摘 要

本设计为唐山丰南区某电子公司员工宿舍楼设计，主要设计内容包括建筑设计与结构设计。

本设计为六层混凝土框架结构，建筑面积6000m²，建筑平面、立面体型规则。

建筑设计包括首层、标准层、六层建筑平面图，屋顶排水平面图，建筑正立面、左立面、背立面、右立面图，楼梯处剖面图以及相关的设计说明和门窗表。

结构设计包括框架设计、梁板柱的配筋计算、基础配筋计算和楼梯设计。本计算书着重取一榀横向框架计算水平、竖向荷载作用下结构内力，并进行内力组合找出最不利组合，计算配筋。其中设计涉及到底部剪力法、D值法、二次弯矩分配法、塑性铰线法等方法，严格依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010等规范取值计算。

本计算书最后采用PKPM2010-V4.3版本软件进行建模计算并将手算与电算结果进行对比分析，利用软件得出混凝土结构施工图。

关键词：建筑设计；结构设计；规范；PKPM

Abstract

This design is designed for the staff dormitory building of an electronics company in Fengnan District of Tangshan. The main design contents include architectural design and structural design.

The design is a six-story concrete frame structure with a building area of ​​6,000 m2, and the building plan and faccedil;ade are regular.

The architectural design includes the first floor, standard floor, six floor plan, roof drainage plan, building facade, left facade, back facade, right elevation, stairway profile and associated design descriptions and door and window tables.

Structural design includes frame design, reinforcement calculation for beam and slab columns, basic reinforcement calculations and stair design. This calculation book focuses on the horizontal frame to calculate the horizontal force under the horizontal and vertical loads, and combines the internal forces to find the most unfavorable combination and calculate the reinforcement. The design involves the methods of bottom shearing force, D value method, secondary bending moment distribution method, plastic hinge line method, etc., strictly according to 'Building Structure Load Specification' GB50009-2012, 'Concrete Structure Design Specification' GB50010-2010, Code for seismic design of buildings GB50011-2010 and other specifications are calculated.

This calculation book finally uses PKPM2010-V4.31 version software to carry out modeling calculation and compares the hand calculation with the computer calculation result, and uses the software to obtain the concrete structure construction drawing.

