论文总字数：73052字

摘 要

本设计为湖北省黄石市机械职业技术学院教学楼结构设计，为钢筋混凝土5层框架结构。建筑物总面积5101.75平方米，建筑平面，立面较为规则。

该设计包括建筑设计和结构设计。建筑设计主要完成了以下几方面的设计：建筑布局、图纸目录、平面设计、立面设计、剖面设计、建筑说明、节点大样等等。

结构设计主要利用PKPM软件进行结构布置、荷载施加、结果计算、结果复核、梁柱板设计、楼梯以及基础的设计等。计算方法主要有弯矩二次分配法计算恒活载作用，D值法计算风荷载，底部剪力法计算地震作用。然后通过不同的内力组合确定框架梁，框架柱的最不利内力，再进行配筋计算。最后进行楼梯和基础的设计。

关键词: 框架；建筑设计；结构设计

Abstract

This design is the structure design of the teaching building of hubei huangshi mechanical vocational and technical college, as a reinforced concrete 5-floor frame structure. The building covers an area of 5,101.75 square meters, with a flat surface and regular facade.

The design includes architectural design and structural design. Architectural design mainly completed the following aspects of the design: building layout, drawing catalogue, plane design, elevation design, section design, architectural description, node sample and so on.

Structural design mainly USES PKPM software for structural layout, load application, result calculation, result review, beam and column design, stair and foundation design, etc. The calculation methods mainly include the second moment distribution method to calculate the constant live load and the d-value method to calculate the wind load. Seismic action is calculated by the bottom shear method. Then through the different combination of internal forces to determine the frame beam, the most adverse internal forces of the frame column, and then the reinforcement calculation. Finally, the stair and foundation are designed.

