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1、全盛集团多层框架结构办公楼设计摘要：本工程为全盛集团多层框架结构办公楼设计，采用钢筋混凝土框架结构。设计内容包括建筑设计和结构设计两大部分。建筑设计，要求合理地设计房间布局以及建筑的整体布局，在合规范要求同时要做到舒适、方便、人性化、美观等。另外为例完成建筑设计。结构设计要求完成一榀框架的手算和整体结构的PKPM电算。一榀框架计算主要是对设计的建筑进行荷载计算，内力分析与组合，其中包括风荷载作用计算，以及地震作用的影响，并验算结构的位移和变形满足要求，对框架梁、柱、基础、楼梯、楼板进行配筋计算。使用PKPM软件进行电算，并与手算结果进行对比分析。最后结合手算稿和电算稿的内容，进而完成结构施工图
2、，其中包括梁、柱、基础、楼梯、楼板的配筋图。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；内力分析；配筋计算IThe design of Multi - storey frame structure office building of Quansheng GroupAbstract: This project is a design of five story Office building of Quansheng Group , and adopts reinforced concrete frame structure. The design includes two parts: archi
3、tectural design and structural design. The architectural design requires us to design convenient, user-friendly and beautiful at the same time. Another example is the completion of architectural design. Structural design requires the completion of a framework of the manual and the overall structure
4、of the PKPM computer. The calculation of the frame is mainly based on the load calculation, the internal force analysis and the combination, including the calculation of the wind load and the influence of the earthquake action, and the displacement and deformation of the structure are satisfied. The
5、 frame beam, column, Stairs, floor reinforcement calculation. Use PKPM software for computer, and with the results of manual comparison analysis. Finally, combined with the contents of manual and drafts, and then complete the structural construction plans, including beams, columns, foundation, stair
6、s, floor reinforcement map.Key words: frame structure; architectural design; structural design; internal force analysis; reinforcement calculation目录第一章 设计资料及基本要求11.1工程概况1第二章 结构布置及构件尺寸22.1结构布置方案22.2计算简图22.3梁、板、柱截面尺寸3第三章 重力与水平荷载计算53.1恒荷载标准值计算53.2竖向恒荷载作用下框架受荷图73.3竖向活载作用下框架受荷图93.4风载计算103.5水平地震作用计算12第四章
7、竖向荷载作用下框架结构内力分析194.1竖向恒载作用下内力计算194.2活载作用下内力计算27第五章 水平荷载作用下框架结构分析335.1水平地震作用内力计算335.2风载作用下内力计算39第六章 内力组合446.1无地震作用效应组合446.2有震作用效应组合49第七章 梁柱截面设计567.1框架梁正截面设计567.2框架柱截面设计60第八章 基础设计658.1A柱独立基础设计658.2 B、C柱联合基础设计68第九章 楼梯设计719.1楼梯板设计719.3平台梁设计73第十章 楼板配筋计算74第十一章 PKPM电算7711.1结构设计信息7711.2结构位移7812.4手算与电算结果分析82
