{原创}六层酒店框架结构毕业设计计算书

毕业设计

题目山东省潍坊市商睐快捷酒店建筑、结构设计

学生姓名

学号

系部土木工程系专业土木工程班级

指导教师

二〇一六年六月

本科毕业设计（论文）诚信承诺书

本人郑重声明：所呈交的毕业设计（题目：山东省潍坊市商睐快捷酒店建筑、结构设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日

（学号）：

山东省潍坊市商睐快捷酒店建筑、结构设计

摘要

本毕业设计计算书为山东省潍坊市商睐快捷酒店的设计计算。该酒店为六层的钢筋混凝土框架结构，根据初步设计方案进行建筑物平、立、剖施工图设计、主要部位的建筑构造设计、建筑施工说明，然后绘制建筑施工图。

本毕业设计根据任务书的内容和要求以及结合相关规范的要求，在确定酒店建筑施工图的基础上完成了酒店的结构设计，其过程包括进行结构方案选择、比较，确定柱网布置、梁柱尺寸、楼盖结构体系、基础形式等。结构的恒载、活载、水平地震作用计算。选取一榀横向框架进行内力计算：水平地震作用下的内力计算，采用D值法；竖向荷载作用下的内力计算，采用分层法、弯矩二次分配法或迭代法。考虑活载的不利布置及左、右震，对该榀横向框架梁、柱进行内力组合，并对构件进行截面设计。然后选取一层楼盖进行楼板设计计算、楼梯设计计算、基础设计计算。最后进行电算并绘制结构施工图。

关键词：建筑设计、结构设计、框架结构、内力组合、截面设计

Structural and Architecture design of shanglai express hotel of Weifang in Shandong

Province

Abstract

This graduation design calculation is the design calculations for the shanglai express hotel of Weifang city. The express hotel is six layers reinforced concrete frame structure.According to the preliminary design scheme, cutting construction drawing design, the main parts of the building structure design, construction, and then draw the construction plan.

The content of this graduation design according to the specification and requirement, and combined with the relevant specification requirements, in determining the hotel construction plan completed the structure design of the hotel, on the basis of the process includes structure scheme selection, comparison, determine the column grid layout, the size of the beam, floor structure and foundation forms, etc. The structure of the dead load, live load, horizontal seismic action calculation. Select one common framework, internal force calculation lateral horizontal earthquake under the action of internal force calculation, using the D value method; Under the vertical load of the internal force calculation, using hierarchical method, the bending moment secondary distribution method and iterative method. Consider the live load of layout and the left, right, internal force of the nature, the transverse frame beam and column combination, and cross section design of component. Then select a layer of floor slab design, stair design, basic design and calculation. Finally carries on the computer and draw the structure construction drawing.

Key Words: Architectural design;Structural design;Frame structure;Load effect combination;Section design

目录

摘要 (ⅰ)

Abstract (ⅱ)

第一章设计说明 (1)

1.1 工程概况 (1)

1.2 主要材料选用 (1)

1.3 主要构造及施工要求 (1)

第二章结构布置 (2)

2.1 结构平面布置 (2)

2.2 框架计算简图 (2)

2.3 构件的截面尺寸 (3)

2.3.1 梁截面尺寸 (3)

2.3.2 柱截面尺寸 (3)

第三章荷载计算 (5)

3.1 恒活计算 (5)

3.1.1 恒载标准值计算 (5)

3.1.2 活荷载标准值 (7)

3.2 各层重力荷载代表值计算 (7)

3.3 等效重力荷载代表值计算 (9)

第四章横向地震作用下框架结构的内力和侧移计算 (10)

4.1 框架抗侧刚度 (10)

4.1.1 梁、柱线刚度计算 (10)

4.1.2 抗侧刚度计算 (10)

4.2 横向自振周期计算 (12)

4.3 横向地震作用计算 (13)

4.4 横向地震作用下位移验算 (15)

4.5 横向地震作用下框架内力计算 (15)

第五章竖向荷载作用下内力计算 (21)

5.1 竖向荷载作用下框架受载总图 (21)

5.1.1 选取计算单元 (21)

5.1.3 活载计算 (23)

5.2 框架在竖向荷载作用下的内力计算 (25)

5.2.1 恒载荷载作用下的内力计算 (25)

