6层快捷酒店结构设计计算书.doc

鑫源快捷酒店设计The Design of Xinyuan Economical Hotel 总 计 ：83页表 格 ：42个插 图 ：44幅鑫源快捷酒店设计The Design of Xinyuan Economical Hotel鑫源快捷酒店设计摘要本工程为南阳市鑫源快捷酒店，共六层。建筑物的总高度为21.90m，总建筑面积4704.24。建筑总体布置大体上为一字形，楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。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。在计算过程中，首先进行荷载汇集，然后进行水平荷载作用下的结构内力计算，主要的荷载为地震荷载与风荷载，主要验算层间侧移刚度与水平弹性位移，主要的方法为D值法等。其次计算竖向荷载计算，包括恒载与活载，采用弯矩二次分配法等。在内力计算时，主要计算柱轴力，柱端弯矩与柱端剪力、梁端剪力与弯矩，然后进行内力分析与组合。最后还进行梁柱截面设计、楼板、楼梯、基础等的配筋计算。其中柱按偏压构件算，为保证延性框架要进行“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计原则，且满足构造要求。本设计计算结果主要以手算为主，PKPM为辅助演算手算结果。关键字框架结构；地震作用；D值法；弯矩二次分配法；内力组合；截面设计The Design of Xinyuan Economical HotelCivil Engineering Major Chen MingxingAbstract ：This project of xinyuan economical hotel in Nanyang has six floors in all. The buildings gross altitude is 21.90m, and total floor space is 4704.24.Construction arrangement on the whole is general in-line, The ceiling of the building adopts the cast-in-place reinforced concrete structure.The design of this engineering structure uses the portal frame construction, and the structure calculation follows the crosswise frame load-bearing analysis. In the process of calculation , collects the load at first, then calculate the structure endogenic force which acts on the horizontal load, the main load includes the earthquake load and the wind load, the main checking calculation involves the side moves to the rigidity and the level elastic displacement, the main method is the D value approach and so on . Secondly, the calculation of vertical load includes the dead load and the live load, adopts the methods of bending moment secondary allocation and so on. When calculating the endogenic force, the main calculation involves the axis strength, the column end moment and the column end shear, the Liang end shear and the bending moment, then carries on the endogenic force analysis and the combination. Finally, carries on the beam column section design, the floor, the staircase, the foundation and so on reinforcing bars calculation else. In stele calculation, it is on the basis of the bias component which must follow the design fundamentals of“strong column weak Liang for the guarantee ductility frame, cuts weakly curved, the strong node weak component”, and satisfy the detailing requirements as well .The design results are given mainly by manual computation and are checked