某5层框架教师住宅楼设计计算书

1、 教师住宅楼设计目 录1建筑设计1.1. 设计要点 031.1.1. 建筑平面设计 031.1.2. 建筑立面设计 031.1.3. 建筑剖面设计 031.2. 方案设计 031.2.1. 建筑平面设计031.2.2. 建筑立面设计041.2.3. 建筑剖面设计041.3. 建筑材料及做法 041.3.1墙体工程041.3.2.门窗工程051.3.3.楼地面做法052 结构设计2.1.结构设计说明052.2.结构计算053结构设计计算书3.1框架结构设计计算053.1.1结构布置方案及结构选型053.1.2荷载标准值计算083.2荷载作用下框架的内力分析173.2.1恒荷载作用下框架的内力分析

2、173.2.2风荷载作用下框架的内力分析183.3内力组合193.4横向框架梁截面设计213.4.1梁的正截面强度计算213.4.2梁的斜截面强度计算213.5框架柱设计223.5.1框架柱剪跨比和轴压比计算223.5.2框架柱正截面承载力验算233.5.3框架柱斜截面承载力验算273.6楼板计算283.7基础设计313.7.1选型313.7.2内柱基础设计313.7.3外柱基础设计343.8楼梯计算3.6附录1 参考文献 411 建筑设计1.1.设计要点(1)依据建筑功能要求，确定柱网的尺寸，然后，再逐一定出各房间的开间和进深；(2)根据交通、防火与疏散的要求，确定楼梯间的位置和尺寸；(3)

3、确定墙体所用的材料和厚度，以及门窗的型号与尺寸。1.1.2.建筑立面设计（1）确定门窗的立面形式。门窗的立面形式一定要与立面整体效果相协调；（2）确定墙体立面装饰材料做法、色彩以及分格艺术处理的详细尺寸。1.1.3.建筑剖面设计（1）分析建筑物空间组合情况，确定其最合适的剖切位置。一般要求剖到楼梯及有高低错落的部位；（2）进一步核实外墙窗台、过梁、圈梁、楼板等在外墙高度上的关系，确定选用那种类型的窗台、过梁、圈梁、楼板及其形状和材料；（3）根据平面图计算确定的尺寸，核对楼梯在高度方向上的梯段的尺寸，确定平台梁的尺寸。1.2.方案设计本方主要特点:突出以人为本,努力创造功能合理,经济适用,安全舒

4、适,环境优美,满足现代城市居民生活的住宅,方案可实施性较强。1.2.1.建筑平面设计平面上力求简单、规则、对称，整个建筑平面为“一”字形，既有利于自然采光和自然通风，同时又有利于抗震。 整栋建筑为南北朝向，建筑物主入口的朝向为北边。本住宅楼工程为现浇混凝土框架结构.各个房间的开间和进深根据现行住宅建筑设计规范划定。建筑物的总长为54米，总宽度为12。该工程为一梯两户单元式住宅楼，根据使用功能的要求，底层设层高为2.20米的架空层，作为储藏室及停放自行车使用；标准层楼层设计为一个单元两种户型（三室两厅和两室两厅）.1.2.2. 建筑立面设计该住宅楼在建筑立面上采用宽大而明亮玻璃窗，有效的满足室内

5、采光的要求，同时可以表现简洁和现代感，还增加了立面的美观效果。建筑立面和竖向剖面上力求规则，避免立面的凹进或突出，使结构的侧向刚度变化均匀，有利于结构抗震。1.2.3.建筑剖面设计建筑物的剖面图要反应出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑物的层数及建筑空间的组合关系。在建筑物的层高上，考虑到建筑空间比例要求及住宅建筑设计规范规定住宅室内净高要求，该住宅楼的层高为住宅建筑常用的2.80m，室内外高差为0.45m。根据总建筑面积等各方面的要求，该建筑物为5层，并在底部设高为2.2m的架空层，作为储藏和停放自行车等；总建筑高度为17m。另外从室内采

