结果。关键词：大庆市某四层商厦建筑、结构设计，混凝土，框架结构，内力计算，配筋Abstract This Graduation design topic for HengXin malls, building area of 12827 square meters, construction site in daqing, seismic fortification intensity of 7 degrees; The upper structure using reinforced concrete frame structure, frame aseismic level for level 7; The foundation under column independent foundation. Graduation design including building design, structure design two parts. Structure design is the key. Structure design content includes: the component to determine the sectional dimensions, vertical and horizontal load calculation, framework and lateral force calculation, internal force combination, frame column section reinforcement and floor, stair and basic design. Strictly according to the structure design codes or rules structure design, and consider the earthquake-resistant calculation and relevant construction requirements. In calculating, horizontal earthquake effect using the bottom shear method, the wind load and horizontal earthquake under the effect of internal force calculation framework D value method, vertical load calculation of internal force of the framework bending moment secondary distribution method. Structure design is key is a hand count, and use of software packages Sahwe PKPM inspection is hand results.Key words: HengXin malls, concrete and frame structure, internal force calculation, reinforcem. IX目 录1 设计资料12 结构选型与布置2 3 荷载计算5 3.1 竖向荷载计算53.2 风荷载计算11 3.3 风荷载作用下的位移验算12 3.4 水平风荷载作用下内力计算133.5 水平地震作用计算173.6 重力荷载代表计算23 3.7 竖向作用下内力计算32 4 内力组合375 框架配筋计算535.1 框架柱截面设计535.2 框架梁截面设计63 5.3 框架梁柱节点抗震验算 67 5.4 基础梁配筋计算686 次梁、屋面板、楼面板配筋计算69 6.1 屋面板配筋696.2 楼面板的配筋计算71 6.3 次梁配筋计算72 7 楼梯配筋计算757.1 梯段板（）计算757.2 平台板计算76 7.3 平台梁计算77 8 基础设计79 8.1 作用于基础顶面上的荷载 79 8.2 基础尺寸确定798.3 计算基底压力及验算地基承载力808.4基础沉降验算82 8.5 基础高度验算 838.6 基础底板配筋计算86致 谢90 参考文献91 - 0 - 大庆市某四层商厦建筑、结构设计1 设计资料 1.工程名称：大庆市某四层商厦建筑、结构设计。 2.建设地点：大庆市。 3.工程概况：本建筑总高为，共层，首层层高，其他楼层层高，女儿墙高度为，室内外高差。具体情况可参见结构平面布置图1及剖面图2。图1 结构平面图 4.温度：冬季采暖室外计算温度5C。 5.主导风向： 西北。基本风压。 6.年降雨量：632mm；日最大降雨量：92mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在9、10月份，基本雪压，。 7.地基土最大冻深-2.3m。 8.考虑抗震设防，抗震等级为7级。 9.材料选用： 混凝土：采用； 钢筋：采用，。 墙体：外墙、分户墙采用灰砂砖，重度；内隔墙采用非承重空心砖，重度 窗：钢塑门窗，。 门：防火门，。木门，。图2 剖面图2 结构选型与布置图1所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间结构进行计算。但是，采用手算和借助简单的计算工具计算空间框架结构太过于复杂，高层建筑混凝土结构技术规程（）允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算。本设计中只作横向平面框架计算，纵向平面框架的计算方法与横向的相同，故从略。本建筑中，横向框架的间距均为，荷载基本相同，可选用一榀框架进行计算与配筋，其余框架可参与照此榀框架进行配筋。现以轴线的为例进行计算。（1） 梁、柱截面尺寸估算 1）框架横向梁截面尺寸 框架横梁截面高度，截面宽度。本结构中，取 ，取。 ，取。2）框架柱截面尺寸底层柱轴力估算：假定结构每平方米总荷载设计值为，则底层层中柱的轴力设计值约为： 本设计采用混凝土浇捣，由附表查得。假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为： 故确定取柱截面尺寸为。框架梁、柱编号及截面尺寸如图1所示。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不变。基础采用柱下独立基础，基础埋深为，初步取基础厚度为。（2） 确定框架计算简图框架的计算单元如图3所示，取轴上的一榀框架计算。框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面。基顶标高根据地质条件、室内外高差为，基础顶面至室外地坪为，故基顶标高至的距离定为，二层楼面标高为，故底层柱高为。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为。由此可绘出框架的计算简图如图3所示。（3） 框架梁柱的线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，对于中框架梁取各跨梁线刚度见表1。