缘园住宅小区5号楼结构设计

第一章建筑设计

1.1设计任务书

1.1.1基本情况

(1)工程概况

赣州市章贡区经上级主管部门批准，拟按一般标准建造泰士乐住宅小区。

工程名称：缘园住宅小区5号楼

建设地点：赣州市章贡区

业主：XX市XX房地产公司

施工单位：XX市XX建设有限公司

设计单位：XX市XX建筑设计有限公司

监理单位：XX市XX建设监理公司

(2)工程规模

本工程由多栋住宅构成，目前只对缘园住宅小区5号楼设计，为钢筋混凝

土框架结构。

①层数主体7层；

②层高地上首层2.3m,其它层2.9m；

③房屋高度主体17.9m；房屋长度：37.4m；宽度：11.1m；为长方形,

建筑占地面积394.74Itf,总建筑面积2524.08nV；

1.1.2工程设计主要内容

(1)地基与基础

基础采用柱下独立基础。

(2)主体结构工程

①采用现浇框架结构。

②混凝土强度等级：混凝土采用C25；

③钢筋：本工程的钢筋采用HPB235级和HRB335级钢筋；

④墙体：外墙采用多孔页岩砖，内墙采用加气混凝土空心砌块。

(3)装饰工程

①外墙装饰：根据立面设计要求，外墙面采用贴面砖饰面；

②内墙装饰：按照各房间及各部位使用功能的不同，分别采用瓷砖墙面、

乳胶漆、水泥砂浆粉面；

③楼地面装饰：按各个房间及部位的使用功能不同，采用不同的建筑做法;

④门窗工程：本工程外门窗采用铝合金门窗，内门为实木门及防盗门。

1.1.3设计原始资料

(1)当地气象资料：基本风压0.40kN/n?(场地粗糙度为B类)。

(2)工程地质勘察资料：自然地表下0.5m内为填土，填土下3m内为粉质

粘土(fk=200kN/m2),再下为强风化岩层(fk=350kN/m2)。

(3)抗震设防资料：抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g,设计

地震分组为第一组，建筑场地类别为H类。

1.1.4建筑设计任务及条件

建筑设计深度达到施工图阶段，完成建筑设计图纸及建筑设计说明书。

第二章结构设计

2.1结构选型与布置

2.1.1结构选型

根据住宅建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，

本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

2.1.2结构布置

根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，把框架横向布置，及采用

横向框架承重方案。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。楼盖方案采用整体

式肋梁板结构。楼梯采用整体现浇板式楼梯。基础方案采用柱下独立基础。

2.1.3初估截面尺寸

1.根据本项目房屋的结构类型，抗震设防烈度和房屋的高度，查表得本建筑

的抗震等级为三级。楼盖、屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取为100mm。

各层梁、板、柱混凝土等级为C25,受力钢筋采用HRB335级钢筋，其余钢筋采

用HPB235级钢筋。

2.梁截面尺寸估算依据

框架结构的主梁截面高度及宽度：

bh=(1~，且仇22QQmm,由此估算的梁截面尺寸如下:

横向主框架梁：bXh=250mmX500mm；

纵向主框架梁：bXh=250mmX500mm；

次梁：bXh=200mmX400mm0

3.柱截面尺寸估算依据

柱的轴压比应小于轴压比限值的要求：-^-=—<0.9

C25混凝土：力=1L9N/m加\求得：

1.2x12x103x5.4x3.3x7

=167718/加

0.9x11.9

上式中1.2为荷载分项系数，7表示底层柱承受其上七层的荷载,

由此估算的柱截面的尺寸如下:

kz\:400x400mm2

2.2框架计算简图

2.2.1柱的计算高度

底层柱高h=2.3m+l.0m=3.3m,其中2.3m为底层层高，L0m为基础顶面至室

内地面的高度,其他层柱高等于层高。

2.2框架梁柱线刚度计算

1.柱计算

Fi3.0x107A:7V/m2x—x(0.4/n)4

底层柱线刚度：i底=-1=-------------------------=1.94x109N•加

履A,3.3m

3.0x107/m2x-x(0.4w)4

其它层柱线刚度：z.=—L=---------------运---------=2.21x10"N"