by “PKPM”progress.Key words: portal frame construction, earthquake function, D value way, bending moment two methods of distribution, endogenic force combination, section design目 录第一部分 建筑设计说明1 工程概况 12 设计依据 13 建筑设计说明 13.1 设计概要 13.2 建筑平面设计 13.3 建筑体型和立面设计 23.4 建筑剖面设计 24 防火设计 3第二部分 结构设计说明1结构设计 41.1设计依据 41.2 工程地址条件及主要设计参数 4 1.3 建筑做法及荷载值5 1.4 结构布置52 框架侧移刚度的计算 6 2.1 线刚度的计算 6 2.2 各层横向侧移刚度计算（D值法） 73重力荷载代表值的计算 8 3.1资料准备8 3.2 重力荷载代表值的计算 8 4横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算13 4.1横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算13 4.2横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算185竖向荷载作用下框架结构的内力计算 21 5.1计算单元的选择确定21 5.2荷载计算21 5.3内力计算25 6横向框架的内力组合35 6.1结构的抗震等级35 6.2框架梁的内力组合35 6.3框架柱的内力组合39 7截面设计45 7.1 框架梁45 7.2 框架柱50 7.3 框架梁柱节点核心区截面抗震验算55 8楼板设计56 8.1 荷载设计值计算（对于6层屋面）56 8.2 计算跨度56 8.3 材料选用 56 8.4 弯矩计算 56 8.2 截面设计 579楼梯的计算59 9.1基本资料59 9.2楼梯的计算59 9.3 平台板的计算 61 9.4 平台梁的计算 6210基础的计算64 10.1基本资料64 10.2基础的计算6411手算与电算结果的对比分析7012结论及尚存在的问题83参考文献84致谢辞85第一部分 建筑设计说明1 工程概况本工程为六层钢筋混凝土框架结构体系，建筑物平面为一字型，建筑高度为21.90米。2 设计依据 （1）建设单位认可的总体规划及初步设计方案。 （2）建设单位提供的设计任务书。 （3）其他单位提供的有关资料。 （4）有关规范： 民用建筑设计通则 （GB 50352-2005）房屋建筑制图统一标准 （GB/T 50001-2001）建筑结构制图标准 （GB/T 50105-2001）建筑结构荷载规范 （GB 50009-2001）混凝土结构设计规范 （GB 50010-2002）建筑抗震设计规范 （GB 50011-2001）建筑地基基础设计规范 （GB 50007-2002）建筑结构静力计算手册 3 建筑设计说明3.1 设计概要 本设计是鑫源快捷酒店，应根据建筑使用性质、建设规模和标准的不同，确定各类用房。一般有办公室、会议室、档案室、活动用房等。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。建筑应根据使用要求，结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件，故本建筑选取开间，进深均应满足要求。3.2 建筑平面设计 该建筑为六层的钢筋混凝土框架结构，建筑面积为4704.24，建筑物南北朝向。东西长48.85m，南北长16.05m，一层层高是3.6m，二层以上层高为3.3m。在平面设计时，始终从建筑整体空间组合的效应来考虑，紧密结合建筑物的立面和剖面，根据组合平面内各部分面积的使用性质不同来考虑，重要可归纳为使用部分和交通联系部分两大类：（1） 使用部分是指主要使用活动和辅助使用活动的面积。即建筑物中的使用房间和辅助房间。（2） 交通联系部分是指建筑物中各个房间之间、楼层之间和房间内外之间联系通行的面积，即建筑物中的走廊、门厅、楼梯、电梯等占的面积。使用房间的设计，一般来说要考虑到一下几点：（1） 房间的面积、形状和尺寸要满足办公和室内使用活动的合理布置要求。（2） 门窗的大小和位置，考虑到房间的出入方便，疏散安全，采光通风较好。（3） 房间的构成应使结构构造布置合理，施工方便。也要有利于房间的组合，所有材料要符合相应的建筑面积。（4） 室内空间以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，要考虑人们的使用和审美要求。3.3 建筑体型和立面设计 建筑体型设计主要是对建筑外形总的体量、形状、比例、尺度等方面的确定，并针对不同类型建筑采用相应的体型组合方式；立面设计主要是对建筑体型的各个方面进行深入刻划和处理，使整个建筑形象趋于完善。为了更好地完成建筑体型和立面设计，遵循了一定的设计原则，运用各种设计方法，从建筑的整体到局部反复推敲，相互协调，最终确定方案，力争达到完美的地步。建筑物的体型和立面，即房屋的外部形象，受到内部使用功能的和技术经济条件的影响和约束，并受到外部因素的影响。建筑体型和立面设计，必须符合建筑造型和立面构图方面的规律性，把适用、经济、美观三者有机地结合起来。另外建筑物的体型还需要与周围建筑，道路相呼应配合，考虑和地形、绿化等基地环境的协调一致，使建筑物在基地环境中显得完整统一。建筑的立面设计，也应在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，结合平面和剖面的内部空间组合进行设计。