摘 要

本设计为北京某大学男生宿舍楼设计，主要设计内容包括建筑设计与结构设计。

本设计为六层框架结构，建筑面积5701.50m²，建筑平面、立面体型规则。

建筑设计包括首层、二层、三层、四层、五层、六层建筑平面图，屋顶排水平面图，建筑正立面、左立面、背立面、右立面图，楼梯处剖面图以及相关的设计说明和门窗表。

结构设计包括框架设计、梁板柱的配筋计算、基础配筋计算和楼梯设计。本计算书着重取一榀横向框架计算水平、竖向荷载作用下结构内力，并进行内力组合找出最不利组合，计算配筋。其中设计涉及到底部剪力法、D值法、二次弯矩分配法、塑性铰线法等方法，严格依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010等规范取值计算。

本计算书最后采用PKPM3.1.6版本软件进行建模计算并将手算与电算结果进行对比分析，利用软件得出硂结构施工图。

关键词：建筑设计；结构设计；规范；PKPM

Abstract

This design is designed for the male dormitory building of a university in Beijing, Sichuan, the main design content, including architectural design and structural design.

The design for the four-story frame structure, construction area of 5701.50m², building plane, vertical body rules.

The architectural design includes floor plans for the first, second, third, fourth, fifth and sixth floors, the roof drainage floor plan, the building facade, the left facade, the back facade, the right elevation map, the staircase section and the related design description and doors and windows table.

Structural design includes frame design, reinforcement of beam and column columns, foundation reinforcement calculation and stair design. The calculation of this book focuses on a horizontal frame calculation level, vertical load under the structure of internal forces, and the combination of internal forces to find the most unfavorable combination of calculation reinforcement. Which is related to the bottom of the shear force method, D value method, the second bending moment distribution method, plastic hinge method and other methods, strictly based on 'building structure load specification' GB50009-2012, 'concrete structure design specifications' GB50010-2010, ' Code for seismic design of buildings 'GB50011-2010.

This calculation book finally uses PKPM3.1.6 version software to carry on the modeling computation and carries on the contrast analysis to the calculation result with the calculation result, uses the software to draw the construction plan.

Keywords: architectural design；structural design；specification；PKPM

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计摘要 1

1.2工程概况 1

1.3设计依据 1

1.4结构选型 1

1.5结构缝设置 2

1.6地基与基础 2

1.7建筑平面规则性 2

第2章 梁、柱、板截面尺寸和计算简图 3

2.1结构平面布置图 3

2.2梁、柱、板截面尺寸 4

2.2.1梁截面尺寸 4

2.2.2柱截面尺寸 4

2.2.3板截面尺寸 5

2.3基础埋深 5

2.4框架计算简图 5

第3章 框架刚度计算 6

3.1梁、柱线刚度 6

3.2框架侧向刚度 6

3.3横向框架侧向刚度比验算 9

第4章 重力荷载和水平荷载计算 10

4.1重力荷载标准值 10

4.1.1屋面和楼面永久荷载标准值 10

4.1.2屋面和楼面可变荷载标准值 10

4.1.3梁、柱重力荷载标准值 10

4.1.4墙体重力荷载标准值 10

4.2重力荷载代表值 11

4.3水平地震作用计算 12

4.3.1结构自振周期 12

4.3.2水平地震影响系数 13

4.3.3水平地震作用标准值 13

4.4风荷载作用计算 14

第5章 水平荷载作用下框架结构分析 18

5.1水平地震作用 18

5.1.1剪重比和侧移验算 18

5.1.2内力计算 19

5.2风荷载作用 23

5.2.1侧移验算 23

5.2.2内力计算 24

第6章 竖向荷载作用下框架结构分析 28

6.1计算单元简图 28

6.2荷载计算 28

6.2.1恒载计算 28

6.2.2活载计算 32

6.3内力计算 37

6.3.1恒载内力 37

6.3.2活载内力 47

第7章 内力组合 54

7.1弯矩调幅 54

7.2内力调整 56

7.3内力组合 66

第8章 梁、柱、板截面设计 108

8.1梁截面设计 108

8.1.1内力组合和步骤 108

8.1.2设计参数 108

8.1.3配筋计算 108

8.2柱截面设计 119

8.2.1内力组合和步骤 119

8.2.2设计参数 119

8.2.3配筋计算 119

8.3双向板配筋 130

8.3.1设计参数 130

8.3.2内力计算 130

8.3.3配筋计算 131

第9章 基础设计 134

9.1设计资料 134

9.2基础梁 134

9.3 D轴柱独立基础 134

9.3.1荷载计算 134

9.3.2基础底面尺寸 135

9.3.3基础立面尺寸 136

9.3.4基础配筋 138

9.4 B、C双柱联合基础设计 140

9.4.1荷载计算 140

9.4.2双柱联合基础底面尺寸的确定 140

9.4.3 双柱联合基础内力计算 141

9.4.4 双柱联合基础高度验算 142

第10章 楼梯设计 144

10.1设计参数 144

10.2梯段板设计 144

10.3斜梁设计 145

10.4平台板设计 147

10.5平台梁设计 148

第11章 手算和电算结果对比分析 151

11.1 恒载和活载作用下的内力 151

参考文献 152

结 论 153

致 谢 154

第1章 绪论

1.1设计摘要

本设计为北京某大学男生宿舍楼，主要设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。

建筑设计包括平面、立面和剖面设计。该教学楼（不包含散水和台阶）长57.50m，宽16.70m，高22.5m，占地面积为950.25m²（不包含散水和台阶），建筑面积为5701.50m²。层数6层，层高3.6m，室内外高差0.45m。外墙厚250mm，内墙厚200mm，女儿墙高0.9m，墙厚250mm，屋面为不上人屋面。

