土木工程高层住宅设计计算书.doc

1、 摘要本设计是青岛地区的一高层塔式住宅。主体二十层，一梯六户，总建筑面积38608.80m2。设计包括建筑设计和结构设计。建筑设计部分包括总体布局、平面与竖向交通、选型以及防火和疏散要求。主要进行了建筑设计构思，平面布局、立面设计、剖面设计以及防火和疏散设计。该设计平面布局合理、满足功能要求。结构计算较全面、详实。满足设计任务书的要求。结构采用剪力墙结构体系。结构设计包括荷载计算（重力荷载、风荷载）剪力墙、楼板、楼梯的设计计算和结构配筋。在荷载内力计算的基础上，进行了内力组合，取最不利荷载进行了配筋计算。在配筋计算中进行了相应的构造配筋。关键词：住宅；结构设计；剪力墙结构Vanke high-

2、rise residential building designAbstractThis design is a high-rise residential tower in Qingdao. The main twenty floors, a staircase six households, a total construction area of 38608.80m2. The design consists of architectural design and structural design.Architectural design part including the over

3、all layout, plane and vertical transportation, selection and fire and evacuation requirements. The main building design, layout, vertical design, section design and fire prevention and evacuation design.The design of plane layout is reasonable, to meet the functional requirements. A more comprehensi

4、ve, detailed structure calculation. To meet the requirements of the mission design.Structure shear wall structure system. Structure design ( including load gravity load, wind load ) shear wall, floor, staircase design calculation and structure reinforcement. In the load internal force calculation ba

5、sed on the combination of internal force, and, the most unfavorable load for calculation of the reinforcement. On the reinforcement calculation of the corresponding constructional reinforcement.Keywords: High-rise Residential, Shear Walls, Housing, Walls, Floors, Stairs目录前言11.建筑设计2 1.1总体布局2 1.2平面交通2

6、 1.3竖向交通2 1.4建筑物朝向2 1.5户型设计3 1.6卧室3 1.7客厅3 1.8厨房3 1.9卫生间3 1.10楼梯4 1.11阳台4 1.12垃圾处理4 1.13防火设计5 1.14使用的房间分类52.结构设计7 2.1结构选型和几何特征计算7 2.1.1工程概况7 2.1.2主体结构布置7 2.1.3剪力墙刚度计算72.2结构构件自重计算132.3风荷载16 2.3.1风荷载计算16 2.3.2风荷载作用下结构内力计算19 2.3.3总剪力墙内力向各片剪力墙分配202.4楼面板配筋计算252.5竖向荷载计算28 2.5.1YSW-1（实体墙）在竖向荷载作用下的内力计算28 2.

7、5.2YSW-2（实体墙）在竖向荷载作用下的内力计算31 2.5.3YSW-11（整体小开口墙）在竖向荷载作用下的内力计算332.6内力组合38 2.6.1YSW-1（实体墙）内力组合38 2.6.2YSW-2（实体墙）内力组合39 2.6.3（整体小开口墙）内力组合392.7剪力墙截面设计42 2.7.1YSW-1（实体墙）截面设计43 2.7.2YSW-11（整体小开墙）截面设计462.8楼梯设计计算49 2.8.1设计资料49 2.8.2梯段板的计算49 2.8.3平台板的计算50 2.8.4平台梁的计算512.9PKPM楼板配筋计算书52参考文献：95致谢96III万科高层住宅楼设计前

8、言城市中高层建筑是反映一个城市经济繁荣和社会进步的重要标志，随着社会与经济的发展，特别是城市建设的发展，要求建筑物所能达到的高度与规模不断增加，并由此产生了一系列问题。首先，由于建筑高度增加，在高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层建筑的防火要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。 其次，由于建筑高度的增加，在相同的建设场地上，建造高层住宅可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。此外，设计精美的高层建筑可以为城市增加景观。第三，从结构受力的角度看，随着高度的增加，侧向荷载（风荷载和水平地震作用）在高层

