摘 要

本设计题目为水域天际三期4号楼建筑结构设计，总建筑面积约为2800平方米，建筑总高18m,建筑层数为6层，各层层高3m。设计内容主要包括内力计算和结构设计。内力计算过程中结合手算与计算机程序算法的结果，进行恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载的计算及其内力组合；结构设计包括：梁柱截面设计及配筋计算；标准层现浇楼板的内力分析及设计；现浇楼梯的内力分析及设计；基础形式的确定及其内力分析与设计；最后绘制结构各构件的施工图。

关键词：内力计算，结构设计，内力组合，配筋计算。

Abstract

The design topic is the architectural structure design of building no. 4, tianji phase iii, with a total floor area of about 2,800 square meters, a total building height of 18m, 6 floors and 3m floors. The design content mainly includes internal force calculation and structural design. In the process of internal force calculation, the calculation of constant load, live load, wind load, seismic load and its internal force combination are carried out by combining the results of manual calculation and computer program algorithm. The structure design includes: beam and column cross section design and reinforcement calculation. Internal force analysis and design of cast-in-place floor of standard floor; Internal force analysis and design of cast-in-place staircase; Determination of basic form and internal force analysis and design; Finally, the construction drawing of each component of the structure is drawn.

Key Words: Internal force calculation, structural design, internal force combination, reinforcement calculation.

目录

第一章 绪论……………………………………………….……………………………7

第二章 设计资料及结构选型…………………………….……………………………8

2.1设计资料…………………………………………….……………………………8

2.2结构选型………………………………………………….………………………9

2.3计算简图………………………………………………….………………………10

2.4框架梁柱的线刚度计算………………………………….………………………11

第三章 荷载统计………………………………………………….……………………12

3.1竖向荷载作用下的荷载统计………………………………….…………………12

3.1.1恒荷载标准值计算……………………………………………………………12

3.1.2活荷载标准值计算……………………………………………………………13

3.2水平荷载作用下的荷载统计……………………………………………………14

3.2.1风荷载计算……………………………………………………………………14

3.2.2地震作用计算…………………………………………………………………20

第四章 内力计算及组合……………………………………………….………………22

4.1恒载标准值作用下的框架内力计算…………………………….………………22

4.1.1分配系数计算…………………………………………………………………22

4.1.2梁的固定端弯矩计算…………………………………………………………24

4.1.3跨中弯矩计算…………………………………………………………………26

4.1.4框架梁柱的剪力计算…………………………………………………………28

4.1.5框架梁柱的轴力计算…………………………………………………………31

4.2活荷载标准值作用下的框架内力计算………………………….………………32

4.3风荷载作用下的框架内力计算………………………………….………………35

4.3.1各柱反弯点处的剪力值计算…………………………………………………35

4.3.2各柱反弯点高度计算…………………………………………………………36

4.3.3框架各柱的杆端弯矩及梁端弯矩计算………………………………………38

4.3.4框架各柱的轴力和梁端剪力计算……………………………………………40

4.4水平地震作用下的框架内力计算……………………………….………………41

4.5内力组合……………………………………………………………….…………45

4.5.1各控制截面处的内力值计算…………………………………………………45

4.5.2内力组合………………………………………………………………………46

第五章 截面设计与配筋计算…………………………………………………………49

5.1框架柱截面设计………………………………………………….………………49

5.1.1轴压比验算……………………………………………………………………49

5.1.2截面尺寸复核…………………………………………………………………49

5.1.3框架柱正截面受弯承载力计算………………………………………………49

5.1.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算……………………………………51

5.1.5斜截面受剪承载力计算………………………………………………………51

5.2框架梁截面设计……………………………………………….…………………52

5.2.1正截面受弯承载力计算………………………………………………………52

5.2.2斜截面受剪承载力计算………………………………………………………53

5.3楼面板设计………………………………………………………….……………54

5.3.1荷载计算………………………………………………………………………54

5.3.2配筋计算………………………………………………………………………54

5.3.2.1弯矩计算……………………………………………………………………54

5.3.2.2配筋计算……………………………………………………………………55

5.4楼梯设计……………………………………………………………….…………56

5.4.1踏步计算………………………………………………………………………56

5.4.2斜梁计算………………………………………………………………………57

5.4.3平台板计算……………………………………………………………………58

5.4.4平台梁计算……………………………………………………………………58

5.5基础设计………………………………………………………………………….60

5.5.1作用于基础顶面上的荷载计算………………………………………………60

5.5.2基础底面尺寸及埋置深度……………………………………………………61

5.5.3基础高度验算…………………………………………………………………63

5.5.4基础底板配筋计算……………………………………………………………64

第一章 绪论

随着时代的进步，经济的发展，现在人们对住宅的要求不再像以前只局限于提供休息和生活的场所，而现在的人们对住宅楼的要求越来越高，除了最基本的功能以外，还要使其有更完善的生活功能，更合理的结构布置等。

水域天际三期4号楼建筑结构设计的总建筑面积约为2800平方米，建筑总高18m,建筑层数为6层，各层层高3m，抗震烈度7级。基本风压0.35KN/，底面粗糙度C类，

