第二章
方案论述
1 2.1 建筑方案论述
1 2.1.1 设计依据
（1）
依据 04 级土木工程专业毕业设计任务书。
（2）
遵照国家规定的现行相关设计规范。
2 2.1.2 设计内容、建筑面积、标高
（1）本次设计的题目为“学生公寓楼”。该工程位于某市，为永久性建筑，建筑设计使用年限 50 年，防火等级二级。
（2）本建筑主体结构为五层，层高均为 3.4m 。建筑面积：5245m 2 ，占地面积：1049m 2 。
（3）室内外高差 0.450m，室外地面标高为-0.450m。
3 2.1.3 房间构成和布置
（1）房间构成
本工程为学生公寓楼，根据任务书的要求，此次设计的公寓楼中有很多不同使用功能的用房。
（2）房间布局
充分考虑公寓楼各种房间在功能和面积等方面的不同，尽量做到功能分区清晰，各功能分区之间联系紧密，以及结构布置合理等，在设计中主要注意了以下几点：
①为了方面学生,做到一人为本,在公寓内设置了自习室和学生活动室。
②由于建筑物是 L 形，在转角处出现了一个黑房间，不适合居住，所以把它作为储藏室，合理利用了空间。
③把卫生间布置在走廊的阴面，且通风良好以减少异味；考虑到上下层管道的合理性问题，各层卫生间都上下对齐布置。
2.14 .4 采光和通风
本建筑主体结构采用内廊式，内廊式建筑的采光和通风是一个比较棘手的问题，如何做好内廊的采光和通风，满足建筑规范的要求就显得很重要。
建筑中的房间，主要都采用了开大窗的形式，足以满足建筑对采光和通风的要求，为学生的居住提供了一个舒适的环境。由于是本建筑地处南方，窗户大并不会影响到建筑的保温和节能，因此采用双层中空玻璃塑钢窗，更好的满足采光要求. 5 2.1.5 防火及安全
防火和安全是现代建筑中的一个需要重点考虑的因素。在本设计中，走道，楼梯宽度，房间门的宽度，走道长度，采光等均严格按照国家建筑防火规范进行设计，满足防火疏散的要求。
6 2.1.6 各部分工程构造
（1）
屋面：为不上人屋面
防水层：改性沥青防水层
20mm 厚 1:3 水泥沙浆找平层
80mm 厚苯板保温层
150mm 焦渣找坡 100mm 厚钢筋混凝土板 20mm 厚混合砂浆抹灰 （2）
楼面：
水磨石地面
100mm 厚钢筋混凝土板 （3）
厕所：
面砖地面 20mm 厚水泥砂浆保护层
防水剂（2 道）
15mm 厚水泥砂浆找平
100mm 厚钢筋混凝土板 （4）室外台阶：
花岗岩条石
30 厚 1：3 干硬性水泥砂浆结合层
100 厚 C15 现浇混凝土
300 厚中粗砂垫层 （5）墙体：
① 外墙
20 厚 1：3 水泥砂浆抹灰
370 厚空心砖墙体
20 厚水泥砂浆抹面
② 内墙
20 厚 1：3 水泥砂浆抹灰
180 厚空心砖 楼梯间 240 实心砖墙
20 厚水泥砂浆抹面 （6）门窗构件：
本建筑中窗均采用塑钢窗，除正门采用玻璃门外，其他门均采用实木门。
7 2.1.7 本建 筑设计的主要特点
本建筑的主要特点为采用内廊式符合学生的方便要求。各功能区分区清晰，结构形式较为简单，建筑外墙面采用白色墙砖装饰能够给人一种简洁明快，朝气蓬勃的感觉。主体结构是五层，房间布置合理，经济实用。
2.2 结构方案论述
1 2.2.1 基本资料
（1）抗震条件：
本工程抗震设防烈度为 7 度（0.1g）。
（2）气象条件：
该地区基本雪荷载 0.40kN/m 2 ，基本风压：0.4kN/m 2.
