碧水蓝天住宅设计计算书

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873M，横向长度96M，房屋总高度1923M,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ABSTRACTTHISPROJECTISARESIDENTIALBUILDINGWITHFRAME,ITSLOCATEDINZHESOUTHLAKEGARDENOFDAQINGITEXTENDS873MINLENGTHAND96MINWIDTH,ITS1923INTALL,THEFLOORHEIGHTIS3M,ANDTHEELECATIONDIFFERENCEBETWEENTHENINSIDEANDTHEOUTDSIDE430MM,THETOTALFLOORAREAIS5030M2ITFACESSOUTHANDADCPTSTHECASTINSITEREINFORCEDCONCRETEFRAMESTRUCTURETHEINITIALCHOICEOFFRAMEDIAGRAMMATICDRAWINGISFOLLOWEDBYTHEDETERMINATIONOFTHELOADSTOWHICHTHEFAMEWILLBESUBJECTEDMETHODOFINTERATIONISUSEDTOANALYSETHEINTERALFARCEOFFRAMEUNCLEARVERTICALLOADDECALOADANDLIVELOADAFEERDETERMINGOFSEISMICLOADING,AMENDATORYCONTRAFLEXUREPCINTMETHODISUSEDTOANALYSETHEINTERALFARCEOFFRAMEUNDERHARIZANTALLOADANDEXCELSOFTWAREISUSEDTOCARRYANTHECOMBINATIONOFINTERNALFORCE,THENTHEBEAMSANDPILLARSAREREINFORCEDWITHRODSACCORDINGTOTHEMESTDISADVANTACOMBINATIONOFINTEVNALFORCEINADDITION,FOUNDATIONS,FLOORNSLABANDSTAIRCASESAREDESIGNEDFINALLYWAKINGDAVINGOFTHEBUILDINGAREDRAWEDKEYWORDSRESIDENCEFRAMESTRUCTURESTRUCTURALSESIGNSEISMICDESIGNINTERNALFORCECOMBINATION目录1工程概况12结构选型和结构布置121结构承重方案选择122主要构件选型123梁、柱截面尺寸估算23确定结构计算简图231确定框架计算简图232相对线刚度计算24荷载计算441恒载标准值计算442活荷载设计标准值计算743竖向荷载下框架844竖向荷载下框架受荷计算1145风荷载的计算1346风荷载作用下的位移验算145内力计算1551恒载作用下的内力计算1652活载作用下的内力计算1953风荷载标准值作用下的内力计算2354水平地震作用下的内力计算266框架内力组合307梁柱截面的设计与配筋4071框架柱的截面设计4072框架梁截面的设计与配筋438基础设计4681初步选择基础尺寸4682验算持力层地基承载力4683地基变形特征验算4784基础高度验算509现浇板的设计5491标准层板的配筋5492屋顶板配筋5810板式楼梯设计60101斜板TB1的设计60102平台版的设计61103TL设计62致谢64参考文献65目录1工程概况12结构选型及结构布置121结构承重方案选择122主要构件选型123梁柱截面尺寸估算23确定结构计算简图231确定框架计算简图232相对线刚度计算24荷载计算441恒载标准值计算442活荷载设计标准值计算743竖向荷载下框架844竖向荷载下框架受荷计算1145风荷载的计算1346风荷载作用下的位移验算145内力计算1551恒载作用下的内力计算1652活载作用下的内力计算1953风荷载标准值作用下的内力计算2354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4071框架柱的截面设计4072框架梁截面的设计与配筋438基础设计4681初步选择基础尺寸4682验算持力层地基承载力4683地基变形特征验算4784基础高度验算509现浇板的设计5491标准层板的配筋5492屋顶板配筋5810板式楼梯设计60101斜板TB1的设计60102平台板的设计61103TL设计62致谢64参考文献651工程概况11建设项目名称碧水蓝天框架式住宅楼12建设地点黑龙江省大庆市13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33M。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035KN/M2基本雪压为035KN/M23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035S、GT008MAX4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21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22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302墙体采用灰砂砖；墙体厚度240MM3楼梯采用板式楼梯4基础采用柱下独立基础23梁柱截面尺寸估算231主要承重框架取L7200MMH1/81/14L900MM515MM取H550MM275MM185MM取B250MMHB312主要框架梁初选截面尺寸为BH250MM550MM232次要承重框架取L5100MMH1/121/18L425MM285MM取H500MM250MM167MM取B250MMHB312故次要框架梁初选截面尺寸为BH250MM500MM233框架柱3000300MM200MMB12/3H150150HH3/9120367451CNCAMUF取BH故次要框架标准层柱初选截面尺寸为BH500500MM，底层柱H63确定结构计算简图31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1313选用柱下独立基础，基础埋深227M,基础高18M，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M938127430300M。