摘 要

本计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑学院土木工程专业2015级毕业设计“福州绿地小区办公楼设计”所做的书面成果。本办公楼为钢筋混凝土框架结构，共六层。

在建筑设计部分，主要任务为初步规划几个建筑方案并进行比较，以确定最终的方案，确定具体的建筑构造，做法及材料。

在结构设计部分，首先确定第⑥轴的横向框架作为本次手算的任务，确定其具体所受的荷载，包括恒载，活载，风载，地震作用，并且计算梁板柱的内力，进行组合后即得到各截面的控制内力，然后再进行各构件的配筋计算。

进行了结构方案中的楼梯设计，完成梯段板，平台梁，平台板等构件的内力计算和配筋计算。根据本工程具体地质资料，结构采用独立基础。

结构设计过程中开始一个月的任务是用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行建模和计算，然后在后一个月的时间里选取具有代表性的一榀框架进行手算，使我们既能掌握PKPM等软件的基本应用，还可以把自己本科四年所学的东西作一个深刻的回顾。把手算与电算的结果进行对比，使自己对框架结构的受力特点有更好的认识。

关键词：毕业设计，钢筋混凝土框架结构，办公楼，PKPM，独立基础

Abstract

This calculation book is a written result of the 2015 graduation project of civil engineering major in the school of civil engineering and architecture of wuhan university of technology, fuzhou Greenland community office building design. The office building is a six-storey reinforced concrete frame structure.

In the part of architectural design, the main task is to initially plan and compare several building schemes in order to determine the final scheme and determine the specific building structure, practices and materials.

In the part of structural design, first of all, the transverse frame of the sixth axis is determined as the task of this manual calculation, and the specific loads, including constant load, live load, wind load and seismic action, are determined, and the internal forces of beams and columns are calculated. After the combination, the control internal force of each section is obtained, and finally the reinforcement of each member is calculated.

The task of the first 30 days in the process of structural design is to use the building structure design software PKPM to calculate the whole structure, and then select a representative frame for manual calculation in the next month, which can master the basic application of PKPM software. And be able to make a profound review of what you have learned in four years of undergraduate studies. By comparing the results of manual calculation and computer calculation, we can have a better understanding of the mechanical characteristics of the frame structure.

Key Word: graduation project; reinforced concrete frame structure;office building;PKPM; independent foundation

