摘 要

设计为英瑞环保有限责任公司综合楼设计，建筑层数6层，总建筑面积约为1000m²，7度抗震设防。设计主要包括建筑设计和结构设计两个部分，建筑设计主要为建筑平面图、立面图和剖面图的设计；结构设计主要为框架结构设计、构件的设计。本设计着重对其中一榀框架进行了计算，主要计算内容写于本计算书。计算书主要包括了材料的抉择、计算简图的绘制及各种长短的确定、荷载与内力计算、各种内力在不同工况下的组合、梁和柱配筋计算、楼梯的尺寸计算与配筋计算、基础尺寸的设计与配筋计算等内容。设计主要依据国家现行的相关规程和规范进行编写。

关键词：框架结构、荷载计算、内力计算、内力组合、配筋计算。

Abstract

This design is comprehensive office building of Environmental Technology Department of YingRui, which has six floors ,with a total construction area of about 1000m² and 7 degree seismic fortification. The design mainly includes two parts: the architectural design and the structural design. The architectural design mainly includes the building plane, Facade map and section plane. The structural design is mainly the design of the frame structure and the design of the component. This design select one framework of the structure to calculate, and the main calculation of the contents is written in this book. The calculation books include material selection, size calculation, calculation diagram, load calculation, internal force calculation, internal force combination, reinforcement calculation, staircase design and basic design. The design is mainly based on the relevant national rules and norms.

Keywords: frame structure, structural design, load calculation, internal force calculation, internal force combination, reinforcement calculation, component design

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1选题依据 1

1.1.1建筑规模 1

1.1.2建筑设计任务 1

1.1.3自然条件 1

1.2结构设计 1

第2章 结构布置及计算简图 2

2.1结构的选型与布置 2

2.1.1结构选型 2

2.1.2结构布置 2

2.2框架计算简图及梁柱线刚度 2

第3章 荷载统计 6

3.1恒荷载标准值计算 6

3.2活荷载标准值计算 7

3.3竖向荷载下的框架总图 8

3.4风荷载标准值计算 12

3.5风荷载作用下的位移验算 13

3.5.1侧移刚度D 13

3.5.2风荷载作用下框架侧移计算 14

第4章 内力计算 16

4.1恒荷载标准值作用下的内力计算 16

4.1.1恒荷载作用下的弯矩计算 16

4.1.2恒荷载作用下的剪力及轴力计算 18

4.2活荷载标准值作用下的内力计算 23

4.2.1活荷载作用下的弯矩计算 23

4.2.2活荷载作用下的剪力及轴力计算 26

4.3 风荷载标准值作用下的内力计算 30

4.4水平地震作用下的内力计算 33

4.4.1重力荷载代表值计算 33

4.4.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算 35

第5章 内力组合 40

5.1框架结构梁内力组合 43

5.2框架结构柱内力组合 50

第6章 计算榀框架的梁、柱配筋计算 60

6.1框架柱的截面设计 60

6.1.1柱（A轴）截面设计 60

6.1.2柱（B轴）截面设计 62

6.1.3柱（C轴）截面设计 64

6.1.4柱（D轴）截面设计 67

6.2柱斜截面受弯承载力计算 69

6.3框架梁的正、斜截面配筋计算 70

第7章 楼梯计算 76

7.1楼梯设计资料 76

7.2楼段板设计 76

7.3平台板设计 77

7.4平台梁设计 79

第8章 基础计算 82

8.1地质情况及基础结构 82

8.2初步确定基础尺寸 84

8.3基础受冲切承载力验算（采用荷载基本组合） 88

8.4配筋计算（采用荷载基本组合） 93

第9章 楼面设计 99

9.1板A配筋计算 99

9.2板B配筋计算 101

9.3板C配筋计算 102

前言

本设计按照武汉理工大学土木工程与建筑学院2018年毕业设计要求编写，题目为“英瑞环保有限责任公司综合楼”，内容包括建筑设计、结构设计两部分。综合楼为包含两种以上功能的公共建筑，其规范要求比较严格，能体现出建筑和结构设计的很多重要方面。选择综合楼建筑和结构设计，从而掌握综合楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。

