集体宿舍楼的建筑设计设计.docx
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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
①柱：
一、二、三层：
b×h=350mm×350mm。
②梁：
KL1=b×h=300mm×600mm
KL2=b×h=300mm×600mm
KL3=b×h=300mm×600mm
KL4=b×h=300mm×600mm
KL5=b×h=300mm×600mm
（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15mm厚吊顶与粉底
5.26KN/m2
其它层楼面荷载：
16.14×77.54×4.15=5193.71KN
（3）屋面均布活荷载
雪荷载标准值：
16.14×77.54×0.25=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1.5KN/m2，此时雪荷载考虑。
屋面活荷载标准值：
16.14×77.54×1.5=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1.5KN/m2；走廊、楼梯、门厅等处取为2.0
KN/m2为了计算方便，此处偏安全地同意取均布活荷载2.0KN/m2楼面均布活荷载标准值为：
（10×3.6+0.5）×（6.6×2+2.4+0.5）×2=1175KN
（5）梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）梁侧、梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑每根重量计算0.34×0.7×6.1×25=36.3KN
表3-1梁柱自重
编号
截面（m2）
长度（m）
根数
每根重量
（KN）
L1
0.3×0.6
6.9
28
36.3
L2
0.3×0.6
2.1
14
11.3
L3
0.25×0.6
6.9
126
30.96
L4
0.25×0.4
2.1
63
5.51
L5
0.25×0.6
5.1
40
13.48
L6
0.25×0.45
5.1
240
10.1
Z1
0.35×0.35
5.1
44
35.4
Z2
0.35×0.35
3.3
264
24.1
（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0.28×19=5.32KN/m2
卫生间墙厚为180:
0.2×19=3.8KN/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
3.1×4.2
33
2286
1829
底层横墙
6.1×4.2
13
1772
1550
标准层纵墙
3.1×2.85
35
1645
1316
标准层横墙
6.1×2.7
19
1665
1450
卫生间纵墙
1.71×2.85
24
445
445
卫生间横墙
2.6×2.7
24
640
640
女儿墙纵墙
1.2×10×3.6
2
86
86
女儿墙横墙
1.2×（6.6×2+2.4）
1
19
19
（7）荷载分层总汇。
顶层重力荷载代表值包括：
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=10196KN
3.2.3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=3×107KN/m2，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=2.0I0，、
图3-5质点重力荷载值
8
建筑物总重力荷载代表值Gi为：
46101KN
i1
横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=bh3/12
4m
边框架梁
中
框架梁
Ib=2.0
I0
（m4）
Kb=EIb/L（KNm）
Ib=2.0
I0
（m4）
Kb=EIb/L（KNm）
L1
0.3×0.6
6.9
5.4×10-3
8.×
4
3.68×104
-3
10-3
L2
0.3×0.6
2.1
5.4×10-3
8.1×
4
10.1×104
10-3
L3
0.25×0.6
6.9
4.5×10-3
9×
4
4.09×104
10-3
L4
0.25×0.4
2.1
1.3×10-3
2.6×
4
3.25×104
10-3
L5
0.25×0.6
5.1
-3
4.5×10
6.75
4
5.63×10
9×
4
7.5×10
×10-3
10-3
L6
0.25×
5.1
-3
1.9×10-3
2.85
4
2.38×104
3.8×
4
3.17×10
0.45
×10-3
10-3
（2）横向框架柱的侧移刚度D值计算.柱线刚度列于下表
表3－4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/h
Z1
0.35×0.35
5.1
5.21×10-3
4
3.22×104
Z2
0.35×0.35
3.3
-3
5.21×10-3
4
4.74×104
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
KKb（一般层）
2Kc
KKb（底层）
Kc
2K+K（一般层）
0.52+KK（底层）
2+K
12DKc2（kN/m）
根数
底层
边框边柱
3.68/3.22=1.143
0.523
8591
4
边框中柱
（3.68+10.1）
/3.22=4.28
0.761
12501
4
中框边柱
4.09/3.22=1.27
0.541
8887
18
中框中柱
（4.09+3.25）
/3.22=2.28
0.650
10677
18
∑D
436520
层
边框边柱
（3.68+3.68）/
（2*4.74）=0.78
0.281
14677
4
边框中柱
（3.68+10.1）
*2/（2*4.74）
=2.91
0.593
30973
4
中框边柱
（4.09+4.09）/
（2*4.74）=0.86