5.2.2 活载作用下的内力计算 (29)

第六章框架内力组合 (36)

6.1 控制截面的确定 (36)

6.2 内力组合 (36)

6.2.1 组合相关系数规定 (36)

6.2.2 框架梁内力组合 (37)

6.2.3 框架柱内力组合 (40)

第七章框架截面配筋 (45)

7.1 框架柱截面设计 (45)

7.1.1 规范相关规定 (45)

7.1.2 柱计算说明 (45)

7.1.3 剪跨比和轴压比验算 (45)

7.1.4 框架柱截面设计 (46)

7.2 框架梁截面设计 (49)

7.2.1 设计信息 (49)

7.2.2 正截面受弯承载力计算 (49)

7.2.3 斜截面受剪承载力计算 (52)

7.3 板计算 (54)

7.3.1 设计信息 (54)

7.3.2 板荷载计算 (54)

7.3.3 内力计算 (55)

7.3.4 板配筋 (63)

第八章楼梯设计 (68)

8.1 楼梯设计信息 (68)

8.2 梯段板设计 (69)

8.2.2 内力计算 (69)

8.2.3 配筋计算 (69)

8.3 平台板设计 (70)

8.3.1 荷载计算 (70)

8.3.2 内力计算 (71)

8.3.3 配筋计算 (71)

8.4 平台梁设计 (71)

8.4.1 荷载计算 (71)

8.4.2 内力计算 (72)

8.4.3 配筋计算 (72)

第九章基础设计 (74)

9.1 设计信息 (74)

9.2 确定基础底面尺寸 (74)

9.2 基础底板配筋 (75)

第十章 PKPM电算 (79)

第十一章总结与展望 (80)

参考文献 (81)

致谢 (82)

第一章设计说明

1.1 工程概况

(1) 设计资料

酒店结构采用普通钢筋混凝土框架节后形式，层数为6层，该酒店位于山东省潍坊市，建筑总面积约5050m2。

水平向仅考虑地震荷载，设防烈度为7度，设计基本加速度0.15g，第二组，场地类别为Ⅱ类

土层按承载能力与土质不同分为三层，第一层为杂填土，二三层为粉质粘土，其平均厚度为0.7m、2.1m、4.2m，承载力特征值依次为70kPa、130kPa、200kPa。地下水位位于自然地面以下5.0m处，不侵蚀、无液化。

查表得潍坊市50年重现期的基本风压为0.40kN/m2，其基本雪压为0.35kN/m2,地面粗糙度类别为C类。

1.2 主要材料选用

楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取100mm。基础混凝土采用C35混凝土，梁板柱均采用C30混凝土，其强度设计值为：C30为f c=14.3N/m2，f t=1.43N/m2;C35 f c=16.7N/m2，

f t=1.57N/m2。墙体厚为200mm。钢筋采用HRB400级与HRB335级。

1.3 主要构造及施工要求

为了加快施工的速度和提高施工质量，缩短施工工期，该工程的施工流程为流水施工。其他根据施工现场具体情况制定相应的施工方案，确保施工进度与人员安全。

第二章结构布置

2.1 结构平面布置

酒店结构平面布置图如图2.1所示。

图2.1 结构平面布置图

2.2 框架计算简图

本设计选取2轴横向中框架进行分析其计算简图如图2.2所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，各层柱轴线相重合；梁轴线取在板底处，2~6层柱计算高度即为层高，取3.3m；底层柱计算高度从柱基础底取至一层板顶，即m

+

-

+

=。

3.3=

6.0

H05

.0

.4

45

9.0

图2.2 框架计算简图

2.3 构件的截面尺寸

2.3.1 梁截面尺寸

梁截面高度按梁跨度的1/18~1/10估算，由此估算的梁截面尺寸如下： 纵向主梁：b ×h=250mm ×550mm 横向主梁：b ×h=250mm ×550mm 次 梁：b ×h=250mm ×500mm 2.3.2 柱的截面尺寸

各层的重力荷载可近似取为14kN/m 2，由图2.3可知中柱的负载面积为6.6m ×4.65m 。

图2.3 中柱负载面积示意图

估算竖向重力荷载对柱形心的轴力： 2N 1.2514 4.65 6.663222.45kN /m =????=

估算中柱截面面积及尺寸：

3

2c n c N 3222.4510A 265113.12mm f 0.8514.3

μ?≥==?

