住宅楼设计手算版最终版.doc
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塔里木大学毕业设计
1.建筑设计
1.1工程名称
广州市花都住宅楼结构设计。
1.2工程概况
工程名称：
广州市炭步镇小区住宅楼建设地点：
广州市炭步镇花都分区单体概况：
±0.000，室内外高差0.45m，地上八层，各层层高均为3.0m，结构为框架结构，建筑面积344072㎡，占地面积39259㎡，单体每栋有4个单元，每单元2户，不带地下室，住宅小区内带有地上停车场建筑层数：
8层建筑高度：
建筑高度为24.9。
米.基础为为柱下条基。
1.3工程技术条件
该地区全年主导风向西北风，基本风压。
该工程地质条件：
场地类别为Ⅱ类，场地土的类型为软弱场地土。
场地自然地面以下土层自上而下为：
第一层杂填土：
平均厚度2.0m。
第二层粉色灰质粘土：
平均厚度9.0m。
承载力标准值120KPa。
第三层灰黄色粉质粘土：
平均厚度4.0m。
承载力标准值=220KPa。
第四层灰黄色粉质粘土：
平均厚度>10.0m。
承载力标准值=260KPa。
地震设防基本烈度为7度，饱和砂土的地震液化为轻微液化，设计基本地震加速度值为0.1g，地震动反谱特征周期为0.35S。
勘察期间地下水埋深2.0m，本场地地下水无腐蚀性。
本设计为8层框架结构住宅楼，建筑高度24米，在18-27米之间。
1.4材料采用
混凝土：
采用C40，C35
钢筋：
纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400,其余采用热轧钢筋HPB300。
墙体：
填充墙：
外墙采用灰砂砖，其尺寸为240mm×120mm×60mm,重度；
内墙采用粉煤灰轻渣空心砖，其尺寸为200mm×200mm×200mm，重度；
窗：
刚塑门窗：
；
门：
木门：
；
2结构选型及布置
2.1结构选型
结构体系选型：
采用钢筋混凝土现浇框架结构体系；
屋面结构：
采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚性屋面，屋面板厚150mm；
楼面结构：
全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚150mm；
楼梯结构：
采用现浇钢筋混凝土楼梯；
基础：
独立基础；
2.2混凝土结构简史
现代混凝土结构是随着水泥和钢铁工业的发展而发展起来的，至今已有160年左右的历史。
1824年英国人约瑟夫.阿斯匹丁（JosephAspdin）发明了波特兰水泥并取得专利。
1850年法国蓝波特（L.Lambot）制成了水泥砂浆钢丝网制成的小船。
1861年法国法国约瑟夫.莫尼埃（Joseph.Monier）获得了钢筋混凝土板、管道和拱桥的专利。
1866年，德国学者发表了混凝土结构的计算理论和计算方法，1887年又发表了实验结果，并提出了钢筋应配置在受拉区的概念和板的计算方法。
在此之后钢筋混凝土结构才有了较快的发展。
我国的钢筋混凝土结构发展比较曲折，解放前几乎是空白，60年代遍学习苏联的经验遍完善提高，70年代自己动手搞科研，编规范；80年代规范的设计水准正力争赶上世界先进水平。
近30年来，我国在钢筋混凝土基本理论与计算方法、可靠度与荷载分析、单层与多层厂房结构、高层建筑结构、大板与升板结构、大跨度结构、结构抗震、工业化建筑体系、电子技术在钢筋混凝土结构中的应用和测试技术等方面取得了很多成果，为修订和制定有关规范和规程提供了大量的数据和科学依据。
2.3钢筋混凝土结构的的优点缺点
钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料它们能够互相结合共同工作的主要原因：
混凝土结硬后能够与钢筋牢固的粘结在一起，互相传递内力。
粘结力使这两种性质不同的材料能够共同工作的基础；钢筋的温度线膨胀系数为，混凝土温度线膨胀系数为二者数值相近。
因此，当温度发生变化时，钢筋和混凝土之间不会出现较大的相对变形和温度应力引起的粘结破坏；混凝土具有很强的抗氧化能力，而钢筋的抗氧化能力不稳定，当混凝土与钢筋粘结在一起时混凝土又对钢筋起到了保护作用。
混凝土结构也有一些缺点：
1抗压性能好；2抗裂性差；3性质较脆；4裂缝出现后很难修复。
混凝土的抗拉强度只是抗压强度的十分之一左右，因此普通混凝土结构经常带裂缝工作。
尽管裂缝的的存在并不意味着结构发生破坏，但是影响结构的耐久性和美观。
当裂缝出现较多时，还将给人造成不安全感。
2.4框架结构设计依据
