摘 要

此计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑学院土木工程专业2014级毕业设计所做的书面成果。本次毕业设计的内容为钢筋混凝土框架结构办公楼，建筑面积约为4500，拟建建筑物共六层，分为建筑和结构两部分。

在“建筑设计部分”中，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等,着重解决建筑布置与各种细部构造。我将设计初期的几个建筑方案分别从各个方面对它们进行比较，然后确定最终的方案，进而确定具体的建筑构造、做法以及材料。

在“结构设计部分”中，首先选定第轴的横向框架作为此计算书手算的任务，并最终选择方案，然后确定具体所受的荷载。荷载包括恒荷载，活荷载，左右风荷载，左右地震作用，根据荷载计算梁柱板的内力，再进行组合后得到各截面的控制内力，最后进行各构件的配筋计算。

此外，还进行了结构方案中的楼梯设计，其中完成梯段板，平台板，平台梁等构件的内力计算、配筋计算以及施工图绘制。根据工程地质资料，结构采用柱下独立基础。

基础部分的设计，根据提供的地质资料，基础形式采用柱下独立基础，并进行了桩身的设计及验算。

关键词：钢筋混凝土框架；建筑设计；结构设计 ；独立基础。

Abstract

This statement is in Wuhan University of Technology Institute of civil engineering and architecture, civil engineering professional 2014 class graduation design written works.The design of the graduation-product content to have reinforced concrete frame building, The construct area is about 4500 ㎡.The building drawing up to set up is total 6 floors high .Construction and structure is divided into two parts.

In the "architectural design", according to the design task, considering the functional use, construction, materials, construction equipment, architectural art and economy,addressing the layout and architectural details of various structures,I will design several construction schemes respectively, from all aspects to compare them, and then determine the final solution, and then determine the concrete building structure, method and materials.

In the "structural design", first select the transverse frame of the axis as the calculations of hand calculation task, and the final option, then determine the specific by load.Load, including dead load, live load, about wind load, about earthquake, according to the load calculation of internal force of plate beam column, and then mix get control of the cross section of the internal forces. Finally, each component of the reinforcement calculation.

In addition, the design of the stairs is also carried out, which completes the internal force calculation, the reinforcement calculation and the drawing of the construction drawing of the ladder section board, the platform plate, the platform beam and so on.According to the engineering geological data, the structure adopts the independent foundation under the column.

Part of the design basis, according to the geological data, the basis for the use of the independent foundation under the column.

Key Word: Reinforced concrete frame；Architectural design；Structure design ；Independent foundation

