六层框架结构住宅毕业设计

目录

第1章设计条件. (1)

1.1建筑设计资料 (1)

1.1.1工程地质报告摘要 (1)

1.1.2 气象条件摘要 (1)

1.1.3 活荷载 (1)

1.1.4 该地区基本烈度为7度（近震） (1)

第2章结构选型及布置 (2)

2.1结构布置及计算简图的确定 (2)

2.2承重方案选择 (2)

2.3梁、柱截面尺寸初估 (2)

2.4结构计算简图 (4)

第3章荷载计算 (5)

3.1恒荷载计算 (5)

3.1.1屋面及楼面恒荷载计算 (5)

3.1.2．屋面及楼面活荷载计算 (6)

3.1.3．梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算 (6)

3.1.4．荷载等效转化 (9)

3.1.5屋面框架节点集中荷载标准值 (10)

3.2屋面及楼面活荷载计算 (11)

第4章横向框架侧移刚度计算 (12)

4.1计算梁、柱的线刚度 (12)

4.1.1梁的线刚度计算 (12)

4.1.2 柱的线刚度计算 (13)

4.2柱的侧移刚度D值的计算 (13)

4.2.1框架侧移刚度D值的计算 (13)

4.2.2不同层刚度D值的计算 (14)

第5章横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (14)

5.1横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 (14)

5.1.1风荷载作用计算 (14)

5.1.2风荷载作用下框架结构内力计算 (15)

5.2横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算 (18)

5.2.1基本情况 (18)

5.2.2地震力荷载标准值 (19)

5.2.3横向自振周期计算 (20)

5.2.4横向水平地震作用计算 (21)

5.2.5地震力荷载作用下的水平位移验算 (23)

5.2.6水平地震作用下框架内力计算 (23)

第6章竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 (28)

6.1恒荷载作用下的内力计算 (28)

6.1.1线刚度计算 (28)

6.1.2恒荷载转化 (28)

6.1.3分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩 (29)

6.1.4恒载作用下的剪力计算 (38)

6.2活荷载作用下的内力计算 (40)

6.2.1活荷载转化 (40)

6.2.2分层法计算活荷载作用下梁端弯矩 (40)

6.2.3活载作用下的剪力计算 (45)

第7章梁、柱的内力组合 (46)

7.1梁的内力组合 (46)

7.1横梁内力组合 (47)

7.2框架柱内力组合 (50)

第8章梁、柱的截面设计 (57)

8.1框架梁的配筋计算（仅以一层梁为例说明计算过程）： (57)

8.1.1正截面受弯承载力计算 (57)

8.1.2斜截面受弯承载力计算 (62)

8.2柱截面设计 (63)

8.2.1已知条件 (63)

8.2.2构造要求 (63)

8.2.3剪跨比和轴压比验算 (64)

8.2.4柱正截面承载力计算 (65)

8.2.5柱斜截面承载力计算 (74)

8.3节点设计 (78)

8.4楼板设计 (78)

8.4.1A区格板的计算 (78)

第9章基础设计 (81)

9.1基础截面计算 (81)

9.2地基承载力及基础冲切验算 (82)

9.2.1地基承载力验算 (82)

9.2.2地基抗冲切验算 (82)

9.3基础底板配筋计算 (84)

第10章结束语 (85)

参考文献 (86)

致谢 (88)

第1章设计条件

1.1建筑设计资料

本建筑为襄樊市市区一小区住宅楼。采用钢筋混凝土全现浇框架结构，建筑面积3000 m2，占地面积 467.28 m2。共六层楼，底层层高2.2m，其余各层层高均为2.8m。本建筑总长为47.2m，总宽为9.9m，建筑总高为18.4m。

1.1.1工程地质报告摘要

拟建场地为池塘经人工填筑而成，地形平坦，场地分层情况如下：第1层为杂填土，厚0.5m;第2层为灰色粘土，厚8m;第3层为褐色粉质粘土(未揭穿)。拟建场地范围内，浅部填土为上层滞水，主要受大气降水及地表排水影响，地下水位为1.5—2.0m;承压孔隙含水层。地下水对混凝土无侵蚀性。

1.1.2 气象条件摘要

主导风向：东北风

基本风压： W

=0.55KN/m2

=0KN/m2

基本雪压： S

1.1.3 活荷载

查《建筑结构荷载规范》可知

上人屋面均布活荷载标准值为2.0KN/m2

楼面活荷载为： 2.0KN/m2

楼梯活荷载为： 2.0 KN/m2

1.1.4 该地区基本烈度为7度（近震）

第2章结构选型及布置

2.1结构布置及计算简图的确定

主体结构共6层，底层层高2.2m，其余各层层高均为2.8m，填充墙砌240厚空心砌块砖，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。