本次计算选用一般情况下一榀规则的框架为计算单元，先进行手算，然后采用“盈建科”设计软件对本结构进行建模以及电算校核，将手算与电算的内容进行对比。本工程为六层混凝土框架结构，占地规则，建筑场地约50m×20m；结构使用年限为50年，建筑安全等级为二级；最高气温为40℃，极端最低为-6℃；年平均降雨量为1100mm，雨量集中期在7月中旬至8月中旬；基本风压为0.55kPa，C类地区，雪荷载为0.5kPa。

1. 绪论

1.1选题依据

1.1.1建筑规模

建筑尺寸为50×20m²左右，建筑占地总面积约为1000m²，层数为六层。

1.1.2建筑设计任务

根据提供的设计任务书和建筑场地条件，对英瑞环保有限责任公司综合楼进行建筑、结构设计，完成相应施工图的绘制。

1.1.3自然条件

气象条件：最高气温40℃，极端最低-6℃；年平均降雨量：1100mm，雨量集中期在7月中旬至8月中旬；风荷载：基本风压0.55kPa，C类地区；雪荷载：0.5kPa。

工程地质条件：拟建区地形平坦，自然地表标高34.5m；根据勘察单位的勘察报告，场地范围内地质构成，自地表向下依次为：地表以下0.7m内为杂填土，地基承载力特征值fak=50kPa。0.7m～12m内为普通粘土，地基承载力特征值fak=300kPa。土壤最大冻结深度0.1m；实测最高地下水位标高24.5m，水质无侵蚀性；基础场地类别：Ⅱ类。

其他条件：结构设计使用年限：50年；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组。

1.2结构设计

1. 结构布置及计算简图

2.1结构的选型与布置

2.1.1结构选型

本建筑为英瑞环保责任有限公司综合楼设计，一共6层的房屋层数，为了方便全局的掌控管理，结构布置采用大开间的方式，屋面板与楼面板的厚度均取100mm。

2.1.2结构布置

框架结构房屋中，经济柱距一般为5~8m，本建筑的柱距为3m、3.6m和7.2m。根据上述对结构进行布置，本建筑办公室（主要用途）、走廊（基本用途）、会议室等等的平面全部按双向板来进行设计，双向板的板厚h≥0.02倍的“区格短边边长”。

本建筑的材料选用如下：

混凝土：除地梁层（电算部分）的柱材料采用C50外，其余均采用C30；

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300；

窗：均为塑钢窗，γ=0.35kN/m³；

门：木门，γ=0.2kN/m³。

图2.1 结构平面布置图

2.2框架计算简图及梁柱线刚度

1. 梁、柱截面尺寸估算

1）框架横梁截面尺寸

框架横梁截面高度，截面宽度，本结构中：

对主梁：取

对次梁：取

2）框架柱截面尺寸

底层柱轴力估算：假定结构每平米总荷载设计值为12kN，则底层中柱的轴力设计值约为N=12×7.2×4.2×6=2177.28kN

若采用混凝土捣浇，由《混凝土结构设计规范》附表查得。假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：

故该柱截面尺寸的假定可行，柱截面尺寸定为

1. 确定框架计算简图

由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.60m，基础顶面至室外地坪通常取-0.50m，故基顶标高至地面的距离定为-1.10m，二层楼面标高 3.90m，故底层柱高为5.00m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.60m。由此可绘出框架的计算简图如图2.2所示。

（3）框架梁柱的线刚度计

由于楼板与框架梁的混凝土一起倒浇，对于中框架梁取

A到D轴的底层柱：

A到D轴的其余各层柱：

A到D轴的顶层柱：

令A到D轴的其余各层柱的线刚度为1.0，则余下杆件的相对线刚度为：

图2.2 计算简图

3.荷载统计

3.1恒荷载标准值计算

1. 屋面（上人）

找平层：15厚水泥砂 0.015×20=0.30kN/m²

防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m²

防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/m²

找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30kN/m²

找平层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04×14=0.56kN/m²

保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16kN/m²

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：5厚混合砂浆 0.005×17=0.1kN/m²

∑=6.32kN/m²

1. 各层走廊楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²

20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：5厚混合砂浆 0.005×17=0.1kN/m²

∑=3.55kN/m²

1. 标准层楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²
20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²