如取柱截面为正方形，则边柱和中柱的尺寸c l b A 514.89mm =≥=。 因此：柱截面尺寸均取为b ×h=550mm ×550mm 。

第三章荷载计算

3.1 恒活计算

3.1.1 恒载标准值计算

(1)楼面恒载

房间地面

20厚磨光石板材，干水泥擦缝 0.020×28=0.56kN/m2 30厚1:3干硬水泥砂浆结合层 0.030×20=0.6kN/m2 100厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.5kN/m2 18厚水泥砂浆抹底 0.018×20=0.36kN/m2 合计: 4.02kN/m2

(2)屋面恒载（不上人屋面）

20厚1:3水泥砂浆面层 0.02×20=0.4kN/m2 10厚低标号砂浆隔离层 0.01×20=0.2kN/m2 防水层 0.05kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m2平均100厚轻集料混凝土找坡 0.1×13=1.3kN/m2 100厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.5kN/m2 18厚水泥砂浆抹底 0.018×20=0.36kN/m2 合计: 5.21kN/m2

(3)梁、柱自重荷载（含抹灰，自重取26kN/m3）

表3.1 梁柱自重荷载

类型尺寸/mm2线荷载/kN/m

主梁250×550 26×0.25×(0.55-0.1)=2.93

次梁250×500 26×0.25×(0.50-0.1)=2.60

柱550×550 26×0.55×0.55=7.87

(4)墙体自重荷载：

底层墙

外墙:

墙体自重： 11.8kN/m3×（4.05-0.55-1.8）m×0.2m=4.012kN/m 窗重： 0.35kN/m2×1.80m=0.63kN/m 墙体抹灰： 20kN/m3×0.02m×2×（4.05-1.8）m=1.8kN/m 合计： 6.442kN/m 内墙：

墙体自重： 11.8kN/m3×(4.05-0.55)m×0.2m=8.26kN/m 墙体抹灰： 20kN/m3×0.02m×2×（4.05-0.55）m=2.8kN/m 合计： 11.06kN/m 2-6层墙

外墙：

墙体自重： 11.8kN/m3×（3.3-0.55-1.8）m×0.2m=2.242kN/m 窗重： 0.35kN/m2×1.80m=0.63kN/m 墙体抹灰： 20kN/m3×0.02m×2×（3.3-1.8）m=1.2kN/m 合计： 4.072kN/m 内墙：

墙体自重： 11.8kN/m3×(3.3-0.55m)×0.2m=6.49kN/m 墙体抹灰： 20kN/m3×0.02m×2×（3.3-0.55）m=2.2kN/m 合计： 8.69kN/女儿墙：

墙体重： 11.8kN/m3×0.6m×0.2m=1.416kN/m 两侧各20厚抹灰： 20kN/m3×0.02m×2×0.6m=0.48kN/m 合计： 1.896kN/m

3.1.2 活荷载标准值

根据GB-50009-2012《建筑结构荷载规范》查得楼面和屋面活载标准值如下：

表3.2 活载标准值

类别 活载标准值/kN/m 2

客房 2.0 走廊 3.5 门厅 3.5 卫生间 2.5 楼梯间 3.5 不上人屋面

0.5

由规范查得潍坊市50年重现期的雪压为0.35kN/m 2，则屋面雪荷载标准值：

m

kN .m kN ..S μS o r k 2235035001=?==

3.2 各层重力荷载代表值计算

(1)楼（屋）面竖向恒载

表3.3 楼（屋）面竖向恒载计算

(2)各层梁柱自重

表3.4 各层柱自重计算

表3.5 各层梁自重计算

层号 楼层面积/m 2

2k g /kN /m

k G /kN

k

G

/kN ∑

1～5 841.5 4.02 3382.83 3382.83 6

841.5

5.21

4384.23

4384.23

层号 净高/m k g /kN /m

根数 k G /kN

k

G

/kN ∑

1 3.95 7.87 40 1243.46 1243.46 2～6

3.20

7.87

40

1007.36

1007.36

(3)各层墙体自重标准值

表3.6 各层墙体自重计算

墙体类别 长度/m k g /kN /m

k G /kN

k

G

/kN ∑

女儿墙

135 1.896 255.96 255.96

底层

外墙

113

6.442

727.95

5037.48

内墙 389.65 11.06 4309.53 2～6

外墙

113

4.072

460.14

3878.35

内墙

393.35

8.69

3418.21

(4)重力荷载代表值计算

重力荷载代表值为结构构件自重标准值与各可变荷载组合值之和。

n

i ki j kj

j 1

G G Q ψ==+∑

各可变荷载组合值系数:①按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5，②屋面活载：0，③雪荷载：0.5。如图3.1所示。