9、住宅的分析和设计中起着重要的作用，因此，高层住宅的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂的多。第四，从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城建与管理的投资。由于高层建筑增加人们的聚集密度，缩短了相互间的距离，水平与竖向交通相结合，使人们在地面上的活动走向空间化，节约时间，增加了效率。但是人口过于密集有时会造成交通拥挤、出行困难等问题。第五，建筑高、重量大，近地面大气层对它周围环境都产生了影响，从而在许多设施、建筑构造及局部处理上都要与之相适应，另外，由于高层建筑的重量大，居住人数多，而出现高密度居住，对居民的心理状态、社会

10、环境、城市结构的动态平衡、居住区的空间组织等都带来了新的问题。 第六，由于高层住宅的兴建，居住区和城市由水平向发展转向竖向发展，使经济评价方法和范围发生了变化。综上所述，建造高层住宅利大于弊，而合理的规划和设计可以达到美化城市环境效果。可以预见，在相当长的一段时间内，高层建筑仍然是城市建设中的主要建筑形式。因此认识这些特点并掌握高层建筑结构的分析理论和基本设计方法，可以为今后的工作打下良好的基础。1.建筑设计1.1总体布局该住宅楼为20层塔式高层住宅，顶部设有电梯机房，1层至20均为住户房间。一梯六户，并且对称布置，这种布置对抗侧力有利。每套居室室内的平而布置基本上按“大客厅，小卧室”的要求确

11、定的，并且厨房、卫生间靠近套内近入口处，各种居住行为各得其所。1.2平面交通交通枢纽设置在建筑中心，有三部电梯（含两部消防电梯）和一部剪刀楼梯。电梯和其中一楼梯通过前室连接，另一楼梯开向另一前室。各户之间通过走廊连接，并且各住户离楼梯、电梯很近，这样的交通路线简捷流畅，同时在紧急情况下，用户可以迅速疏散。北向消防前室形成大空间，平时可作公共休息室，供住户休息娱乐，加强住户之间沟通交流，改善现今城市居民互不来往的局面。1.3竖向交通由于建筑物的层数，住户的实际情况，本建筑中设有三部电梯，同时有两部电梯兼消防电梯用，根据估算三部电梯完全满足要求。除了设置电梯本设计中也设计置了剪刀楼梯，在高层住宅中

12、，虽设置了足够量的电梯，但是楼梯仍然必须设置。它有如下作用：1.作为住宅下面几层，特别是2至3层的居民的主要垂直交通方式。2.作为居民的短距离的层间交通。3.作为非常情况下的疏散交通。楼梯的位置，踏步的尺寸和数量，从考虑高层住宅的特点和一些建筑要求的方面做了设计和计算，楼梯为防烟楼梯。1.4建筑物朝向选择合理的住宅朝向是住宅区建筑物布置首先考虑的问题，影响建筑物朝向的因素很多，如地理纬度、地段环境、局部气候特征及建筑用地条件等。北方住宅的朝向以朝南为主，塔式住宅如本设计的建筑不可避免使一半朝东西，一半朝南北。这种选择主要考虑以下几点：(1)炎热的夏季尽量减少太阳光直射居室外墙或直射室内。(2)

13、夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭。(3)冬季能有适量的阳光射入室内。(4)尽量适合建筑组合的需要。(5)拟建建筑的交通与已有道路尽量融合一体。(6)充分利用地形。1.5户型设计在分析了我国目前城市人口结构和家庭组成及发展趋势，再结合该地区的实际居住条件决定采用三种户型配套使用，由于目前城市正由主干型转换为核心型。三种户型可以满足不同层次和不同人口的家庭的需要。1.6卧室因为是休息的地方所以要求动、静分开的同时，同时也要求同其它房间分隔开来；各人生活各得其所，具有良好的私密性。对房间的要求是隔声效果好，卧室之间不应穿越，同时必须直接采光，自然通风。1.7客厅根据中国特色，厅具有起居室、会客室、

14、餐厅的多种功能。本设计中采用了大客厅分别与厨房、卫生间、卧室相邻，成为连接各房间的交通枢纽。起居室内的门窗洞口布置应综合考虑使用功能要求，减少直接开向起居室的门数量。起居室内布置家具的墙面直线长度应大于3m。1.8厨房厨房的主要功能是炊事，有的厨房还同时兼有进餐或洗涤的功能，厨房是家务劳动中心。其设计基本要求是：(1)厨房应设置洗涤池、案台、炉灶及排油烟机等设施或预留位置，按炊事操流程排列，操作净长不应小于2.10m。 (2)单排布置设备的厨房净宽不应小于1.5；双排布置设备的厨房其两排设备的净距不应小于0.90m。(3)厨房应该有直接的采光、自然通风，并宜布置在套内近入口处。基于以上要求，本

