1、第一章 緒論1.1選題意義 建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經經久耐、節能節材、滿足建筑功能的一個重組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，發展新技術。新材料，提機械化、自動化水平有著重要的促進作用。隨著時代的進步，我們不難發現建筑結構設計有了很明顯的發展。建筑結構的設計形式趨于多樣化，比如框架結構，剪力墻結構，框架剪力墻結構等。而在這些結構樣式當中，由于混凝土框架結構能夠提供較大的室內空間，平面布置較靈活，延性較好、方便施工，因此在我國很多的學校，商場，酒店，會所都采用框架結構這樣一種結構形式。1.2研究現狀 鋼筋混凝土框架結構是目前應用最廣泛的結構形式之一，框架結構由梁

2、和柱構成。高層框架在縱橫兩個方向都承受水平力，框架結構的墻體是填充墻，起圍護和分隔作用。框架結構的特點是能為建筑提供靈活的使用空間。1.3設計依據 1.民用建筑設計通則（JB37-87) 2.混凝土結構設計規范（GB50010-2002） 3.建筑抗震設計規范（GB50011-2001） 4.建筑結構荷載規范（GB50009-2001） 5.建筑地基基礎設計規范（GB50007-2002) 6.相關的制圖標準1.4設計內容及要求 1.設計題目：高校學生宿舍混凝土框架結構設計 2.原始資料： （1）概況：鎮江某高校內擬建一學生宿舍樓。 （2）氣象資料： 基本風壓 W0=0.40KN/m2 基本雪

3、壓 S0=0.35 KN/m2 （3）地質資料:擬建場地內地形平坦，地面高程45.5m。絕對高程45.5m以下，0.8m內為粉質粘土；0.8-1.8m為粉土層，地基承載力特征值：fak=220kPa；1.8m以下為粗卵石，fak=320kPa。地下水位在地表下3m處。 （4）抗震設防 設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.15g，建筑場地類別為2類，屬設計地震第一組，地面粗糙度B類。 第二章 建筑設計說明2.1結構構件選型及布置取柱尺寸500×500mm2，框架梁尺寸300×700mm2，連系梁尺寸300×700mm2,樓梯梁尺寸取和聯系梁相同250×

4、300mm2。2.2平面布置根據設計要求取柱網為3.67.2m，等跨兩跨結構。采用內廊式結構，走廊寬度為2.4m。樓梯設置4部，均采用3m寬度。如圖2-1 圖2-1 建筑平面布置圖2.3立面布置 立面上，設計層數為6層，底層層高為3.6m，其他層均為3.3m。根據房間使用要求取用建筑圖集的標準窗，并力求窗的布置靈活，增加立面的效果。建筑立面表示建筑的外部形象。立面設計是在緊密結合平面、剖面的內部空間組合、外部環境及在滿足建筑使用要求和技術條件下，運用建筑造型和立面構圖的規律性進行的。 根據初步確定的建筑內部空間組合的平剖面關系，如建筑的大小、高低，門窗的位置等，描繪出建筑各里面的基本輪廓，作為

5、進一步調整統一、進行立面設計的依據。設計時應首先推敲立面各部分總的比例關系，考慮建筑整體的幾個立面之間的統一，相鄰立面間的連接和協調，然后著重分析立面上墻面的處理，門窗的調整安排，最后對建筑入口門廳、建筑裝飾等做重點及細部處理。建筑是一個整體，各立面之間應盡量做到協調統一。建筑立面設計不完全是內部空間被動、直接的反應，立面設計過程同時也是不斷調整平、剖面的過程。在平、剖面設計時就應該有意識的同時考慮到建筑外部形象效果。2.4剖面布置 剖面設計是確定建筑物豎向各空間的組合關系。它與平面設計一樣和建筑的使用、建筑造價和節約用地等有密切的關系，應結合平面全面的進行考慮。房間各部分高度： （1）凈高和

6、層高 凈高為房間地面到頂棚或其他構件地面的距離，它與房間的使用性質、活動特點、采光通風及空間觀感等因數有關。本設計部設吊底層高取3.6m。（2）室內外高差為防止室外雨水流入室內并防止墻體受潮，將室內地面適當太高。一版建筑從使用方便的原則出發，室內外高差不宜過大，一般取0.45m、0.60m等，本設計取0.60m。2.5防火疏散及通風采光 根據國標，本建筑屬于二級耐火等級。建筑縱向長度為43200m,橫向長度為16500m。公共走道的寬度為2.1m。采光和通風主要依靠走廊和門窗。2.6其他構造設計 （1）墻體：采用240mm厚粉煤灰輕渣空心砌塊隔墻。 （2）樓梯：采用金屬扶手欄桿。 （3）雨棚：

