某宾馆建筑与结构设计.doc

1、 目录摘 要1ABSTRACT2计算书31设计资料31.1 工程概况31.2 其他设计条件31.2.1 气象条件31.2.2工程地质条件31.2.3 建筑等级31.2.4 材料选用42 结构选型与布置52.1结构选型52.2结构布置53 截面尺寸估算63.1 梁截面尺寸估算63.2 柱截面尺寸估算64框架计算简图及梁柱线刚度74.1 确定框架计算简图74.2 框架梁、柱的线刚度计算85 荷载统计95.1 竖向恒荷载标准值计算95.1.1 屋面恒荷载标准值计算95.1.2 框架梁自重及粉刷95.1.3 柱的自重及粉刷105.1.4墙的自重及装饰105.2 活荷载标准值计算115.2.1 屋面和楼

2、面活载标准值115.2.2 雪荷载标准值115.3竖向荷载下的框架内力计算125.3.1 AB和CD轴间框架梁上的均布荷载125.3.2 BC轴间框架梁上的均布荷载125.3.3 A、D柱上纵向集中荷载135.3.4 B、C柱上纵向集中荷载135.4 风荷载标准值计算165.4.1 确定各系数值165.4.2 各层风载计算165.5 水平地震作用计算175.5.1 重力荷载标准值计算175.5.2 横向D值的计算195.5.3 结构基本自振周期的计算（假想顶点位移法）205.5.4地震作用验算215.6 竖向地震作用计算236 内力计算246.1 恒载作用下的内力计算246.1.1 计算方法的

3、选用246.1.2 弯矩分配系数的计算246.1.3 杆件固端弯矩276.1.4节点不平衡弯矩276.1.5内力计算286.2 活载作用下的内力计算33计算方法的选用336.3风荷载作用下的内力计算356.3.1框架柱在风荷载（左风）作用下的内力计算356.3.2框架梁在风荷载（左风）作用下的跨中弯矩的计算366.4 水平地震作用下的内力计算386.4.1 计算方法的选用386.4.2 框架梁在水平地震作用下的弯矩、剪力标准值计算397 内力组合438 截面设计468.1 框架梁截面设计468.1.1 框架梁正截面设计468.2 框架柱截面设计508.2.1 框架柱正截面设计508.2.2 框

4、架柱斜截面设计568.2.3 框架柱裂缝验算598.3 次梁截面设计608.3.1 荷载计算608.3.2 内力计算608.3.3 次梁正截面承载力计算618.3.4 次梁斜截面承载力计算618.4 板截面设计628.4.1 板B1设计628.4.2 板B2设计639 楼梯设计679.1 梯段板计算689.1.1 荷载计算689.1.2 内力计算699.1.3配筋计算699.2休息平台板计算699.2.1荷载计算709.2.2内力计算709.2.3配筋计算709.3梯段梁TL1计算719.3.1荷载计算719.3.2内力计算719.3.3配筋计算7110基础设计7310.1荷载计算7310.2

5、 确定基础底面积7410.2.1A柱7510.2.2.B柱7610.2.3.抗震验算7710.3 地基变形验算7810.4.1.荷载设计值7810.4.2 A柱基7810.4.3 B-C柱基80参考文献84致 谢85附录86附录1 英文原文86附录2 外文翻译95附录3 设计任务书114附录4 开题报告120IV摘 要本设计是郑州市某宾馆的建筑与结构设计，考虑建筑布置的要求，结构选型选择框架结构，结构布置尽量满足使用，耐久，美观三方面的要求。本设计选取楼的一榀作为计算模型，采用手算。其中恒载，活载的计算采用二次弯矩分配法，风荷载的计算采用D值法。在内力组合的过程中考虑荷载满跨布置，并考虑地震作

