多层住宅框架结构设计.doc

本 科 毕 业 设 计

XXXXX多层住宅框架结构设计

学院名称：
专业班级：
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指导教师姓名：

20XX年 X 月

多层住宅建筑、结构设计

摘 要
本工程为XX市一拟建六层住宅。建筑面积约6000㎡,六层框架结构，建筑高度为16.90m，设有三个楼梯单元,一梯两户。本建筑物设防烈度为7 度。
本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算考虑以下3种荷载作用，即水平地震作用下的内力，竖向恒、活载作用下的内力，重力荷载设计值作用下的内力。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点、弱构件、强锚固”的设计原则，且满足构造要求。
本工程以手算为主，取一榀框架计算其在各种荷载情况下的内力，并进行内力组合，取最不利情况对进行配筋计算，此外还进行楼板设计计算、地基基础设计计算、楼梯设计计算，最后用PKPM对整个结构进行电算，在手算的基础上理解电算过程。
关键词：建筑设计，框架结构，内力组合，抗震设计

Abstract
This engineering is a flat of many layers intending to set up in Zhenjiang City. According to the use function, the construct contents six layer’s tall building .The high is 16.9ms of Main floor .Total building area is about 6000m2. The anti-seismic garrison of this building is seven point degrees.
This engineering construction design adoption the fragment construction. Being calculating the structure, the lateral structure is lacked as frame system and be analysis. Construction calculation considers of the action come from three loads, they are horizontal earthquake load, design value of gravity load and representative value of gravity load. Being underway the design of cross-section anti-seismic, we look the column as stubbornly pressed member to compute. In the interest of the assurance of the frame-work ability continue, we adhere to the design principle is “stranger column and weaker beam, stranger shear force and weaker bending, stranger joint stronger anchorage”. And the cross-section must to meet the demand of construction.
The engineering is mainly caculated by hand, besides, it is caculated by software PKPM. Through the total enginer, I grape most konwadge of frame construction .
Key Words：the demand of construction；frame construction；the design of cross-section anti-seismic

目 录
第一章 建筑设计 - 1 -
1 .1工程概况 - 1 -
1.2 建筑物功能与特点 - 1 -
第二章 结构设计 - 3 -
2.1结构布置及结构计算简图的确定 - 3 -
2.2重力荷载代表值计算 - 4 -
2.3 框架侧移刚度计算 - 11 -
2.4 横向水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算 - 14 -
2.5竖向荷载作用下框架结构的内力计算 - 22 -
2.6横向框架内力组合 - 32 -
2.7 构件配筋设计 - 44 -
2.8 板的计算 - 53 -
2.9 楼梯计算 - 56 -
2.10 基础设计 - 59 -
第三章 PKPM电算结果 - 68 -
致谢 - 68 -
参考文献 - 68 -

第一章 建筑设计
1 .1工程概况
工程名称：XXXXX多层住宅框架结构设计。
本建筑采用全现浇混凝土框架结构，层数为6层，底层层高2.5 m，标准层层高为2.8 m，室内外高差为0.45 m。
基本设计资料：
基本风压：0.35KN/m2，设计基本地震加速度为0.15g，II类场地，设计地震分组为第一组
基本雪压：0.35KN/m2.
地震烈度：7度II类场地，设计地震分组为第1组。建筑抗震设防类别为丙类。
建筑物地下埋深1.2m。
1.2 建筑物功能与特点
1. 平面设计
建筑朝向为南北向，采用纵向4200mm、4800mm; 横向4800mm、5100m、4200m的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。
2. 立面设计
该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。外墙面根据《98J1——工程做法》选用面砖饰面，不同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美感。
3. 抗震设计
建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。
4. 屋面设计
屋面形式为不上人平屋顶，排水为有组织排水，排水方式为外排水屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为内排水。屋面做法
采用《98J1——工程做法》中柔性防水，聚苯乙烯泡沫塑料板保温层屋面。

建筑平面布置如图1.1：

1.1 标准层建筑平面布置图

第二章 结构设计
2.1结构布置及结构计算简图的确定
楼盖以及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。梁截面高度按照梁跨度的1/12至1/8估算。该框架的抗震等级为三级，其轴压比限值为0.9，各层的重力荷载代表值近似取14kN/m²,由平面图可知负载面积：
边柱： mm2
中柱： mm2
由此得第一层柱截面积：

