1、框架结构；建筑设计；荷载计算；PKPM、建筑图；结构图 Design Notes Used in this design is the design of reinforced concrete frame structure, the framework structure of brick and concrete structure, large carrying capacity, light weight structure, seismic performance, and advantages of the construction of the level of industr
2、ialization; compared with the steel structure has a low cost, materials wide variety of sources, fire resistance, structural rigidity, the use of maintenance and low cost. Suitable in multistorey building. The total area of the hotel design area 5089.8m2, 6 layer, a layer of 4.5m, the standard store
3、y 3.6m, top-level elevator room protruding, the height is 3.0m, indoor and outdoor height difference of 0.3m, seismic rating of the three fortification intensity 6.Part of architectural design, according to the function partition initial layout of the room, initially to determine the layout of rooms
4、 and facade decoration specifications, dry hanging stone outer wall of the lobby, rooms with marble floors, bathroom with ordinary tiles. Structural elements, building materials, process requirements, to determine the structural layout program, select a product framework to calculate the dead load,
5、live load, wind load, snow load to determine the load size and layout position, wind load calculated D value vertical load calculation using the moment distribution method, and then carried on the vertical bending moment AM, the internal force combinations, and finally using PKPM overall calculation
6、, and draw the building plans and structural drawings. Keywords: frame structure; building design; load calculation; in PKPM building plans; structural drawings 目 录 1 工程概况- 1 - 1.1 建筑概况- 1 - 1.2 建筑技术条件- 1 - 1.3 荷载资料- 1 - 1.4 设计依据- 2 - 2 结构设计- 2 - 2.1 结构平面布置- 2 - 2.1.1 主体建筑结构方案的确定- 2 - 2.1.2 框架结构布置方案
7、及其特点- 2 - 2.1.3 框架楼面结构的形式- 3 - 2.2 结构截面尺寸的拟定- 3 - 2.2.1 梁柱截面积估算- 3 - 2.2.2 结构平面布置- 4 - 2.2.3 基础高度确定- 6 - 2.3 荷载计算- 6 - 2.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值- 6 - 2.3.2 屋面及楼面可变荷载标准值- 7 - 2.4 框架侧移刚度计算- 7 - 2.4.1 框架侧移刚度计算- 7 - 2.4.2 框架柱D值计算- 8 - 2.5 风荷载内力计算- 10 - 2.5.1 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算- 10 - 2.5.2 风荷载作用下框架结构内力计算- 11
8、 - 2.6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算- 16 - 2.6.1 计算单元图- 16 - 2.6.2 恒载标准层计算- 18 - 2.6.3 恒载顶层计算- 23 - 2.6.4 活载标准层计算- 26 - 2.6.5 活载顶层的计算- 28 - 2.6.6 内力计算- 31 - 2.7 框架结构内力组合- 42 - 2.7.1 梁弯矩调幅- 42 - 2.7.2 框架梁内力组合- 43 - 2.7.3 框架梁剪力组合- 45 - 2.8 梁、柱截面设计- 47 - 2.8.1 梁截面设计- 47 - 2.8.2 柱的配筋计算- 52 - 2.9 楼梯结构设计- 55 - 2.9.1 梯