（3）工程地质条件：
Ⅱ类场地，地下水最高水位距地表 0.30m。
2 2.2.2 结构形式和基础形式
（1）结构形式 目前，多层建筑结构中常采用的结构形式有砌体结构，钢筋混凝土结构和钢结构，这三种结构各有它们自己的特点。
砌体结构以砖墙为主体，加配钢筋混凝土圈梁和构造柱，因此可根据各地情况的特点因地制宜、就地取材、降低造价，是理想的多层建筑结构形式。但是由于砌体结构由砖墙承重决定了它的开间和进深受到了一定的限制，而且砌体结构对抗震也非常不利。而本设计又是一个位于抗震 7 度设防地区的综合楼工程，这就决定了本设计不适合采用砌体结构。
钢结构具有强度高、构件重量轻、平面布置灵活、抗震性能好施工速度快等特点。但由于我国钢产量不多，而且施工技术也不是很成熟，因此钢结构建筑造价特别高，因此目前钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种建筑及其他土木工程结构中，而很少运用于五，六层的商业或办公建筑中，因此本设计也不适合采用钢结构。
现浇钢筋混凝土框架结构是一种抗震性能好，施工技术成熟，原材料资源丰富，成本和能耗较低，可模性、整体性、刚性，防火性能和耐久性能均较好的结构形式，而且框架结构具有房间布局灵活等特点。所以现浇钢筋混凝土框架结构已经成为现代工程建设中的主要结构型式。正因为现浇钢筋混凝土框架结构有这些特点，而且随着商品混凝土、钢模板和一些新的施工工艺的涌现，现浇框架结构的建筑周期极大缩短、施工质量明显提高、建筑造价不断降低，这些符合了的结构特点和施工要求，符合当地的施工条件，所以本设计将现浇钢筋混凝土框架结构作为其主要结构形式。
（2）基础形式 基础可以分成深基础和浅基础。考虑到本建筑自重较小，地质条件良好，从技术需要的角度考虑选择天然地基上的浅基础。目前多层框架结构中最常用的浅基础形式有无筋扩展基础，柱下钢筋混凝土独立基础，柱下钢筋混凝土条形基础。其中无筋扩展基础
是刚性基础，所选材料抗拉强度大但抗拉和抗弯强度很低，设计时，要求一定的刚性角，所以基础相对很高，基坑深度加大，基底压力增加，也不利于抗震。柱下钢筋混凝土条形基础则多用于处理地基软弱而荷载又较大时的工程问题。根据本工程的地质勘测资料显示，本工程地下水最高水位距地表 0.30m，地下水位比较浅。另外，地下土层地质良好，没有软弱层，而且地下-1.5m 处为中砂层，地基承载力比较高，因此采用施工方便，技术成熟的柱下独立基础更为经济适用。
3 2.2.3 结构尺寸及采用的材料
框架柱，梁及楼板，楼梯等均为现浇混凝土结构：
（1）框架柱 框架柱截面尺寸为 600600mm。采用 C30 混凝土；纵筋采用 HRB335 级钢筋，箍筋采用 HPB235 级钢筋。
（2）框架梁 框架纵梁截面尺寸为 300700mm，框架横梁截面尺寸为 250500（550）mm 和250300（400）mm，采用 C25 混凝土；纵筋采用 HRB400 级钢筋，箍筋采用 HPB235级钢筋。
（3）现浇板 房间的现浇楼板板厚度为 100mm，走廊的现浇板厚度为 100mm，采用 C25级混凝土；HPB235 级钢筋。
（4）基础 基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础，基础底面尺寸为 30003000mm，基础高度为 1000mm，混凝土强度等级为 C25；采用 HRB335 级钢筋。基础底做 100mm厚 C15 混凝土垫层。
（5）楼梯 楼梯为现浇折板式楼梯，并设有平台梁，楼梯踏步宽度为 300mm，高度为150mm，楼梯斜板厚度为 130mm，混凝土强度等级为 C25，采用 HPB235 级钢筋。平台梁截面尺寸为 200400mm ， 混凝土强度等级为 C25，纵向钢筋采用 HRB335级钢筋，箍筋采用 HPB235 级钢筋。
（6）墙体