1£29m

2.梁计算(1轴梁为边框架梁，1=1.51°,各层梁截面均相同)

I1.5x3.0xl07fcV/m2x—XO.257ZZX(O.5/H)3

BC跨梁：L,=——=-------------------程----------------=2.79x1O,雨.加

'L4.2m

I1.5x3.0x107^//n2x^-x0.25wx(O.5/n)3

4

CE跨梁：iCF=——=--------------------12---------------=2.17X10A^V-/«

CEL5.4/77

3.相对线刚度计算

令BC跨梁线刚度i=1.0,则其余各杆线刚度为:

*口好工1.94x104

首层枉子：'二罚厂颉

其它层柱子I=部=0.8

CE跨梁：icE=ZWxl。4

=0.78

2.79xlO4

考虑整体现浇板结构中，板对梁的有利作用，对中框架取1=210,对边框架

取1=1.51°,I。为矩形截面框架梁的惯性矩。根据以上计算结果，框架梁柱的相对

线刚度如图所示：

§

g

O-J

GT-'

圣

CJ

鼠

相对线刚度

2.3荷载计算

2.3.1恒载标准值计算:

1.上人屋顶恒载标准值：：

40厚C25细石混凝土防水层0.04x25=1.0kN/m:

三毡四油柔性防水层0.35kN/m2

50mm厚水泥蛭石保温层0.15x5=0.75kN/m2

20mm厚水泥砂浆找平20kN/m3x0.02m=0.40kN/m2

100mm现浇钢筋混凝土屋面板0.1mx25kN/m3=2.5kN/m2

天棚抹灰（20mm）0.02mxl7kN/m3=0.34kN/m2

合计：5.08kN，

2.楼面恒荷载

瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.55kN/m2

100mm现浇钢筋混凝土楼板0.1mx25kN/m3=2.5kN/m2

天棚抹灰（20mm）0.02mx!7kN/m3=0.34kN/m2

合计：3.39kNl

3.构件自重

3

梁：L]：0.25mx0.5mx25kN/m=3.125kN/m

3

L2：0.2mx0.8mx25kN/m=2.0kN/m

柱：底层：0.4mx0.4mx25kN/m3x3.3m=13.2kN

其他层：0.4mx0.4mx25kN/m3x2.9m=11.6kN

墙体：外墙(240mm厚粘土砖，外侧贴瓷砖OSkN/n?,内侧为20mm厚抹

灰)

0.5kN/m2+l9kN/m3x0.24m+17kN/m3x0.02m=5.4kN/m2

内墙(24()mm厚空心砌块，两侧均为2()mm厚抹灰)

14kN/m3x0.24m+17kN/m3x0.02mx2=4.04kN/m2

屋顶女儿墙（240mm厚空心砌块,外侧贴瓷砖0.5kN/M,内侧为

20mm厚水泥砂浆抹灰）

(0.5kN/m2+14kN/m3x0.24m+17kN/m3x0.02m)xl.2m=5.04kN/m

铝合金窗O.SkN/n?

木门0.2kN/n?

2.3.2活荷载标准值计算

1.屋面及楼面荷载

查表得：上人屋面为2.0kN/m2；建筑楼面为2.0kN/nf

2.屋面雪荷载标注值

Sk=/z,.S0=1.Ox0.35=0.35KN/nr

屋面雪荷载与活载不同时来考虑，两者中取最大值

3.风荷载

算得的风荷载详见下表：

层次HJmHJHMsAg8k

女儿墙顶21.71.41.2510.40.7

720.711.41.2510.40.7

617.80.861.41.2110.40.68

514.90.721.41.1410.40.64

4120.581.41.0610.40.59

39.10.441.4110.40.56

26.20.31.4110.40.56

13.30.111.4110.40.56

2.4竖向荷载作用下框架受载总图

2.4.1屋面恒荷载均布荷载

双向板时短向分配荷载：|政

长向分配荷载：口-2(=)2+(=)3]的

2b2b

(其中：2a为双向板短边长；2b为双向板长边)

2.顶层梁柱

①BC跨梁

1Q1Q

板传给梁：5.08x[l-2(—)2+(―)3]x1.8=819KN/m

4.24.2

梁自重：3.125KN/机

折算为中部集中荷载：(8.19+3.125)x(4.2-0.25)=44.7KN

梁两端集中荷载：为=%=(2x5.08x1.8+3.125)x(36—0.25)x』=1481KN

82

②CE跨梁

折算为中部集中荷载：

18,18.