Key Words: architectural design, structural design, specification, PKPM

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计摘要 1

1.2工程概况 1

1.3设计依据 1

1.4结构选型 2

1.5结构缝设置 2

1.6地基与基础 2

第2章 材料选择、构件尺寸确定和计算简图 3

2.1构件材料选择 3

2.2结构平面布置图 3

2.3梁、柱、板截面尺寸 5

2.3.1梁截面尺寸 5

2.3.2柱截面尺寸 5

2.3.3板截面尺寸 6

2.4基础埋深 6

2.5框架计算简图 6

第3章 框架刚度计算 8

3.1梁、柱线刚度 8

3.2框架侧向刚度 9

3.3横向框架侧向刚度比验算 12

第4章 重力荷载和水平荷载计算 14

4.1重力荷载标准值 14

4.1.1屋面和楼面永久荷载标准值 14

4.1.2屋面和楼面可变荷载标准值 14

4.1.3梁、柱重力荷载标准值 14

4.1.4墙体重力荷载标准值 15

4.2重力荷载代表值 15

4.3水平地震作用计算 17

4.3.1结构自振周期 17

4.3.2水平地震影响系数 18

4.3.3水平地震作用标准值 18

4.4风荷载作用计算 20

第5章 水平荷载作用下框架结构分析 23

5.1水平地震作用 23

5.1.1剪重比和侧移验算 23

5.1.2内力计算 24

5.2风荷载作用 28

5.2.1侧移验算 28

5.2.2内力计算 28

第6章 竖向荷载作用下框架结构分析 32

6.1计算单元简图 32

6.2荷载计算 32

6.2.1恒载计算 32

6.2.2活载计算 37

6.3内力计算 41

6.3.1恒载内力 41

6.3.2活载内力 51

第7章 内力组合 60

7.1弯矩调幅 60

7.2内力调整 62

7.3内力组合 70

第8章 梁、柱、板截面设计 91

8.1梁截面设计 91

8.1.1内力选择和设计步骤 91

8.1.2设计参数 91

8.1.3配筋计算 91

8.2柱截面设计 105

8.2.1内力组合和步骤 105

8.2.2设计参数 105

8.2.3配筋计算 105

8.3现浇板设计 120

8.3.1设计参数 120

8.3.2荷载计算 120

8.3.3双向板 120

8.3.4单向板 122

8.3.5其他板 124

8.4节点设计 126

第9章 基础设计 129

9.1设计资料 129

9.2基础梁设计 129

9.3 D柱独立基础设计 129

9.3.1荷载计算 129

9.3.2基础底面尺寸的确定 130

9.3.3基础立面尺寸的确定 131

9.3.4基础配筋的计算 133

9.4 B、C双柱联合基础设计 135

9.4.1荷载计算 135

9.4.2双柱联合基础尺寸的确定 136

9.4.3双柱联合基础内力计算 136

9.4.4双柱联合基础高度验算 136

第10章 楼梯设计 138

10.1设计资料 138

10.2梯段板设计 138

10.3斜梁设计 139

10.4平台板设计 141

10.5平台梁设计 142

10.6构造措施 143

结论 145

参考文献 146

致谢 147

第1章 绪论

1.1设计摘要

本设计为唐山丰南区某电子公司员工宿舍楼设计，主要设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。

建筑设计包括平面、立面和剖面设计。该宿舍楼建筑层数为6层，总建筑面积约为6000m²。底层层高3.9m，顶层层高3.6m，其余层层高3.3m，室内外高差0.45m。外墙厚300mm，内墙厚200mm，女儿墙高1.2m，屋面为上人屋面。

结构设计包括框架设计、构件设计和基础设计等，其中，框架采用钢筋混凝土纵横向框架承重布置方案，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础和双柱联合基础。

1.2工程概况

本工程为钢筋混凝土框架结构，填充墙采用加气混凝土砌块。设计使用年限为50年，防火等级为二级，建筑安全等级为二级，地面粗糙度为C类。

依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，河北唐山地区基本雪压S₀=0.35kN/m²，基本风压omega;₀=0.40kN/m²。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(正式版)，建筑场地所在地区地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第二组，抗震等级为二级。

Ⅱ类场地，地表下土层分布均匀，地基承载力特征值fnof;_ak=280kPa。

1.3设计依据

《民用建筑设计通则》GB50352-2005 中国建筑工业出版社

《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010 中国建筑工业出版社

《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中国建筑工业出版社

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 中国建筑工业出版社

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 中国建筑工业出版社

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 中国建筑工业出版社

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(正式版) 中国建筑工业出版社

《建筑结构制图标准》GB/T50105-2010 中国建筑工业出版社

《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005 中国建筑工业出版社

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 中国建筑工业出版社

1.4结构选型

本宿舍楼采用钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系，墙体起围护和隔断作用，具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点。

框架为纵横向承重，横向框架与纵向框架均设置主梁承担竖向荷载，楼板为现浇板，通过次梁将荷载传递给主梁。

1.5结构缝设置

为了应对混凝土收缩、温度变化引起的膨胀变形，基础不均匀沉降引起的建筑物开裂，满足结构防震要求等，依据混凝土规范、地基基础设计规范以及抗震规范要求设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。

考虑到结构缝对建筑外形、装修、防渗、保温、隔声以及结构构件传力、施工难度等方面的影响，遵循“一缝多能”原则，将以上三种结构缝合并成一缝布置。

1.6地基与基础

地基基础设计应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为甲、乙、丙三个设计等级，依据地基基础设计规范规定，本宿舍楼地基基础设计等级定为丙级。另根据本宿舍楼建筑等级，参照规范要求可不做地基变形验算。