填充墙，外墙 370mm 厚空心砖墙，内墙 180mm 厚空心砖,楼梯间采用 240实心砖墙；砂浆等级为 M5。
4 2.2.4 荷载种类及其组 合
（1）荷载种类
荷载可分为恒荷载，活荷载，风荷载和地震荷载，其中地震荷载在设计中只考虑水平地震荷载，不考虑竖向地震荷载。
（2）荷载组合 在荷载组合中分别考虑无地震作用下的组合和有地震作用下的组合。其中梁端取最大负弯矩和最大正弯矩所对应的组合，以及最大剪力所对应的组合；梁跨中取最大正弯矩对应的组合；柱取最大弯矩绝对值，最大轴力和最小轴力三者所对应的组合。
5 2.2.5 计算方法
用底部剪力法计算水平地震作用；用D值法计算框架结构在水平地震作用下的内力；用力矩二次分配法计算竖向荷载作用下的框架内力。
第三章
荷载计算
1 3.1 荷载汇集及截面尺寸的选取
3.1.1 截面尺寸选取
（1）框架柱：
根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：N/f c bh≤0.9（三级框架）
3-1
（框架柱的负荷面积内恒载按 10kN/m2 初估，活载为 0kN/m 2 ）
N=(1.2×10+1.4×2)×一根柱的负荷面积×层数
由 A≥N/0.9f c
取 b c =h c =600×600mm （2）框架梁：由挠度、裂度控制 h=(1/8～1/14)l
b=(1/2～1/3)h
选定纵向框架梁截面尺寸为 b b ×h b =300mm×700mm
选定横向框架梁截面尺寸为 b b ×h b =250mm×500mm；
次梁截面尺寸为(1/14～1/18)l，选定 b b ×h b =200mm×400mm; （3）楼板厚度：1/40×3000=75mm 取 h=100mm
楼梯板选为 130mm 3.1.2 荷载汇集
（1）恒载
1）屋面（不上人）：
改性沥青防水层
0.3kN/m2
20mm 厚 1﹕3 水泥砂浆找平
20×0.02=0.4kN/m2
100mm 厚再生聚苯乙烯板保温
3.5×0.1=0.35kN/m2
焦渣找坡最薄处 30mm 平均厚 120 mm
10×0.12=1.2kN/m2
100mm 厚钢筋混凝土板
25×0.10=2.5kN/m2
20mm 厚板下抹灰
17×0.02=0.34kN/m2
∑ =5.10kN/m2
2）楼面：
水磨石地面
0.65kN/m2
100mm 厚钢筋混凝土板
2.50kN/m2
20mm 厚板下混合砂浆抹灰
0.34kN/m2
∑ =3.5kN/m2
3）梁重：（考虑梁上抹灰，取梁自重 26kN/m3 ）
纵向框架梁：26×0.70×0.3=5.46kN/m 横向框架梁：26×0.50×0.25=3.25kN/m 次
梁：
26×0.40×0.20=2.08kN/m 4）墙重：（砌体与抹灰之和）
外墙：
底
层：19×0.37=7.03 kN/m2
其他层：9.8×0.37=3.626 kN/m2
内墙：
底
层：19×0.24=4.56 kN/m2
其他层：9.8×0.24=2.352 kN/m2
抹灰：外墙面外抹灰：20 厚水泥砂浆
0.40kN/m2
外墙面内抹灰及内墙面抹灰：20 厚石灰砂浆 0.34 kN/m2
总墙重：外墙：3.626+0.4+0.34=4.366 kN/m2
内墙：2.352+0.34×2=3.032 kN/m2
卫生间墙：4.56+0.4+0.4=5.36 kN/m 2
楼梯墙：4.56+0.34+0.34=5.24 kN/m2
5）柱：27×0.60×0.60=9.72kN/m（考虑到柱子抹灰，取柱子自重 27kN/m3 ）
6）门、窗：
门：0.2kN/m2
窗：0.4kN/m 2
（2）活荷载：
寝室：2.0 kN/m2
卫生间：2.0 kN/m2 (旅馆、办公楼)；2.5 kN/m 2 (学校) 走廊、门厅、楼梯 ：2.0 kN/m2 (旅馆)；2.5 kN/m 2 (办公楼、学校) 屋面活载：0.5 kN/m2 (不上人屋面)