本设计主要依据以下现行国家规范以及规程：
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
2.5建筑立面设计
建筑立面效果表示建筑的外部形象。
立面设计是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境，并且，在满足建筑使用要求和技术经济指标下，依据建筑造型和立面构图的规律进行的。
（1）立面设计步骤和方法
根据初步确定的建筑内部空间组合的平面、剖面关系，如建筑的大小、高低，门窗的位置、大小等，描绘出建筑各立面的基本轮廓，作为进一步调整、统一、进行立面设计的基础。
设计时应首先推敲立面各部分的总比例关系，考虑作为一整体的几个立面之间的统一、相邻立面间的连接和协调。
然后，按建筑构图规律着重分析立面上墙面的划分和处理、门窗的安排与调整，最后对建筑入口，各部分装饰等作重点及细部处理和加工。
建筑是一整体，各立面之间应尽量做到协调统一。
建筑立面设计不完全是内部空间被动、直接的反映，立面设计过程同时也是不断调整平面、剖面的过程。
在平面、剖面设计时就应有意识地同时考虑到建筑外部形象等效果。
（2）立面的表达及尺寸标注
首先，表明建筑外形轮廓、门窗、雨篷、台阶等形式及准确位置；其次，注意外墙面划分、外墙饰面等部分的材料、做法、色彩以及重点装饰等；最后，尺寸及标高标注，建筑总高，室内外地坪、楼地面、平台、雨篷、女儿墙、台阶等处的标高，标出与平面图一致的立面两端轴线号。
2.6建筑剖面设计
剖面设计是确定建筑物竖向各空间的组合关系、空间的形状和尺度、建筑层数等。
它与平面设计一样，与建筑的使用、建筑造价和节约用地等都有着密切的关系，应结合平面设计全面地进行。
（1）房间的剖面形状
根据房间使用要求，房间剖面形状一般采用矩形，有利于家具布置和使用。
矩形剖面具有形状规则、简单，有利于梁板布置，同时施工方便。
本建筑物所有房间均采用矩形剖面，采用侧窗采光、通风，窗高3.0m。
（2）房间的各部分高度
①房间的层高和净高
建筑物层高根据房屋的使用性质、要求、建筑结构和施工材料要求来确定。
根据住宅楼的使用要求，该楼层高均为3m。
净高满足图书馆净高的要求。
楼梯由于楼梯板下不作为通行路径，故不考虑平台与平台之间的净高要求。
倾斜梯段之间的净高不小于1.5m。
本楼采用平行双跑楼梯，每个梯段为10个踏步，每个踏步高150，宽270，满足使用要求。
②窗台的高度
本方案中窗台距离该层楼地面的高度0.9m，保证了工作面的照明度，满足了使用要求。
③室内外地面高差
室内外地面高差为防止室外雨水流入室内，并防止地面过潮而设置的。
室内外高差过小，不能很好地起到作用；室内外高差过大，需要回填土的量增大，不经济。
另外室内外高差还要考虑建筑物性质，如纪念性或公共性建筑物，门前需要设置较多台阶来增添严肃、高大等气氛，故室内外高差需要大一些。
综合考虑以上因素，本住宅楼内外高差设计为0.45m。
（3）建筑层数及建筑空间的组合和利用
本建筑物根据各个房间的要求，每层房间的高度均相同，没有错层现象，使用方便。
根据建筑规模等要求设计为为8层框架结构，总高度为24.90m。
该住宅楼以楼梯间将各层竖向排列的空间联系起来，构成一个整体，这样即满足使用要求，结构布置也比较合理，同时也比较经济。
剖面的设计也涉及建筑的使用功能、技术经济条件、周围环境等因素。
同时，应充分认识到，剖面设计、立面设计、平面设计不能单独分开的，他们是互相制约和相互影响的统一整体。
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
2.7建筑做法说明
（1）屋面：
不上人屋面（150mm）
20厚1:
2.5水泥砂浆面层
10厚底标号砂浆隔离层
防水层C40厚SBS改性沥青防水
30厚C20细石混凝土找平层
起始最薄处30厚CL5.0轻集料混凝土找2%坡
保温层60厚聚苯乙烯保温
150厚现浇钢筋混凝土楼板
（2）各层走廊楼面及标准层楼面（150mm）
铺地砖楼面（无垫层）（新12j02,52，楼6）
6-10厚地板楼面干水泥擦缝
5厚1:
2.5水泥砂浆粘结层（建筑胶）
20厚1:
3干性水泥砂浆结合层（建筑胶）
水泥浆一道
现浇钢筋混凝土楼板随打随抹光（150mm）
（3）卫生间楼面（150mm）
铺地砖（有防水）（新12j02，楼38）
8-10厚地砖楼面干水泥擦缝
30厚1：
3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶）
1.5厚合成高分子涂膜防水层四周翻起150高
1：