7、采用鋼構玻璃雨棚。 （4）女兒墻：見蘇J95032.7本設計的特點 此辦公樓采用的是框架結構。框架結構通過現場澆筑可以形成具有整體節點的連續結構，保護非結構構件遭到破壞。另外，框架結構主要由其主體框架承重，墻體只起維護和隔斷作用。因此，房間的布置很靈活，窗洞的位置也可以根據采光要求靈活布置。設計時將最大限度的發揮其結構的優越性。第三章 結構設計與計算3.1框架結構設計工程概況 本建筑建筑面積4500，地處鎮江，主體采用鋼筋混凝土框架結構，層數六層，屋面可上人。房間使用功能如下：一層：宿舍，接待室，門廳，二六層：宿舍 每個宿舍配有衛生間，底層層高為3.6m，其它層均為3.3m，室內外高差0.60

8、m。設計條件 (1)荷載條件 基本風壓 基本雪壓 （2)抗震設防 抗震設防烈度為7度，設計基本地震將速度為0.15g，設計地震分組為第一組，建筑場地為類。 (3)工程地質條件 擬建場地地形平坦，自然地表絕對高程45.50 m, 場地類別為類場地，該場地地層分布為：0.8m內粉質粘土；0.81.8m為粉土層，地基承載力特征值：=220KPa;1.8m以下為粗卵石，=320KPa，地下水位在地表下3m處。 （4）材料 混凝土強度等級為C30，梁縱筋及基礎采用HRB335級鋼筋，柱縱筋采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HPB235級鋼筋。3.2梁柱截面、梁跨度及柱高的確定結構布置如圖3-2所示，根據布

9、置情況確定構件尺寸。圖3-2 結構平面布置圖初始截面尺寸1.初始截面尺寸 （1）柱截面尺寸可先根據其所受軸力按軸心受壓構件估算，再乘以適當的放大系數以考慮彎矩的影響。即 ， (3-1) 式中: 為柱截面面積 N為柱所受的軸向壓力設計值 為根據柱支撐的露面面積計算由重力荷載產生的軸向力值 1.25為重力荷載的荷載分項系數。重力荷載標準值平均值可近似按 1214KN/計算 為混凝土軸心抗壓強度設計值 邊柱： 中柱： 根據以上計算結果，綜合其他因數，本設計中柱截面尺寸取為 500500。（2） 梁主梁：h=600900mm，取h=700mm； b=233350mm，取b=300mm；次梁同主梁。2.

10、梁的計算跨度 圖3-3 框架梁計算跨度簡圖3.柱的計算高度底層柱高度h=3.6+0.6+0.55=4.75m（其中3.6為底層層高，0.6為室內外高差，0.55為基礎底面至室外地面的高度，其他層柱高等于層高。）框架的計算簡圖見圖3-4。 圖3-4 框架計算簡圖3.3荷載計算樓屋面活荷載標準值 根據荷載規范GB-5009-2002第條和第4.3.1條，樓、屋面活荷載標準值取值如下：樓面活荷載標準值 2.0廁所盥洗室 2.0走廊門廳樓梯 2.5上人屋面 2.0樓屋面做法及恒荷載標準值（1）上人屋面做法： 找平層15mm厚水泥砂漿 0.01520=0.3 防水層：三氈四油鋪小石子 0.4 找坡層：4

11、0mm厚水泥焦渣砂漿找坡 0.0414=0.56 保溫層：150mm厚水泥蛭石 0.15×0.5=0.75 結構層：120mm厚鋼筋砼板 0.1225=3.0 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.0117=1.17 合計 5.18（2） 標準層樓面（除去廁所、樓梯） 瓷磚地面（包括水泥粗砂打底) 0.55 結構層：100mm厚鋼筋砼板 0.1025=2.5 抹灰層：100mm厚混合砂漿 0.0117=0.17 合計 ： 3.22（3） 廁所樓面 瓷磚地面 0.55 結構層：100mm厚鋼筋砼板 0.1025=2.5 防水層：20mm厚砂漿防水 0.0220=0.4 抹灰層：10mm厚混合

