摘 要

本设计计算书是围绕武汉理工大学土木工程专业14级毕业设计题目“襄阳白云湖岸1#商业楼设计”所做的一榀框架计算书，整座商业楼是共有五层的钢筋混凝土的框架结构。本次毕业设计包括建筑图设计，结构结算和施工图绘制等内容，在一榀框架计算过程中涉及结构的选型，构件尺寸的选择，内力的计算和构建配筋等内容。

在最初的建筑图设计中，参考现有的一些混凝土框架结构的选型和施工方法，结合场地条件，确定了建筑设计方案，然后先运用PKPM软件进行结构建模和计算，对计算结果进行调整，为一榀框架的计算奠定基础。

在一榀框架计算时，首先选取第C轴横向框架成为本次一榀框架计算的对象，然后对选取的一榀框架进行荷载组合和内力计算，得到梁、柱各个截面控制内力，根据控制内力计算并配筋。

此外，对结构的楼梯和基础进行计算和设计，对楼梯梯梁和梯段板进行配筋设计，基础采用独立阶梯基础，根据据算出的控制内力进行设计计算。

关键词：商业楼，毕业设计，钢筋混凝土框架结构，PKPM，一榀框架的计算

Abstract

The design and calculation book is a frame calculation book about the design of the 14 grade graduate design of civil engineering of Wuhan University of Technology, "the design of 1# commercial building on the Bank of Baiyun Lake in Xiangyang". The whole commercial building is a frame structure of five layers of reinforced concrete. The graduation design includes the design of the architectural drawings, the settlement of the structure and the drawing of the construction drawings. In the course of a frame calculation, the selection of the structure, the selection of the size of the component, the calculation of the internal force and the construction of the reinforcement are involved.

In the initial design of architectural drawings, referring to the selection and construction methods of some existing concrete frame structures, the architectural design scheme is determined in combination with site conditions. Then, PKPM software is used to model and calculate the structure, and the calculation results are adjusted to lay the foundation for the calculation of a frame.

In the calculation of a frame, the transverse frame of the C axis is selected as the object of the frame calculation first. Then the load combination and internal force calculation are carried out to the selected frame, and the internal forces of each section of the beam and column are controlled, and the internal forces are calculated and reinforced according to the internal forces.

In addition, the staircase and the foundation of the structure are calculated and designed. The design of the staircase beam and the ladder plate is designed. The foundation is based on the independent staircase base, and the calculated internal force is calculated according to the calculated internal force.

Key Word: commercial building, graduation design, reinforced concrete frame structure, PKPM, calculation of a frame.