结构设计包括框架设计、构件设计和基础设计等，其中，框架采用钢筋混凝土纵横向框架承重布置方案，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。

1.2工程概况

本工程为钢筋混凝土框架结构，填充墙采用加气混凝土砌块。设计使用年限为50年，防火等级为二级，建筑安全等级为二级，地面粗糙度为B类。

依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，北京市地区基本雪压S₀=0.40kN/m²，基本风压omega;₀=0.45kN/m²。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版），本建筑按抗震设防烈度8度第一组，设计基本地震加速度值为0.20g，抗震等级为二级。

Ⅱ类场地，地表下土层分布均匀，地基承载力特征值fnof;_ak=180kPa。

1.3设计依据

《民用建筑设计通则》GB50352-2005 中国建筑工业出版社

《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010 中国建筑工业出版社

《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中国建筑工业出版社

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 中国建筑工业出版社

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 中国建筑工业出版社

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 中国建筑工业出版社

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版） 中国建筑工业出版社

《建筑结构制图标准》GB/T50105-2010 中国建筑工业出版社

《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005 中国建筑工业出版社

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 中国建筑工业出版社

1.4结构选型

本宿舍楼采用钢筋混凝土框架结构，由梁、柱通过节点连接组成的结构体系承受竖向荷载和水平荷载，墙体起围护和隔断作用，具有建筑平面布置灵活、结构传力可靠等优点。

框架为纵横向承重，横向框架与纵向框架均设置主梁承担竖向荷载，楼板为现浇板，直接将荷载传递给主梁。

1.5结构缝设置

为了应对混凝土收缩、温度变化引起的膨胀变形，基础不均匀沉降引起的建筑物开裂，满足结构防震要求等，依据混凝土规范、地基基础设计规范以及抗震规范要求设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。

考虑到结构缝对建筑外形、装修、防渗、保温、隔声以及结构构件传力、施工难度等方面的影响，遵循“一缝多能”原则，将以上三种结构缝合并成一缝布置。

1.6地基与基础

地基基础设计应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为甲、乙、丙三个设计等级，依据地基基础设计规范规定，本宿舍楼地基基础设计等级定为丙级。另根据本宿舍楼建筑等级，参照规范要求可不做地基变形验算。

本宿舍楼横向框架中跨跨度较大，考虑到地基承载力特征值和基础宜浅埋等条件，基础形式采用柱下独立基础。

1.7建筑平面规则性

依据抗震规范关于建筑平面规则性指导意见，本设计建筑平面规则。

第2章 梁、柱、板截面尺寸和计算简图

2.1结构平面布置图

图2.1 1~6层梁、柱结构布置图（单位：mm）

2.2梁、柱、板截面尺寸

2.2.1梁截面尺寸

框架主梁截面高度取其计算跨度的1/18~1/10，截面宽度取截面高度的1/3~1/2，考虑到6层屋面为不上人屋面，活荷载较小，保持和其它层横梁截面尺寸相同。

表2.2.1 1~6层梁截面尺寸（单位：mm）

楼层	横梁（btimes;h）		纵梁（btimes;h）	悬挑梁（btimes;h）
	AB跨、CD跨	BC跨
1~6	250times;600	250times;600	250times;600	250times;600/400

注：框架梁截面宽度、高宽比、跨高比符合《混 凝土结构设计规范》GB50010-2010第11.3.5

条规定。

2.2.2柱截面尺寸

利用框架柱轴压比限值估算柱截面尺寸：

，

式中:—截面面积；

—地震作用组合下柱的轴向压力设计值；

—混凝土轴心抗压强度设计值；

—柱轴压比限值；

—考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取

1.2，不等跨内柱取1.25；

—按简支状态计算的柱的负载面积；

—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12-15kN/m²；

—演算截面以上楼层层数。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版）第6.1.2条、第6.1.3条、第6.3.5条以及第6.3.6条规定，查得本宿舍楼为丙级建筑物，抗震等级按规定查规范得为二级，柱轴压比限值为0.75，矩形截面柱高度和宽度不宜小于400mm。

混凝土强度等级按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010取用C35，查得fnof;_c=16.7N/mm²，fnof;_t=1.57N/mm²，g_E取15kN/m²。

由公式计算第一层柱截面面积：

边柱：

（考虑悬挑阳台）

中柱：

柱截面取为正方形，，取500mm，柱截面尺寸btimes;h=500mmtimes;500mm，1~6层柱截面尺寸统一。

2.2.3板截面尺寸

板平面尺寸btimes;h（单位：mm）：3800times;6600 3000times;3800

6600/3800=1.74lt;2、3800/3000lt;2，依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第9.1.1条和第9.1.2条规定，各板按照双向板计算，板厚不小于跨度（以短边计）的1/40，3800/40=95mm，取100mm，各层板厚统一。

2.3基础埋深

柱下独立基础，基础埋深1.25m（自室外地坪算起），室内外地坪高差为0.45m。

2.4框架计算简图

⑤轴横向平面框架计算简图如图2.4所示。柱的截面形心线作为柱轴线，梁轴线取板面。2~6层柱计算高度为层高，取3.6m；1层柱计算高度取至基础顶面，即3.6 0.45 1.25-1.0=4.3m。

图2.4 ⑤轴框架计算简图（单位：mm）