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小区住宅楼设计论文

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毕业论文（设计）

题目：

招远金兴小区住宅楼设计

姓名：

刘昊霖

学院：

建筑工程学院

专业：

土木工程

班级：

2011级土木6班

学号：

2011

指导教师：

任荣

2015年6月19日

招远金兴小区住宅楼设计

土木工程专业刘昊霖

指导教师任荣

摘要：

本次毕业设计为招远金兴小区住宅楼设计，该楼为商业住宅。

该毕业设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。

此住宅楼为五层现浇混凝土框架结构，位于山东省烟台市招远市，抗震设防烈度为7度，总建筑面积约4000平方米。

建筑设计部分，根据建筑的功能确定建筑的整体的初步布局，然后确定具体各部分的大小和尺寸。

在结构设计中，首先根据建筑要求，地质条件，框架布局等确定构件方案，选取一榀框架进行计算，而后对恒载、活载及风荷载进行统计；然后采用D值法进行风荷载作用下的结构内力计算，分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算；再进行内力组合分析，找出最不利的内力组合，进行构件计算；最后，根据计算结果，按照构造要求，绘制结构施工图。

通过设计，使得本建筑在满足要求的基础上，更体现出人性化的设计理念。

关键词：

住宅楼；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计

DesignofZhaoyuanJinxingResidentialBuilding

StudentmajoringinCivilEngineeringLiuHaolin

TutorNameRenRong

Abstract:

ThegraduationdesignforZhaoyuanJinXingresidentialbuildingdesign,thebuildingofcommercialhousing.Thegraduationdesignincludestwopartsarchitecturedesignandstructuredesign.ThisbuildingisfivestoryconcreteframestructureislocatedinZhaoyuanCity,ShandongProvince,YantaiCity,theearthquakeintensityis7degrees,thetotalconstructionareaofabout4000squaremeters.

Partofthearchitecturaldesign,theoveralllayoutofthebuildingwaspreliminarilydeterminedaccordingtothefunctionofthebuilding,andthendeterminethespecificsizeandsizeofeachpart.

Instructuraldesign,accordingtotheconstructionrequirements,thegeologicalconditions,determinethecomponentframeworklayout,selectaframeworkforthecalculation,thencarriesonthestatisticstothedeadload,liveloadandwindload;andthenuseDvaluemethodtocalculatetheinternalforceofthestructureunderwindload,theinternalforceofthestructurelayermethodforverticalload.Thecalculationandanalysis;combinationofinternalforces,findoutthemostunfavorablecombinationofinternalforces,thecomponentcalculation;finally,accordingtothecalculationresults,inaccordancewiththeconstructionrequirements,structureconstructiondrawings.Throughthedesign,thebuildingmeetstherequirements,butalsoreflectthehumanizeddesignconcept.

Keywords:

residentialbuilding;reinforcedconcreteframe;architecturaldesign;structuredesign

中文摘要.....................................................................................................................................=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI

Abstract.....................................................................................................................................Ⅱ

第一章建筑设计

1.1工程设计概况......................................................................................................................1

1.2设计资料..............................................................................................................................1

1.3设计思想..............................................................................................................................1

1.4建筑设计说明......................................................................................................................2

1.5构造做法..............................................................................................................................3

第二章结构设计

2.1结构选型及计算简图..........................................................................................................4

2.2荷载统计..............................................................................................................................7

2.3风荷载及地震荷载计算....................................................................................................12

2.4竖向荷载下内力计算........................................................................................................27

2.5内力组合............................................................................................................................47

2.6框架梁柱设计....................................................................................................................60

2.7楼板设计............................................................................................................................68

2.8楼梯设计............................................................................................................................71

2.9基础设计............................................................................................................................75总结...........................................................................................................................................77

致谢...........................................................................................................................................78

参考文献...................................................................................................................................79毕业设计图纸目录...................................................................................................................80

