钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 设 计 计 算 书
目录
第一章前言 (5)
第二章方案论述 (6)
2.1 建筑方案论述 (6)
2.2结构设计论述 (7)
第三章结构方案设计 (9)
3.1设计总说明 (9)
3.1.1设计依据 (9)
3.1.2 设计概述 (9)
3.1.3 结构说明 (9)
3.1.4.各部分建筑构造 (9)
3.2结构方案设计 (10)
3.2.2场地条件 (10)
第四章荷载计算 (11)
4.1荷载汇集及截面尺寸的选取 (11)
4.1.1 框架柱： (11)
4.1.2 框架梁： (11)
4.1.3 材料情况： (11)
4.2荷载汇集 (11)
4.3 计算简图及层数划分 (13)
4.4 各层重力荷载代表值计算 (14)
第五章水平地震作用下的框架内力分析 (19)
5.1层间侧移刚度计算 (19)
5.1.1梁线刚度 (19)
5.1.2柱线刚度计算 (20)
5.1.3柱侧移刚度计算 (20)
5.2水平地震作用层间地震剪力和弹性位移的计算 (21)
5.2.2水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算 (23)
5.3 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩（采用D值法） (23)
5.4水平地震作用下梁端弯矩 (25)
5.5水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力 (25)
5.6水平地震作用下的框架内力图 (26)
第六章风荷载作用下框架内力分析 (26)
6.1自然条件 (27)
6.2风荷载计算 (27)
6.3风荷载作用下框架柱剪力和弯矩（采用D值法，取中框架计算） (28)
6.4 风荷载作用下梁端弯矩计算 (29)
6.5风荷载作用下的梁端剪力和柱轴力计算 (30)
6.6风荷载作用下框架内力图 (30)
第七章竖向荷载作用下框架内力分析 (31)
7.1竖向荷载计算 (31)
7.1.2 恒荷载 (31)
7.1.3 活荷载 (32)
7.2 计算简图 (32)
7.3 梁端弯矩计算 (33)
7.4 内力分配系数 (33)
7.5 弯矩分配与传递 (34)
7.6 梁端剪力 (39)
7.7 柱轴力和剪力 (43)
第八章内力组合及最不利内力确定 (46)
8.1 梁端弯矩的调幅 (46)
8.2 控制截面处内力计算 (48)
8.3 内力组合 (51)
第九章框架配筋计算 (71)
9.1 框架梁配筋计算 (71)
9.1.1 截面尺寸 (72)
9.1.2 材料强度 (72)
9.1.3 配筋率 (72)
9.1.4 框架梁正截面受弯承载力计算 (72)
9.2 框架柱配筋计算 (79)
9.2.1 截面尺寸 (79)
9.2.2 材料强度 (79)
9.2.3 框架柱正截面受压承载力计算 (79)
9.2.4 框架柱斜截面受剪承载力计算 (86)
第十章现浇板配筋计算 (90)
10.1 荷载计算 (90)
10.2 配筋计算 (90)
第十一章板式楼梯设计 (92)
11.1 梯段板设计 (92)
11.2 平台板计算 (93)
11.2.1荷载汇集 (93)
11.2.2 截面配筋 (93)
11.3 平台梁设计 (94)
第十二章基础的设计 (97)
12.1 材料强度 (98)
12.2 边柱基础设计 (98)
12.2.1荷载计算 (98)
12.2.4 地基承载力验算 (100)
12.2.5 基础抗冲切验算 (101)
12.2.6 基础底面配筋计算 (101)
12.3 中柱基础 (102)
12.3.1荷载组合 (102)
12.3.4 地基承载力验算 (104)
12.3.5 基础冲切验算 (104)
12.3.6 基础受剪承载力验算 (105)
12.3.7 基础底面配筋计算 (105)
12.4基础梁设计 (106)
12.4.2 横向基础梁 (106)
第十三章雨棚设计 (108)
13.1材料强度 (108)
13.2 雨棚板设计 (108)
13.2.1荷载汇集 (108)
13.2.3 截面配筋计算 (109)
