摘 要

本次设计内容为金悦湾住宅楼建筑结构设计，设计过程中运用多种专业软件，如AUTO CAD、天正建筑、PKPM、结构力学求解器等，在设计时严格按照规范执行，并多次进行计算以确保结果的准确性。

设计过程拥有多个分段过程，首先是了解房屋构型，根据住宅楼的地理位置、当地气象资料、地质资料、用途和所需功能设计户型布置平面结构，估算占地面积和层高，估算主要结构的尺寸，然后确定房屋的计算简图，建造计算模型；第二步是正式的计算过程，也是整个房屋设计中最重要的一环，大致分为荷载统计、各类荷载计算、内力组合，靠前的荷载统计及各类荷载计算与后面计算息息相关，要多次计算确保准确；第三步的内容是各类构件、楼梯及基础的计算，根据之前的内力组合结果找出最不利内力，以此作为依据计算配筋；最后是绘制相应的施工图，此步骤借助PKPM完成。

关键词：设计资料；内力统计与组合；构件配筋计算；楼梯及基础设计

Abstract

The design content is the architectural design of Jinyuewan residential building. The design process uses a variety of professional software, such as AUTO CAD, Tianzheng Building, PKPM, structural mechanics solver, etc., which are strictly implemented according to the specifications during design and are carried out several times. Calculate to ensure the accuracy of the results.

The design process has multiple segmentation processes. The first is to understand the building configuration, design the floor plan according to the geographical location of the residential building, local meteorological data, geological data, use and required functions, estimate the floor space and floor height, and estimate The size of the main structure, then determine the calculation sketch of the house, build the calculation model; the second step is the formal calculation process, which is also the most important part of the whole house design, which is roughly divided into load statistics, various load calculations, and internal force combinations. The front load statistics and various load calculations are closely related to the subsequent calculations. It is necessary to calculate multiple times to ensure accuracy; the third step is the calculation of various components, stairs and foundations, and find the most unfavorable internal force based on the previous internal force combination results. Use this as a basis to calculate the reinforcement; the last is to draw the corresponding construction drawing, this step is completed by PKPM.

Key Words: Design Resources; Internal force statistics and combinations; Component reinforcement calculation; Stairs and foundation design

目录

第1章 绪论 1

第2章 设计资料及相应内力统计与组合 2

2.1设计资料 2

2.2结构造型 3

2.3梁柱截面尺寸估算 3

2.4确定计算简图 4

2.5荷载统计 6

2.5.1恒载标准值 6

2.5.2活载标准值 7

2.6竖向荷载作用下的框架受力图 7

2.7风荷载计算 14

2.7.1 集中风荷载标准值计算 14

2.7.2柱抗侧移刚度D的计算 16

2.8水平地震作用计算 17

2.9内力计算 20

2.9.1恒载标准值作用下的框架内力计算 21

2.9.2 横向风荷载作用下的框架轴力计算 38

2.9.3 活载标准值作用下的框架内力计算 48

2.9.4 水平地震作用下的框架内力计算 48

2.10内力组合 54

2.10.1竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅 55

2.10.2控制截面处内力值的计算 55

2.10.3 内力组合 59

第3章 各构件的计算与设计 67

3.1框架柱截面设计 67

3.1.1轴压比验算 67

3.1.2截面尺寸复核 67

3.1.3框架柱正截面受弯承载力计算 67

3.1.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力计算 70

3.1.5斜截面受剪承载力计算 70

3.1.6裂缝宽度验算 70

3.2框架梁截面设计 70

3.2.1正截面受弯承载力计算 70

3.2.2斜截面受剪承载力计算 73

3.3楼面板的计算与设计 74

3.3.1 荷载计算 74

3.3.2弯矩计算 74

3.3.3配筋计算 75

3.4楼梯计算与设计 76

3.4.1 踏步计算 77

3.4.2楼梯斜梁计算 78

3.4.3平台板计算 79

3.4.4平台梁计算 80

3.5基础设计 82

3.5.1 作用与基础顶面上的荷载计算 82

3.5.2基础地面尺寸和埋置深度 83

3.5.3基础高度验算 84

3.5.4 基础底板配筋计算 87

第4章 结束语 90

参考文献 91

致谢 92

第1章 绪论

人类的建筑史宏大而绵长，从开始的栖木而屋到后来住进山洞，再到后来建造建筑，直至今日高楼林立，所有的建筑中必不可少的便是住宅楼，住宅楼具有最复杂的内部结构，为了满足人类生产生活需要，住宅楼可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”，虽然面积没有办公楼大，但是具有相对较完整的生活设施，给人更便利的生活环境。

住宅楼的设计一直是重中之重，不仅要追求外观的美观，还要考虑人们的需求，如采光、隔音等，住宅楼的安全性一直是设计的首位，在设计中要考虑最不利内力来设计，就是为了可以让住宅达到足够的安全性，可以满足正常的生产生活需要。

住宅楼的设计一般采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土结构是混凝土结构中的一种，具有取材容易、耐久性好、整体性好、可模性好、耐火性能好等优点，在设计过程中，需要严格按照混凝土结构设计规范等国家规范进行，在规范中没有详细规定的如梁、柱的尺寸等，可以依照工程经验取合理值，取值后多次验算，确保符合要求并且确保安全。

在设计计算书撰写过程中，利用多种软件进行辅助设计，利用Excel表格进行内力组合计算；利用AUTO CAD和天正建筑进行平面图、立面图、剖面图的绘制；利用结构力学求解器画各种荷载的弯矩图、剪力图、轴力图；在设计的最后利用PKPM绘制结构施工图。