0.301
15722
18
中框中柱
（4.09+3.25）*/
（2*4.74）=1.55
0.437
22825
18
∑D
876446
（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。
T11.70T
式中
α0——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
δ=∑Gi/Di
△i
3
8976
42808
876446
0.0488
0.250
2
8976
51784
876446
0.0591
0.2011
1
10197
61980
436520
0.142
0.142
T1=T11.70T=1.7×0.6×0.343=0.597（s）
（4）横向地震作用计算
在工类场地二区，结构的特征周期Tg和地震影响系数αmax为：
Tg=0.35（s）
αmax=0.08
由于T1=0.597（s）＞1.4=1.4×0.35=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
GiHiFE
Fi=GiHi
δn=0.08T1+0.01=0.08×0.597+0.01=0.0578结构横向总水平地震作用标准值：
8
FEK=（Tg/T1）0.9×αmax×0.85Gi
i1
=2656KN顶点附加水平地震作用
△Fn=δnFEK=0.0578×2656=31.46KN各层横向地震剪力见表如下
注：
图3－6横向框架各层水平地震作用及地震剪力
（5）横向框架抗震变形验算.
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
hi
Hi
Gi
GiHi
GiHi
Fi
Vi
8
GjHj
j1
3
3.3
11.45
8976
102775
0.112
280
2498.3
2
3.3
8.15
8976
73154
0.080
200.2
2698.5
1
4.85
4.85
10197
49451
0.054
135
2833.5
表3－8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θe
3
2498.3
876446
0.0029
3.3
1/1137
2
2698.5
876446
0.0031
3.3
1/1064
1
2833.5
10197
0.0065
5.1
1/746
层间弹性相对转角均满足要求θe<[θe]=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
KKb（一般层）
2Kc
KKKb（底层）
c
K（一般层）
2+K
0.5K
（底层）
2+K
12DKc2（kN/m）
h
根数
底
层
边框架边柱
2.06/3.51=0.587
0.42
6298
3
4.39/3.51=1.251
0.539
8082
1
边框架中柱
2.06×2/3.51=1.174
0.527
7902
2
2.06+4.39/3.51=1.838
0.609
9132
1
中框架边柱
2.01/3.51=0.573
0.417
6253
2
5.86/3.51=1.670
0.591
8862
2
中框架中柱
2.01×2/3.51=1.145
0.523
7842
2
2.01+5.86/3.51=2.242
0.646
9687
2
∑D
117200
层
边框架边柱
2.06/1.36=1.515
0.431
6459
3
4.39/1.36=3.228
0.617
9247
1
边框架中柱
2.06×2/1.36=3.029
0.602
9022
2
2.06+4.39/1.36=4.743
0.703
10535
1
中框架边柱
2.01/1.36=1.478
0.425
6369
2
5.86/1.36=4.309
0.683
10236
2
中框架中柱
2.01×2/1.36=2.956
0.643
9636
2
2.01+5.86/1.36=5.787
0.743
11135
2
∑D
131955
顶
层
边框架边柱
5.86/1.09=5.376
0.729
8756
4
中框架边柱
5.86/1.09=5.376
0.729
8756
2
∑D
52536
7）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）
δi=∑Gi/Di
△i
3
3059.729
16477.303
131955
0.1249
0.464
2
3059.729
19537.032
131955
0.1481
0.3391
1
2850.971
22388.033
117200
0.1910
0.1910
T1=1.7×0.6×0.7711＝0.896（s）＞1.47s=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×аmax×0.85Gi＝（0.3）0.9×0.08×0.85×22388.003=568.66KNT1i10.896
定点附加地震作用：
δn＝0.08T1＋0.01＝0.08×0.42＋0.01＝0.043△Fn＝δnFEK＝0.0436×568.66=24.73KN各顶层纵向地震剪力计算见下页表11
表3－11各层纵向地震作用及层地震剪力
层
次
Hi
（m）
Ai
（m）
Gi（KN）
GiHi
GiHi
Fi（KN）
Vi（KN）
GiHij
3
3.3
11.9
3059.729
36411
0.102
55.47
479.77
2
3.3
8.6
3059.729
26314
0.074
40.25
520.02
1
2.3
5.3
2850.971
15110
0.042
22.84
542.86
9）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
（KN
Vb（KN）
l
（KN
（KN
（KN
ND
NJ
n
（m）
）
m）
（m）
m）
m）
）
（KN）
（KN）
50.6
-53.2
-50.2
3
6.6
92.9
76.5
25.67
2.4
60.82
60.82
8
3
4
153.4
124.