基础场地类别Ⅱ类，建筑重要性类别丙类，使用年限50年。结构采用整体现浇混凝土框架结构，基础为柱下独立基础。

设计这栋住宅楼的目的，首先是解决老百姓的住房问题，改善老百姓的住房条件，同时也能加快城市建设的脚步。其次通过本次设计，对大学四年所学知识融会贯通，查缺补漏，在老师的指导和帮助下，让我们对本行业有一个具体的认识，更加深入的了解本行业在社会上存在的意义。

第二章 设计资料及结构选型

2.1设计资料

（1）工程名称：水域天际三期4号楼建筑结构设计

（2）建筑地点：湖北省武汉市

（3）工程概况：总建筑面积约为2800平方米，建筑总高18m,建筑层数为6层，各层层高3m。结构布置情况如图2.1所示。

（4）气象资料：基本风压W₀=0.35kN/m²。

（5）地质条件：地面粗糙度：C类，基础场地：Ⅱ类。

（6）抗震设防：抗震烈度：7度（设计基本地震加速度为0.15g）。

（7）材料选用：

混凝土：框架梁柱和楼面板采用C30混凝土，基础和楼梯采用C20混凝土。

钢筋：框架梁柱纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，楼梯斜梁、平台梁中纵向受力钢筋和基础基础底板受力钢筋采用HRB335，其余采用热轧钢筋HPB300。

墙体：200厚空心砌块填充墙，用1:2.5水泥砂浆砌筑，重度γ=11.8kN/m³。

图2.1 结构平面布置图

2.2结构选型

进行结构设计时，首先要选择各类结构的形式。

基本原则：

1）满足使用要求；

2）受力性能好；

3）施工简便，经济合理；

根据建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础等因素，经技术、经济条件比较综合以及上述基本原则，本工程结构类型选择如下：

1）结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系；

2）屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，屋面板厚90mm；

3）楼面结构：采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚120mm；

4）楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯；

梁柱截面尺寸估算：

1. 梁的最小截面高度h=1/8~1/14l₀，其中ｌ₀为柱与柱或柱与墙之间的 距离。根据结构计算简图，ｌ₀最大值为6000mm，因此选取梁的高度h=600mm，矩形截面梁的高度比h/b一般取2.0~2.5之间据此选取梁的宽度为：b=300。
2. 框架柱截面一般采用方形，按轴压比来确定，由结构图可知，单柱承载最大面积为19.98m²，面荷载取14KN/m²，则：

N=β F_g E_n=1.3×19.98×14×6=2181.82KN（边跨，β取1.3）

Ac=N/μ_n f_c=2181.82/（0.75×14.3）=203433mm²

安全考虑取柱的截面尺寸为：b=500m。

2.3计算简图

现取①轴上的一榀框架进行设计，简化起见，框架各构件在计算简图中均用单线条代表（形心轴所在位置线），假定框架梁与柱刚接，梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。根据底层室内外高差及地质条件相关规定，基础顶面标高定为-0.45m，首层层高为3.45m，即柱高3.45m。其余各层层高均为3m，计算简图如下图2.2所示。

图2.2框架计算简图

2.4框架梁柱的线刚度计算

边框架梁取I=1.5I₀。其中，I₀为梁按矩形截面计算得到的惯性矩，I₀=bh³。梁的线刚度为i =。

边跨梁，即D-C/C-A轴间框架梁：

i_DC==3.0×10⁷×1/12×1.5×0.3×0.6³/5.1=4.76×10⁴KN/m

i_CA==3.0×10⁷×1/12×1.5×0.3×0.6³/6.0=4.05×10⁴KN/m

底层柱：

i_底==3.0×10⁷×1/12×0.5⁴/3.45=4.5×10⁴KN/m

标准层柱：

i_标==3.0×10⁷×1/12×0.5⁴/3.00=5.2×10⁴KN/m

令i_标=1.0，于是便得到剩下的各个杆件相对的线刚度为：

i_DC= =0.92 i_CA==0.78

i_底==0.87

第三章 荷载统计

3.1竖向荷载作用下的荷载统计

3.1.1恒载标准值计算

（1）屋面恒载标准值

防水层（刚性）：30厚C20细石混凝土防水 1.0KN/m²

防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.4KN/m²

找平层：15厚水泥砂浆 2×0.015×20=0.60KN/m²

找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆5%找平 0.04×14=0.56KN/m²

保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16KN/m²

结构层：90厚现浇钢筋混凝土板 0.09×25=2.25KN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17KN/m²

合计 6.14KN/m²

（2）楼面恒载标准值

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2mm厚素水泥

水泥浆结合层一道 1.16KN/m²

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×15=3KN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17KN/m²

合计 4.33KN/m²

（3）梁自重

b×h=300mm×600mm

梁自重 25×0.3×（0.60-0.12）=3.6KN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[（0.60-0.12）×2 0.3]×17=0.21KN/m

合计 3.81 KN/m

（4）柱自重

b×h=500mm×500mm

柱自重 25×0.5×0.5=6.25KN/m

抹灰层： 10厚混合砂浆0.01×0.5×4×17=0.34KN/m

合计 6.59KN/m

（5）外墙自重

标准层：

200mm厚空心砌块填充墙 3×0.2×11.8=7.08KN/m

水刷石外墙面 （3.00-0.45）×0.5=1.28KN/m

水泥粉刷内墙面 3×0.36=1.08KN/m

合计 9.44KN/m

底层：

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