G 1=1/2×(5037.48+3878.35)kN+1176.58kN+3382.83kN+1/2× （1243.46+1007.36)kN+0.5×841.5m 2×2.0kN/m 2=10984.24kN

G 2=3878.35kN+1176.58kN+3382.83kN+1007.36kN+0.5×841.5kN ×

层号

类型

尺寸

mm mm ?

净跨长/m 数量

k g /kN /m

k G /kN

k

G

/kN ∑

1～6

主梁

250×550

6.65 20 2.93 389.69 1176.58

6.05 20 2.93 354.53 5.15

8 2.93 120.72 3.35

4 2.93 39.26

2.15 4 2.93 25.20 1.55 9 2.93 40.87 次梁

250×500

6.65

11 2.6 190.19 1.55

4

2.6

16.12

2.0kN/m 2=10286.63kN G 3=10286.63kN G 4=10286.63kN G 5=10286.63kN

G 6=1/2×3878.35kN+1176.58kN+4384.23kN+255.96kN+1/2×1007.36+0.5×841.5 ×0.5kN/m 2=8470kN

图3.1 各质点重力荷载代表值

3.3 等效重力荷载代表值计算

结构总重力荷载代表值：

N G G i E k 76.60600847063.10286424.10984

=+?+=∑= 结构等效重力荷载代表值：

N G E G eq k 65.5151076.60600

85.085.0=?==

第四章 地震作用下框架结构的内力和侧移计算

4.1 框架抗侧刚度

4.1.1 梁、柱线刚度计算

在计算梁的截面惯性矩时，考虑现浇板的作用，对边框架梁截面惯性矩取0I 1.5I =，对中框架梁截面惯性矩取0I 2I =。所以计算出来的梁柱线刚度如下表4.1和4.2所示。

表4.1 梁线刚度计算表

楼层 混凝土等级

梁跨

梁宽

b /mm 梁高

h /mm

跨长

L /mm

弹模

c E /Pa

截面惯性

矩

mm /4

I

边框架梁

线刚度

i /N mm ? 中框架梁

线刚度i /N mm

? 1～6 C30 AB 、CD 250 550 7200 3×104 3.47×109 2.17×1010

2.89×1010

1～6

C30

BC

250

550

2100

3×104

3.47×109

7.44×1010 9.91×1010

表4.2 柱线刚度计算表

楼层 混凝土等级

截面宽

b /mm 截面高h /mm 柱高

H /mm

弹模

c E /Pa

截面惯性矩4I /mm 线刚度

i /N mm ?

1 C30 550 550 4050

3×104 7.63×109 5.65×1010

2～6 C30 550 550 3300

3×104 7.63×109 6.94×1010

4.1.2 抗侧刚度计算

根据D 值法得柱的侧向刚度D ：c

i c 2

12i D h α= 对于一般层：c

i

K 2i =

∑

c K

2K α=

+

对于（固接）底层：b c

i K i =

c 0.5K

2K α+=

+

为柱侧向刚度修正系数注：K为梁柱线刚度比，

c

(1)首层

边框架梁边柱

k=2.17/5.65=0.384

αc=(0.384+0.5)/(0.384+2.0)=0.371

边框架中柱

k=(2.17+7.44)/5.65=1.701

αc=(1.701+0.5)/(1.701+2.0)=0.595

中框架梁边柱

k=2.89/5.65=0.512

αc=(0.512+0.5)/(0.512+2.0)=0.403

中框架梁中柱

k=(2.89+9.91)/5.65=2.265

αc=(2.265+0.5)/(2.265+2.0)=0.648

(2)标准层

边框架梁边柱

k=(2.17+2.17)/(2×6.94)=0.313

αc=0.313/(0.313+2.0)=0.135

边框架梁中柱

k=(2.17+2.17+7.44+7.44)/(2×6.94)=1.385

αc=1.385/(1.385+2.0)=0.409

中框架梁边柱

k=(2.89+2.89)/(2×6.94)=0.416

αc=0.416/(0.416+2.0)=0.172

中框架梁中柱

k=(2.89+2.89+9.91+9.91)/(2×6.94)=1.844

αc=1.844/(1.844+2.0)=0.480

各层框架抗侧总刚度如下表4.3所示。

表4.3 框架抗侧移刚度计算表

层号 柱别

k

c α

h /m

5c i (10)kN m

??

