昆明市某住宅楼设计——七层住宅楼采用框架剪力墙结构体系和框架结构体系的优化选择

昆明市某住宅楼设计 ———七层住宅楼采用框架剪力墙结构体系和框架结构体系的优化选择 目 录 1 中英文摘要及关键词 ….....3 2 前言 ..…3-4 3正文 .….4-33 (1)建筑设计 ..….4-9 (2)结构设计 ..….9-26 (3)基础配筋计算 .....26-33 4 设计成果比较和分析 ....33-34 5 毕业设计总结和体会 .….34-35 6 谢辞 .……. 35 7 参考文献 ......35-36 8 英文翻译 …..37-51 （1） 英文原文 .……37-44 （2） 中文翻译 ……. 45-51 [摘要] 本毕业设计论文介绍了昆明市某住宅楼的设计，包括方案选型依据、计算方法、基础设计等。通过全框架结构与框架-剪力墙结构两种不同形式进行设计的比较与分析，总结不同结构形式运用于多层住宅的最优化选择。 [关键词] 结构设计 中高层住宅楼 框架-剪力墙结构 板 梁 Abstract: This paper introduces the structural design of residential building in Kunming,including types selection,computation methods and foundation design.Analyze and compare the differences between frame structure and frame-shear wall structure. Keywords: structural design mid-highrise residential building frame-shear wall structure slab beam 前言： 本次设计任务是在给定的建筑平、立、剖面的基础上进行结构设计和完善建筑施工图的设计。运用PKPM系列软件进行结构和建筑施工图设计，对基础进行手算设计。本设计对七层住宅楼选用框架-剪力墙结构设计。框架-剪力墙结构体系的特点：框架结构的优点是可以提供较大的建筑空间，布置灵活，能为建筑设计 提供丰富的建筑造型；缺点是在较高的建筑中难以控制侧向变形，抗震性能较剪力墙相对薄弱。剪力墙结构的优点是刚度较大，抗震能力较框架强，缺点是剪力墙的间距不宜很大，在建筑空间的布置和利用上受到局限。将框架与剪力墙结合起来共同工作，组成框架-剪力墙结构体系，取长补短，既能提供较大较灵活布置的建筑空间，又具有良好的抗震性能。本组的另外一名同学对同一栋建筑采用框架结构体系设计，将他的成果和本设计从多方面进行对比和总结，从而对中高层建筑应该采用何种形式的结构体系将更合理作出一些总结，这将对实际工作产生重大的意义。最后，总结通过此次毕业设计的收获和心得，以及在今后的工作和学习中将注意的问题。 正文： 一． 建筑设计 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图一、图二及图三。主体结构共7层，层高均为3.0 m。 本工程多层住宅为框架剪力墙结构体系。内墙采用240厚空心粘土砖墙砌筑；外墙及楼梯间外墙采用240厚空心粘土砖墙砌筑；卫生间采用120厚粘土多孔砖砌筑,女儿墙未注明处均用240厚粘土多孔砖砌筑。门为木门，窗为铝合金窗，详见门窗表。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼面板厚度取100mm，屋顶面板取120mm。梁截面高度按梁跨度的1/12~1/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表。 柱截面尺寸可根据公式估算，取截面为正方形，则本设计1~7层边柱和中柱截面取值为400mm X 400mm；少部分取值为550X550mm。 基础选用独立桩基础，基础埋深取2 m，承台厚1m。 平面图设计注意门窗的规范设计，窗台距楼面、地面的净高取900mm，底层外窗和阳台门下沿低于2m，采取防卫措施。住宅户门采用安全防卫门。全楼门窗洞口符合下表要求： 门 洞 最 小 尺 寸 类别 洞口宽度 洞口高度 类别 洞口宽度 洞口高度 公用外门 1.2m 2.0m 厨房门 0.7m 2.0m 户门 0.9m 2.0m 卫生间门 0.7m 2.0m 起居室 0.9m 2.0m 阳台门 0.7m 2.0m 卧室门 0.9m 2.0m 注：1洞高度不包括上亮子的高度 2洞口两侧地面由高低差室，以高地面为起高度 图一 标准层平面图 图二 正立面图 图三 剖面图 门窗表如下： 住宅采光标准和窗地面积比符合下表取值： 房间名称 侧面采光 采光系数最低值（%） 窗地面积比值 卧室、起居室、厨房 1 1/6 楼梯间 0.5 1/2 二． 结构设计 1． 工程概况 此建筑为昆明市某小区住宅楼，建筑面积492.48m2,高度21米，共七层，属于多层房屋范围。采用全框结构，基础为现浇阶梯型桩基础，承台阶数为一阶，阶高为1000mm，沉管灌注桩桩径为400mm，桩长为16m,单桩特征值为600kn,桩顶标高-2m。拟建房屋所在地的设计地震动参数max=0.16,Tg=0.30s,基本雪压S0=0.2kn/m2,基本风压0=0.35kn/m2,地面粗糙度为B类。 