32相对线刚度计算对于边框架梁取I1510BD跨梁II/L30107151/120250553/51408CE410MKN/DE跨梁II/L30107151/120250553/3693一层柱44710389/6012/03底柱IK/其余层柱25余柱MN令10，则其余杆件的相对线性刚度为余柱I78012544BDI3964EI6012584底柱I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41恒载标准值计算（1）屋面恒载防水层（刚性）30厚C20细石砼003240722/MKN找平层15厚水泥沙浆0015X2003找坡层30厚水泥石灰焦渣2找坡003140422/K保温层60厚矿渣水泥006145087MN结构层120厚现浇钢筋混凝土板0122532/K抹灰层10厚石灰沙浆001170175362/MKN（2）住宅楼面恒载大理石面层，水泥砂浆檫逢30厚13干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥1162/MKN水泥结合层一道结构层120厚现浇钢筋混凝土2/0351抹灰层10厚混合砂浆70KN4332/M（3）厕所楼板恒载陶瓷砖地面0652/KN15厚12水泥砂浆找平00152003040厚C20细石混凝土004240962/MK300厚16水泥炉渣垫层031442N20厚125水泥砂浆保护层00220042/K15厚聚氨脂涂料防水层005M20厚125水泥砂浆找平层00220042/KN120厚钢筋混凝土板012253板底抹灰042/MK1036N（4）主梁自重（BH250550M）梁自重25025055012323K/抹灰层10厚混合浆001170550122025020M343N/（5）次梁自重（BH250500MM）梁自重25025050012238K/抹灰层10厚混合浆001170500122025018MKN/256（6）基础梁自重（BH250450MM）梁自重25025045281K/（7）柱自重50MHB柱自重MN/256025抹灰层10厚混合浆KKM34/17401/9柱自重60MHB柱自重MKN/6025抹灰层10厚混合浆M41/1746013K/9（8）外纵墙自重标准层纵墙（2415）02418389MKN/铝合金窗03515053/水刷石外墙面1505075水泥粉刷内墙面15036054K/571MN底层纵墙（3921）02418778K/门2102042水刷石外墙面0605030MN/水泥粉刷石内墙面06036022K872/（9）内纵墙自重标准层纵墙24024181037MKN/水泥粉刷内墙面2060360441081/内隔墙自重标准层内隔墙MKN/1289042水泥粉刷墙面206036044256/底层内隔墙（35210504）00998230MKN/水泥粉刷墙面206036044274/11阳台栏杆自重栏杆自重0121800525363MKN/铝合金窗15035053水刷石外墙面1505075/水泥粉刷内墙面15036054K545MN/12女儿墙天沟自重（做法墙高700，100厚的砼压顶）02407180124024001（082024）17391MKN/天沟自重05008（03008）00824138K/529/42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052/MKN楼面、厕所2阳台25/K雪荷载3501S2/KN屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取较大值,为05。2/MK43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MKNGD/635702750275013Q43MKN/168/2D20575图3屋顶板传荷载MKNGD/76357045702123Q3MKN/123658/4D07MKNG/851036527521325Q5MKND/48368/602MKNG/4173651275751327QD90MKN/0368/4751标准层MKNGB/932475023750237501Q61MKN/48/2B175205MKNG/0437504133Q6122MKNB/347508/412MKNG/785346156135QB22MKN/34618/56B2MKNG/5263421537Q0112图4标准层传荷载MKNGB/153428/5QMKN/63405130129B825MKNG/8428/10Q31KB/065/1MN828MKNG/634051312QB82052MKN/848/1331244竖向荷载下框架受荷计算441恒载和活载计算（BDE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343845251MKN/活载板传荷载4603楼面板传荷载恒载梁自重板传荷载97243K/活载板传荷载MN341（2）BD框架梁屋面板传荷载恒载梁自重板传荷载KN/51208活载板传活载K/60128楼面板