【S中学学生公寓建筑结构设计8000字（论文）】

目录建筑设计1.1工程概况本工程名为丰城九中学生公寓建筑结构设计，建筑总面积约6000平方米，考虑丰城市当地的抗震设防烈度，决定不进行抗震设计，本建筑共六层，层高均为3.6米。建筑地址为：江西省宜春市丰城市龙光东大道北150米1.2设计要求本工程主要设计的构件有楼板，梁，柱，基础，楼梯，首先根据建筑和结构图，选出一榀框架，然后模拟实际荷载，得出荷载设计值。由荷载设计值，来进行梁、柱的截面和高度的设计，以及楼板的厚度，基础的选型，高度，宽度的设计，由房屋建筑学来选择楼梯类型，并进行计算。最后通过荷载设计值对楼板，梁，柱，基础，楼梯进行配筋设计计算，并通过PKPM软件对手算过程进行验算。图1-1计算简图(mm)图1-2结构简图

2结构设计2.1基础结构类型基础将上部结构所受的力传到下部基础上，进而传递给地基。在设计基础时应该考虑多方面的条件，其中包括建筑场地条件、工期和造价、建筑物的使用功能规定等，我们必须要合理地去选择适用建筑结构的基础设计方案，这样才可以较好地满足实用性、经济性、美观性、可靠性方面的要求。经过各方面的考虑，本工程采用独立基础作为此建筑的基础形式。2.3尺寸估算1、板厚尺寸估算根据经验和规范可知，跨度和单双向板很大程度上决定了板的厚度和板的大小，参考国家最新规范，综合考虑板上的荷载情况以及板的类型，可以得出此结构的计算板跨为3900mm。根据相关规定，混凝土浇筑的双向板的板的厚度最小值为跨度的1/40，单向板的最小值为板的厚度的1/30，所以h=3900/40=97.5mm。参照《混凝土结构设计规范》，并考虑建筑结构构造的要求，双向板的厚度要大于80mm，单向板的厚度必须大于60mm；综合分析考虑后，决定此工程楼板厚为h=120mm。2、气象、地质资料表2-1气象、地质资料场地粗糙度B类环境类别二a基本的雪压0.35kN/m2基本风压0.3kN/m2自然地下填土1m填土下3m粉质粘土(fk=180kPa)粉质黏土下为强化岩层（fk=380kPa）3、对梁截面尺寸进行估算横向框架梁：梁高：取650mm梁宽：取300mm纵向框架梁：梁高取:h=400mm；梁宽取:b=250mm。4、估算梁的尺寸后可以对柱子的尺寸大小进行估算，以B轴的柱子为例。柱子所受轴力：柱子的截面尺寸：A=由柱子的横截面为正方形，可以得出柱子的边长的最小值为bc=hc=343.48mm根据实际工作经验和理论模型的计算可以将柱子截面设计为边长为500mm。图2-1第10轴一榀框架尺寸简图(mm)3楼板的设计3.1设计信息楼面板的设计过程以标准层的设计过程为代表。楼面板的平面结构布置，如图3-1所示。为了简化手算步骤，计算跨度取两根轴线之间的距离。楼面板恒载的标准值取5.0kN/m2，活荷载的标准值取图3-1标准层楼板平面布置3.2荷载计算根据计算结果，本结构楼面板，按双向板计算。（1）荷载的设计值恒荷载的设计值：g=1.2×5kN/m²=6kN/m²活荷载的设计值：q=1.4×2kN/m²=2.8kN/m²g+q/2=6kN/m²+2.8kN/m²/2=7.4kN/m²q/2=2.8kN/m²/2=1.4kN/m²g+q=6kN/m²+2.8kN/m²=8.8kN/m²（2）内力计算表3-1板内力计算单位板宽跨中弯矩m1=（0.0367+0.2×0.0076）×7.4×3.9²+（0.0820+0.2×0.0242）×1.4×3.9²=10.22kN·mm2=（0.0076+0.2×0.0367）×7.4×3.9²+（0.0242+0.2×0.0820）×1.4×3.9²=4.26k·m单位板宽支座弯矩m1'=-0.0793×8.8×3.9²=-17.45kNm2'=-0.0571×8.8×3.9²=-12.56kN（3）截面设计根据规范，查表可知，板的混凝土保护层厚度为20mm，本结构采用8型号钢筋用作受拉主筋，因此在跨中截面上，短跨方向的有效高度（短跨方向的钢筋放在长跨方向钢筋外侧，以获得更大的截面有效高度）：h01=h-c-d/2=120-20-4=96mm在l01方向上跨中截面的有效高度：h支座处h0取96mm。截面弯矩设计值不考虑折减影响。计算配筋量时，取内力臂系数，钢筋选用HRB335。配筋结果见表3-1。表3-2板的配筋截面h0(mm)M(kN∙m)AS(mm2)配筋实配(ASmm2)跨中l01方向8817.45169.868@150252支座l01方向9612.56121.118@150252 4荷载计算4.1框架梁柱相对线刚度计算1、单侧楼板框架梁I=1.5I0开洞框架梁边跨双侧楼板梁I=2I0I0是无翼缘梁截面惯的性矩(1)对梁的线刚度进行计算：i(2)计算柱的线刚度：iii(3)为了设计方便，我们采用相对线刚度来代替各梁柱线刚度。EQ框架柱相对线刚度计算：底层柱：i其它层柱：i'(4)以底层柱子为对比，将所有梁柱的线刚度变成相对线刚度。