12、砂漿 0.0117=0.17 合計： 3.62（4） 樓梯 樓梯板（按250mm厚鋼筋砼板等效） 0.2525=6.25 水磨石地面 0.65 合計 6.93.4梁柱自重梁自重 （1）頂層：主梁： 粉刷： 合計 3.8222kN/m 次梁同上；（2）標準層：主梁： 粉刷： 合計 3.954kN/m 次梁同上；表3-1 梁自重標準值層次截面()長度(m)線重度(KN/m)自重標準值(KN)根數梁重每層總重10.3×0743.23.822165.114660.441101.880.3×0716.53.82263.0637441.4420.3×0743.23.95417

13、0.814682.251138.940.3×0716.53.95465.2417456.69柱自重(1)頂層： 500500柱 柱側粉刷 合計 20.447kN/根(2) 標準層：500500柱 柱側粉刷 合計 20.572kN/根(3)底層：500500柱 柱側粉刷 合計 29.6865kN/根表3-2 柱自重標準值 層次截面()長度(m)線重度(KN/m)自重標準值(KN)總重頂層0.5×0.53.32820.447572.52標準層0.5×0.53.32820.572576.02底層0.5×0.54.752829.69831.24墻體自重標準值（1

14、) 內墻 刷界面處理劑一道 20.05=0.10 240mm厚粉煤灰輕渣空心砌塊 0.247=1.68 10mm厚1：2水泥砂漿抹面 0.01210=0.20 15mm厚1：3水泥砂漿打底 0.015217=0.51 合計 2.49 （2）外墻 240mm厚蒸壓粉煤灰空心砌塊 0.247=1.68 內側粉刷: 10mm厚1：3水泥砂漿打底抹面 0.0110=0.10 15mm厚1：1：6水泥石灰砂漿打底 0.01517=0.26 刷界面處理劑一道 0.05 外側貼6mm厚瓷磚 0.00619.8=0.12 10mm厚1：2水泥石膏砂漿粘結層 0.01017=0.17 10mm厚1：3水泥砂漿打

15、底掃毛 0.01020=0.2 刷界面處理劑一道 0.05 合計 2.63 (3) 外縱墻自重標準層 縱墻 塑鋼窗 水刷石外墻面 水泥粉刷內墻面 合計 6.721 底層 縱墻 塑鋼窗 水刷石外墻面 水泥粉刷內墻面 合計 9.518 （4） 內縱墻自重標準層縱墻 水泥粉刷內墻面 合計 4.532 底層 縱墻 水泥粉刷內墻面 合計 6.946 （5）內橫墻自重標準層橫墻 水泥粉刷內墻 合計 5.252 表3-3 外縱墻自重標準值層數自重標準值一跨面積（）跨數折減系數總重（KN）2-6層6.721(43.2-1.5)×(3.3-0.5)20.71098.64底層8.529(43.2-1.5

16、)×(3.3-0.5)20.72116.17 表3-4 外橫墻自重標準值 層數自重標準值一跨面積（）跨數折減系數總重（KN）2-6層5.525(16.5-4)×(3.3-0.3)20.7275.73底層6.118(16.5-4)×(3.3-0.3)20.7476.44 表3-5 內縱墻自重標準值層數自重標準值一跨面積（）跨數折減系數總重（KN）2-6層4.532(43.2-1)×(3.3-0.5)20.85910.35底層6.118(43.2-1)×(3.3-0.5)20.851865.35表3-6 內橫墻自重標準值層數自重標準值一跨面積（）跨

17、數折減系數總重（KN）2-6層5.525(7.2-2.5)×(3.3-0.3)51370.27底層6.118(7.2-2.5)×(3.3-0.3)51639.79表3-7 每層墻體總重層次總重(KN)2-6層2654.99底層5097.75屋面及女兒墻自重標準值 女兒墻自重標準值 女兒墻采用240mm厚的粉煤灰輕渣空心砌塊，其上人屋面高為1.4m，不上人屋面高為0.9m，做法與外墻相同。 故六層女兒墻自重為： KN3.5各層重力荷載代表值根據抗震規范GB5001-2001第條，頂層重力荷載代表值包括：屋面及女兒墻自重，50%屋面雪荷載，縱橫梁自重，半層柱自重，半層墻自重。其

18、它層重力荷載代表值包括：樓面恒荷載，50%樓面均布活荷載，縱橫梁自重，樓梯上下各半層的柱，墻體自重。G6： 屋面恒載 5.18(16.543.2)=3692.304KN 50%屋面雪載 0.35(16.543.2)0.5=124.74KN 半層柱自重 0.5572.52=286.26KN 梁重 1101.88KN 女兒墻及半層墻自重 439.63+0.5265.99=1767.125KN 半層樓梯 6.93.66.02=357.696KN 合計 7330.01KNG5： 樓面恒載 3.22（43.216.5）+3.62(31.5)20=2621.016KN 50%樓面活載 2（43.243.2

