论文总字数：76862字

摘 要

本工程为实际应用课题，位于江苏省扬州市，结构类型为钢筋混凝土框架结构，结构设计基本条件为：长度58米，宽度16米，5层总高度不超过20米、7度设防，设计地震加速度值0.15g,建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35秒，设计地震分组为第一组。

本建筑坐北朝南，建筑平面为矩形，外表美观，布局合理，卫生间分别布置在各层两端，对称布置，结构简单而实用。。

两部楼梯板式楼梯，全部为封闭式楼梯，分别布置在两侧，底部走廊两端设有门，满足防火要求，易于紧急情况下人流疏散。

关键词：办公楼；结构设计；框架结构；抗震

ABSTRACT

For practical application, the project is located in Yangzhou City, Jiangsu. the structure type is reinforced concrete frame structure, the basic conditions of structural design are: length 58 meters, width 16 meters, total height of 5 stories not more than 20 meters ,7 degrees fortification, design seismic acceleration value 0.15 g, building site category II, characteristic period value 0.35 seconds, design seismic grouping as the first group.

This building sits north facing south, the building plane is rectangular, the appearance is beautiful, the layout is reasonable, the toilet is arranged separately in each floor two ends, symmetrical arrangement, the structure is simple and practical. .

Two stair plate staircase, all for closed staircase, respectively arranged on both sides, the bottom corridor with doors at both ends, meet the fire protection requirements, easy to evacuate people in emergency.

Key Words： Office building; structural design; frame structure; earthquake resistance

目 录

摘 要 2

ABSTRACT 3

1 绪论 7

1.1设计背景 7

1.1.1工程概况 7

1.1.2建筑设计 7

1.1.3设计步骤 8

2 结构平面布置 9

2.1 框架梁截面尺寸估算 10

2.2 框架柱截面尺寸估算 10

2.3 楼板截面尺寸估算 10

2.4 框架计算简图的确定（4轴） 11

3 框架结构刚度参数计算 12

3.1 梁柱线刚度计算 12

3.2 柱的抗侧刚度计算 13

4 荷载计算 15

4.1 恒荷载标准值计算 15

4.2 活荷载标准值计算 17

4.3 荷载分类 17

5 框架内力计算 19

5.1 由于地震的作用下的内力计算 19

5.1.1 在地震的作用下的横向自振周期的计算 19

5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 19

5.1.3 水平地震作用下的位移验算 20

5.1.4 剪重比验算 21

5.1.5 水平地震作用下框架内力计算 21

5.1.6左水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图 26

5.2恒荷载作用下框架结构的内力计算 29

5.2.1计算节点 29

5.2.2 荷载计算 30

5.2.3 内力计算 33

恒荷载作用下框架内力图如下： 40

5.3 活荷载作用下框架结构的内力计算 42

5.4 风荷载作用下框架结构的内力计算 47

6 内力组合 52

6.1 弯矩调幅与内力调整 52

6.2 内力组合与内力调整 57

7 截面设计及配筋计算 65

7.1框架梁截面设计 65

7.2 框架柱截面设计 76

7.3 节点设计 87

8 楼板设计 89

9 楼梯设计 99

9.1 梯段板设计 99

9.2 平台板设计 100

9.3平台梁设计 101

10 基础设计 103

10.1 设计资料与荷载计算 103

10.2 地基承载力设计值的确定与示意图 103

10.3 计算参数 103

10.4 计算作用在基础底部弯矩值 104

10.5计算信息 104

10.6 验算地基承载力 105

10.7 基础冲切验算 106

10.8 基础受剪承载力验算 108

10.9基础受弯计算 108

10.10 计算配筋 108

致谢 110

1 绪论

1.1设计背景

1.1.1工程概况

设计题目：扬州市某公司办公楼设计

建筑层数：5层

建筑面积：4698m2 建筑高度：20.8m 屋面高度：18.3m

结构类型：钢筋混凝土框架结构

气象条件：基本风压值：0.40kN/m2；基本雪压值：0.35 KN/ m2，

1、工程地质条件：

特征周期为0.35s。建筑场地天然地面绝对标高吴淞高程10m。天然地面下厚0.3-1.9m为人工杂填土；其下为粉质黏土，厚6.0-8.0m，fak=240KPa，Es=9.81MPa；然后为残积土，厚1.3-1.8m, fak=250KPa；最后为凝灰岩，未穿透，fak=350KPa。地下水位埋深浅，基础处于含水量lt;30%的弱透水土层中，建议设计时年最高水位埋深按整平后1.0m考虑。（建议基础做天然地基独立基础）。

