商住楼结构设计

第一章设计说明一．工程概况说明：1．根据城市商业网点的布局需要和居住区的规划，拟在居住区的中心地段新一栋商店—住宅楼，底层为百货商店，上部为住宅，满足居民的居住，同时也方便的市民生活。2．场地选择基地二。该工程建筑总面积约为3480平方米，建筑总层数为5层，总层高为17.4米，其中底层商店层高为4.5米，住宅区层高为3.0米。3、气象条件：基本风压是0.55KN/㎡，基本雪压是0.4KN/㎡。4．本工程处于烟台地区，抗震设防裂度为7度，地震时设计基本加速度为0.10g，属第一组，抗震等级为三级。5、工程地质条件：地面粗糙类别为A类，属二类建筑场地，基础持力层为粘粒含量ρ≤10%的粉土，地基承载力特征值Fak=180KPa，地下水位在天然地面下2.8m，且无侵蚀性。6、设计标高。室内设计标高±0.000相当于绝对标高由现场确定，室内外高差0.60m。7、门窗做法：所用门窗均为木门，铝合金窗。8、混凝土强度等级C25，受力钢筋采用HPB335。二.结构造型布置1.结构形式的选择结构形式有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构。本工程为五层住宅，用框架结构。2.结构布置变形缝有伸缩缝、沉降缝、抗震缝三种。=1\*GB3①伸缩缝的设置主要与结构的长度有关，当房屋的尺寸过长时，为避免温度和混凝土收缩使房屋产生裂缝，必须设置伸缩缝，本工程不需要设置伸缩缝。=2\*GB3②沉降缝是设置，主要与房屋承受的上部荷载及地基差异有关，当上部荷载差异较大或地基的物理学指标相差较大，则应设沉降缝。本工程有高差，但起变形量小，不设置沉降缝，可在施工的时候先完成承重大的部分，然后在完成承重小的部分。或是设置后浇带。=3\*GB3③防震缝的设置主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布等因素有关。3.柱网布置柱网是竖向承重构件的定位轴线在平面上所形成的网格，是框架结构片面的“脉络”。框架结构的柱网布置既要建筑平面布置和生产工艺的要求又要使结构受力合理，构件的种类少，施工方便。在民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，在柱网布置要使结构受力合理。多层框架主要承受荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用。第二章框架设计计算一、结构布置及构件尺寸自重.1．结构平面布置见建筑图，梁柱截面尺寸、梁跨度及柱高度的确定如下。1)、现浇楼板厚度均取100㎜。2)、各梁柱截面尺寸确定如下：轴跨梁h=(1/10--1/12)L=(1/12--1/10)×5400=450--540㎜取h=500㎜b=(1/2--1/3)×500=166--250.取b=250b×h=250mm×500mm次梁h=(1/12--1/10)L=（1/12--1/10）×4200=350—420mm取h=500㎜b=(1/2-1/3)×400=133-200㎜.取b=250㎜中柱、边柱连系梁，取b×h=250×4003）、方柱截面均取b×h=400㎜×400㎜，底层取500mm×500mm柱高度:底层柱高度h=4.5+0.6+0.5=5.6m2～5层的柱高为3.0m.2．框架计算简图3．荷载计算：荷载计算分两阶段进行，第一阶段主要围绕地震作用下的内力分析而进行，其目的是求出结构和重力荷载代表值。屋面均布恒载标准值。（不上人）按屋面做法逐项计算均布荷载:1）20厚1：2水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/㎡三毡四油防水层0.4KN/㎡100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩（0.10+0.14）/2×7=0.84KN/㎡100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5KN/㎡15厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.024KN/㎡合计4.164KN/㎡2)恒载标准值。按楼面做法逐项计算均布荷载:瓷砖地面0.55KN/㎡20mm干硬性水泥沙浆结合层0.6KN/㎡100厚现浇钢筋混凝土楼板0.10×25=2.5KN/㎡15㎜厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.24KN/㎡合计3.89KN/㎡各层梁柱计算：梁柱计算包括梁侧粉刷。0.25×0.5×25=3.125KN/m梁侧的抹灰：20mm厚的粉刷，密度17kN/m.表2.1梁柱自重计算层次构件bhrgn一层横梁250500251.053.2816.2-1.217836.4纵梁250500251.053.2857.6-16×0.44671.7次梁250400251.052.6357.6-16×0.253396.9柱500500251.106.874.5702164二—五层横梁250500251.053.2810.8-1.217535.3纵梁250500251.053.2857.6-16×0.43503.8次梁250400251.052.6357.6-16×0.252264.6柱400400251.104.43.353769.63）墙体自重：墙身为普通机制砖填充墙，外墙240mm，M5水泥沙浆砌块，内粉刷为混合沙浆打底，纸筋灰抹面，厚20mm，外粉刷为1：3水泥沙浆底，厚20mm，3厚釉面砖贴面。