镇江浙信-上河小区二号楼建筑结构设计

摘要

此毕业设计综合运用土木工程专业知识，根据设计任务书要求对镇江浙信一上河

小区二号居民楼进行建筑设计与结构设计。设计顺序为先进行建筑设计后进行结构设

计一。建筑设计时，依据建筑使用功能要求及建筑设计规范,首先进行建筑各层平面设计,

再进行立面、剖面及楼梯设计。并绘制建筑施工图。结构设计与建筑设计紧密关联，

是设计的重点。主要包括结构选型及布置、确定计算单元及计算简图、水平与竖向荷

载计算、侧移验算、结构内力计算、内力组合、构件截面配筋设计、楼面布置及配筋、

基础设计等内容。本工程采用钢筋混凝土框架结构，为纵横问承重体系，选择9轴17

轴行计算，计算时考虑地震作用。竖向内力包括竖I可恒载与活载作用下产生的内力，

计算时采用弯矩二次分配法，水平内力包括风荷载与地震作用下产生的内力，计算时

采用修正反弯点法。内力组合时考虑持久设计状况与地震设计状况下的内力组合,选

取最不利的内力组合进行截面配筋设计。

关键字：框架结构；建筑设计；结构设计；内力计算；配筋设计

目录

摘要

第1章引言1

1.1本设计的目的意义1

1.2设计内容1

1.3设计依据

第2章结构平面布置2

2.1结构体系与结构布置..............................................2

2.2工程概况.........................................................2

2.2.1气象条件...................................................2

2.2.2抗震设防...................................................2

2.2.3地质资料...................................................2

2.3框架柱结构平面图布置............................................2

2.4材料参数确认及尺寸估算..........................................3

2.4.1板厚估算...................................................3

2.4.2梁截面尺寸估算.............................................3

2.4.3框架柱截面尺寸确定.........................................4

2.4.4一幅框架尺寸简图...........................................4

第3章框架荷载计算6

3.1一桶框架简图及框架梁柱相对线刚度计算............................6

3.2恒载标准值计算..................................................8

3.2.1屋面•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••8

3.1.2楼面一....................................................9

3.3活荷载标准值计算...............................................10

3.3.1屋面和楼面活载标准值计算..................................10

3.3.2雪荷载标准值..............................................10

3.4竖向荷载内力计算。..............................................10

3.4.1恒载标准值计算。..........................................10

3.4.2活载计算..................................................18

3.5风荷载内力计算.................................................21

3.5.1风荷载标准值计算..........................................21

3.5.2风荷载作用下的位移验算....................................22

第4章内力组合..............................................26

4.1柱内力组合......................................................28

4.2梁内力组合......................................................29

第5章截面设计...............................................31

5.1梁截面设计.....................................................31

5.1.1框架梁配筋设计计算........................................34

5.1.2梁斜截面受剪承载力计算....................................39

5.2柱的配筋计算...................................................40

5.2.1剪跨比和轴压比验算........................................40

5.2.2柱配筋计算................................................41

5.2.3柱斜截面受剪计算..........................................45

第6章现浇楼板设计.......................................48

第7章基础设计..............................................51

7.1.1边柱柱底..................................................51

7.1.2中柱柱底：................................................51

7.2确定基础底面积.................................................52

7.2.1边柱锥形基础..............................................52

7.2.2中柱双柱基础..............................................52

7.3基础结构设计...................................................53

7.3.1基底净反力................................................53

7.3.2冲切验算..................................................53

7.3.3配筋......................................................53

总结...........................................................55

致谢.........................................

