武汉某10层框架住宅楼设计

摘  要

　　本次毕业设计的题目是"康馨小区住宅楼1#".该工程建设地点位于武汉市，是一个10层住宅楼，框架填充墙结构，占地面积约918m2.

　　整个毕业设计包括建筑设计和结构设计两大部分，我主要进行了结构方案中横向框架第⒀轴线框架的设计。

　　根据毕业设计任务书的要求，建筑设计我主要完成了建筑设计总说明、总平面图、首层平面图、标准层平面图、顶层平面图、正立面图、背立面图、侧立面图、主要剖面图以及详图的绘制。

　　结构设计主要包括结构计算书的编写及结构施工图的绘制：

　　一  编写结构计算书：主要包括荷载计算（有恒载、活载、风载以及重力荷载代表值的计算），内力计算（竖向荷载采用弯矩二次分配法计算，水平荷载采用D值法计算），内力组合，框架梁、柱截面设计以及构件设计（基础、楼板、楼梯设计）。

　　二  绘制结构施工图：根据上述计算结果以及根据规范要求确定的结构构件的构造措施，主要完成了结构设计总说明、基础平面布置图、标准层板配筋图、屋面板配筋图、框架梁、柱配筋图以及楼梯配筋图的绘制。

　　关键词： 建筑设计； 结构设计； 荷载计算

Abstract

　　The title of this graduation design is "district apartment buildings of KangXin of 1#". The location of this project is wuhan, it is a quarters with 10floors, structure of framework with wall filled in, and the size is about 918m2.

　　This graduation design is mainly component of Architectural Design and Structural Design, and I mainly do the frame design in the transversal frameworks of axis ⒀ of the structural design.

　　According to the graduation design specifications, I mainly complete writing the general information of construction design, drawing the master plan、the first floor plan、the standard floor plan、the top floor plan、the front elevation drawing、the backside elevation drawing、the lateral elevation drawing、the main profile map and the detail drawings.

　　The structural design is mainly component of compiling the structural calculation book and drawing the structural construction drawings.

　　1. Compile the structural calculation book: Mainly include the load calculation which is consist of the calculation of the dead loads、the live loads、the wind load and the represent values of the gravitational load, the internal force calculation where the vertical load is calculated by second moment distribution method <http://dict.cnki.net/dict_result.aspx?r=1&t=second+moment+distribution+method&searchword=%e5%bc%af%e7%9f%a9%e4%ba%8c%e6%ac%a1%e5%88%86%e9%85%8d%e6%b3%95> and the horizontal load is calculated by the method of D-value, the internal force combination, the design of the beam and column of the frameworks, and the design of components such as the foundations、the floors and the stairs.

　　2. Drawing the structural construction drawings: According to the calculation result described above and the structural structure measuring of component according to the request of norm, I mainly complete writing the general information of structural design, complete drawing the layout plan of the foundations, complete the reinforcement drawings of the standard floor and the top floor, complete the reinforcement drawings of the beam and column of the frameworks, complete the reinforcement drawings of the stair.

　　Key words:  Architectural design;  Structural design;  Load calculation

目  录

　　1.结构布置方案及结构选型

　　1.1工程简介

　　1.1.1建设项目名称：康馨小区住宅楼（1#）

　　1.1.2.建设地点：武汉市洪山区

　　1.1.3设计资料：

　　1.1.3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，场地土层分布情况为：第一层杂填土，厚1.0 m;第二层为淤泥，软塑状态，厚6.5m;第三层为粉质粘土，IL=0.75,厚度为10m,其下位很厚的中密中砂层。

　　1.1.3.2.气象资料：

　　全年主导风向：偏南风   夏季主导风向：东南风  冬季主导风向：北偏西风

　　常年降雨量为：1248.5mm

　　基本风压为：0.35kN/m2（B类场地）

　　基本雪压为：0.50kN/m2

　　1.3.3.抗震设防要求：六度三级设防

　　1.3.4.底层室内主要地坪标高为±0.000.