第十四章阳台设计 (109)
13.1材料强度 (109)
13.2 阳台板设计 (109)
13.2.1荷载汇集 (109)
13.2.3 截面配筋计算 (110)
第十五章施工组织设计 (111)
第十六章技术经济分析 (125)
第十七章结论 (126)
参考文献 (127)
谢辞................................................................................................................ 错误！未定义书签。
沈阳大学学生公寓楼设计
第一章前言
本次我的毕业设计的题目是沈阳大学学生公寓楼，结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构。此次设计的目的旨在通过综合运用本科学习中所学到的专业知识，充分利用图书馆，网络等现有资源完成一个包括建筑方案和结构方案的确定，结构计算，建筑施工图和结构施工图的绘制以及经济技术分析，中英文摘要等内容的一个完整的设计任务，从而让我们通过设计了解建筑设计的一般过程，掌握建筑设计的全部内容，同时也可以培养我们综合运用基础理论和基本技能的能力，分析和解决实际问题的能力，还可以掌握多种绘图设计软件，以及word、excel等office软件的操作。更重要的是通过这次设计还可以让我们对大学所学的知识进行一次全面的融合，这是对我们本科学习来所学知识的一次具体的运用，对我以后的学习和工作帮助甚大。
第二章方案论述
2.1 建筑方案论述
本次毕业设计的题目为沈工业大学学生公寓楼。建筑场地条件良好，建筑面积5000~6500平方米左右，层数5—6层。结构形式采用钢筋混凝土框架结构，由上述基本条件进行方案设计
首先根据建筑使用功能，和所给出的建筑环境加以分析，考虑到建筑与道路和原有建筑的对位关系，人流疏散的问题，和北方地区冬季寒冷等因素办公楼的布置主入口方向,主入口方向朝南。
出于对所给场地局限性的分析，建筑抗震有利因素的考虑，和公寓楼对简洁的外观的要求，建筑的平面布置成对称形式最为合理。
北方冬季寒冷，所以建筑平面方案多为内廊形式，且无论在建筑的节能与保温上还是在施工的经济性方面上内廊形式都应该是首选方案，本次设计采用内廊形式。
由于公寓楼建筑的使用功能和外观形式的要求，要求色彩简洁，外型简单，对称。首先根据给定的房间的面积、个数、用途初步定出功能分区，分别处理好主用功能与次要功能分区，静与闹的关系，建筑功能的对内对外的关系，同时注意人流分析，避免发生不必要的人流交叉。
房间的布置，其中尽量把主要功能房间置于朝向较好的位置，而楼梯、卫生间等可安放在北朝向。通过各房间的初步尺寸确定各个房间的摆放关系，开间进深。在调整房间时宜考虑房间内的设施摆放，房间的长宽比，并考虑到框架结构的均匀布置，柱网布置变化不宜较大，要和房间尺寸有很好的协调关系，尽量使结构布置均匀对称，以尽量减少偏心，从而提高抗震性。依据《民用建筑设计通则》中给人最舒服感觉的房间尺度比例为1：1～1：2和我国现有经济和施工条件下最经济的跨度为6~8米等信息，经反复修改确定本设计选用开间7.8米，进深6.6米的柱网，考虑宿舍建筑的疏散要求，走廊宽2.1米。同时要考虑楼梯的疏散距离的要求，确定设计三个楼梯，在绝对保证疏散的同时，为了提高公寓的经济性，同时考虑窗地面积比，满足采光要求，各层层高均为3.0米。
采光以及通风，在端部采光走廊满足要求的同时两边房间门上均做亮子以加强走廊采光，房间的门窗洞口均对应布置，加强通风，减小涡流。进而选择门窗的型号和布置。
在建筑设计的过程中特别注意的是楼梯部分。第一点，公共建筑中主楼梯是最具有装饰性效果的结构之一，本次设计在大楼梯前的门厅，配合主要楼梯，给人以豁达开阔的感觉。第二点，另外一部楼梯疏散距离不能太远，防火要求之间距离以及距端部距离都有严格要求。楼梯的宽度应满足疏散人群的要求，楼梯的净高、坡度和踏板的宽度、踏步的高度都应满足疏散人群和使用功能的要求。经过认真的分析、比较，最后次要楼梯的布置有了较为合适的雏形，再全面的考虑楼梯等交通部分的布置和楼梯板下入口出对高度要求等因素最后确定楼梯的形式。
建筑设计中，同样重要的使卫生间的布置，选择设置在采光条件要求不高的位置，同时要考虑要方便整层楼的宿舍的要求，对本方案而言，选择将卫生间放在走廊的靠近中间拐角处，还利用北向的比较差的空间，一举多得。
