摘 要

第1章 前言 8

1.1 设计目的 8

1.2 设计内容 8

1.2.1 建筑设计 8

1.2.2 结构设计 9

1.3 设计依据 9

第2章 结构布置 10

2.1 结构方案与布置 10

2.1.1 结构类型选择 10

2.1.2 构件截面尺寸估算 10

2.2 框架线刚度计算 13

2.2.1 框架柱线刚度计算 14

2.2.2 框架梁线刚度计算 14

第3章 荷载计算 16

3.1 恒载标准值计算 16

3.2 活荷载标准值计算 16

3.3 墙体自重荷载计算 17

3.3.1 外纵墙自重计算 17

3.3.2 内纵墙自重计算 17

3.4 竖向荷载计算 17

3.4.1 恒载标准值计算。 18

3.4.2 活载计算 24

3.5 风荷载计算 27

3.5.1 风荷载标准值计算 27

3.5.2 风荷载位移验算 29

3.6 地震荷载标准值计算 30

3.6.1 重力荷载代表值计算 31

3.6.2 框架自振周期计算 34

3.6.3 横向地震作用计算 34

3.6.4 地震作用变形验算 36

第4章 荷载内力分析计算 37

4.1 恒载计算 37

4.1.1 计算分配系数 37

4.1.2 固端弯矩计算 39

4.1.3 恒载内力计算 40

4.2 活载计算 44

4.2.1 活载固端弯矩计算 44

4.3 雪荷载内力计算 48

4.4 风荷载内力计算 49

4.5 地震荷载内力计算 54

第5章 内力组合计算 59

5.1 框架梁弯矩调整 59

5.2 柱内力组合 62

5.3 梁内力组合 68

第6章 截面设计 74

6.1 梁截面设计 74

6.1.2 框架梁纵向钢筋计算 75

6.1.3 框架梁斜截面设计 83

6.2 框架柱配筋设计 88

6.2.1 轴压比和剪跨比计算 88

6.2.2 框架柱正截面受力钢筋设计 88

6.2.3 柱斜截面受剪计算. 98

第7章 现浇混凝土板式楼梯设计 101

7.1 设计资料 101

7.2 梯段板计算 101

7.3 平台板计算 102

7.4 平台梁计算 103

第8章 基础设计 105

8.1 基本设计资料 105

8.2 荷载计算 105

8.3 基础尺寸估算 105

8.4 基础配筋计算 106

第9章 楼板设计 107

9.1 基本设计资料 107

9.2 楼板配筋设计 107

第10章 软件计算 110

第11章 总结 113

参考文献 114

致谢 116

摘要

本工程为钢筋混凝土框架结构，在整体设计过程中分为建筑设计和结构设计两部分内容。在建筑设计部分，根据任务书中使用功能确定建筑使用布局和平面布置，在根据使用风格确定了外立面类型。

结构设计部分，根据建筑方案确定了结构体系布置，明确布置方案后选取一榀框架进行结构计算。计算顺序为先根据一榀框架受力形式确定其梁柱相对刚度，然后对恒荷载、活荷载以及水平荷载情况下的荷载分布进行计算，荷载计算完成后对一榀框架内力进行分析，其中竖向荷载分析计算采用弯矩二次分配法，水平荷载内力计算采用反弯点法和D值法，再根据计算得出内力按照荷载规范要求进行内力组合，内力组合后按混凝土规范要求对竖向荷载进行梁端弯矩调幅，使用调幅后弯矩进行框架梁和框架柱的正截面和斜截面配筋设计。同时，完成了楼梯平台板、梯段板和平台梁的设计，以及楼板的配筋设计和基础的配筋设计工作。

在本次设计中，采用绘图软件AutoCAD进行辅助绘图，设计过程中严格按照现行国家规范执行，实现了结构设计的安全、可靠、经济等设计原则。

关键词： 框架结构、结构设计、弯矩二次分配、D值法

Abstract

The project is designed for the office building of Longyu Automobile Hangzhou Co., Ltd., with a total construction area of about 5,520 m2, a main structure of six floors and a building height of 23.4 m. It adopts a reinforced concrete frame structure and is divided into two parts: architectural design and structural design. In the architectural design section, the building layout and floor plan are determined according to the functions used in the task book, and the facade type is determined according to the style of use.