根据上述计算结果并综合考虑抗震等其他因素，本设计中一层柱尺寸取550mm×550mm和400mm×400mm，混凝土等级C40，二至六层取400mm×400mm和350mm×400mm，混凝土等级C30。一到六层梁截面尺寸取250mm×300mm和250mm×500mm，其中一层梁采用混凝土等级为C40，二到六层采用混凝土等级为C30。基础选用独立扩展基础，混凝土等级C30。初拟基础埋深1.8m,肋梁高度0.85m。
框架结构计算简图如图2.1所示。底层柱高度从基础顶面取至一层板底：h1=2.8 +0.45+1.2-0.85-0.1=3.5m，2至7层柱高即为层高，取2.8m。

图2.1 结构平面布置图
2.2重力荷载代表值计算
1．屋面以及楼面的永久荷载标准值.
屋面（不上人）：
三毡四油上铺小石子 0.40kN/m2
20mm水泥砂浆找平层 200.02=0.40kN/m2
150mm水泥蛭石保温层 50.15=0.75kN/m2
100mm现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.50kN/m2
V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2
4.30kN/m2
1至6层楼面：
10mm水磨石地面 0.25kN/m2
20mm水泥沙浆找平层 200.02=0.40kN/m2
100mm现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.50kN/m2
V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2
3.40kN/m2
阳台：
小瓷砖地面 0.55 N/m2
80厚钢筋混凝土板 250.08=2.00kN/m2
20厚抹灰 170.02=0.34kN/m2
2.89kN/m2
2．屋面及楼面可变荷载标准值
不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/m2
楼面活荷载标准值 2.0kN/m2
屋面雪荷载标准值 0.2kN/m2

3．梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算
梁、柱可根据截面尺寸、材料容重以及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，见下表 (利用对称性计算)。对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。
表2.1 柱子重力荷载标准值
层次

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)
(m)

(kN)

(kN)　
1
400
400
25
1.1
4.40
4.20
32
591.36
1115.44
1
550
550
25
1.1
8.32
4.20
15
524.08

2-6
350
400
25
1.1
3.85
2.90
32
357.28
548.68
2-6
400
400
25
1.1
4.40
2.90
15
191.40

表2.2一层横梁重力荷载标准值
轴

号
跨

号

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)
(m)

(kN)

(kN)　
2
BC
250
500
25
1.05
3.28
4.40
2
28.88

2
CE
250
500
25
1.05
3.28
4.70
2
30.84

2
EF
250
500
25
1.05
3.28
3.80
2
24.94

3
BC
250
500
25
1.05
3.28
4.40
7
101.06

3
EF
250
500
25
1.05
3.28
3.80
10
124.69

3
CE
250
500
25
1.05
3.28
4.80
5
78.75
456.09
5、7、10
EF
250
300
25
1.05
1.97
4.00
4
31.50

11
CE
250
300
25
1.05
1.97
4.50
4
35.44

表2.3 一层纵梁重力荷载标准值
轴

号
跨

号

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)
(m)

(kN)

(kN)　
B
2、3
250
500
25
1.05
3.28
3.65
4
47.91

C、E、F
2、3
250
500
25
1.05
3.28
3.73
6
73.43

C、E
3、6
250
500
25
1.05
3.28
4.40
8
115.50

B
3、6
250
500
25
1.05
3.28
4.25
4
55.78
440.93
E
9、11
250
500
25
1.05
3.28
3.80
8
99.75

C
3、4
250
500
25
1.05
3.28
2.60
2
17.06

D
2、3
250
300
25
1.05
1.97
4.00
4
31.50

表2.4 一层阳台梁重力荷载标准值

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)

(m)

(kN)

(kN)　
250
500
25
1.05
3.28
1.23
10
40.36

250
300
25
1.05
1.97
4.60
4
36.23
95.88
250
300
25
1.05
1.97
4.90
2
19.29

表2.5 二到六层横梁重力荷载标准值
轴

号
跨

号

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)

