学生公寓楼建筑设计施工方案.doc

学生公寓楼建筑设计施工方案1 设计提纲1.1 建筑设计提纲1.1.1 概况1.建筑物耐火等级：二级2.建筑耐久年限：50年3.建筑类型：陕西科技大学学生公寓楼4.建筑规模：5045m25.建筑层数：66.建筑高度：20.400m1.1.2 设计依据1.除设计另行注明者外，均按建筑现行设计规范，初步设计审批文件和岩土工程地质勘察报告.主要规范：(1)办公建筑设计规范(JGJ67-89)S(2)民用建筑设计通则(GB50352-2005)S(3)建筑设计防火规范（GB50016-2006）(4)房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)S(5)建筑模数协调统一标准(GBJ2-86)S(6)建筑制图标准(GB/T50104-2001)S2.选用的标准图集(1)建筑用料及做法 陕02J01(2)屋面 陕02J02(3)外装修 陕02J03(4)内装修 陕02J04-1陕02J04-4(5)木门 陕02J06-1(6)室内装修木门 陕02J06-2(7)铝合金门窗 陕02J06-3(8)墙身 陕02J07-1陕02J07-5(9)楼梯 陕02J08(10)民用建筑工程建筑施工图设计深度图样 1.1.3 建筑设计的主要内容1.建筑平面设计(1)平面形式(2)单个房间的平面设计及平面组合设计(3)交通联系及防火设计(4)屋面设计2.建筑立面设计(1)建筑体型确定(2)外墙面划分设计(3)檐口及勒脚布局和外墙装饰与细部处理色彩等相协调.3.建筑剖面设计(1)建筑物层高、层数等的确定(2)楼梯及坡度确定(3)门、窗等的确定4.建筑构造设计(1)墙体设计(2)楼、地面设计5.绘制施工图1.2 结构设计提纲1.2.1 概括1.结构类型：钢筋混凝土现浇框架结构2.结构安全等级：二级3.结构设计使用年限：50年4.抗震设防烈度：8度5.建筑抗震设防类别：丙类6.设计基本地震加速度：0.15g7.设计地震分组：第一组8.场地类别：III类9.框架结构的抗震等级：二级10.地基基础设计等级：丙类1.2.2 设计依据1.除设计另行注明外，均按建筑工程现行设计规范，初步设计审批文件和岩土工程地质勘察报告，主要规范：(1)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(2)建筑结构荷载规范(GB50009-2001)（2006版）(3)建筑抗震设计规范(GB50011-2010)（2008版）(4)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)(5)房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)(6)建筑结构制图标准(GB/T50105-2001)2.标准图集(1)建筑抗震构造详图(03G329-1)，2003(2)民用建筑工程结构施工图设计深度图样(04G103)，2004(3)钢筋混凝土结构造详图(陕02G05)，20021.2.3 结构设计主要内容1.结构方案设计(1)结构选型(2)结构布置及计算简图(3)结构截面尺寸估算，确定材料强度等级2.结构分析(1)重力荷载计算(2)框架侧移计算(3)水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算(4)竖向荷载作用下框架结构的内力计算(5)内力组合3.构件设计(1)截面设计(2)节点设计4.绘制施工图2 建筑设计2.1 建筑设计资料2.1.1 建筑概况1.设计题目：陕西科技大学学生公寓楼设计2.建筑面积：总建筑面积50453.建筑层数：主体结构共6层，无地下室。4.建筑总高度：20.400m5.结构类型：钢筋混凝土框架结构6.层高：1 至6层层高3.3m 2.1.2 工程概况该公寓大楼为6层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积5045，建筑物平面为矩形，室内外高差为0.45m，其它轴网尺寸见平面图。2.1.3 设计资料1.气象条件主导风向：东南风。2.工程地质条件表面为1m厚的杂填土，均匀性差，杂填土下为粘土层，其承载力为190kNm2。3.抗震烈度：8度，设计基本地震加速度值0.15g；框架抗震等级为三级，建筑场地为III类。2.2 建筑设计要求2.2.1 建筑要求建筑防火等级：二级抗震等级：二级设计使用年限为50年2.2.2 通风、采光、防火设计1.通风、采光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，公共安全出口设有四个，可以方便人员疏散,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。各层均应设手动、自动报警及高压灭火水枪。2.2.3 建筑细部设计1.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盒隔热，以利于节能。2.室内应尽量利用天然采光。3.为满足防火和安全疏散要求，设有两部楼梯。4.办公室之间应采取消声、隔音处理措施。5.室内装修以清新自然为主，卫生间地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。2.2.4 参考资料总图制图标准（GB50103-2001）房屋建筑制图统一标准（GBJ50001-2001）建筑结构制图统一标准（GBJ50105-2001）建筑设计防火规范（GB50016-2006）民用建筑设计通则（JBJ37-87）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（2006版）混凝土结构设计规范（GBJ50010-2002）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（2008版）3 结构设计3.1结构布置及荷载收集3.1.1 梁、柱截面及柱高的确定 本房屋主体结构为6层,层高均为3.3m。