摘 要

本文为拟建在某市的多层高校教学楼的设计说明书。教学楼总建筑面积约为12000平方米，总建筑高度为21米，建筑层数为5层，采用钢筋混凝土框架结构设计方案，从建筑实际适用的情况确定其结构布置方案与结构的形式，并根据地质条件确定基础的选型。

本次设计选取了一榀代表性的框架进行内力计算、内力组合、截面设计与基础设计。首先根据建筑图确定框架的布局与尺寸，统计屋面、梁与柱子、墙等恒载与雪荷载、楼面、屋面等的活载产生的内力，确定框架受荷，然后分别运用D值法与分层法计算水平地震与风产生的内力并验算其每一层楼的位移。之后运用上面计算得到的数据进行内力组合找出最不利内力,进行构件计算与梁、柱截面设计。楼板采用PKPM进行设计。基础的边柱采用柱下独立基础，内柱采用双柱联合基础。最后根据计算书得出结构施工图。

本文特点：将大学期间所学的理论联系实际，并采用CAD制图与PKPM辅助设计。

关键词：框架结构；结构设计；柱下独立基础；抗震设计

Abstract

This paper is the design specification of the multi-storey university teaching building to be built in a city. The total construction area of the teaching building is about 12000 square meters, the total building height is 21 meters, and the number of building floors is 5 stories. The reinforced concrete frame structure design scheme is adopted to determine the structural layout scheme and structure form from the actual applicable situation of the building. The selection of foundation is determined according to geological conditions.

In this design, a representative frame is selected for internal force calculation, internal force combination, section design and foundation design.Then the internal forces caused by horizontal earthquakes and wind are calculated by D-value method and stratification method respectively and the floor displacement is checked.After that, the data obtained from the above calculation are used to find out the most unfavorable internal forces through the combination of internal forces, and the component calculation and the beam and column section design are carried out.The floor is designed by PKPM. The side column of the foundation adopts the singular formation and column, and the inner column adopts the combined foundation. Finally, the construction drawing is obtained according to the calculation book.

The characteristics of this paper are as follows: the theory learned during the university is combined with practice, and CAD drawing and PKPM aided design are adopted.