(m)

(kN)

(kN)　
2
BC
250
500
25
1.05
3.28
4.25
2
27.89

449.89

2
CE
250
500
25
1.05
3.28
4.55
2
29.86
2
EF
250
500
25
1.05
3.28
3.65
2
23.95
3
BC
250
500
25
1.05
3.28
4.33
7
99.45
3
EF
250
500
25
1.05
3.28
3.80
10
124.69
3
CE
250
500
25
1.05
3.28
4.70
5
77.11
5、7、10
EF
250
300
25
1.05
1.97
4.00
4
31.50
11
CE
250
300
25
1.05
1.97
4.50
4
35.44

表2.6二到六层纵梁重力荷载标准值
轴
号
跨
号

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)
(m)

(kN)

(kN)　
B
2、3
250
500
25
1.05
3.28
3.80
4
49.88

C、E、F
2、3
250
500
25
1.05
3.28
3.83
6
75.40

C、E
3、6
250
500
25
1.05
3.28
4.45
8
116.81

B
E
C、E　
D
3、6
250
500
25
1.05
3.28
4.40
4
57.75
449.79
9、11
250
500
25
1.05
3.28
3.85
8
101.06

3、4
250
500
25
1.05
3.28
2.65
2
17.39

2、3
250
300
25
1.05
1.97
4.00
4
31.50

表2.7 二到六层阳台梁重力荷载标准值

(mm)

(mm)

(kN/m3)

(kN/m)
(m)

(kN)

(kN)　
250
500
25
1.05
3.28
1.30
10
42.66

250
300
25
1.05
1.97
4.60
4
36.23
98.18
250
300
25
1.05
1.97
4.90
2
19.29

外墙体为200mm厚加气混凝土砌块，外墙体贴瓷砖0.5 kN/m2，内墙面为200mm厚抹灰，则外墙的重力荷载代表值为：
70.20+170.02+0.5=2.24kN/m2 。
阳台墙为100mm厚加气混凝土砌块，外墙体贴瓷砖0.5 kN/m2，内墙面为200mm厚抹灰，则70.10+170.02+0.5=1.54kN/m2。.
内墙体为200mm厚加气混凝土砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙的重力荷载代表值为：70.2+2170.02=2.08kN/m2。
女儿墙的重力荷载为：0.6106.204.44=282.92kN。
木门单位面积重力荷载为0.2 kN/m2，铝合金窗单位面积重力荷载取0.4 kN/m2 。
木门的重力荷载：M1 1.22.10.2=0.5KN
M2 0.92.10.2=0.38KN
铝合金窗重力荷载：C1 31.60.4=1.92KN
C2 1.21.60.4=0.77KN
C3 0.91.60.4=0.58KN
LMC1 (2.1+0.9) 2.10.4=2.52KN
LMC2 (1.2+0.9) 2.10.4=1.76KN

表2.8 一层上半部分自重：
表2.8 a) 窗自重
窗
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
C1
1.92
1.30
3.00
3.90
6.00
44.93
C2
0.77
1.30
1.20
1.56
12.00
14.41
C3
0.58
1.30
0.90
1.17
4.00
2.71
LMC1
2.52
1.30
3.00
3.90
4.00
39.31
LMC2
总计
1.76
1.30
2.10
2.73
2.00
9.61

67.86

110.98

表2.8 b) 门自重
门
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
M1
0.50
1.30
1.20
1.56
4.00
3.12
M2
0.38
1.30
0.90
1.17
24.00
10.67
总计

34.32

13.79

表2.8 c) 外墙自重
外墙
容重（kN/m2）
高(m)
长（m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.24
1.60
131.40
210.24
1.00

减洞口面积

67.86
1.00
318.93

表2.8 d) 内墙自重
内墙
容重（kN/m2）
高(m)
长（m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.08
1.60
81.90
131.04
1.00

2.08
1.80
4.00
7.20
8.00

2.08
1.80
4.50
8.10
4.00

内墙面积

221.04

减洞口面积

34.32

388.38

表2.9 二层下半部分自重
表2.9 a) 窗自重
窗
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
C1
1.92
0.95
3.00
2.85
6.00
32.83
C2
0.77
0.95
1.20
1.14
12.00
10.53
C3
0.58
0.95
0.90
0.86
4.00
1.98
LMC1
2.52
0.95
3.00
2.85
4.00
28.73
LMC2
1.76
0.95
2.10
2.00
2.00
7.02
总计