表1 梁线刚度计算位 置跨 度截 面中跨梁AB跨8.40.00540.01083.86BC跨8.40.00540.01083.86 续表1：位 置跨 度截 面中跨梁CD跨8.40.00540.01083.86DE跨8.40.00540.01083.86EF跨8.40.00540.00813.86注：混凝土 （4）柱线刚度计算（见表2）表2 柱线刚度计算轴 线层 号截面层高A 、B、C、D、E、注：混凝土令层的轴柱线刚度 ，则其余各杆的相对线刚度为：框架梁柱的相对线刚度如图3所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。3 荷载计算3.1 竖向荷载计算 为了便于今后的内力组合，荷载计算宜按标准值。 图3计算简图 1.恒载标准值计算 1）屋面 找平层：15厚水泥砂浆 防水层（刚性）：40厚细石混凝土防水 防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆找平 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 V型轻岗龙骨吊顶（两层，有保温） _ 合计 2）标准层楼板 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 V型轻岗龙骨吊顶（两层，有保温） _ 合计 3）梁自重 自重 抹灰层：10厚混合砂浆 _ 合计 自重 抹灰层：10厚混合砂浆 _ 合计 基础梁 自重 4 ）柱自重 自重 抹灰层：10厚混合砂浆 _ 合计 5）墙体自重 标准层： 外墙体 水泥粉刷墙面 _ 合计 内墙体 水泥粉刷墙面 _ 合计 首层: 外墙体 水泥粉刷墙面 _ 合计 内墙体 水泥粉刷墙面 _ 合计 6）门窗 防火门 木门 钢塑门窗 2.活荷载标准值计算1） 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得：不上人屋面： 楼面：商场 贮藏室 2）雪荷载：屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3. 竖向荷载下框架受荷总图1） 轴间框架梁屋面传来的荷载： 图4次梁，板传荷载示意图板、次梁传至框架梁上的三角形，为简化计算可等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图4所示。 恒载： 活载： 楼面板传来荷载： 恒载： 活载： 梁自重： 轴间框架梁均布荷载为： 屋面板梁： 楼面板： 2）轴间框架梁、轴间框架梁、轴间框架梁、轴间框架梁的计算方法和结果均与轴间框架梁相同。故计算略。 3）A轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱： 女儿墙自重（做法：墙高，的混凝土压顶）： 标准层柱： 4）B轴柱纵向集中荷载的计算 5）C轴、D轴、E轴柱纵向集中荷载均与B轴柱纵向集中荷载相同；F轴柱纵向集中荷载与A轴柱纵向集中荷载相同，故计算过程略。 框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图5所示（图中数值均为标准值）。 图5竖向受荷总图 注：1.图中各值的单位为； 2.图中数值均为标准值。3.2 风荷载计算为了简化计算，作用在外墙上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁的等效集中荷载代替。作用在屋面板梁和楼面节点处的集中风荷载标准值： 式中 基本风压，； 风压高度变化系数，因建设地点位于大庆市市区，所以地面粗糙度为C类； 风振载体型系数，根据建筑物的体型查得； 风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用（是建筑层 数）估算，大约为，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影 响，； 下层柱高； 上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； 迎风面的宽度，。计算过程见表3。表3 集中风荷载标准值离地高度18.750.811.561.30.554.51.221.6314.250.741.461.30.554.54.529.209.750.741.331.30.554.54.526.605.250.741.211.30.555.254.526.22 注：对于框架结构也可近似按下式计算其基本自振周期：。计算时，取。查表可得，。3.3 风荷载作用下的位移验算 1.侧移刚度 见表4和表5。表4 横向层的计算构件名称A轴柱0.540.218960B轴柱1.080.3514933C轴柱1.080.3514933D轴柱1.080.3514933E轴柱1.080.3514933F轴柱0.540.218960表5 横向底层值计算构件名称A轴柱0.710.458313B轴柱1.420.5610345C轴柱1.420.5610345D轴柱1.420.5610345E轴柱1.420.5610345F轴柱0.710.458313 由上表所示，故本框架设计为规则框架结构。 2.风荷载作用下框架侧移计算 水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： 式中 第层的总剪力； 第层所有柱的抗侧刚度之和； 第层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见表6。表6 风荷载作用下框架侧移计算层次421.6321.63776520.0003329.2050.83776520.0007226.6077.43776520.0010126.22103.65580060.0018 侧移验算： 层间侧移最大值：（满足要求）3.4 水平风荷载作用下内力计算框架在水平荷载作用下，本设计采用D值法计算内力。（1） 风荷载标准值作用下的内力计算 框架在风荷载（从左向右吹）下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算。其步骤为：1）求各柱反弯点处的剪力值；2）求各柱反弯点高度；3）求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；4）求各柱的轴力和梁剪力。第层第根柱所分配的剪力为：，为第层楼面处集中风荷载标准值，见表3。为第层第根柱的抗侧移刚度。框架柱自柱底开始计算的反弯点位置与柱高之比，、可查表查得，计算结果如表7表8所示。表7 A、F轴框架柱反弯点位置层号44.51.220.410000.411.8534.51.220.450000.452.0324.51.220.500000.52.2515.951.610.590000.593.51表8 B、C、D、E轴框架柱反弯点位置层号44.52.440.450000.452.0334.52.440.470000.472.1224.52.440.500000.52.2515.953.230.550000.553.27框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如表9、表10所示： 中柱 边柱 框架柱轴力与梁端剪力的计算结果如表11所示。表9 风荷载作用下A、F轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层号421.637765289600.115