第一章建筑设计

1.1工程概况

本工程为招远市金兴小区住宅楼设计，该项目工程位于山东省烟台市招远市，建筑面积约4000平方米。

采用现浇混凝土框架结构，室内设计标高±0.000，室内外高差为0.45米。

根据开发商要求，套内面积应考虑两种户型，90—120m2/1套，起居室应大于20m2/1个厨房和卫生间以及起居室尽量做到三明，一层应作为商场布置，另有楼梯间，空调，储藏室等许多辅助空间自定。

1.2设计资料

1、工程地质条件：

（1）砂质粘土，厚3m，承载力特征值288kn/m2;

（2）砾石层，承载力特征值365kkn/m2,层厚至钻孔底部;

（3）地下水：

最高水位地表下10m，属于2类场地，设计地震分组为第三组。

抗震设防烈度7度，设防烈度类别为丙类。

2、自然气候条件：

（1）：

主导风向：

全年为西北风，夏季为东南风基本风压为0.35KN/㎡

（2）：

气象条件：

最热月平均温度29.3度。

最冷月平均温度4.4度。

夏季极端最高温39.5度。

冬季极端最低-10度

（3）：

相对湿度：

最热月平均湿度72%。

（4）：

雨雪条件：

年最大降雨量1400mm,月最大降水强度192mm/d

1.3设计思想

商住楼作为最近比较流行的兼具商业与住宅与一体，立面及造型反映时代特色，拥有较好的发展前景。

1.4建筑设计说明

1.4.1平面设计

在充分了解招远地区的商业住宅楼建设规范及气候、地理位置等特点的基础上来设计布置合理的商业住宅楼。

图1-1建筑平面图

1.4.2立面设计

该商住楼处于招远市市内，首先应该符合地质条件和小区规划发展的要求。

应当控制好与小区内其他建筑样式颜色的和谐一致，突出其商住楼的特色。

图1-2建筑立面图

1.4.3剖面设计

确定剖面形状和大小，研究竖向空间布置的处理，将平面、立面和剖面紧密结合。

为了防止雨水的流入，取室内外高差为0.45米。

图1-3建筑剖面图

1.5构造做法

第二章结构设计

2.1结构选型及计算简图

2.1.1上部结构方案

本工程为招远市金兴小区住宅楼设计，一共5层，一层加高为3.6米，标准层3米，采用现浇钢筋混凝土楼板，现浇框架承重体系。

荷载由板传到主梁，再由主梁将荷载传到柱上，最后传到基础上。

2.1.2下部结构方案

根据本设计的地质情况和设计的等级要求，该工程采用钢筋混凝土柱下独立基础[4]。

柱网布置图如下图所示：

图2-1柱网布置图

2.1.3梁板柱截面尺寸

梁[8]

（1）主梁

=5.3m，=（1/12～1/8）=441mm～662.5mm，取=500mm。

=（1/3～1/2）=166mm～250mm，取=250mm。

2、柱

柱截面尺寸可根据公式和确定。

对于较低设防烈度地区的多层民用框架结构，一般可以通过满足轴压比限值进行界面设计，本题目的设防烈度为7度（0.1g），房屋高度<24米，属于丙类建筑，由抗震规范可知，抗震等级为二级，查书中图表得按轴压比限值0.75进行截面设计。

因为柱子采用C30混凝土，即/mm，mm。

选一榀框架上的边柱和中柱进行计算，由所选取的计算单元可知边柱和中柱的负荷面积分别为：

边柱1的负荷面积：

（5.3÷2）×3.3=8.745㎡=1

边柱2的负荷面积：

（5.0÷2）×3.3=8.25㎡=2

中柱的负荷面积：

（5.3÷2+5.0÷2）×3.3=16.995㎡=

得边柱1截面面积为：

边柱：

=（12~14）×1=14×8.745=122KN

=1.1=1.1×122=134KN

≥=12494

取边柱1的尺寸为==400mm，得134×1000/（14.3×400×400）=0.06﹤0.75，满足要求.