3水泥砂浆找坡层，最薄处20厚，坡向地漏，坎抹平
150现浇钢筋混凝土楼板
（4）水泥砂浆地面（新12j01，30，地4）
20厚1：
水泥砂浆压实抹光
水泥浆一道
80厚C15混凝土垫层
150厚戈壁土
素土夯实
外墙（新12j01，19，外12）
2.8框架结构构件相关规定
（1）梁截面设计
首先梁的截面尺寸在符合一下要求的前提下进行设计；
1）、梁的截面宽度不宜小于200mm。
2）、梁截面的高宽比不宜大于4。
3）、梁的净跨与截面高度之比不宜小于4。
在高烈度地区，纵向框架梁的高度不宜太小，一般取且不宜小于500mm，否则钢筋太多，甚至出现超筋现象。
为了避免框架节点处，纵横钢筋互相干扰，通常取纵梁底部比横梁底部高出50mm以上。
当梁的负荷较重或跨度较大时，也通常取。
（2）柱截面设计
梁的截面尺寸在符合一下要求的前提下进行设计；
1）、截面的宽度和高度，四级或层数不超过二层时，不宜大于300mm，一、二、三级且层数超过二层时，不宜小于400mm，一、二、三级且层数超过二层不宜小于450mm。
2）、截面的长边与短边的边长之比不宜下于3。
（3）框架节点设计
在进行框架结构抗震设计时，除了保证框架梁、柱具有足够的强度和延性外还必须保证框架节点的强度，震害调查表明，框架节点破坏主要是由于节点核心区箍筋不足,在剪力和压力共同作用下节点核心区混凝土出现斜裂缝，箍筋屈服甚至被拉断，柱的纵向钢筋被压区引起的。
因此为了防止节点核心区发生剪切破坏，必须保证节点核心区混凝土的强度和配置足够数量的箍筋。
（4）框架梁截面尺寸的估算主梁截面高度：
（2）梁截面尺寸拟定
框架梁截面高度一般按跨度的1/8～1/12进行估算，梁截面宽度可取梁高的1/2～1/3。
跨度6m、7.2m：
350m×700m
（5）框架柱截面尺寸的估算
框架柱截面的高和宽，一般可取（1/10-1/15）层高，并按下列方法初步确定
柱组合轴压力设计值：
式中：
考虑地震作用组合轴压力增大系数
按简支状态计算柱的负载面积
折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值
验算截面以上的楼层层数
混凝土选用C40，框架抗震等级为四级，轴压比则；
柱的承载面积：
式中：
为框架柱轴压比限值
为混凝土轴心抗压强度设计值则：
取
综上初步取柱的截面尺寸:
，
框架柱截面宽度和高度一般可取层高1/10-1/15
首层:
所以首层柱截面尺寸为
其它层:
所以首层及二三层的柱截面尺寸为
故所选的框架柱截面尺寸满足构造要求。
6、板厚估算
板厚根据板的跨度而定，次梁布置方式不同，板的跨度也不同，从而板厚也不同《混凝土结构设计规范》中规定了板的确定方法，一般不再做刚度验算的最小板厚且满足
由
取板厚h=150mm。
2.9各种构件的计算理论
双向板可按弹性理论进行计算，双向板按弹性理论设计设计方法求解简便且偏于安全，目前实际工程中采用较多的按弹性理论计算的方法。
《混凝土结构设计规范》5.5条规定；
从理论上说，无论何种算法都是没问题的，但实际工程中，不同的计算方法其钢筋的用量相差10%-30%.研究采用何种计算法计算更能切合工程实际做到安全、经济。
一般工业建筑用弹性理论计算，民用建筑采用塑性理论计算；通常在下列情况下按弹性理论计算方法进行设计。
（1）直接承受动荷载或重复荷载作用的构件，如桥梁，吊车梁等。
（2）裂缝控制等级为一级或二级的构件
（3）采用无明显屈服台阶钢材配筋的构件。
（4）要求有较高安全储备的构件，在一般梁板结构中的板、次梁多采用塑形理论进行设计，而主梁多采用弹性理论进行设计
《混凝土结构设计规范》5.3.2条规定，同时应满足正常使用极限状态的要求；
综上，从安全、经济的角度考虑板和次梁采用塑形理论计算，主梁采用弹性理论计算。
（混凝土连续梁板弹塑形理论分析，是将混凝土视为弹性体，认为结构荷载与内力，荷载与变形，内力与应变为线性关系）
混凝土是一种弹性材料，钢筋在达到屈服时也存在极大塑性变形，因此钢筋混凝土材料具有明显的弹塑性质。
2.10框架梁、板、柱与节点的抗震设计
阿拉尔：
由我国主要城镇抗震设防烈度，阿拉尔设计基本地震加速度和设计地震分组：
由《建筑抗震设计》P376，附录A查得；
阿拉尔抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第二组，由上本图书馆设计必须遵守抗震设计的相关要求：
根据震害分析，以及近年来国内外试验研究资料关于梁、柱塑形铰设计，应遵守下属一些原则：
（1）、强柱弱梁；使塑形铰先在梁中出现，尽量避免或减少在柱中出现，在震害出现时使梁的破坏先于柱的破坏，因为塑形铰很容易在柱中出现，从而形成几何可变体系而倒塌。