传荷载恒载梁自重墙自重板传荷载MK/287643活载板传活载M/3（3）DE框架梁屋面板传荷载恒载梁自重板传荷载KN/49132054活载板传活载K/9270楼面板传荷载恒载梁自重墙自重板传荷载MK/52168活载板传活载MN/3681（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KN51296341725032743295活载板传荷载K869510标准层柱恒载墙自重梁自重板传荷载K42159062512743251802715活载板传荷载KN863510基础顶面恒载底层外纵墙自重基础梁自重7227862（5）D轴柱纵向集中荷载顶层柱恒载梁自重板传荷载KN1023619082活载板传荷载1773KN标准层柱恒载墙自重梁自重板传荷K583158912413活载板传荷载7310K基础顶面恒载内纵墙自重基础梁自重KN2591078120（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K46239168203活载板传荷载KN5标准层柱恒载外纵墙自重梁自重板传荷载382572298113382919507活载板传荷载K7065基础顶面恒载外纵墙自重基础梁自重KN723650278162竖向受荷载总图见图5图5竖向受荷总图（）KN45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2/0BHWJIZSK基本风压为035KN/M0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BZ类风荷载体型系数,根据建筑物体型查得为13S风震系数,1V/，对于建筑总高度不超过30M的取10ZZZ下层柱高IH上层柱高,对顶层为女儿墙高度的2倍JB迎风面的宽度,为72M计算过程见表1表1集中风荷载标准值离地高度MZZS0KN/M2/MIH/MJ/KNKW184512210130353016919154511510130353030113012451071013035303010529451001013035303098364510010130353030983345100101303534530105746风荷载作用下的位移验算461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/2ICIIAC2D/12MKNHIACB轴柱7850125/1084244028219552D轴柱7/936444051435637E轴柱31025/10244040027733DMKN/829表3横向一层D值的计算构件名称IB/2ICIIAC2D/12MKNHIACB轴柱49103182/0424019712916D轴柱351/968444039826094E轴柱83401382/0244029419275D58285KN/M462水平荷载作用下框架的层间侧移公式为，详细结果见表IJJVD/UJA4。表4风荷载作用下框架侧移计算层号WJ/KNVJ/KND/KN/MUJ/MYJ/H691991982922000011/3000051130204982922000021/1500041052310182922000041/75003983408482922000051/60002983506782922000061/500011057612458285000111/3545UUJ00029M层间侧移最大值1/354514TG14035049,由抗震规范可知尚须计算顶部附加集中水平地震作用。N008007008060200701181T结构总水平地震作用标准层0049060253549514753KNGFEK顶部的附加集中水平地震作用为FNNFEK0138147531741KNINEIIHF/1999146019212381123F4F层号GJ/KNVJ/KND/KN/MUJ/M675830758308292200095897571655878292200204897572553448292200313897573451018292200422897574348588292200521100637535495582850092284246325F6F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00024/391/16257596KN满足要求025BFC（3）正截面受弯承载力计算采取对称配筋D轴柱从柱的内力表中可见B14360056505182458KNBN0HFCN，为小偏压，选用M大，N大的组合，最不利组合为M1015KNM和N394034KNM16393KNM和N303538KN第一组内力M1015KNM和N394034KN柱的计算长度取下列二式中的较小值0L10H39M0LM/N258MME565MM0HMAX20MM,600/3020MMAE258202258MMIE0A05FCA/N05143600600/39403400651/H39/0665满足要求025CFBHBV0177TSVYVVFNAS取双肢箍8200/100表25梁配筋表梁ED梁DB层计算公式支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面支座右截面M/（KNM）13297929112741102651136811411210SCMFBH014000980134010801200120S01510103014401150128012810CSYFBHA/MM2773527737573655655ASMIN/MM2752752752752752751实配钢筋AS/MM2320942320942320942320942318763318763M/（KNM）312330313904449647285075210SCMFBH003300320041004700500054S00340033004200480051005610CSYFBHA/MM2174169215246261287ASMIN/MM2752752752752752756实配钢筋AS/MM23166033166033166033166033166033166038基础设计本设计采用柱下独立基础，根据要求基础高取D18M。