摘 要

该计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑专业2014级毕业设计“渤海钢铁集团有限公司综合楼设计”进行的书面计算。该综合楼采用的是五层钢筋混凝土框架结构。

我的设计主要分为建筑设计和结构设计两部分。在建筑设计中，我先初步选定几个建筑方案然后在各个方面进行比较，最终选定本设计采用的建筑方案及材料做法，并在指导老师建议下修改了其中不合理的地方，完成了建筑设计并绘制建筑设计图纸。

在结构设计部分，我选取一榀框架进行计算，按照初估梁柱截面尺寸，荷载统计，水平地震作用的侧移验算，风荷载作用下的侧移验算，水平地震作用下横向框架的内力计算，竖向荷载作用下框架的内力计算，框架梁柱配筋，板的配筋计算，楼梯配筋，基础的设计及配筋计算的顺序完成结构设计并绘制出结构设计图纸。

在整个设计过程中，我使用CAD及天正建筑软件绘了制建筑图。在结构设计初期运用PKPM软件对我的设计进行了电算来检验各方面是否符合设计要求，避免手算一榀框架过程中遇到不符合建筑设计规范的情况，能很好的节约时间，同时也能结合手算与电算结果进行对比，检验我的手算成果。

通过以上步骤和方法我完成了该计算书。

关键词:土木工程 建筑设计 结构设计

Abstract

The calculation is based on a written calculation for the 2014 “Graduate Building Design of Bohai Iron and Steel Group Co., Ltd.” for the civil engineering and construction major at Wuhan University of Technology. The building is a five-story reinforced concrete frame structure.

My design is mainly divided into two parts: architectural design and structural design. In the architectural design, I first selected several architectural plans and then compared them in various aspects. Finally, I selected the architectural plans and material practices used in this design and modified the irrational places under the guidance of the teacher and completed the work. Architectural design and draw architectural design drawings. In the structural design part, I choose a frame to calculate, according to the initial assessment of the beam and column section size, load statistics, side-shift calculation of horizontal earthquake effect, side-shift calculation under the effect of wind load, calculation of internal force of horizontal frame under horizontal earthquake. , Calculation of internal forces of the frame under vertical loads, reinforcement of the frame beam, reinforcement of the plate, reinforcement of the stairs, design of the foundation, calculation of the reinforcement, and completion of structural design and drawing of structural design drawings. Throughout the design process, I used CAD and TianZheng building software to draw architectural drawings. In the early stage of structural design, PKPM software was used to perform electrical calculations on my design to verify whether all aspects met the design requirements, avoiding situations in which manual calculations did not meet the architectural design specifications in the process of hand-drawing, which could save time and at the same time. It is also possible to compare hand calculations with computer results to test my hand calculations. Through the above steps and methods I completed the calculation.

Keywords: civil engineering ；architectural design ；structural design

目录

第1章 绪论 6

第2章 结构布置及计算简图 7

2.1结构的选型与布置 7

2.1.1结构选型 7

2.1.2结构布置 7

2.2框架计算简图及梁柱线刚度 7

第3章 荷载统计 9

3.1恒荷载标准值计算 9

3.2活荷载标准值计算 12

3.3竖向荷载下的框架总图 12

3.4风荷载标准值计算 16

3.5风荷载作用下的位移验算 17

3.5.1侧移刚度 17

3.5.2风荷载作用下框架侧移计算 18

第4章 内力计算 19

4.1恒荷载标准值作用下的内力计算 19

4.1.1恒荷载作用下的弯矩计算 19

4.1.2恒荷载作用下的剪力及轴力计算 21

4.2活荷载标准值作用下的内力计算 25

4.2.1活荷载作用下的弯矩计算 25

4.2.2活荷载作用下的剪力及轴力计算 27

4.3 风荷载标准值作用下的内力计算 31

4.4水平地震作用下的内力计算 35

4.4.1重力荷载代表值计算 35

4.4.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算 37

第5章 内力组合 40

5.1框架结构梁内力组合 43

5.2框架结构柱内力组合 46

第6章 计算一榀框架梁、柱配筋计算 52

6.1框架柱的截面设计 52

6.1.1柱（A轴）截面设计 52

6.1.2柱（B轴）截面设计 54

6.1.3柱（C轴）截面设计 56

6.1.4柱（D轴）截面设计 58

6.2柱斜截面受弯承载力计算 60

6.3框架梁的正、斜截面配筋计算 62

第7章 楼梯计算 65

7.1楼梯设计资料 65

7.2楼段板设计 65

7.3平台板设计 66

7.3平台梁设计 66

第8章 基础计算 68

8.1地质情况及基础结构 68

8.2初步确定基础尺寸 69

8.3基础受冲切承载力验算（采用荷载基本组合） 71

8.4配筋计算（采用荷载基本组合） 72

第9章 楼面设计 74

9.1板A配筋计算 74

9.2板C配筋计算 76

9.3板B配筋计算 78

第10章 总结 80

1. 绪论

随着生活质量的不断提高，人们对工作及居住环境有了更高的要求。那就是“高效、舒适、便利” 的工作、学习或居住的建筑环境。办公建筑作为20世纪和21世纪头20年最重要的建筑类型之一，它的现状和发展趋势更是值得关注的。