9、段板计算 - 55 - 2.9.2 休息平台板计算- 56 - 2.9.3 梯段梁TL1计算- 57 - 2.10 现浇楼面板设计- 58 - 2.10.1 按弹性理论进行计算- 58 - 2.10.2 B区格板的配筋计算- 59 - 2.10.3 楼面板设计- 60 - 2.11 基础设计- 61 - 2.11.1 场地土层条件- 63 - 2.11.2 结构形式- 63 - 2.11.3 材料选择- 63 - 2.11.4 确定基础埋深- 63 - 2.11.5 计算边柱- 64 - 2.11.6 计算中柱- 65 - 2.12 结构图绘制- 66 - 参考文献- 69 - 致 谢- 70
10、 - 1 工程概况 1.1 建筑概况 本设计为*宾馆框架结构设计，建筑主体6层，顶层凸出电梯房，无地下室，主体结构高25.5m，建筑面积5089.80平方米。 建筑结构类型为框架结构，主要材料为钢筋混凝土，抗震等级为3级，设防烈度为6度，*市的基本风压为0.35KN/m2，地面粗糙为C类，设计使用年限为50年。 1.2 建筑技术条件 （1） 气象条件 温度：最热月平均28.8、最冷月平均3.8； 夏季极端最高39.8、冬季极端最低-9.5。 相对湿度：最热月平均73%。 主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压为0.35KN/m2。 雨雪条件：冻土深度25cm，最大风级78级，年降水量6
11、80mm,基本雪压为0.55kN/m2。 （2） 工程地质条件 自然地表1m内为填土，填土下层为3M厚粉质粘土，再下为砾石层。 粉质粘土允许承载力标准值为150KN/m2。 砾石层允许承载力标准值为300-400KN/m2,地形较为平坦，地面粗糙度为C类。 地下水位：地表以下2.0m，无侵蚀性。 地震设计烈度：经地质勘查部门确定，地震设计烈度6度，设计分组第一组，建筑场地为稳定场地，场地特征周期0.35s。 场地类别：类。 1.3 荷载资料 建筑工程的抗震设防烈度为6度，基本风压为0.35KN/m2，考虑抗风不做抗震计算，根据风荷载考虑水平力作用。 （1） 宾馆楼面活载，查建筑结构荷载规范（G
12、B50009-2012），确定楼面活载标准值为2KN/m2； （2） 上人屋面：活载标准值为2.0KN/m2； （3） 屋面构造：30厚细石砼保护层，三毡四油防水层，20mm厚1:3水泥砂浆找平层、80mm厚1:8水泥炉渣找坡层、现浇钢筋混凝土屋面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶； （4） 楼面构造：陶瓷地砖楼面：810厚地砖铺实拍平，水泥砂浆插缝，20mm厚1:4干硬性水泥砂浆素水泥浆结合层一遍，钢筋混凝土楼板； （5） 围护墙：围护墙采用200mm厚非承重砌块（190mm190mm90mm,重度7.5KN/m2），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度3.6KN/m2）。 1.4 设计依据 （1）
13、地质资料； （2） 设计题目要求； （3） 现行相关的设计规范。 2 结构设计 2.1 结构平面布置 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层结构平面布置图见图。 2.1.1 主体建筑结构方案的确定 （1） 多层建筑中常用的结构体系及各结构体系的特点 在多高建筑中常用的结构体系主要有：框架结构体系，混合结构体系混合结构体系：以砖墙和框架共同组成的承重结构体系，该体系取材容易、用钢量少、造价较低、施工简便；但整体性较差，难以满足大空间的使用要求，且房屋层数受到限制。 一般在多层中采用框架结构体系：以梁柱等线形杆件组成的框架为主要抵抗外荷载的结构，框架结构的特
14、点是建筑平面布置灵活，可以组成较大空间的会议室，车间、营业室、实验室等，当采用装配式结构时，便于构件标准化、定型化，但框架结构刚度小，抗震能力低，采用砌体填充墙时，墙体在地震中容易破坏。 （2） 选择结构体系所应考虑的因素 选择结构体系一般应考虑：建筑物的使用性质或工艺要求、材料的供应情况和施工技术条件、工程地质情况、建筑物的受力情况以及结构体系的受力特点、抵抗水平（特别是风荷载作用）的能力、建筑上的美观要求等决定。 （3） 本设计如何考虑结构方案 本设计为多功能使用要求的宾馆建筑，有较大空间的会议室、层数不高（6层）地基承载能力较好，有抗震要求6度设防，经比较确定采用框架结构体系较为合理，电
15、梯间采用普通砖墙。 2.1.2 框架结构布置方案及其特点 （1） 按主要承重结构形式，可以分成： 全框架方案由横梁和柱组成的多层框架起主要承重作用； 内框架方案屋盖和楼面上的荷载在建筑物内通过钢筋混凝土柱于传给基础，在房屋的外围的荷载由横梁通过墙体传给基础，外墙是承重墙。 （2） 按主要承重结构布置的方向来分 横向框架方案主梁沿建筑物的横向布置，板和次梁沿纵向布置，这种方案适用于分间比较固定的房屋； 纵向框架方案主梁沿建筑物的纵向布置，全部横向铺板，横向不设梁或者仅设置次梁； 纵横向混合结构方案在房屋的纵向及横向皆布置主要承重框架。 （3） 按主要承重结构的构造和施工的方法来分 整体式框架全部