目录

绪 论 1

第1章 设计资料 3

1.1 工程名称 3

1.2 工程概况 3

1.3 建筑等级 3

1.4 设计荷载 3

1.5 抗震设防 3

1.6 气象资料 3

1.7 地质资料 4

1.8 材料选用 4

第2章 结构选型 5

2.1 柱网布置 5

2.2 框架结构承重方案的选择 5

2.3 计算单元选取 5

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计 8

2.4.1 梁截面 8

2.4.2 柱截面 9

第3章 侧移刚度的计算 11

3.1 梁线刚度的计算 11

3.2 柱线刚度的计算 12

3.3 相对线刚度计算 12

第4章 恒荷载作用下内力计算 13

4.1 恒荷载标准值计算 13

4.2 恒载作用下框架的所受荷载 14

4.2.1框架梁的恒载 15

4.2.2柱纵向集中恒荷载计算 18

4.3 恒载作用下框架的内力计算 21

第5章 活荷载作用下内力计算 30

5.1活荷载标准值计算 30

5.2活载作用下框架所受荷载 30

5.2.1屋面与楼面活载 30

5.2.2柱的集中力 34

5.3 活载作用下框架的内力计算 36

第6章 风荷载作用 43

6.1 风荷载标准值计算 43

6.2 侧移刚度 45

6.3 风荷载作用下框架侧移计算 45

6.4 框架柱的剪力分配计算 46

6.5 框架柱反弯点高度的计算 47

6.6 框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 49

第7章 水平地震荷载作用 54

7.1 重力荷载代表值的计算 54

7.1.1顶层重力荷载代表值 54

7.1.2二~六层重力荷载代表值 54

7.1.3底层重力荷载代表值 54

7.2 水平地震作用力的计算 55

7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 57

7.4 水平地震作用下框架内力计算 57

第8章 框架梁柱内力组合 64

8.1 梁的内力组合 66

8.1.1梁的内力组合计算 66

8.1.2框架梁组合的剪力设计值 74

8.2 柱的内力组合表 74

8.2.1 柱的内力组合计算 74

8.2.2 柱的剪力设计值 78

第9章 框架梁、柱配筋 80

9.1 框架横梁配筋 80

9.2 框架柱配筋 83

第10章 板的配筋 94

10.1 双向板计算 94

10.1.1 荷载设计值 95

10.1.2 内力计算 96

第11章 楼梯设计 101

11.1 设计参数 101

11.2 楼梯板计算 101

11.3 平台板计算 102

11.4 楼梯梁计算 103

第12章 基础设计 106

12.1 地基基础设计等级 106

12.2 确定基底尺寸 106

12.3 地基承载力验算 107

12.4 基础受冲切承载力验算 107

12.5 基础底板配筋计算 108

12.6 确定基底尺寸 110

12.7 地基承载力验算 110

12.8 基础受冲切承载力验算 111

12.9 基础底板配筋计算 112

结束语 115

参考文献 116

致谢 117

绪 论

随着框架结构的发展，建筑物的高度也在不断的升高，当建筑物高度增加时，水平荷载对结构起的作用将越来越大，普通的砌体结构已经不能满足高度要求，因此，框架结构就出现了，框架结构的材料主要是钢筋和混凝土，通过把钢筋和混凝土粘接在一起，形成承重的框架结构。通过梁、柱组成的结构体系作为建筑的竖向承重结构，并同时承受水平荷载，它平面布置灵活，能形成较大的空间，受到大家的关注。

同时人们需求的提高，居住环境不断的改变，目前，在许多中等城市及一些小城市也都已建造了高层建筑。在我国，高层建筑以采用钢筋混凝土为主，近年来，不仅建造高度在增长，建筑体型和结构体系也愈益多样化，而且在50层左右的建筑中，已开始采用钢结构，这些都体现了我国建造高层建筑的技术水平有了的发展和提高。

土木工程这个学科本身有很强的实践性，本次毕业设计能让我们将大学所学的知识运用到实际中，从而得到锻炼。虽然说目前计算机的应用很广泛，且各类设计程序也不断更新，使设计周期变得越来越短，计算也越来越方便简单，但是电脑毕竟只是一个工具，其中的程序只会按照原有的设定逐步计算，而实际工程往往情况各不相同，所以电算结果还要联系实际进行调整和复核，这样就要求设计者必须了解每一个计算步骤，能根据情况随机应变。所以本次毕业设计不仅要求我们掌握PKPM建模计算的基本操作，还需要手算一榀框架，从而对所学的专业知识有更好地了解。

此次设计的内容为合肥市长颈鹿教育咨询有限公司办公楼设计。建筑场地条件良好，建筑面积4500平方米左右，层数6层。结构形式采用钢筋混凝土框架结构，由上述基本条件进行方案设计。在结构设计时先进行结构选型，柱网布置，梁柱各截面的估算，再用PKPM软件建模计算整体的受力，根据初定模型进行手算，手算时选取一榀有代表性的框架进行计算，包括荷载计算、内力计算、内力组合及配筋计算，具体为：分层法计算竖向荷载作用下的框架内力，D值法计算风荷载作用下框架内力，底部剪力法计算地震荷载作用下框架内力，然后进行内力组合获得各控制截面的内力，最后进行各个构件的配筋计算。