框架结构作为办公建筑重要的结构形式之一，近年来在世界各地又有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架结构建筑。综合楼结构设计采用采用框架结构，是由于框架结构能够提供较大的室内空间，平面布置较灵活，延性较好、方便施工承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点。因此框架结构体系在办公设施中的应用已越来越广泛。

通过本次设计实例熟悉并能够综合运用大学四年所学的课程和专业知识,能够独立的解决实际工程问题。如房屋的功能布置要求，建筑概念设计的原则，建筑抗震设计的要求，梁、柱、板等构件的设计与配筋要求，以及利用计算机软件和工具绘制建筑和结构施工图。

本次毕业设计，能使我学会查阅规范与图集；通过实例提高查阅相关的规范和资料的动手能力能够初步熟悉规范，锻炼我的独立工作能力、动手能力、计算机应用能力等综合素质，为今后从事土木工程设计与施工奠定基础。

1. 结构布置及计算简图

2.1结构的选型与布置

2.1.1结构选型

我需要设计的综合楼只有5层，为了让结构的整体刚度保证较好，楼面、屋面、楼梯等均采用现浇的结构，基础采用柱下独立基础，屋面板与楼面板都选用100mm厚度。

2.1.2结构布置

本综合楼的结构平面布置如图2.1所示。

框架结构房屋中，柱间距离为了经济一般设为5~8m，该建筑的柱距选取7.2m。根据结构布置，我设计的建筑平面全部都采用双向板，双向板的板厚需要满足h≥0.02L（L为区格短边边长）的条件，楼面板和屋面板的厚度均取100mm。

本建筑的材料选用如下：

混凝土：采用C30

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300

图2.1 结构平面布置图

2.2框架计算简图及梁柱线刚度

1. 对梁、柱的截面尺寸进行估算

1）框架的横梁截面尺寸

框架横梁截面高度，截面宽度，我设计的结构中：

对主梁：取

对次梁：取

2）框架柱的截面尺寸

假定该设计结构的每平米的总荷载设计值为13kN，则底层中柱的轴力设计值约为N=13×7.2×4.65×5=2176.2kN

假定柱的截面尺寸，则柱的轴压比为：

所以该柱截面尺寸假定成立，柱截面尺寸可以定为

1. 确定框架计算简图

本设计框架的计算单元如图2.1所示，框架柱嵌在基础顶面，框架梁与柱刚接。各层柱的截面尺寸不改变，因此梁的跨度应等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面计算到第二层楼面，室内外高差定为-0.45m，基础顶面至室外地坪通常取-0.50m，故基础顶面标高至地面的距离定为-0.95m，二层楼面标高 3.30m，故底层柱高为4.95m。其余各层的柱高从楼面起算到上一层楼面（即层高），均为3.30m。由此可以绘出框架的计算简图，如图2.2所示。

（3）框架梁柱的线刚度计

由于楼板与框架梁的混凝土在一起进行倒浇，可以对中框架梁取

A到D轴的底层柱：

A到D轴的其余各层柱：

令A到D轴的其余各层柱的线刚度为1.0，则余下杆件的相对线刚度为：

框架梁柱的相对线刚度如图2.2所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。

图2.2 计算简图

3.荷载统计

3.1恒荷载标准值计算

1. 屋面（不上人）

找平层：20厚水泥砂浆 0.02×20=0.40kN/m²

防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m²

防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/m²

找平层：20水泥砂浆 0.02×20=0.40kN/m²

找平层：50厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.05×14=0.7kN/m²

保温层：100厚矿渣水泥 0.1×14.5=1.45kN/m²

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：5厚混合砂浆 0.005×17=0.1kN/m²

合计 6.95kN/m²

1. 各层走廊楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²

20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

合计 3.32kN/m²

1. 标准层楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²

20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

合计 3.32kN/m²

1. 梁自重

主梁（）

自重 25×0.3×（0.7-0.1）=4.5kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[(0.7-0.1)×2 0.3]×17=0.26kN/m

合计 4.76kN/m

次梁（）

自重 25×0.25×（0.5-0.1）=2.5kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[(0.5-0.1)×2 0.25]×17=0.1785kN/m

合计 2.68kN/m

基础梁（）

自重 25×0.2×0.4=2.0kN/m

1. 柱自重（）

自重 25×0.6×0.6=9kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×（0.6×4）×17=0.41kN/m

合计 9.41kN/m

1. 外纵墙自重

标准层：

纵墙 （3.3-1.5-0.7）×0.24×18=4.752kN/m

塑钢窗 0.35×1.5=0.63kN/m

抹灰层 （3.3-1.5）×0.81=1.458kN/m

合计 6.84kN/m

底层：

纵墙 （4.95-1.5-0.7-0.4）×0.24×18=7.128kN/m

塑钢窗 0.35×1.5=0.63kN/m

抹灰层 （4.95-1.5）×0.81=2.223kN/m

合计 9.981kN/m

1. 内纵（隔）墙自重

纵墙 （3.3-0.7）×0.2×18=10.44kN/m

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