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2015级毕业设计“枣阳消防军人公寓设计”所做的书面成果。本公寓楼为五层钢筋混凝土框架结构。

在“建筑设计部分”中，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⑦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。

结构设计过程中前30天的时间先用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行电算，然后在后面一个月的时间里选一榀具有代表性的框架进行手算。这样既掌握了PKPM软件的基本应用，同时能对大学四年所学的知识有一个很好的总结应用。最后将手算与电算的结果进行对比，能让自己对框架结构的受力有一个更明确的了解。

关键词：土木工程；毕业设计；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计

Abstract

This statement is in Wuhan University of Technology Institute of civil engineering and architecture, civil engineering professional 2015 class graduation design "The design of a apartment of fire servicemen" written works.This teaching building is five story reinforced concrete frame structure.

In the "architectural design", 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.

Structure in the design process of 30 days before the time first with building structure design software PKPM the entire structure to calculate the electricity, and in the month ahead of time selected a pin is representative of the framework are hand count.This has not only mastered the basic application of PKPM software, but also to the University of four years of knowledge has a good summary of the application.Finally, the results of hand calculation and the calculation of the comparison, so that they can have a more clear understanding of the structure of the frame.

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

目录

绪 论 1

第1章 设计资料 2

1.1设计摘要 2

1.2工程概况 2

1.3设计荷载 2

1.4抗震设防 2

1.5设计依据 2

1.6结构选型 3

1.7材料选用 3

1.8地基与基础 3

第2章梁、柱、板截面尺寸和计算简图 4

2.1 柱网布置 4

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 7

2.4.1梁截面初选（⑦轴） 7

2.4.2柱截面初选（⑦轴） 8

2.2.3板截面初选（⑦轴） 9

第3章 侧移刚度的计算 10

3.1 梁线刚度i_b的计算（I=2I₀) 10

3.2 柱线刚度ic的计算(I=I₀) 10

3.3相对线刚度计算 11

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 15

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 活荷载标准值计算 31

5.1活荷载标准值 31

5.2活载作用下框架所受荷载 31

5.2.1屋面与楼面活载 31

5.2.2柱的集中力 34

5.3活载作用下框架的内力计算 35

第6章 风荷载作用 42

6.1 风荷载标准值 42

6.2 侧移刚度D 44

6.3 风荷载作用下框架侧移计算 44

6.4 框架柱的剪力分配计算 45

6.5 框架柱反弯点高度的计算 46

6.6 框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 47

第7章 水平地震荷载作用 51

7.1 重力荷载代表值的计算 51

7.1.1顶层重力荷载代表值 51

7.1.2三~四层重力荷载代表值 51

7.1.3二层重力荷载代表值 52

7.1.4一层重力荷载代表值 52

7.2 水平地震作用力的计算（基底剪力法） 52

7.2.1结构的基本横向自振周期 52

7.2.2水平地震影响系数α₁ 53

7.2.3水平地震作用标准值 53

7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 55

7.4 水平地震作用下框架柱的剪力分配计算 56

7.5 水平地震作用下框架内力计算（D值法） 57

第8章 内力组合 61

8.1弯矩调幅 61

8.2内力调整 63

8.2.1.竖向荷载内力调整 63

8.2.2.水平荷载内力调整 66

8.3内力组合 69

8.3.1 梁的内力组合 71

8.3.2 柱的内力组合 82

第9章 框架梁、柱、板的配筋 93

9.1 框架横梁配筋 93

9.2 框架柱配筋 99

9.3 板的配筋 107

9.3.1 双向板计算 107

9.3.2 荷载设计值 108

9.3.3 内力计算 109

第10章 楼梯设计 114

10.1 设计参数 114

11.2 楼梯板计算 114

11.3 平台板计算 116

11.4 楼梯梁计算 117

第11章 基础设计 122

11.1 地基基础设计等级 122

11.2 确定基底尺寸 122

11.3 地基承载力验算 123

11.4 基础受冲切承载力验算 124

11.5 基础底板配筋计算 129

结束语 134

参考文献 135

致谢 136

绪 论

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。

本次毕业设计的题目是枣阳消防军人公寓设计，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，不断调整后绘出整套的施工图纸，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。

第1章 设计资料

1.1设计摘要

本设计枣阳市消防军人公寓，主要设计内容包括建筑设计和结构设计两部分。

建筑设计包括平面、立面和剖面设计。该公寓楼（不包含散水和台阶）长50.10m，宽25.20m，高19.50m，占地面积为4445.00m²（不包含散水和台阶），建筑面积为6112.00m²。层数5层，除一层层高5.1m外，其余层高3.6m，室内外高差0.45m。内外墙厚200mm，女儿墙高1.5m，墙厚200mm，屋面为上人屋面。

结构设计包括框架设计、构件设计和基础设计等，其中，框架采用钢筋混凝土纵横向框架承重布置方案，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。

1.2工程概况

本工程为钢筋混凝土框架结构，填充墙采用加气混凝土砌块。设计使用年限为50年，防火等级为二级，建筑安全等级为二级，地面粗糙度为B类。

1.3设计荷载

依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，枣阳市地区基本雪压基本风压：0.40KN/m2，采用50年一遇的风压值，地面粗糙度B类；基本雪压：0.40KN/m2，采用50年一遇的雪压值。

1.4抗震设防

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版），本工程建筑抗震设防类别均为丙类,抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，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II类，地表下土层分布均匀，建筑的设计特征周期为0.35s，地基承载力特征值ƒak=390kPa。框架抗震等级为四级。

1.5设计依据

《民用建筑设计通则》GB50352-2005 中国建筑工业出版社

《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010 中国建筑工业出版社

《建筑设计防火规范》GB50016-2014 中国建筑工业出版社

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 中国建筑工业出版社

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 中国建筑工业出版社

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 中国建筑工业出版社

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 中国建筑工业出版社

《建筑结构制图标准》GB/T50105-2010 中国建筑工业出版社

《中小学校设计规范》GB50099-2011 中国建筑工业出版社

《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005 中国建筑工业出版社

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 中国建筑工业出版社

1.6结构选型

本公寓楼采用钢筋混凝土框架结构，由梁、柱通过节点连接组成的结构体系承受竖向荷载和水平荷载，墙体起围护和隔断作用，具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点。

框架为纵横向承重，横向框架与纵向框架均设置主梁承担竖向荷载，楼板为现浇板，通过次梁将荷载传递给主梁。

1.7材料选用

（1）混凝土：梁、板、基础均为C30，柱采用C35

（2）墙体： 外墙、内墙采用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：HRB400级（Ⅲ级）

基础钢筋：HRB400级（Ⅲ级）

1.8地基与基础

地基基础设计应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为甲、乙、丙三个设计等级，依据地基基础设计规范规定，本公寓楼地基基础设计等级定为丙级。另根据本公寓楼建筑等级，参照规范要求可不做地基变形验算。

本公寓楼横向框架中跨跨度较大，考虑到地基承载力特征值和基础宜浅埋等条件，基础形式采用柱下独立基础。

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