填充墙采用190mm厚陶粒混凝土空心砌块。门为铝合金门，洞口尺寸为1.8m2.1m。窗为塑钢窗。洞口尺寸为1.8m1.8m。楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚为100mm。梁截面高度按跨度的1/121/8估算，宽度按高度的1/21/3估算。梁、柱采用混凝土的设计强度为C30（fc=14.3 N/mm2,ft=1.43 N/mm2）。梁的截面尺寸如表1表1 梁的截面尺寸（mm）混凝土强度等级横梁（bh）纵梁 （bh）次梁（bh）AB跨、BC跨、CD跨C30300500250400200400柱的截面有公式估算。由该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.9，一六层采用C30混凝土。各层重力荷载代表值近似取15KN/m2。由图1知可知边柱及中柱的负载面积分别为7.22.7m2和7.24.05m2。故第一层柱的截面面积为边柱mm2中柱mm2柱截面采用正方形，则边柱和中柱截面分别为403mm403mm和494mm494mm。故柱采用正方形截面，边柱和中柱截面分别为500mm500mm和500mm500mm。基础采用独立基础，基础埋深为1.20m。框架结构计算简图如图2所示。取柱的形心线作为柱的轴线;两轴线取至板底，26层柱的高度即为层高。底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即H=3.3+0.6+1.67-1.20-.1=4.37m。 图2 框架计算简图3.1.2 重力荷载计算1.屋面荷载（1） 屋面永久荷载标准值: 4厚SBS改性沥青防水层 0.4 KN/20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02200.4 KN/1:10水泥珍珠岩找坡2%最薄处20厚 0.09400.36 KN/100厚阻燃聚苯乙烯泡沫塑料保温板 0.50.10.05 KN/20厚SBS改性沥青隔气层 0.05 KN/20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02200.4 KN/现浇钢筋混凝土屋面板 0.1252.5 KN/20厚混合砂浆抹面刮大白 0.02170.34 KN/ 合计 =4.50 KN/（2）屋面可变荷载标准值: 上人屋面均布或荷载标准值 2.0KN/ 屋面雪荷载标准值: 0.35KN/2.楼面荷载（1）楼面永久荷载标准值: 10厚1:1水泥细砂浆，贴地面砖，素水泥浆擦缝 0.25 KN/ 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/ 100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 KN/ 20厚混合砂浆抹面刮大白 0.0217=0.34 KN/ 合计 = 3.49 KN/ （2）楼面活荷载标准值： 寝室，过道： 2.0 KN/3.卫生间荷载 永久荷载标准值： 地面砖 0.65 KN/20厚1：3水泥砂浆搓麻 0.0220=0.4 KN/ 20厚水泥砂浆防水保护层 0.02200.4 KN/ 100厚现浇钢筋混土楼板 0.1252.5 KN/PVC吊顶 0.2 KN/ 10厚水泥砂浆 0.01200.2 KN/ 恒载总计: 4.35 KN/活荷载标准值： 2.5 KN/4.楼梯荷载楼梯恒载：30厚1:1水泥砂浆贴地面砖素水泥浆擦缝 0.65 KN/楼梯板重 0.12253 KN/ 楼梯合计: 3.65 KN/ 楼梯可变荷载： 2.5 KN/ 5.墙体自重（1）外墙单位面积自重：3.0厚抹面胶浆外刷外墙涂料 0.02 KN/2.0厚抹面胶浆上贴玻纤网 0.02 KN/60厚EPS板保温层 0.060.50.03 KN/5厚粘板粘剂粘结层 0.02 KN/20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.02200.4 KN/190厚炉渣空心砌块墙体 0.196.01.14 KN/20厚混合砂浆抹面刮大白 0.02170.34 KN/ 外墙自重： 1.97 KN/ （2）内墙单位面积自重：20厚混合砂浆抹面刮大白 0.021720.68 KN/190厚炉渣空心砌块墙体 0.196.01.14 KN/ 内墙自重： 1.82 KN/6.梁自重主框架梁截面为300mm500mm，抹灰为20mm0.300.5025+20.02170.5=3.954 KN/m 次框架梁截面为250mm400mm，抹灰为20mm0.250.425+20.02170.4=2.772 KN/m次梁梁截面为200mm400mm，抹灰为20mm0.20.425+20.02170.4=2.272 KN/m7.女儿墙自重60厚EPS板保温层 0.060.50.03 KN/100厚现浇钢筋混土 0.1252.5 KN/60厚水泥砂浆 0.06201.2 KN/60厚粘土实心砖 0.06181.08 KN/ 合计： 4.81 KN/8.柱自重柱截面为500mm500mm0.50.5251.1=6.875 KN/9.门窗自重0.45 KN/3.1.3 重力荷载代表值的计算一层高为4.37m。其余各层高为3.3m。