参考文献.......................................................56

第1章引言

1.1本设计的目的意义

毕业设计是大学结束阶段的重要环节，首先，这是对在西南学习期间的一个总结。

有必要运用所学的知识，如建筑学、结构力学、混凝土设计原理等理论知识来解决实

际工程的建筑设计和结构设计，其次是会熟练应用CAD平面绘图软件，将设计意图

落实到电脑中，同时需要掌握使用PKPM、天正、探索者等辅助设计软件，其中CAD、

天正用于建筑制图，PKPM用于结构分析，探索者用于结构制图。真正做到理论和

实际结合，为就业工作做好准备。

1.2设计内容

建筑施工方案需要确定建筑平面，建筑主体结构，框架梁柱的尺寸，以及一根框

架的重力计算，艮J恒载内力，活载内力风荷载内力，地震内力，

第2章结构平面布置

2.1结构体系与结构布置

x

本建筑结构体系使用框架结构，结构布置即轴网布置选用450012（X方

向）,5400,4200,5400（Y方向）,单位mm。

2.2工程概况

镇汀浙信.上河小区2号楼，总建筑面积约为4050nf,五层楼，室内±0.00相当

于绝对标高8.200m。根据已知的气象资料，地质条件，和设计要求，进行其中2号

楼的建筑和结构设计。以下为建筑与结构设计资料。

2.2.1气象条件

基本风压：0.40kN/m2,基本雪压：0.4kN/m2。

2.2.2抗震设防

抗震设防烈度为7度，地震基本加速度为0.15g,设计地震组为第一组。

2.2.3地质资料

该工程以粉质黏土作为基础持力层，承载力特征值&=240即工

2.3框架柱结构平面图布置

图2.1框架柱网平面布置

2.4材料参数确认及尺寸估算

因该住宅楼框架结构略复杂，手算部分选取有图2.1中4轴、7轴进行计算，一

是一根框架结构相对对称，便于计算，二是荷载对称(为简化计算，实际工程荷载不

等)。

2.4.1板厚估算

根据结构布置可知，计算板跨度最大为4500mm,混凝土双向板的厚度不应小于

跨度的1/40,单向板不小于板厚的1/30,因此L=4500/40=112.50mm。

经比选，取楼层板厚h=120mmo

2.4.2梁截面尺寸估算

AB轴、CD轴横向框架梁：

由建筑平面图以及柱网布置可知，梁横向跨度为5400mm。

梁高

h=(--^)x/=f-——)X5400=615mm—450mm.

\812/\812/

取h=500mm

梁宽

b=—g)Xh=(g—g)*500=250/n/n~167/n/n«

b=250mm

BC轴横向框架梁：

由建筑平面图以及柱网布置可知，梁横向跨度为4200mm。

梁高；

h=(------X/=(----------X4200=525mm—350mm*

\812/\812/

取h=400mm

梁宽取b=250mm

纵向框架梁

梁高:

h=x/=

（8-i2）（1-i2）X4500=562/nm—375mm^

取h=500mm

梁宽:

b=（；-；）X力=（；-；）X500=250m/n〜167/n/n”

取b=250mm

2.4.3框架柱截面尺寸确定

以4轴柱为例，结合混凝土规范，对柱尺寸进行估算。

N=§FqE力LMXI/C

对于边柱（即A、D轴）:

