摘 要

1第一章结构选型与布置 7

1.1结构选型 7

1.2结构布置 7

1.3设计立体已知条件 7

第二章计算简图 9

2.1基本理论 9

2.2确定计算简图 12

2.3梁、柱截面尺寸 13

2.4材料强度等级 13

2.5荷载计算 13

3框架内力计算 21

3.1计算方法 21

3.2恒载作用下的框架内力 21

3.3活载作用下的框架内力 27

3.4风荷载作用下的内力计算 31

4框架内力组合 40

4.1弯矩调幅 40

4.2 框架梁、柱的内力组合 41

4.3 框架梁、柱的控制截面及最不利内力 42

第五章 框架梁柱截面设计 53

5.1 框架梁截面计算 53

5.2 框架柱截面设计 60

第六章楼体结构设计 74

6.1梯段板计算 74

6.2休息平台板计算 75

6.3梯段梁TL1计算 75

第七章现浇楼面板设计 77

7.1跨中最大弯矩 77

7.2求支座中点最大弯矩 77

7.3 A区 78

7.4 E区格 79

第八章基础设计 82

8.1荷载计算 82

8.2确定基础底面积 83

8.3地基变形验算 85

8.4基础结构设计 86

第九章软件分析结果与手算结果比较 90

摘要

本工程为江苏省南京某中学办公楼设计，建筑面积约3200m²。教学楼教学区域共5层3跨，建筑平面长宽约48m×15.6m，建筑总高度为 17.55 米，采用钢筋混凝土框架结构，抗震等级为三级，抗震设防烈度为 7 度，整个设计包括建筑设计、结构设计部分。建筑设计部分，首先根据建筑的使用功能确定建筑的初步布局，包括建筑体形及室内空间布置等，然后结合使用的材料、做法进一步确定具体尺寸和平、立面风格等。结构设计部分，首先根据建筑设计、工艺使用要求、材料供应情况以及场地地质条件等确定结构布置方案，然后分手算和电算两部分进行设计。手算部分：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等。其中，内力计算考虑以下四种荷载作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用柱下独立基础。在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。电算部分：根据结构计算，按平面整体表示方法绘制施工图。

关键词：钢筋混凝土；框架结构；建筑设计；结构设计。

Abstract

This project is designed for a high school office building in Nanjing, Jiangsu Province, with a building area of approximately 3200 m2. The teaching area of the teaching building consists of 5 floors and 3 spans. The length of the building plane is approximately 48m by 15.6m. The total height of the building is 17.55m. The reinforced concrete frame structure is used. The earthquake-resistant grade is Grade 3, and the seismic fortification intensity is 7 degrees. The entire design includes the building. Design, structural design section.

In the architectural design part, the preliminary layout of the building is first determined according to the function of the building, including the building shape and the interior space layout, and then the specific dimensions, peace, and elevation style are further determined in conjunction with the materials and practices used. In the structural design part, firstly, the structural layout plan is determined according to architectural design, process use requirements, material supply conditions, and site geological conditions, and then the two parts are divided and calculated.

Hand-calculated part: determination of structural calculation sketches; load calculation; internal force analysis; internal force combination; beam, column section reinforcement, plate design, stair design, basic design, and drawing of structural construction drawings. Among them, the internal force calculation considers the following four kinds of loads, ie, constant load, live load, wind load, and seismic action; the elasticity theory is adopted for the design of columns and plates; the plasticity theory is adopted for the design of beams; the plate staircase is used for stairs; basis. In the design of section seismic design, the design principles of strong shear weak curve, strong column weak beam, and strong nodal weak member were followed, and the structural requirements were satisfied.

Electric calculation part: According to the structural calculation, the construction drawing is drawn according to the overall representation of the plane.

Keywords: reinforced concrete; frame structure; architectural design; structural design.

1第一章结构选型与布置

结构设计的主要内容包括：结构选型、结构布置、确定计算简图、选择合理简单的计算方法进行各种荷载作用下的内力计算、荷载效应组合、截面配筋设计（计算、构造）、绘施工图。

1.1结构选型

本工程为南京某中学办公楼，共五层，选用钢筋混凝土框架结构。

1.2结构布置

1.3设计立体已知条件

1、工程概况

本工程为实际应用课题，工程位于江苏省南京市，为南京市某中学办公楼。建筑场地长宽约长48m 宽15.6m，建筑面积约3200m2，层高均为3.3 m，室内外高差0.45m，要求顶层抽柱布置大会议室。结构形式为钢筋混凝土框架结构。本工程建筑层数为五层，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，建筑场地类别为Ⅱ类，地基基础设计等级为丙级，框架抗震等级为三级，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7 度(基本地震加速度为 0.10 g)，地震分组为第一组。底层平面柱网图见附件。