考虑细部的构造如散水、坡道、墙柱等的设计，恰当的确立这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整，形式和内容统一的建筑立面。3.4 建筑剖面设计 建筑剖面设计是建筑设计的重要组成部分。它的主要目的是根据建筑功能要求、规模大小以及环境条件等因素确定建筑各组成部分在垂直方向上的布置。它与立面设计、平面设计有直接的联系，相互制约、相互影响。设计中的一些问题需要平、剖、立面结合在一起考虑才能具体解决，如平面设计中房间的面积大小、开间、进深、梁的尺寸等将直接影响建筑层高的确定。在单个房间平面与平面组合设计中，必须同时考虑房间的剖面形状及组合后竖向各部分空间的特点等。因此，在剖面设计中，必须同时考虑其他设计方面，才能使设计更加完善、合理。4 防火设计 为满足建筑防火要求，建筑内应设置疏散楼梯。疏散楼梯是安全疏散道路中的一个重要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置，疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。第二部分 结构设计说明1 结构设计1.1设计依据 （1）建设单位认可的总体规划及初步设计方案。 （2）建设单位提供的设计任务书。 （3）其他单位提供的有关资料。 （4）有关规范： 民用建筑设计通则 （GB 50352-2005）房屋建筑制图统一标准 （GB/T 50001-2001）建筑结构制图标准 （GB/T 50105-2001）建筑结构荷载规范 （GB 50009-2001）混凝土结构设计规范 （GB 50010-2002）建筑抗震设计规范 （GB 50011-2001）建筑地基基础设计规范 （GB 50007-2002）建筑结构静力计算手册 1.2工程地质条件及主要设计参数1.2.1 抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50年。1.2.2南阳地区基本风压为，冬季主导风向：北偏东风；夏季：东南风。C类粗糙度。1.2.3 南阳地区基本雪荷载标准值1.2.4 根据某地质勘探部门提供的工程地质勘察报告，该勘察报告的主要内容：1.2.4.1 地层结构及地层评述，自然地面以下土层依次为：第一层为素填土层，底部埋深为0.20m0.50m； 第二层为粘土层，底部埋深为0.30m1.00m 承载力特征值 fak=210kP第三层为粉质粘土层，底部埋深为0.90m2.30m，承载力特征值 fak=172kP；第四层为细砂层，底部埋深为2.10m3.20m，承载力特征值 fak=160kPa；第五层为中砂层，底部埋深为3.00m4.30m，承载力特征值 fak=175kPa；第六层为中砂层，底部埋深为4.10m5.80m，承载力特征值 fak=180kPa；第七层为含砾粗砂层，底部埋深为6.00m8.40m，承载力特征值 fak=200kPa第八层 含卵砾砂层，底部未揭穿，最大揭露厚度13.0m。1.2.4.2水文地质条件地下水埋深13.30m16.40m，本场区地下水对混凝土结构中钢筋无腐蚀性，场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为类，地震烈度7度时不会产生地震液化。1.2.4.3勘察结论及建议：本工程采用柱下独立基础或条形基础，地基采用天然地基，持力层为粉质粘土层，持力层地基承载力标准值为210KPa。1.2.5本工程室内地坪，室外地坪-0.60m。1.3 建筑做法及荷载值1.3.1 屋面：按不上人屋面设计，活荷载标准值取，采用卷材刚性双防水屋面，做法按“屋15”，自重标准值。1.3.2 楼面：旅馆活荷载标准值取，组合值系数取, 频遇值系数 f=0.5, 准永久值系数 p=0.4，水泥砂浆面层，自重标准值 20kNm3 ；房间及走道地毯自重标准值4.0kg/ m2 。1.3.3 吊顶：轻钢龙骨吊顶，自重标准值为0.12kNm2 1.3.4 墙体：采用粉煤灰轻质砌块砌筑，自重标准值取8.5kNm3，内墙面采用普通抹灰、自重标准值可取 0.4kNm2，外墙面装修自定，自重标准值可取 0.5kNm2 。1.3.5 门窗：可采用塑钢门窗，自重标准值可取0.2kNm2 。1.3.6 屋面：屋面采用内天沟有组织排水、檐口做法应考虑上人屋面要求，由设计者自定 。1.4 结构布置混凝土强度等级：梁、板均采用C25，弹性模量Ec=2.8104 kNm2 ；柱采用C30,弹性模量Ec=3.0104 kNm2 。梁的截面尺寸：一到六层： 横向框架：边跨取bh=250mm500mm, 中跨梁取bh=250mm500mm，纵向框架：bh=250mm500mm 框架柱：400mm500mm 2 框架侧移刚度的计算2.1 线刚度的计算 在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，但有现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取（I0为梁的截面惯性矩），中框架梁取。取其中的一跨,下图为梁柱相对线刚度表。 