6、用，找出荷载的最不利组合，并由此进行这一榀框架的配筋。在计算书中还进行了板配筋的计算和基础的计算。其余结构由PKPM软件进行计算。本设计主要包括两部分，第一是建筑设计，第二是结构设计。本着安全，适用，美观和节约的原则进行设计，共六层，整个建筑外形呈平面外形，与周围其他建筑相互协调，既满足了实用要求也体现了美观。在选择材料方面优先考虑安全耐用，其次是价格合理经济实惠。整个建筑从方案选型到结构设计都严格按照设计手册及相关规范，在构造方面也进行充分考虑，以满足功能要求。关键词：框架结构；D值法；二次弯矩分配AbstractThis design is a architecture and struc

7、ture design of a hotel of zhengzhou， Considering the requirement to architecture distribution, choose frame as the structure, the distribution of structure try to meet the requirements in 3 aspects of utility, Durability and Aesthetics. This design chooses one story of the building as the calculatio

8、n model, and calculated by hand. Herein the calculation of Dead Load and Live Load applied the Moment Redistribution Method. The calculation of Wind Load applied Matrix Displacement Method. During the process of internal force combination, consider the calculation of full span distribution load，and

9、Considered earthquake，to get the most disadvantageous Load Effect Combination, hence carry out the reinforcement for this frame. In the calculation sheet，also there are calculation to the slab reinforcement and foundation. Other structure of the building will be calculated by Software PKPM.The desig

10、n content mainly includes two major parts: First construction plan design; Second structural design. In line with is safe, suitable, artistic and the frugal principle carries on the design. The main structure used within the corridor, a total of three-story，flat shape of the building in shape, and m

11、utual coordination of the surrounding buildings, both to meet the practical requirements also reflects the beautiful. Priority in choosing safe, durable materials, followed by the reasonable prices affordable. Selection of the building to the structural design from the program in strict accordance w

12、ith the Design Manual and related specifications, in terms of the construction to give full consideration to meet the business functional requirements.Keywords: Office building, Frame, Matrix Displacement Method, Second moment distribution method128计算书1设计资料1.1 工程概况 该工程为郑州市某宾馆，建筑共5层，首层高3.6m，其他层高3.3m，

13、女儿墙1.2m。采用框架结构体系，总建筑面积5220.23m2，建筑总高度20.55m，室内外高差0.45 m。具体情况参见建筑施工图。 1.2 其他设计条件1.2.1 气象条件 基本风压：0.45kN/（n=50），基本雪压：0.40kN/（n=50）。1.2.2工程地质条件抗震设防烈度为7度（设计基本地震加速度值为0.15g）。场地的工程地质情况如下：场地地形平坦，地貌单一，场地自上而下分为两个单元土层：（1）素填土：褐黄色，稍湿，可塑，主要成份为粉质粘土及少量砖块，松密不一，为进期堆积。层底埋深为1.5米。该层土的承载力特征值为70kPa，属中压缩性土。（2）粉质粘土：黄褐色，灰黄色，稍

14、湿，可塑，底板在勘探深度内未能揭穿。该层土的承载力特征值为170kPa，属中压缩性土。场地地下水：地下水稳定水位在7.5m。土质对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。场地土属中软场地土，场地类别为II类。场地不液化，无不良地质作用。活荷载标准值见现行建筑结构荷载规范。1.2.3 建筑等级 建筑耐火等级为三级，结构安全等级为二级，属丙类建筑；建筑设计合理设计使用年限为50年 。1.2.4 材料选用 混凝土：梁、柱、基础均采用C30（， ）； 钢筋：梁和柱中纵向受力钢筋均采用HRB400级，其他钢筋采用HPB300级；板中的钢筋均采用HRB400级； 基础中的钢筋均采用HRB400级

15、。 屋面做法：25厚水泥砂浆找平，三毡四油小石子柔性防水，40厚水泥石灰焦渣砂浆2%找坡，100厚水泥矿渣保温层，120厚的钢筋混凝土楼板，10厚的混合砂浆抹灰。重度=6.08KN/m3 楼面做法：花岗石面层，120厚现浇混凝土板，10厚混合砂浆抹灰层，重度=4.33KN/m3。 墙身做法：墙体采用200mm蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（190mm190mm190mm），据结构设计荷载规范，=5.5KN/m3。（6） 窗：钢框玻璃窗，=0.4KN/m3； 门：木门，=0.2KN/m3。2 结构选型与布置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（纵横向承重框架）体系。 屋面结构：采用

