摘 要

本设计为济南明湖某高级中学教学楼设计，主要设计内容包括建筑设计与结构设计。

本设计为六层框架结构，建筑面积2500m²，建筑平面、立面体型规则。

建筑设计包括首层、二层、三层、四层建筑平面图，屋顶排水平面图，建筑正立面、左立面、背立面、右立面图，楼梯处剖面图以及相关的设计说明和门窗表。

结构设计包括框架设计、梁板柱的配筋计算、基础配筋计算和楼梯设计。本计算书着重取一榀横向框架计算水平、竖向荷载作用下结构内力，并进行内力组合找出最不利组合，计算配筋。其中设计涉及到底部剪力法、D值法、二次弯矩分配法、塑性铰线法等方法，严格依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010等规范取值计算。

本计算书最后采用PKPM3.1.6版本软件进行建模计算并将手算与电算结果进行对比分析，利用软件得出硂结构施工图。

关键词：建筑设计，结构设计，规范，PKPM

Abstract

The design for a residential building design in Jinan, Shandong, the main design content, including architectural design and structural design.

The design for the four-story frame structure, construction area of 2500m², building plane, vertical body rules.

The architectural design includes the first floor, the second floor, the third floor, the four-storey building plan, the roof drainage floor plan, the building facade, the left facade, the back facade, the right elevation map, the staircase section and the related design description and doors and windows table.

Structural design includes frame design, reinforcement of beam and column columns, foundation reinforcement calculation and stair design. The calculation of this book focuses on a horizontal frame calculation level, vertical load under the structure of internal forces, and the combination of internal forces to find the most unfavorable combination of calculation reinforcement. Which is related to the bottom of the shear force method, D value method, the second bending moment distribution method, plastic hinge method and other methods, strictly based on "building structure load specification" GB50009-2012, "concrete structure design specifications" GB50010-2010, " Code for seismic design of buildings "GB50011-2010.

This calculation book finally uses PKPM3.1.6 version software to carry on the modeling computation and carries on the contrast analysis to the calculation result with the calculation result, uses the software to draw the construction plan.

Keywords: architectural design, structural design, code, PKPM

目录

独 创 性 声 明 2

学位论文（毕设）使用授权书 2

摘要 3

Abstract 4

第1章 绪论 1

1.1设计摘要 1

1.2工程概况 1

1.3设计依据 1

1.4结构选型 2

1.5结构缝设置 2

1.6地基与基础 2

第2章 梁、柱、板截面尺寸和计算简图 3

2.1结构平面布置图 3

2.2梁、柱、板截面尺寸 4

2.2.1梁截面尺寸 4

2.2.2柱截面尺寸 4

2.2.3板截面尺寸 5

2.3基础埋深 5

2.4框架计算简图 5

第3章 框架刚度计算 7

3.1梁、柱线刚度 7

3.2框架侧向刚度 8

第4章 重力荷载和水平荷载计算 11

4.1重力荷载标准值 11

4.1.1屋面和楼面永久荷载标准值 11

4.1.2屋面和楼面可变荷载标准值 11

4.1.3梁、柱重力荷载标准值 11

4.1.4墙体重力荷载标准值 12

4.2重力荷载代表值 12

4.3水平地震作用计算 14

4.3.1结构自振周期 14

4.3.2水平地震影响系数 14

4.3.3水平地震作用标准值 15

4.4风荷载作用计算 17

第5章 水平荷载作用下框架结构分析 21

5.1水平地震作用 21

5.1.1剪重比和侧移验算 21

5.1.2内力计算 22

5.2风荷载作用 27

5.2.1侧移验算 27

5.2.2内力计算 28

第6章 竖向荷载作用下框架结构分析 33

6.1计算单元简图 33

6.2荷载计算 33

6.2.1恒载计算 33

6.2.2活载计算 39

6.3内力计算 45

6.3.1恒载内力 45

6.3.2活载内力 53

第7章 内力组合 60

7.1弯矩调幅 60

7.2内力调整 62

7.3内力组合 71

第8章 梁、柱、板截面设计 104

8.1梁截面设计 104

8.1.1内力组合和步骤 104

8.1.2设计参数 104

8.1.3配筋计算 104

8.2柱截面设计 113

8.2.1内力组合和步骤 113

8.2.2设计参数 113

8.2.3配筋计算 113

8.3双向板配筋 123

8.3.1设计参数 123

8.3.2内力计算 123

8.3.3配筋计算 124

第9章 基础设计 126

9.1设计资料 126

9.2基础梁 126

9.3 B轴柱独立基础 126

9.3.1荷载计算 126

9.3.2基础底面尺寸 127

9.3.3基础立面尺寸 128

9.3.4基础配筋 129

第10章 楼梯设计 132

10.1设计参数 132

10.2梯段板设计 132

10.3平台板设计 138

10.4平台梁设计 139

结论 141

致谢 142

第1章 绪论

1.1设计摘要

本设计为济南明湖住宅综合楼，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。该教学楼（不包含散水和台阶）长76.40m，宽20.00m，高15.75m，占地面积为1528.00m²（不包含散水和台阶），建筑面积为6112.00m²。层数6层，层高3.0m，室内外高差0.45m。外墙厚250mm，内墙厚200mm，女儿墙高0.9m，墙厚200mm，屋面为不上人屋面。

