摘 要

本设计题目为雅居花园住宅楼建筑结构设计，采用框架结构，总建筑面积约为3000平方米，建筑层数为5层，建筑总高13m。

本设计主要包括建筑设计部分和结构设计部分两大部分。由于本次设计为住宅楼设计，建筑设计部分主要要完成的内容包括，舒适的居住环境，建筑内里空间的合理布置，优美的平面造型、立面造型，良好的采光和通风，紧急事故人员疏散通道等因素；而结构设计部分主要要完成的任务包括，标准层的结构平面布置；恒荷载、活荷载、风荷载以及地震荷载的计算与效应组合；梁、柱截面设计及配筋计算；标准层现浇楼板的内力分析和设计；现浇楼梯的内力分析与设计；基础形式的确定、及其内力分析与设计；结构各构件截面的配筋图与施工图的绘制。

关键词：住宅楼；水平荷载；内力组合；截面尺寸；配筋

Abstract

The design topic is the architectural design of the residential building of Yaju Garden, which adopts a frame structure with a total construction area of approximately 3,000 square meters, a building with 5 floors and a total height of 13 meters.

This design mainly includes two parts: the architectural design part and the structural design part. As this design is a residential building design, the main contents of the architectural design include the comfortable living environment, the reasonable layout of the space inside the building, the beautiful plane shape, the facade shape, good lighting and ventilation, and emergency personnel evacuation. Channels and other factors; and structural design part of the main task to be completed, including the standard plane structure layout; constant load, live load, wind load and seismic load calculation and effect combination; beam, column section design and reinforcement calculation; standard Analysis and design of internal force of floor cast-in-situ slabs; analysis and design of internal forces of cast-in-situ staircases; determination of basic forms, analysis and design of internal forces; drawing of reinforcement bars and construction drawings of cross-sections of structural members.

Key words: Residential building; horizontal load; internal force combination; section size; reinforcement

目 录

第1章 绪论 1

第2章 荷载统计及内力计算与组合 2

2.1 设计资料 2

2.2 结构选型 3

2.3 梁柱截面尺寸初估 3

2.4 计算简图的确定 3

2.5 荷载统计 5

2.5.1 恒载标准值 5

2.5.2 活载标准值 7

2.6 竖向荷载下框架受荷总图 7

2.7 风荷载标准值计算 13

2.7.1 柱抗侧移刚度D的计算 14

2.8 水平地震作用计算 16

2.9 内力计算 19

2.9.1 恒载标准值作用下的框架内力计算 19

2.9.2 横向风荷载作用下的框架内力计算 34

2.9.3 活载标准值作用下的内力计算 42

2.9.4 水平地震作用下的框架内力计算 44

2.10 内力组合 47

2.10.1 竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅计算 47

2.10.2 控制控制截面处内力值的计算 48

第3章 构件截面设计与配筋计算 53

3.1 框架梁柱截面设计与配筋计算 53

3.1.1 框架柱截面设计 53

3.1.1 框架梁截面设计 56

3.2 楼面板设计 59

3.2.1 荷载计算 59

3.2.2 配筋计算 59

3.3 楼梯设计 60

3.3.1 踏步计算 61

3.3.2 楼梯斜梁计算 62

3.3.3 平台板计算 63

3.3.4 平台梁计算 64

3.4 基础设计 65

3.4.1 作用于基础顶面上的荷载计算 65

3.4.2基础底面尺寸及埋置深度 66

3.4.3 基础高度验算 68

3.4.3 基础底板配筋计算 69

第4章 结束语 72

参考文献 73

致 谢 74

1. 绪论

住宅楼是专供人们居住的房屋，住宅楼不仅要给人们带来一个舒适的环境，还要处理好与自然的关系，所以住宅楼除了美观、居住舒适，还要节约材料、经济、符合节能、保护环境。就我国目前阶段而言，一般住宅楼还是以框架结构为主。

目前我国的建筑主要还是框架结构，框架结构具有空间分隔灵活，自重轻，节省材料的特点。可以较灵活地配合建筑平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。当然，框架结构也存在一些缺点，框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，所以要对框架主梁的截面尺寸和形状进行调整，以达到建筑的安全性要求。

本次设计的主要内容是雅居花园住宅楼的建筑结构设计，总建筑面积约为3000平方米，建筑总高13m，建筑层数为5层，底层层高2.45m，标准层高2.75m，室内外高差0.15m。基本风压，地面粗糙度类别为B类，基础场地类别为II类，抗震烈度为7度，建筑重要性类别为丙类，使用年限为50年。结构采用整体现浇钢筋混凝土框架结构，基础位置下独立基础。

设计过程中主要用到了《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构设计》、《工程结构抗震设计》、《高层建筑结构设计》、《房屋建筑学》、《土地学与基础工程》等理论基础。此外，还用到了许多辅助设计软件，比如AUTOCAD、天正建筑、PKPM、结构力学求解器等相关计算机辅助软件的的使用。此次毕业设计，是对大学四年生活和学习的一次总结，通过毕业设计让我们对建筑结构设计有了一个全新的认识，对建筑工程的设计有了更全面的了解，也为今后走向工作打下了坚实的基础。