15、设计中采用两种型式厨房，均满足尺寸要求。1.9卫生间卫生间的主要功能包括便溺，漱洗，沐浴，其居住标准、生活水平、自然条件、生活习惯不同，设施标准具有较大的差别。其设计要求为；(1)在满足设备及人体活动空间要求的前提下，力求布置紧凑，设备的尺寸和安装要符合人体工程学要求，以便尽可能减少人的体力消耗。(2)厕所、卫生间是用水较多的场所，其建筑材料的选用及主要注意防水及排水并便于清洁，地面和墙裙应选用防水、又不致于过滑的材料，地面要设置一定坡度。(3)厕所、卫生间产生的蒸汽及其臭味要组织好通风予以排除。最好采用外窗直接通风，否则采用通风道或设小功率排气扇等措施。排风道的排气口应设在接近顶棚的位置。暗

16、厕所，卫生间采用人工照明，有条件的可通过高窗从邻近房间直接间接采光。本设计方案中采用的是公共使用的厕所和浴室。公共使用的厕所的设置与卧室和客厅都较靠近。这样就大大方便了住户。地面均采用防水楼面，低于室内地面20mm，设计的坡度以防水流入室内。1.10楼梯本设计中，楼梯宽度为1.15m，满足要求。楼梯踏步宽260mm。踏步高165mm。均满足要求。剪刀楼梯非别开向不同的前室，满足一类高层住宅防火的要求。1.11阳台阳台是楼层住户与大自然相联系的部分。它按其使用性质可分为生活阳台和服务阳台，阳台设计中问题有尺寸、朝向、通风、视线、排水安全及附属设施几个方面。由于高层住宅的窗台距地面较高，再加之周围

17、风速较大，易使产生心理上危险感，因此阳台板比多层住宅稍高，采用1.1m高的阳台钢筋混泥土板，给人以安全、舒适的感觉。1.12垃圾处理 生活垃圾是住宅中必然要产生的废物。目前我国公民每天的垃圾产生量是0.5公斤，高层住宅中垃圾的排放量主要采用以下几种方法：(1)集中服务管理的方法，即住户规定的时间将生活垃圾装在塑料筒内，由大楼的管理人员按时收集送出，此种方式对建筑设计比较简单，但需良好管理。(2)垃圾道输送方式，设置专门的管道并进行垂直运输，即垃圾道，但在进行设计中，对垃圾倾倒口，管道都应以足够的重视。倾倒口是垃圾的入口，为了使用方便，应设置在交通枢纽等公共空间附近。由于高层住宅的垃圾道长，因而

18、披风作用很大，由于上下层倾倒垃圾的可能性很大，为防止下层轻质垃圾由上层的倾倒口飞出倾倒口直采用翻斗门，不能直接往管道里倒垃圾而要倒在翻斗内，待门关闭后垃圾由翻斗内落入管道内。垃圾道要光滑而无棱角，无凸出物，否则容易挂结污物，而将管道堵死，特别是在北方，凸出物挂住垃圾后，会形成冰疙瘩，使管道被冰冻物堵死。本设计采用第一种方式。1.13防火设计各套户型的进户门均采用防火门，如某一住户发生火灾可及时关闭防火门，防止火势蔓延，使住户有足够的时间脱离危险区，保证了住户的生命安全，进入楼梯前室及楼梯入口的门均为防火门，该楼梯是发生火灾时居民疏散的主要通道采用封闭式楼梯间，可以有效地减少火灾造成的人身伤亡，