6、光和通风的角度考虑，窗台的高度取0.75m。此设计满足“适用、经济、美观的总体要求，建筑平面简洁、明快、体现时代待征，结构方案合理，体系选择准备、技术先进、利于施工，装饰简洁适用、经济。1.3. 建筑材料及做法1.3.1.墙体工程 墙体采用370厚加气混凝土砌体，内墙为250厚加气混凝土轻质隔墙。1.3.2.门窗铝合金门窗、塑钢窗和木质夹板门、防盗门。1.3.3楼地面做法20mm厚1:3水泥沙浆找平层100mm厚砼现浇板20mm厚板底抹灰层 2 结构设计本设计为xx教师住宅楼设计全过程，该设计方案采用单元式平面组合，框架结构形式进行设计。2.1.结构说明 本工程主体为五层框架结构，底部为架空层

7、，建筑物总高度为17m，结构正常使用年限为50年。室内设计标高为0.000，相对于绝对标高0.450m,室内外高差为450mm。建筑物的耐火等级为二级。图纸中标高以米计，尺寸以毫米计。建筑物总长度为50m.在结构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系。在计算荷载之前，根据设计经验初估了梁、柱截面尺寸，并进行了验算。3 结构设计计算书3.1框架结构设计计算3.1.1结构布置方案及结构选型结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程采用全现浇框架结构，双向承重体系。主要构件选型及尺寸初步估算 主要构件选型.梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构；.墙体采用：加气混凝土砌

8、块；.墙体厚度：外墙:370mm，内墙:250mm；.基础采用：柱下独立基础。 梁柱截面尺寸估算.框架梁:梁截面高度一般取梁跨度的1/121/8，当梁的负载面积较大或荷载较大时，宜取上限值,为防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不宜小于4,梁的截面宽度可取1/31/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250mm。a.横向框架梁，最大跨度L=5.7m 取h=550mm. 取b=250mm 满足b200mm,且h/b=550/250=2.2200mm,且h/b=400/250=1.64,符合要求。故纵向框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm .框架柱: 框架柱的截面尺寸一

9、般根据柱的轴压比限值按下列公式计算： （31） （32）其中，n为验算截面以上楼层层数，g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，由于框架结构住宅楼荷载较小，近似取13 kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面，为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨取1.2。设防烈度为7度，小于55m高的框架结构建筑抗震等级为三级，其轴压比限值=0.9，由结构平面布置图可知边柱和中柱的荷载面积分别为：F=3.65.7/2 =10.26和F=3.6(5.7+4.5)/2 = 18.36。选C30型混凝土 =14.3N，一层柱截面面积为：边柱A中柱A根据上述计算的结果并综

10、合考虑其他因素，取柱截面为正方形, 初步估计柱的尺寸的为450450。为计算简便，边柱中柱取相同尺寸。故初选柱截面尺寸为： bh=450mm450mm.初选楼板楼板为现浇双向连续板，t (1/50)L =103. 取 t = 110.基础选用独立基础，基底标高按-1.40mm, 基础梁标高按-0.50mm计算。首层柱高度从基础顶面取至第一层板底：。梁的计算跨度:假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离：AB跨：5700mmBC跨：4500mm框架柱高度底层柱高度h=2.20m+0.45m+0.5m =3.15m,其中2.2m为

11、底层架空层高，0.45m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地坪的高度。其他层柱高等于层高2.80m 3.1.2荷载标准值计算永久荷载（恒载） 作用于框架梁上的荷载 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m2三毡四油屋面防水层 0.40kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.40kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡层 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.40kN/m2现浇钢筋混凝土板 110mm 2.75kN/m2板底抹灰 20mm 0.40kN/m2 合计:6.46kN/m2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混