Key words: frame；architectural design；structural design

目 录

摘要 I

第1章 工程概况 1

1.1.基本资料 1

1.2.设计依据 1

1.3.设计目标 1

第2章 结构选型 2

2.1.柱网布置 2

2.2.截面尺寸初选 2

2.2.1.梁截面尺寸估选 2

2.2.2.柱截面尺寸估选 3

2.3.梁线刚度计算 4

2.4.柱线刚度计算 4

2.5.相对线刚度计算 4

第3章 恒活荷载标准值计算 6

3.1.恒荷载标准值计算 6

3.2.活荷载标准值计算 8

3.3. 确定竖向受荷图 8

3.3.1.AB轴间框架梁 9

3.3.2.BC轴间框架梁 10

3.4.框架柱节点集中荷载计算 10

3.4.1.A、D轴柱纵向集中荷载的计算 10

3.4.2.B、C轴柱纵向集中荷载的计算 11

3.5.风荷载标准值计算 12

3.6.风荷载作用下的位移验算： 14

3.6.1.侧移刚度计算 14

3.6.2.侧移计算 16

3.6.3.侧移验算： 16

3.7.地震荷载计算 16

3.7.1.重力荷载代表值计算 16

3.7.2.结构自振周期 18

3.7.3.水平地震作用标准值计算 18

3.7.4.作用下侧移验算 19

第4章 内力计算 20

4.1.恒载标准值作用下框架内力计算 20

4.1.1.恒荷载标准值作用下弯矩计算 21

4.1.2.弯矩二次分配法计算固端弯矩 23

4.1.3.恒载作用下框架内力图 26

4.2.活荷载标准值作用下的内力计算 30

4.2.1.计算简图 30

4.2.2.梁的固端弯距计算 30

4.2.3.弯矩二次分配法计算内力 31

4.2.4.活载作用下框架内力图 34

4.3.风荷载作用下内力计算 38

4.3.1.框架反弯点位置计算 38

4.4.地震作用下内力计算 45

4.4.1.地震荷载作用下框架柱剪力以及梁端、柱端弯矩计算 45

4.4.2.梁剪力计算 46

4.4.3.梁轴力计算 46

第5章 内力组合 51

5.1.组合方法 51

5.2.梁内力组合 51

5.3.柱内力组合 63

第6章 配筋计算 75

6.1.框架横梁配筋 75

6.1.1.框架梁正截面受弯承载力计算 75

6.1.2.验算配筋率： 77

6.1.3.框架梁斜截面受弯承载力计算 77

6.1.4.验算配筋率 77

6.2.框架柱配筋 77

第7章 整体式双向板肋梁楼盖设计 81

7.1.计算资料 81

7.2.荷载计算 81

7.3.内力计算（按弹性理论计算） 81

7.4.配筋计算 85

第8章 整体式双向板肋梁屋盖设计 86

8.1.设计资料 86

8.2.荷载计算 86

8.3.内力计算（按弹性理论计算） 87

8.4.配筋计算 91

第9章 板式楼梯计算 92

9.1.基本资料 92

9.1.1.示意图 92

9.1.2.几何参数： 92

9.1.3.载标准值： 92

9.1.4.材料信息： 93

9.2.计算过程： 93

9.2.1.楼梯几何参数： 93

9.2.2.荷载计算 93

9.3.计算结果 94

9.4.跨中挠度计算 95

9.5.裂缝宽度验算 96

第10章 锥形基础计算 98

10.1.示意图 98

10.2.计算资料 98

10.2.1.几何参数 98

10.2.2.材料信息 99

10.3.作用在基础顶部荷载标准值 99

10.3.1.计算参数 100

10.4.计算作用在基础底部弯矩值 101

10.4.1.验算地基承载力 101

10.5.基础冲切验算 102

10.5.1.计算基础底面反力设计值 102

10.5.2.柱对基础的冲切验算 103

10.6.基础受剪承载力验算 104

10.7.柱下基础的局部受压验算 104

10.8.计算配筋 105

10.8.1.计算基础底板x方向钢筋 105

10.8.2.计算基础底板y方向钢筋 106

参考资料 107

致谢 108

工程概况

基本资料

建筑名称：湖北省黄石市机械职业技术学院教学楼；

建筑面积：5101.75；

层高：底部4.8m，2至5层3.6m。

设计依据

（1）本工程为框架结构，建筑结构安全等级二级，地基基础设计等级乙级。

（2）抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组第一组，抗 震设防类别为丙类建筑，框架抗震等级为二级。工程设计使用年限50年。

（3）建筑场地类别Ⅱ类，场地土类型为中硬场地土。

（4）地基承载力：从上至下，杂填土层，厚度0-0.4m ，fak=63 Kpa，粉质粘土层，厚度0.4-3.8m ，fak=220 Kpa；强风化岩，3.8-5.6m，fk=800Kpa，压缩模量Es1-2=15Mpa。

（5）风荷载：基本风压0.3KPa，C类

（6）环境类别：室内正常环境为一类，室内潮湿环境和露天环境为二(a)类

设计目标

（1）教学楼拟每层建8个普通教室和2个合班教室。

（2）屋面采用上人屋面。

（3）走廊、楼梯设置必须满足防火要求。

结构选型

柱网布置

本教学楼梁柱结构布置如图2.1所示

图2.1 梁柱结构布置图

截面尺寸初选

梁截面尺寸估选

1. AB、CD跨梁

L=6200mm

，取550mm

,取250mm

1. BC跨梁

L=3000mm

,取400mm

,取250mm

1. 纵向框架梁

L=8000mm

,取700mm

,取250mm

L=9000mm

,取750mm

,取250mm

柱截面尺寸估选

框架柱利用轴压比限制估算截面尺寸：

（2-1）

——截面面积；

——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边跨柱取1.3，等跨内柱取1.2；

F——按简支状态计算柱的负载面积；

——为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取（12～15）kN/m²；

n——为验算截面以上的楼层层数。

[] ——轴压比限值；

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版）第6.1.2条、第6.1.3条、第6.3.5条以及第6.3.6条规定，查得本教学楼为丙级建筑物，抗震等级按规定查规范得为二级，柱轴压比限值为0.75，矩形截面柱高度和宽度不宜小于400mm。

C30混凝土：=14.3N/mm²。

边柱：≥

中柱：≥

为确保结构的安全性取600mm，故初步选定柱截面尺寸为600mm600mm。

梁、柱截面尺寸汇总：

表2.1 梁截面尺寸单位：mm

表2.2 柱截面尺寸单位：mm

在计算梁的截面惯性矩的时候，对于边框架取，中框架取（为梁的截面惯性矩）

梁线刚度计算

梁采用C25混凝土，。

AB、CD跨梁：

BC跨梁：

柱线刚度计算

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