目录

绪论 - 1 -

Abstract - 2 -

第1章 设计资料 2

1.1 工程名称 2

1.2 工程概况 2

1.3 建筑等级 2

1.4 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 材料选用 3

第2章 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 计算单元选取 4

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计 6

2.4.1 梁截面初选 6

2.4.2 柱截面初选（⑥轴） 7

第3章 框架计算简图及梁柱线刚度 9

3.1 梁线刚度i_b的计算（I=2I₀) 9

3.2 柱线刚度ic的计算(I=I₀) 10

3.3 相对线刚度计算 10

第4章 荷载计算 11

4.1 恒荷载标准值计算 11

4.2 活荷载标准值计算 14

4.3 竖向恒荷载作用下框架受荷总图 15

4.4 风荷载计算 23

4.5 地震作用 24

第5章 内力计算 30

5.1恒荷载标准值作用下的内力计算 30

5.1.1梁端弯矩计算 30

5.1.2计算过程 31

5.2活荷载标准值作用下的内力计算 36

5.2.1梁端弯矩计算 36

5.2.2计算过程 37

5.3风荷载作用下框架内力计算（D值法） 42

5.3.1框架柱反弯点位置计算 42

5.3.2计算过程 42

5.4地震作用下框架内力计算 46

5.5风载作用下框架侧移计算 50

第6章 内力组合 51

第7章 框架梁柱的设计 61

7.1框架梁截面设计（以第五层为例） 61

7.1.1正截面受弯承载力计算 61

7.1.2斜截面受剪承载力计算 65

7.1.3框架梁纵筋的锚固长度 68

7.2框架柱截面设计 69

7.2.1轴压比验算 69

7.2.2柱端弯矩的调整 69

7.2.3框架柱正截面承载力计算 69

7.3构件裂缝宽度验算 82

7.3.1框架梁 82

7.3.2框架柱 85

第8章 板的计算 88

8.1板的布置 88

8.2荷载计算 89

8.3截面设计 89

8.3.1弯矩计算 89

8.3.2配筋计算 92

第9章 楼梯计算 95

9.1设计资料 95

9.2梯段板设计 95

9.3平台板计算 96

9.4平台梁计算 97

第10章 地基基础设计 99

10.1基本概况 99

10.2基础埋深及尺寸的确定 99

10.3地基承载力验算 99

10.3.1地基承载力特征值修正值计算 99

10.3.2初步选择基底尺寸 99

10.3.3地基承载力验算 100

10.3.4地基承载力抗震验算 101

10.3.5地基变形验算 101

10.4基础梁的设计 101

10.5柱下单独基础设计 101

10.5.1基底净反力计算 102

10.5.2基础截面抗冲验算 102

10.5.3配筋计算 104

结束语 107

参考文献 108

致谢 109

绪 论

土木工程是一门实践性很强的学科，本次毕业设计也是我们四年制大学学习的一次很好的实践练习机会。虽然，随着计算机的普及和各种程序的逐渐成熟，设计周期越来越短，计算也越来越简单，但毕竟计算机就是一个程序，只能按编好的程序进行计算。计算结果是否合理、经济、计算模型是否与实际工程相一致，需要人工调整、复核，使我们必须知道计算中的任何一步是如何得到的，以了解和掌握其原理和过程。因此，本次毕业设计不仅需要掌握PKPM的计算建模方法，而且需要手工计算一个框架，以进一步掌握和巩固所学的专业知识。

本次毕业设计的主题是福州绿地小区办公楼的设计。结构设计的主要内容是结构的选择、柱网的布置、梁柱截面的估算，然后用PKPM对整体受力是否合理进行建模和计算。结构设计既要满足梁柱截面的受力要求，要考虑到柱的轴压比，梁柱配筋率，结构整体的位移比，这些都需要我们进行调整，计算完成后再把完整的施工图画出来。手算的任务是选取一榀有代表性的框架进行结构计算，内力计算、组合及验算，主要有以下几个步骤：分层法计算荷载作用下的框架内力，D值法计算风荷载下框架内力，底部剪力法计算地震荷载作用下框架内力，然后通过内力组合获得内力以确定控制截面，再进行各个构件的配筋及验算。以上设计内容涵盖了全校所学的知识，对所学的知识进行了系统化和整合。

第1章 设计资料

1.1 工程名称

福州绿地小区办公楼

1.2 工程概况

建筑总高度为21.96m，共6层，每一层层高为3.6m，楼梯间出屋面高2.5m。室内外高差为360mm，底层室内设计标高±0.000。建筑总面积为3753m²。

1.3 建筑等级

建筑物耐久等级为二级，耐火等级为二级，防水等级为三级。

1.4 设计荷载

基本风压：0.30kN/m²，采用50年一遇的风压值，地面粗糙度B类。

基本雪压：0.30kN/m²，采用50年一遇的雪压值。

1.5 抗震设防

本工程建筑抗震设防类别均为丙类,抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第三组，场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为II类,建筑的设计特征周期为0.45s。框架抗震等级为三级。

1.6 气象资料

（1）主导风向：西南。

（2）风速：冬季平均2.9m/s，夏季平均2.8 m/s，最大风速22.3m/s。

（3）气温：冬季通风计算温度8℃，夏季通风计算温度23℃。

（4）相对湿度：最热月平均79％，最冷月平均76％。

（5）降水：年降雨量867mm，小时最大降雨量为112mm。

1.7 地质资料

本工程建筑场地划分为Ⅱ类，工程建筑场地土层至上而下分述为：素填土：以粘土组成，夹中压缩性土，厚度0.36~0.5m；粘土：半干湿，密实，可塑，厚度0.5~1.5m，承载力特征值f_ak=220kPa。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 材料选用

（1）混凝土：梁、板、柱、基础为C30

（2）墙体：外墙采用250mm厚加气混凝土砌块，分户墙采用200mm厚加气混凝土砌块，内墙采用150mm厚加气混凝土砌块。

（3）钢筋: 柱、梁纵筋:HRB400级（Ⅲ级）

板钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

箍筋：HRB400级（Ⅲ级）

基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

第2章 结构选型

采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面,楼面均采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖,屋面板厚为120mm,楼面板厚为100mm。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯。

2.1 柱网布置

本住宅标准层柱网布置图2.1所示：

2.2 框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

2.3 计算单元选取

框架结构的计算单元如图所示，取⑥轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至一层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.00m，二层楼面标高为3.600m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.6m。框架结构的计算单元选取如图2.2所示：

图2.1 柱网布置图

图2.2 计算单元选取简图

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计

2.4.1 梁截面初选

主梁：1.⑥轴AB﹑CD跨 （一~五层） L=6900mm

h=(1/8~1/18)L=862mm~383mm,取h=450mm; b=200mm

BC跨 L=3000mm

h=(1/8~1/18)L=375mm~167mm,取h=400mm; b=200mm

⑥轴AB﹑CD跨 （六层） L=6900mm

h=(1/8~1/18)L=862mm~383mm,取h=400mm; b=200mm

BC跨 L=3000mm

h=(1/8~1/18)L=375mm~167mm,取h=400mm; b=200mm

2.纵向框架梁⑥～⑦轴 L=4800mm

h=(1/8~1/18)L=600mm~267mm,取h=400mm; b=200mm

3.纵向框架梁④～⑥轴（一层）　　　　　 L=6000mm

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