单位面积上外墙体重量为：19×0.24+16×0.02+0.5=5.38KN/㎡表2.2墙体自重计算层数构件尺寸数量r2-4横墙1240×2500×1080041.5155.5215.9横墙2240×2500×5400131.5155.5350.9横墙3240×2500×39000131.5155.5231.7纵墙1240×2600×250081.5155.5103.9纵墙2240×2500×1500161.5155.5119.7纵墙3240×2600×450131.5155.530.4纵墙4240×2600×100061.5155.531.2纵墙5240×2600×150061.5155.546.8合计：1128.0Kn底层横墙1240×4000×1620021.5155.5259.2横墙2240×4000×540081.5155.5345.6纵墙1240×4000×540021.5155.5921.5纵墙2240×4100×4560011.5155.5373.9纵墙3240×4100×250041.5155.588.6合计：1188.6kN屋面活荷载：0.5×（57.6×10.8-68.4×2×0.12）=302.8kN女儿墙：0.90×0.24×（57.6+10.8）×2×5.5=162.5顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载,0.5倍的屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重，女儿墙自重。标准层载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重将前述分项荷载相加得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：屋顶层：Gn=（1303+384.8+2590.3）+0.5×302.8KN标准层：Gn=769.6+1303.7+1128+（57.6+10.8）×3.89+0.5（2×57.6×10.8）=6381KN即：G5=5154KNG4=6381KNG1=9480KN建筑物总重力荷载代表值为：=5154+6381×3+9480=33777KN二．水平地震作用下框架横向侧移计算.1、横梁及柱线刚度混凝土采用C25，EC=3.0×107KN/㎡梁截面惯性矩：IB=1/12×（0.25×0.53）=0.0026m4上部柱：I=1/12×0.4×0.43=0.002133m4底层柱：I=1/12×0.5×0.53=0.00521m4表2.3梁的线刚度计算层构件LEcb×h2-5边跨梁5.430000250×5002.6043.90621700中跨梁5.430000250×5002.6045.208289001边跨梁5.430000250×5002.6043.90621700中跨梁5.430000250×5002.6045.20828900表2.4柱线刚度计算层hEcb×h14.530000500×5005200346702-5330000400×400210021000表2.5中框架柱侧移刚度D值层A轴柱B轴柱2-51.0330.341954810.6260.42887931.2520.53911074层C轴柱D轴柱2-52.0670.508142241.0330.341954811.2520.539110740.6260.4288793表2.6边框架梁柱侧移刚度层A轴柱B轴柱2-51.3760.4071139610.8340.47096561.6670.59112142层C轴柱D轴柱2-52.7520.579162121.3760.4071139611.6670.591121420.8340.4709652表2.7横向框架层间侧移刚度层次12345Di7030696015926015926015926015922、结构基本自振周期按顶点位移法计算框架的自震周期：T1=1.7α0式中：α0——基本周期折减系数【考虑非承重墙（填充墙）使框架自震周期减少的影响，取值0.6】ΔT—横向框架顶点位移。表2.8横向框架顶点假想位移计算层次Gi/KNΣGi/KNDi/（KN/m）层间相对位移δ层间位移Δi5515451546015928.57145.95463811153560159219.17137.38363811791660159229.78118.21263812429760159240.3988.43194803377770309648.0448.04T1=1.7α0=1.7×0.6×0.1459=0.39（s）3、横向水平地震作用由于建筑物所在地区为山东烟台，在Ⅱ类建筑场地，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，结构特征周期Tg和地震影响系数αmax为:Tg=0.35sαmax=0.08根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）P29，结构的地震影响系数为=（0.35/0.349）0.9×1.0×0.08=0.071由于T1=0.397s≤1.4Tg=1.4×0.35=0.49s.