板厚取100 mm：

3900

10097.5

4040

l

h mm

=>≈=

2.2承重方案选择

该建筑为住宅楼，采用横向框架承重方案，三柱两跨不等跨的形式。柱网布置形式详见建筑平面图。

2.3梁、柱截面尺寸初估

1.梁截面尺寸的估算：

1.BD跨：

主梁：L=5400㎜

mm

mm

L

h450

~

675

)

12

/1

~

8/1(=

=,取500㎜

mm

mm

H

b170

~

250

)3/1

~

2/1(=

=，取200㎜

故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=250㎜×500㎜

故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=200㎜×400㎜

2.AB跨：

主梁：L=4500㎜

mm

mm

L

h375

~

563

)

12

/1

~

8/1(=

=,取500㎜

mm

mm

H

b170

~

250

)3/1

~

2/1(=

=，取200㎜

故框架梁的截面尺寸为b×h=200㎜×500㎜

估算梁的截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级

表2.1

2.柱截面尺寸的估算

框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：

1.柱组合的轴压比设计值按照公式1－1计算：

N Fgn β= (1－1) 式中：

β：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；

F : 为按照简支状态计算柱的负荷面积；

g ：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14KN/2m ;

n : 为验算截面以上楼层层数；

2.框架柱验算

0.8c c c

N b h f < (1－2) 由计算简图2－1可知边柱和中柱的负载面积可知：

中柱：（5.4＋4.5）/2×(3.9+3.9)/2=19.3㎡

边柱：（3.9＋3.9）/2×5.4/2=10.5㎡

边柱：21.2/(1.2 1.310.51410006)/14.30.8120272.7c c A N f mm ≥=⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 中柱：21.2/(1.2 1.2519.31410006)/14.30.8221072.7c c A N f mm ≥=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为500㎜×500㎜＝2500002mm >2221072.7mm ，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为500㎜×500㎜。故初选柱的尺寸为500㎜×500㎜。

2.4结构计算简图

图2-1 框架结构梁，柱尺寸

注：室内外高差0.30m,基础埋深0.5m,底层h=0.3+0.5+2.2=3.0m

第3章荷载计算

3.1恒荷载计算

3.1.1屋面及楼面恒荷载计算

1.屋面

防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0KN/㎡

找平层（柔性）3毡4油油铺小石子 0.4 KN/㎡

KN/m＝0.3 KN/㎡

找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×203

KN/m＝0.56 KN/㎡找坡层：40厚水泥石灰砂浆3‰找平0.04m×143

KN/m＝1.16KN/㎡

保温层：80厚矿渣水泥0.08m×14.53

KN/m＝2.5KN/㎡

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253

KN/m＝0.17KN/㎡

抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173

合计 6.09 KN/㎡

2.标准层楼面：大理石楼面

大理石面层，水泥砂浆擦缝

30厚1：3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 1.16KN/㎡

水泥浆结合层1道

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253

KN/m＝2.5KN/㎡抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173

KN/m＝0.17KN/㎡

合计：3.83 KN/㎡

3.楼梯，水泥砂浆楼面

构造层：0.5KN/㎡

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253

KN/m＝2.5KN/㎡抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173

KN/m＝0.17KN/㎡

合计：3.17 KN/㎡

3.1.2．屋面及楼面活荷载计算

1. 根据《荷载规范》查得：

上人屋面：2.0KN/㎡

楼面：2.0KN/㎡(宿舍楼)

2.雪荷载

Sk=0 KN/㎡

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.