（2）、强剪弱弯；对于梁、柱构件而言要保证构件出现塑形铰，而不过早的发生剪切破坏，使构件的抗剪承载力大于塑形铰的抗弯承载力，受构件在受力过大时压弯破坏先于剪切破坏。
（3），强节点、强锚固；为保证构件的延性要求，在梁的塑形铰充分发挥前，框架节点钢筋的锚固不应过早的破坏。
3结构计算
3.1结构布置及计算简图
（1）计算结构体系确定
结构体系选型：
采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。
屋面结构：
采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚150mm。
楼面结构：
全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚150mm。
楼梯结构：
采用现浇钢筋混凝土板式楼梯
图3-1结构布置图
（2）确定框架的计算简图见图
框架计算单元如图3-1所示，取C轴线上的一榀框架计算。
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一层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，估算为-1.20m，一层楼面标高为m，故底层柱高为4.20m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），二到四层为3.00，顶层3.0其余各层柱高从楼面算至上一层楼面见3-2图。
图3-2所选框架层高图
3.2框架梁柱的线刚度计算
对于中框架梁取
A-D跨梁：
D-F跨梁：
A轴—F轴底层柱:
其余各层柱:
令，则其余各杆件的相对线刚度为：
框架梁柱的相对线刚度如图3.2.2所示，作为计算各节点杆端弯矩分配依据。
框架结构计算简图如下：
图3-3计算简图
3.3荷载计算
（1）恒载标准值
不上人屋面（150mm）20厚1:
2.5水泥砂浆面
10厚底标号砂浆隔离层防水层C40厚SBS改性沥青防水30厚C20细石混凝土找平层
起始最薄处30厚CL5.0轻集料混凝土找2%坡
保温层60厚聚苯乙烯保温
150厚现浇钢筋混凝土楼板
合计：
6.19
（2）各层走廊楼面及标准层楼面（150mm）
铺地砖楼面（无垫层）（新12j02,52，楼6）
6-10厚地板楼面干水泥擦缝
5厚1:
2.5水泥砂浆粘结层（建筑胶）
20厚1:
3干性水泥砂浆结合层（建筑胶）
水泥浆一道
现浇钢筋混凝土楼板随打随抹光（150mm）
合计：
4.4
（3）卫生间楼面（150mm）
铺地砖（有防水）（新12j02，楼38）
8-10厚地砖楼面干水泥擦缝
30厚1：
3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶）
1.5厚合成高分子涂膜防水层四周翻起150高0.2
1：
3水泥砂浆找坡层，最薄处20厚，坡向地漏，坎抹平
150现浇钢筋混凝土楼板
合计：
5.128
（4）水泥砂浆地面（新12j01，30，地4）
20厚1：
水泥砂浆压实抹光
水泥浆一道
80厚C15混凝土垫层
150厚戈壁土
素土夯实
梁自重计算
标准层楼面层及走廊5.128
梁
梁自重：
25kN/m×0.35m×（0.7m-0.15m）=4.8kN/m
抹灰层：
10厚混合砂浆抹灰0.01m×[（0.7m-0.15m）×2+0.35m]×17kN/m3=0.2465kN/m
合计：
5.0kN/m
柱（）
柱自重：
抹灰层：
10厚混合砂浆
合计：
9.4kN/m
外纵墙自重（新12j01，19，外12）
贴墙面砖0.55
聚合物水泥砂浆粘合层0.005m×20kN/m=0.1kN/m2
水泥砂浆抹
1:
1:
6水泥石灰膏砂浆磨平扫毛
1:
0.5:
4水泥石灰膏砂浆打底扫毛蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
合计2.214KN/m
标准层2.214×3m=6.64kN/m
底层2.214×4.2m=9.29kN/m
内纵墙自重
刷无光油漆1:
2.5水泥砂浆压实抹光
1:
1:
6水泥石灰膏砂浆找平
1:
0.5:
4水泥石灰膏砂浆打底扫毛
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
合计：
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