框架住宅楼的毕业设计

毕业设计（论文）

大连新星海小区6#框架住宅楼设计Design of the No.6 building in Dalian New Xinghai Residential Block

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摘要

本文为大连新星海小区6＃框架住宅楼设计说明，包括建筑设计和结构设计两个部分。本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。

建筑设计根据任务书的要求，采用经济适用房的标准。综合考虑了环境、使用功能、户型选择、材料及建筑艺术等方面，从而确定设计方案，绘出建筑施工图。

结构设计计算包括初步估算截面尺寸、各种荷载导算、框架内力计算、荷载组合、截面设计、配筋计算、楼梯设计及基础设计。框架内力计算包括水平地震作用下的内力计算，竖向恒荷载、活荷载作用下的内力计算。计算水平地震作用时，采用顶点位移法确定自振周期，采用底部剪力法计算楼层地震剪力，采用“D值法”计算水平地震作用下的框架内力。竖向荷载作用下的框架内力计算采用弯矩二次分配法。框架内力计算完成后，进行了荷载组合，选取最不利的荷载组合进行截面设计。根据规范的要求进行了框架梁、柱的配筋计算，并考虑了梁端、柱端抗震条件下箍筋加密区的构造要求。楼梯设计采用板式楼梯，设计内容包括梯段板设计、平台板设计和平台梁设计，并绘出施工图。根据框架结构形式及基顶荷载确定采用柱下独立基础。辅助设计软件采用PKPM软件，并通过该软件绘出结构施工图。

关键词：经济适用房；框架结构；建筑设计；结构设计；钢筋混凝土；抗震设计；

底部剪力法；荷载组合；截面设计

Design of the No.6 building in Dalian New Xinghai Residential Block

Abstract

This paper is the design of the No.6 building in Dalian New Xinghai Residential Block, including architectural design and structural design. This project is cast-in-situ reinforced concrete frame structure.

The architectural design in accordance with the requirements of the task book, adopts the standards of affordable housing. This paper comprehensively considers the environment, the function of use, construction units, materials and architecture to determine the design program, then draws the working drawings.

Structural design including preliminarily estimating the section size, loads calculation, the internal forces of the frame calculation, the loads combination, cross-section design, percentage of reinforcement calculation, stairway design and foundation design. The internal forces of the frame calculation including internal forces calculation under the horizontal earthquake action, internal forces calculation under the vertical dead load and live load. When calculating the horizontal earthquake action, uses top displacement method to determine natural period of vibration, uses equivalent base shear method to calculate the shear forces between floors and uses "D value method" to calculate the internal forces under the horizontal earthquake action. This paper uses secondary moment distribution method to calculate internal forces under the vertical load. After the internal forces of the frame calculation, this paper carries out loads combination, and selects the most detrimental combinations to design sections. In accordance with the requirements of the building codes, this paper carries out reinforcement calculation of beam and column taking into account the details of seismic design of intensive stirrup zone of beam end and column end. Stairway design uses slab stair, including step board design, landing slab design and landing beam design, then draws the working drawings. In accordance with the structural form and the load at the top of the foundation, this paper determines to adopt individual foundation. This paper adopts PKPM software as aided design tool, and uses it to draw the structural working drawings.

Key Words：Affordable housing；Frame structure；Architectural design；Structural design；

Reinforced concrete structure；Seismic design；Equivalent base shear method；

Loads combination；Cross-section design

目录

摘要..................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 引言 (1)

1 建筑设计说明 (2)

1.1 工程概况 (2)

1.2 工程规模 (2)

1.3 设计参数 (2)

1.4 设计依据 (2)

1.5 规范要求 (3)

1.6 构造设计 (3)

1.7 建筑功能设计 (4)

2 结构设计说明 (7)

2.1 工程概况 (7)

2.1.1 设计参数 (7)

2.1.2 设计依据 (7)

2.1.3 建筑材料 (7)

2.2 结构布置及截面尺寸初估 (7)

2.2.1 柱网布置 (7)

2.2.2 计算简图 (8)

2.2.3 初步确定梁柱的尺寸 (9)

2.3 竖向荷载计算 (9)

2.3.1 恒荷载标准值的计算 (9)

2.3.2 活荷载标准值 (11)

2.3.3 竖向荷载作用下的框架受载总图 (11)

2.4 横向框架侧移刚度计算 (18)

2.5 水平地震作用计算 (20)

2.5.1 重力荷载代表值 (20)