(5.08x[l-2(启)2+(者)3]x1.8+3.125}x(5.4-0.25)=49.59KN

梁两端集中荷载：^=(-x5.08xl.8+3.125)x(3.6-0.25)xl=14.8KN

82

%.=|X5.08X1.8X(3.6-0.25)Xg=9.57KN

3.标准层梁柱

①BC跨梁

折算为中部集中荷载：

1Q1Q

{3.39x[1—2(—)2+(―)3]xl.8+3.125}x(4.2-0.25)=33.9KN

4.24.2

梁两端集中荷载：%=%=§x3.39xl.8+3.125)x(3.6—0.25)x；=11.6KN

②CD段梁

折算为中部集中荷载：gx0.9x3.39+3.125)x(1.8—0.25)=7.80KN

梁两端集中荷载：

nono।

q=4。=3.39x口—2(—)2+(―)3]x0.9x(3.6-0.25)x-=4.55KN

c3.63.62

②DE段梁

折算为中部集中荷载：

1Q1Q1

{3.39x[l-2(—)2+(—)3]xl.8+3.125}x(3.6-0.25)x-=11.6KN

3.63.62

梁两端集中荷载：

q。==(9x3.39x1.8+3.125)x(3.6-0.25)xi=11.6KN

82

2.4.2屋面活载

(屋面与楼面均为2QKN/机)

