摘 要

本工程为浙江创杰纸业有限公司综合楼设计，建筑面积5637.6平方米，主体结构六层，建筑高度 20.1m，采用钢筋混凝土框架结构。本设计我主要进行了建筑设计和结构设计部分。建筑部分主要是按照任务书规划房间的格局以及整个房子的外观方面的设计。结构部分主要是结构布置荷载计算以及内力组合，最后用pkpm进行电算，验证建筑的可行性，导出配筋图以及基础楼梯截面的设计。建筑设计部分重要的是建筑的审美以及建筑的实用性，我们在使用过程中的体验也是我们建筑设计需要考虑的：结构设计部分主要是对建筑的荷载进行分析组合，再通过荷载去判断我们所需要的材料规格，在这方面我们实际中要考虑的很多是材料的经济适用，在本次设计中，侧重于考量结构的安全性以及稳定性。pkpm计算部分，我们需要结合我们计算本身，电算与手算有一定的差距，需要我们通过自己的计算去修改最终的出图结果。

关键词：建筑设计；结构设计；框架结构；内力组合；截面设计

Abstract

This project is designed for the comprehensive building of Zhejiang Chuangjie Paper Co., Ltd. The building area is 5637.6 square meters, the main structure is six stories, and the building height is 20.1m. The reinforced concrete frame structure is adopted. This design I mainly carried out the architectural design and structural design part. The building part mainly plans the layout of the room and the design of the exterior of the whole house according to the task book. The structural part is mainly about the calculation of structural layout load and the combination of internal forces. At last, the PKPM is used to carry out the computer calculation to verify the feasibility of the building and to derive the reinforcement diagram and the design of the section of the foundation stairs. The important part of architectural design is the aesthetics of architecture and the practicability of architecture. Our experience in the use process is also what we need to consider in architectural design. The structural design part mainly analyses and combines the loads of buildings, and then judges the material specifications we need through loads. In this regard, we should consider the economic applicability of materials in practice. In the second design, the safety and stability of the structure are considered. In the part of PKPM calculation, we need to combine our calculation itself. There is a certain gap between computer and manual calculation. We need to modify the final drawing results through our own calculation.

Key Words：Building design; Structural Design; Frame Structure;Aombination of Internal force;Section design.