1. 地震作用：

建筑场地的类别为Ⅱ类,抗震的设防烈度为7度,设计地震的分组为第一组,设计

基本地震加速度为0.15g,框架抗震等级为三级,场地特征周期0.35s

3、材料选用:

（1）混凝土:强度等级为C30;

（2）钢 筋:板内的受力筋主要采用HRB400级钢筋,分钢筋主要用HPB300级钢

筋。梁柱内受力筋主要采用HRB400级钢筋,箍筋采用HPB300级钢筋。

1.1.2建筑设计

建筑设计的具体内容可拆分为三个不同的阶段，分别为方案设计、初步设。对于学院要求较为简单的框架结构设计，经指导老师的同意，可以将其中的两个件阶段，方案设计阶段与初步设计阶段合并为一个设计阶段，在方案设计通过各自的指导老师审批合格后则可直接进入施工图的设计阶段。而其中较为困难的设计任务，任然需要在“初步设计阶段”与“施工图设计阶段”当中增加技术设计。
（1）设计前的准备工作
建筑设计是一项复杂而细致的工作，涉及的学科较多，也要考虑到实用性等相关因素的影响。最终为了保证毕业设计的质量，在我们使用电脑CAD作图前也需要做出足够的准备，其中的内容包含透彻的理解学院下发的建筑结构设计任务书、广泛深入地进行调查研究、到图书馆收集必要的设计基础资料等几方面的工作。
首先应该熟悉设计任务书。设计任务书是经学院审批提供给各位同学进行设计的依据性文件。
    经过一定的调查了解，到图书馆查询相关的建筑结构设计数据。除开学院提供的建筑结构设计任务书以外，也应该对直接影响到我们建筑结构设计的相关必要因素进行调查与研究，收集与该设计建筑有关的原始数据和需要的建筑设计资料，主要内容包含：项目所处环境、地勘报告、当地气候条件、城市建设设施、交通道路、当地的施工特点。上述所有资料查阅及收集之后还应思考与研究。调查同类建筑在使用过程中出现的情况，通过分析总结，全面掌握所设计建筑物的特点和要求，分析了解设计任务书提供的地区环境等。
（2）方案设计
方案设计是供指导老师审阅选择而提供的设计文件，同时也是进行施工图设计的初步依据。方案设计主要表达的是设计人员的初步构想，即按照学院提供的建筑结构设计任务书的相关条件和查阅的相关必要信息，并综合考虑当地的条件，结合当地的建筑风格与施工习惯，对建筑体现当地民族特色，整体总图的布局，进行最为合理的安排。
（3）初步设计
在方案设计完成以后，应该进一步思考建筑结构专业的冲突，合理的解决两个专业在技术方面存在的矛盾，尽量取得两个专业的协调与统一，并为之后的施工图打下基础。
初步设计文件应有一定的深度以满足指导老师的审查、工程符合实际等方面的要求。
（4）施工图设计
在建筑初步设计得到各自的指导老师指导并认可后，则可进行建筑施工图设计。进行施工图设计是将初步设计中需要进一步表达的内容，例如：细部尺寸，做法大样，门窗统计等进行清晰的呈现；把需要体现出的建筑结构设计任务书中的要求更好的体现到施工图中，使最终上交图纸能够意思表达准确，施工内容清晰，图面质量美观。