3.1.3．梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算1.梁自重：

1.边横梁，中横梁，纵梁：b×h=200㎜×500㎜

KN/m×0.2m×(0.5m-0.1m)=2.0 KN/㎡

梁自重： 253

抹灰层10厚混合砂浆：

0.01m×[(0.5m-0.1m)×2+0.2m]×173

KN/m=0.170KN/㎡

合计：2.170 KN/㎡

2.次梁：b×h=200㎜×400㎜

梁自重：253

KN/m×0.20m×(0.4m-0.1m)=1.5KN/m

抹灰层10厚混合砂浆：

0.01m×[(0.4m-0.1m)×2+0.20m]×173

KN/m=0.136 KN/㎡

合计：1.636 KN/㎡

3.基础梁：b×h=200㎜×400㎜

梁自重：25 3

KN/m×0.20m×0.4m=2.0KN/m

2.柱自重：

1.柱：b×h=500㎜×500㎜

柱自重：25 3

KN/m×0.5m×0.5m=6.25KN/m

抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m×0.5m×4×173

KN/m=0.34 KN/㎡

合计：6.59 KN/㎡

2.构造柱：b×h=240㎜×240㎜

KN/m×0.24m×0.24m=1.44KN/m

柱自重：25 3

抹灰层10厚混合砂浆：

KN/m=0.16 KN/㎡

0.01m×0.24m×0.24m×2×173

合计：1.6 KN/㎡

3.外纵墙自重：

标准层

纵墙：（2.8-1.5）m×0.24m×183

KN/m=5.616 KN/m

铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.5m=0.525 KN/m

瓷砖外墙面：（2.8m-1.5m）×0.5 KN/㎡=0.65 KN/m

水泥粉刷墙面：（2.8m-1.5m）×0.36 KN/㎡=0.845KN/m 合计：7.636 KN/㎡

底层：

卷闸门：0.45 KN/㎡×2.2m=0.99 KN/m

瓷砖外墙面：2.2×0.5 KN/㎡=1.1 KN/m

合计：2.09 KN/㎡

4.内墙自重：

标准层

KN/m=4.968 KN/m 纵墙：（2.8m-0.5m）×0.12m×183

水泥粉刷内墙面：2.3m×0.36 KN/㎡×2=1.656 KN/m 合计：6.624 KN/㎡

底层：

纵墙：（3.0m-0.5m）×0.12m×183

KN/m=5.4 KN/m

水泥粉刷内墙面：2.5m×0.36 KN/㎡×2=1.8 KN/m

合计：7.2 KN/㎡

3.1.4．荷载等效转化

1.D ～B 轴间框架梁：

屋面板传荷载：

恒载：2236.09KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4)(1.8/5.4)]=19.35KN/m ⨯⨯+ 活载：2232.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4)(1.8/5.4)]=6.357KN/m ⨯⨯+ 楼面板传荷载：

恒载：2233.83KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4)(1.8/5.4)]=12.174KN/m ⨯⨯+ 活载：2232.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4)(1.8/5.4)]=6.357KN/m ⨯⨯+ 梁自重：2.17KN/m

D ～B 轴间框架梁均布荷载为：

屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+19.35 KN/m=21.52 KN/m 活载＝板传荷载＝6.357KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+12.174 KN/m=14.344 KN/m 活载＝板传荷载＝6.357 KN/m 2. B ～A 轴间框架梁： 屋面板传荷载：

恒载：2236.09KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5)(1.8/4.5)]=17.67KN/m ⨯⨯+ 活载：2232.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5)(1.8/4.5)]=5.80KN/m ⨯⨯+ 楼面板传荷载：

恒载：2233.83KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5)(1.8/4.5)]=11.11KN/m ⨯⨯+ 活载：2232.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5)(1.8/4.5)]=5.80KN/m ⨯⨯+

梁自重：2.17KN/m

B ～A 轴间框架梁均布荷载为：

屋 面 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+17.67 KN/m=19.84 KN/m 活载＝板传荷载＝5.80 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+11.11 KN/m=13.28 KN/m 活载＝板传荷载＝5.80 KN/m

3.1.5 屋面框架节点集中荷载标准值

顶层柱：

D 轴,A 轴柱纵向集中荷载计算：

女儿墙自重：（做法：墙高1100㎜,100㎜的混凝土压顶）

0.24 1.118250.10.40.02 1.2217⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯ 6.568KN =

边柱连系梁自重: KN 75.9259.35.0.20.0=⨯⨯⨯ 粉刷： ()KN 06.1179.321.05.0.02.0=⨯⨯⨯-⨯ 连系梁传来屋面自重： 1/2 3.91/2 3.9 6.0923.15⨯⨯⨯⨯=KN 边节点D ，A 集中荷载： A g 6==D g 6 40.53KN

中柱连系梁自重: KN 75.9259.35.0.20.0=⨯⨯⨯ 粉刷： ()KN 06.1179.321.05.0.02.0=⨯⨯⨯-⨯

连系梁传来屋面自重：1/2 3.91/2 3.9 6.09246.31⨯⨯⨯⨯⨯=KN

B 节点集中荷载： =B g 6 57.12KN 3.1.4楼面框架节点集中荷载： 边柱联系梁自重(含粉刷)

0.20×0.5×2.17×25+0.02×（0.5-0.1）×2×2.17×17=6.02KN 次梁自重（含粉刷）

0.20×0.40×1.64×25×0.5+（0.40-0.1）×0.02×1.64×17=1.72KN 钢窗自重： 1×1.5×1.5×0.45=1.01 KN 窗下墙体自重： （3.9-1.5）×0.9×0.24×18=9.33 KN 窗下墙体粉刷： 2×0.02×（2.8-1.5）×17=0.88KN 框架柱自重(含粉刷)：