可不考虑顶点附加地震作用，Sn=0,按底部剪力法，结构横向总水平地震作用标准值为：FEK==0.071×0.85×=0.071×0.85×2169.34=130.92KN各层横向地震剪力见下表表2.9各层横向地震剪力计算层次hiHiGiGiHiFiVi5层3.017.6515490710.40.248516.2516.24层3.014.6638193162.60.255530.81047.03层3.011.6638174019.60.202420.51467.72层3.08.6638154876.60.150312.21779.71层5.65.6948053088.00.145301.82081.5注：Sn-顶部附加地震作用系数，取0.4、横向框架抗震变形验算。多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表表2.10横向变形验算层次层间剪力Vi/kn层间刚度Hi/m层间位移Vi/Di（m）层高Hi/m层间相对弹性转角5层516.26015920.001013.01/29874层1047.06015920.002283.01/12503层1467.76015920.003133.01/9502层1779.76015920.004023.01/7601层2081.57030690.003615.61/1500可见，层间弹性位移转角满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中第5.5.1条的要求，θe＜[θe]＜1/5505．水平地震作用下，横向框架的内力分析。计算=6\*GB3⑥轴.右震作用下的内力图左震作用下的内力图三、风荷载作用下横向框架的内力分析1.风荷载计算根据《建筑结构设计规范》《GB50009-2001》，计算主要的承重结构时，垂直于建筑结构表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：=高度Z处的风震系数，值为1.0风压高度变化系数（地面粗糙度属B类）基本风压0.55风荷载体形系数（迎风面0.8，背风面-0.5）风荷载作用计算如下：第5层：=A=1.0×(0.8+0.5)×1.194×0.55×7.92=4.19KN第4层：=A=1.0×(0.8+0.5)×1.14×0.55×9.9×3=5.24kN第3层=A=1.0×(0.8+0.5)×1.041×0.55×9.9=5.24KN第2层：=A=1.0×(0.8+0.5)×1.0×0.55×9.9=5.24KN第1层=A=1.0×(0.8+0.5)×1.0×0.55×12.38=6.55KN2、风荷载作用下各柱的剪力及弯矩计算：右风作用下的内力图左风作用下的内力图四、竖向荷载作用下框架结构的内力计算1.恒荷载计算：取6轴线横向框架进行计算。计算宽度3.3m表2.11竖向恒荷载计算层1层3.12511.2427.131.07层511.26.2513.7427.131.130.128.527.53.42-410.55.8412.8426.729.637.536.130.48.34110.55.8412.8439.229.637.536.130.388.34恒荷载作用下的内力图2.满布活荷载计算：表2.12竖向活荷载计算层1层1.351.322.63表2.12层51.350.751.651.322.632.272.321.362-45.43.006.605.2710.539.099.275.4515.43.06.606.5810.539.099.275.45

满布活荷载作用下的内力图五、内力组合见副表1,副表2.第三章，构件配筋计算一、梁的设计1、框架梁的配筋计算在进行框架梁柱的配筋计算时，需考虑承载力抗震调整系数γRE，按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第11、1、6条承载力调整系数按表3.1取用.表3.1抗震调整系数结构构件类别正截面承载力计算斜截面承载力计算局部受压承载力计算受弯构件偏心受压柱偏心受压构件剪力墙各类构件及框架节点γRE0.750.80.850.850.851.0注：轴压比＜0.15的偏心受压柱的承载力抗震调整系数γRE=0.75，混凝土强度等级C30，受力纵筋采用HRB335（fy=300N/㎜2），其它钢筋均采用HPB（fy=300N/㎜2），混凝土保护层厚度取35㎜，相对受压区高度ξb=0.551.