目录

摘 要 - 3 -

Abstract - 4 -

绪 论 - 1 -

1 设计资料 - 2 -

1.1 工程名称 - 2 -

1.2 工程概况 - 2 -

1.3 确定建筑等级 - 2 -

1.4 确定设计荷载 - 2 -

1.5 抗震设防 - 2 -

1.6 气象资料 - 2 -

1.7 地质资料 - 3 -

1.8 选用材料 - 3 -

2 结构选型 - 4 -

2.1 柱网布置 - 4 -

2.2 框架结构承重方案的选择 - 4 -

2.3 选取计算单元 - 4 -

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计 - 7 -

2.4.1 梁截面初选（C轴） - 7 -

2.4.2 柱截面初选（C轴） - 8 -

3 侧移刚度的计算 - 10 -

3.1 梁线刚度i_b的计算（I=2I₀) - 10 -

3.2 柱线刚度ic的计算(I=I₀) - 10 -

3.3 相对线刚度计算 - 10 -

4.1 恒荷载标准值计算 - 12 -

4.2 恒载作用下框架的所受荷载 - 14 -

4.2.1框架梁的恒载 - 15 -

4.2.2柱纵向集中恒荷载计算 - 19 -

4.3 恒载作用下框架的内力计算 - 21 -

5活荷载标准值计算 - 32 -

5.1活荷载标准值 - 32 -

5.2活载作用下框架所受荷载 - 32 -

5.2.1屋面与楼面活载 - 32 -

5.2.2柱的集中力 - 34 -

5.3 活载作用下框架的内力计算 - 35 -

6 风荷载作用 - 43 -

6.1 风荷载标准值 - 43 -

6.2 侧移刚度D - 45 -

6.3 风荷载作用下框架侧移计算 - 45 -

6.4 框架柱的剪力分配计算 - 47 -

6.5 框架柱反弯点高度的计算 - 48 -

6.6 框架柱端的剪力弯矩及梁端的弯矩计算 - 49 -

7 水平地震荷载作用 - 54 -

7.1 重力荷载代表值的计算 - 54 -

7.1.1顶层重力荷载代表值 - 54 -

7.1.2 二、三、四层重力荷载代表值 - 54 -

7.1.3一层重力荷载代表值 - 55 -

7.1.4基础层重力荷载代表值 - 55 -

7.2 水平地震作用力的计算（基底剪力法） - 55 -

7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 - 57 -

7.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） - 58 -

8 荷载和内力组合 - 64 -

8.1 梁的内力组合 - 66 -

8.1.1梁的内力组合计算 - 66 -

8.1.2 框架梁组合的剪力设计值 - 69 -

8.2 柱的内力组合表 - 70 -

8.2.1 柱的内力组合计算 - 70 -

8.2.2 柱的剪力设计值 - 72 -

9 框架梁、柱配筋 - 73 -

9.1 框架横梁配筋 - 73 -

9.2 框架柱配筋 - 77 -

10 板的配筋 - 85 -

10.1 双向板计算 - 85 -

10.1.1 荷载设计值 - 86 -

10.1.2 内力计算 - 86 -

11 楼梯设计 - 90 -

11.1 设计参数 - 90 -

11.2 基本资料 - 90 -

11.3 计算过程 - 91 -

11.4 计算结果(为每米宽板带的配筋) - 93 -

11.5 裂缝宽度验算 - 94 -

12 基础设计 - 98 -

12.1 设计依据 - 98 -

12.2 计算信息 - 98 -

12.3 计算参数 - 100 -

12.4 计算作用在基础底部弯矩值 - 101 -

12.5 验算地基承载力 - 101 -

12.6 基础冲切验算 - 102 -

12.7 受剪承载力和局部受压验算 - 109 -

12.8 基础受弯计算 - 110 -

12.9 受计算配筋 - 111 -

结束语 - 114 -

参考文献 - 115 -

致谢 - 117 -

绪 论

作为本科期间的最后一项学习任务，毕业设计对我们具有十分重要的意义。它要求我们要把本科四年以来学习的所有知识全都联系起来，融会贯通，再应用到实践中去，对于有我们既是一次难得的锻炼机会，又是一次艰巨的挑战。随着社会的进步和计算机技术的发展，很多结构设计软件方兴未艾，被设计师们广泛应用，虽然计算机程序的出现会让我们的效率提高很多，计算也不容易出现错误，但长此以往也会让我们渐渐忽视理论基础和原理的重要性。因此，在本次的毕业设计中，除了对结构进行PKPM和探索者电算之外，对选取的一榀框架进行手算也是尤其重要的内容。通过这次的毕业设计，我们可以知道框架结构计算的所有流程和 计算方法，真正做到知其然，亦知其所以然，进一步的掌握和巩固了所学习的专业知识。

本次设计的题目是“襄阳白云湖岸1#商业楼设计”，首先进行结构选型并绘制建筑平面图，然乎运用PKPM对结构计算调整，然后根据计算的结果绘制梁、板、柱、楼梯和基础的施工图，最后选取最有代表性的一榀框架进行内力计算和设计配筋并与电算结果进行比对，发现计算过程中的问题并寻找解决方法，将所学的知识通过毕业设计加深理解，巩固掌握。

1 设计资料

1.1 工程名称

襄阳白云湖岸1#商业楼设计

1.2 工程概况

整个商业楼总高度为22.9m，一共5层，第二层至第五层的层高为4.2m，第一层的层高为4.8m，建筑内外的高差是150mm，房顶的女儿墙高度为1.3m，底层的室内设计标高为±0.000。

1.3 确定建筑等级

建筑物耐久等级为二级，耐火等级为二级，防水等级为二级。

1.4 确定设计荷载

基本风压根据规范采用：，采用50年一遇的风压值，地面粗糙度C类。

基本雪压：，采用50年一遇的雪压值。

1.5 抗震设防

根据规范要求，商业楼建筑抗震设防的类别为丙类,抗震设防的烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为II类,建筑的设计特征周期为0.35s。框架抗震等级为四级。

1.6 气象资料

查阅襄阳地区的相关气象资料规范，襄阳地区主导风向为夏季东南风，冬季东北风。风速为冬季平均2.9m/s，夏季平均2.8 m/s，最大风速22.3m/s；最热月平均温度27.8^oC，最冷月平均温度为2 ^oC； 极端最高温度为42.5 ^oC，极端最低温度为－13.1 ^oC；最热月平均相对湿度79％，最冷月平均相对湿度62％；平均的年降雨量为1126.1mm，最大暴雨强度为49mm/h，最大降雨量为325.6mm，最大积雪深度为321mm。

1.7 地质资料

Ⅱ类建筑场地，场地的土层至上而下分别为：素填土、夹中压缩性土，承载力特征值fak=110kPa；半干湿，密实，可塑的粉质粘土，厚度1.8~15.3m，承载力特征值fak=300kPa。施工时应做好防排水，回填时采用不透水材料分层夯实。

1.8 选用材料

（1）混凝土：

（2）墙体：

（3）钢筋:

2 结构选型

结构体系采用现浇的钢筋混凝土框架结构。屋面和楼面均采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖,建筑的屋面板和楼面板经过计算厚度选用110mm，楼梯为板式楼梯。

2.1 柱网布置

本商业楼标准层柱网的布置图2.1所示。

2.2 框架结构承重方案的选择

结构所承受的竖向荷载（恒载和均布活载）直接作用在主梁上或经过次梁再间接传递给主梁，主梁将力传递给框架柱，最后传给基础，作用在地基上。

2.3 选取计算单元

选取C轴上的一榀框架进行计算，假定框架柱与基础顶面刚接，框架柱与框架梁也刚接，计算单元如图2.2所示。由于各层柱的截面尺寸固定不变，所以框架梁的长度等于柱截面形心所在轴线之间的距离。柱高的确定，底层柱从基础顶面起算，算至第一层的楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.500m，二层楼面标高为4.8m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，均为4.2m。计算单元的立面如图2.3所示。

图2.1 柱网布置图

图2.2 计算单元选取简图

图2.3 计算单元立面示意图

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计

2.4.1 梁截面初选（C轴）

主梁：⑥～⑨轴 L=5700mm

⑨～轴 L=8400mm

BC轴　　　　　L=4200mm

CD轴　　　　　L=4200mm

次梁: BC轴 L=4200mm

CD轴 L=4200mm

2.4.2 柱截面初选（C轴）

框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：

为简便计算，可将公式简化为：

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