　　1.1.4建筑规模：

　　1.1.4.1建筑面积：9180m2

　　1.1.4.2建筑层数：10层

　　1.1.4.3 结构形式：框架填充墙

　　1.2.结构承重方案选择

　　根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。

　　1.3.主要构件选型及尺寸初步估算

　　1.3.1. 主要构件选型

　　（1）梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构

　　（2）墙体采用：粉煤灰轻质砌块

　　（3）墙体厚度：外墙：200mm,内墙：100mm

　　（4）基础采用：混凝土预制桩基础

　　1.3.2. 梁﹑柱截面尺寸估算

　　（1）主要承重框架：

　　取大跨度梁L=5600mm计算

　　h=（1/8~1/12）L=700mm~466mm   取h=500mm.

　　b=（1/2~1/3）h=250mm~166mm   取b=250mm

　　故主要框架梁初选截面尺寸为：b×h=250mm×500mm

　　（2）次要承重框架：

　　取较小跨度L=3900mm   h=（1/12~1/15）L=325mm~260mm   取h=400mm

　　b=（1/2~1/3）h=200mm~133mm   取b=200mm

　　故次要框架梁初选截面尺寸为：b×h=200mm×400mm

　　（3）框架柱：

　　b=（1/15~1/20）H=（1/15~1/20）×4050=270mm~202.5mm  b=（1~2/3）h 且b*h>250mm*250mm,本结构为抗震结构，柱宽b不宜小于300mm, 取b=h