AB跨线刚度：iBC跨线刚度：iCD跨线刚度：i图4-1侧移刚度计算简图4.2恒载标准值1、屋面表4-1屋面参数表制作方法高度容重荷载找平层：20厚水泥砂浆20200.40kN/m2找坡层：20厚水泥石灰焦渣砂浆2%找平20200.40kN/m2防水层(柔性)三毡四油铺小石子0.40kN/m2防水层(刚性)23厚C25素混凝土24350.58kN/m2结构层：120厚钢筋混凝土楼板120253.00kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆10200.20kN/m2合计5.28kN/m22、楼面表4-2楼面参数表做法厚度容重荷载素水泥浆一道12200.25kN/m2找平层：采用10厚砂浆12220.26kN/m2结构层：120厚楼板120283.30kN/m216厚大理石地砖16300.35kN/m2抹灰层：12厚砂浆12220.24kN/m2总计3.96kN/m24.3活载标准值1、屋面和楼面上的荷载标准值，根据规范可知：不上人屋面：0.5KN/m楼面：卫生间2.5KN/m走廊3.5KN/m2、雪荷载，根据规范可知：屋面活荷载与雪荷载不都考虑，选取其中较大值进行荷载组合。4.4恒载标准值1、A~B轴屋面层EQ屋面板荷载:2×5.28×1.95×1-2×0.292屋面梁：0.40×25×抹灰层：合计=22.119KN/m2、A~B轴楼面层:楼面荷载：=2×3.99×1.95×1-2×梁自重：=0.36×26×0.68-0.12EQ抹灰层:=0.01×0.65-0.12×20×2=0.212kN/m隔墙：=0.22×3.60-0.65粉刷：=3.60-0.65合计=24.65KN/m3、B~C轴屋面层:EQ屋面板荷载:=2×5.28×1.50×58=9.9EQ屋面梁：q2=0.30×25×0.50-0.12=2.85抹灰层：q合计=12.902KN/m4、B~C轴楼面层EQ楼面板荷载:=2×3.99×1.20×58=5.985EQ楼面梁：=0.30×25×0.65-0.12=3.975kN/mEQ抹灰层：=0.01×0.65-0.12×20×2=0.212kN/m合计=10.172KN/m5、A轴柱顶层集中荷载：板荷载:屋面梁自重：=25×0.25×EQ抹灰层：=0.01×0.40-0.12×2×17×女儿墙：合计=52.05kN6、A轴柱标准层集中荷载板荷载:=2×EQ楼面梁自重：=25×0.25×0.40-0.12×EQ抹灰层：=0.01×0.40-0.12×2×17×EQ外纵墙自重计算：=40.326kN合计=66.576kN7、B轴柱顶层集中荷载EQ屋面板荷载:=5.28×1.95×3.9×1EQ屋面梁：=25×0.25×0.40-0.12×EQ抹灰层：=0.01×0.40-0.12×17×2×合计=41.87KN8、B轴柱标准层集中荷载EQ楼面板:=3.99×1.95×3.9×12EQ楼面梁：=25×0.25×0.40-0.12×EQ抹灰层：p3=0.01×内纵墙：=48.645kN合计=77.225kN图4-2恒荷载作用荷载简图（kN）4.5活载标准值1、A~B轴EQ屋面板荷载:=2×2×1.95×1-2×0.292+2、A~B轴EQ楼面板荷载:=2×2×1.95×1-2×0.292+3、B~C轴EQ屋面板荷载:=2×2×1.20×58=3kN/m4、B~C轴EQ楼面板荷载:=2×2.5×1.20×58=3.75kN/m5、C~D轴EQ屋面板荷载:=2×2×1.95×1-2×0.292+6、C~D轴EQ楼面板荷载:=2×2×1.95×1-2×0.292+7、A轴柱顶层集中荷载EQ屋面板荷载:=2×2.00×1.95×5A轴柱集中荷载=9.5kN8、A轴柱其他各层集中荷载楼面上板荷载：=2×A轴柱竖向集中荷载=板传荷载=9、B轴柱顶层竖向集中荷载EQ屋面板荷载传递给梁:+EQB轴柱竖向集中荷载=板传荷载=p110、B轴柱标准层竖向集中荷载EQ楼面板荷载传递给梁:p1=2.00×1.95+EQB轴柱竖向集中荷载=板传荷载=p1=19.3kN图4-3活载作用下荷载简图（kN）4.6风荷载标准值根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），并参考设计基本资料可知风荷载的基本参数，由此可计算得到风荷载的标准值W式中字母代表含义：表4-3风载符号含义ω基本风压30kN/m2μ风荷载体型系数，取μsμ风压高度变化系数，地面粗糙度B类β风振系数取1.0h对于建筑顶层，上层柱高度为女儿墙高度的2倍，即2米h下层柱高；B迎风面的宽度，B＝3.9m集中风荷载标准值计算结果如表4-4所示。