最后经过多次修改，经指导老师对方案的调整最终敲定的方案为建筑设计的基本方案。
（1）房间构成
本工程为学生公寓楼，根据宿舍楼的功能要求，此次设计该公寓楼共包括标寝室130间，活动室5间（0.8 -1m2/人），会客室2间（10-20㎡/间），值班室1间（15-20㎡/间），配电室1间（15-20㎡/间），各层公共卫生间1个，室内有各自卫生间。（2）房间布局
充分考虑办公楼各种房间在功能和面积等方面的不同，尽量做到功能分区清晰，各功能分区之间联系紧密，以及结构布置合理等，在设计中主要注意了以下几点：
①主要功能房间尽量布置在公寓楼的阳面。
②卫生间布置在公寓拐角出阴面，卫生间都带有前室，且通风良好以减少异味，各层卫生间都上下对齐布置，方便穿管。
2.2结构设计论述
房屋的建筑方案确定后，开始考虑结构上的计算。结构形式上我根据任务书的要求采用了钢筋混凝土框架结构。
框架结构体系采用梁、柱连接成骨架来承受荷载的体系，为保证其设置合理，宜先确定荷载的传播途径，即由楼板、屋面板荷载以均布荷载的方式传至次梁，载由次梁以集中力的形式传给主梁，载传给框架柱，由框架柱传给基础，最后由基础传给地基。梁与柱按固接计算连接，柱子与基础固接。在结构布置上易规则，以减少由于质
量与刚度中心不对称产生的抗震不利。
在框架的空间受力上，可将柱认为是支撑在基础的悬臂梁上的，它必须具有足够的刚度。但就单柱来说，其空间抗弯能力较小，为改变其整体受力性能，宜将柱子与水平体系做成固结，则它们之间有转动约束而使其整体性加强。水平部分体系将起到联系梁的作用，它可以阻止各个独立悬臂柱顶部的转动，并使顶部与底部相互反向弯曲，这就是框架作用。由于柱向相反方向弯曲，改善了每根柱的受力性能，使每根柱像两根短柱那样，反弯点的位置决定了弯曲。其结果减少了水平荷载作用下的变形，还改善了轴向作用下的抗压受弯能力。对于框架而言，它的轴力弯矩大小以及总变形量很大程度上取决于柱抗弯刚度在总体抗弯作用下的比例。其中梁与柱之间的刚度比大于等于4：1时，可以近似于完全框架作用，此时水平作用下反弯点位置将只在柱高的中央，柱子一半长度的所承担的只是全部弯矩的一半，弯矩的其余部分则由柱中轴力抵抗。此时柱的变形将是完全悬臂作用的四分之一。经过理论分析可知，多层框架柱能够减少总体上的受力性能，还可以降低柱的抗弯作用在整体弯矩中的比例。实际分析中增加柱或梁有利于整体性的加强。
在计算地震水平作用时，采用D值法，此法是对反弯点修正后得到的。改进后考虑到框架柱的侧移刚度受梁的线形刚度的影响，并且反弯点位置随柱梁的线刚度比变化而变化。在竖向荷载作用分析中，出于计算简便，受力明确而采用弯矩二次分配法，可以满足工程上精度的要求。内力组合采用抗震设计组合方式，进行框架结构的不利内力计算。在柱子组合内力作用时，既要考虑地震作用的不确定性，边柱轴力产生的偏心弯矩的影响，活荷载的不利位置（考虑计算简便，采用活荷载满跨布置的方法），活荷载的层间折减系数。还有风荷载的影响。在计算框架柱配筋时，要考虑三种不利内力组合，以确定其最不利内力组合形式。在基础设计时，对中间柱联合基础，要考虑柱子的三种内力组合作用下对基础作用，并要分析地震作用下地震作用方向的变化，以及竖向荷载的柱子基底反力的影响。在楼梯设计时，宜将平台梁作用设置梁上柱而避免形成短柱，对于框架柱受力将会不利。
综合以上因素进行结构计算，并完成此次设计任务。
第三章结构方案设计
3.1设计总说明
3.1.1设计依据
（1）建筑工程专业2009届毕业设任务书。
（2）国家规定的现行相关设计规范。
3.1.2 设计概述
（1）本次设计的题目为“工业大学学生公寓”；
（2）建筑面积：6260m2，占地面积：1252m2，共5层，各层层高为3.0m。
（3）室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。
3.1.3 结构说明
（1）本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。外墙200mm厚空心砖，内墙200mm厚空心砖；女儿墙为200mm钢筋混凝土现浇墙。
（2）本工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组。
3.1.
