摘 要

本设计为玉树藏族自治州某公司办公楼设计，主要设计内容包括建筑设计与结构设计。

本设计为六层框架结构，建筑面积4264.00m²，建筑平面、立面体型规则。

建筑设计包括首层、二层、三层、四层、五层、六层建筑平面图，屋顶排水平面图，建筑正立面、左立面、背立面、右立面图，楼梯处剖面图以及相关的设计说明和门窗表。

结构设计包括框架设计、梁板柱的配筋计算、基础配筋计算和楼梯设计。本计算书着重取一榀横向框架计算水平、竖向荷载作用下结构内力，并进行内力组合找出最不利组合，计算配筋。其中设计涉及到底部剪力法、D值法、二次弯矩分配法、塑性铰线法等方法，严格依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010等规范取值计算。

本计算书最后采用盈建科1.9.3.2版本软件进行建模计算并将手算与电算结果进行对比分析，利用软件得出硂结构施工图。

关键词:建筑设计;结构设计;规范

Abstract

This design is designed for the office building of a company in Yushu Tibetan Autonomous Prefecture. The main design contents include architectural design and structural design.

The design is a six-layer frame structure with a building area of 4264.00m2, and the building plan and faccedil;ade body type rules.

The architectural design includes the first, second, third, fourth, fifth and sixth floor plans, roof drainage plan, building facade, left facade, back facade, right elevation, stairway profile and Related design notes and door and window tables.

Structural design includes frame design, reinforcement calculation for beam and slab columns, basic reinforcement calculations and stair design. This calculation book focuses on the horizontal frame to calculate the horizontal force under the horizontal and vertical loads, and combines the internal forces to find the most unfavorable combination and calculate the reinforcement. The design involves the methods of bottom shearing force, D value method, secondary bending moment distribution method, plastic hinge line method, etc., strictly according to 'Building Structure Load Specification' GB50009-2012, 'Concrete Structure Design Specification' GB50010-2010, Code for seismic design of buildings GB50011-2010 and other specifications are calculated.

At the end of this calculation, the software of Yingjian Branch 1.9.3.2 is used for modeling and calculation, and the hand calculation and computer calculation results are compared and analyzed.