同理边柱2：

=（12~14）×2=14×8.25=115.5KN

=1.1=1.1×115.5=127KN

由≥=11841估取边柱2的尺寸为==400mm，

得127×1000/（14.3×400×400）=0.06﹤0.75，满足要求

同理中柱：

=（12~14）×=14×17=238KN

=1.1=1.1×238=261.8KN

由≥=24410估取中柱的尺寸为==400mm，

得261.8×1000/（14.3×400×400）=0.11﹤0.75，满足要求

所以本设计所有主要边柱和中柱截面尺寸取==400mm。

3、板的截面尺寸设计

各层楼板均采用现浇钢筋混凝土板结构，其中板跨L=5.3m，则板厚，故取板厚120mm。

2.1.4计算简图

梁柱线刚度

对现浇楼盖结构的边框架，其惯性矩可以采用。

其中为矩形截面梁的惯性矩。

取标准柱i=1，则各杆件刚度为

图2-2杆件的相对线刚度

2.2荷载统计

2.2.1活荷载标准值

经查得：

活荷载：

楼面活载2.0kN/m（卧室，厨房，卫生间，楼梯）

上人屋面2.0kN/m。

2.2.2恒荷载计算

图2-3板面荷载分布图

采用现浇楼盖时，楼面上的恒荷载和活荷载根据每个区隔板两个方向的边长之比，沿单向或双向传递。

对于边跨：

，所以该板为双向板，板面荷载分配如图

A～B轴间框架梁

B~D轴间框架梁荷载，

计算过程同A~B轴间框架梁

为了简便计算，取B~D轴间框架梁同A~B轴间框架梁荷载。

（3）

D轴柱纵向集中荷载同A轴

2.3风荷载与地震荷载计算

2.3.1风荷载标准值计算

为简化计算，将计算单元内外墙面的分布风荷载化为等量作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值，计算公式如下[4]：