①BC跨梁

折算为中部集中荷载：

1Q1Q

2x[1-2(^)2+(^)3]x1.8x(4.2-0.25)=12.7KN

梁两端集中荷载：/=%=°x2xl.8x(3.6-0.25)x'=3.77KN

82

②CD段梁

折算为中部集中荷载：-x0.9x2x(1.8-0.25)=1.74KN

8

梁两端集中荷载：

()90Q1

q=%=2x[1-2(—)2+(―)3]x0.9x(3.6-0.25)x-=5.37KN

3.63.62

②DE段梁

折算为中部集中荷载：

1Q1Q1

2x[l-2(—)2+(―)3]x1.8x(3.6-0.25)x-=3.77KN

3.63.62

梁两端集中荷载：

qD=qE=-x2xl.8x(3.6-0.25)x1=3.77KN

82

2.4.3.墙自重

①顶层

BC跨集中荷载：5.044>22K1

CE跨集中荷载：5.045=42KI

②标准层

BC跨集中荷载：5.杂(2「90x5)=4.2K

B端：1x5.4x(2.9-0.5)x3.6x0.8=18.7KN

C端：-x4.04x(2.9-0.5)x3.6x0.8=14KN

2

D端：1x4.04x(2.9-0.5)x3.6x0.8=14KN

CE跨CD段集中荷载：5.4x(2.9-0.5)xl.8x0.8=18.66KN

DE段集中荷载：5.4x(2.9-0.5)x3.6=46.66KN

E端：-x4.04((2:90x5)x3.6=0」

2

2.4.5柱自重

底层柱：0.4c0M253=.3K

其它层柱：0.4x0.4x25x2.9=11.6KN

综上所述：各楼层的荷载计算结果，绘出受载总图如下：

<38}(127}<819><14.13》<377>

148658723.9576.81148

、1TI

X

G=11.6G=116G=11.6

(38)(127}<914><1.74><5.54><3.77><377>

27.22883330.152646185S5826256

、ITTI♦[

\

G=11.6

G=11.6G=116

(38)(12.7)(914〉<1,74>(554)<377><3.77>

2722883330.1526.46185SS8.26256

\!I\11[

\

c^>

G=11.6G=116G=11.6

o^

(38)(127)<914><1,74><5.54)<3.77><377>

0^12722883330.1526.46185558.26256

\!>\I1[

\

aG=11.6G=116G=11.6

o-^(38)(127)<9.14><1.74><554)<3.77><377>

O\l27228833301S264618.555826256

、!1.T♦

G=11.6G=116G=11.6

CT^

<38)<12.7}<914><174)(554)<377><3.77>

27.22883330.1526.46185558.26256

、I>TL¥!_，[

、

G=11.6

cz^>G=11.6G=116

cz>

cr^

(38)(127)<914><174>(5.54)(3.77><377>

C\J2722883330.1526.46185558.2625.6

\!TT11I

\

G=13.2G=13.2G=13

\

7~T7ryr7-7-77~r-r7~7~rrrr

54C>0

_4200/

/

©0o

受载总图

注：图中各值单位为KN。括号内为活载，括号外为恒载

2.5水平地震作用计算及内力、位移计算

2.5.1重力荷载标准值计算

1.各层梁、柱、板自重标准值见下表:

表一柱重力荷载标注值

截面宽净高数

层数柱编号/mm截面高/mm/mg*/KN量Gh/KNZGJKN

1层623

KZ14004003.34.8439623

2-7

547

层KZ14004002.94.8439547

表二板重力荷载标准值

层数板面/g*3G,/KNXG〃KN

楼面367.7441471

17层1592

楼梯274.5121.5

屋面394.745.0820052005

表三梁重力荷载标准值

层数梁编号截面宽/mm截面高/mm净跨/m^/KN数量&/KNXq/KN

KL12505003.23.125220

KL225050023.125212.5

「7层

KL32505002.53.12517.8

KL425050053.12512187.5733

KL52505003.83.12511130.6

KL62505002.253.125214

KL72505002.83.125652.5

KL82505002.253.125856.3

KL92505003.553.125444.4

KL102505003.153.125662.8

LI2004001.562.5519.5

L22004002.512.5850

L32004003.062.5446

L42004003.362.5217

2.各层墙重

女儿墙重总长L=39.2x2+11.1x2+3+3.6x2=110.8〃？

总重G=ll().8x5.()4=558.4KN

2-7层墙重总长L=9.6xll+5.4x2+3+39.2+36.4+30.9—0.4x37—0.45x2=210.2加

总重G=5.4x210.2x0.8x(2.9-0.5)+2x(14.4+8)=2224KN

1层墙重总重G=54x26.6x(2.3-0.5)=258.55KN

3.各层(各质点自重标准值计算)

①2-6层Gk=2224+733+1592+547=5096KN

②顶层_G=558.44-2-2-2-+474333-0-05^4=7KM

22

4.重力荷载代表值计算

①首层G=5096-76.43幻.5(394.927)

②2-6层G=5096-0x5(394.74x23)21

③顶层G=4682-0x539a74£.45K

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值计算图，如下图：

5.等效总重力荷载代表值计算

本设计抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，场地

类别二类，查得％,=0.08,7；=0.35s,J=0.05。

结构总的重力荷载代表值：

XG=5594+5518x4+4770=32436KN

结构等效重力荷载代表值：Geq=0.85^Q.=27570MV

G二4770KN

6

C\J、G=5518KN

O

6

C\l_____cr

、I1G二5518KN

6

C\l

__x1

、JG二5518KN

o

C\J_____a

、JG二5518KN

cz>

6

C\l、

、i一G二5518KN

6

C\l_____a

、JG二5518KN

□m

2.6横向框架侧移刚度计算

2.6.1边框架柱侧移刚度计算

1.首层

-10.61.43,、

①B轴边柱k=——=1.4%=-------=0

0.69'421.43

1+75

②C轴边柱k=°'=2.5牝=—1)

0.69'+1x22.54

(k51.11

③E轴边柱心叨幻.1必-----=()