2、工程地质资料

(1)经勘察查明，根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为3层，各土层描述如下：

2、工程地质资料

(1)经勘察查明，根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为3层，各土层描述如下：

①素填土：褐灰色，稍湿，松散～稍密，成分以粉土为主，混少量植物根系，为新近堆积。该层土场地普遍分布，约0.5m厚。

②松散卵石：卵石含量50～55%，分布均匀性差，排列十分混乱，且完全不接触，卵石粒径多为20～60mm。

③稍密卵石：卵石粒径20～70mm，个别最大粒径大于90mm，卵石分布较均匀，含量55～60%，大部分不接触。

④密实卵石：卵石粒径多为20～100mm，最大粒径大于200mm，卵石骨架含量为70%～80%，呈交错排列，完全接触。

(2)基础型式及持力层：本工程采用柱下独立基础；基础持力层位于第3层稍密卵石，地基承载力特征值 Fak=320KPa

(3)本工程地下水埋深为10米左右，地下水对钢筋混凝土结构不具侵蚀性。

(4) 建筑场地类别:Ⅱ类（特征周期0.35s）。。

3、施工技术条件

本工程由大型建筑工程公司承建，设备齐全，技术良好。水、电供应由建设单位保证。

4、材料供应

三材及一般材料能按计划及时供应。

第二章计算简图

2.1基本理论

实际建筑结构是三维空间结构，且结构材料和结构荷载都具有随机性，使结构精确分析十分困难。在没有计算机辅助设计的情况下，当结构布置规则、荷载分布均匀时，我们通常将空间框架简化为平面框架采用手算进行分析，其中计算模型和受力分析都必须进行不同程度的简化。

要计算出框架结构中梁柱内力，必须首先确定框架结构简化后的计算简图，即需确定框架的计算单元、框架的跨度、层高、构件截面、框架承受荷载等。

1.计算单元

一般取中间具有代表性的一榀框架进行分析；现浇框架梁柱的连接节点简化为刚接，框架柱与基础的连接简化为固结。

2.跨度、层高

结构计算中，杆件用其轴线来定位，框架梁跨度取柱子轴线之间的距离，当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。框架层高，底层取基础顶面到二层楼板结构顶面的距离，其余层取下层结构楼面到上层结构楼面的距离。此阶段由于基础设计还未进行，可初步估算基础顶面的位置：根据地基土层的分布情况，初步确定基础的形式、基础高度和持力层位置，即可估算出基础顶面的位置，如图2-1所示。当基础埋置较深，若采用刚性地面，也可直接采用h1 = 底层层高 0.5 m进行计算。

图 2-1 基础埋深

3.构件材料选择

1）混凝土

选择混凝土强度等级时要根据混凝土结构的环境类别，满足混凝土耐久性要求；当采用HRB335钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和RRB400钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。

抗震设计时，现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级按一级抗震等级设计时，不应低于C30；按二～四级和非抗震设计时，不应低于C20。现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40；框架柱的混凝土强度等级：抗震设防烈度为9度时不宜大于C60，抗震设防烈度为8度时不宜大于C70。为便于施工，梁、柱混凝土最好采用相同强度等级，常用C30~C40。

2）钢筋

结构构件中的普通纵向受力钢筋宜选用HRB400、HRB335钢筋；箍筋宜选用HRB335、HRB400、HPB235钢筋。对于钢筋混凝土框架梁、柱等主要结构构件的纵向受力钢筋，通常采用HRB400或HRB335钢筋，构造钢筋及箍筋可采用HPB235；对于钢筋混凝土板、墙等构件的受力钢筋，可采用HPB235或HRB335，构造钢筋采用HPB235钢筋。

4.构件截面估算及弯曲刚度的确定

1）柱

柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：矩形截面柱在非抗震设计时，边长不宜小于250mm ，抗震设计时截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm； 剪跨比宜大于2； 截面长边与短边的边长比不宜大于3。

若采用横向或纵向承重框架，框架柱宜采用矩形截面，若采用纵横向承重框架，则宜采用方形截面。柱轴压比不宜超过《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）表6.3.7的规定，即抗震等级分别为一、二、三的框架结构，柱轴压比限值分别为0.7、0.8、0.9。轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。在初步估算柱截面面积时，应满足下式：

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