16、构件均现场整体浇制的结构，该框架的整体性、抗震性较好； 装配式框架全部构件均工厂或露天预制场预制，现场仅进行吊装工作，或在现场预制后吊装，拼装成框架结构； 装配整体式框架框架中部分构件在工厂或现场预制，部分构件现浇的结构； 升板结构。 （4）按建筑物受力后变形的情况分 刚性方案建筑物整体刚度大，具有水平位移极小的特点； 弹性方案建筑物的整体刚度较刚性方案小，水平位移较大。 本设计采用全框架方案，全部构件均现场整体浇制，底层框架高5.3m（考虑基础），其中第一层高4.5m顶层高3.6m，标准层高3.6m，局部突出屋面的塔楼为电梯井机房，层高为3m。 2.1.3 框架楼面结构的形式 在框架式多层房
17、屋中，楼面结构的形式，尺寸及其布置，视施工条件及框架的布置方式而选定。 整体式框架采用梁式肋形楼盖或双向板井式楼盖较多，升板结构同前，主要用于无梁楼盖，装配式、装配整体式框架的楼面以采用铺板式楼面为主。 本设计楼盖及屋盖1-5层用双向板肋梁楼盖顶层用单向楼板设计，为整体现浇钢筋混凝土结构，楼梯用现浇楼梯，电梯井砖砌，直至顶层电梯机房，屋面为上人屋面，排水采用内天沟排水。 外墙采用240mm厚加气混凝土砌块，内墙采用240mm加气混凝土砌块。 卫生间厨房采用轻质隔墙，干燥区门为木门，潮湿区域的门为塑门，窗为铝合金窗。 2.2 结构截面尺寸的拟定 2.2.1 梁柱截面积估算 楼板按短跨的1/40估
18、算，取100mm，框架梁截面高度按梁跨度的1/81/16估算，次梁截面高度按梁跨度的1/121/18估算，梁截面宽度按梁截面高度的1/21/3确定，由此估算的梁截面尺寸见表2-1，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。 其设计强度：C35（fy=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2），C30（fy=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）。 表2-1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级 层次 混凝土强度等级 横梁（bh） 纵梁 （bh） 次梁（bh） CD跨、AB跨 BC跨 26 C30 300600 300600 250500 1 C35 300500 柱截面尺寸可根
19、据底层柱高的1/15及轴压比估算，取二者中的大值。 该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值N=0.9各层的重力荷载代表值近似取13kN/m2，由图2.2.1可知边柱及中柱的负载面积分别为18m2及43.2m2，则第一层柱截面面积为： 角柱：AC=1.2N/fcN。 =1.28.5103146/0.916.7=57005mm2； 边柱1：Ac=1.2N/fcN=1.21816.7=120719mm2； 边柱2：AC=1.2N/fcN=1.220.416.7=136814mm2； 中柱：43.216.7=289725mm2。 如取正方形截面，则各柱截面尺寸分别为角柱（239mm）、边柱1（348
20、mm）、边柱2（370mm）、柱（539mm）、GAZ-1（300）都大于1/15。 根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取如下值： 1层：边柱 450mm450mm，中柱 600mm600mm； 26层：边柱 400mm400mm，中柱 550mm550mm。 2.2.2 结构平面布置 图2-1 底层柱网布置图 图2-2 标准层结构布 图2-3 顶层平面结构布置图 图2-4 电梯间结构布置图 2.2.3 基础高度确定 基础选用独立基础，基顶至室外地坪0.6m，室内外高差0.3m。 1-6层柱高度即为层高，底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即 h1=4.5+0.6+0.3-0.
21、1=5.3m。 2.3 荷载计算 2.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 （1） 屋面： 50厚粒径20-30卵石砂浆保护层 180.050.08kN/m2 聚酯纤维无纺布隔离层 0.005kN/m2 50厚聚塑苯板 20.050.1kN/m2 1.5厚氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材 0.05kN/m2 1.0JS防水涂料 0.005kN/m2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2 100厚钢筋混凝土板 250.12.5kN/m2 U型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合 计 3.39kN/m2 （2） 一五层楼面： 人造石材地面 220.030.66kN/m2 30厚1
22、:2.5打底砂浆 200.03=0.6kN/m2 100厚钢筋混凝土板 250.12.5kN/m2 U型轻钢龙骨吊顶（两层石膏板） 0.25kN/m2 合 计 3.39kN/m2 2.3.2 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0kN/m2 屋面雪荷载标准值 0.55kN/m2 2.4 框架侧移刚度计算 2.4.1 框架侧移刚度计算 以图2-2所示框架为例计算横向框架的侧移刚度。 横梁线刚度Ib计算过程见表2-2，柱线刚度Ic计算过程见表2-3。 图2-5 横向框架计算简图 表2-2 横梁线刚度ib计算表 类别 层次 Ec （104N/m
