摘 要

本工程为翔天创意办公楼设计，主体为六层钢筋混凝土框架结构，层高3.6m，总面积4484.5mm²满足办公室、会议室、活动、多功能大厅等使用功能的要求。在确定框架布局之后，先计算竖向荷载（恒载及活荷载）和风荷载作用下的结构内力。然后进行了重力荷载代表值的计算，接着利用能量法求出自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用，进而求出地震作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。找出最不利的一组或几组内力组合。选取其中最不利的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算。本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。

整个结构在设计过程中，严格遵循现行的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，安全、适用、经济是本设计的原则。

关键词：框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，计算配筋

Abstract

This project is the design of xiangtian creative office building. The main body of the project is a six-storey reinforced concrete frame structure, which meets the requirements of office, conference room, activity and multi-functional hall. After determining the layout of the frame, the vertical load (constant load and live load) and the internal force of the structure under wind load are calculated. Then the representative value of the gravity load calculation, and then using the energy method from vibration periods, and then press the bottom shear method to calculate horizontal seismic load, and the structure of the earthquake under the action of internal forces (bending moment, shear force and axial force). Find the most unfavorable combination of internal forces. Select the most unfavorable result to calculate the reinforcement and draw. In addition, the design of interior staircase in the structural scheme is also carried out, and the internal force and reinforcement calculation and construction drawing of the platform plate, ladder slab, platform beam and other components are completed. The reinforcement calculation is carried out on the floor slab. This design adopts the independent foundation, the foundation is carried on the force and the reinforcement calculation.

During the design process, the whole structure strictly abides by the current national standards and norms, and gives comprehensive scientific consideration to all links of the design. In a word, safety, applicability, economy are the principles of this design.

Key Words：Frame structure, seismic design, load calculation, internal force calculation, calculation of reinforcement

目录

第1章 绪 论 3

1.1 本设计的目的意义 6

1.2 设计内容 6

1.2.1 建筑设计 6

1.2.2 结构设计 6

1.3 设计依据 6

第2章 结构平面布置 7

2.1 结构体系与结构布置 7

2.1.2 基础形式选择 8

2.1.3 材料选择及梁柱尺寸估算 8

第3章 一榀框架竖向荷载计算 12

3.1 一榀框架简图及框架梁柱相对线刚度计算 12

3.2 恒载标准值计算 14

3.3 活荷载标准值计算 16

3.4 一榀框架竖向内力计算 17

3.4.1.恒载标准值计算。 17

3.4.2活载计算 29

3.5 风荷载内力计算 33

3.5.1 风荷载标准值计算 34

3.5.2风荷载位移验算 36

第4章 非地震作用框架内力计算 40

4.1一榀框架竖向恒载计算 41

4.1.1计算分配系数 41

4.1.2 计算杆件固端弯矩 46

4.2竖向活载作用下的内力计算 47

4.2.1计算杆件固端弯矩 47

4.3雪荷载内力计算 56

4.4风荷载内力计算 57

第5章 地震作用下框架计算 67

5.1 重力荷载代表值 67

5.2.结构自振周期及整体抗侧刚度计算 71

5.2.1结构整体抗侧刚度D计算 71

5.2.2自振周期计算 71

5.3横向地震作用计算 72

5.4地震作用变形验算 74

5.5框架地震内力计算 75

第6章 内力组合计算 82

6.1框架梁弯矩调整 82

6.2 一榀框架柱内力组合 85

6.3梁内力组合 98

第7章 截面设计 104

7.1.1 框架梁纵向钢筋计算 111

7.1.2梁斜截面受剪承载力计算 124

7.2 框架柱配筋设计 134

7.2.1 轴压比和剪跨比计算 134

7.2.2 框架柱正截面钢筋设计 135

7.2.3 柱斜截面受剪计算. 168

第8章 现浇混凝土板式楼梯设计 171

8.1 设计资料 171

8.2 梯段板计算 171

8.3 平台板计算 172

8.4 平台梁计算 173

第9章 基础设计 175

9.1 基本设计资料 175

9.2 结构选型 175

9.3 荷载计算 175

9.4 基础计算 175

第10章 楼板设计 177

10.1 基本设计资料 177

10.2 屋面板1设计 177

10.3 屋面板2设计 179

10.4 楼面板1设计 181

10.5 楼面板2设计 183

参考文献 186

第一章 绪 论

1.1 本设计的目的意义

随着中国经济的快速发展，越来越多的建筑被设计并建造出来，并且向新材料、多功能等方向发展。建筑的独特性造就了很多标志性建筑，许多城市的地标建筑较为出名，如上海东方明珠、埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等，甚至都已经成为了城市的象征。建筑是采用混凝土、砌体、钢材等材料组建而成，用于居住、办公、娱乐等功能，一般分为公共建筑和民用建筑两类。公共建筑空间的使用性质和种类繁多，包含商场、电影院、图书馆等，民用建筑通常用于居住，居民楼、宿舍楼等均属于民用建筑。