基础混凝土强度等级采用C30，下设100MM厚C15的素混凝土垫层，钢筋采用HRB400级。根据场地工程地质条件及水文地质条件，持力层地基承载力特征值粉土查土力学与基础工程表710得。由于本结构地基基础10,5CE51,0DB方案拟用柱下独立基础，因此基础埋置深度应从室外地坪标高算起。即基础埋深。持力层承载力设计值F先不考虑对地基宽度进行修正MD27KPADBFMAK12350725160381初步选择基础尺寸由于本结构地基基础方案拟用柱下独立基础，因此基础埋置深度应从室外地面标高算起。即基础埋深。D27B柱由公式，23087102109485MFFAGAK由于偏心不大，基础底面积按20增大，即。初步选择基础2043A面积为。20164MBLAD、E柱由公式，23300127019486MDFFGAK初步选择基础面积，需要对F进行修正。275BLA可知未增大尺寸合KPAKFA130213420160A适。82验算持力层地基承载力B柱基础和回填土重KNADG4726012偏心距基底最大压力为满足）,47689235MINPLFMEKPAFKPALAPA7251590161MAXD、E柱基础和回填土重KNADG120358270偏心距基底最大压力满足）,6151342630898MINPLFME为KPAFKPALEAGPA7251324700571MAX满足要求。83地基变形特征验算规范法，一种简化并经修正了的分层总和法，其关键在于引入了平均附加应力系数的概念，并在总结大量实践经验的基础上，重新规定了地基沉降计算深度的标准及地基沉降计算经验系数。这样既对分层总和法进行了简化，又比较符合实际工程情况。因此，本设计在地基基础部分采用规范法进行地基沉降的计算。（1）求基底压力和基底附加压力B柱KPAAGF0170164285KPADMCZ45270则基底附加压力ACZMPP13635D、E柱K24823KADMCZ45270则基底附加压力PAKPPCZ1980197530（2）确定沉降计算深度B柱因存在相邻荷载影响故不可按估算，应按LN42BBZN计算，即计算。LN130BZMZ704L130D、E柱同B柱。（3）沉降计算沉降计算见表26（4）确定沉降经验系数及基础最终沉降量B柱计算/SIISEA/10SIIIIEZPMPA5查表得09。SD、E柱计算/SIISEA/10SIIIIEZPMPA5查表得09。S沉降B柱SSMI9238490D、E柱SI05（5）下卧层强度验算持力层为粉质粘土，其压缩模量，下层粘土的压缩模量，KPAES1KPAES52，因此可认为不存在软弱下卧层。301/21SE表26沉降计算柱号点号MZIL/BZ/BMIIZ1IIZSIEP/0MIMSI00010105025099765000500000115522512508763219081690800111860335175081692491530130011331447235070213299980840011889555275063743505720580011226665325058363793428770011316B柱772153600546039312137800111524324000101050250997650005000001575225125087632190816908001525363351750816924915301300154514472350702132999808400151212555275063743505720580015308665325058363793428770015431D、E柱7721536054603931213780015206589484基础高度验算基础采用锥形基础，基底采用厚度为100MM的素混凝土垫层，两边伸出基础15C底边100MM。（1）计算基底净反力B柱偏心距MGFMEN0347264190基础最大和最小净反力79168062610,MIN,AXKPAPLBLFPND、E柱偏心距MGFEN051238497基础最大和最小净反力126756021384610,MIN,AXKPAKPLBLFPN（2）B柱基础高度B柱初步选择基础高度基础采用MBAMHCC0,1760,18锥形基础。如下图所示图14B柱基础计算简图（3）B柱基础抗冲切验算MBHAMBATCCT41247620,60,取MAMABTB324602,4则因为偏心受压，。MAX,NP取冲切力KNBHLFCNL87420AX,满足抗冲切要求。B柱斜截面抗剪切验算基底净反力设计值（按每米长计）KNFK2861429351PAAPN748612517MKVFHTHA96743078025145满足抗剪切要求。（4）D、E柱基础高度初步选择基础高度，采用锥MBAMHCC60,3,1760,180形基础，基础底面尺寸。如图15所示BL45图15D、E柱基础计算简图（5）D、E柱基础抗冲切验算MBHAMBATCCT4127623,60,30取MBTB842,4则因为偏心受压，。MAX,NP取冲切力KNBHLFCNL071520AX,满足抗冲切要求。柱边斜截面抗剪承载力验算基底净反力设计值（按每米长计）KNFK35978412351PAAPN67910325126MKVFHTH639470150145满足抗剪切要求。