16、现浇钢筋混凝土楼板，上人屋面。 楼面结构：全部采用现浇混凝土楼板。 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。 基 础：为柱下独立基础和联合基础。2.2结构布置本设计为双向梁柱抗侧力体系，横向最大柱距为6.8m 。根据结构布置，楼面板厚，本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重，节省材料，楼面板、屋面板的厚度均取为120 mm。其结构平面布置图如图2-1所示。图2-1 结构平面布置图3 截面尺寸估算3.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度，截面宽度，本结构中取：横向AB、CD跨梁及纵向框架梁:=600 mm ，=250 mm横向BC跨梁：=500 mm ，=250 mm 次梁： =500 mm ，=250

17、 mm3.2 柱截面尺寸估算 抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，经验公式如下： 式中:A为柱横截面面积，取方形时边长为；为验算截面以上的楼层层数；F为验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定；为混凝土轴心抗压强度设计值；为地震及中、边柱的相关调整系数，不等跨内柱柱取1.25，等跨内柱取1.2，边柱取1.3；g为结构单位面积的重量，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1215 KN/；为轴压比限值，该建筑为三级抗震，取0.9。取g=14KN/m2，=5，F=6.64.8 m2，=1.25，用C30混凝土=14.3N，=0.9。根据经验式所算得的面积约为215385。考虑到施工、计算简便以及

18、安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500 mm500 mm。构造柱截面尺寸取250mm250mm，女儿墙构造柱取240mm240mm。4框架计算简图及梁柱线刚度4.1 确定框架计算简图框架的计算单元如图4-1所示，选取轴线的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚结，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件和室内外高差定为-1.35 m，故底层柱高为4.95m。其余各层柱高均为3.3m。 由此可绘出框架的计算简图如图4-1所示。 图4-1 框架计算简图 （注：图中所标数

19、字为相对线刚度）4.2 框架梁、柱的线刚度计算 考虑到现浇板对梁的影响，对于中框架取Ib=2I0，混凝土暂取C30，E=30106KN/M2。 AB跨梁： BC跨梁： CD跨梁：上部各层柱 底层柱： 令上部各层柱i=1.00 ，则其余各杆件的相对线刚度分别为： =0.95,=1.35，=0.95，底层柱=0.73 框架结构的相对线刚度标注于图4-1中,作为计算的依据。5 荷载统计5.1 竖向恒荷载标准值计算5.1.1 屋面恒荷载标准值计算找平层：25厚水泥砂浆0.02520=0.50 kN/防水层：三毡四油刚小石子柔行防水0.40 kN/找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3%找坡0.0414=0.

20、56 kN/保温层：100厚水泥矿渣保温层0.1014.5=1.45kN/结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.1225=3.00 kN/抹灰层：10厚混合砂浆抹底 0.0117=0.17 kN/ 合计 6.08kN/ 楼面恒荷载标准值计算: 花岗石面层：20厚花岗石铺实拍平，水泥浆擦缝30厚1:3干硬性水泥浆，面上撒素混凝土素水泥浆结合层一遍钢筋混凝土楼板 自重1.16 kN/ 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.00kN/ 抹灰层：10厚混合砂浆抹底 0.0117=0.17kN/ 合计 4.33 kN/5.1.2 框架梁自重及粉刷 边跨（AB、CD跨）框架梁自重 0.250.