表4-4风载标准值离地高度Z/mWokN/m2himhjmWkkN22.05查表查表查表查表查表查表5.110618.45查表查表查表查表查表查表6.267514.85查表查表查表查表查表查表5.762111.15查表查表查表查表查表查表5.35777.65查表查表查表查表查表查表5.05444.05查表查表查表查表查表查表5.3703图4-4横向风荷载受力图(kN)4.7位移验算EQ采用标准组合进行计算非底层柱：底层柱：2~6层侧向刚度计算:A轴：B轴：底层侧向刚度计算:A轴：B轴：表4-5侧向位移D第A轴第B轴第C轴第D轴∑D1层12142.1814928.9214928.9212142.1854142.22层16878.8724916.4324916.4316878.8783590.63层16878.8724916.4324916.4316878.8783590.64层16878.8724916.4324916.4316878.8783590.65层16878.8724916.4324916.4316878.8783590.66层16878.8724916.4324916.4316878.8783590.6表4-6弯曲位移和剪切位移楼层Wk/kNVj/kN∑D(kN/m)层间位移（mm）层高（mm）位移角65.11065.110683590.60.06136000.0000156.267511.378183590.60.13636000.0000345.762117.140283590.60.20536000.0000535.357722.497983590.60.26936000.0000725.054427.552383590.60.32936000.0000915.370332.922654142.20.39345500.000080.00009<1/550=0.0018抗侧刚度满足要求

5内力计算恒载作用下内力计算采用分层法和弯矩分配法，首先取出其中一层，先梁上的梯形荷载转化成等效均布荷载，然后用弯矩分配法进行弯矩二层分配，前一章节已经得到了恒载标准值，所以本章节只进行弯矩分配，进而做出弯矩图计算简图、剪力计算简图和轴力计算简图。活载计算简图与恒载相似，故不赘述。风荷载作用下的内力计算采用分层法、反弯点法和D值法，先进行剪力分配，一般按线刚度分配，然后确定反弯点的位置，进而得出反弯点高度修正值，再由D值法确定各杆端弯矩，具体计算方法和过程见下。图5-1第10轴一榀框架节点标号图5.1竖向恒载标准值作用下的内力图5-2恒荷载作用下弯矩分配图（kN·m）图5-3恒载作用下弯矩图（kN·m）图5-4恒载作用下剪力图（kN）图5-5恒载作用下轴力图（kN）5.2竖向活载标准值作用下的内力图5-6活荷载作用下弯矩分配图（kN·m）图5-7活荷载作用下弯矩图（kN·m）图5-8活荷载作用下剪力图（kN）图5-9活荷载作用下轴力图（kN）5.3风荷载标准值作用下的内力表5-1第A轴柱反弯点位置层号h/mKyh/m63.60001.41001.260053.60001.41001.440043.60001.41001.620033.60001.41001.620023.60001.41001.800014.55001.79002.9600表5-2第B轴柱反弯点位置层号Kh/myh/m63.20003.60001.620053.20003.60001.620043.20003.60001.800033.20003.60001.800023.20003.60001.800014.06004.55002.5000表5-3风荷载下第A轴柱柱端弯矩和剪力计算层号Vi∑DDDimVimyh(m)Mc上Mc下Mb总65.110683590.616878.870.201.021.262.391.292.39511.378183590.616878.870.202.281.444.923.286.21417.140283590.616878.870.203.431.626.795.5610.07322.497983590.616878.870.204.501.628.917.2914.47227.552383590.616878.870.205.511.809.929.9217.21132.922654142.212142.180.227.242.9611.5316.9421.45表5-4风荷载下第B轴柱柱端弯矩和剪力计算层号Vi∑DDimMb右Mb左Vimyh(m)DMc上Mc下65.110683590.60.301.331.691.531.6224916.433.032.48511.378183590.60.304.075.163.411.6224916.436.755.52417.140283590.60.306.518.265.141.8024916.439.259.25322.497983590.60.309.4411.976.751.8024916.4312.1512.15227.552383590.60.3011.9215.128.271.8024916.4314.8914.89132.922654142.20.2814.8918.889.222.5014928.9218.8823.05图5-10风荷载作用下弯矩简图（kN·m）图5-11风荷载作用下剪力简图（kN）图5-12风荷载作用下轴力简图（kN）