0.50×0.50×2.8×25+0.50×2.8×0.02×2×17=18.49 KN 联系梁传来楼面自重：

1/2 3.91/2 3.9 6.0923.15⨯⨯⨯⨯=KN

中间层边节点集中荷载： =D P =A P 60.61 KN 中柱联系梁自重(含粉刷)： 9.75+1.06=10.81 KN 次梁自重(含粉刷)： 1.72 KN 内纵墙自重(含粉刷，扣除门洞重加上门重)：

（3.9-0.9）×(2.8-0.4)×0.12×18=15.55 KN （3.9-0.9）×(2.8-0.4)×2×0.02×17=4.90 KN

框架柱自重(含粉刷)： 18.49KN 联系梁传来楼面自重： 1/2 3.91/2 3.9 6.09246.31⨯⨯⨯⨯⨯=KN 中间层中节点集中荷载： =B P 97.78KN

3.2屋面及楼面活荷载计算

上人屋面均布活荷载标准值 : 2.0kN/m 2

屋面雪荷载标准值 : 0kN/m 2

M KN P DB /36.6= M KN P BA /8.5= D P 6=A P 6=1/2 3.91/2 3.9 2.07.57⨯⨯⨯⨯=KN =B P 61/2 3.91/2 3.92 2.015.14⨯⨯⨯⨯⨯=KN

D P =A P =1/2 3.91/2 3.9 2.07.57⨯⨯⨯⨯=KN =B P 1/2 3.91/2 3.92 2.015.14⨯⨯⨯⨯⨯=KN

第4章 横向框架侧移刚度计算

4.1计算梁、柱的线刚度

4.1.1梁的线刚度计算

梁柱混凝土标号均为 C30，E C =3.0*107KN/m 2，在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的框架梁取I=2I 0。

梁的线刚度计算 表4-1

注：表中I L

E i C

=

(KNm) 4.1.2 柱的线刚度计算

柱的线刚度计算 表4-2

注：表中I L

E i C

=

(KNm) 4.2柱的侧移刚度D 值的计算

其中c α为柱侧移刚度修正系数，

为梁柱线刚度比，不同情况下，c α、

取值不对于

一般层：

对于底层：

4.2.1框架侧移刚度D 值的计算

4.2.2不同层刚度D 值的计算

首层的侧移刚度：∑i D =1261340N/mm 其他层的侧移刚度：∑i D =841070N/mm 图4-1 相对线刚度

第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

5.1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 5.1.1 风荷载作用计算

荷载标准值基本风压w 0=0.55kN/m 2，地面粗糙度为C 类。本章计算以左风为例。

0k z s z w w βμμ∙∙∙=，建筑物高度18.4m<30m ，故βz =1.0。对于矩形平面，μs =1.3

计算过程见下表（其中z 为框架节点至室外地面的高度；A 为一榀框架各层节点的受风面积: A6=3.9⨯(1.1+2.8/2）=9.75 m 2 A5=A4=A3=A2=3.9⨯2.8=10.92 m 2 A1=3.9⨯[2.8/2 +3/2])=11.31 m 2

表5-1

5.1.2风荷载作用下框架结构内力计算

采用D 值法。

在求得框架第I 层的层间剪力i V 后，I 层j 柱分配到的剪力ij V 以及柱上、下端的弯矩b

ij M 、u

ij

M 分别按下列各式计算： 柱端剪力计算公式为

i

s

j ij

ij

ij V D

D V ∑==

1

柱端弯矩计算公式为

yh

V M ij b ij ⨯=，

h

y V M ij u

ij )1(-⨯=

123

n y y y y y =+++

需要注意的是，风荷载作用下的反弯点高比n

y 是根据表：均布水平荷载作用下

各层标准反弯点高度比n

y 查得。

梁端弯矩

b

M 、剪力

i

V 以及柱轴力i

N 分别按照下列公式计算：

)

(,1u

ij b j i r b

l b l b l b

M M i i i M ++=+； )

(,1u

ij b j i r b l b r b l b

M M i i i M ++=+；

l

M M V r b l

b b /)(+=；

∑=-=n

i

k r b l b i V V N )

(

层柱端弯矩及剪力计算

表5-2

层柱端弯矩及剪力计算

表5-3

层柱端弯矩及剪力计算

表

5-4

梁端弯矩及剪力轴力计算

表5-5