年降雨量634mm，日最大降雨量92mm，1h最大降雨量为56mm,常年地下水位于地表下6m,水质对混凝土无侵蚀性。，粉质粘土地基，土的重度为19kn/m3,孔隙比为0.833，地基承载力特征值 fak=200kn/m2,土壤最大冻结深度为0.5m.地基主要受力层范围内无软弱土层，且地面下15米深度范围内无液化土层，15米内剪切波速加权平均值V=236.5m/s，覆盖层厚度不足12m. 混凝土强度：主体一二层为C35、三四五层为C30、六七层为C25,基础C25；梁柱中纵向受力钢筋为HRB335,其余均为HPB235. 2．设计基本条件 （1）屋面板计算基本条件： ① 建筑结构安全等级：二级 ② 设计使用年限：50年 ③ 使用环境类别：一类 （2）框架结构梁柱计算基本条件 ①设计使用年限：50年 ②地上部分为一类环境，地下部分为二a类环境 ③抗震设防烈度：8度 ④设计基本地震加速度：0.15 g ⑤建筑场地类别：类 ⑥建筑抗震设防类别：丙类 ⑦建筑结构的阻尼比=0.05 3．设计及计算过程 (I)．结构布置 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm,屋顶楼板取120mm.由计算简图初步确定构件尺寸。梁截面高度按梁跨度的1/12—1/8估算，由此确定梁截面尺寸为250mmⅹ500mm（主梁），250mmⅹ400mm（次梁）。 由《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）知该框架结构为二级，其轴压比限值[μn]=0.8,各层重力荷载代表值近似取12 kn/m2，梁柱板的混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）柱截面尺寸可根据Ac≥计算。柱截面尺寸为：400mmⅹ400mm。地梁截面尺寸为300mmⅹ600mm。 结构布置原则按《抗规》3.4.1至3.4.6条进行设计。要点是： 1）结构平面形状和立面体形宜简单、规则，使各部分刚度和质量均匀分布，减小扭转效应的影响。建筑立面内收或外挑的尺寸要符合《高规》第4.4.5条的规定。 2）由《高规》第4.2.2和4.2.3条，规定本建筑结构的高宽比限值H/B取3 3）考虑昆明是地震多发区，地震方向的随意性和地震产生的破坏效应较大，因此按采用双向承重方案进行布置。结构布置简图见图四。 (II)．荷载标准值计算 1）屋面及楼面均布永久荷载标准值 屋面（不上人）：30厚细石混凝土保护层 22ⅹ0.03=0.06kn/m2 三毡四油防水层 0.4kn/m2 20厚水泥沙浆找平层 20ⅹ0.02=0.4kn/m2 150厚水泥蛭石保温层 5ⅹ0.15=0.75kn/m2 130厚钢筋混凝土板 25ⅹ0.13=3.25kn/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25kn/m2 合计 5.11kn/m2 标准层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kn/m2 100厚钢筋混凝土板 25ⅹ0.1=2.5kn/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25kn/m2 合计 3.30 kn/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 2.0 kn/m2 楼面活荷载标准值 2.0 kn/m2 屋面雪荷载标准值 sk=rⅹs0=1.0ⅹ0.2=2.0 kn/m2 式中r 为屋面积雪分布系数，取1.0。 3）梁荷计算 墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面帖瓷砖（0.5 kn/m2）内墙为0.7874in厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为 0.5+15ⅹ0.24+17ⅹ0.2=4.44 kn/m2 梁体的重力荷载标准值取4.5 kn/m2，所以梁荷为4.44+4.5=8.95 kn/m2，取9 kn/m2，对于顶层及窗洞较大的相应梁荷取6 kn/m2。 （III）．结构设计的依据是设计规范，它是国家建设方针和技术政策在本专业工作中的具体体现。结构设计的原则是安全适用，经济合理，技术先进，施工方便。结构设计的目的是根据建筑布置和荷载大小选择结构类型和构造方案，并确定各部分尺寸、材料和构造方法，同时体现结构设计原则。 本结构采用框架-剪力墙结构体系，其特点为：框架结构的优点是可以提供较大的建筑空间，布置灵活，能为建筑设计 提供丰富的建筑造型；缺点是在较高的建筑中难以控制侧向变形，抗震性能较剪力墙相对薄弱。剪力墙结构的优点是刚度较大，抗震能力较框架强，缺点是剪力墙的间距不宜很大，在建筑空间的布置和利用上受到局限。将框架与剪力墙结合起来共同工作，组成框架-剪力墙结构体系，取长补短，既能提供较大较灵活布置的建筑空间，又具有良好的抗震性能。框架-剪力墙结构体系中的框架，可采用刚框架，也可采用钢筋混凝土框架。其中的剪力墙，如果是单片式的分散布置，则整体布置刚度较小，建筑高度一般在10-20层；如果利用一些永久隔墙或固定用途 图四 结构布置简