6内力组合6.1弯矩调幅在内力组合之前，一般要先进行弯矩调幅，调幅一般不超过20%，而且主梁和柱不调幅，只对次梁和板进行调幅。之所以可以调幅，是因为钢筋混凝土的特性，主要是考虑到塑性铰的出现，出现塑性铰后内力会重分布，弯矩调幅之后，可以达到减小梁端钢筋的数量，便于施工的目的。在内力组合后，根据最不利内力组合，进行配筋计算。本结构的弯矩调幅的系数取0.9，满足要求，具体计算结果如下:图6-1调幅后恒载下弯矩简图（kN·m）图6-2调幅后活载下弯矩简图（kN·m）6.2内力组合各内力组合情况见辅助计算表格(附录A)7截面设计与配筋计算7.1梁配筋设计计算第6层：梁AB：1、左端M=-66.32kN·m选择2@20，实配面积为628mm2配筋率:ρ(%)2、跨中M=164.26kN·m选择3@200，实际面积为943mm2配筋率:ρ(%)=9433、右端支座：M=-120.75kN·m选择2@20实配面积为628mm2配筋率ρ(%)=表7-1第6层配筋表截面计算公式梁AB梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面6层-66.32164.26-120.75-45.7129.30.040.100.070.050.030.040.100.070.050.03293.2732.875513.0125277.1166.2410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.44表7-2第5层配筋表截面计算公式梁AB梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面5层-86.40148.80-141.96-44.9427.400.060.080.070.030.010.060.080.070.030.01439.73586.30513.01166.2455.41410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.44表7-3第4层配筋表截面计算公式梁AB梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面4层-153.04130.55-143.96-4325.190.060.080.070.040.010.060.080.070.040.01439.73586.30513.01221.6555.41410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.44表7-4第3层配筋表截面计算公式梁AB梁BC支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面3层-156.74134.30-124.10-43.1419.660.060.080.070.040.010.060.080.070.040.01439.73586.30513.01221.6555.41410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.44表7-5第2层配筋表截面计算公式梁AB梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面2层-158.88133.75-144.66--32.0220.310.060.080.070.040.010.060.080.070.040.01439.73586.30513.01221.6555.41410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.44表7-6第1层配筋表截面计算公式梁AB梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面1层-123.38145.59-147.20-67.4223.880.060.090.070.060.020.060.090.070.060.02439.73586.30513.01221.6555.41410.00410.00410.00340.00340.00实配钢筋/220220220216216实配面积649.00945.00649.00649.00649.00配筋率ρ(%)0.330.500.330.440.447.2梁斜截面受剪承载力计算取第六层作为典型，计算梁的斜截面受剪承载力VA右=142.44kN(1)对尺寸进行验算：0.25根据结果，可知满足。