5i D (10)kN /m

? 根数

5

i

D (10)kN /m

?∑

1

边框架梁

边柱 0.384

0.371

4.05

0.565

0.153

4

8.59

边框架梁

中柱

1.701

0.595

4.05

0.565

0.246

4

中框架梁

边柱 0.512

0.403

4.05

0.565

0.167

16

中框架梁

中柱 2.265

0.648

4.05

0.565

0.27

16

2-6

边框架梁

边柱 0.313

0.135

3.30

0.694

0.10

4

9.64

边框架梁

中柱

1.385

0.409

3.30

0.694

0.31

4

中框架梁

边柱 0.416

0.172

3.30

0.694

0.13

16

中框架梁

中柱

1.844

0.480

3.30

0.694

0.37

16

综上:7.089.064

.959

.82

1

>==∑∑D D ，因此该框架是规则框架。

4.2 横向自振周期计算

框架结构发生剪切变形时楼盖仅产生横向平移，可按下列公式计算横向侧移。 ⑴框架第i 层的层间相对侧移

()i

i s

ij

j 1

V ΔU D

==

∑

⑵第i 层楼面标高处的侧移 ()i

i k 1

k

U U ==?∑

⑶框架结构顶点侧移

()m

r K k 1U ΔU ==∑

计算结果如下表4.4所示。

表4.4 层间侧移计算

计算结构的基本周期采用顶点位移法来求得，由公式T 1=1.7ΨT u T 1/2，取T 0.7ψ=，根据表4.4得第6层的层间侧移U r =0.220m ，代入公式：T 1=1.7ΨT u T 1/2=1.7×0.7×0.2201/2=0.558s 。

4.3 横向地震作用计算

根据GB-50011-2010《建筑抗震设计规范》：

结构特征周期s T 40.0g =,地震最大影响系数12.0max =α。 因为g 1g T T 5T <<，所以

g 0.91max 1

T α=(

)αT ?=0.089

s T s T 56.0g 4.1558.01=<= 所以不考虑顶部附加剪力。

层号 i G /kN

i V /kN

ij

D

/(kN /m)∑

i U /m

r U /m

6 8470 8406.89 964000 0.009 0.220 5 10286.63 18693.52 964000 0.019 0.211 4 10286.63 28980.15 964000 0.030 0.192 3 10286.63 39266.78 964000 0.041 0.162 2 10286.63 49553.41 964000 0.051 0.121 1

10984.24

60537.65

859000

0.070

0.070

求得结构底部总剪力标准值：

kN kN G eq F EK 45.458465.51510089.01=?=?=α 顶部附加作用系数：

0n =δ ()kN F EK 45.4584

n 1=-δ

()

∑==∑=-=61

45.4584611i H i G i H i

G i i H i G i H i G i n F F i EK δ 地震作用下各层横向水平剪力如下表4.5所示。

表4.5 楼层地震作用和剪力计算表

层号

i H /m i G /kN

i i G H /(kN.m)

i i i i

G H G H ∑

i F /kN n F ? i V /kN

6 20.55 8470 211390.25 0.27

7 1269.89 0 1269.89 5 17.25 10286.63 177444.37 0.233 1068.1

8 2338.07 4 13.95 10286.63 143498.4

9 0.188 861.88 3199.95 3 10.65 10286.63 109552.61 0.144 660.16 3860.11 2 7.35 10286.63 75606.73 0.099 453.86 4313.97 1 4.05

10984.24 44486.17 0.058 265.90 4584.45

∑

60537.65

761978.62

1

4584.45

4.4 横向地震作用下位移验算

按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比h u ?宜小于其限值]u [h ?

[]h h u u ?≤?

注：[u /h]?层间位移角限制，对框架结构取1/550。