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。

依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，山东济南地区基本雪压S₀=0.30kN/m²，基本风压ω₀=0.45kN/m²。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版），本建筑按抗震设防烈度6度第三组，设计基本地震加速度值为0.05g，抗震等级本为四级，但是2018年济南市政府出具条文规定，自2018年1月1日起，济南所有新建工程均应按不低于地震烈度7度进行抗震设防，故本结构抗震等级为3级。

Ⅱ类场地，地表下土层分布均匀，地基承载力特征值ƒ_ak=200kPa。

1.3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（正式版） 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

1.4结构选型

本教学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。

1.5结构缝设置

为了应对混凝土收缩、温度变化引起的膨胀变形，基础不均匀沉降引起的建筑物开裂，满足结构防震要求等，依据混凝土规范、地基基础设计规范以及抗震规范要求设置伸缩缝、沉降缝和防震缝。

考虑到结构缝对建筑外形、装修、防渗、保温、隔声以及结构构件传力、施工难度等方面的影响，遵循“一缝多能”原则，将以上三种结构缝合并成一缝布置。

1.6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，本教学楼地基基础设计等级定为丙级。另根据本教学楼建筑等级，参照规范要求可不做地基变形验算。

本教学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。

第2章 梁、柱、板截面尺寸和计算简图

2.1结构平面布置图

图2.1-a 梁、柱结构布置图（单位：mm）

2.2梁、柱、板截面尺寸

2.2.1梁截面尺寸

框架梁截面高度取梁跨度的1/12~1/8，截面宽度取截面高度的1/3~1/2，由于住宅舒适度的空间高度要求，考虑到住宅的荷载较小，本结构选取的主梁截面尺寸的高度大都为500mm，次梁截面尺寸高度大都为400mm，个别跨度或者承受荷载较大的梁选取截面尺寸高度为600mm以上；除个别跨度或者承受较大荷载的梁外，主次梁截面尺寸宽度均取200mm。

注：框架梁截面宽度、高宽比、跨高比符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第11.3.5

条规定。

2.2.2柱截面尺寸

利用框架柱轴压比限值估算柱截面尺寸：

，

式中:—截面面积；

—地震作用组合下柱的轴向压力设计值；

—混凝土轴心抗压强度设计值；

—柱轴压比限值；

—考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取

1.2，不等跨内柱取1.25；

—按简支状态计算的柱的负载面积；

—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12-15kN/m²；

—演算截面以上楼层层数。

依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（正式版）第6.1.2条、第6.1.3条、第6.3.5条以及第6.3.6条规定，查得本教学楼为丙级建筑物，抗震等级按规定查规范得为二级，柱轴压比限值为0.85，矩形截面柱高度和宽度不宜小于400mm。

混凝土强度等级按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010取用C35，查得ƒ_c=16.7N/mm²，ƒ_t=1.57N/mm²，g_E取15kN/m²。

由公式计算第一层柱截面面积：

边柱：

中柱：

柱截面取为正方形，，取500mm及以上尺寸，柱截面尺寸b×h=600mm×600mm，1~6层柱截面尺寸统一，个别柱子考虑其建筑造型以及其所处位置的受力情况，设置为400*600的方柱以及其他方柱。

2.2.3板截面尺寸

板平面尺寸b×h（单位：mm）：3900×7500 3300×7500 4500×7500

3750×7500

3900×4500 3300×4500 4500×4500

3750×4500

除2lt;7500/3300=2.27lt;3、7500/3750=2外，其余各板尺寸长边与短边之比均小于2，依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第9.1.1条和第9.1.2条规定，各板按照双向板计算，板厚不小于跨度（以短边计）的1/40，4500/40=112.5mm，取120mm，各层板厚统一。板厚根据版跨度来取值，对于跨度较小的板板厚取100mm；跨度较大的板，板厚取120mm；对于个别受力较大的板，板厚取140mm。

2.3基础埋深

柱下独立基础，基础埋深1.55m（自室外地坪算起），室内外地坪高差为0.45m。

2.4框架计算简图

⑤、⑦轴横向平面框架计算简图如图2.4-a和图2.4-b所示。柱的截面形心线作为柱轴线，梁轴线取板面。2~4层柱计算高度为层高，取3.0m；1层柱计算高度取至基础顶面，即4.5 0.45 1.55-1.0=5.5m。

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