12、凝土板 110mm 2.75kN/m2板底抹灰 20mm 0.40kN/m2 合计:3.80kN/m2作用在框架梁上的恒载楼面荷载分配按照双向板进行等效分配，参见示意图3所示。短向分配： (33) 图3 双向板计算示意图长向分配：横向框架梁上线荷载：梁、柱的线荷载可根据截面的尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载，按式和进行计算。注：1）式中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；2）梁长度取净长；柱长度取层高；3）外墙为370mm厚加气混凝土砌块（8.5KNm3），两侧粉刷重，则外墙单

13、位墙面重力荷载为：8.50.37+0.68=3.825内墙为250mm厚加气混凝土砌块，两侧粉刷重，则内墙单位面积重力荷载为：8.50.25+0.68=2.8木门单位面积重力荷载为0.2；铝合金窗的单位面积重力荷载为0.4。横向框架梁上线荷载具体计算过程如下：1)AB跨6层: 梁自重（考虑抹灰）： 0.250.55251.1=3.78 KN/m 屋面均布恒载传给梁 ： 合计：23.14 KN/m25层: 梁自重（考虑抹灰）： 3.78 KN/m 楼面均布恒载传给梁 ： 3.800.8323.6 =11.38 KN/m墙自重（200厚加气混凝土砌块） 2.40（2.8-0.55）=5.40 KN

14、/m 合计：20.56KN/m1层： 梁自重（考虑抹灰）： 3.78 KN/m楼面均布恒载传给梁 ： 3.800.8323.6 =11.38 KN/m墙自重（200厚加气混凝土砌块） 2.40（3.15-0.55）=6.24 KN/m 合计：21.40KN/m2)BC跨6层： 梁自重（考虑抹灰）： 0.250.55251.1=3.78 KN/m屋面均布恒载传给梁 ： 合计：21.81 KN/m25层：梁自重（考虑抹灰）： 3.78 KN/m楼面均布恒载传给梁 ： 3.800.8323.6 =11.38 KN/m墙自重（200厚加气混凝土砌块） 2.40（2.8-0.55）=5.40 KN/m

15、合计：19.36KN/m1层：梁自重（考虑抹灰）： 3.78 KN/m楼面均布恒载传给梁 ： 3.800.7443.6 =10.18KN/m墙自重（200后加气混凝土砌块） 2.40（3.15-0.55）=6.24 KN/m 合计：20.20KN/m 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载顶层：A列柱：梁自重（考虑抹灰）： 0.250.40253.601.10=9.90 KN天沟自重（考虑抹灰）： 0.803.60.24191.1=14.45 KN屋面板传给梁： 0.503.600.503.606.46=20.93 KN 合计：45.28 KNB列柱： 梁自重（考虑抹灰）： 0.250.40253.6

16、01.10=9.90 KN梁传荷载： 0.503.603.606.46=41.86 KN 合计：51.76 KNC列柱：梁自重（考虑抹灰）： 0.250.40253.601.10=9.90 KN天沟自重（考虑抹灰）： 0.803.60.24191.1=14.45 KN屋面板传给梁： 0.503.600.503.606.46=20.93 KN 合计：45.28 KN 楼面框架节点集中荷载：梁自重（考虑抹灰）： 0.250.40253.601.10=9.90 KN铝合金窗自重： 0.41.51.8=1.08 KN墙体自重（考虑窗洞）： 2.8（2.8-0.4）3.60.85=20.56 KN柱自重

17、（考虑粉刷）： 0.450.452.8251.15=16.30 KN梁传荷载： 0.53.60.53.63.8=12.31 KN 合计：59.88 KN中间层节点集中荷载：梁自重（考虑抹灰）： 0.250.40253.601.10=9.90 KN门自重： 0.40.92.1=1.08 KN墙体自重（考虑窗洞）： 2.4（2.8-0.4）3.60.85=17.63 KN柱自重（考虑粉刷）： 0.450.452.8251.15=16.30 KN梁传荷载： 0.53.63.63.8=24.62KN 合计：69.21KN 竖向可变荷载均布活载根据建筑荷载规范（GB50092001），对于住宅楼一般房间

