集体宿舍楼的建筑设计设计.docx

1、集体宿舍楼的建筑设计设计集体宿舍楼的建筑设计1 、绪 论1、 设计依据： 依据整体扩建方案，在学校生活区内建一栋宿舍楼来解决新招学生及员工生 活需求。2、工程概况：集体宿舍楼，柱下砼独立基础，地上三层，钢筋混凝土框架结构。 梁板柱均为现浇， 建筑面积约为 3800m2，建筑物外形为巨型， 宽 16.14m，长为 77.54m， 建筑方案确定，房间开间 3.9m，进深 6.9m，走廊宽 2.1m，层高 3.3m，室内外高差为 0.6m，设防烈度 8 度，设计基本地震加速度值为 0.05g，建筑等级二级，建筑耐火等级 二级，砼框架结构抗震等级四类，设计使用年限 50 年，该项目包括管理室、公共活动

2、 室、厕所及晾晒空间，配备活动室。2、 建筑设计说明书本设计为某集体宿舍楼的建筑设计，实际建筑面积为 3755.49平方米，拟建 3 层。 本设计共分为以下几个部分：建筑平面的设计；建筑剖面的设计；建筑体型和立面的设计；3 结构设计说明书3.1框架结构设计任务书3.1.1工程概况某集体宿舍楼，主体三层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积 3755.49m2，建筑物外形为巨型，宽 16.14 米，长为 77.54 米，建筑方案确定，房间开 间 3.9 米，进深 6.9 米，走廊宽 2.1 米，层高 3.3 米，室内外高差为 0.6 米，设防烈度 8 度，二类场地。地震参数区划的特征周期

3、分区为二区，抗震等级二级。图 3-1 柱网布置3.1.2设计内容(1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图(2)荷载计算(3)框架纵横向侧移计算；(4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；(5)内力组合及截面设计；(6)节点验算。3.2框架结构设计计算3.2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定(1)初估截面尺寸 柱：一、二、三层： b h=350mm 350mm。 梁：KL1=b h=300mm600mmKL2=b h=300mm600mmKL3=b h=300mm600mmKL4=b h=300mm600mmKL5=b h=300mm600mm(2)梁的计算跨度以上柱形心线为准，由于建筑轴线与墙轴线

4、不重合，故建筑轴线与结构计算跨度 相同，见图中所示。底层柱高度： h=3.3m+0.6m+1.2m=5.1m，其中 3.3m 为底层层高， 0.6m为室内外高 差，1.2m 为基础顶面至室外地面的高度，其它柱高等于层高，即 3.3m，由此得框架计算简图图 3-2 框架梁编号图 3-3 梁的计算跨度3.2.2荷载计算（1）屋面均布恒载按屋面的做法逐项计算均布荷载，计算时注意：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶，粉底为相同重量 二毡三油防水层 冷底子油热玛蹄脂二道 200mm厚泡沫混凝土保温层 120mm 厚现浇板 15 mm 厚吊顶与粉底5.26 KN/m2其它层楼面荷载：16.1477

5、.544.15=5193.71KN（3）屋面均布活荷载雪荷载标准值：16.1477.540.25=1251.5KN 计算重力荷载代表值时，由于设计的可上人屋面，因此取荷载为 1 .5 KN/m 2，此 时雪荷载考虑。屋面活荷载标准值：16.1477.541.5=1877.24KN（4）楼面均布活荷载 楼面均布活荷对旅馆的一般房间为 1.5 KN/m2 ；走廊、楼梯、门厅等处取为 2.0KN/m2 为了计算方便，此处偏安全地同意取均布活荷载 2.0 KN/m2 楼面均布活荷载标准值为：（103.6+0.5）（ 6.6 2+2.4+0.5） 2=1175 KN（5）梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹

6、灰重量） 梁侧、梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑 每根重量计算 0.34 0.76.125=36.3KN表 3-1 梁柱自重编号截面（ m2）长度（ m）根数每根重量（KN）L10.30.66.92836.3L20.30.62.11411.3L30.250.66.912630.96L40.250.42.1635.51L50.250.65.14013.48L60.25 0.455.124010.1Z10.35 0.355.14435.4Z20.35 0.353.326424.1（6）墙体自重墙体均为 240 厚，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。 单位面积上墙体重量为 0.2819=5.32KN

7、/m2卫生间墙厚为 180:0.2 19=3.8 KN/m2墙体自重计算见表：考虑墙体上有门和窗 ,所以墙净重按 80%折算 .表 3-2 墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（ KN ）折算重量 （KN ）底层纵墙3.1 4.23322861829底层横墙6.1 4.21317721550标准层纵墙3.1 2.853516451316标准层横墙6.1 2.71916651450卫生间纵墙1.71 2.8524445445卫生间横墙2.6 2.724640640女儿墙纵墙1.2103.628686女儿墙横墙1.2( 6.6 2+2.4 )11919（7） 荷载分层总汇。顶层重力荷载代表值包括：

8、屋面恒载， 50%的均布活荷载，纵横墙自重、楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重。 将上述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值 如下：第三层： G3=8976KN第二层： G2=8976KN第一层： G1=10196KN3.2.3 水平地震作用下框架的侧移验算 .（1）横梁线刚度 .混凝土 C30，Ec=3107KN/m 2 ，fe=1.5N/mm2 在框架结构中为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边 框架取 I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取 I=2.0 I0，、图 3-5 质点重力荷载值8建筑物总重力荷载代表值 Gi 为： 46101KNi1横

9、梁线刚度计算结果列于表表 3 3 横梁线刚度梁号L截面b h（ m2）跨度L（ m）I0=bh3/124 m边框架梁中框架梁Ib=2.0I0（m4）Kb=EIb/L （ KNm ）Ib=2.0I0（m4）Kb=EIb/L （KNm）L10.3 0.66.95.410-38. 43.68104-310-3L20.3 0.62.15.410-38.1410.110410-3L30.250.66.94.510-3944.0910410-3L40.250.42.11.310-32.643.2510410-3L50.250.65.1-34.5106.7545.6310947.51010-310-3L60

10、.255.1-31.910-32.8542.381043.843.17100.4510-310-3（2）横向框架柱的侧移刚度 D 值计算 . 柱线刚度列于下表表 34 柱线刚度柱号截面柱高度 h惯性矩 Ic=bh3/12线刚度 Kc（Z）（m2）（m）（m4）Kc=EIc/hZ10.350.355.15.2110-343.22 104Z20.350.353.3-35.2110-344.74 104横向框架侧移刚度 D 值计算见下表表 3 5 横向框架侧移刚度 D 值计算层柱类型K K b （一般层 ）2KcK Kb （底层 ）Kc2K+K（一般层）0.52+KK （底层 ）2+K12 D Kc

11、 2 （kN /m）根数底层边框边柱3.68/3.22=1.1430.52385914边框中柱（ 3.68+10.1）/3.22=4.280.761125014中框边柱4.09/3.22=1.270.541888718中框中柱（ 4.09+3.25）/3.22=2.280.6501067718D436520层边框边柱（ 3.68+3.68） /（ 2*4.74 ）=0.780.281146774边框中柱（ 3.68+10.1）*2/ （ 2*4.74 ）=2.910.593309734中框边柱（ 4.09+4.09） /（ 2*4.74 ）=0.860.3011572218中框中柱（4.09+

12、3.25）*/（ 2*4.74 ）=1.550.4372282518D876446（3）横向框架的自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期。T1 1.7 0 T式中0基本周期调整系数。考虑非承重填充墙时取 0.6 T框架的顶点位移。表 3 6 横向框架顶点位移层次Gi（ KN）Gi（KN）Di （KN/m ）层间相对位移=Gi/ Dii38976428088764460.04880.25028976517848764460.05910.2011110197619804365200.1420.142T1=T1 1.7 0 T =1.70.6 0.343 =0.597（s）（4）横向地震作用计算在