In the structural design part, the structural system layout is determined according to the architectural plan, and a frame is selected after the arrangement is clearly selected for structural calculation. The calculation order is to first determine the relative stiffness of the beam and column according to the force form of a frame, and then calculate the load distribution under the conditions of constant load, live load and horizontal load. After the load calculation is completed, the internal force of a frame is analyzed. The load distribution analysis uses the bending moment secondary distribution method. The horizontal load internal force calculation adopts the inverse bending point method and the D-value method. According to the calculation, the internal force is combined according to the load specification requirements. After the internal force is combined, the vertical direction is required according to the concrete specification. The load is used to adjust the amplitude of the beam end bending moment, and the amplitude and back bending moment are used to design the normal section and the oblique section of the frame beam and the frame column. At the same time, the design of the landing platform, the step plate and the platform beam, as well as the reinforcement design of the floor and the basic reinforcement design work were completed.

In this design, the drawing software AutoCAD is used for auxiliary drawing. The design process is strictly implemented in accordance with the current national regulations, and the design principles of safety, reliability and economy of the structural design are realized.

【Keywords】: Frame Structure, Structural Design, Secondary Moment Distribution, D -Value Method

前言

设计目的

进入21世纪以来，中国经济持续高速增长，当前已经成为全球第二大经济体，随之而来的，是迈向全球的中国制造，如走在世界前列的高铁。九层之台，起于累土，每一座建筑均是由钢筋、混凝土、钢材、砌体以及幕墙都各种材料组成，并且按照使用类别，分成公用建筑和居住建筑两种类型。公用建筑主要用于人们各种公共活动使用，可包括办公、商业、旅游、科教文卫等情况。居住建筑主要是指提供人们日常居住生活所使用的建筑物，如住宅、别墅、宿舍以及公寓等。公用建筑和居住建筑均是非生产性建筑，统称为民用建筑。

每座建筑的实施均是由设计阶段开始，设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计的原则首先是要满足功能使用的需求，要为使用的人们创造生活、工作、活动的良好环境，其次是要在功能需求的前提下满足外观以及造型的要求，要符合人们在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神层面的感受，同时，建筑还具有时代特征和地域特点，如江南建筑的轻巧玲珑、岭南建筑的精巧秀丽。

毕业设计是土木工程专业的重要环节，是为了让我们综合所学的基础理论和专业知识，培养解决工程技术问题的能力，从而进一步提高理论问题、工程制图、结构计算等能力。同时，要在毕业设计的过程中不断地熟悉规范、手册和规程等，为后续工作中的实际应用奠定基础。在本次毕业设计中，结合课本所学习的知识，结合设计内容加以分析，进行整体的设计。毕业设计的主要目的，是将所学内容深化并拓宽，并将所学的AutoCAD软件绘图知识进一步掌握，同时通过结构设计软件PKPM进行辅助计算和设计。

设计内容

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之前，根据任务书的要求和所给定的条件确立的主题、项目构成、内容以及形式的过程。建筑方案设计主要表达平、立、剖面图，并注重绘图技巧。

2.建筑施工图

建筑施工图是对建筑方案设计的进一步深化，即将设计意图更具体、确切的表达出来，达到可以指导施工的程度。建筑施工图绘制常用工具为AutoCAD、天正等。

结构设计

1.结构设计

结构设计即需要密切结合建筑设计进行结构的总体布置，确定结构形式，使建筑物具有良好的受力性能和合理的传力路线。然后通过力学计算以及合理的构造措施保证结构的安全、适用。结构设计一般包括结构选型设计、荷载即内力分析、内力组合及结构界面配筋设计、节点设计等。