19、）0.5+43.22.12.50.5=726.84KN 梁重 1138.94KN 各半層柱重 0.5（572.52+576.02）=574.24KN 各層墻重 2654.99KN 樓梯 6.93.67.22=357.696KN 合計 8073.22KN、同上 G1： 樓面恒載 2621.016KN 50%樓面活載 726.88KN 各半層柱重 0.5（630+576.02）=603.01KN 梁重 1138.94KN 各半層墻重 0.5（2654.99+5097.75）=3876.37KN 樓梯 357.696KN 合計 9323.84KN 建筑物總重力荷載代表值及質點高度如圖3-5所示。圖3

20、-5 建筑物總重力荷載代表值及質點高度3.6地震作用計算縱向框架側移剛度計算.1梁的線剛度 梁的線剛度見表3-9(混凝土強度等級C30，=3.0），一榀框架KJ-E計算簡圖如圖3-6所示：梁：中框架梁，邊框架梁，線剛度左跨梁：中跨梁： 右跨梁：圖3-6 一榀框架KJ-E計算簡圖柱：底層柱：標注層：.2縱向框架柱側移線剛度 框架柱側移剛度見表3-8 (a)(b)表3-8(a) 26層框架D值計算構件名稱（kN/m）0.760.27514215.153.3730.62832462.243.3730.62832462.240.760.27514215.1593354.78表3-8(b)底層框架D值計

21、算構件名稱（kN/m）2.170.6411198.7599.620.8715223.319.620.8715223.312.170.6411198.75952844.138縱向框架自振周期計算 按頂點位移法計算，考慮填充墻對框架剛度的影響，取基本周期調整系數，計算公式為： (3-3) 式中為頂點位移（單位為米）。 按S值法計算見表3-9. 表3-9 頂點位移計算層次 67330.017330.01653483.460.01120.311658073.72215403.732653483.460.02360.300448073.72223477.454653483.460.03590.27683

22、8073.72231551.176653483.460.04830.240928073.72239624.898653483.460.06060.19319323.8448948.738369908.9660.1320.132s水平地震作用計算 根據建筑抗震設計規范（GB50011-2001）的規定，對于不高于40m，以剪切變形為主，且質量和高度分布比較均勻的結構，以近似于單質點體系的就夠可以采用底部剪力法計算抗震作用。 地震作用按7度，基本地震加速度0.15g，類場地，設計地震分組為第一組。則=0.35s，=0.12.采用底部剪力法計算，由于=0.463s<1.4,故不考慮高振型的影響

23、。 水平地震影響系數為: 對于多質點體系: 結構底部總水平地震作用標準值為: 水平地震作用及樓層地震剪力見表3-10 表3-10 水平地震作用及樓層地震剪力層次63.321.257330.011557630.25821.73821.7353.317.958073.72144923.30.23755.991577.7243.314.658073.721182800.19624.512202.2333.311.358073.7291636.740.148486.462688.6923.38.058073.7264993.460.105345.133033.8214.754.759323.84442

24、88.240.071234.843268.22 位移驗算水平地震作用下的位移驗算見表3-11.表3-11 水平地震作用下的位移驗算層次層間剪力層間剛度 層高相對轉角備注6821.73653483.460.00133.31/2564層間轉角均滿足的要求51577.72653483.460.00243.31/138942202.23653483.460.00343.31/100032688.69653483.460.00413.31/83323033.82653483.460.00463.31/71413268.66369908.9660.00884.751/555地震作用框架結構內力計算 水平地

25、震作用下框架結構內力計算時，取一榀框架，其柱端彎矩計算結果見表3-12。 地震作用下梁端彎矩、剪力及軸力計算見表3-13。 地震作用下一榀框架梁端剪力及柱軸力圖見圖3-7。地震作用下一榀框架梁、柱彎矩圖見圖3-8。表3-12柱端彎矩計算層次層高hi(m)層間剪力Vi(kN)層間剛度Si邊柱中柱DimVimKyM上M下DimVimKyM上M下63.3821.73653483.4632462.2440.823.3730.48669.2465.4714215.1517.870.760.341.2817.6953.31577.72653483.4632462.2478.373.3730.506127.