(2)对箍筋进行计算:0.7剩余各层计算如下：表7-7第6层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左6层142.44125.7627.5327.53659.59659.59498.71498.710.060.09-0.25-0.25实配钢筋1.011.011.011.01表7-8第5层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左5层119.97140.9018.1018.10667.59667.59523.71523.710.070.09-0.24-0.24实配钢筋1.011.011.011.01表7-9第4层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左4层132.27132.0916.3916.39667.59667.59523.71523.710.070.09-0.24-0.24实配钢筋1.011.011.011.01表7-10第3层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左3层131.24133.138.048.04667.59667.59523.71523.710.070.09-0.24-0.24实配钢筋1.011.011.011.01表7-11第2层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左2层126.59137.3612.6112.61667.59667.59523.71523.710.070.09-0.24-0.24实配钢筋1.011.011.011.01表7-12第1层梁配筋表截面计算公式梁AB梁BCA右B左B右C左1层111.69139.301.591.59667.59667.59523.71523.710.070.09-0.24-0.24实配钢筋1.011.011.011.017.3柱配筋计算取第六层为例，各层参照六层计算步骤：1、第A轴柱根据之前计算可知截面弯矩为115.76kN/m轴压比：N根据上述条件可知，故γre根据柱受力平衡条件计算如下：x=大小偏压是影响柱配筋的重要因素，大偏心受压的标准是：当x小于极限受压高度时；而小偏心受压的判定标准是：当x大于极限受压高度时：x=28.22mm<0.55×505=266.85mm综合考虑二阶效应对柱最不利截面的弯矩的影响，具体计算如下：ηCe=先按对称配筋考虑：=288.52m计算配筋小于规范中柱最小配筋面积，构造配筋即可满足要求:实配:8@20实际配筋率=4.99%2、第B轴柱弯矩为55.58kN/m轴压比：N根据上述条件，可知γre根据柱子的受力特点，可知：x=大小偏压是影响柱配筋的重要因素，大偏心受压的标准是：当x小于极限受压高度时；而小偏心受压的判定标准是：当x大于极限受压高度时：x=32.62mm<0.55×476=266.75mm综合考虑二阶效应对柱最不利截面的弯矩的影响，具体计算如下：取ζηnsM=按对称配筋考虑柱截面配筋计算：=289.7m根据规范，只需要按照构造配筋:实配:8@20实际配筋率=54.99%柱配筋计算见附表A-117.4柱斜截面受剪承载力计算表7-13柱剪力表柱编号NV剪跨比0.3×fc×AAsv/s体积配箍率kNkNA-6244.5253.552.621072.5<00.26A-5493.0838.932.531072.5<00.26A-4757.6839.882.531072.5<00.26A-31022.5942.282.531072.5<00.26A-21288.2640.092.531072.5<00.26A-11655.33326.072.551072.5<00.26B-6246.93-30.262.531072.5<00.26B-5555.63-33.562.531072.5<00.26B-4864.86-33.292.531072.5<00.26B-31175.10-35.562.531072.5<00.26B-21486.38-37.992.531072.5<00.26B-11806.76-35.0231072.5<00.26

8楼梯设计8.1楼梯设计说明根据建筑图可知，所有层高均为3.6m，3.9m为楼梯的开间距离，6.7m为楼梯的进深距离，本建筑设计为双跑楼梯。其中每跑楼梯踏步数均为11，踏面数为10，踏步的尺寸为300m150mm。本结构设计选用板式楼梯，其中选混凝土选用C30，钢筋选用HRB400级，具体的平面布置图，参见下图8-1。板厚取120mm。板的倾角，计算如下：α=cosα=0.894取1米宽的板带为计算单元，如下：8.2楼梯荷载计算表8-1梯段板荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载1：2水泥砂浆三角形踏步混凝土斜板板底抹灰总计6.9活荷