摘 要

此计算书是针对“武汉工程大学7#教学楼设计”所做的计算书。本教学楼为五层钢筋混凝土框架结构。

在“建筑设计部分”中，我将自己初步设计的建筑图拿给老师看，在老师的帮助下进行更改，并且通过查找民用设计规范来确定每个房间以及楼梯的设计，最终确定了建筑设计图以及材料布置。

在“结构设计部分”中，首先选定第11轴的横向框架作为此计算书手算的任务，选择方案，然后确定具体所受的荷载。荷载涵盖着恒荷载，活荷载，风荷载，以及地震作用，根据荷载计算梁柱板的内力，再进行内力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，其中完成对楼梯的内力计算、配筋计算以及施工图绘制。根据工程地质资料以及设计指导书，结构采用柱下独立基础。

结构设计过程中前30天的时间先学习用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行电算，知道大致的设计流程，在后面一个月的时间里选一榀框架进行手算。这样既掌握了PKPM软件的基本应用，又能够将自己四年学习的专业课知识全部应用在一起，形成一个整体的思维体系，让自己更深一步的理解专业知识并且融会贯通。最后我将pkpm计算结果与手算结果进行对比，虽然会有些许误差，但是最终的设计仍然是满足各项要求的。

关键词：土木工程；钢筋混凝土；框架结构；结构设计；

Abstract

This calculation book is based on the 2015 graduation design of civil engineering major of school of civil engineering and architecture of wuhan university of technology, "design of 7# teaching building of wuhan university of technology". The teaching building is a five-storey reinforced concrete frame structure.

In the "architectural design part", I showed my preliminary design architectural drawing to my teacher, made changes with the help of my teacher, and determined the design of each room and stairs by looking for civil design specifications, and finally determined the architectural design drawing and material layout.In the "structural design part", first select the transverse frame of the 11th axis as the manual calculation task of this calculation book, select the scheme, and then determine the specific load. The load includes constant load, live load, wind load and earthquake action. The internal force of beam and column plate is calculated according to the load, and then the internal force is combined to obtain the control internal force of each section. Finally, the reinforcement of each member is calculated.

In addition, the design of the stairs in the structural scheme is also carried out, in which the internal force calculation, reinforcement calculation and construction drawing of the ladder section board, platform board, platform beam and other components are completed. According to the engineering geological data and the design instruction, the structure adopts the independent foundation under the column.

In the first 30 days of the structural design process, I learned to use the architectural structure design software PKPM to calculate the entire structure electronically. I know the general design process, and I will select a frame for manual calculation within the next month. In this way, I can not only master the basic application of PKPM software, but also apply all the professional course knowledge I have learned in the past four years together to form an overall thinking system, so that I can further understand and master the professional knowledge. Finally, I compared the calculation result of PKPM with that of manual calculation. Although there would be some errors, the final design still met all requirements.

Key Word: civil engineering；；reinforced concrete structure； frame structure；Structure design