2.5.2 横向地震作用下框架结构的内力和侧移计算 (22)

2.6 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (33)

2.6.1 风荷载标准值 (33)

2.6.2 风荷载作用下的水平位移验算 (34)

2.6.3 风荷载作用下框架结构内力计算 (35)

2.7 竖向荷载作用下框架结构内力 (35)

2.7.1 固端弯矩计算 (35)

2.7.2 分配系数计算 (37)

2.7.3 弯矩分配 (37)

2.7.4 横梁跨中弯矩计算 (44)

2.7.5 梁端剪力及柱轴力 (45)

2.8 横向框架内力组合 (48)

2.8.1 结构抗震等级 (48)

2.8.2 框架梁内力组合 (48)

2.8.3 框架柱内力组合 (52)

2.9 截面设计 (62)

2.9.1 框架梁 (62)

2.9.2 框架柱 (64)

2.10 楼梯设计 (68)

2.10.1 梯段板设计 (69)

2.10.2 平台板设计 (69)

2.10.3 平台梁设计 (70)

2.11 基础设计 (71)

2.11.1 初步确定基础尺寸 (73)

2.11.2 基础受冲切承载力验算 (76)

2.11.3 配筋计算 (77)

结论 (80)

参考文献 (81)

致谢 (82)

引言

经济适用住房是指已经列入国家计划，由城市政府组织房地产开发企业或者集资建房单位建造，以微利价向城镇中低收入家庭出售的住房。它是具有社会保障性质的商品住宅。具有经济性和适用性的特点。经济性是指住宅价格相对于市场价格而言，是适中的、能够适应中低收入家庭的承受能力。适用性是指在住房设计、单套面积设定及其建筑标准上强调住房的实用效果。

中国经济适用房政策形成于20世纪90年代。早在1991年6月，国务院在有关城镇住房制度改革的通知中就提出大力发展经济实用商品房的目标。1994年7月，国务院进而要求各地政府重视经济适用住房的开发建设，加快解决中低收人家庭的住房问题。其后，国务院于1995年1月发布了《国家安居工程实施方案》，并在1998年颁发了《关于进一步深化城镇住房制度改革，加快住房建设的通知》，确立了购买经济适用住房的申请、审批制度。在该《通知》中，中央政府明确提出了中国住房政策的总体目标，即不同收人家庭实行不同的住房供应政策。最低收人家庭租赁由政府或单位提供廉租住房;中低收人家庭购买经济适用住房;高收人家庭购买、租赁市场价商品住房。在这一背景中，经济适用房逐渐成为我国住房供应体系中的一个重要组成部分。

建设经济适用住房，有助于缓解居民住房困难、不断改善住房条件，提高城镇居民的居住水平。它着眼于房改目标的实现，致力于改善居民居住条件，满足城镇居民不断增长的住房需求，让符合条件的中低收入家庭买得起、住得上基本住房，对于解决中低收入家庭住房问题具有重要意义。基于以上原因，本设计确定设计目标为经济适用房。

钢筋混凝土框架结构是我国多、高层建筑中经常采用的一种结构形式，是以由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。这种体系在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，计算理论较为成熟，因而适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多、高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅建筑。

结构平面布置力求简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，避免凹角和狭长的缩颈部位，结构竖向布置应尽量避免较大的外挑和内收，以减少因形状不规则产生扭转的可能性。

框架结构的缺点是抗侧刚度较小，在水平荷载作用下位移较大，抗震性能较差，因此应考虑抗震设计及其构造措施，文中将进行详细介绍。

1 建筑设计说明

1.1 工程概况

1. 设计题目：大连新星海小区6＃框架住宅楼设计

2. 住宅类型：经济适用房。

为了解决中低收入人群的住房问题，本工程采用经济适用房的标准。经济适用住房的基本要求：《经济适用住房管理办法》指出经济适用住房要严格控制在中小套型，中套住房面积控制在80平方米左右，小套住房面积控制在60平方米左右。市、县人民政府可根据本地区居民的收入和居住水平等因素，合理确定经济适用住房的户型面积和各种户型的比例，并严格进行管理。经济适用住房的规划设计应当坚持标准适度、功能齐全、经济适用、便利节能的原则，并结合全面建设小康社会的目标，优选规划设计方案；经济适用住房建设必须严格执行国家有关技术规范和标准，积极推广应用先进、成熟、适用的新技术、新工艺、新材料、新设备，提高建设水平。