　　①估算轴压力：

　　框架柱B（E）列柱（1~5层）轴压力No=10×10.725㎡×13KN/㎡=1394.25KN

　　（5~10层）轴压力No=5×10.725㎡×13KN/㎡=697.125KN

　　框架柱C（D）列柱（1~5层）轴压力No=10×17.94㎡×13KN/㎡=2332.3KN

　　（5~10层）轴压力No=5×17.94㎡×13KN/㎡=1161.1KN

　　②  按轴压比验算，此建筑抗震等级为三级，=0.9

　　选C30型混凝土  fc=14.3    N=1.3No

　　B（E）列柱（1~5层）：A≥N/u fc=1394.25×1.3×1000/0.9×14.3=375*375m㎡

　　（5~10）层：A≥N/u fc=697.125×1.3×1000/0.9×14.3=265*265m㎡

　　C（D）列柱（1~5层）：A≥N/u fc=2332.3×1.3×1000/0.9×14.3=485*485m㎡

　　（5~10层：A≥N/u fc=1161.1×1.3×1000/0.9×14.3=342*342m㎡

　　故初选柱截面尺寸为：B（E）列柱（1~5层）：b×h=400 mm×400 mm

　　（5~10）层： b×h=300 mm×300 mm

　　C（D）列柱（1~5层）：b×h=500 mm×500 mm

　　（5~10层： b×h=400 mm×400 mm

　　1.4 确定框架计算简图

　　1.4.1 选定计算单元

　　根据结构平面布置，选定13轴线作为计算单元，如图1.1

　　1.4.2梁计算跨度和柱的计算高度；

　　框架梁跨度（按柱中心线确定）：

　　B.C跨： 5600mm  C.D跨： 3600mm   D.E跨：3300mm

　　框架柱高度：

　　取底层：H1=3000+450+（1900-900）-30 =4420mm （如图1.2）

　　其它层：H2=H3=H4=H5=H6=H7=H8=H9=H10=3000mm

　　1.5梁柱截面几何参数计算

　　1.5.1.梁柱惯性矩计算

　　主要框架承重梁：I=?=×250×500?=2.6×109mm4

　　边框架梁iB10iC10= iD10iE10=2.6×109×1.5=3.9×109mm

　　中框架梁iC10iD10=2.6×109×2=5.2×109mm

　　次要框架承重梁：I=?=×200×400?=1.07×109mm4

　　B（E）列柱（1~5层） :I=?=×400×400?=2.13×109mm4

　　（5~10）层：  I=?=×300×300?=0.675×109mm4

　　C（D）列柱（1~5层）：  I=?=×500×500?=5.2×109mm4

　　（5~10）层：  I=?=×400×400?=2.13×109mm4

　　1.5.2.梁柱线刚度计算

　　根据公式i=EI/L,可以得出梁柱线刚度如下（E=Ec）。

　　梁：iB10iC10=3.9×109E/5600=6.96×105E

　　iC10iD10=5.2×109E/3600=14.4×105E

　　iD10iE10=3.9×109E/3300=11.818×105E

　　柱：iB1iB0=2.13×109 E/4420=4.8×105E

　　iB5iB4=2.13×109 E/3000=7.1×105E

　　iB10iB10=0.675×109 E/3000=2.25×105E

　　iC1iC0=5.2×109 E/4420=11.76×105E

　　iC5iC4=5.2×109 E/3000=17.3×105E

　　iC10iC10=2.13×109E/3000=7.1×105E

　　1.5.3.梁柱相对线刚度计算

　　取iB1iB0值作为基准值1算得梁柱的相对刚度如下图1.3

　　2.荷载标准值计算

　　2.1 恒载

　　2.1.1作用在框架梁上的恒载

　　2.2 活载

　　2.2.1 活载作用在框架梁上

　　2.2.2活载作用在框架柱上

　　2.2.3 活载作用下框架的计算简图

　　2.3 风荷载

　　2.4水平地震作用计算

　　2.4.1重力荷载代表值

　　2.4.2 抗侧移刚度的计算

　　2.4.3结构自振周期的计算

　　2.4.4计算底部剪力

　　3框架侧移验算

　　4. 框架标准值作用下内力分析

　　4.1 恒载作用下内力计算

　　4.1.1梁的固端弯矩：

　　4.1.2固端弯矩计算

　　4.1.3杆件弯矩图

　　4.1.4恒载作用下框架的剪力和轴力计算

　　4.2活载作用下内力计算

　　4.2.1梁的固端弯矩计算

　　4.2.2固端弯矩计算

　　4.2.3各杆件弯矩图

　　4.2.4活载作用下框架的剪力和轴力计算

　　4.3风荷载作用下内力计算

　　4.3.1结构内力计算

　　4.3.2风载下内力图

　　4.4地震作用下内力计算

　　4.4.1结构内力计算

　　4.4.2 地震作用下内力图

　　4.5 重力荷载代表值作用下内力计算

　　5.内力组合

　　5.1 梁内力组合

　　5.2柱内力组合

　　5.3 内力设计值汇总

　　5.3.1 梁内力设计值汇总，

　　5.3.2柱内力设计值汇总，

　　6.梁柱截面设计

　　6.1 梁截面设计

　　6.1.1 正截面受弯承载力计算

　　6.1.2梁斜截面承载力设计

　　6.2 柱截面设计

　　6.2.1柱正截面承载力计算

　　6.2.2 柱斜截面承载力计算

　　6.3现浇板计算

　　6.4 现浇楼梯计

　　6.4.1 梯段板设计

　　6.4.2.平台板设计

　　6.4.3 平台梁设计

　　7 基础设计

　　7.1 边柱基础计算

　　7.1.1 荷载最不利组合

　　7.1.2基本尺寸与桩数确定

　　7.1.3桩顶作用效应计算

　　7.1.4承台受冲切力验算

　　7.1.5承台受剪承载力计算

　　7.1.6承台受弯承载力计算

　　7.2中柱基础计算

　　7.2.1荷载最不利组合

　　7.2.2基本尺寸与桩数确定

　　7.2.3桩顶作用效应计算

　　7.2.4承台受冲切力验算

　　7.2.5承台受剪承载力计算

　　7.2.6 承台受弯承载力计算

　　7.3基础梁设计

结束语

　　本次毕业设计既是对我大学四年学习成效的一次考察，也是对四年学习成果的一次提炼与升华。从开始毕业设计时不知所措到现在圆满完成设计任务，期间所学所感以及发现并改正不足之处，全部凝结于本次毕业设计的最终成果之中。