2.结构施工图

结构施工图即是通过PKPM等软件建模计算，将建筑施工图转化成可用于现场施工的配筋图、大样图等。结构施工图绘制常用工具为AutoCAD、PKPM等。

设计依据

主要设计依据：

（1）《民用建筑设计通则》GB50352—2005(2005年版)

（2）《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版)

（3）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001

（4）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）

（5）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

（7）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

（8）《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)

结构布置

结构方案与布置

结构类型选择

进行结构设计时，首先要选择合理的结构形式，这不仅关系到使用需求和结构受力需求，同时也对经济合理性以及施工的便利性有影响，结构选型的基本原则为满足使用和受力、施工便捷、经济合理。根据混凝土设计规范，钢筋混凝土结构方案应有合理的受力体系、构件类型和布置，同时结构的平立面布置规则，各层的质量和刚度分布均匀连续。另外，结构受力途径应简捷明确，竖向构件宜连续贯通并对齐。对于框架结构，宜采用超静定结构，即结构的构件和传力的关键节点处要用冗余约束，或者有多条传力的途径 ，以免局部破坏造成连续性坍塌。

结构体系即是指结构抵抗外部作用的构件组成的方式。结构设计的关键问题是抗侧力体系的确定和设计，基本的抗侧力构件主要有框架、剪力墙和筒体等，这几种单元相互组合形成了多钟结构体系。常见建筑结构形式主要有剪力墙结构、框架结构、筒体结构以及框架-剪力墙结构。不同结构体系，其抗震性能，经济指标，使用效果不尽相同。

框架结构是由钢筋混凝土纵梁和横梁、基础和柱等构件所组成的结构，在框架结构中，梁柱通过节点连成一体，形成承重的结构，将竖向荷载或水平荷载传递至基础。在框架结构中，墙体只是起到分隔和围护的作用，并不承重。框架结构在平面布置方面较为灵活，既可以做成空间较大的会议室、营业厅，也可以做成空间较小的设备间、储藏室等。在需要时，可以将较大的房间进行隔断，分割成小房间；也可以将小房间的隔断拆除，整合成大房间，因而在功能使用上十分的灵活。并且在设计中，墙体可采用轻质墙体，可以大大降低房屋自重，进而节约材料和成本。

本次毕业设计采取的结构体系即框架结构体系。

构件截面尺寸估算

框架结构属于超静定结构，他的内力和变形除了与受力形式有关以外，尚且与构件刚度有关，根据教材，构件刚度与构件的截面尺寸相关，因此首先需要确定构件的截面尺寸。构件的截面尺寸与受力大小确定，未进行分析前无法详细计算构件的内力，又难以精确判定构件的尺寸。因此，需要先行对结构的构件尺寸进行估算，采用估算尺寸进行内力和变形的计算，假如估算尺寸满足要求，则按照估算尺寸作为设计的截面尺寸，若尺寸偏差太大，需要重新调整尺寸后计算。

1.楼板厚度

按规范以及教材，板的厚度可按照跨度之比进行估算，同时需要满足受力和舒适度的要求，现浇板的厚度一般取10mm的模数，本次设计板跨为3000mm，双向板厚度不小于跨度的四十分之一，单向板厚度不小于跨度的三十分之L=3000/40=75.00mm。

同时，楼板的最小厚度不小于80mm，综合考虑，本设计取取楼层板厚h=120mm。

2.框架梁截面尺寸

框架梁的截面尺寸应根据承受竖向荷载的大小以及梁的跨度、是否考虑地震作用、选用的材料强度等因素综合确定。其常规步骤为：先按照高跨度确定梁高，再由高宽比确定梁的宽度，并按模数进行取值，对变形和裂缝有要求的梁，尚且需要验算挠度和裂缝。混凝土规范要求，框架梁宽度不宜小于200mm，截面的高宽比不宜大于4，且跨高比不宜小于4。对于梁的模数要求，梁高不大于800mm时，可以取50mm的倍数，当梁高大于800mm时，梁高取100mm的倍数。梁的宽度宜取50mm的倍数。