49.59

81.10

表2.9 b) 门自重
门
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
M1
0.50
1.45
1.20
1.74
4.00
3.48
M2
0.38
1.45
0.90
1.31
24.00
11.90
总计

38.28

15.38

表2.9 c) 外墙自重
外墙
容重（kN/m2）
高(m)
长（m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.24
1.45
131.40
190.53
1.00

减洞口面积

49.59
1.00
315.71

表2.9 d) 内墙自重
内墙
容重（kN/m2）
高(m)
长（m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.08
1.45
81.90
118.76
1.00

2.08
1.45
4.00
5.80
8.00

2.08
1.45
4.50
6.53
4.00

减洞口面积

38.28

318.19

表2.10 二层上半部分:
表2.10 a) 窗自重
窗
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
C1
1.92
0.65
3.00
1.95
6.00
22.46
C2
0.77
0.65
1.20
0.78
12.00
7.21
C3
0.58
0.65
0.90
0.59
4.00
1.36
LMC1
2.52
0.65
3.00
1.95
4.00
19.66
LMC2
1.76
0.65
2.10
1.37
2.00
4.80
总计

33.93

55.49

表2.10 b) 门自重
门
容重（kN/m2）
高(m)
宽(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）
M1
0.50
0.65
1.20
0.78
4.00
1.56
M2
0.38
0.65
0.90
0.59
24.00
5.34
总计

17.16

6.90

表2.10 c) 外墙自重
外墙
容重（kN/m2）
高(m)
长（m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.24
0.95
131.40
124.83
1.00

减洞口面积

33.93
1.00
203.62

表2.10 d) 内墙自重
内墙
容重（kN/m2）
高(m)
长(m)
面积(m2)
数量
重量（kN）

2.08
0.95
81.90
77.81
1.00

2.08
1.15
4.00
4.60
8.00

2.08
1.15
4.50
5.18
4.00

减洞口面积

17.16

245.74

计算各取层高的一半计入本层墙的重力荷载代表值中。
表2.11 各层恒载重力荷载代表值

门
窗
外墙
内墙
阳台墙
楼板
梁
柱
恒载
1
一层上半
13.8
111
318.93
388.38
65.9
1639.04
992.91
557.72
5092.76

二层下半
15.4
81.1
315.71
318.19

274.73

2
二层上半
6.9
55.5
203.62
245.74
65.9
1639.04
997.86
274.73
4494.39

三层下半
15.4
81.1
315.71
318.19

274.73

6
六层上半
6.9
55.5
203.62
245.74
65.9
1639.04
997.86
274.73
3772.2

女儿墙

282.92

表2.12 各层重力荷载代表值
层次
恒载
活载标准值
组合系数

1
5092.76
2.00
0.5
5093.76
2、3、4、5
4494.39
2.00
0.5
4495.39
6
3772.2
0.50
0.5
3772.45

2.3 框架侧移刚度计算
梁柱线刚度计算见表2.13、表2.14。
表2.13 梁线刚度计算表
层
次

(N/mm)

（mm）

（mm）

（mm）

1
1
1
1
1
1
3.25E+04
250
500
4200
2.60E+09
2.02E+10
3.02E+10
4.03E+10
3.25E+04
250
500
4800
2.60E+09
1.76E+10
2.64E+10
3.53E+10
3.25E+04
250
500
5100
2.60E+09
1.66E+10
2.49E+10
3.32E+10
3.25E+04
250
300
4200
5.63E+08
4.35E+09
6.53E+09
8.71E+09
3.25E+04
250
300
1500
5.63E+08
1.22E+10
1.83E+10
2.44E+10
3.25E+04
250
300
3600
5.63E+08
5.08E+09
7.62E+09
1.02E+10
2-6
3.00E+04
250
500
4200
2.60E+09
1.86E+10
2.79E+10
3.72E+10
2-6
3.00E+04
250
500
4800
2.60E+09
1.63E+10
2.44E+10
3.26E+10
2-6
3.00E+04
250
500
5100
2.60E+09
1.53E+10
2.30E+10
3.06E+10
2-6
3.00E+04
250
300
4200
5.63E+08
4.02E+09
6.03E+09
8.04E+09
2-6
3.00E+04
250
300
1500
5.63E+08
1.13E+10
1.69E+10
2.25E+10
2-6
3.00E+04
250
300
3600
5.63E+08
4.69E+09
7.03E+09
9.38E+09