Key Words：frame structure; structural design; single foundation under column

; seismic design

目录

第1章 绪论 1

第2章 荷载统计 3

2.1 恒荷载标准值计算 5

2.1.1屋面 5

2.1.2各层走廊楼面 5

2.1.3标准层楼面 5

2.1.4梁自重 5

2.1.5柱自重 6

2.1.6外纵墙自重 6

2.1.7内纵墙自重 6

2.1.8内横墙自重 7

2.2 活荷载标准值 7

2.2.1 屋面和楼面活荷载标准值 7

2.2.2 雪荷载 7

2.3 竖向荷载下框架受荷 7

2.3.1 B~D轴间框架梁 10

2.3.2 D~E轴间框架梁 10

2.3.3 B轴柱纵向集中荷载计算 11

2.3.4 D轴纵向集中荷载计算 11

2.4 风荷载计算 13

2.5 水平地震作用计算 13

2.5.1 重力荷载代表值计算 15

2.5.2 D值计算 17

2.5.3 多遇地震作用下的位移验算 18

第3章 框架结构设计 21

3.1 横向荷载的内力 21

3.1.1地震作用内力（D值法） 21

3.1.2风荷载作用内力（结构力学求解器） 27

3.2 竖向荷载内力图 30

3.2.1 恒载内力计算（分层法） 30

3.2.2 活载内力计算（结构力学求解器） 40

3.3 内力组合 43

3.4 截面设计 44

3.4.1 框架梁截面设计 44

3.4.2 框架柱截面设计 44

3.4.3 楼板设计 46

第4章 楼梯设计 47

4.1 梯段板计算 47

4.1.1荷载计算 47

4.1.2内力计算 48

4.1.3 配筋计算 48

4.2休息平台板计算 48

4.2.1 荷载计算 49

4.2.2 内力计算 49

4.2.3 配筋计算 49

4.3 平台梁计算 50

4.3.1 荷载计算 50

4.3.2 内力计算 50

4.3.3 配筋计算 50

第5章 基础设计 52

5.1 地质信息 52

5.2 B、G柱下基础尺寸确定及持力层承载力验算 53

5.2.1 初步确定基础尺寸 53

5.2.2 验算持力层地基承载力 54

5.3 B、G柱下基础高度确定及抗冲切验算 55

5.3.1 荷载计算 55

5.3.2 初步确定基础高度 55

5.3.2 基底净反力计算 55

5.3.3 抗冲切验算 55

5.3.4 变阶处抗冲切验算 56

5.4 B、G柱下基础受弯方向配筋 56

5.4.1 1-1截面（柱边） 56

5.4.2 3-3截面（变阶处） 57

5.5 B、G柱下基础不受弯方向配筋 57

5.5.1 2-2截面（柱边） 57

5.5.2 4-4截面（变阶处） 58

5.6 D、E柱下双柱联合基础设计 58

5.6.1 确定联合基础尺寸 58

5.6.2 基础内力计算 60

5.6.3 基础高度确定及承载力验算 60

5.6.4 基础配筋 60

参考文献 62

致 谢 63

第1章 绪论

毕业设计的目的及意义：

毕业设计对于每个大学生来说，都是一项不可缺少的实践环节，其有着不可替代的地位。毕设的复杂程度要求我们熟练地应用大学所学知识，做到知识的系统化、实际化，最重要的是做到理论联系实际。在本次毕设中，我们需要了解和掌握建筑结构设计的全过程，锻炼自己的独立分析和创新能力，并学会研究与调查，从论文与各种文献中得到自己需要的知识，这其中也锻炼了我们的外文翻译能力。毕设的影响不止于我们的学习，还影响着我们今后工作，因为建筑工程不是一项个人活动，而是一项集体活动，毕设能让我们清楚地知道自己的能力水准，在今后的工作中充分发挥自己的长处，为集体做出最多的贡献，这个过程中我们还能训练认真、细心的工作态度与交流能力，努力成为团队的一员。

国内研究现状：

房屋，从古至今都是人们生活中不可缺少的一部分，从原始人的山洞，到树枝树叶搭建成的小屋，到用石头堆砌成的房屋，到用木头搭建成的木屋，再到用钢筋混凝土制成的高楼大厦，无不为人类文明的发展提供着舒适的环境。我国从古至今都是一个建筑行业领先的大国，从古时流传下来的优秀的木匠工艺与各地的木质建筑就可以看出，但混凝土这类的建筑结构的设计，是从改革开放之后才高度重视的。虽然如此，但在一些大城市，建筑行业还是得到了飞速的发展。结构力学方面因其作为建筑设计与施工的基础而研究成果众多。我国的建筑中薄壳、扁圆形或圆形的结构较多，这是因为这些形状稳定性好，所以在实际中应用较多。与此同时，盖顶端的结构设计也逐渐兴起，这些结构有着更广阔的想象与发挥的空间。工程结构方面的研究成果主要体现在钢筋混凝土的抗震强度方面，但我国的大部分建筑还是只使用钢筋混凝土来提供抗震性能的，这就与外国的研究与技术水平产生了一些差距，这也说明了我国的抗震研究还有一定的发展空间。与此同时，因我国广袤的国土面积造成的土质多样性对于研究的限制也被我们研究出来的打桩技术与地基反力系数理论所解决^[1]。如今一些热门的理论研究，如：考虑结构“全生命周期”的理论探索，结构安全水平的设置，结构耐久性，抗震设计等都在继续影响着我国结构设计的未来。我国结构设计还有很大的发展空间，其发展趋势主要有这三点：创新性、可持续发展与三维技术。创新性对于结构设计来说每个时代都是必要的，好的设计人员可以提出好的创新设计理念，与新时代的发展相结合。可持续性是随着我国经济高速发展而出现的，人口激增导致地球资源短缺，为了迎接更美好的未来，我们也要在建筑结构设计方面体现出可持续性，例如建筑材料的回收利用，研究更加物美价廉的材料，研究高利用率的结构形式。三维技术是为了摆脱传统二维计算机设计方法对于结构设计的束缚而出现的，例如建筑信息建模就是一种创新性的三维设计方法，它通过创建或者采集相关的建筑信息用于计算，