1. 荷载统计及内力计算与组合

2.1 设计资料

（1）工程名称：雅居花园住宅楼建筑结构设计

（2）建设地点：河北省保定市徐水区。

（3）工程概况：总建筑面积约为3000平方米，建筑总高13m，建筑层数为5层，

底层层高2.45m，其他层层高2.75m，室内外高差0.15m。具体情况如图2.1^[1]所示。

（4）气象资料：基本风压 =0.35kN/m^2[2] 。

图2.1 结构平面布置图

（5）地质条件：地面粗糙度类别为 B 类，基础场地类别为 II 类。

（6）抗震设防：抗震烈度为 7 度。

（7）材料选用：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：框架梁柱纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB400,楼梯斜梁、平台梁中纵向受力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：200厚空心砌块填充墙，用1:2.5水泥砂浆砌筑，重度 γ=11.8kN/m³。

2.2 结构选型

进行结构设计时，首先要选择各类结构的形式。结构选型是否合理，不但关系到是

否满足使用要求和结构受力是否可靠，而且也关系到是否经济和是否施工方便等问题。

结构选型的基本原则是：

（1）满足使用要求；

（2）受力性能好；

（3）施工简便；

（4）经济合理。

结构选型涉及的内容较多，应根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经技术、经济条件比较综合确定。 根据上述结构选型基本原则，本工程选择如下结构类型：

（1）结构体系：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。

（2）屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120mm。

（3）楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚120mm。

（4）楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。

2.3 梁柱截面尺寸初估

（1）梁的最小截面高度 h=1/8~1/14l₀^[3]，其中l₀为柱与柱或柱与墙之间的距离。根据结构计算简图，l₀最大值为5400mm，因此选取梁高度 h=500mm，矩形截面梁的高宽比 h/b一般取2.0~2.5，据此选取梁宽度 b=250mm。

（2）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为层高。根据结构计算简图，H最大值为3450mm，因此选取柱截面尺寸 b=500mm。

2.4 计算简图的确定

框架各构件在计算简图中均用单线条代表，各单线条代表各构件形心轴所在位置线。因此，梁的跨度等于该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。为简 化起见，底层柱高可从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱高可从下一层楼面标 高算至上一层楼面标高，顶层柱高可从顶层楼面标高算至屋面标高。取①轴上的一榀框架进行设计计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.0m，首层层高为2.45m，故底层柱高3.45m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），均为2.75m，计算简图如图2.2所示。不同的楼面结构与框架梁的连接构造不同，在现浇楼面中，楼面板的钢筋与 框架梁的钢筋交织在一起，混凝土同时浇灌，整体性较好^[4]。在计算框架梁的截面惯性矩时，要考虑楼面板与梁连接使梁的惯性矩增加的有利影响。为简化起见，当采用现浇楼面时,边框架梁取I=1.5I₀^[4]。其中，I₀为梁按矩形截面计算得到的惯性矩，I₀=bh³/12。梁的线刚度为i=，其中E为混凝土弹性模量， l为框架梁计算跨度。

边跨梁，即D-C/B-A 轴间框架梁：

i_DC==3.0×10⁷× × 1.5×0.25×0.5³/3.6=3.3×10⁴kN·m

i_CB==3.0×10⁷× × 1.5×0.25×0.5³/5.4=2.2×10⁴kN·m

i_BA==3.0×10×⁷ ×1.5×0.25×0.5³/4.5=2.6×10⁴kN·m

底层柱：

i_底==3.0×10×⁷×1.5×0.5⁴/3.6=4.5×10⁴kN·m

标准层柱：

i_标==3.0×10⁷ ×1.5×0.5⁴/3.6=5.7×10⁴kN·m

令i_标=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：

i_DC==0.58 i_CB==0.39

i_BA==0.46 i_底=0.8

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）：30 厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m²

防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.4kN/m²

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

找平层：20厚水泥砂浆 2×0.02×20=0.80kN/m²

保温层：60厚矿渣水泥 0.06×14.5=0.87kN/m²

找坡层：30厚水泥石灰焦渣砂浆3‰ 找平 0.03×14=0.42kN/m²

合计 6.89kN/m²

（2）楼面恒载标准值

大理石面层水泥砂浆擦缝

30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16kN/m²

水泥浆结合层一道

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

合计 4.33kN/m²

（3）梁自重

b×h=400mm×800mm

梁自重 25×0.25×（0.50-0.12）=2.4kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[(0.50-0.12)×2 0.25]×17=0.17kN/m

合计 2.57kN/m

（ 4 ）柱自重

b×h=500mm×500mm

柱自重 25×0.6×0.6=6.25kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×0.5×4×17=0.34kN/m

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