4.各部分建筑构造
（1）屋面：上人屋面
（2）保护层20厚1：3水泥砂浆
改性沥青防水层
20mm厚1:3水泥沙浆找平层
80mm厚GRC增强水泥聚合苯复合保温板
焦渣找坡层（最薄处30mm厚）
100mm厚钢筋混凝土楼板
20mm厚板下抹灰
（3）楼面：
20mm厚花岗岩大理石地面
20mm水泥砂浆
100mm厚钢筋混凝土板
20mm厚板下混合砂浆抹灰
（4）厕所：
面砖地面
50mm厚防水沙浆
120mm厚钢筋混凝土板
20mm厚混合砂浆抹灰
3.2结构方案设计
3.2.1设计规模
该工程位于沈阳市，为永久性建筑，共五层。总建筑面积：6260m2，楼内3部楼梯。建筑用地1252㎡，柱网尺寸见建筑图。
3.2.2场地条件
（1）自然条件：基本雪压：0.50kN/m2，基本风压：0.55 kN/m2.
地质条件表
序号岩土
分类
土层深度
(M)
厚度范围
(M)
地基承载力fk
(kpa)
桩端阻力
qp(kpa)
桩周摩擦力
qs(kpa)
1 杂填土0.0--0.5 0.5
2 粉土0.5—1.5 1.0 120 10
3 中砂 1.5--2.5 1.0 200 25
4 砾砂 2.5—6.
5 4.0 300 2400 30
5 圆砾 6.5—12.5 6.0 500 3500 60
注1）地下水未见，表中给定土层深度由自然地坪算起。
4）、建筑场地所在地区的标准冻深（天然地面以下）为1.2m。
5）、结构环境类别为二b类（基础部分）和一类（其余部分），地面粗糙度为B类。6）、建筑场地类别为Ⅱ类，场地土的特征周期为0.35s。
（3）材料情况：
非承重空心砖；砂浆等级为M5；
混凝土：C25（基础）、C25（梁、板）、C40（柱）
纵向受力钢筋：HRB400级；箍筋：HPB235级钢筋
（4）抗震设防要求：
设防基本烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。（5）结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。
（6）施工：梁、板、柱均现浇。
第四章荷载计算
4.1荷载汇集及截面尺寸的选取
4.1.1 框架柱：
根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：
N/f
c
bh≤0.9（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按12—14 KN/M2初估）N=1.25×一根柱子的单层负荷面积×层数
N=1.25×13.5×（6.0/2+2.0/2）×（6.6/2+6.6/2）×6=2673KN
A>=N/0.9f
c
=2673×1000/0.9/14.3=207692㎜2.
选定柱截面尺寸： b
c ×h
c
=500×500mm
4.1.2 框架梁：
h=（1/8～1/12）L；取h=600㎜
b=（1/2～1/2.5）h；取b=300㎜
选定横向框架梁截面尺寸为：b×h=300×600mm。
选定横向次梁截面尺寸为：：b×h=200×400mm
选定纵向框架梁截面尺寸选定为：b×h=300×600mm。
4.1.3 材料情况：
非重承空心砖：砂浆等级为M5；
混凝土：C25（基础）、C30（梁、柱、板）
纵向受力钢筋：HRB400 HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋
4.2荷载汇集
（1）恒载
1）屋面：
保护层，改性沥青防水0.4 kN/m2 20mm厚1﹕3水泥砂浆找平20×0.02=0.4 kN/m2 100mm厚GRC增强水泥聚合苯复合保温板 3.5×0.10=0.35KN/M2 120mm焦渣找坡（30mm～120mm）10×0.12=1.2 kN/m2 100mm厚钢筋混凝土板25×0.10=2.5kN/m2 20mm厚板下抹灰17×0.02=0.34 kN/m2∑=4.89 kN/m2 2）楼面：
20mm厚花岗岩大理石地面0.6kN/m2
20mm水泥砂浆20×0.02=0.4kN/m2
水泥浆一道20×0.005=0.1kN/m2
100mm厚钢筋混凝土板 2.5kN/m2
20mm厚板下混合砂浆抹灰0.02×17=0.34 kN/m2
∑= 4.0kN/m2
3）梁重：（考虑梁上抹灰，取梁自重26 kN/m3）
框架纵梁：26×0.30×0.70=5.46 kN/m
次梁：26×0.30×0.60=4.68kN/m
外框架横梁：26×0.30×0.60=4.68kN/m
走廊框架横梁：26×0.30×0.30=2.34kN/m
4）墙重：（砌体与抹灰之和）
抹灰：外墙面外抹灰：20厚水泥砂浆0.4kN/m2
外墙内抹灰及内墙面抹灰：20厚石灰砂浆0.34 kN/m2
墙重：
外墙(200厚)：8.0×0.20+0.4+0.34=2.34 kN/m2