1）横向框架梁

横向框架梁跨度L=6000mm，梁高：

取h=500mm；

梁宽：

取b=250mm。

2）纵向框架梁

纵向框架梁跨度L=3000mm，梁高：

取h=600mm；

梁宽：

取b=300mm。

4）框架柱截面尺寸计算。

框架柱的截面形式通常为矩形或方形。多层房屋中，框架柱的截面宽度和高度不宜小于300mm，同时为保证框架柱的延性，柱的截面尺寸尚且应该符合规范对轴压比的要求。柱的截面宽度一般不小于框架主梁截面宽度 100mm。框架柱的截面根据其所受轴力按轴心受压构件估算，以Ｂ轴柱为例估算框架柱尺寸。

q：折算出的楼层单位面积上的均布荷载值,可按照实际荷载计算，也可按经验取值，q=11~15kN/msup2;

S：框架柱负载范围

N：柱轴向压力(kN)

n：验算截面以上的总楼层数

mu;：规范允许的轴压比，按0.85取值

A：框架柱截面面积

本设计采用方形柱，bc=hc=288.24mm，查抗震规范，抗震烈度为6度。选择柱尺寸hc=hc=500mm。

5.钢筋及混凝土材料参数确定

1）混凝土强度等级：

混凝土强度首先需要满足耐久性规范，结合混凝土规范以及抗震规范，本设计梁选用C35混凝土，柱选用C35混凝土，基础选用C30混凝土，垫层混凝土等级选择C15。

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：

一榀框架尺寸简图

框架线刚度计算

在框架结构的计算简图中，框架梁的计算跨度取轴线间的距离，梁与柱连接、柱与基础连接均简化为刚接。计算简图中，柱长取值对于首层柱，取基础顶面至二层楼板顶面（对现浇楼板）或至二层楼板底面（对预制楼板）间的高度，即：

底层柱=层高 室内外高差 基础顶面至室外地面的高度

基础顶面的确定，首先应根据地勘确定基础的持力层位置，然后基础底面进入持力层的深度不小于0.5m，基础顶面或者基础梁顶面不应高出地面。根据设计图纸，室外地面标高为-0.45m，基础顶标高按室外地面以下0.550m，室内标高到基础顶高度为1.00m，底层层高为3.90m，底层柱计算高度为4.90m。

框架结构内力和位移计算中，根据混凝土设计规范，现浇楼盖宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响，可采用梁刚度增大法进行近似考虑，本设计中，中部框架梁I=2I0，边框架梁，I=1.5I0。

框架柱线刚度计算

根据公式，柱线刚度i=EI/L，以底层柱为例进行计算：

按上述计算，得出柱线刚度详见下表：

柱线刚度表

层数	截面尺寸 (btimes;h)	高度 （m）	Ec （N/mm2）	截面惯性矩Ic （times;109mm4）	线刚度ib （kN·m）	相对 线刚度
1	500times;500	4.9	31500.00095	5.21	33482.14	1
2	500times;500	3.3	31500.00095	5.21	49715.91	1.48
3	500times;500	3.3	31500.00095	5.21	49715.91	1.48
4	500times;500	3.3	31500.00095	5.21	49715.91	1.48
5	500times;500	3.3	31500.00095	5.21	49715.91	1.48
6	500times;500	3.3	31500.00095	5.21	49715.91	1.48

框架梁线刚度计算

根据公式，梁线刚度i=EI/L,对于中框梁，翼缘刚度放大取2.0，对于边框梁，翼缘刚度放大系数取1.5，以中间跨梁为例进行计算：

按上述计算，得出梁线刚度详见下表：

梁线刚度表

跨数

截面尺寸 (btimes;h)

跨度L （m）

Ec （N/mm2）

截面惯性矩Ic （times;109mm4）

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