1.2 工程规模

1. 结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为6层，层高3米，现浇楼板，为柱下独立基础；

2. 每层6户，共36户，标准层建筑面积462.87m2，总建筑面积2777.22 m2；

3. 三种户型，包括阳台的建筑面积分别为81.72 m2（两室两厅）、8

4.12 m2（两室两厅）、58.86 m2（一室两厅），均符合经济适用住房的要求。

1.3 设计参数

①抗震设计烈度为：7度；

②结构耐火等级：二级；

③使用环境类别：一类；

④场地类别Ⅱ类；

⑤大连市冻土深度700mm；

⑥设计使用年限：50年。

1.4 设计依据

《住宅设计规范》

《住宅建筑规范》

《民用建筑设计通则》

《房屋建筑制图统一标准》

《住宅建筑构造03J930－1》

1.5 规范要求

《住宅设计规范》GB50096-1999摘要

1. 双人卧室不小于10平方米；

大人卧室不小于6平方米；

兼起居室的卧室不小于12平方米；

起居室使用面积不小于12平方米；

层高宜为2.8米；

套内入口净宽不小于1.2米。

2. 楼梯梯段净宽不应小于1.10ｍ。六层及六层以下住宅，一边设有栏杆的梯段净宽不应小于1ｍ（注：楼梯梯段净宽系指墙面至扶手中心之间的水平距离）。楼梯踏步宽度不应小于0.26ｍ，踏步高度不应大于0.175ｍ。扶手高度不宜小于0.90ｍ。楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时，其扶手高度不应小于1.05m。楼梯栏杆垂直杆件间净空不应大于0.11m。楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽，并不得小于1.20ｍ。楼梯平台的结构下缘至人行过道的垂直高度不应低于2ｍ。入口处地坪与室外地面应有高差，并不应小于0.10m。

1.6 构造设计

1.屋顶排水

考虑屋顶上人的需要，采用女儿墙边天沟内排水沟，双坡排水；屋面做法由下至上依次为钢筋混凝土屋面板（100mm），聚苯乙烯泡沫塑料保温板（50mm），1:8水泥陶粒找坡层（平均厚80mm），1:3水泥砂浆找平层（20mm），SBS改性沥青防水卷材，细石混凝土（30mm）。

2.女儿墙构造柱

女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。

3.墙体

外墙厚300mm，内墙厚120mm，隔户墙厚200mm。

4.散水

《建筑地面设计规范》GB50037-96摘要

1. 散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式确定,宜为600～1000mm；当采用无组织排水时，散水的宽度可按檐口线放出200～300mm。

2. 散水的坡度可为3%～5%。当散水采用混凝土时，宜按20～30m间距设置伸缝。散水与外墙之间宜设缝，缝宽可为20～30mm，缝内应填沥青类材料。

本工程据此采用宽900mm，坡度5%，散水与外墙之间缝宽20mm，外沿高30mm。

1.7 建筑功能设计

现时流行的居室八大功能即包括起居、就餐、厨卫、就寝、储藏、工作、学习以及阳台。

1. 客厅( 起居室)

客厅( 起居室) 的内部一般设置沙发、茶几和电视机座等，从经济适用的角度考虑，并考虑到电视机在1 米范围内的辐射危害很大，而以荧光屏对角线为标准，四~五倍的距离比较合适。因此，从建筑布局上来说，大约为4~5 米左右。客厅的开间大小尺寸最小可取3.9 米和4.2 米，且其使用面积应不小于12m2，这样既满足使用要求，又比较经济，家具的布置也比较容易。如在户型面积比较小的情况下，起居室也可和卧室合二为一，使用面积的最小值应当在20m2以上。

2. 餐厅

餐厅作为用户就餐的空间，它的平面设计应当依据就餐的人数和餐桌椅的大小尺寸确定。随着目前家庭生活的变迁，经济适用房的居住者以两口或三口之家为主，由于受到住房面积的限制，餐厅的规模不需要很大，也可以餐厅与起居室合用，室内餐桌的布置可分为中间摆放和靠边布置等方式。分开设置时，要考虑到人通行及其餐桌的摆放等因素。参考目前市场上一些家具的尺寸，餐桌宽度一般为0.7~1m，长度一般为0.8~2m，由此可大致推算出餐厅的最小开间应为1.6~1.8m，进深在1.8~2.2m 以上。考虑到家庭人口的变化，餐厅的开间尺寸在2.1m~3.3m 左右，进深在2.1m~3.5m 左右，比较经济实用。