1.2 设计内容

1.2.1 建筑设计

1.建筑方案设计

建筑方案设计是指建筑项目实施时，结合设计要求及规范条文等确立的设计主题、功能构成。建筑方案设计主要以平面图、立面图和剖面图作为表达方式。

2.建筑施工图

建筑施工图是详细的建筑各方面表达，包含平面图、立面图、剖面图、细部大样和楼梯灯。

1.2.2结构设计

1.结构方案设计

结构设计主要包含结构选型，结构布置以及结构计算

2.结构施工图

1）基础平面图（1：100）

2）楼梯的模板及配筋图（1：20）

3）楼屋面平面结构布置图（1：100）

4）梁、柱模板配筋大样图

5）部分其他结构详图

1.3 设计依据

主要设计依据：

（1）《民用设计通则》（2）《混凝土结构设计规范》（3）《建筑抗震设计规范》

（4）《建筑结构荷载规范》

第二章 结构平面布置

2.1 结构体系与结构布置

结构设计中，选择合理科学的结构体系是非常重要的，是使结构达到既安全又经济合理的前提条件。结构选型时需要充分考虑各种结构体系的特点以及适应范围，根据工程建设的条件综合分析后确定。常见建筑结构形式主要有框架结构、砖混结构、框剪结构、剪力墙结构等。多层常采用混合结构和框架结构，混合结构主要由墙体承重，承载力低、自重大，结构布置不灵活。框架结构是由梁和柱通过节点连接成的骨架，该骨架承受水平荷载和竖向荷载作用。框架结构整体性较好，且空间布置灵活，易于满足使用。

框架结构抗侧刚度较小，楼层数越多，变形越大，因此，框架结构适应层数为15层以下。一般情况下，多层多采用钢筋混凝土结构，框架结构也是最常见的结构形式。

结构布置主要是对梁和柱的位置进行确定，其基本原则是：结构平面形状宜简单、对称，刚度分布较为均匀，从而减少结构平面内转动。结构的规则是指建筑的平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、质量分布等。地震也是建筑设计要遇到的问题，国内外多次地震中均有不少案例，对于体型不规则的建筑，破坏尤其严重。

本次设计结构体系为框架结构，属于多层建筑。

2.1.2 基础形式选择

基础设计是结构设计中必不可少的部分，也是毕业设计中不可缺少的一项内容，需要根据水文地质条件，结合施工周期、施工条件等，选择出合理的基础方案，以确保上部建筑的正常使用。多层框架下的柱下基础，优先采用柱下独立基础，若存在上部结构或场地工程地质条件复杂的因素，可以考虑双柱联合基础。

2.1.3 材料选择及梁柱尺寸估算

1、基础确定。

为了满足承载力、变形和舒适度的要求，基础应尽可能埋置在较好的持力层上，对于多层框架结构建筑物，可把处于坚硬、硬塑或者可塑的黏土层，密实或者中密的砂土层和碎石层，以及良好的其他图层作为持力层，本此设计选择第二层土作为持力层。

2、板厚估算。

板的厚度应满足承载力、裂缝以及刚度的要求，计算板跨度最大为4200mm，根据经验，双向板板厚不小于跨度的1/40，单向板不小于板厚的1/30，L=4200/40=105.00mm。

一般楼层现浇板厚度不小于80mm，当板内埋设暗管时不小于100mm，顶板厚度一般不小于120mm，并且需要双层双向配筋，本设计取取楼层板厚h=110mm。

3、估算框架梁尺寸

1、横向框架梁：

根据建筑施工图，梁横向跨度为6600mm。

梁高

取h=650mm；

梁宽

取b=300mm。

2、 纵向框架梁。

梁高

取h=400mm；

梁宽

取b=200mm。

4、框架柱截面尺寸计算。

以C轴柱为例，结合混凝土规范，对柱尺寸进行估算。

q：均布竖向面荷载,可取q=11~15kN/m²

S：估算框架柱的受荷范围

N：柱轴向压力

n：总楼层数

μ：允许最大的轴压比，本设计取0.85。

A：框架柱面积

根据建筑图，本设计采用方形柱，bc=hc=364.6mm

查抗震规范，抗震烈度为6度。选择柱尺寸hc=hc=400mm。

5、钢筋及混凝土材料参数确定

1、混凝土强度等级：

根据混凝土结构设计规范，在满足耐久性的前提下，梁选用C30混凝土，柱选用C35混凝土，基础选用C3混凝土0，垫层混凝土等级选择C10。

2、钢筋强度：

根据混凝土规范（2015版），梁、柱主筋选择HRB400；非受力钢筋和楼板钢筋选择HRB400

一榀框架尺寸简图如下：

图2.1 一榀框架尺寸图

第三章 一榀框架竖向荷载计算

3.1 一榀框架简图及框架梁柱相对线刚度计算

根据建筑施工图，室外地面标高为-0.45m，根据前文假定，基础埋置底标高为-1.500m，室内标高到基础顶高度为0.95m，首层层高为3.60m，首层层高为基础顶部至二楼标高处，故首层柱计算长度为4.55m。二层以上层高即为相应计算高度。

框架结构内力和位移计算中，需要计算梁的抗弯刚度，在初步确定梁的尺寸后，计算梁截面惯性矩。当框架梁侧边有楼板时，楼板作为框架梁的翼缘参与受力，从而使得梁刚度应适当提高，中部框架梁I=2I0，边框架梁，I=1.5I0(I0为梁截面惯性矩，)。

对框架梁线刚度进行计算：

对框架柱线刚度进行计算：

本设计采用相对线刚度对框架进行计算分析，用其他构件线刚度除以底层柱的刚度，即以单位底层柱的刚度进行计算，得出各构件的线刚度：

图3.1 计算简图

3.2 恒载标准值计算

表3.1 屋面做法

表3.2 楼面做法

标准层外纵墙自重。

计算窗户自重：

计算窗外墙体自重：

计算外保温层自重：

计算粉刷层自重标准值：

外纵墙自重=墙体 窗户 保温层 粉刷=27.02 3.65 10.9 1.22=42.79kN。

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