82.2
-68.0
-158.
2
6.6
5
1
42.05
2.4
98.65
98.65
1
3
42
168.2
146.
116.3
116.3
96.9
-87.8
-207.
1
6.6
5
3
47.66
2.4
5
5
6
3
72
3.2.5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5.26×3.6＝18.94KN/m
横梁自重（包括抹灰）0.29×0.6×25＝4.35KN/m
BC跨屋面均布恒载传给梁横梁自重（包括抹灰）
5.26
0.29
×3.6＝18.94KN/m
×0.4×25＝2.9KN/m
恒载21.84KN/m
第二．三层梁的均布线荷载
AB跨：
楼面均布荷载传给梁
3.91
×3.6＝14.08KN/m
横梁自重（包括抹灰）
0.29
×0.4×25＝2.9KN/m
内横墙自重（包括粉刷）
0.28×19×
（3.6－0.6）＝15.96KN/m
恒载32.94KN/m
BC跨：
×3.6＝14.08KN/m
×0.4×25＝2.9KN/m
楼面均布荷载传给梁3.91
恒载
横梁自重（包括抹灰）0.29
16.98KN/m
0.29×0.6×25×3.6＝15.66KN
0.28×19+3.6×（3.6－0.45）＝60.33KN
0.54×0.54×3.3×25＝26.24KN
第一层柱自重（包括抹灰）：
0.54×0.54×4.85×25＝35.36KN
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：
qeq=（1-2k2+k3）qs
三角形分布：
qeq=5/8qs
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3－15
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
MJ=MK（KN/m）
23.69KN/m
23.69KN/m
12
×23.69×6.62＝84.54
12
21.84KN/m
12
×21.84×2.42＝10.48
12
32.94KN/m
1×32.94×6.62＝119.57
12
16.98KN/m
16.98KN/m
12
×16.98×2.42＝8.15
12
5.4KN/m
5.4KN/m
1×5.4×6.62＝19.60
12
5.4
5.4
1×5.4×2.42＝2.59
12
7.2KN/m
7.2KN/m
1×7.2×6.62＝26.14
12
1×7.2×2.42＝3.46
12
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1
2
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3－11，框架的弯矩见图3－13；活载作用下，框架的弯矩分配计算见图3－12，框架的弯矩见图3－14。
梁端剪力及柱轴力计算
梁端剪力V=Vq＋Vm
式中：
Vq——梁上均布荷载引起的剪力，Vq＝1ql；
2
梁端弯矩引起的剪力，
Vm＝
M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＝32.94KN/m
集中荷载：
98.32KN
柱自重：
26.24KN
第三层：
q＝23.29KN/m
由图3-13，查得：
二层梁端弯矩：
L=103.64（82.91）KN﹒m
三层梁端弯矩：
r=108.23（86.58）KN﹒m
L=60.76（48.61）KN﹒m
r=72.41（57.93）KN﹒m
括号内为调幅后得数值三层梁端剪力VqD＝VqJ＝1ql＝
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