3. 卧室

卧室是住宅建筑中最为重要的组成单元，卧室本身需要营造的是一种安静的、舒适的、免受打扰的私密环境，人们能在个人的环境中享受独处乐趣，进行个人的生活活动，因此卧室在布局上应考虑与起居室相对独立，并远离公共交通部分，具有良好朝向。一般而言，双人卧室不应小于10m2；单人卧室不应小于6m2；如兼起居的卧室则最小为12m2。对于经济适用房而言，由于总体户型面积不大，因此卧室的数量

一般为1~3 个。作为一室户，在进行平面布置的时候，床的摆放应尽量一侧靠墙设置，节省面积，提高房间利用率。如是二、三室户，两卧室之间的面积可相互调整，形成主卧与次卧的区别，主卧相对大一点，设置床铺和衣柜以外，还可设置小的梳妆台。

4. 厨房

房部分作为住宅功能的核心部分，应有直接采光、自然通风，并宜布置在套内靠近入口处。与餐厅合用的厨房还应布置餐桌椅，兼顾进餐功能。厨房内部包括很多设备和管道。厨房包括的功能和设备虽然很多，但面积不宜过大，可将省下面积补贴到卧室和起居室中。在面积受到限制时，也可将厨房部分功能搁置在阳台上，建造时预留管井和通风井道，腾出一部分面积给起居室和卧室。厨房的布置基本上可以分为单面布置、双面布置和L 型布置等几种。单面布置的时候，厨房面积控制在4~7m2；双面布置时，厨房面积可控制在5~7m2 左右；当采用L 型布置时，则可控制在5~6m2 左右，基本能够满足要求。

5. 卫生间盥洗室

作为小户型来说，一个卫生间能够满足要求。卫生间和盥洗室可放在一起，两个功能用房用隔断分开，大小便与洗漱分开。根据卫生洁具的摆放方式，可总结出卫生间的开间和进深尺寸。一般来说，卫生间的开间在1.4~1.8m，进深在2.1~2.4m 之间比较合适。每套住宅至少应配置三件卫生洁具。在进行户型设计的时候，卫生间应该尽量靠近出入口，且不应正对客厅开门，也不宜正对餐厅开门，当平面功能布局无法满足这种条件时，可通过阳台或者凹廊的方式进行联系。

6. 储存空间

在许多经济适用住宅中，对储存空间的考虑不是很充分，家庭内部一些杂物无处对方，于是人们采取放在某个角落或者额外的购置储存柜的方式，这样既增加了家庭经济负担，又影响了家庭内部活动。因此，经济适用房由于受到面积的限制，储存空间的设计可以结合实际情况采取以下方法：(1) 利用住宅架空层专用的储存室，住宅内不设专用储存室；(2) 利用住宅内部凹入的空间隐蔽布置，充分利用空间的竖向尺寸进行分隔；(3) 利用室内家具及隔断的零散空间；(4) 取消部分非承重墙，采用墙体嵌入的办法设置储存贵；(5) 利用过道的上方空间；(6) 利用生活阳台局部设置储存空间等。

7. 阳台及平台

阳台是建筑物室内的延伸，人们在阳台上可以晒太阳、观赏风景、呼吸新鲜空气。对于阳台的利用一般有几种方式：

(1) 利用封闭的阳台形成室内空间，可作为小卧室或者书房的用途，虽然空间较小，但利用率却比较高，从而能够提高经济适用房内部面积的使用率。

(2) 利用阳台设置一些绿化植物，形成家庭内部的小花园，改善住宅空间内部的小气候。

(3) 利用阳台设置健身器具或休息座椅等，供休闲使用。

8. 室内装修布局

室内装修是采用恰当的建筑结构、适宜的装修材料、科学的加工工艺和施工方法对建筑物内部进行改造、修饰的过程。室内空间设计的风格与环境规划主要取决于生活的需求。对于经济使用房而言，应充分考虑到使用者的生活习惯、心里倾向和经济水平，合理布局，简约高效，避免浪费。设计过程中应当充分考虑家具布置的需要，比如开门窗的位置、放置床的位置、厨房及卫生间设备的摆放位置等。家具一般靠墙设置，因此应尽可能地留出相对宽松一点的墙面，应根据家具的尺寸进行合理规划，使得住户对房间的布置能够更加灵活。满足不同人群的需要。