目录

绪 论 1

第1章 设计资料 2

1.1 工程名称 2

1.2 工程概况 2

1.3 建筑等级 2

1.4 设计荷载 2

1.5 抗震设防 2

1.6 地质资料 2

1.7 材料选用 2

第2章 结构选型 4

2.1 柱网布置 4

2.2 计算单元选取 4

2.3 梁、柱截面尺寸的初步估计 5

2.3.1 梁截面初选（11轴） 5

2.3.2 柱截面初选（11轴） 5

第3章 侧移刚度的计算 6

第4章 框架计算 7

4.1 竖向荷载作用下内力计算 7

4.1.1恒荷载计算： 7

4.1.2活荷载计算： 8

4.1.3 静荷载作用下框架内力计算 8

4.1.4活荷载作用下框架内力计算 14

4.2 风荷载 17

4.2.1风荷载作用下框架内力计算 17

4.2.2风荷载作用下框架内力计算（D值法）及内力图绘制 18

4.2.3框架柱的剪力分配计算 20

4.2.4 框架柱反弯点高度的计算 21

4.2.5框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 22

4.3 水平地震荷载作用 25

4.3.1 重力荷载代表值的计算 25

4.3.2水平地震作用力的计算（基底剪力法） 26

4.3.3 水平地震作用下框架的侧移验算 27

4.3.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） 27

第5章 荷载和内力组合 31

5.1框架梁组合的剪力值 31

5.2 梁的内力组合 32

5.2.1梁的内力组合计算 32

5.2.2框架梁组合的剪力设计值 38

5.3 柱的内力组合表 39

5.3.1 柱的内力组合计算 39

5.3.2 柱的剪力设计值 47

第6章 框架梁、柱配筋 48

6.1 框架横梁配筋 48

6.2 框架柱配筋 53

6.2.1正截面受弯承载力计算 53

6.2.2斜截面受剪承载力计算 60

第7章 板的配筋 61

7.1 双向板计算 61

7.2 荷载设计值 62

7.3 内力计算 62

第8章 楼梯设计 67

8.1 设计参数 67

8.2 楼梯板计算 67

8.3 平台板计算 69

8.4 楼梯梁计算 70

第9章 基础设计 73

9.1 地基基础设计等级 73

9.2 确定基底尺寸 73

9.3 地基承载力验算 73

9.4 基础受冲切承载力验算 74

9.5 基础底板配筋计算 75

9.6 确定基底尺寸 77

9.7 地基承载力验算 77

9.8 基础受冲切承载力验算 77

9.9 基础底板配筋计算 79

结束语 81

参考文献 82

致谢 83

绪 论

毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节。其主要目的是为了培养我们综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练我们每个人的画图，计算以及外文翻译的能力。通过毕业设计，使我们对大学四年的专业课知识进行总结和综合应用，增强自身设计能力，为今后独立工作打下基础。

这次我的设计题目是武汉工程大学7#教学楼设计，就此次的设计题目，以及结合任务书所定的各项条件，选择框架结构来进行设计。我的设计从确定建筑平面图开始，指导书规定该教学楼是五层教学楼，底层4.2m，标准层3.9m，为上人屋面，通过建筑老师的指导和自己本人查找规范，确定我自己的建筑平面图；接着就开始进行结构计算，我先用pkpm软件进行电算，通过建立一个五层楼的模型，并且输入荷载，得到该结构的施工图，以及各部分的计算结果，在整体结果满足规范的条件下我开始了手算部分。我选取的是11轴线为一榀框架，通过计算一榀框架的内力，风荷载，抗震荷载，接着进行内力组合，选取最不利组合进行配筋设计，最终确定梁板柱的配筋，以及楼梯，基础的配筋。

这是大学最后一门课程设计，也就是毕业设计，我深刻的感受到这次的设计与前几个学期课程设计的不同，之前的全是对一个学期所学知识的汇总，来进行设计，这次的是对我们大学四年所有专业课知识的汇总，要求自己完完整整的设计出一个建筑，要求比前几次要高许多，最初看到选题时感觉自己无从下手，经过各方面的了解和查阅资料，我知道了大致的设计流程，并且在设计过程中查阅各种规范以及专业书上面的知识，既是回顾又是巩固，自己进步了很多，为自己以后的发展打下了坚实的基础。

第1章 设计资料

1.1 工程名称

武汉工程大学7#教学楼设计

1.2 工程概况

建筑总高度为22.8m，共5层，首层层高为4.2m，其余各层层高为3.9m，楼梯间出屋面高3m。室内外高差为600mm，底层室内设计标高为±0.000。建筑总面积为5200m²。

1.3 建筑等级

建筑物的耐久等级为二级，耐火等级为一级，防水等级为二级。

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B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类别为乙类,抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，场地土类型为中软场地土,建筑场地类别为类,建筑的设计特征周期为0.25s。框架抗震等级为三级。

1.6 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：粉质粘土：半干湿，密实，可塑，厚度1.8~15.3m，承载力特征值fak=300kPa。

1.7 材料选用

（1）混凝土：梁、柱、板、基础均为C30

（2）墙体： 外墙采用250mm厚加气混凝土砌块

内墙采用240mm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：HPB300级（Ⅰ级）

基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

第2章 结构选型

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120mm。楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯。

2.1 柱网布置

本教学楼标准层柱网布置如图2.1所示：

2.2 计算单元选取

框架结构的计算单元如图2.1所示，取第9轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。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-1.5m，二层楼面标高为4.2m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.9m，计算单元立面示意图如图2.1所示。

图2.1 柱网布置图

2.3 梁、柱截面尺寸的初步估计

2.3.1 梁截面初选（11轴）

主梁：AB跨 L=7000mm

h=(1/8~1/12)L=583mm~875mm,取h=600mm;

b=(1/2~1/3)h=200~300mm,取b=250mm

BC跨 L=3000mm

为了使梁截面连续不变，取h=600mm; b=250mm

CD跨 L=7000mm

h=(1/8~1/12)L=583mm~875mm,取h=600mm;

b=(1/2~1/3)h=200~300mm,取b=250mm

②～③轴　　　　　L=4500mm

　　　 h=(1/8~1/12)L=562mm~375mm,取h=500mm; b=250mm

③～④轴　　　　　L=4500mm

　　　 h=(1/8~1/12)L=562mm~375mm,取h=500mm; b=250mm

2.3.2 柱截面初选（11轴）

框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：

为简便计算，简化为：

式中：--混凝土轴心抗压强度设计值，底层柱采用C30混凝土，故

N—上面五层楼面传下来的荷载，

n--验算截面以上的楼层层数。

q--取单位建筑面积上重力荷载代表值

则A、D轴柱：

取柱为

B、C轴柱：

取柱为

第3章 侧移刚度的计算

AB、CD跨梁：

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