19、为了有利于消防员及时运送消防器材和救护伤员，设计时在电梯前室入口，同样设置了防火门。1.防烟楼梯根据规范规定设置防烟楼梯，楼梯间入口处设有前室，前室内设有送风、排烟竖井，供疏散人员一经到达前室，就达到了第一个安全地点，如果烟一旦侵入前室，基本上可以从竖井排除。2.消防电梯 规范规定塔式高层住宅必须设置消防电梯，楼层内共设置三部电梯，其中的两部消防电梯兼做普通载客电梯，发生大火灾时，消防员可以乘消防电梯迅速进入火场，及时运送消防器材和救护伤员。1.14使用的房间分类从使用房间的功能要求分类。住宅中的房间有客厅、餐厅、卧室、卫生间和厨房。A户型建筑面积 99.76 m2主卧室的面积 11.56 m

20、2次卫面积 3.74 m2次卧室的面积 15.30 m2小卧室面积 4.84 m2书房的面积 9.86 m2餐客厅的面积 34.83 m2厨房的面积 5.70m2卫生间的面积 3.71 m2B户型建筑面积 91.3 m2主卧室的面积 11.22m2次卫面积 3.74 m2次卧室的面积 11.06 m2书房的面积 8.4 m2餐客厅的面积 38.17m2厨房的面积 5.70m2卫生间的面积 3.71 m2C户型建筑面积 68.85 m2主卧室的面积 10.36m2次卧室的面积 8.68 m2餐客厅的面积 32.44m2厨房的面积 5.68 m2卫生间的面积 4.76 m21.15门窗布置三种户型

21、的入户门宽为1000mm，卧室、书房门均为宽900mm，小卧室为1500的推拉门，其中入户门为防火门，卧室门为成品木门；卫生间门宽800mm、厨房门宽为800mm，采用900mm的门可使一个携带东西的人方便的通过也能搬进书柜等尺寸较大的家具；800mm的门稍大于一个人通过宽度，这些较小的门扇，开启时可以少占室内的使用面积这对平面紧凑的核心式住宅显得更加重要。窗的高度1.5m。窗的位置考虑采光和通风的要求设置，使各房间的采光均满足规范所规定的窗地比的要求。2.结构设计2.1结构选型和几何特征计算2.1.1工程概况该20层高层住宅楼，采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，主体结构高度为56m，一至二十层层

22、层高均为2.8m，突出屋面电梯机房层高2.8m，结构总高度58.8m。该工程抗震设防烈度为6度，抗震等级为四级，场地类别为类，设计地震分组为三组（6度类场地的高层建筑可不进行地震力作用计算和截面抗震验算，只应相应的构造要求即可），基本风压0.6kN/m2，地面粗糙度为B类，该房屋为丙类建筑。2.1.2主体结构布置该剪力墙结构平面布置对称，凸出、凹进尺寸符合规范要求；结构侧向刚度沿竖向变化均匀，无刚度突变；结构高宽比为H/B=56/21.6=2.596；每个独立墙肢段的高宽比均大于3，且墙肢长度均小于8m。剪力墙门洞口上下对齐，成列布置，形成了明确的墙肢和连梁。选用现浇楼板，各层楼板厚度均为12

23、0mm。材料的选用及剪力墙截面尺寸的确定 剪力墙结构的混凝土强度等级：选用C35，钢筋采用HPB235和HRB400级。剪力墙厚度按三、四级抗震等级设计时不应小于160mm，一字型剪力墙及底部加强部位不应小于180mm，本工程剪力墙采用双排配筋，剪力墙截面的厚度均为： 200mm。2.1.3剪力墙刚度计算编号墙尺寸各墙肢截面面积（）YSW-11(4片）编号各墙肢截面惯性矩（）形心组合截面惯性矩I（）YSW-1135.5684备注：以YSW11为例，计算过程如下：墙肢1的面积 墙肢2的面积 墙肢总面积 墙肢1的截面惯性矩 墙肢2的截面惯性矩 墙肢截面的总惯性矩 墙肢1的形心 墙肢2的形心 形心

24、各墙肢的组合截面惯性矩 组合截面惯性矩Y向剪力墙连梁折算惯性矩编号YSW-111.81.32.450.261.20.036620.019854.50.04385备注：第j列洞口宽度；连梁截面高度；第j列洞口宽度加连梁高度的一半；第j连梁的截面面积；截面形状系数，矩形截面时取=1.2；第j连梁截面惯性矩（刚度不折减）；第j连梁折算惯性矩；第j列洞口两侧墙肢轴线距离；以YSW11为例，计算过程如下：=1.8m =1.3m=+ =1.2=4.5m =0.2733 Y向剪力墙类型编号 类型YSW-111.53095.56844.03750.273384.392 100.720.949整体小开口备注：扣