第一层：柱： 取上下各半层柱高4.3723.3020.103.735 m柱数量：36柱重： 6.8753.73536924.42KN梁:300500梁梁长度 （5.42.75.40.53）9108 m梁自重 1.053.954108448.38KN250400梁梁长度 （7.2-0.5）84214.4 m梁自重 1.052.772214.4624.03KN200400梁梁长度（5.42.75.4-0.253）6（5.42.71.80.2520.125）2（7.20.2）2109.05 m梁自重 1.052.272109.05260.15KN楼板：楼板面积（除卫生间和洗漱间外） 653.95自重 3.49653.952282.286 KN活载 2.0653.951307.92 KN卫生间和洗漱间面积34.84自重 4.3534.84151.554 KN活载 2.534.8487.10 KN墙：外墙：300500梁下墙墙高 4.3723.320.53.335 m墙长（5.42.75.40.53）236.96 m自重 1.973.33536.96242.825 KN250400梁下墙墙高 4.3723.320.43.435 m墙长 （7.20.5）82107.2 m自重 1.973.435107.2725.42 KN内墙：300500梁下墙墙高 4.3723.320.53.335 m墙长 （5.40.5）14=68.6 m自重 1.823.33568.6416.38 KN250400梁下墙墙高 4.3723.320.43.435 m墙长 （7.20.5）1493.8 m自重 1.823.43593.8586.41 KN200400梁下墙墙高 4.3723.320.43.435 m墙长（7.20.2）2（5.4-0.05）14（3.61.80.20.25）93.85m自重 1.823.43593.85586.72 KN首层与其他层布置不同，计算荷载时应扣除在一层中多算的墙体自重300500梁下墙墙高 4.3720.51.685 m墙长 （5.40.5）210.8 m自重 1.821.68510.833.12 KN200400梁下墙墙高 4.3720.41.785 m墙长 （5.40.4）420 m自重 1.821.7852064.974 KN门窗洞口所占墙体面积 外墙 226.172 内墙 96.266 所占墙体重量外墙 248.113 KN内墙 175.203 KN门窗自重 100.425 KN楼梯间：面积（3.60.05）（7.20.2）249.7 恒载 3.6549.7181.405KN活载 2.549.7124.25KN综上所述：G1924.42448.38624.03260.152282.286151.554242.825725.42416.38586.41586.7233.1264.974248.113175.203100.425181.4050.5（1307.9287.10124.25）7551.64KN第二五层：柱： 取上下各半层柱高3.300.103.20m柱数量： 36柱重： 792 KN梁:300500梁自重 448.38 KN250400梁自重 624.03 KN200400梁自重 260.15 KN楼板：自重 2282.286 KN活载 1307.92 KN卫生间和洗漱间自重 151.554 KN活载 87.10 KN墙：外墙：300500梁下墙墙高 3.300.502.80 m墙长 36.96 m自重 1.972.8036.96203.87 KN250400梁下墙墙高 3.30.42.90 m墙长 107.2 m自重 1.972.90107.2612.43 KN内墙：300500梁下墙墙高 3.300.502.80 m墙长 68.6m自重 1.822.8068.6349.59 KN250400梁下墙墙高 3.30.402.90 m墙长 93.8 m自重 1.822.9093.8495.08 KN200400梁下墙墙高 3.300.42.90 m墙长 93.85 m自重 1.822.9093.85495.34 KN门窗洞口所占墙体重量：304.90 KN门窗自重 73.18 KN楼梯间：恒载 181.405 KN活载 124.25 KN综上所述：G2G3G4G57047.88KN第六层：柱： 取上下各半层柱高3.30/20.101.55m柱数量： 36柱重： 473 KN梁:300500梁自重 448.38 KN250400梁自重 624.03 KN200400梁自重 260.15 KN另外，楼梯顶上防火屋顶梁200300重 61.53 KN楼板：屋顶面荷为4.5KN/楼板面积 861.59自重 3877.16 KN活载 1723.18 KN墙：外墙：300500梁下墙墙高 3.30/20.501.15 m墙长 36.96 m自重 1.971.1536.9683.73 KN250400梁下墙墙高 3.3/20.41.25 m墙长 107.2 m自重 1.971.25107.2263.98 KN内墙：300500梁下墙墙高 3.30/20.501.15 m墙长 68.6m自重 1.821.1568.6143.58 KN250400梁下墙墙高 3.3/20.401.25 m墙长 93.8 m自重 1.821.2593.8213.40 KN200400梁下墙墙高 3.300.41.25 m墙长 93.85 m自重 1.821.2593.85213.51 KN屋顶楼梯间墙体重： 251.03 KN 门窗洞口所占墙体重量：165.61 KN门窗自重 39.47 KN女儿墙重： 600.13 KN楼梯间：恒载 181.405 KN活载 124.25 KN综上所述：G67242.54KN图3 各质点的重力荷载代表值3.2 框架侧移刚度的计算3.2.1 横向框架侧移刚度计算梁、柱采用C30混凝土。由于采用现浇钢筋混凝土板中框架的惯性矩增大系数为2.0，边框架增大系数为1.5。（1）柱的线刚度1.首层柱2.其它层柱（2）梁的线刚度1.边框架边跨梁 2.边框架中跨梁3.中框架边跨梁4.