21、6025=3.75 kN/m 粉刷 : 10厚混合砂浆抹底 0.25+（0.60-0.12）2) 0.0117=0.21 kN/m合计 3.96kN/m 中跨（BC跨）梁自重 0.250.5025= 3.125 kN/m粉刷 0.25+(0.50-0.12) 2 0.0117=0.17 kN/m 合计 3.30kN/m次梁自重 250.250.5=3.125kN/m粉刷 (0.25+（0.50-0.12）2) 0.0117=0.17 kN/m合计 3.30 kN/m5.1.3 柱的自重及粉刷 标准层框架柱自重 0.50.53.325=20.625kN 粉刷 0.52(3.3-0.6)0.011

22、7=0.459kN 合计 21.08kN底层框架柱自重 0.50.54.9525=30.945kN 粉刷 0.52(4.95-0.6)0.0117=0.74kN 合计 31.68kN5.1.4墙的自重及装饰外纵墙：标准层钢框玻璃窗 2.1 1.80.42=3.024 kN窗下墙体及粉刷0.9（7.8-0.5-0.25）（0.255.5+20.0117）=10.881KN窗间墙体及粉刷（3.3-0.6-0.9）（7.8-0.5-0.252）（0.255.5+20.0117）=8.798合计 22.70KN底层：钢框玻璃窗 2.1 1.80.42=3.024 kN窗下墙体及粉刷(1.35+0.9+

23、0.3)（7.8-0.5-0.25）（0.255.5+20.0117）=30.831KN窗间墙体及粉刷1.8（7.8-0.5-2.12）（0.255.5+20.0117）=8.798合计 42.65KN标准层内纵墙自重及装饰内纵墙及粉刷 （7.8-0.5-0.25）（3.3-0.6）-0.92.12（0.255.5+20.0117）=26.162KN门自重 20.40.92.1=1.512KN合计 27.67KN底层内纵墙内纵墙及粉刷（7.8-0.5-0.25）（3.3-0.6）-（1.82.1+0.92.1）（0.255.5+20.0117）=26.548KN门自重 （1.82.1+0.92

24、.1）0.4 =2.268KN合计 28.82KN内横墙自重及装饰（一道墙全长）标准层 （6.6-0.5）（3.3-0.6）（0.250.55+20.0117）=28.24KN底层 （6.6-0.5）（3.6-0.6）（0.250.55+20.0117）=31.38KN 卫生间隔墙及门重（2.1-0.125-0.05）2+（2.4-0.125+0.05）3.3-（1.52+0.72）(0.15.5) =8.79KN5.2 活荷载标准值计算5.2.1 屋面和楼面活载标准值 上人屋面 2.0 kN/ 楼面（宾馆） 1.5kN/5.2.2 雪荷载标准值=0.40 kN/ 屋面活载与雪荷载不同时考虑，

25、两者中取较大者。5.3竖向荷载下的框架内力计算（双向板的传递方式如图2-1）5.3.1 AB和CD轴间框架梁上的均布荷载屋面板传给梁的荷载：其中=恒载 6.083.9/2（1-20.2952 +0.2953）2=20.08 kN/m活载 2.03.9/2（1-20.2952 +0.2953）2=6.61kN/m楼面板传荷载：恒载4.333.9/2（1-20.2952 +0.2953）2=14.30kN/m活载 1.53.9/2（1-20.2952 +0.2953）2=4.95 kN/m梁的自重 3.96 kN/m 内横墙自重：28.24/(6.6-0.5)=4.63KN/m AB( CD)轴间

26、框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=20.08+3.96=24.04kN/m活载=板传荷载=6.61kN/m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=3.96+14.30+4.63=15.19 kN/m活载=4.95N/m5.3.2 BC轴间框架梁上的均布荷载屋面板传荷载：恒载 6.082.75/8=10.26 kN/m活载 2.02.75/8=3.38 kN/m楼面板传给梁的荷载：恒载 4.332.75/8=7.31 kN/m活载1.52.75/8=2.53kN/m 梁自重 3.30 kN/mB-C轴间框架梁上的均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=10.26+3.30=

27、13.56KN/m活载=板传荷载=3.38 kN/m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载=7.31+3.30=10.61 kN/m活载=板传荷载=2.53 kN/m5.3.3 A、D柱上纵向集中荷载 顶层柱女儿墙自重 ：（做法：厚240mm，高1200mm红砖砌筑，并有200mm的混凝土压顶，内外10mm水泥砂浆抹平） =0.241.018+250.20.24+1.20.01172=5.93 kN 顶层柱的恒载=女儿墙自重+板传荷载+次梁传荷载+梁自重 =5.937.8+6.081/21.953.92+1/26.08(6.8+6.8-1.952) 1.950.52+23.3(6.8-0.5)+3.