目录

1 第一章 绪论 6

2 第二章 前言 7

2.1 设计目的 7

2.2 设计内容 8

2.2.1 建筑设计 8

2.2.2 结构设计 8

2.3 设计依据 8

3 第三章 结构布置 10

3.1 结构方案与布置 10

3.1.1 结构类型选择 10

3.1.2 构件截面尺寸估算 10

3.2 框架线刚度计算 13

3.2.1 框架柱线刚度计算 14

3.2.2 框架梁线刚度计算 14

4 第四章 荷载计算 16

4.1 恒载标准值计算 16

4.2 活荷载标准值计算 16

4.3 墙体自重荷载计算 17

4.3.1 外纵墙自重计算 17

4.3.2 内纵墙自重计算 17

4.4 竖向荷载计算 17

4.4.1 恒载标准值计算。 18

4.4.2 活载计算 25

4.5 风荷载计算 28

4.5.1 风荷载标准值计算 28

4.5.2 风荷载位移验算 30

4.6 地震荷载标准值计算 31

4.6.1 重力荷载代表值计算 32

4.6.2 框架自振周期计算 35

4.6.3 横向地震作用计算 35

4.6.4 地震作用变形验算 37

5 第五章 荷载内力分析计算 38

5.1 恒载计算 38

5.1.1 计算分配系数 38

5.1.2 固端弯矩计算 40

5.1.3 恒载内力计算 41

5.2 活载计算 45

5.2.1 活载固端弯矩计算 45

5.3 雪荷载内力计算 49

5.4 风荷载内力计算 50

5.5 地震荷载内力计算 55

6 第六章 内力组合计算 60

6.1 框架梁弯矩调整 60

6.2 柱内力组合 63

6.3 梁内力组合 70

7 截面设计 75

7.1 梁截面设计 75

7.1.2 框架梁纵向钢筋计算 76

7.1.3 框架梁斜截面设计 85

7.2 框架柱配筋设计 89

7.2.1 轴压比和剪跨比计算 89

7.2.2 框架柱正截面受力钢筋设计 89

7.2.3 柱斜截面受剪计算. 99

8 现浇混凝土板式楼梯设计 104

8.1 设计资料 104

8.2 梯段板计算 104

8.3 平台板计算 105

8.4 平台梁计算 106

9 基础设计 108

9.1 基本设计资料 108

9.2 荷载计算 108

9.3 基础计算 108

10 楼板设计 116

10.1 基本设计资料 116

10.2 楼板配筋设计 116

11 第十一章 软件计算 119

11.1 恒载作用下内力计算结果对比 119

11.2 活载作用下内力计算结果对比 119

11.3 配筋结果对比分析 120

11.4 软件计算结果与手算结果差别分析 121

参考文献 122

致谢 124

第一章 绪论

根据设计材料提供场地的地质条件及所在地区的抗震烈度，确定出拟建筑物的抗震等级四级。建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计梁部分。

建筑设计部分：综合了几个方案的优点，考虑可影响建筑的各种因素，采用了既能满足现代化教学的多方面要求，又较经济、实用、美观的方案。

结构设计部分：分别从结构的体系选择、结构总体的布置、楼屋盖的结构方案及基础方案的选择等多方面进行了论述。

结构计算大致分为以下几个步骤：

荷载统计：荷载统计是在初选截面的基础上进行的，其计算过程是按从上到下的顺序进行的，荷载的取值按各层房间的使用功能及位置的不同，查荷载规范确定。 按建筑方案中的平立剖面设计 ，选定计算见图，并初选柱截面。

框架变形验算：验算了框架在水平地震作用下横向变形。此过程中，采用了顶点位移法计算结构的自震周期，按底部剪力法考虑了顶点附加水平地震作用。

横向框架的内力分析：分别分析了横向框架在水平地震作用及竖向荷载作用下的内力，用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩。

内力组合：对恒载、活载及地震荷载进行组合，选出最不利内力，并以此为依据对框架梁、柱进行截面设计。

板的设计： 用塑性理论进行计算。

楼梯设计： 采用板式楼梯。

设计成果： 平面图、立面图、剖面图、楼梯平剖面一张，楼屋盖的结构布置、配筋图、及建筑总说明等。

第二章 前言

设计目的

进入21世纪以来，中国经济持续高速增长，当前已经成为全球第二大经济体，随之而来的，是迈向全球的中国制造，如走在世界前列的高铁。经济实力的增长，带动了着高科技、新技术和新材料的发展，据统计，全球排名前十的建筑中，位于中国的就有6座，如武汉绿地中心、上海中心大厦、平安国际金融大厦、广州东塔等，这些地标性建筑已经成为当地城市的象征。九层之台，起于累土，每一座建筑均是由钢筋、混凝土、钢材、砌体以及幕墙都各种材料组成，并且按照使用类别，分成公用建筑和居住建筑两种类型。公用建筑主要用于人们各种公共活动使用，可包括办公、商业、旅游、科教文卫等情况。居住建筑主要是指提供人们日常居住生活所使用的建筑物，如住宅、别墅、宿舍以及公寓等。公用建筑和居住建筑均是非生产性建筑，统称为民用建筑。

每座建筑的实施均是由设计阶段开始，设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计的原则首先是要满足功能使用的需求，要为使用的人们创造生活、工作、活动的良好环境，其次是要在功能需求的前提下满足外观以及造型的要求，要符合人们在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神层面的感受，同时，建筑还具有时代特征和地域特点，如江南建筑的轻巧玲珑、岭南建筑的精巧秀丽。

毕业设计是土木工程专业的重要环节，是为了培养学生综合所学的基础理论和专业知识，进而解决工程技术问题的能力，从而进一步提高理论问题、工程制图、结构计算等能力。同时，要在毕业设计的过程中不断地熟悉规范、手册和规程等，为后续工作中的实际应用奠定基础。在本次毕业设计中，结合课本所学习的知识，结合设计内容加以分析，进行整体的设计。本次毕业设计的主要目的，将所学内容深化并拓宽，并将所学的AutoCad软件绘图知识进一步掌握，同时通过结构设计软件PKPM进行辅助计算和设计。