中跨架中跨梁（3）柱的侧移刚度表2 边框架侧移刚度D值（N/mm）层次角柱（4根）中柱（4根）260.5500.41213961.6500.593079120874810.7280.450101152.1840.6411440898092表3 中框架侧移刚度D值（N/mm）层次角柱（14根）中柱（14根）260.7330.45234842.2000.643340079637610.9710.495111262.9120.69515621374458以上数据由，(标准层)，（底层），求得表4 横向框架层间侧移刚度D值（N/mm）层次12345674255010051241005124100512410051241005124由表4可见0.7, 因此该框架为规则框架。3.3 水平地震力作用下框架结构的内力和侧移计算3.3.1 框架自振周期的计算假想将各层的重力荷载代表值作为水平荷载作用于各层处，计算顶点位移表5 结构顶点的假想侧移计算层次(KN)(KN/m)67242.5410051247242.540.0070.19557047.88100512414290.420.0140.18847047.88100512421338.300.0210.17437047.88100512428386.180.0280.15327047.88100512435434.050.0350.12517551.6474255042985.700.0900.090按如下公式计算，其中的量纲为m,取=0.6，则 S3.3.2 各质点水平地震作用计算由工程概况和规范知，本场地设防烈度为7度，设计地震加速度为0.15g时，max=0.08。设计地震分组为第一组，抗震等级为三级，Tg=0.45s。故 因=0.453s1.4=1.40.45=0.49s故不需考虑顶部附加水平地震作用。由于结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值底部剪力由公式计算各层剪力如表6所示表6 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层数620.877242.54151151.830.2799644.30644.30517.577047.88123831.220.2293527.821172.12414.277047.88100573.220.1863428.841600.96310.977047.8877315.230.1432329.631930.5727.677047.8854057.230.1001230.422161.0114.377551.6433000.680.0611140.642301.65图4 水平地震作用分布 图5 层间剪力分布3.3.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按公式和公式计算。计算结果如表7表7 横向水平地震作用下的位移验算层数6644.3010051240.64112.3433001/514851172.1210051241.16611.7033001/283041600.9610051241.59310.5433001/207131930.5710051241.9218.9433001/171822161.0110051242.1507.0233001/153512301.657425504.8714.8743701/897因此最大层间位移弹性角发生在第一层，其值为1/897 1/550故满足规范要求3.3.4 水平地震作用下框架内力的计算 取图2中的轴线横向框架内力为例，说明计算方法。框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：柱端弯矩：上端 下端 柱端剪力 各柱反弯点高度比y按公式确定。本结构底层柱需考虑修正值，第二层柱需考虑修正值，其余柱不需修正。具体计算过程及结果间表11,表12。表8 角柱反弯点高度的计算（查规范）层次60.7330.320000.3250.7330.400000.4040.7330.450000.4530.7330.450000.4520.7330.500000.5010.9710.650000.65表9 中柱反弯点高度的计算（查规范）层次62.2000.410000.4152.2000.460000.4642.2000.500000.5032.2000.500000.5022.2000.500000.5012.9120.560000.56表10 水平地震作用下各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次边柱63.3644.3010051242348415.050.7330.3215.9033.7853.31172.1210051242348427.390.7330.4036.1554.2243.31600.9610051242348437.410.7330.4555.5567.8933.31930.5710051242348445.110.7330.4566.9881.8723.32161.0110051242348450.490.7330.5083.3183.3114.372301.657425501112654.190.9710.65161.0475.78表11 水平地震作用下各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次边柱63.3644.3010051243340021.412.2000.4128.9741.6953.31172.1210051243340038.952.2000.4659.1269.4143.31600.9610051243340053.202.2000.5087.7887.7833.31930.5710051243340064.152.2000.50105.85105.8523.32161.0110051243340071.812.2000.50118.49118.4914.372301.657425501562176.092.9120.56186.20146.30梁端弯矩 