取1层AB跨梁，其最不利组合内力如下：M=-73.58M=-73.58KN·MV=56.89KNM=9.72KN·MM=-85.8KN·MV=-65.02KNBA=1\*GB3①：正截面强度计算环境类别为Ⅱ类，梁截面尺寸250mm*500mm混凝土保护层厚度为35mm，则h0=500-35=465mm由混凝土和钢筋等级查表得fc=14.3N/mm2,fy=300N/mm2,ft=1.43N/mm2对于梁端不考虑现浇混凝土板的作用梁端A：=73.58×106/(1.0×14.3×250×4652)=0.096αS——截面抵抗矩系数=1-=0.101＜b=0.55（满足要求）AS==548㎜2选用3Ф16AS=603㎜2梁端B:αS===0.133=1-=0.143＜§b=0.55AS==639㎜2选用4Ф14AS=616㎜2。考虑裂缝验算选3Ф18AS=763㎜2。P==0.61%＞0.4%对于梁中截面，考虑到混凝土现浇板翼端受压，按T形梁计算。翼端计算宽度bf，=λO/3=5400/3=1800㎜α1fcbf，hf，（hO-hf，/2）=1.0×14.3×1800×100×（465-100/2）=888.9×106N＞9.72×106N属于第一种类型的T型截面（中和轴在翼端内）以bf，代替b，得：αS===0.002ξ=1-=0.002＜ξb=0.55（满足要求）γS=0.5（1+）=0.966AS==72㎜2选用2Ф14AS=308㎜2=2\*GB3②、斜截面强度验算取设计剪力V=65.02KN验算截面尺寸hW=465㎜hW/b=465/250=1.84＜4。属厚腹梁0.25βCfcbhO=0.25×1×14.3×250×465=415.6KN＞Vmax=65.02KN(截面符合要求)验算是否需要计算配置箍筋：0.7ftbhO=0.7×1.43×250×465=116.34KN＞65.02KN故不需要配置箍筋按构造配箍：选用Ф8@150二柱的设计：选顶层D轴柱为例柱截面400*400，受力情况如图：M=54.40M=54.40KN·MM=37.69KN·M69KN·MN=83.81KN1：受力纵筋的计算柱的计算长度l0=1.25H=1.25×3.0=3.75mL0/h=3750/400=9.375柱顶:初始偏心距e0==649㎜ea=400/30=13.3﹤20mm,取20mmei=e0+ea=649+20=669mm=0.2+2.7×669/365=5.15＞1,取=1L0/h=9.375＜15,取=1先按大偏心受压情况计算：=354mm2选用2Ф16，As=402mm2柱端下：e0==449㎜ea=400/30=13.3﹤20mm,取20mmei=e0+ea=449+20=469mm=0.2+2.7×469/365=3.67＞1,取=1L0/h=9.375＜15,取=1先按大偏心受压情况计算：=201mm选用2Ф16，As=402mm2按构造选用4Ф16As=804mm22：垂直于弯矩作用平面的强度验算压力N=83.81KNL0/b=9.375>8,查表C：抗剪强度计算：V=1.2（M上+M下）/H=1.2×（54.4+37.69）/3=36.83KNN=83.81×103N＜0.3fcA=0.3×14.3×400×400=686.4×103取N=83.81KNASV/S=负数故按该柱应按构造配置箍筋柱端加密区的箍筋选用4肢Ф10@100，查表得轴压比n=0.47λV=0.105,则最小体积配筋率三、楼梯设计楼梯计算简图如下楼梯计算简图1.楼梯梯段设计取板厚h=120㎜,约为板斜长的1/30，板倾斜角tanα=150/300=0.5,cosα=0.894,取一米宽板带进行计算：荷载计算水磨石面层（0.3+0.15×0.65/0.3=0.98KN/m三角形踏步0.5×0.3×0.15×25/0.3=1.88KN/m混凝土斜板0.12×17/0.894=0.38KN/m班底抹灰0.12×17/0.894=0.38KN/m小计6.6KN/m活荷载2.0KN/m总荷载设计值P=1.2×6.6+1.4×2.0=10.72KN/m截面设计板水平计算跨度ln=2.7m弯矩设计值M=Pln2=0.1×10.72×2.72=7.81KN·m板的有效高度h0=120-20=100㎜αs===0.055γs=0.5(1+)=0.986As===264㎜2选配Ф10@110（As=714㎜2）分布筋每级踏步1根Ф8。2.平台板设计平台板厚取为70㎜，取一米宽板带进行计算。荷载计算水磨石面层0.65KN/m70㎜厚混凝土板0.07×25=1.75KN/m板底抹灰0.02×17=0.34KN/m小计2.74KN/m活荷载2.0KN/m总荷载设计值P=1.2×2.74+1.4×2.0=6.09KN/m截面设计平台板的计算跨度ln=1.2-0.2=1.0m弯矩设计值M=Pln2=0.1×6.09×1.02=0.609KN·mαs===0.017γs=0.5(1+)=0.987As===41.13㎜2选配Ф8@200（As=251㎜2/m）3.