　　本次毕业设计将我这四年来所学的知识进行了一次融会贯通，其中不仅涉及到土木工程专业方面的知识，还有：相关电脑软件的使用，如：Word、Excle、AutoCAD、PKPM等；专业规范和设计图表的分类查询；利用网络资源，与本专业前辈交流学习……可以说，整个毕业设计综合了我所学的理论知识，提高了我解决问题的能力，促进了我对电脑软件尤其是AutoCAD的进一步学习。

　　受益的同时，我还发现了一些不足之处。知识系统方面：由于上课时是分门学习专业知识，设计初期在知识的系统运用上显得有些吃力，常出现不知从何查找依据等问题。设计内容方面：由于这是第一次系统的专业设计，初期对设计内容和方法知之甚少，使得建筑结构形式（主要是梁的布置）偏于简单，以致不能更多地发现问题、解决问题、学习知识；效率方面，由于缺乏经验以及过于追求精确，第一次设计过程中存在许多无用功，使得设计进展较缓慢。

　　经历本次毕业设计，我获得了一些心得：第一，基础知识是重要的，扎实的专业理论知识就像坚实的建筑基础，是我们建造高楼大厦的先决条件；然而我们还要学以致用亲身实践，经验结合知识，经验才更可靠，知识才更牢靠。第二，在设计过程中，遇到疑问而使设计无法继续进行的情况是不可避免的，最初我常常等到答疑时间请教老师才得以解决，但后来发现这样进程被拖得很慢，便试探性地通过自己查阅资料，上网求助，多数问题都能自行解决。所以，遇到问题不可被动等待甚至消极放弃，而应敢于突破、主动解决，这样我们会收获更多。第三，交流是必要的。第四，本次毕业设计是可难可易的：难在用一种认真负责的态度完成每一步设计，易在只管套用格式和公式不求甚解。因此，我觉得我们土木人应该具备认真负责，踏实好学的行业品质。

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致  谢

　　经过二个多月的努力，我的毕业设计终于划上了圆满的句号。本次毕业设计虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有老师的指导，没有同学和朋友的帮助和支持，这次毕业设计不会这么顺利完成。当我交稿的那一刻，涌上心头的不仅仅是长途跋涉后抵达终点的欣喜，还有源自心底的诚挚谢意。

　　经过本次毕业设计之后，使我更加深入的对所学知识得到了认识和掌握，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。与此同时，也增强了我以理论知识为基础，广泛的搜索相关各种资料、查询有关规范，从而得到解决实际工程问题方法的能力。

　　在这里首先要感谢我的指导老师孙艳老师。从选题直至最终定稿，都在孙老师的悉心指导下完成的。她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。孙老师资深的专业水平和严谨的工作作风更是给我留下了深刻的印象，并将积极影响我今后的学习和工作，在此表示深深的谢意。

　　在整个设计过程中，其他组的指导老师也对我的设计给予了很多的指导和帮助，使我能够将理论中的结果与实际相结合，在此也表示深深的感谢。此外，我还要感谢在整个毕业设计期间一起交流的同学，他们的帮助和鼓励让我在设计过程中充满决心和信心。

　　回首大学四年，突然发觉自己成熟了许多，也在不知不觉中喜欢上了自己的专业。马上就要离开熟悉的校园，此时的心情既激动也忐忑。有许多的遗憾也有许多的不舍。

　　愿老师们家庭美满，身体健康，在今后的工作中一番风顺，桃李满天下。愿同学们在今后的事业中大展宏图，展现自我价值。

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