18、楼面均布活载标准值为1.5kN/m2,走廊、门厅、楼梯及厕所等为2.0KN/m2，为方便计算统一取2.0KN/m2；上人屋面的均布活载标准值为1.5KN/m2。顶层：AB跨： q=1.5012（1.8/5.7）2（1.8/5.7）33.6=4.49 KN/m BC跨： q=1.5012（1.8/4.5）2（1.8/4.5）33.6=4.02 KN/m 标准层：AB跨： q=2.012（1.8/5.7）2（1.8/5.7）33.6=5.99 KN/m BC跨： q=2.012（1.8/4.5）2（1.8/4.5）33.6=5.36 KN/m活荷载作用在框架柱上的集中荷载顶层：PA=1.50.53

19、.60.53.6=4.86 KNPB=1.50.5(3.6+3.6)1.8=9.72 KNPC=1.50.53.60.53.6=4.86 KN标准层: PA=2.00.53.60.53.6=6.48 KNPB=2.00.53.63.6=12.96 KNPC=2.00.53.60.53.6=6.48 KN风荷载标准值计算风荷载的计算风压标准值计算公式为： （35） 式中： Z高度出的风振系数 风荷载体型系数 风压高度变化系数 基本风压 本地区基本风压为：0 =0.35建筑荷载规范（GB50092001）规定，对于高度小于30米且高宽比小于1.5的建筑不考虑风振系数，因此住宅楼楼高H4,为长柱,由

20、混凝土结构技术规程（JGJ32002），三级框架结构的轴压比限值为0.9，各层柱的轴压比均小于0.9，符合要求。3.5.2 柱正截面承载力验算 柱的计算长度 无侧移现浇结构：l0=0.7H 底层： l0=0.73.15=2.17m 其它层： l0=0.72.80=1.96m柱正截面承载力验算柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。a.A轴边柱（450450）底层边柱： = =14.34504150.544=1452.77KN根据框架柱内力组合，在对柱进行“强柱弱梁”调整后，选出最不利的内力，进行配筋计算，对于N小偏压，选用M大N大的组合，对N小偏压，选用M大N小的组合。调整后的底层边柱的

21、柱上端弯矩为M=75.38kNm，柱下端弯矩为M=-156.26 。 （323）取20mm和偏心矩方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，450/30=15mm，所以 （324）,故取 （325）采用对称配筋， （326）属于大偏压情况。 （327）配筋要符合最小配筋率要求，钢筋混凝土设计规范（GB500102002）规定三级抗震建筑边柱和中柱最小配筋率为 0.7%,单侧最小配筋率为0.2%。 选422，As=1520mm2，单侧最小配筋率为，符合要求。顶层边柱：= =14.34504150.544=1452.77KNM1=-48.68kNm，N1=197.31kN；M2=70.35kNm，N2

22、=111.42kN,取第二组数进行计算。 （328）取20mm和偏心矩方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，450/30=15mm，所以 （329）,故取 （330）采用对称配筋， （331）属于大偏压情况。 （332）配筋要符合最小配筋率要求，钢筋混凝土设计规范（GB500102002）规定三级抗震建筑边柱和中柱最小配筋率为 0.7%,单侧最小配筋率为0.2%。 选422，As=1520mm2，单侧最小配筋率为，符合要求。b.中柱底层中柱：Nb= =14.34504150.544=1452.77KN既有大偏压也有小偏压，故选；。 取其中配筋较大者，以第四组数据为例进行计算， （333）取20mm和偏心矩方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，450/30=15mm，所以 （334）,故取 （335）采用对称配筋， （336）属于大偏压情况。（337）配筋要符合最小配筋率要求，钢筋混凝土设计规范（GB500102002）规定三级抗震建筑边柱和中柱最小配筋率为 0.7%,单侧最小配筋率为0.2%。 选422，As=1520mm2，单侧最小配筋率为，符合要求。顶层中柱：Nb= =14.34504150.544=1452.77KNM1=-50.09kNm，N1=102.79kN；M2=32.44kNm，N2=144.55kN,取第一组数进