N1.3X45X2.7X14X103XS

A>-------=----------------------------------------=90962mm

一IPNK0.85X14.3

对于中柱（即B、C轴）：

N1.3X4.8X45X14X103X5

A>-------==155492mm

名"IPNK0.85X14.3

口与楼层单位面积荷载，可取q=12-14kN/m2

N：柱轴向压力估算值

n：楼层数

%极限轴压比，按照0.85考虑

因为是方形柱，边长最小值bc=hc=394.42mm

根据任务书及规范可知抗震烈度为7度。综上，选择柱尺寸hc=hc=400mm。

2.4.4—根框架尺寸简图

一根框架尺寸简图如下：

（注：本节以下图横向轴网布置标号皆与建筑图一致，本节以上横向轴网、纵向

轴网布置皆与图2.1一致，特此说明）

250X500250X400250X500

A

000

000

g444

coXXX

eo000

000

444

250X500250X400250X500

000

000

g444

coXXX

co000

000

444

250X500250X400250X500

、V

000

000

o444

eoXXX

co000

000

444

、250X500250X400250X500

000

000

g444

eoXXX

co000

000

444

、250X500250X400250X500

、

000

404040

s

zXXX

p00

000

4044

x____\111

54001

54004200

/t__________

:15000

/-------------------------------T

B(CE)G

图2.2一根框架梁柱尺寸简图

第3章框架荷载计算

3.1一根框架简图及框架梁柱相对线刚度计算

根据教材和规范，框架结构的计算高度的从下部是基础的顶部。所以计算出的列

的高度是基准深度，室内和室外高度差，和第一层地板高度的总和。从建筑图上可以

看出，该工程室内外高差为-0.45m。检查基础规格。地基的最小埋入深度不得小于

0.5m。所以，基珀的初始掩埋深度为1.4m,从顶部到0.000的高度为0.95m。层高为

3.30m,所以计算出的第一列长度为4.25m。

根据之前学过的教材及相关规定可知，框架结构的下部是基础的上部。因此，立

柱高度为基础埋深、室内外高差与第一层高度之和。根据建筑图纸，项目内外的高差

为-0.45米。根据地基规范，地基最小埋深不小于0.5m。因此，基础的初始埋深为1.4m,

从基础顶部到0.000的高度为0.95m,第一层的高度为3.3m。

框架结构粱和板为现浇结构，整体性较好，根据课木及规范条文说明，对于两侧

有楼板相连梁其刚度应适当放大，1=2/。，对于单侧楼板的框架梁，如边跨以及开洞

框架梁1=1.5/。（人，为无翼缘梁截面惯性矩）。

求解梁线刚度：

025X053

2XX3X107

12

=28900kN.m

025X0.43

X3X107

12

=19000kN.m

4.2

025X053

2X----------X3X107

12

=28900kN.m

求解柱线刚度:

0.44

3X107X

EI

U=15058.82kN.m

百4.2S

.0.44

E!3X10X-TT

i=—=---------_—=19393.94kN.m

6H3.3

以底层柱作为刚度基本单位，将其他构件刚度进行换算，计算所有构件相对线刚

度:

框架梁、柱相对线刚度计算:

梁BC、EG:

.「19000.

梁CE:

1-15058.82一1.2。

非底层柱:

1.921.261.92

g1.291.291.291.29

1.921.261.92

S1.291.291.291.29

釜

1.921.261.92

S1.291.291.291.29

g

sco

1.921.261.92

o

o1.291.291.291.29

CQ

1.921.261.92

g1111

-;

j

/_________,

15000

B(CEG

图3.1框架梁柱的相对线刚度计算简图

3.2恒载标准值计算

3.2.1屋面

X

23mm厚素混凝土0.02325=0.58

kN/m2

隔水层+防水层0.40kN/m2

X

水泥砂浆找平0.0220=0.40

kN/m2

X

水泥砂浆找坡0.0220=0.40

kN/m2

硬质聚氨酯泡沫板0.30kN/m2

X

钢筋混凝土楼板0.1225=3.00

kN/m2

X

水泥砂浆粉底0.0120=0.20

kN/m2

总计5.28kN/

m2

3.1.2楼面一

14厚水磨石地面

X

0.01428=0.39kN/m2

10厚水泥砂浆找平

X

0.01020=0.20kN/m2

素水泥浆道

X

0.01020=0.20kN/m2

X

钢筋混凝土楼板0.1225=3.00

kN/m2

X

水泥砂浆粉底0.0120=0.20

kN/m2

总计3.99kN/

m2

3.3活荷载标准值计算

3.3.1屋面和楼面活载标准值计算

根据荷载规范第四章

屋面荷载(上人)2kN/

m2

普通楼面2kN/m2

走廊2.5kN/

m2

3.3.2雪荷载标准值

根据《结构荷载设计规范》6.1.1

Sk=1X0.4=0.40

根据荷载规范，屋面活荷载采用活载与雪载中较大值参与荷载组合。

3.4竖向荷载内力计算。

3.4.1恒载标准值计算。

(1)B〜C、E〜G轴间框架梁荷载计算

屋面层：

屋面板荷载传递给梁：(梯形荷载)

=2X5.28X2.25X(1-2X0.422+0.423)=17.138

kN/m

屋面梁自重计算：

q2=0,2SX25X(0.S0-0.12)=237S

kN/m

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

q3=0.01X(0.50-0.12)X20X2=0,152

kN/m

梁上线荷载二板传荷载+梁自重

・・

<h+<h+F2375+17.138+0.1SkN2/=m19.66S,KT/

楼面层：

楼面板荷载传递给梁：

23

qx=2X3.99X2.25X(1-2X0.42+0.42)=12,951

kN/m

楼面梁自重计算：

q.=0.25X25X(050-0.12)=2.375

kN/m

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰：

q3=0.01X(0.50-0.12)X20X2=0.152

kN/m

隔墙重量标准值计算：

q4=0,20X(330-0.S0)X8.70=4.87

kN/m

隔墙两侧粉刷重量标准值计算：

q5=(330-0.S0)X2X17X0.02=1.9

kN/m

梁上线荷载二板传荷载+梁自重+隔墙荷载

=qi+电+q?+q$+口邑12.951+2.375+0.152+4.87+L9=22.248kN/m

(2)C〜E轴间框架梁荷载计算

屋面层：

屋面板荷载传递给梁：(三角形荷载)

qx=2X5.28X2.10X-=13.86

kN/m

屋面梁自重计算:

q2=0.25X25X(0.40-0.12)=1.75

kN/m

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

q3=0.01X(0.40-0.12)X20X2=0.112

kN/m

梁上线荷载二板传荷载+梁自重

=q+q+q=1.75+13.86+0.112=15.722.