28、6(7.8-0.5)=199.69 kN 顶层柱的活载=板传荷载=2.01/23.91.952+1/2(6.8+6.8-1.952)1.95=34.13 kN 标准层柱标准层柱的恒载=外纵向墙自重+纵向框架梁自重+柱自重+板传荷载+次梁传荷载 =22.70+3.96（7.8-0.5）+21.08+4.333.91.952+4.3326.86.8-1.9521.9523.969(6.8-0.5)+8.79 =180.31kN标准层柱的活载=板传荷载1.5(1.953.9)2+2.0（6.8+6.8-1.952）1.952 =30.32 kN 基础顶面恒载=标准层柱的恒载底层1.35米外纵墙自重

29、=180.142.6522.7-8.79=191.47 kN5.3.4 B、C柱上纵向集中荷载 顶层柱 顶层柱的恒载=纵向框架梁自重+板传荷载次梁传荷载 =3.96（7.8-0.5）+6.081.953.927.8+7.8-21.35 1.35 +6.080.5(6.8+6.8-21.95) 1.95+3.36.8+0.5(2.7-0.5) 3.96=201.17kN 顶层柱的活载=板传荷载=23.91.952+21/2(7.8+7.8-21.35)+21/2(6.82-3.9) =37.81kN 标准层柱标准层柱的恒载=内纵墙自重+纵向框架梁自重+板传荷载+次梁传荷载+柱自重 = 27.67

30、+3.96(7.8-0.5)+21/2（7.8+7.8-21.35）+4.331.953.927.87.8-2.71.35+4.331/2(6.8+6.8-3.9) 1.95 +21.08 =192.87kN标准层柱的活载=1.51.953.92 +7.8+7.8-21.351.35+ (6.82-3.9)1.95 =38.66 kN 基础顶面恒载=标准层柱的恒载+0.3米高的内纵墙自重 =192.87+-27.67+28.82 =194.02kN图5-1 恒荷载作用下结构计算简图（等效）图5-2 活荷载作用下结构计算简图（等效）5.4 风荷载标准值计算 风荷载计算公式为：5.4.1 确定各系

31、数值 风震系数 =1.0 因为本工程为一字型矩形建筑，所以=1.3 地面粗糙程度C类，风压高度变化系数可以查表得出基本风压为0.45KN/m25.4.2 各层风载计算 各楼层迎风面、背风面受风面积=相邻楼层平均层高一榀框架受荷宽度。 各楼层位置处所受风力=Aiwk=Aizi，其计算结果见表5-1。等效集中载如图5-3所示，风载作用下的层间剪力如图5-4所示。表5-1 各楼层位置处的风力标准值层Z（m）A(m2)Pi(KN)517.250.7851.01.30.4522.2310.21413.950.741.01.30.4525.7411.14310.650.741.01.30.4525.741

32、1.14277.350.741.01.30.4525.7411.1414.050.741.01.30.4528.66512.41 图5-1 等效节点集中风荷载(kN) 图5-2 风载作用下的层间剪力(KN)5.5 水平地震作用计算 该建筑物高度21.45米小于40米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度方向分布比较均匀，故采用底部剪力法计算地震力。5.5.1 重力荷载标准值计算 恒荷载取全部，楼面活荷载取50%，不考虑屋面活荷载，考虑50%的雪荷载。将上下各半层的墙体及柱重量与楼层重量（含50%的楼面活荷载）集中于该楼层标高处。 顶层（5层）重力荷载代表值:1200高女儿墙自重及粉刷 =5.93