Key Words: architectural design;structural design;specification

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计原始资料 1

1.1.1工程概况 1

1.1.2建筑技术条件 1

1.2 结构方案设计及结构布置 1

1.3 基本假定 1

1.4 荷载种类 2

1.5 侧移控制要求 2

1.6内力计算步骤及组合 2

1.6.1竖向荷载下的内力计算步骤 2

1.6.2水平荷载下的内力计算步骤 2

1.6.3内力组合方法 2

1.7 基础选型 3

第2章 结构方案设计说明 4

2.1结构方案的选择及结构布置 4

2.1.1结构布置和构件材料的选择 4

2.1.2构件基本尺寸确定 4

2.2 基础选型与埋置深度 6

2.3 计算简图 6

第3章 横向框架计算 8

3.1荷载计算 8

3.1.1构件自重统计 8

3.1.2活载标准值计算 10

3.2恒载计算 11

3.2.1中间层梁、柱恒载计算 11

3.2.2顶层梁、柱上恒载计算 12

3.3活载计算 15

3.4风载计算 18

3.5水平地震作用计算 19

3.5.1计算重力荷载代表值 19

3.5.2梁、柱刚度计算 21

3.5.3自震周期的计算 23

3.5.4地震作用计算 24

第4章 内力计算 28

4.1 恒载内力 28

4.1.1 梁、柱参数汇总 28

4.1.2弯矩计算 28

4.1.3剪力计算 30

4.1.4轴力计算 33

4.2活载内力 35

4.3 水平地震作用内力 41

4.3.1计算原则 41

4.3.2弯矩计算 42

4.3.3 剪力计算 45

4.3.4轴力计算 46

4.4 风荷载作用内力 48

第5章 内力组合 54

5.1弯矩调幅 54

5.1.1恒载作用下弯矩调幅 54

5.1.2恒载作用下弯矩调幅 55

5.2内力调整 56

5.2.1梁内力调整 56

5.2.2柱内力调整 59

5.3内力组合 61

5.3.1内力组合 61

5.3.2地震作用内力调整 75

第6章 梁、柱、板截面设计 78

6.1梁截面设计 78

6.1.1内力组合和步骤 78

6.1.2设计参数 78

6.1.3配筋计算 78

6.2柱截面设计 90

6.2.1内力组合和步骤 90

6.2.2设计参数 90

6.2.3配筋计算 90

6.3双向板配筋 100

6.3.1设计资料 100

6.3.2荷载计算 101

6.3.2楼面板配筋计算 102

6.4单向板配筋 106

6.5节点设计 107

第7章 基础设计 110

7.1设计资料 110

7.2基础梁 110

7.3 D轴柱独立基础 110

7.3.1荷载计算 110

7.3.2基础底面尺寸 111

7.3.3基础立面尺寸 111

7.3.4基础配筋 113

7.4 B、C双柱联合基础设计 115

7.4.1荷载计算 115

7.4.2双柱联合基础尺寸的确定 115

7.4.3双柱联合基础内力计算 115

7.4.4双柱联合基础高度验算 116

7.4.5配筋计算 117

第8章 楼梯设计 118

8.1设计资料 118

8.2梯段板设计 118

8.3斜梁设计 119

8.4平台板设计 121

8.5平台梁设计 122

8.6构造措施 124

结论 126

参考文献 127

致谢 128

第1章 绪论

1.1设计原始资料

1.1.1工程概况

本工程为钢筋混凝土框架结构，总体建筑面积约为42664.00 m²，建筑物层数为六层，设计使用年限为50年，防火等级为二级，结构安全等级为二级，填充墙使用加气混凝土，外墙装修采用外墙涂料、瓷片;窗户采用平开铝合金窗，门采用铝合金门。房间有:办公室、会议室、男女卫生间等。

1.1.2建筑技术条件

1. 气象资料:

基本风压:omega;₀=0.30kN/m²

基本雪压:s₀=0.20kN/m²

抗震设防要求:设防烈度为7度，设计地震分组为第Ⅲ组，设计基本地震加速度值为0.15g。

2. 地质资料:

场地地势平坦，自然地表0.5m内为杂填土，填土以下为黏土，地基承载力标准值f_k=280kN/m²;自然地表标高34.5m实测最高地下水位标高29m，水质无侵蚀性。

地面粗糙程度:C类;建筑场地类型:II类。

1.2 结构方案设计及结构布置

钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系，墙体起围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此，本设计的中学办公楼采用钢筋混凝土框架结构。

按照结构布置方式分类，可以将框架结构分为横向承重框架，纵向承重框架和纵横向承重框架三种。而此次设计的办公楼采用的是横向承重形式，其中的竖向荷载主要由横向框架来承担，楼板采用现浇形式。另外，横向框架还承受横向的水平风载和地震作用。在房屋的纵向则设置有纵梁与横向框架连接，从而与柱一起形成纵向框架，来抵抗结构所受的纵向水平风载和地震作用。

1.3 基本假定

第一，平面结构假定:该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不参与受力。

第二，由于结构体型规整，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。

1.4 荷载种类

框架结构所受荷载大致分为两类:恒载和活载。活载包括楼面和屋面的活荷载、风载和地震作用等。恒载包括结构构件的自重、结构表面粉刷的装饰层等。

对于本办公楼建筑来说，地震作用是起着控制作用的荷载。按照《建筑抗震设计规范》(GB50011—2011)中的规定:“对高度不超过40m，以剪切为主的且质量和刚度沿高度均匀分布的框架结构，可以采用底部剪力法进行计算”。

结构所受竖向荷载主要是结构本身自重和使用荷载。其中，对于结构本身自重，可以先根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)查得所用建筑材料的单位体积重量，然后结合构件的截面尺寸算得。另外，使用荷载则是根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中所规定的选用。

1.5 侧移控制要求

框架结构的侧移是由柱子的轴向变形和梁柱杆件的弯曲变形引起的。当框架的层数并不多的时候，可以忽略柱子的轴向变形所引起的侧移。因此在此次设计计算中，只考虑由梁柱杆件弯曲变形引起的变形。

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011 — 2011)表5.5.1规范:“钢筋混凝土框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值”。

1.6内力计算步骤及组合

1.6.1竖向荷载下的内力计算步骤

采用的是分层法，将每层在竖向荷载下所受内力求出后进行传递。每层都传递完之后进行叠加，节点不平衡的话再进行二次分配。

1.6.2水平荷载下的内力计算步骤

采用的是D值法，首先求出反弯点高度，然后将层间剪力按照柱子线刚度进行分配，最后可以求出柱端弯矩。而两端的弯矩则是靠节点平衡所求得。

1.6.3内力组合方法

首先，将荷载组合形式进行简化:

1. 恒载 活载
2. 恒载 活载 风载
3. 恒载 活载 地震作用

然后，结构构件的控制截面和相应的最不利内力:

框架梁:支座截面，最大负弯矩(-M_max)，最大剪力(V_max);跨中截面，最大正弯矩(M_max)。

框架柱:上端及下端截面，最大正弯矩(M_max)及相应的轴力(N)、剪力(V)，最大轴力(N_max)及相应弯矩(M)、剪力(V),最小轴力(N_min)及相应弯矩(M)、剪力(V)。

1.7 基础选型

在设计的时候，应该综合考虑地基—基础—上部结构三者的相互制约作用与施工条件等情况，来选取施工简便、技术先进、经济合理和安全可靠的地基基础方案。本设计综合考虑上述因素后，选择了柱下独立基础和双柱联合基础。

第2章 结构方案设计说明

2.1结构方案的选择及结构布置

2.1.1结构布置和构件材料的选择

所选框架柱网尺寸，如图3.1所示

将设计时的一些强柱弱梁，强剪弱弯，施工顺序(在现场进行混凝土浇筑时一般将梁板一起整浇，而柱子单独浇筑)等因素纳入考虑范围，现拟选用构件材料如下:

柱:采用C35混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋;

梁:采用C35混凝土，主筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋;

板:采用C35混凝土，钢筋采用HRB400;

基础:采用C35混凝土，钢筋采用HRB400钢筋;

墙体以下用MU10标准砖，M10水泥砂浆砌筑。

在-0.045处设60厚C20细石混凝土渗防水剂配3根钢筋为防潮层。

以上墙体采用MU7.5加气混凝土砌块，砂浆采用M7.5，内外墙厚200mm。

2.1.2构件基本尺寸确定

(1)基本尺寸

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土梁板结构，考虑次梁作用，区格板的边长比为6.0/3.0=2lt;3，应按双向板计算，楼板厚度应大于等于l/40=3000/40=75mm，楼板厚度取100mm。

横向框架长跨梁: h=(1/8〜1/12)L=500〜750 取 h=650mm;

b=(1/2〜1/3)h=217〜325 取 b=300mm;

横向框架短跨梁: bh=300mmmm;

纵向框架梁:h=(1/8〜1/12) L=500〜750 取 h=650mm;

b=(1/2〜1/3)h =217〜325 取 b=300mm;

次梁:300mmmm

各楼层采用C35混凝土，C35混凝土强度设计值分别为=16.7N/mm²，=1.57N/mm²。

各层梁截面尺寸及混凝土强度等级见表3.1。

图2.1 结构平面布置图(mm)

表2.1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级

楼层	混凝土强度 等级	横梁(btimes;h)		次梁(btimes;h)	纵梁(btimes;h)
		AB跨、CD跨	BC跨
1~6	C35	300times;650	300times;500	300times;500	300times;650

(2)确定原则:查《建筑设计抗震规范》 6.3.5条规定:“矩形截面柱边长不宜小于400mm，柱截面高宽比不宜大于3”;查《建筑设计抗震规范》表6.3.6可知:“三级框架结构柱子的轴压比限值可取为0.85”。抗震设计时宜采用方形柱，根据轴压比来大致确定柱子的截面尺寸，以门厅处(此处的受荷面积最大)柱子为例进行计算:

轴压比限值条件:

上式中:

即:且令

解得: 取

2.2 基础选型与埋置深度

基础选用柱下独立基础，基础设计等级为丙级，基础的埋置深度0.55m (自室外地坪算起)，室内外地坪高度差为0.45m。

2.3 计算简图

针对本中学办公楼的建筑施工图纸，选择第④轴横向框架作为手算对象。本计算书除特别说明外，所有计算、选型、材料、图纸均为第④轴横向框架数据。

选取计算单元时的确定原则和方法是在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离;框架的层高(框架柱的长度)即为相应的建筑层高，取3.6m，而底层柱的长度应从基础顶面算起，即。计算简图如图3.2所示。

图2.2 第④轴横向框架计算简图(mm)

第3章 横向框架计算

3.1荷载计算

3.1.1构件自重统计

1.④轴框架1-6层自重计算:

(1)板:

25mm水泥砂浆和300mm大理石砖地面 1.3kN/m²

100mm厚混凝土楼板 0.10times;25=2.5kN/m²

石灰砂浆顶棚 0.6kN/m²

小计 4.4kN/m²

(2)横向框架梁