；2.0 kN/m 2 (上人屋面)
该市雪载：0.4 kN/m2
该市基本风压：
0.4kN/m 2
2.计算简图及层数划分如图：
图 3-1 计算简图及层数划分
3.各层重力荷载代表值计算如下：
重力荷载 G5 计算(五层上半层)
女 儿 墙：现浇钢筋混凝土，高度 0.9M，厚度 0.10M
26 kN/m3 ×108.72×0.10M×0.9M= 254.41 kN
屋面自重：
5.10 kN/m2 ×[45M×16.2M] = 3717.9 kN
纵向框架梁：5.46 kN/m×45M×4 根= 982.8 kN
横向框架梁：3.25 kN/m×6.6M×12 根= 257.4 kN
次 梁：
2.08 kN/m×6.6M×20 根= 274.56kN 柱
子：
9.72 kN/m3 ×3.4M/2×24 根= 203.37 kN 外
墙：
4.336 kN/m2 ×[外墙周长×层高/2 – 窗洞面积 ]
=4.336×[3.4/2×125.76-1.4×(1.8×3×9+1.5×2+1.8×2)]=815.639 kN 内 纵 墙：
3.032 kN/m2 ×[内纵墙长度×层高/2 – 门洞面积] =3.032×4.2/2×(9×9+5.4)=550.13 kN 内 横 墙：
3.032 kN/m2 ×[内横墙长度×层高/2 – 门洞面积] =3.032×4.2/2×6×6.6+5.36×4.2/2×3×6.6+5.24×4.2/2×1×6.6=547.64 kN
窗重量：0.4kN/m2 ×[层高/2 范围内的窗洞总面积] = 0.4×[1.4×(1.8×3×9+1.5×2+1.8×2)]=30.912 kN
门重量：0.2kN/m2 ×[层高/2 范围内的门洞总面积]=0 kN 五层上半层的恒载
∑恒= G5 恒
五层上半层的活载：考虑抗震取雪载 0.5kN/m2
，(无震组合取屋面施工荷载 0.5kN/m 2 )
∑活=0.5kN/m2 ×（45×16.2）=364.5 = G5活
G5=∑恒+0.5∑活= G5 恒 +0.5 G5 活 =7887.741+0.5×364.5=8069.991 kN
重力荷载 G4 计算 (五层下半层+四层上半层)：
五层下半层
柱
子：233.28×3.4/2=396.57 kN 外
墙：4.366×[3.4/2×125.76-1.0×（1.8×3×9+1.5×2+1.5×2+1.8×2）]=679.31 kN 内纵墙：3.032×3.4/2×（9×9+5.4-20×1）=342.25 kN 内横墙：
3.032×3.4/2×6×6.6+5.36×3.4/2×3×6.6+5.24×3.4/2×1×6.6=469.4kN 窗重量：0.4×1.0×（1.8×3×9+1.5×2+1.8×2）= 21.36 kN
门重量：0.2×2.1×1×20=8.4kN
∑恒 5 下 =1917.9 kN 四层上半层 楼板自重：
2967.3 kN
纵向框架梁：982.8 kN
横向框架梁：257.4+35.1=292.5 kN
次 梁：
274.56 kN 柱
子：
233.28×3.4/2=396.57 kN 外
墙：
4.336×[3.4/2×125.76-（3.4/2-0.7）×(1.8×3×9+1.5×2+1.8×2)]= 679.31 kN 内 纵 墙：
3.032×[3.4/2×(9×9+5.4)-20×1×0.15]=436.24kN 内 横 墙：
3.032×3.4/2×6×6.6+5.36×3.4/2×3×6.6+5.24×3.4/2×1×6.6=443.32kN
窗重量：
0.4×（3.4/2-0.7）×(1.8×3×9+1.5×2+1.8×2)]=27.6 kN
门重量：
0.2×（3.4/2-1.6）×1×20=0.4kN
∑恒4上 =6501kN
∑恒= G4 恒
...