1.1.3设计步骤
（1）根据任务书要求确定建筑层数，单层面积，轴网柱子布置。
（2）根据房间功能要求绘制每层平面图的墙柱轮廓线，绘制楼梯、台阶、卫生间等细部。
（3）根据各层平面图绘制建筑前后左右立面图外墙轮廓、室外地坪，画出立面图中门窗洞、檐口、雨篷、雨水管等细部的外形轮廓，画出门扇、墙面分格线、雨水管等细部。
（4）根据平面图剖切线位置绘制剖面图外墙轮廓线、室外地平线，画出楼板屋面的构造厚度，确定门窗位置及细部，画出剖面楼梯踏步平台板平台梁。
（5）楼梯平面详图绘制，画出楼梯间的开间、进深轴线和墙厚、门窗洞位置。确定平台宽度、楼梯宽度和长度，绘制踏步位置，画出栏杆上下行箭头等细部。
（6）根据任务书要求以及相关建筑构造规范做法编制建筑设计总说明，分项列出屋面楼面墙面构造做法，标识建筑单层面积、建筑总面积、建筑总高度等信息。

2 结构平面布置

（1）该房屋的主体结构共5层。

（2）结构采用双向承重，整体性和受力性能都很好。

根据建筑的结构形式和功能布局，确定了结构平面布置图，

图2.1 结构平面布置图

2.1 框架梁截面尺寸估算

横向框架梁KL1:

h=(1/14~1/8)L=(1/14~1/8)x8200=586mm~1025mm,取h=800mm

b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×800=267~400,取 b=300mm

横向框架梁KL2:

h=(1/14~1/8)L=(1/14~1/8)×7800=557mm~975mm,取h=800mm

b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×800=267~350,取b=300mm

纵向框架梁KL3（按最大跨度8200mm）:

h=(1/14~1/8）L=(1/14~1/8)×8200=586mm~1025mm,取h=800mm

b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×800=267~400,取b=300mm

次梁CLI(8200mm):

h=（1/14~1/8)L(1/18~1/12)×8200=456mm~683mm,取h=500mm

b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)x500=167~250,取b=200mm

2.2 框架柱截面尺寸估算

2.3 楼板截面尺寸估算

楼板按双向向板设计，根据规范，板跨厚比不小于L/40=4100/40=102mm，取楼板厚h=120mm。

2.4 框架计算简图的确定（4轴）

框架的计算单元如图3.1所示，取4轴的一榀框架计算。

底层柱高从基础顶面至二层楼面，一层层高3.90m，考虑室内外高差0.45m,土层厚度按1.1m考虑，基础顶面到室内底正负0高度1.15 0.3 0.45-0.6=1.0m，故底层柱高为3.90m 1.0m=4.90m

二层以上柱子高度取层高，为3.6m，

由此给出框架计算简图如图3.1所示。

图3.1 框架计算简图

3 框架结构刚度参数计算

3.1 梁柱线刚度计算

框架侧移刚度横梁线刚度计算过程见表4.1，柱线刚度计算结果见表4.2。

表4.1 梁线刚度计算表

表4.2 柱线刚度计算表

3.2 柱的抗侧刚度计算

（1）底层：，，

（2）标准层：，，

计算得横向框架的侧移刚度

表4.3 横向框架侧移刚度值

各层抗侧刚度如下表4.4所示

表4.4 框架各层层间侧移刚度

从上表可见，首层层刚度比最小值为1743479/1850657=0.94gt;0.7,一层与以上三层的层刚度比0.94gt;0.8,因此该框架为规则框架

4 荷载计算

4.1 恒荷载标准值计算

1. 平屋面(除抗震缝相邻部位屋面）：

防水层（刚性）：30 厚C20细石混凝土 25×0.03=0.75kN/m2

找平层：20厚水泥砂浆 20×0.02=0.40kN/m2

找坡层采用40厚水泥石灰焦渣砂浆 14×0.04=0.56kN/m2

柔性保温防水层采用60厚FSP5复合防水保温节能板 10×0.06=0.60kN/m2

结构层: 120 厚现浇钢筋混凝土板 25×0.12=3.00kN/m2

抹灰层：10 厚混合砂浆 17×0.01=0.17kN/m2

合计 : 5.48kN/m2

屋面的面积取到轴线居中尺寸线

屋面面积：939.6m2

939.6×5.48=5571.82kN

（2）各层走廊及楼面：

水磨石楼面 0.65kN/m2

120mm厚现浇混凝土 0.16×25=3.00kN/m2

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