设计内容

建筑设计

1.建筑方案设计

建筑方案设计是指建筑项目实施之前，根据任务书的要求和所给定的条件确立的主题、项目构成、内容以及形式的过程。建筑方案设计主要表达平、立、剖面图，并不注重绘图技巧。

2.建筑施工图

建筑施工图是对建筑方案设计的进一步深化，即将设计意图更具体、确切的表达出来，达到可以指导施工的程度。建筑施工图绘制常用工具为AutoCad、天正等。

结构设计

1.结构设计

结构设计即需要密切结合建筑设计进行结构的总体布置，确定结构形式，使建筑物具有良好的受力性能和合理的传力路线。然后通过力学计算以及合理的构造措施保证结构的安全、适用。结构设计一般包括结构选型设计、荷载即内力分析、内力组合及结构界面配筋设计、节点设计等。

2.结构施工图

结构施工图即是通过PKPM等软件建模计算，将建筑施工图转化成可用于现场施工的配筋图、大样图等。结构施工图绘制常用工具为AutoCad、PKPM等。

设计依据

主要设计依据：

（1）《民用建筑设计通则》GB50352—2005(2005年版)

（2）《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版)

（3）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001

（4）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）

（5）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）

（7）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

（8）《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)

第三章 结构布置

结构方案与布置

结构类型选择

进行结构设计时，首先要选择合理的结构形式，这不仅关系到使用需求和结构受力需求，同时也对经济合理性以及施工的便利性有影响，结构选型的基本原则为满足使用和受力、施工便捷、经济合理。根据混凝土设计规范，钢筋混凝土结构方案应有合理的受力体系、构件类型和布置，同时结构的平立面布置规则，各层的质量和刚度分布均匀连续。另外，结构受力途径应简捷明确，竖向构件宜连续贯通并对齐。对于框架结构，宜采用超静定结构，即结构的构件和传力的关键节点处要用冗余约束，或者有多条传力的途径 ，以免局部破坏造成连续性坍塌。

结构体系即是指结构抵抗外部作用的构件组成的方式。结构设计的关键问题是抗侧力体系的确定和设计，基本的抗侧力构件主要有框架、剪力墙和筒体等，这几种单元相互组合形成了多钟结构体系。常见建筑结构形式主要有剪力墙结构、框架结构、筒体结构以及框架-剪力墙结构。不同结构体系，其抗震性能，经济指标，使用效果不尽相同。

框架结构是由钢筋混凝土纵梁和横梁、基础和柱等构件所组成的结构，在框架结构中，梁柱通过节点连乘一体，形成承重的结构，将竖向荷载或水平荷载传递至基础。在框架结构中，墙体只是起到分隔和围护的作用，并不承重。框架结构在平面布置方面较为灵活，既可以做成空间较大的会议室、营业厅，也可以做成空间较小的设备间、储藏室等。在需要时，可以将较大的房间进行隔断，分割成小房间；也可以将小房间的隔断拆除，整合成大房间，因而在功能使用上十分的灵活。并且在设计中，墙体可采用轻质墙体，可以大大降低房屋自重，进而节约材料和成本。

本次毕业设计采取的结构体系即框架结构体系。

构件截面尺寸估算

框架结构属于超静定结构，他的内力和变形除了与受力形式有关以外，尚且与构件刚度有关，根据教材，构件刚度与构件的截面尺寸相关，因此首先需要确定构件的截面尺寸。构件的截面尺寸与受力大小确定，未进行分析前无法详细计算构件的内力，又难以精确判定构件的尺寸。因此，需要先行对结构的构件尺寸进行估算，采用估算尺寸进行内力和变形的计算，假如估算尺寸满足要求，则按照估算尺寸作为设计的截面尺寸，若尺寸偏差太大，需要重新调整尺寸后计算。

1.楼板厚度

按规范以及教材，板的厚度可按照跨度之比进行估算，同时需要满足受力和舒适度的要求，现浇板的厚度一般取10mm的模数，本次设计板跨为4000mm，根据经验，双向板厚度不小于跨度的四十分之一，单向板厚度不小于跨度的三十分之一，L=4000/40=100.00mm。