25、除各墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩； 整体性系数；=（多肢墙）=（双肢墙） 10 且 为整体小开口墙10 且 为联肢墙10 且 为壁式框架 墙肢轴向变形影响系数，当为34肢时，取0.8；57肢时取0.85；8肢以上时取0.9； K洞口列数； 系数，由及层数查表确定。以YSW-11为例，计算过程如下：=1.5309=5.5684=4.0375=0.2733=84.39210=0.725 1.5，因此考虑风压脉动的影响，风振系数取=1+ZZ。确定结构基本周T1=0.05n=0.0520=1.00s，o T12 = 0.612=0.6 kNs2/m2 ，根据建筑结构荷载规范表7.4.3、表7.4.4 得

26、、附录F：=1.38、=0.5、Z 。Wk=ZWo(青岛Wo=0.6 kN /m2)。=BWk=BZWoFi= hi按上述方法确定的各楼层标高处风荷载标准值见下表：楼层Hi(m)Hi/Hz KN/mhi(m)Fi(KN)电梯机房58.801.75812.7832.835.7924205611.7374.202207.76561953.20.951.70272.285202.3981850.40.91.67470.369197.03321747.60.851.643668.379191.46121644.80.81.612866.377185.855615420.751.58264.374180

27、.24721439.20.71.548862.298174.43441336.40.651.508960.017168.04761233.60.61.470457.778161.77841130.80.551.431255.519155.453210280.51.38653.07476148.6093925.20.451.338450.557141.5596822.40.41.290848.04134.512719.60.351.241245.461127.2908616.80.31.179642.515119.0425140.251.11239.384110.2752411.20.21.03

28、3635.922100.581638.40.15133.83494.735225.60.1132.77691.772812.80.05131.71888.8104注：风压高度变化系数, 根据建筑结构荷载规范7.2.1取得 。风荷载体形系数，查高层建筑混凝土结构技术规程4.2.3条得。 各层风荷载在底层产生的弯矩如下：楼层Hi(m)Fi(KN)Mi=Hi.Fi(KN.m)电梯机房58.835.79242104.59302056207.765611634.871953.2202.39810767.571850.4197.03329930.4731747.6191.46129113.5531644.

29、8185.85568326.3311542180.24727570.3821439.2174.43446837.8281336.4168.04766116.9331233.6161.77845435.7541130.8155.45324787.9591028148.60934161.061925.2141.55963567.302822.4134.5123013.069719.6127.29082494.9616.8119.0421999.906514110.27521543.853411.2100.58161126.51438.494.7352795.775725.691.7728513.9

30、27712.888.8104248.6691由于机房的风荷载所占的比例相当少，可不作为集中荷载作用在结构主体顶部，按照结构底部弯矩等效将各层风荷载转化为倒三角分布。倒三角分布荷载最大值为： =3=kN/m注：各层风荷载在底层产生的弯矩中的是算到墙到楼层的底部，所以不加高出水平的450mm。2.3.2风荷载作用下结构内力计算倒三角风荷载设计值：=1.497.66=136.72KN/m。风荷载作用下总剪力墙内力计算（按弹性力学有关公式计算）楼层Hi(m)2056001953.2266.6222376.46141850.4519.57141480.32281747.6758.84773273.299

31、91644.8984.45115717.108615421196.38168773.46471439.21394.639112404.0841336.41579.223616570.6821233.61750.135321234.9751130.81907.37426358.67810282050.939831903.508925.22180.832737831.18822.42297.052644103.409719.62399.599650681.913616.82488.473657528.4065142563.674864604.604411.22625.202971872.22338.42673.058279292.97925.62707.240586828.58712.82727.749994440.764002734.5864102091.23备注：总剪力墙剪力；总剪力墙弯矩；2.3.3总剪力墙内力向各片剪力墙分配根据各片剪力墙的等效刚度与总剪力墙等效刚度的比值墙编号YSW-1YSW-2YSW-3YSW-4YSW-5YSW-6YSW-7YSW-8YSW-9Y