梁端剪力 柱轴力 边柱为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧剪力之差，亦按层叠加表12 水平地震作用下梁端弯矩、剪力计算层次AB跨BC跨633.7813.905.48.8327.7927.792.720.59570.1232.795.419.0765.5965.592.748.594104.0448.975.428.3497.9397.932.772.543137.4264.545.437.40129.09129.092.795.622150.2974.785.441.68149.56149.562.7110.791159.0988.265.445.81176.53176.532.7130.76表13 水平地震作用下柱轴力计算层次柱轴力654321边柱8.8327.956.2493.64135.52181.13中柱11.7641.2885.48143.7212.81297.76图6 左震作用下框架弯矩图 图7 左震作用下梁柱端剪力及柱轴力图4 水平风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1 风荷载标准值 由荷载规范规定知，本建筑是高度小于30m且高宽比小于1.5的房屋结构，故不考虑风振系数，取。仍取图中轴线横向框架，其负载宽度为7.2m。因此沿房屋高度的分布风荷载标准值： q(z)=7.20.65=4.68由规范知，迎风面体型系数为0.7，背风面为-0.6。故各楼层标高处的q(z)计算如表14 沿房屋高度分布风荷载标准值层次(迎风面)(迎风面)620.871.280.7-0.64.193.59517.571.200.7-0.63.933.37414.271.120.7-0.63.673.14310.971.030.7-0.63.372.8927.671.00.7-0.63.282.8114.371.00.7-0.63.282.81图8 风荷载沿房屋高度的分布（单位：KN/m）框架结构分析时，应按静力等效原理，将上图分布荷载转化为节点荷载。例如第三层的集中荷载计算过程如下： 图9 等效节点集中风荷载（单位：KN）4.2 风荷载作用下的水平位移验算由求得的水平集中荷载，计算层间剪力，然后根据轴线框架的层间侧移刚度，计算出各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表15层次（KN）（KN）（N/mm）（mm）（mm）（mm）621.1321.1310051240.020.0233001/165000524.0845.2210051240.040.0633001/82500422.4467.6610051240.070.1333001/47143320.8688.5210051240.090.2233001/36667220.17108.6910051240.110.3333001/30000122.16130.857425500.280.6143701/15607由上表可最大层间位移角为1/156071/550，故满足规范位移要求4.3 风荷载作用下框架内力计算表16 角柱反弯点高度的计算（查规范）层次60.7330.320000.3250.7330.400000.4040.7330.450000.4530.7330.450000.4520.7330.500000.5010.9710.650000.65表17 中柱反弯点高度的计算（查规范）层次62.2000.410000.4152.2000.460000.4642.2000.500000.5032.2000.500000.5022.2000.500000.5012.9120.560000.56表18 水平风载作用下各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次边柱63.321.13113768234844.360.7330.324.619.7953.345.22113768234849.330.7330.4012.3218.4843.367.661137682348413.970.7330.4520.7425.3533.388.521137682348418.270.7330.4527.1333.1623.3108.691137682348422.440.7330.5037.0237.0214.37130.85534941112627.210.9710.6577.3041.62表19 水平风载作用下各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次边柱63.321.13113768334006.202.2000.418.3912.0853.345.221137683340013.272.2000.4620.1523.6543.367.661137683340019.862.2000.5032.7732.7733.388.521137683340025.992.2000.5042.8842.8823.3108.691137683340031.912.2000.5052.6552.6514.37130.85534941562138.212.9120.5693.5173.47表20 水平风载作用下梁端弯矩、剪力计算层次AB跨BC跨69.794.035.42.568.058.052.75.96523.0910.685.46.2521.3621.362.715.82437.6717.645.410.2435.2835.282.726.13353.9025.225.414.6550.4350.432.737.36264.1531.845.417.7863.6963.692.747.18178.6442.045.422.3584.0884