图2.1 梁柱相对线刚度表2.1 一到六层纵、横梁线刚度类别横梁边跨梁2.81042505002.610936002.0210103.0310104.041010中跨梁2.81042505002.610966001.110101.6510102.21010纵梁2.81042505002.610933002.210103.310104.41010表2.2 柱线刚度 层次底层柱42003.01044005004.171092.981010其他层柱33003.01044005004.171093.7910102.2 各层横向侧移刚度计算 (D值法)表2.3 首层值的计算柱类型柱的根数边框边柱1.0110.5028798.24773502.4边框中柱1.5360.57613724.24中框边柱1.3480.5629426.528中框中柱2.0480.62914981.128表2.4 二到六层值计算柱类型柱的根数边框边柱0.7950.2848020.641076266边框中柱1.210.37721263.04中框边柱1.060.34610025.828中框中柱1.610.44624228.9283 重力荷载代表值的计算3.1资料准备查荷载规范以及图集可取：3.1.1 屋面永久荷载标准值（不上人屋面“屋15”） “屋15”自重标准值 2.88100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5轻钢龙骨吊顶 0.12 kN/m2 合计 5.53.1.2 1-5层楼面荷载：地毯 0.04水泥砂浆 0.4100厚钢筋混凝土板 2.5轻钢龙骨吊顶 0.12 kN/m2 合计 3.06屋面及楼面可变荷载标准值：查建筑结构荷载规范得：不上人屋面均布活荷载标准值 0.5楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值（基本雪压） 3.1.3 梁柱密度 墙体采用加气混凝土砌块砌筑 自重标准值取3.2 重力荷载代表值的计算 重力荷载代表值取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合之和，各层的重力荷载代表值取各楼层标高上下各楼层的一半，即：顶层重力荷载代表值=屋面恒载+50%屋面活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重其他层的重力荷载代表值=楼面恒载+50%楼面均布活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱的自重+楼面上下各半层纵横墙体的自重3.2.1一到六层梁柱自重：3.2.1.1梁、柱 表 梁的自重表横梁6200250500250.7751619.38310.083000250.375329.38300.162150200300250.129233.23742.19纵梁3050250500250.381209.53190.63350250.418410.4541.82800250.350368.753152675250.33488.3566.82975250.37289.3074.42750250.34448.6034.42150250.26926.7313.46合计1420.99表 柱的自重表一层4200400500250.8464211344二层到六层3300400500250.666416.510563.2.2.1一层墙体：墙体采用250厚粉煤灰轻质砌块 8.500.25=2.125S=48.84（3.6-0.5+0.6）4+214.05（3.6+0.6-0.5）+6（3.6-0.5）9+3.6（3.6-0.5）11-门窗1.81.520+1.81.85+1.21.8+22.43+1.82.43+0.92.418+0.752.11+0.62.111=991内墙墙体采用200厚粉煤灰轻质砌块 8.500.2=1.7S=（3.6-0.5）2.1+2.4（3.6-0.5）+2.2（3.6-0.5）-0.752.122=422.29总重=9912.125+422.291.7=2823.7683.2.2.2 窗户自重计算：(C-1)重量：1.51.80.220=10.8（C-2）重量：1.81.80.25=3.24（C-3）重量：1.21.840.21=0.432总重：14.4723.2.2.3 门自重计算：M-1重量：0.92.40.222=9.504M-2重量：0.752.10.222=6.93M-3重量：22.450.23=2.88 M-4重量：1.22.40.23=1.728M-5重量：1.82.40.23=2.592M-6重量：0.62.10.211=2.772总重：26.4063.2.2.4 楼板恒载、活载计算：房间现浇板面积：(3.6-0.125) (3.3-0.25)+(2.4-0.125) (1.2-0.225) 18+(3.6-0.125) (3.6-0.25)+(2.4-0.125) (1.2-0.225) 4=286.14 走廊板面积：(3.3-0.25)(1.8-0.25) 10(3.6-0.25)(1.8-0.25) 2+(3-0.25) (1.8-0.25) 1+(2.4-0.25) (1.8-0.25) 1=65.255卫生间现浇板面积：(2.4-0.225)(4.2-0.2)9+(2.4-0.225) (4.8-0.2) 2=48.31 楼梯间现浇板面积：（2.75-0.25）（3-0.25）2=13.75恒载：3.06(286.14+65.255+13.75)4.83(198.31+15.81)=1660.25活载：2.0(286.14+98.31+15.81)+2.5(65.255+13.75) =998.03由以上计算可知，一层重力荷载代表值为：楼面恒载+50%楼面均布活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱的自重+楼面上下各半层纵横墙体的自重门窗自重=1660.551/2998.031.051420.991/2(1344+1056)1/2(2823.76+2208.8)14.47226.406=7619.97注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。