同时，楼板的最小厚度不小于80mm，综合考虑，本设计取取楼层板厚h=100mm。

2.框架梁截面尺寸

框架梁的截面尺寸应根据承受竖向荷载的大小以及梁的跨度、是否考虑地震作用、选用的材料强度等因素综合确定。其常规步骤为：先按照高跨度确定梁高，再由高宽比确定梁的宽度，并按模数进行取值，对变形和裂缝有要求的梁，尚且需要验算挠度和裂缝。混凝土规范要求，框架梁宽度不宜小于200mm，截面的高宽比不宜大于4，且跨高比不宜小于4。对于梁的模数要求，梁高不大于800mm时，可以取50mm的倍数，当梁高大于800mm时，梁高取100mm的倍数。梁的宽度宜取50mm的倍数。

1）横向框架梁

横向框架梁跨度L=7500mm，梁高：

取h=700mm；

梁宽：

取b=350mm。

2）纵向框架梁

纵向框架梁跨度L=8000mm，梁高：

取h=700mm；

梁宽：

取b=350mm。

3）次梁尺寸

4）框架柱截面尺寸计算。

框架柱的截面形式通常为矩形或方形。多层房屋中，框架柱的截面宽度和高度不宜小于300mm，同时为保证框架柱的延性，柱的截面尺寸尚且应该符合规范对轴压比的要求。柱的截面宽度一般不小于框架主梁截面宽度 100mm。框架柱的截面可凭经验确定，也可以先根据其所受轴力按轴心受压构件估算，以Ｂ轴柱为例估算框架柱尺寸。

q：折算出的楼层单位面积上的均布荷载值,可按照实际荷载计算，也可按经验取值，q=11~15kN/msup2;

S：框架柱负载范围

N：柱轴向压力(kN)

n：验算截面以上的总楼层数

mu;：规范允许的轴压比，按0.85取值

A：框架柱截面面积

根据建筑图，本设计采用方形柱，bc=hc=511mm

查抗震规范，抗震烈度为6度。选择柱尺寸hc=hc=600mm。

5.钢筋及混凝土材料参数确定

1）混凝土强度等级：

混凝土强度首先需要满足耐久性规范，结合混凝土规范以及抗震规范，本设计梁选用C35混凝土，柱选用C35混凝土，基础选用C30混凝土，垫层混凝土等级选择C15。

2）钢筋强度：

根据混凝土规范（2015版），梁、柱主筋选择HRB400；非受力钢筋和楼板钢筋选择HRB400

一榀框架尺寸简图如下：

一品框架尺寸简图

框架线刚度计算

在框架结构的计算简图中，框架梁的计算跨度取轴线间的距离，梁与柱连接、柱与基础连接均简化为刚接。计算简图中，柱长取值对于首层柱，取基础顶面至二层楼板顶面（对现浇楼板）或至二层楼板底面（对预制楼板）间的高度，即：

底层柱=层高 室内外高差 基础顶面至室外地面的高度

基础顶面的确定，首先应根据地勘确定基础的持力层位置，然后基础底面进入持力层的深度不小于0.5m，基础顶面或者基础梁顶面不应高出地面。根据设计图纸，室外地面标高为-0.45m，基础顶标高按室外地面以下0.550m，室内标高到基础顶高度为1.00m，底层层高为3.60m，底层柱计算高度为4.60m。

框架结构内力和位移计算中，根据混凝土设计规范，现浇楼盖宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响，可采用梁刚度增大法进行近似考虑，本设计中，中部框架梁I=2I0，边框架梁，I=1.5

框架柱线刚度计算

根据公式，柱线刚度i=EI/L，以底层柱为例进行计算：

按上述计算，得出柱线刚度详见下表：

柱线刚度表

层数	截面尺寸 (btimes;h)	高度 （m）	Ec （N/mm2）	截面惯性矩Ic （times;109mm4）	线刚度ib （kN·m）	相对 线刚度
1	600times;600	4.6	31500.00095	10.8	73956.52	1
2	600times;600	3.3	31500.00095	10.8	103090.9	1.39
3	600times;600	3.3	31500.00095	10.8	103090.9	1.39
4	600times;600	3.3	31500.00095	10.8	103090.9	1.39
5	600times;600	3.3	31500.00095	10.8	103090.9	1.39
6	600times;600	3.3	31500.00095	10.8	103090.9	1.39

框架梁线刚度计算

根据公式，梁线刚度i=EI/L,对于中框梁，翼缘刚度放大取2.0，对于边框梁，翼缘刚度放大系数取1.5，以中间跨梁为例进行计算：

按上述计算，得出梁线刚度详见下表：

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