再次基础上对其进行数字化建模，结合具体的施工设计方案与相应的施工布局，对建筑主体结构进行有效的性能预测^[2]。除此之外，建筑工程结构设计与工程造价的关系也被人所重视。建筑工程建设的整个流程里面，设计所产生的造价比例是很小的，那么大部分费用都用在哪里呢？答案是结构方案设计，它占据的费用可以达到工程总投资的75%左右，由此可见结构方案设计严重影响着投资的金额，这就需要投资人员与结构设计人员对此进行了解，从而推进了对于我国建筑工程结构设计与造价的研究^[3]。这就是我国的建筑设计发展现状。

国外研究现状：

国外的研究开始时间早，研究成本与人员都较我国多，所以其发展的程度都较我国高，现在国外的结构设计研究的方向受到各种新式理论得影响较大，如在研究空心钢-混凝土组合构件在长期轴压作用下的性能变化时，钢的变形对于混凝土的徐变有重要的影响，因此复合结构在长期荷载作用下的研究是保证此类结构提升可靠性的必要条件^[4]。发达国家有着更高的技术水准，这使得其对于结构的研究十分透彻，例如研究高温下现代建筑材料的性能和材料模型，其中就讨论了现代建筑材料在极端条件下（如火灾）的性能变化趋势,结构材料的性能变化会直接影响结构稳定性^[5]，以及在研究碳纤维增强聚合物粘结钢筋混凝土柱在海洋环境中的开裂情况时，国外学者分析了多种碳纤维增强聚合物柱在不同钢筋锈蚀状态下的受力性能与其对于结构设计的影响^[6]，这些都表示着国外研究的趋势是研究材料性能然后得到新的结构设计理念。

第2章 荷载统计

教学楼总建筑面积约为12000平方米，总建筑高度为21米，建筑层数为5层，标准层高为3.9米，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.10g,第二组。基本风压为，基本雪压为，地面粗糙度为B类，基础场地类别为类，建筑重要类别为丙类，使用年限为50年。上部主体结构采用钢筋混凝土框架，楼盖采用现浇钢筋混凝土楼板，基础为柱下独立基础，楼梯为板式楼梯。

本着适用、经济、安全、美观的设计原理，根据设计书的任务要求，综合考虑环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等。整个教学楼为长方体结构，总长度为121.2米，总宽度为19.8米，总高度为21米；各层层高均为3.9米，埋深为1米，室内外高差为0.45米；立面采用铝合金窗，各入口处均设置雨蓬，使其保持舒适性、透气性、保温隔热与隔音性等要求。

荷载统计的主要内容便根据以上资料进行，结构图时使用CAD制图软件^[7]。

图2.1 标准层结构平面布置图

混凝土采用C30混凝土

墙体尺寸为，重度为

底层柱高取：

窗为铝合金窗，自重为

门为木门，自重为

2.1 恒荷载标准值计算

2.1.1屋面

防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水：

防水层（柔性）三毡四油铺小石子：

找平层15厚水泥砂浆：

找平层15厚水泥砂浆：

找坡层40厚水泥石灰焦渣砂浆3%找平：

保温层80厚矿渣水泥：

结构层120厚现浇钢筋混凝土板：

抹灰层10厚混合砂浆：

合计：

2.1.2各层走廊楼面

10厚水磨石地面：

结构层120厚现浇钢筋混凝土板：

抹灰层10厚混合砂浆：

合计：

2.1.3标准层楼面

大理石面层，水泥砂浆擦缝

30厚1:3干硬性水泥砂浆， 面上撒2厚素水泥

水泥浆混合层一道：

结构层120厚现浇钢筋混凝土板：

抹灰层10厚混合砂浆：

合计：

2.1.4 梁自重

根据《混凝土结构设计》^[8]内容，初选主梁尺寸：

主梁自重：

抹灰层10厚混合砂浆：

合计：

次梁：

次梁自重：

抹灰层10厚混合砂浆：

合计：

2.1.5柱自重

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