3.2.3.二到五层：3.2.3.1墙体采用250厚粉煤灰轻质砌块 8.500.25=2.125S=48.84（3.3-0.5）4+214.05（3.3-0.5）+6（3.6-0.5）9+3.6（3.3-0.5）11-门窗1.81.524+1.81.84+1.21.8+22.42+1.82.42+0.92.418+0.62.111=736.98内墙墙体采用200厚粉煤灰轻质砌块 8.500.2=1.7S=（3.3-0.5）2.1+2.4（3.3-0.5）+2.2（3.3-0.5）-0.752.122=378.07墙体自重合计：736.982.125+378.071.7=2208.83.2.3.2窗户自重计算：(C-1)重量：1.51.80.224=12.96（C-2）重量：1.81.80.24=2.592（C-3）重量：1.21.80.25=2.16总重：17.7123.2.3.3门自重计算：M-1重量：0.92.40.222=9.504M-2重量：0.752.10.222=6.93M-3重量：22.40.22=1.92 M-5重量：1.82.40.22=1.728M-6重量：0.62.10.211=2.772 总重：22.854由以上计算可知，二到五层重力荷载代表值为：楼面恒载+50%楼面均布活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱的自重+楼面上下各半层纵横墙体的自重门窗自重=1660.551/2998.031.051420.991/2(2208.82208.8)105617.71222.854=7071.76注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。3.2.4 第六层：3.2.4.1 梁、柱、墙体、门窗重量均同第二层， 3.2.4.2 楼板恒载、活载计算：恒载：5.548.8413.8=3688.74活载：0.548.8413.8=335.34雪载：0.4548.8413.8=301.81女儿墙自重：48.841.2(13.80.25)1.222.125=265.21由以上计算可知，六层重力荷载代表值为：屋面恒载+50%屋面活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重门窗自重=3688.741/2(335.34+301.81)1.051420.991/210561/22208.8265.222.85417.712=7615.123.2.5 顶端重力荷载代表值计算电梯间自重：2.1252.41.04+2.42.45.5=52.08集中于各楼层标高处的重力荷载代表值的计算结果如下图： 图3.1 各质点的重力荷载代表值（）4 横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 4.1 横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算4.1.1.1 横向水平周期的计算：横向水平周期的计算采用结构顶点的假想位移法结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的为和之和（见下表）根据定顶点位移法，计算自振周期T1=1.7T =1.70.7(0.1576)1/2=0.472(s) T考虑填充墙影响的周期折减系数，框架结构取0.7表4.1 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 层次楼层重力荷载楼层剪力楼间侧移刚度层间侧移楼层侧移67667.27667.210762660.00710.157657071.7614738.9610762660.01370.150547071.7621810.7210762660.02030.136837071.7628882.4810762660.02680.116527071.7635954.2410762660.03340.089717619.9743574.21773502.40.05630.05634.1.1.2水平地震作用及楼层剪力计算本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。计算水平地震力影响系数查建筑抗震设计规范得二类场地近震特征周期值查建筑抗震设计规范得设防烈度为7度的水平地震影响系数最大值结构等效总重力荷载代表值结构总的水平地震作用标准值 因为，所以应考虑顶部附加水平地震作用各质点横向水平地震作用按下式计算： （4.1）地震作用下各楼层水平地震层间剪力为 (4.2)表4.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算层次752.0821.71130.14542940.640.00215.1495.14967615.1220.7157632.980.2903714.221719.3757071.7617.4123048.620.2266553.7891273.15947071.7614.199711.820.1837445.9411719.137071.7610.876375.010.1407339.292058.3927071.767.553038.200.0977234.002292.3917619.97