13、工类场地二区，结构的特征周期 Tg 和地震影响系数 max 为： Tg=0.35（s） max=0.08由于 T1=0.597（s）1.4=1.40.35=0.49（s），应考虑顶点附加地震作用 按底部剪力法求得基部剪力，若按GiHiFEFi= GiHin= 0.08 T1+0.01=0.080.597+0.01=0.0578 结构横向总水平地震作用标准值：8FEK=（Tg/ T1）0.9 max 0.85 Gii1=2656KN 顶点附加水平地震作用Fn=n FEK=0.05782656=31.46KN 各层横向地震剪力见表如下注：图 36 横向框架各层水平地震作用及地震剪力（5）横向框架抗

14、震变形验算 .多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表表 3 7 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGiHiGiHiFiVi8GjHjj133.311.4589761027750.1122802498.323.38.158976731540.080200.22698.514.854.8510197494510.0541352833.5表 38 横向变形验算层次层间剪力 Vi （KN）层间刚度 Di（KN）层间位移 Vi/Di （m ）层高（ m ）层间相对 弹性转角 e32498.38764460.00293.31/113722698.58764460.00313.31/106412

15、833.5101970.00655.11/746层间弹性相对转角均满足要求 ee=1/450（6）纵向框架柱侧移刚度 D 值.表 3 9 纵向框架柱侧移刚度 D 值计算项目层K Kb （一般层 ）2KcK KKb （底层 ）cK （一般层）2+K0.5 K（底层）2+K12 D Kc 2（kN/ m）h根 数底层边框架边柱2.06/3.51=0.5870.42629834.39/3.51=1.2510.53980821边框架中柱2.062/3.51=1.1740.527790222.06+4.39/3.51=1.8380.60991321中框架边柱2.01/3.51=0.5730.417625

16、325.86/3.51=1.6700.59188622中框架中柱2.012/3.51=1.1450.523784222.01+5.86/3.51=2.2420.64696872D117200层边框架边柱2.06/1.36=1.5150.431645934.39/1.36=3.2280.61792471边框架中柱2.062/1.36=3.0290.602902222.06+4.39/1.36=4.7430.703105351中框架边柱2.01/1.36=1.4780.425636925.86/1.36=4.3090.683102362中框架中柱2.012/1.36=2.9560.64396362

17、2.01+5.86/1.36=5.7870.743111352D131955顶层边框架边柱5.86/1.09=5.3760.72987564中框架边柱5.86/1.09=5.3760.72987562D525367）纵向框架自振周期表 3 10 纵向框架顶点位移计算层数Gi（KN）Gi（KN）Di（ KN/m ）i=Gi/ Dii33059.72916477.3031319550.12490.46423059.72919537.0321319550.14810.339112850.97122388.0331172000.19100.1910T1=1.7 0.6 0.7711 0.896（s）1

18、.47s=0.42（s） （8）纵向地震作用计算结构纵向水平地震作用标准值为：FEK=（ Tg ）0.9 max0.85 Gi （ 0.3 ）0.90.08 0.8522388.003=568.66KN T1 i 1 0.896定点附加地震作用 ： n0.08 T10.010.080.420.01 0.043 Fnn FEK0.0436568.66=24.73KN 各顶层纵向地震剪力计算见下页表 11表 311 各层纵向地震作用及层地震剪力层次Hi( m)Ai（m）Gi (KN)GiHiGiHiFi (KN)Vi (KN)GiHi j33.311.93059.729364110.10255.4

19、7479.7723.38.63059.729263140.07440.25520.0212.35.32850.971151100.04222.84542.869）纵向框架变形验算3.2.4水平地震作用下，横向框架的内力分析表 3-14 地震力作用下框架梁端弯矩及柱轴力层AB 跨BC 跨柱轴力层M左M右M左M右Vb次l(KNm(KNVb (KN)l(KN(KN(KNNDNJn(m)m)(m)m)m)(KN)(KN)50.6-53.2-50.236.692.976.525.672.460.8260.82834153.4124.82.2-68.0-158.26.65142.052.498.6598.