23、m2） bh （mmmm） I0 （109mm4） l （mm） 线刚EcI0/l （1010Nmm） 边横梁 1 3.15 300600 5.4 5000 3.402 26 3.00 300600 5.4 3.240 中横梁 1 3.15 300600 5.4 7000 2.43 26 3.00 300600 5.4 2.314 表2-3 柱线刚度ic计算表 层次 Ec （104N/mm2） bh边柱 （mmmm） bh中柱 （mmmm） I0边柱 （109mm4） I0中柱 （109mm4） hc （mm） 边柱线刚 （1010Nmm） 中柱线刚 （1010Nmm） 1 3.15 4504
24、50 600600 3.417 10.800 4500 2.392 7.560 26 3.00 400400 550550 2.133 7.626 3600 1.778 6.355 2.4.2 框架柱D值计算 柱的线刚度按下式计算，式中系数c的计算过程如下。 根据梁柱线刚度比不同，可将柱分为横向中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及纵向中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等。 现以第二层M-9的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱计算过程从略，计算结果分别见表2-10和表2-11。 第3层M-9柱及与其相连的梁的相对线刚度如图2-6所示，图中数据取自表2-2表2-3，梁柱线刚度比为： 图2-6 K值
25、计算 底层计算如下： 柱侧移刚度为： 图2-7 线性刚度框架图 表2-4 中框架柱侧移刚度D值（N/mm） 层次 边柱 中柱 根数 Di k Dil k Di2 边柱 中柱 36 1.823 0.477 7848.267 0.874 0.304 17894.066 2 2 51484.665 2 1.868 0.483 7949.716 0.896 0.309 18203.020 2 2 52305.472 1 1.675 0.592 5134.994 0.909 0.484 13279.664 2 2 36829.316 2.5 风荷载内力计算 2.5.1 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧
26、移计算 （1） 风荷载标准值就算 风荷载标准值按下式计算。 基本风压00.35kN/m2,由荷载规范查得。 体形系数s0.8（迎风面）和s0.5（背风面）。 C类地区，H/B=23.3/171.37 wkzszw0 式中：wk风荷载标准值（kN/m2）； z高度 z 处的风振系数由于不超过30米此处取1.0； s风荷载体型系数； z风压高度变化系数； w0基本风压（kN/m2）。 仍取图2-8（a）中6轴线横向框架，其负载宽度为7.2m,则沿房屋高度的分布风荷载标准值为：q（z）=7.20.45zsz3.24zsz。 （2） 风荷载引起内力计算 根据各楼层标高处的高度Hi查荷载规范得z值，代入
27、上式可得各楼层标高处的q（z），具体计算过程及结果见表2-5；q（z）沿房屋高度的分布见图2-8（a）。 图2-8 （a）风荷载沿房屋高度 图2-9 （b）等效节点集中 的分布（单位：kN/m） 风荷载（单位：kN） 表2-5 沿房屋高度分布风荷载标准值 楼层 层高（m） Hi（m） Hi/H s uZ z q（z）（kN/m） Fi（kN） 6 3.600 23.300 1.000 1.300 1.450 1.000 6.107 10.892 5 3.600 19.700 0.845 1.300 1.410 1.000 5.939 21.380 4 3.600 16.100 0.691 1.
28、300 1.370 1.000 5.770 20.799 3 3.600 12.500 0.536 1.300 1.340 1.000 5.644 20.293 2 3.600 8.900 0.382 1.300 1.300 1.000 5.476 19.737 1 5.300 5.300 0.227 1.300 1.270 1.000 5.349 23.737 荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数z来考虑风压脉动的影响。 本结构房屋高度H22.0m 框架结构分析时，应按静力等效的原理将图2-9（a）的分布风荷载转化为节点集中荷载。 现以第5层的集中荷载
29、F5为例，说明计算过程，其余各层计算结果见图2-8（b）。 F5=（5.939+5.770）3.61/2+（6.107-5.939）1/21/33.6 +（5.939-5.770）2/33.6=21.380KN （3） 风荷载作用下水平位移验算 根据图2-9（b）所示的水平荷载，由式 ViFi计算层间剪力Vi，然后根据表2-9求出的轴线框架的层间侧移刚度，再按式iVi /Di及ii计算各层的相对侧移和绝对侧移。 具体计算过程及结果见表2.5.2。 表2-6 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 层高（mm） Fi（kN） Vi（kN） Di（N/mm） i（mm） i/hi 6层 3600.000 10.892 10.892 51484.665 0.212 17016.236 5层 3600.000 21.380 32.272 51484.665 0.627 5743.146 4层 3600.000 20.799 53.071 51484.665 1.031 3492.380 3层 3600.000 20.293 73.365 51484.665 1.425 2526.351 2层 3600.000 19.737 93.102 5