本宿舍楼横向框架中跨跨度较小，考虑到地基承载力特征值和基础宜浅埋等条件，中间两柱选用双柱联合基础。

第2章 材料选择、构件尺寸确定和计算简图

2.1构件材料选择

在构件设计中，考虑到强柱弱梁，且现场浇注混凝土时一般梁、板一起整浇，柱单独浇注，拟选构件材料如下：

柱：C40混凝土，主筋HRB400，箍筋HRB400；

梁：C30混凝土，主筋HRB400，箍筋HRB400；

板：C30混凝土，钢筋HRB400；

基础：C35混凝土，钢筋HRB400；

围护墙、间隔墙材料：外墙采用300mm厚加气混凝土砌块，内墙采用200mm厚加气混凝土砌块，卫生间隔墙采用120mm厚加气混凝土砌块。砌筑砂浆强度M7.5，采用水泥石灰混合砂浆。

2.2结构平面布置图

依据抗震规范关于建筑平面规则性指导意见，本设计建筑平面规则，见图2.1。

图2.1梁柱结构布置图

2.3梁、柱、板截面尺寸

2.3.1梁截面尺寸

框架梁的截面高度一般为其跨度的1/14~1/10，截面宽度一般为其截面高度的1/3~1/2。梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面高宽比不宜大于4。再综合挠度控制、荷载等原因，初选梁截面尺寸见表2.1。

表2.1梁截面尺寸估算(单位：mm)

楼层	横梁(btimes;h)		纵梁(btimes;h)	次梁(btimes;h)
	AB跨、CD跨	BC跨
1~6	300times;700	300times;500	300times;600	300times;500

注：框架梁截面宽度、高宽比、跨高比符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第11.3.5条规定。

2.3.2柱截面尺寸

柱子截面尺寸可以根据柱子的轴压比限值进行估算。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.3.5条描述，一、二、三级且超过2层时柱子边长不宜小于400mm，截面长边与短边的边长比不宜大于3。

，

式中:—截面面积；

—地震作用组合下柱的轴向压力设计值；

—混凝土轴心抗压强度设计值；

—柱轴压比限值，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表6.3.6抗震等级一、二、三、四级框架分别为0.65,0.75,0.85,0.90

—考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2，不等跨内柱取1.25；

—按简支状态计算的柱的负载面积；

—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12~14kN/m²；

—演算截面以上楼层层数。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(正式版)第6.1.2条、第6.1.3条、第6.3.5条以及第6.3.6条规定，查得本宿舍楼为丙级建筑物，抗震等级按规定查规范得为二级，柱轴压比限值为0.75，矩形截面柱高度和宽度不宜小于400mm。

混凝土强度等级按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010取用C40，查得=19.1N/mm²，=1.71N/mm²，取14kN/m²。

由上述公式计算柱截面面积：

边柱：mm²

中柱：mm²

柱截面取为正方形，，综合考虑2~6层柱截面尺寸取btimes;h=500mmtimes;500mm，1层柱截面尺寸取btimes;h=650mmtimes;650mm。

2.3.3板截面尺寸

梁板柱均采用现浇，综合考虑主梁次梁，则区格板的长边和短边之比为7800/4500=1.73lt;2,根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第9.1.1条对板的基本规定，当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算。亦根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第9.1.2条规定，板的跨厚比，对于单向板不大于30，双向板不大于40，则计算板厚为L/40=4500/40=112.5，取120mm，且取值大于《混凝土结构设计规范》表9.1.2所规定的双向板最小厚度80mm。各层板厚统一。

2.4基础埋深

本设计用地范围内基本平坦，建筑与平面设计可不考虑场地周边影响,自然地标0.5m内为杂填土,杂填土以下为黏土，承载力特征值为280kN/m²。综合考虑，边柱选用柱下独立基础，中间两柱可先选用双柱联合基础。埋置深度为2.2m(自室内地坪算起)，其中基础高度取为1.0m，室内外高差为0.45m。

2.5框架计算简图

⑦轴横向平面框架计算简图如图2.2所示。柱的截面形心线作为柱轴线，梁轴线取板面。2~6层柱计算高度为层高，故2~5层柱取3.3m，6层柱取3.6m；1层柱计算高度取至基础顶面，即3.9 2.2-1.0=5.1m。

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