26、76130.8614215.1534.320.760.467.9545.3043.32202.23653483.4632462.24109.403.3730.536167.51193.5114215.1547.490.760.4586.9471.1333.32688.69653483.4632462.24133.563.3730.536204.51236.2414215.1558.490.760.45106.1686.8623.33033.82653483.4632462.24150.713.3730.536230.77266.5814215.1566.000.760.5108.9108.91

27、4.753268.66369908.96632462.24134.520.870.65223.64415.3311198.7698.960.640.7141.02329.04注：表中y=y0+y1+y2 , Vim=ViDim/Si , M上=Vim(1-yi)hi , M下=Vimyihi表3-13 梁端彎矩表層次跨梁梁梁柱軸力L(m)M左M右VP(kN)L(m)M左M右VP(kN)L(m)M左M右VP(kN)67.269.2433.6914.302.17.597.597.237.233.6969.2414.30-14.30-7.237.2314.3057.2193.2369.8936.54

28、2.115.7515.75157.269.89193.2336.54-50.84-22.2322.2350.8447.2298.37107.9256.432.124.3224.3223.167.2107.92298.0256.43-107.27-38.1638.16107.2737.2398.02144.6975.382.132.6032.6031.057.2144.69398.0275.38-182.65-69.2169.21182.6527.2467.01159.7687.052.136.036.034.297.2159.76467.0187.05-269.7-103.5103.5269.

29、717.2490.22143.9988.082.1105.93105.93100.897.2143.99490.2288.08-357.78-204.39204.39357.78 圖3-7 地震作用下梁端剪力及柱軸力圖3-8 地震作用下一榀框架梁、柱端彎矩3.7風荷載計算位移驗算 基本風壓：0.40KN/ 風振系數：因房屋總高小于30m，所以=1.0 風載體型系數：=0.8-(-0.5)=1.3 風壓高度系數：按B類地區查表得如下結果：離地面高度Z（m)4.758.0511.3514.6517.9521.251.001.001.041.131.2041.271 據，則有： =1.01.01.3

30、0.4=0.52 轉化為集中風荷載：六層：五層：四層：三層：二層：一層：表3-14 風荷載作用下的側移驗算位置限值六層17.97653483.461/1030931/500五層34.14653483.461/537631/500四層32.016653483.461/574711/500三層29.403653483.461/625001/500二層28.314653483.461/649351/500一層34.53369908.9661/434781/5003.8豎向荷載作用下框架結構內力計算 豎向荷載作用下以B軸作為計算單元，計算框架結構的內力。在計算單元范圍內的橫向框架自重，橫向墻體自重以及

31、女兒墻的自重均以集中力的形式作用于個節點上，框梁板布置及荷載傳遞如圖3-9（a)、(b)所示 圖3-9（a) 梁板布置圖 圖3-9（b) 板荷載傳遞圖 恒荷載計算（1）屋面框架梁線荷載標準值 屋面恒荷載 5.18 邊跨框架梁自重 3.822 中跨框架梁自重 3.822 因此作用在頂層框架梁上的線荷載為： ， （2）標準層樓面框架梁線荷載標準值 樓面恒荷載 3.22 邊框架梁自重 3.954 邊跨填充墻自重 中框架梁自重 3.954 因此作用在中層框架梁上的線荷載為： ， （3）屋面框架節點集中荷載標準值 邊柱連系梁自重 1.4m高女兒墻自重 連系梁傳來屋面自重 頂層邊節點集中荷載 中柱連系梁自

32、重 連系梁傳來屋面自重 頂層中節點集中荷載 （4）標準層樓面框架節點集中荷載標準值 邊柱連系梁自重 墻體自重 框架柱自重 20.447kN 連系梁傳來樓面自重 標準層邊節點集中荷載 中柱連系梁自重 內墻自重 框架柱自重 20.572kN 連系梁傳來樓面自重 標準層中節點集中荷載 (5)恒荷載作用下的結構計算簡圖如圖3-10所示 其中： 圖3-10 恒荷載作用下的荷載計算簡圖活荷載計算樓面活荷載作用下的結構計算簡圖如圖3-11所示，圖中各荷載值計算如下：（1）屋面線荷載計算 ,（2）標準層樓面線荷載計算 , (3)屋面集中荷載 (4)標準層樓面集中荷載 圖3-11 活荷載作用下結構荷載計算簡圖等效荷載 把梯形（三角形）荷載轉化成等效均布荷載.1 恒荷載 頂層 ： 標準層： 橫