2 结构设计说明

2.1 工程概况

结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，层数为6层，层高3米，柱，梁，楼板等构造部件均为现浇。填充墙采用空心砌块，外墙厚300mm，内墙厚120mm，内隔墙厚120mm，内隔墙厚200mm，楼板厚100mm。

2.1.1设计参数

(1)抗震设计烈度为：7度；

(2)结构耐火等级：二级；

(3)使用环境类别：一类；

(4)场地类别Ⅱ类；

(5)大连市冻土深度700mm；

(6)设计使用年限：50年

(7)基本雪压：0.40kN/m2；

(8)基本风压：0.65kN/m2。

2.1.2 设计依据

《建筑结构荷载规范》

《混凝土结构设计规范》

《建筑抗震设计规范》

《建筑地基基础设计规范》

《建筑结构制图标准》

2.1.3 建筑材料

各层梁、板、柱混凝土强度等级均为C30，基础采用C25。梁、柱受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，基础采用HPB235。

2.2 结构布置及截面尺寸初估

2.2.1 柱网布置

具体布置见图2.1

图2.1 结构平面布置图

2.2.2 计算简图 A B C 3000

30003000300

03000300054005400

2.2 框架结构计算简图

2.2.3 初步确定梁柱的尺寸

1. 梁的截面尺寸

h=(1/8～1/12)L=(1/8～1/12)×5400mm=675mm ～450mm,

取h=450mm;

b=(1/2～1/3)h=(1/2～1/3)×450mm=225mm ～150mm,

取b=250mm;

2. 柱的截面尺寸

楼面荷载近似取为12kN/m 2，以中柱计算为依据，中柱最大承载范围为3.6m×5.4m ，柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值估算：

2223152937/3.148.06/10124.56.325.1mm mm

N m N m m f N A c c =??????=≥μ 如取柱截面为正方形，则其截面尺寸为b×h=391mm×391mm ，

取b×h =400mm×400mm 。

2.3 竖向荷载计算

2.3.1 恒荷载标准值计算

1. 上人屋面恒载

保护层：30mm 厚细石混凝土 22?0.03＝0.662kN m

防水层：SBS 改性沥青防水卷材 0.42kN m 找平层：20mm 厚1:3水泥砂浆 20?0.02＝0.42kN m 找坡层：1:8水泥陶粒平均厚80mm 14?0.08＝1.122kN m 保温层：50mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.5?0.05＝0.0252kN m 结构层：100mm 厚现浇钢筋混凝土板 25?0.10＝2.52kN m 板底抹灰：10mm 厚水泥石膏砂浆 14?0.01＝0.142kN m 合计： 5.2452kN m

2. 楼面恒载

25mm 硬木地板： 0.22kN m

地板格栅： 0.22kN m

20mm 厚水泥砂浆找平层： 20×0.02＝0.42kN m

100mm 厚现浇钢筋混凝土板： 25×0.10＝2.52kN m

10mm厚水泥石膏砂浆打底：14?0.01＝0.142

kN m

合计： 3.442

kN m

阳台恒载

20mm厚水泥砂浆：20×0.02＝0.42

kN m

100mm厚现浇钢筋混凝土板：25×0.10＝2.52

kN m

10mm厚水泥石膏砂浆打底：14?0.01＝0.142

kN m

合计： 3.042

kN m

3. 梁自重

b×h=450mm×250mm

自重：25×0.25×(0.45-0.1)=2.188kN m

10mm厚水泥石膏砂浆抹灰：14?0.01?(0.45-0.1)×2＝0.098kN m 合计： 2.286kN m 4. 柱自重

b×h=400mm×400mm

自重：25×0.4×0.4=4kN m

10mm厚水泥石膏砂浆抹灰：14?0.01?4×0.4＝0.224kN m 合计： 4.224kN m 5. 墙自重

(1) 外墙自重

8mm抗裂砂浆：17×0.008＝0.1362

kN m

50mm厚聚苯板：0.5×0.05＝0.0252

kN m

300mm水泥空心砖：9.6×0.3＝2.882

kN m

20mm内墙面抹灰：17?0.02＝0.342

kN m

合计： 3.3812

kN m (2) 内墙自重

120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块： 5.5×0.12＝0.662

kN m

20mm厚双面抹灰：2×17×0.02＝0.682

kN m

合计： 1.342

kN m

(3) 内隔户墙自重

200mm厚混凝土空心砌块：11.8×0.2＝2.362

kN m