平台梁设计平台梁的尺寸为200㎜×300㎜=1\*GB3①、荷载计算梁自重0.2×（0.35-0.07）×25=1.4KN/m梁侧粉刷0.02×（0.35-0.07）×2×17=0.19KN/m平台板传来2.74×0.9=2.47KN/m楼梯板传来6.6×3.3/2=10.89KN/m小计14.95KN/m活荷载2.0×（1.2/2+2.7/2）=3.9KN/m荷载设计值P=1.2×14.95+1.4×8.93=30.44KN/m=2\*GB3②、截面设计计算跨度ln=1.05ln=1.05（3.0-0.2）=2.94m弯矩设计值M=Pln2=×30.44×=32.89KN·m剪力设计值V=Pln=0.5×30.44×2.94=47.74KN截面按倒L形计算bf,=b+5hf,=200+5×70=550㎜梁的有效高度h0=350-35=315㎜α1fcbf’hf’=1.0×14.3×550×70×(315-70/2)=154KN·m>48.5KN·m属第一类T形截面αs===0.042γs=0.5(1+)=0.989As===352㎜2选配二级钢3Ф16As=603㎜2ρ==0.86%>0.2%配置Ф8@200箍筋，则斜截面受剪承载力：Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvh0=0.7×1.27×200×315+1.25×210××315=97.6KN>47.74KN满足要求ρsv===0.25%>0.26=0.26×1.27/210=0.16%满足要求第四章基础计算以D轴基础为例进行计算。本建筑采用柱下独立基础，基础顶面标高-1.1m，底面标高-1.6m，基础埋深1.0m，基础持力层为粘力含量ρc≤10％的粉土，地基承载力特征值fak=180Kpa,基础采用C20混凝土，HPB235钢筋，基础设计时的不利内力取以下两组：荷载效应基本组合：①M=109.21KN·mN=384.4KNV=24.05KN②M=-140.1KN·mN=616.3KNV=40.04KN荷载效应标准组合：Mk=14.29KN·mNk=456.62KNVk=7.36KNMk=33.04KN·mNk=463.4KNVk=12.23KN一、基础底面尺寸及地基承载力计算1、尺寸确定取基础底面以上土的平均重度为rm=20KN/m3,则修正后的地基承载力特征值fa=fak+ηdrm(d-0.5)=180+2.0×20×(1.0-0.5)=200Kpa按轴心受压估计基础底面尺寸：A===2.57㎡取A=l×b=1.8×1.8=3.24㎡基础底面抵抗矩W=lb2=×1.8×1.8×1.8=0.972m3基础简图2.地基承载力验算Gk=γmdA=20×1.0×3.24=64.8KN第①组内力计算Mk=14.29KN·mNk=456.62KNVk=7.36KNNbk=Nk+Gk=64.8+45.62=110.42KNMbk=Mk+Vkh=14.29+7.36×0.5=17.97KN·mPk,max=+=+=52.57KN/㎡Pk,min=-=-=15.59KN/㎡Pk===33.88KN/㎡<fa=200KN/㎡Pk,max=52.57KN/㎡<1.2fa=240KN/㎡第②组内力计算Mk=33.04KN·mNk=463.4KNVk=12.23KNNbk=Nk+Gk=463.4+64.8=528.2KNMbk=Mk+Vkh=33.04+12.23×1.0=45.27KN·mPk,max=+=+=211.86KN/㎡Pk,max=-=-=114.19KN/㎡Pk===163.03KN/㎡<fa=200KN/㎡Pk,max=211.86KN/㎡<1.2fa=240KN/㎡二、基础受冲切承载力验算基础受冲切承载力计算时采用荷载效应的基本组合,并采用基底净反力第①组内力计算M=109.21KN·mN=384.4KNV=24.05KN扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基单位面积净反力Nb=384.4KNMb=M+Vh=109.21+24.05×1.0=133.26KN·mPj,max=+=+=262.4KN/㎡Pj,min=-=-=-25.11KN/㎡第②组内力计算M=-140.1KN·mN=616.3KNV=40.04KNNb=616.3KNMb=M+Vh=140.1+40.04×1.0=180.14KN·mPj,max=+=+=375.54KN/㎡Pj,max=-=-=4.88KN/㎡根据所确定的尺寸可知,柱与基础交界处的冲切破坏锥面为最危险截面,故只需对其进行验算at=300㎜,去保护层厚度为50㎜则h0=500-50=450㎜ab=at+2h0=300+2×450=1200㎜am=(at+ab)/2=(300+1200)/2=750㎜Al=100×1800-100×100=1.7×105mm2三、基础底板配筋计算柱边净反力为①Pj,max=262.4KN/㎡Pj,min=-25.11KN/㎡=148.9KN/㎡②Pj,max=375.54KN/㎡Pj,max=4.88KN/㎡=229.2KN/㎡柱边弯矩计算基础高宽比为(1.8-0.3)/0.5=3基础的偏心矩e=Mb/Nb=133.26/384.4=0.3467m由于基础的偏心矩小于1/6基础宽度,任意截面的弯矩按下式计算:第①组净反力下的计算:MI===54.25KN·mMII==×=43.38KN·m第②组净反力下的计算:MI===78.6KN·mMII===69.47KN·m配筋计算:基础底板受力筋采用HPB235,则基础L方向配筋AsI===446㎜2选用Ф10@150(As=523㎜3)B方向配筋AsII===571㎜2选用Ф10@130（As=603㎜2/m）结束语我做的是五层商住楼，混凝土框架结构。在整个是设计过程中，用到了很多大学里掌握的知识。也有很多是我们以前没有了