（粉煤灰轻渣空心砖390×190×190，6.0kN/m3）
内墙(200厚)：8.0×0.20+0.34×2=2.28kN/m2
（粉煤灰轻渣空心砖390×190×190，6.0kN/m3）
5）柱：（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27 kN/m3）
底层：27×0.50×0.50=6.75kN/m
其他层：27×0.50×0.50=6.75 kN/m
6) 门:0.2 kN/ m2 窗:0.4 kN/ m2
（2）活荷载：
雪活载：0.50 kN/m2
风活载：0.55 kN/m2
厕所： 2.0 kN/m2
公寓楼面： 2.0kN/m2
走廊、楼梯、门厅： 2.0 kN/m2
上人屋面： 2.0kN/m2 4.3 计算简图及层数划分
图4-1 计算单元简图
图4-2层数划分
4.4 各层重力荷载代表值计算
五层上半层
雨棚：15×0.1×3.3×1.2×25=154.44kN
女儿墙：0.2×0.9×（15.3+2×37.2）×26=419.80kN
屋面：4.89×37.2×15.3 =2783.19kN
纵梁： 5.46×（37.2－5×0.5）×4=757.85kN
横梁：[4.68×(6.6-0.5)×2+2.34×(2.1-0.5)]×6=3362.54kN
次梁：4.68×(6.6-0.5)×8+2.34×(2.1-0.5)×8=255.004kN
柱子： 24×1.5×6.75=234 kN
外墙：[(37.2－0.5×5)×(1.5-0.7)×2 +17×0.8×2.1－3×0.8×1.8)×
2.34+[(15.3－1.2-0.5×3)×0.8×2.34+(15.3-2.1-2×0.5)×0.8×
2.34]=101.09kN
内纵墙：[ 0.8×（37.2-7－0.5×4）×0.9×0.6×15-0.6×1.8]×2.28=85.59kN 内横墙：16×(6.6-0.5)×0.9×2.28=200.28kN
门：15×0.6×0.9×0.2+1.8×0.6×0.2+15×0.6×0.7×0.2=3.1kN
窗：17×0.8×2.1×0.45+3×1.8×0.8×0.45=14.5kN
卫生间墙：[（2.1+1.8）×1.4－0.7×0.6)]×1.576×15=119.15kN
∑=5499.844kN
=∑+0.5活＝5499.844＋0.5×2×15.3×37.2=6069.004kN
G
6
五层下半层
柱子：24×1.5×6.75=243kN
外墙：[(37.2－0.5×5)×1.5×2 －17×0.7×2.1]×2.34+[(15.3－0.5×3)×1.5×2-0.7×1.2-1.6×1.5]×2.28=223.87kN
内纵墙：[(37.2-0.5×4-6.6)×1.5×2－15×1.5×0.9-1.8×1.5]×2.28=143.30kN 内横墙：(6.6－0.5)×1.5×2.28×16=333.79kN
门：15×1.5×0.9×0.2+1.8×1.5×0.2+15×1.5×0.7×0.2=7.74kN
窗：17×0.7×2.1×0.45+3×0.7×1.8×0.45=12.95kN
阳台：15×0.1×0.9×3.3×26=115.83kN
卫生间墙：[(2.1+1.8-0.7)×1.5]×15×1.576=113.47kN
∑=1193.95kN
四层上半层
楼面：4.0×37.2×15.3 =2276.64kN
纵梁：5.46×（37.2－5×0.5)×4=757.85KN
横梁：[4.68×(6.6－0.5)×2+2.34×(2.1－0.5)]×6=362.54kN
次梁： 4.68×(6.6－0.5)×8+2.34×(2.1－0.5)×8=255kN
柱子：6.75×1.5×24=243kN
外墙：[(37.2－0.5×5)×(1.5-0.7)×2 -17×0.8×21-3×0.9×1.8]×
2.34+[(15.3－1.2－0.5×3)×0.8×2.34+(15.3-2.1-2×0.5)×0.8×
2.34]=98.14kN
内纵墙：[(37.2-0.5×4)×0.8×2－15×0.9×0.6－0.6×1.8]×2.28=83.40kN
内横墙：16×(6.6-0.5)×0.9×2.28=200.28kN
门：15×0.6×0.9×0.2+1.8×0.6×0.2+15×0.6×0.7×0.2=3.1kN
窗：17×0.8×2.1×0.45+3×1.8×0.9×0.45=15.04kN
卫生间墙：[(2.1+1.8)×1.4－0.7×0.6]×1.576×15=119.15kN
∑＝4414.14kN
＝1193.95+4414.14+0.5×活=1193.95+4414.14+0.5×15.3×37.2×2=6177.25kN G
4
四层下半层