20、651342168.2146.116.3116.396.9-87.8-207.16.65347.662.45563723.2.5竖向荷载作用下框架的内力分析 仍取中框计算（ 1） 荷载计算 第三层梁的均布线荷载 AB 跨屋面均布恒载传给梁 5.263.618.94 KN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.6254.35 KN/mBC跨 屋面均布恒载传给梁 横梁自重（包括抹灰）5.260.293.6 18.94 KN/m0.4 252.9 KN/m恒载 21.84 KN/m第二三层梁的均布线荷载AB 跨：楼面均布荷载传给梁3.913.6 14.08 KN/m横梁自重（包括抹灰）0.290.4

21、25 2.9 KN/m内横墙自重（包括粉刷）0.28 19（3.6 0.6 ）15.96KN/m恒载 32.94KN/mBC 跨：3.6 14.08KN/m0.4252.9 KN/m楼面均布荷载传给梁 3.91恒载横梁自重（包括抹灰） 0.2916.98KN/m0.29 0.6253.615.66 KN0.28 19+3.6（3.60.45）60.33 KN0.54 0.543.32526.24 KN第一层柱自重(包括抹灰) ：0.54 0.54 4.85 2535.36 KN总计： 102.23KN 注：双向板支承梁计算 梯形分布荷载作用下，可将实际荷载换算成等效的均布荷载23梯形分布： q

22、eq=(1-2k 2+k3)q s三角形分布： qeq=5/8 q s图11图 3 10 双向板的传力图中框架恒载及活载见下图。图 3 11 框架竖向荷载示意（ 2） 用弯矩分配法计算框架弯矩 固端弯矩计算 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表 315表 3 15 固端弯矩计算AB 跨BC 跨简图固端弯矩M0 MJ（ KN/m ）简图固端弯矩M J=M K （ KN/m ）23.69KN/m23.69KN/m12 23.69 6.62 84.541221.84KN/m12 21.84 2.4210.481232.94KN/m1 32.94 6.62 119.571216.98KN/

23、m16.98KN/m1216.982.428.15125.4KN/m5.4KN/m1 5.46.6219.60125.45.41 5.42.422.59127.2KN/m7.2KN/m1 7.26.6226.14121 7.22.423.4612分配系数计算考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如下图 3-10 所示。切断的 横梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。传递系数：远端固定，传递系数为 12远端滑动铰质，传递系数为 1。弯矩分配：恒载作用下， 框架的弯矩分配计算见图 311，框架的弯矩见图 313； 活载作用下，框架的弯矩分配计算见图 312，

24、框架的弯矩见图 314。梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力 V=V qVm式中： Vq梁上均布荷载引起的剪力， Vq 1 ql ；2梁端弯矩引起的剪力，VmM 左 M 右l柱轴力 N=V+P式中： V梁端剪力；点集中力及柱自重。恒载弯矩分配图 （KN/m ）图 3 11以 AB 跨二、三层梁在恒载作用下， 均布荷载为：梁端剪力及柱轴力计算为例。由图 3-9 ，查得梁上第二层： q 32.94 KN/m集中荷载： 98.32 KN柱自重： 26.24KN第三层： q 23.29 KN/m由图 3-13，查得：二层梁端弯矩：L= 103.64 （82.91 ） KNm三层梁端弯矩：r = 108.23 （86.58 ） KNmL=60.76（48.61 ） KNmr =72.41 （57.93 ） KNm括号内为调幅后得数值 三层梁端剪力 VqDVqJ 1 ql