tf2p3kNKT/m

楼面层:

楼面板荷载传递给梁:

qx=2X3.99X2.10X2=10.474

kN/m

梁尺寸：b=250mm；h=400mm

楼面梁自重计算:

q=0.25X25X(0.40-0,12)=1.7S

2kN/m

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

q3=0.01X(0.40-0.12)X20X2=0,112

kN/m

梁上线荷载二板传荷载+梁自重

=%+q?+qk175+0.112+10.474=12.336^

(3)B轴、G轴柱竖向集中荷载计算

顶层

女儿墙重量标准值计算：

=0.20X25Xo.l+0.SX(1.00X2+0.20)+18X0.20X0.90=4.84

N/m

板荷载通过板块分隔传递给框架梁：

/、51

Pi=2X(S.28X2.25)X-X4.5X-=16.71+16.71=33.42kN

b2

屋面梁自重：

P2=25X0.25X(0.50-0.12)X(4.5-0.4)X：+25*0.25X(0.50-0.12)

x(4.5-0.40)Xi=9.74kN

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰：

p3=0.01x(0.S0-0.12)x2X17x(4.S0-0.40)+0.01X(0.50-0.12)

X17X2X(450-0.40)=0.53kN

女儿墙自重：

p4=4.84X(4.5+4.5)X1=21.78kN

B轴柱竖向集中荷载二梁自重+楼板及面层自重+女儿墙自重+粉刷自重

=Pi+P:+Pa+P4=053+974+33.42+21.78=65.47kN

标准层

楼面板荷载通过板块分隔传递给框架梁：

/、51

Pi=2X(3.99X2.25)X-X4.5X-=12.62+12.62=25.24UN

82

楼面梁自重；

p2=25X0.25X(0.50-0.12)X(4.5-0.4)X1+25X0.25X(050-0.12)

X(45-0.40)xi=9.74kN

2

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

p3=0,01x(0.50-0.12)x2x17x(4.50-0.40)+0.01X(0.50-0.12)

X17X2X(450-0.40)=0.53kN

外纵墙自重计算：

标准层外纵墙自重

=(1.20X1.40)X0.4S=0.76kN

对窗户自身重量进行计算

对窗外(即扣除窗户部分)墙体重量进行计算：

4.S0+4.S01/、

=(330-0.50)X----------1.20X140]X(0.20X8.70+050)=24.46kN

对保温层重量进行计算：

r4.S0+4.501

=I(3.30-050)X----------1.20X1.40X0.07X1450=11.08kN

对粉刷层重量进行计算：

r4.5+451

=1(33-0.S)X——-———1.2X1.4lX0.02X2X17=7.43kN

外纵墙自重=窗户+保温层+墙体+粉刷=P4=24.46+7.43+l1.08+0.76=43.73kN。

B轴柱竖向集中荷载二楼板及面层自重+梁自重+外纵墙自重+粉刷自重

=Pi+P2+P3+P4=053+9.74+25.24+43.73=79.24kN

(4)C轴、E轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁：

23

px=(5.28X2.25)XX4.5X1+5.28X2.10X(1-2X0.47+0.47)

82

x4.5X|+528X2.10x(1-2x0.472+0,473)X45X1

/、51

+(5.28X2.25)X-X4.5X-=16.71+16.71+16.52+16.52

=66.46kN

屋面梁自重:

p2=25X0.25X(050-0.12)X(450-0.40)X1+25X0.25X(050-0.12)