毕业设计的所有任务涵盖了大学四年学到的所有知识，需要我们进行系统的总结和应用。通过对一榀框架的设计，充分了解了荷载的传力过程、框架各部分的作用，以及整个框架结构的受力性能。本设计虽然简单，但包括的内容很全面，除框架只计算了一榀以外，其余的设计均很全面，包括屋面板、楼面板、以及基础和楼梯，通过对这些结构的设计，已经可以充分了解整个建筑结构，以及对整个结构设计的过程，同时也把我们学习的内容全部贯穿到一起，为我们将来走上工作岗位打下了基础。

第1章 设计资料

1.1 工程名称

合肥市长颈鹿教育咨询有限公司办公楼设计

1.2 工程概况

办公楼共6层，建筑总高度为22.15m，层高为3.6m，女儿墙高出屋面0.55m。底层室内设计标高为±0.000，室内外高差为450mm。建筑总面积为4477m²。

1.3 建筑等级

建筑物的耐久等级设计为二级，耐火等级设计为一级，防水等级设计为二级。

1.4 设计荷载

基本风压：0.35KN/m²，采用50年一遇的风压值 ,地面粗糙度为C类。

基本雪压：0.50KN/m²，采用50年一遇的雪压值

1.5 抗震设防

本工程建筑抗震设防烈度为7度，抗震设防类别为乙类,设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，场地土类型为持力较好的粘性土,建筑场地类别为类,建筑的设计特征周期为0.35s。框架抗震等级为三级。

1.6 气象资料

（1）主导风向：冬季：东北风；夏季：东南风。

（2）风速：冬季平均2.6m/s，夏季平均2.46m/s，最大风速22.6m/s。

（3）气温：最冷月平均温度为1^oC，最热月平均温度33.3^oC。

（4）极端最低温度为－10.4 ^oC，极端最高温度为39.6 ^oC。

（5）相对湿度：最热月平均75％，最冷月平均73％。

（6）降水：年平均降雨量1238.6mm，最大暴雨强度55mm/h，最大降雨量332.6mm，最大积雪深度380mm。

1.7 地质资料

本工程建筑场地划分为I1类，工程建筑场地土层至上而下分述为：素填土：以粘土组成，夹中压缩性土，厚度0.3~0.8m，承载力特征值fak=110kPa；粉质粘土：半干湿，密实，可塑，厚度0.8~10m，承载力特征值fak=360kPa。17m以下有地下水，回填时采用不透水材料分层夯实。

1.8 材料选用

（1）混凝土：梁，板采用C30，柱采用C30，底层柱和基础采用C35

（2）墙体： 内外墙均采用200mm厚加气混凝土砌块

（3）钢筋: 柱、梁纵筋:HRB400级（Ⅲ级）

板钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

箍筋：HRB300级（Ⅲ级）

基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

第2章 结构选型

办公楼采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面,楼面均采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖,屋面板厚为120mm,楼面板厚为100mm。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯。基础设计结构采用柱下独立基础。

2.1 柱网布置

本办公楼标准层柱网布置如图2.1所示：

2.2 框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

2.3 计算单元选取

框架结构的计算单元如图2.2所示

假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁长度等于柱截面形心轴线之间的距离。本次设计取轴上的一榀框架计算。底层柱高从基础顶面算至一层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.0m，二层楼面标高为3.6m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均取为3.6m。

计算单元立面示意图如图2.3所示。

图2.1 柱网布置图

图2.2 计算单元选取简图

图2.3 计算单元立面示意图

2.4 梁、柱截面尺寸的初步估计

2.4.1 梁截面初选（③轴）

主梁：AB跨 L=6000mm

h=(1/10~1/15)L=400mm~600mm,取h=600mm; b=250mm

BC跨 L=2700mm

为了使梁截面连续不变，取h=600mm; b=250mm

CD跨 L=6000mm

h=(1/10~1/15)L=400mm~600mm,取h=600mm; b=250mm

②～③轴　　　　　L=7200mm

　　　 h=(1/10~1/15)L=480mm~720mm,取h=600mm; b=250mm

③～④轴　　　　　L=7200mm

　　　 h=(1/10~1/15)L=480mm~720mm,取h=600mm; b=250mm

次梁: AB、CD跨 L=6000mm

h=(1/10~1/18)L=333mm~600mm,取h=550mm; b=250mm

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