33、(62.9+16.4) 2=940.50KN屋面板结构层及构造层自重标准值 =62.916.46.08=6271.88N =3.96462.4+0.5+29(6.8-0.5)+93.3(2.1-0.5)+3.382(6.8-0.25)=1445.4+47.52+345.84=1838.76kN =21.08491/2=379.44KN顶层墙重= 22.7/7.8(62.94-3.92)+(6.8172)+22.7 1/2=696.07KN=+=10126.65kN 中间层（24层）重力荷载标准值=2696.07=1392.14kN =4.3362.916.4=4466.65 kN=1838.7

34、6kN=379.442=758.88kN=+=8456.43 kN 底层重力荷载代表值=1392.14=1746.74kN=4466.65kN=1838.76 kN=758.88=948.6 kN=+=9000.75 kN 屋面雪荷载标准值=0.4062.916.4=412.63kNQ屋活不考虑 楼面活荷载标准值=1.562.916.4=1547.34 kN 总重力荷载代表值的计算屋面处 =10126.65+0.5412.63=10332.97 kN楼面处 =8456.43+0.51547.34=9230.10 kN底层楼面处 =9000.75+0.51547.34=9774.42 kN5.5

35、.2 横向D值的计算 所取框架为中框架，考虑到楼板对框架截面惯性矩的影响，中框架取Ib=2I0 。框架柱层间侧移刚度D值计算。表5-2 2-5层框架柱层间侧移刚度D值构件名称A、D轴柱0.322B、C轴柱0.530合计=80470KN/m 其中 ib 为梁旳线刚度，ic为柱的线刚度 表5-3 底层框架柱层间侧移刚度D值构件名称c=A、D轴柱0.545B、C轴柱0.709合计=38812KN/m各层住的总D值表5-4 不同框架层间侧移刚度换算层次（kN/mm）1388129=349.31kNmm25807409=726.66kNmm5.5.3 结构基本自振周期的计算（假想顶点位移法）结构基本自振

36、周期有多种计算方法，如假想位移法，能量法，经验公式法，本次采用顶点位移法表5-5 框架顶点遐想水平位移计算表层次（kN）（kN）（kN/mm）（mm）（mm）510332.9710332.97726.6614.22269.9249230.1019563.07726.6626.92255.739230.1028793.17726.6639.62228.7829230.1038023.27726.6652.33189.1619774.4247797.69379.31136.83136.83自振周期为T1=1.700=1.700.6=0.52s,其中0为考虑结构非承重墙影响的折减系数，对于框架取0.

37、6，为框架节点的假想水平位移。5.5.4地震作用验算该工程所在地南阳市的抗震设防烈度为7度，场地类型为类，设计地震分组为第一组，设计地震加速度为0.15g，故=0.08， =0.35 s。 由于Tg =0.35 T=0.85Tg=1.75 s，故又T1=0.52s1.4Tg=1.40.35=0.49s故应考虑顶部附加水平地震的影响结构等效总重力荷载Geq=0.85=0.8547797.69=40628.0kN框架横向水平地震作用标准值结构底部=0.05640628=2234.5kN =554199.82 kNmm（其它层）， (顶层)各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表5-6得表5-6地震作用

38、和地震剪力标准值计算表格层次（kN）（m)（kNm)（kNm)（kN）（kN）510332.9718.15185993.46554199.82916.78916.7849230.1014.85137066.99490.531407.3139774.4211.55106607.66381.521788.8329230.108.2576148.33272.522061.3519774.424.9548383.38173.152234.5水平地震作用下的等效集中荷载及水平地震作用下的层间剪力分别如图5-3、5-4所示。 图5-3 水平地震作用下的等效集中荷载（kN) (每榀框架) 图 5-4 水平地震作用下的层间剪力（kN）(每榀框架) 5.6 竖向地震作用计算竖向地震作用对高层建筑及大跨度结构的影响较大，在高烈度区尤为明显，因此设防烈度为9度的高层建筑以及在设防烈度为8、9度的大跨度及长悬臂结构中应考虑竖向地震作用。该设计要求的设防烈度为7度，故不考虑竖向地震作用。6 内力计算 6.1 恒载作用下的内力计算 6.1.1 计算方法的选用 该设计竖向恒载作用下的内力计算采用弯矩分配