表2.14柱线刚度计算表
层
次

（mm)

(N/mm2)

(mm)

(mm)

(mm4)

(N·mm）
2
1
4200
3.25E+04
400
400
2.13E+09
1.65E+10
4200
3.25E+04
550
550
7.63E+09
5.90E+10
2-6
2900
3.00E+04
350
400
1.87E+09
1.93E+10
2-6
2900
3.00E+04
400
400
2.13E+09
2.21E+10

柱的侧移刚度计算
根据梁柱的线刚度比的不同，框架柱可分为中柱，边柱和楼梯间柱等。现在以第四层轴线C与轴线11相交处的柱子为例说明侧移刚度计算过程，其余柱计算结果见表2.15～2.17。
第四层柱以及与其相连的梁的相对线刚度如图2.3所示，图中数据取自表2.14与表2.15。可得梁柱的线刚度比为

图2.2 柱C-11及与其相连的相对梁线刚度

表2.15边框柱侧移刚度
层次
边柱号

1
B2
0.45
0.39
5.90E+10
40136
15562.96
1
F2
0.51
0.40
5.90E+10
40136
16150.36
1
B3、6、9、11
0.60
0.42
5.90E+10
40136
16980.64
1
F3、5、7、9、10
2.44
0.66
1.65E+10
11224
7432.43
1
C2
0.87
0.48
5.90E+10
40136
19159.02
1
E2
0.93
0.49
5.90E+10
40136
19588.59
2
B2
1.15
0.37
2.21E+10
31533.89
11512.37
2
F2
1.31
0.40
2.21E+10
31533.89
12480.18
2
B3、6、9、11
1.54
0.44
2.21E+10
31533.89
13718.13
2
F3、5、7、9、10
2.01
0.50
1.93E+10
27538.64
13803.66
2
C2
2.23
0.53
2.21E+10
31533.89
16624.25
2
E2
2.40
0.55
2.21E+10
31533.89
17200.30
3-6
B2
1.10
0.35
2.21E+10
31533.89
11189.44
3-6
F2
1.26
0.39
2.21E+10
31533.89
12187.94
3-6
B3、6、9、11
1.48
0.43
2.21E+10
31533.89
13410.96
3-6
F3、5、7、9、10
1.93
0.49
1.93E+10
27538.64
13524.07
3-6
C2
2.14
0.52
2.21E+10
31533.89
16300.13
3-6
E2
2.30
0.53
2.21E+10
31533.89
16866.96
表2.16 中柱侧移刚度
层次
中柱号

1
1
C3、9、11
4.15
0.76
1.65E+10
11224
8486.81
E3、9
4.45
0.77
1.65E+10
11224
8614.14
2
C3、9、11
3.41
0.63
1.93E+10
27538.64
17358.00
2
E3、9
3.66
0.65
1.93E+10
27538.64
17807.67
3-6
C3、9、11
3.27
0.62
1.93E+10
27538.64
17087.55
3-6
E3、9
3.51
0.64
1.93E+10
27538.64
17542.77
表2.17 楼梯口处柱侧移刚度
层次
柱号

1
C6
2.14
0.64
1.65E+10
11224
7157.65
1
D4、8
1.57
0.58
1.65E+10
11224
6508.32
1
E5、7、10
2.44
0.66
1.65E+10
11224
7432.43
1
E11
2.01
0.63
1.65E+10
11224
7025.80
2
C6
1.76
0.47
1.93E+10
27538.64
12890.43
2
D4、8
1.29
0.39
1.93E+10
27538.64
10797.83
2
E5、7、10
2.01
0.50
1.93E+10
27538.64
1380