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摘 要

本工程为实际应用课题，地点在常州市，为某研究院实验楼，三跨四层，三层设办公室若干个，四层设置约110m²大会议室1个，约70m²小会议室2个，其余为实验室、环咨室、资料室等。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。地基基础设计等级为丙级。

根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求以及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构整体布置，确定各种结构构件的尺寸，选取一榀主要横向结构框架进行结构设计计算，用计算结构力学程序对该榀结构框架进行电算与手算结果进行对比分析；完成楼梯设计和基础设计；用PKPM软件对整栋框架结构进行SATWE电算；绘制出相关建筑和结构施工图。

通过本模拟设计，可使学生综合土木工程专业各课程的知识，了解建筑设计方法，熟悉结构设计与分析过程。

关键词：弯矩；剪力；配筋；抗震

The Design of a Research Laboratories Building Building in changzhou

Abstract

This works for the practical application of the subject, place in Nanjing, a laboratory building for the Institute, three-span four, three set up several offices, four conference rooms set around a large 110m2, approximately 70m2 small 2, The rest of the laboratory, the ACE room, library and so on. Require the use of reinforced concrete multi-storey frame structure. Under normal circumstances, the rational design of the project life of 50 years, the security level of the building structure is secondary. Fortification intensity is 7 degrees, the basic design earthquake acceleration is 0.10g, design earthquake grouped into the first group. C grade foundation design.

According to the design requirement, the fortification intensity was 6-degree. Design project included structure part, constructure part, stairs and foundation. Components section in terms of gravity load estimates and representatives of value, a level of seismic structure under the sway checked and then select a horizontal framework Pin calculated. Calculation include: framework and beams of stiffness calculated; dead load and live load, under earthquake Beam, column-moment, the shear calculated combination of internal forces framework; frame internal force make up; mate steel; stairs and foundation mate steel calculate. The design accorded with the design and construction requirements.

Key Words: Frame Structure；Earthquake Action；The Internal Force Calculation；Calculation of Reinforcement

第1章 设计资料及要求

1.1、基本概况

根据建筑方案图，本工程结构为五层现浇钢筋混凝土多层框架结构，建筑面积约4174m²。设计使用年限为50年；结构安全等级为二级；抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度值为0.1g，第一组；框架的抗震等级为二级；采用独立基础，地基基础设计等级丙级；建筑室内外高差450mm，室外标高即为现有自然地面标高。

1.2、工程地质条件

1、本工程场地较平坦，废弃建筑已拆除。

2、根据地质钻探，该场地土质较均匀，土层分布情况如下：

①人工杂填土，含建筑垃圾，松散，厚度0.5～0.7米。

②有机亚粘土，黄褐色，密实，可塑，厚度0.4～0.6米，地基承载力标准值f_k=100kN/m²。

③粉质粘土，密实，可塑，厚度4～4.6米，f_k=180kN/m²。

④粘土，硬塑，厚度6～7.4米，f_k=220 kN/m²。

3、建议以粉质粘土层作为持力层，采用浅基础。

4、地下水位在天然地面下1.5米处，无侵蚀性。

5、场地无液化土层，场地土类别为Ⅱ类。

1.3、主体结构工程和装饰工程

采用现浇混凝土框架结构，肋梁楼盖。混凝土强度等级为C30，箍筋采用HPB300级，受力钢筋采用HRB400级钢筋。

内外墙均采用加气混凝土砌块，厚度200mm，重量参见最新《结构荷载设计规范》。需根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构整体布置，统一构件编号及各种结构构件的定位尺寸，绘制出结构布置图。

第2章 框架结构布置及计算简图

根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。主体结构共4层，层高均为3.7m。结构尺寸如图2.1所示：

图2.1 计算框架部分柱网布置

2.1初估截面尺寸

2.1.1梁截面尺寸的初步确定

a. 边跨横梁 =8100

为满足承载力、刚度及延性的要求截面高度取的跨度，即：

h=(1/8~1/12)/l=1012~675mm 取750

b=(1/2~1/3)/h=375~250mm 取250

b. 中跨横梁 =2600

为满足承载力、刚度及延性的要求截面高度取的跨度，即：

h=(1/8~1/12)/l=325~217mm 取400

b=(1/2~1/3)/l=175~113mm 取250mm

c. 纵梁：对于l=8400 的纵梁

为满足承载力、刚度及延性的要求截面高度取的跨度，即：

h=(1/8~1/12)/l=1050~700mm 取750

b=(1/2~1/3)/l=375~250mm 取250mm

d. 次梁：对于8100 的次梁

为满足承载力、刚度及延性的要求截面高度取的跨度，即：

h=(1/18~1/15)/l=540~450mm 取500 mm

b=(1/2~1/3)/l=250~167mm 取250mm

2.1.2柱截面尺寸的初步确定

框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按公式（2-1）估算：

（2-1）

（2-2）

式中： 为柱的组合的轴压力设计值；

为按简支状态计算的柱的负载面积；

为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表制，可根据实际荷载计算，也可近似取12~15，本文取15。

为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；

为验算截面以上楼层层数；

为柱截面面积；

为混凝土轴心抗压强度设计值；

为框架柱轴压比限值，《建筑抗震规范》规定一级、二级、和三级抗震等级，分别取0.7，0.8，0.9。

由于结构为4层框架结构，抗震等级为二级，所以=4和=0.8.对于C30混凝土，混凝土抗压强度设计值=14.3和抗拉强度设计值=1.43。由图2.1可知边柱及中柱的负载面积分别为8.4m4.05m和8.1m5..35m。由式（2-2）得各层柱的截面面积为

中 柱：

初选截面: bh=500mm500mm，250000gt;226271.33

2.1.3板的截面尺寸初步估计

板 厚

根据实际情况和设计要求，板厚拟取：100。

柱、板的混凝土强度等级与梁相同，为C30混凝土。

框架结构计算简图如图2.2所示。取顶层的形心线作为框架柱的轴线，同时要求边跨柱的外边面平齐，而中跨柱上下层形心对齐；梁轴线取到板底，一般层柱高度即为层高，取3.7；由于底层层高3.7，室内外高差0.45和基础顶部至室外地面0.5，所以底层暂取h=3700 450 500=4650mm。

图2.2横向框架计算简图

2.2 重力荷载的计算

2.2.1 楼面及屋面永久荷载（恒荷载）标准值

2.2.1.1 屋面(不上人)：

30厚三毡四油防水层 0.4

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