（6）基础配筋计算B柱长边方向II截面（柱边），柱边净反力2MIN,AX,MIN,NCINPLPKA17979168460468弯矩2,MAX,INNCCIPBLMKN375821794860460426013073958MHFMAYISI2B481,AX,INNCCIPLMKN3752179486046260317958MHFMAYS配18100（实际）2SD、E柱长边方向II截面（柱边），柱边净反力2MIN,AX,MIN,NCINPLPKA0247126756316弯矩8,MAX,2INNCCIPBLMKN13940247516046526091739HFAYISI2B48,MAX,INNCCIPLMKN100247516562603703981HFAYS配22100（实际）24MS9现浇板的设计91标准层板的配筋图16标准层板G43312520Q201326按弹性理论计算在求各区格板跨内正弯矩时，按恒载均布及活荷载棋盘式布置计算，取荷载5201365QG在求中间支座最大弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载PGQ52026780标准层双向板的弯矩计算见表27和表28表27标准层双向板弯矩计算区格B3B6LX/LY4/510783/31跨内计算简图MX00281650058513424140017665003681332146U0MY00138650032713422120017665003681332146MXU4142120245614614602175跨内U02MYU2124140229514614602175计算简图XM00679780428470051378032360支座Y00561780427000051378032360表28标准层双向板弯矩计算区格B4LX/LY32/51063跨内计算简图MX00354650077813322339U0MY00087650025913322092MXU33909202357跨内U02MYU09233902160计算简图XM00777780322621支座Y00571780322456考虑到板四周与梁相连，各跨内、支座弯矩乘以折减系数08，可近似按计算钢筋截面面积，采用HPB300级钢筋，标准层配筋表如表29表29标准层楼盖配筋表截面M/KNMHO/MMAS/MM2选配钢筋实配面积/MM2LX方向36510014380251B3LY方向236901032251LX方6LY方向140906280251LX方向2861001122251跨中B4LY方向1289056251LX方向67810024580393B3LY方向5601002192393LX方向288100113251B6LY方向28810011380251LX方向4971001942251支座B4LY方向365100143251095HFMAYS92屋顶板配筋图17屋顶板G53612643Q0513065按弹性理论计算在求各区格板跨内正弯矩时，按恒载均布及活荷载棋盘式布置计算，取荷载762QG03在求中间支座最大弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载PGQ643065708屋面板双向板的弯矩计算见表30表30屋面板双向板弯矩计算区格D3D4LX/LY51/720713/72042跨内计算简图MX0031667600670032512611004006760096503232271U0MY0011667600300032512229000386760017403232028MXU6112290265727102802277跨内U02MYU2296110235102827102082计算简图XM0072870851213410082970832528支座Y0056870851210460057070832363D3D4支座1/2（1046363）705KNMY考虑到板四周与梁相连，各跨内、支座弯矩乘以折减系数08,可近似按计算钢筋截面面积，采用HPB300级钢筋，标准层配筋表如表095HFMAYS31表31屋面板配筋表10板式楼梯设计标准层休息平台宽1250，采用C30混凝土，楼梯斜板、平台梁及平台板HRB400，其余钢筋采用HPB300。101斜板TB1的设计对斜板TB1取1M的宽度作为其计算单元。踏步的尺寸为150260MM,COS0866确定斜板厚度T斜板的水平投影净长为2600MMNL斜板的斜向净长为L/COS2600/08663002MM斜板的厚度为（1/251/30）L（1/251/30）3002MM120100MM,取1T截面M/KNMHO/MMAS/MM2选配钢筋实配面积/MM2LX方向52610020580252D2LY方向281901222252LX方向22210087252跨中D3LY方向066902980252支座D2D35641002202252120MM1T1011荷载计算踏步的尺寸为150260MM，斜板的厚度取T120MM，COS0866,则截面平均高度为H150/2120/0866214MM恒载踏步自重MKN/4265210踏步抹灰1200517102栏杆自重1202024/活载142535K总计MN/181012内力计算斜板的计算简图可用一根假想的跨度为的水平梁替代，其计算跨度取斜板水平投NL1影净长2600MMNL斜板的内力，一般只需跨中最大弯矩即可，考虑到斜板两端均匀与梁整结，对板有约束作用，所以跨中最大弯矩取MBLN28602600MKNLGQM149/1/2MAX1013截面的承载力计算1300H03810341/049/26201BHFCS0039S2016/93/MFFAYCS选配10100AS5032M考虑斜板与平台梁、板的整体性，斜板两端/4范围内按构造承受负弯矩作用的钢筋，NL其数量为跨中截面配筋的1/2。选配8200AS2512M分布钢筋选用6250AS113即每步下放置一根。2102平台板的设计平台板取1M作为计算单元，平台板近似的按短跨方向的简支板计算，平台板的厚度取T70MM,计算跨度取1250MNL21021荷载的计算恒载平台板自重120072521MK