（2-1）

式中：

——基本风压0.35kN/m

——风荷载体型系数，取=1.3

——风压高度变化系数为城市市区为C类粗糙程度

——风振系数，当房屋高度小于30米时取1.0

集中风荷载（2-2）

——一榀框架各层节点的受风面积，

——下层柱高

——上层柱高，对于顶层为女儿墙高度的2倍

表2-1风荷载标准值计算

2.3.2风荷载作用下的位移验算

水平荷载作用下框架的层间侧移按以下公式计算[6]：

（2-3）

―第i层的总剪力

―第j层所有柱的抗侧移刚度之和

―第j层的层间侧移

各层横向侧移刚度计算：

表2-2横向标准层D值计算

表2-3横向底层D值计算

表2-2风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算

经验证4.46×10<1/550=18.110，满足要求

2.3.3风荷载作用下内力计算

框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：

=/∑（2-4）

=×（2-5）

=（1-）（2-6）

=+++（2-7）

注：

—框架柱的标准反弯点高度比。

—为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。

、—为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。

—框架柱的反弯点高度比。

A轴反弯点位置计算如表2-5

表2-5A轴反弯点位置计算

B轴柱反弯点位置计算表2-6

表2-6B轴柱反弯点位置计算

E轴柱反弯点位置计算表2-7

表2-7E轴柱反弯点位置计算

风荷载下梁柱弯矩和剪力如图2-25：

图2-25风荷载下内力求解

同理可算出各层的反弯点高度，各层的反弯点高度详见弯矩计算表2-3、2-4[10]。

A

表2-4B、柱弯矩计算表

D

框架柱杆端弯矩、梁端弯矩的计算如下：

图2-4计算简图

上=（1-）×（2-8）

下=×（2-9）

中柱：

（2-10）

（2-11）

边柱：

总=下+上（2-12）

剪力和轴力按下式计算：

=1/（+）（2-13）

=Σ（-）（2-14）

风载作用下各轴框架柱剪力和梁弯矩的计算见表2-5~表2-7所示：

表2-5风荷载作用下梁端弯矩计算

表2-6风荷载作用下梁端剪力和轴力计算

表2-7风荷载作用下柱剪力计算

风荷载作用下弯矩、剪力、轴力图[7]见图2-5～2-7

图2-5风荷载作用下框架的弯矩图（kN.m）

图2-6风荷载作用下框架的剪力图（kN）

图2-7风荷载作用下柱轴力图（kN）

2.3内力计算

竖向荷载作用下的内力计算采用分层法[6]。

图2-13分层法计算示意图

分层法的基本假定：

在竖向荷载作用下，多层多框架的侧移忽略不计；

每层梁上的荷载对其他各层梁的影响忽略不计。

计算步骤：

（1）画出框架的计算简图（标明轴线尺寸、节点编号、所受荷载等）；

（2）按规定计算梁、柱的线刚度及相对线刚度；

（3）除底层柱外，其他各层柱的线刚度（或相对线刚度）应乘以0.9；

（4）计算各节点处的弯矩分配系数，用弯矩分配法从上至下分层计算各个计算单元（每层横梁及相应的上、下柱组成一个计算单元）的杆端弯矩。

计算可从不平衡弯矩较大的节点开始，一般每节点分配1~2次即可；

（5）叠加有关杆端弯矩，得出最后弯矩图（如节点弯矩不平衡值较大，可在节点重新分配一次，单不进行传递）；

（6）按静力平衡条件求出框架的其他内力图（轴力以及剪力图）。

2.4.1恒载作用下框架弯矩计算

1、横梁固端弯矩的计算：

受力简图如图2-14所示：

图2-14弯矩计算简图

（2-15）

（2-16）

中间跨取一半受力简图

图2-15弯矩计算简图

（2-17）

（2-18）

计算方法适用

本次设计在恒载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法[8]

梯形、三角形荷载转换为等效均布荷载，转换简图如下图

图2-16梯形、三角形荷载转换为等效均布荷载

用弯矩分配法计算，除底层外，柱的线刚度需要乘以修正系数0.9,并取传递系数1/3，底层仍用1/2。

[9]

1.横梁固端弯矩的计算：

受力简图如图2-6所示：

图2-6弯矩计算简图

2.各节点杆端分配系数的计算

杆端分配系数用以下公式进行计算：

本结构采用对称结构方式计算，只取一半结构，注意中间杆件截断后只有一半的原长，故其线刚度变为原先的二倍，但是中间跨的支座形式改为滑动支座，而其他杆件的支座不变，依然看做是固定支座，所以，依照结构力学中所学，其转动刚度只有其他支座（固定支座）四分之一，在计算分配系数时，相当于其他杆件的线刚度乘以二。

3.力矩分配计算：

阳台悬挑部分的弯矩与跨中均布荷载所产生的弯矩相平衡了一部分，为简化计算，可以忽略阳台上的弯矩，如此计算偏于安全。

顶层恒荷载下力矩分配如图2-7所示：

图2-7顶层恒荷载下力矩分配图

标准层恒荷载力矩分配如图2-8所示：

图2-8标准层恒荷载下力矩分配图

底层恒荷载力矩分配如图2-9所示：

图2-9底层恒荷载下力矩分配图

算得的各层在分层法下所求的弯矩值相叠加，因为有框架柱传递的弯矩，所以各节点弯矩在第一次分配后不能达到平衡，需要将各节点不平衡弯矩再分配一次，进行修正。

二次分配只在原节点分[11]，不再传递，如下：

恒荷载下的弯矩如图2-10所示：

图2-10恒载作用下的弯矩图

4.活载作用下的剪力计算：

（1）梁剪力的计算方法如图2-20所示：

图2-20剪力计算简图

AB、BD跨：

（2）柱剪力的计算如图2-21所示：

图2-21柱剪力计算简图

AB、BD跨：

恒载作用下的剪力如图2-22所示

恒载剪力图

（3）活载作用下柱轴力的计算，如图2-23所示：

图2-23活载作用下的剪力图

，其中：

Nu－上柱传来的轴力，V左－柱左侧梁剪力，V右－柱右侧梁剪力。

柱轴力

柱的轴力图如下

柱的轴力图

活荷载作用下的内力计算

活荷载作用下的内力计算方法和恒荷载作用下的相同，采用分层法计算，各杆件杆端的分配系数不变，传递系数亦与之相同，除