第2章 设计资料及相应内力统计与组合

2.1设计资料

名称：金悦湾住宅楼建筑结构设计

总建筑面积：7400

建筑总高：22.45m

建筑总层：7

室内外高差：0.9m

气候数据:

基本风压：0.30kN/m

基本雪压： 0.10kN/m

结构平面布置图如图（图2.1）

图2.1 结构平面布置图

地质条件：地面粗糙图类别：B类，基础场地类别：Ⅱ类

震设防：抗震烈度为七度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第三组

材料选择:

混凝土：框架梁、柱和楼面板采用C30混凝土，基础和楼梯采用C20混凝土

钢筋：框架梁、柱纵向受力普通钢筋，采用热轧钢筋HRB400，楼梯斜梁、平台梁中纵向受力普通钢筋和基础底板受力钢筋，采用HRB335级，其余采用热轧钢筋HPB300，

墙体：240厚空心砌块填充墙，用1：2.5水泥砂浆砌筑，重度=18kN/

2.2结构造型

本工程选择如下的结构类型

结构体系：采用钢筋混凝土现浇框架体系

屋面结构：采用屋面板厚120mm的刚柔性相结合的钢混屋盖

楼面结构：采用楼板厚度为120mm的现浇钢混楼盖

楼梯结构：梁式楼梯 具体数据见后续计算

2.3梁柱截面尺寸估算

梁的最小截面高度为柱与柱、柱与墙之间距离的十四分之一至八分之一左右

根据结构计算简图，取轴线间的最大值，其最大值为6000mm有h=（1/8-1/14）=（1/8-1/14）×6000=（428-750）mm

因此，梁高度设置为600mm

矩形截面梁的高宽比一般取用二，据此梁宽度设置为b=300mm，最终，梁的截面尺寸设置为b×h=300mm×600mm

框架柱截面一般采用方形，截面尺寸一般取b=（1/12-1/18）H，其中H为计算高度

根据结构计算简图，底层的层高最大值为4450mm

有b=（1/12-1/18）H=（1/12-1/18）×4450mm=（247-370）mm，取b=300mm，柱的高宽比可取2.0，由于选择方形柱，h=2b=2×300mm=600mm，取b=h，因此选取柱的截面尺寸b×h=600mm×600mm

2.4确定计算简图

由于本次设计采用现浇楼面，则惯性矩取I=2I0，其中，I0=1/12bh2，梁的线刚度i=EI/l，其中E为混凝土的弹性模量，l为框架梁的计算跨度

对于A-B轴间框架梁

对于B-C轴间框架梁

对于C-E轴间框架梁

对于E-F轴间框架梁

对于底层柱

对于标准层柱

令增其余各杆的相对线刚度为

=1.25

底柱层高由二楼楼面的高度-基础底面的高度，由与地质条件确定，室内外高差根据规范定为-1.45m，第一层的层高数值为3.9m，由此可得底层柱高度为4.45m，其余各柱层高从楼面算至上一层楼面（即层高）均为3.0m，计算简图如图（图2.2）

图2.2 框架计算简图

2.5荷载统计

2.5.1恒载标准值

（1）屋面恒载标准值

防水层（刚性）：30mm厚C20细石混凝土防水 1.0

防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.4

结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17

找平层：15mm厚水泥砂浆 2×0.015×20=0.60

保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16

找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04×14=0.56

合计 6.89

（2）楼面恒载标准值

大理石面层、水泥砂浆擦缝

30mm厚1：3干硬性水泥砂浆 面上撒2mm厚素水泥 1.16

水泥浆结合层一道

结构层：20mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17合计 4.33

（3）梁自重

b×h=300mm×600mm

梁自重 25×0.4×（0.6-0.12）=3.60

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01[(0.60-0.12)×2 0.3]×17=0.21

合计 3.81

（4）柱自重

b×h=600mm×600mm

柱自重25×0.6×0.6=9

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×0.6×4×17=0.41

合计 9.41

（5）外墙自重标准层

240mm厚空心砌块填充墙 （3.0-1.55-0.6）×0.24×18=3.67

水刷石外墙面 （3.0-1.55-0.6）×0.5=0.43

水泥粉刷内墙面 0.85×0.36=0.22

合计 4.11

底层

240mm厚空心砌块填充墙 （4.45-1.55-0.6-0.4）×0.24×18=8.21

水刷石外墙面 1.9×0.5=0.95

水泥粉刷内墙面 1.9×0.36=0.68

合计 9.84

（6）内墙自重标准层

240mm厚空心砌块填充墙 （3.0-0.6）×0.24×18

水泥粉刷内墙面 2.4×0.36×2=1.73

合计 12.10

底层

240mm厚空心砌块填充墙 （4.45-0.6-0.4）×0.24×18=14.90

水泥粉刷内墙面 3.45×0.36×2=2.48

合计 17.38

（7）女儿墙自重

墙高1200mm 0.24×1.2×18=5.18

100mm的混凝土压顶 25×0.1×0.4 （1.3×2 0.4）×0.5=2.5

合计 7.39

2.5.2活载标准值

屋面和楼面标准活荷载取值

不上人屋面 0.5

楼面 0.5

雪荷载 0.1

屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，去两者其中较大值

2.6竖向荷载作用下的框架受力图

三角形及梯形荷载计算不便，可按等效均布荷载来计算^[1]，如图（图2.3）所示

标准层板荷载传递示意图如图（图2.4）所示

图2.3 三角形及梯形荷载换算为等效均布荷载示意图

图2.4 标准层板荷载传递示意图

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