0.69'421.11

2.标准层

127

①B轴边柱—―=0

421.27

;2+2x0.7&cu2.25八

②C轴边柱k=-------------=2.2况=-------=0

2x0.8'422.25

[2x0.7匕0.99„

③E轴边柱k=------=0.9%=-------=0

2x0.8420.99

边框架柱侧移刚度D值

B轴边柱

44

层次k%ic/(x\QKN/m)h/mr)./(xlOA7V/m)根数

11.430.561.943.31.1971352

2-71.270.392.212.91.2298222

C轴中柱

44

层次k%zc/(xl0/0V/m)h/mZ),./(xlOA7V/m)根数

12.540.211.943.30.4489262

2-72.540.532.212.91.6712962

E轴中柱

层次k%4/(xl04A7V/m)h/m£>./(xlO4A7V/m)根数

11.110.521.943.31.1116252

2-70.990.332.212.91.0406182

^jD»/(xl04/0V/m)

15.5153719

2-77.883472

横向才匡架层间侧，由刚度

层次1234567

^Z)./(xlO4/CV/m)56.293489.2963789.2963789.2963789.2963789.2963789.29637

7横向自振周期计算

7.1结构顶点的假想侧移刚度

先由（1）式计算楼层剪力，再由（2）式计算层间相对位移，最后由（3）式计算结构

的顶点位移。

(1)

<=1

（△〃）=乙,三。(2)

_，1

4=Z(△〃)*(3)

k=\

计算过程见下表:

结构顶点的假想侧移计算

层

次GJKN%/KNZ。/（侬/〃/）△〃,/m氏1m

74770477089296370.000530.0192

655181028889296370.001150.01867

555181580689296370.001770.01752

455182132489296370.002390.01575

355182684289296370.0030.01336

255183236089296370.003620.01036

155943795456293400.006740.00674

由7；=1.74%访计算基本周期，取伤=0.7,%=0.0192,得

4=1.74/=1.7x0.7xV0.0192=0.16s

2.8水平地震作用及楼层地震剪力计算

2.8.1水平地震作用及楼层地震剪力计算

查得计算参数：4W=0。8,?；=0.35s4=0.05。由此计算的相应于结构基本自振周期的

水平地震影响系数为：

T

09

a.=（_L）-x0.08=0.162o

4

结构等效系数总重力荷载为：G绐=0.85工&=32261MV

由于7；=0.16s<1.47；=1.4x0.35=0.49s,故不考虑顶部附加地震作用。

2.8.2各质点水平地震作用的标准值

GH

£G」Hj

FEK=a,G,/=0.162x32261=5226KN

计算结果见下表：

GH

10

fGjHj

层次h/mGJKNGiH/KNni)六14/KN匕/KN

720.74770987390.22311651165

617.85518982200.22211592324

514.95518822180.1869703294

4125518662160.157814075

391135924667

26.25518342110.0774035070

13.35594128660.0291525226

S3795444268515226

2.8.3水平地震作用下的位移计算

水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别由下式计算：

j=lk=\

其计算过程见表，表中还计算了各层的层间弹性位移角：6»=AA./A,.O

横向水平地震作用下的4［立移计算

层次匕/KNZDJ(KNIni)/m4/mh/ma

7116589296370.000130.003242.90.00004

6232489296370.000260.003112.90.00009

5329489296370.000370.002852.90.00013

4407589296370.000460.002482.90.00016

3466789296370.000520.002022.90.00018

2507089296370.000570.00152.90.0002

1522656293400.000930.000933.30.00028

由上表可知：最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为0.00028=＜也］=1/550(满

足要求)。其中口］为钢筋混凝土框架弹性层间位移角限值。

8.4水平地震作用下的框架内力计算

对第1轴线横向框架内力进行计算。框架在水平节点荷载作用下，采用D值法分析内力。

(1)计算依据

由匕求得框架第i层的层间剪力匕后，i层j柱分配的剪力匕及该柱上、下端的弯

k=\

矩M.11和M；分别按下列各式计算：

柱端剪力：%=聿一匕下端弯矩：M；=%yh上端弯矩：MJ'=Vy(\-y)h

j=l

上式中y=x+F+y+其中查附表。各层梁线刚度不变，取x=o

(2)计算结果

横向水平地震作用下，1轴框架柱柱端弯矩和剪力计算结果见下面各表：