X(450-0.40)x1=9.74kN

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆：

p3=0.01x(0.S0-0.12)X17X2X(450-0.40)+0.01X(0.S0-0.12)X17

X2X(450-0.40)=0.53kN

C轴柱竖向集中荷载二板荷载+粉刷+梁自重

=Pi+p2+p3=66.46+974+0.53=76.73kN

标准层

楼面板荷载传递给梁：

PJ=(3.99X2.25)X|X45X1+3.99X2.10X(1-2X0.472+0.473)

o2

x4.5X1+3.99x2.10x(1-2x0.472+0,473)X45X1

/、51

+(3.99X2.25)X_X4.5X-=12.62+12.62+12.48+12.48

=50.2kN

楼面梁自重：

p2=25X0.25X(0.50-0.12)X(4.50-0.40)X1+25X0.25X(050-0.12)

x(430-0.40)XA=9.74kN

4

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

p3=0.01x(0.50-0.12)x17x2x(4.50-0.40)+0.01X(0.50-0.12)X17

X2X(4.50-0.40)=0.53kN

标准层内纵墙自重

对门重量进行计算:

=(0.90X2.10)X0.30=O.S7kN

对门外(即扣除门框范围的面积)墙体重量进行计算：

r450+450I/、

=1(330-0.50)X--------------0.90X2.10X(0.20X8.70+0.50)=23.99kN

对墙体粉刷重量进行计算：

r450+4501

=[(330-0.50)X--------------0.90X2.101X0.02X2X17=7.28kN

内纵墙荷载合计=墙体自重+粉刷自重+门自重=

P4=23.99+0.57+7.28=31.84kN

C轴柱竖向集中荷载二梁自重+粉刷自重+内纵墙自重+板传荷载

=Pi+P2+P3+P4=50.2+9.74+0.53+31.84=92.31kN

19.66515.72219.665

65.4776.7376.7365.47

22.24822.248

12.336

79.2492.3192.3179.24

22.24822.248

12.336

79.2492.3192.3179.24

22.24822.248

12.336

79.2492.3192.3179.24

22.24822.248

12.336

79.2492.3192.3179.24

540042005400

15000

/1

I3(

〕IiG

图3.1恒载作用下荷载简图

（注：此处BC、EG轴板传来的梯形恒载和CE轴板传来的三角形恒载均已转化成均

—^ql2

布荷载，在后面计算杆件固端弯矩时均用12计算，一是方便计算，二是提高计

算准确率，因此图中未有梯形和三角形荷载。）

3.4.2活载计算

(1)BC轴、EG轴间框架梁

屋面层

屋面板荷载传递给梁：

q=2X2X2.25X(1-2X0.422+0.423)=2X3.25=6.5

kN/m

楼面板荷载传递给梁：

q=2X2.00X225X(1-2X0.422+042。=2X325=6.S

kN/m

(2)CE轴间框架梁

屋面层

屋面板荷载传递给梁：

q=2X2X2.10X|=2X2.63=5.26

8kN/m

楼面层

楼面板荷载传递给梁：

q=2X2.5X2.10X三=2X3.28=6.56

8kN/m

(3)B轴、G轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁：

/、51

p=2X(2.00X2.25)X-X4.50X-=2X6.33=12.66kN

口2

=p=12.66kN

B轴柱竖向集中荷载二板传荷载

标准层

楼面板荷载传递给梁：

/、51

p=2X(2.00X2.25)X-X4.50X-=2X6.33=12.66kN

B轴柱竖向集中荷载二板传荷载=P=1266kN

(4)C轴、E轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁：

p=(2.00X2.25)X4.50X：+2X2.10X(1-2X0.472+0.473)X45

o2

x1+2X2,10X(1-2X0.472+0.473)X4.5X1+(2.00X2.25)

51

X-X4.50X-=6.33+6.26+6.26+6.33=25.18kN

82

C轴柱竖向集中荷载二板传荷载=p=25.18kN

标准层楼面板荷载传递给梁:

p=(2.00X2.25)X4.50X1+25X2.10X(1-2X0.472+0,473)

82

1

X4.SX-+2SX2.10X(1-2X0.472+0.473)X4.5X-

2

51

+(2.00X2.25)X-X4.50X-=6.33+7.82+7.82+633

82

=28.3kN

C轴柱竖向集中荷载二板传荷载=p=283kN

6.55.266.5

12.6625.1825.1812.66

6.56.566.5

12.6628.328.312.66

6.56.566.5

12.6628.328.312.66

6.56.566.5

12.6628.328.312.66

6.56.566.5

12.6628.328.312.66

54004200,5400

*/--/

15000

/

BCEG

（注