8、致谢84参考文献85IV第一章 设计资料及基本要求1.1工程概况本设计任务为全盛集团多层框架结构办公楼，办公楼建筑场地长55m，宽18m。结构体系采用钢筋混凝土框架结构，主体5层，室内0.000地面标高相当于绝对标高6.300m，室内外高差为0.600m，一层层高为4.2m，其它各层层高均为3.9m。本工程的设计使用年限为50年。设计荷载按建筑结构荷载规范GB5009-2012采用。1.2设计条件本工程建筑结构的安全等级为二级；场地位于7度区，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组；按“建筑抗震设防分类标准”，本工程为标准设防类(丙类)；采用多层钢筋混凝土框架结构，框架的抗震等
9、级为三级；地基基础设计等级为丙级。基本风压w0=0.40kN/m2,地面粗糙度类别为B类。建筑所在场地土类别为II类，场地特征周期值Tg0.35s。地貌形态单一，地势平坦。经勘察，场地土层分布可划分为：(1)人工填土，厚度为0.30.7m；(2)粉质黏土，厚度为5.45.8m。fak=165kPa；(3)粉砂，厚度为4.05.5m。fak=210kPa。第二章 结构布置及构件尺寸2.1结构布置方案框架柱网布置如下图2-1 图2-1 柱网布置图2.2计算简图一品横向框架选择第轴进行计算。横向框架梁的计算跨度距离取两柱轴线之间的相差的距离，底层柱计算长度应根据基础顶面至上层楼面的距离确定，其余层柱
10、计算高度为层高。由此绘出横向框架计算简图如图，图2-2 图2-2 第轴横向框架计算简图2.3梁、板、柱截面尺寸梁、柱、板采用现浇钢筋混凝土结构；基础采用柱下独立基础；墙体采用240mm厚浆砌焦渣砖墙(1)梁采用C30混凝土(),截面宽度且不小于200mm,同时应该保证高宽比不宜大于4。(2)柱采用C40混凝土() 三级框架结构柱轴压比限值为0.85，柱截面面积：矩形截面柱边长要求大于400mm,柱高宽比小于于3。取b=h=500mm(3)板采用采用C30混凝土()设计时应保证单向板的跨厚比小于30，双向板小于40，第三章 重力与水平荷载计算3.1恒荷载标准值计算(1)板： 25mm厚水泥砂浆和
11、30mm厚大理石砖地面 120mm混凝土楼板 石灰砂浆顶棚 合计 4.9kN/m(2)横梁：边跨 钢筋混凝土梁 石灰砂浆顶棚 合计 4.63kN/m中跨及次梁 钢筋混凝土梁 石灰砂浆顶棚 合计 3.03kN/m(3)纵梁：边梁 钢筋混凝土梁 外墙面砖 内墙涂料 合计 4.94kN/m中梁 钢筋混凝土梁 内墙涂料 合计 4.67kN/m(4)柱：边柱 钢筋混凝土柱 外墙面砖、涂料 内墙涂料 合计 26.39kN/m中柱 钢筋混凝土柱 内墙涂料 合计 26.06kN/m(5)墙：浆砌焦渣砖内墙 砌体 内墙涂料 合计 12.54kN/m浆砌焦渣砖外墙 砌体 内墙涂料 外墙面砖、涂料 合计 13.09
12、kN/m(6)顶层计算： 板 防水屋面 120mm厚钢筋混凝土楼板 石灰砂浆顶棚 合计 6.85kN m女儿墙 砌体 外墙面砖 内墙面20mm厚水泥粉刷 合计 3.94kN/ m(7)门窗：门 0.2kN/ m窗 0.4kN/ m3.2竖向恒荷载作用下框架受荷图3.2.1中间层1)边跨梁：边跨梁线荷载=板重+墙重+边跨梁自重，板的自重按45度分配，可以得出梁上线荷通过均布荷载与梯形荷载叠加而成，即求出控制点荷载即可求出梁的线荷载。 (2)中跨梁：中跨梁线荷载等于中跨梁自重： (3)边柱上集中力：(4)中柱上集中力：同理，求得中柱集中力F=272.42kN(5)边柱柱上集中力产生弯矩M=262.
13、270.1=26.23 kNm(6)中柱柱上集中力产生弯矩M=272.420.1=27.24 kNm3.2.2顶层(1)边跨梁：边跨梁线荷载= 板重+边跨梁自重，分析可知板重按双向板塑性铰线分配，即求出控制点荷载即可求出梁的线荷载。 (2)中跨梁:中跨梁线荷载= 板重+中跨梁自重，为常值：3.03 kN/m(3)边柱上集中力:边柱上集中力F= 纵向框架梁的传力+边柱自重纵向框架梁传力=纵向框架梁自重+部分板重+女儿墙自重 +横向次梁重F=26.39+6.850.254.24.2+0.5(7.52-4.2)0.54.2+3.68(4.22-0.5)+3.94(4.22-0.5)=194.48kN
14、(4)中柱上集中力：同理，中柱上集中力F=26.39+60.2+138.1=224.69kN(5)边柱柱上集中力产生弯矩M=194.480.1=19.45 kNm(6)中柱柱上集中力产生弯矩M=224.690.1=22.47 kNm根据上述计算绘制出轴横向框架恒载图，图3-1图3-1第轴横向框架恒载图3.3竖向活载作用下框架受荷图3.3.1顶层框架梁柱活载计算：不上人屋面：0.5 kN/ m(1)边跨梁线荷载求解方法与恒载相同 (2)中跨梁线荷载：求解方法与恒载相同 (3)边柱上集中力：边柱集中力=部分板上活载传力F=0.50.254.24.2+0.5(7.52-4.2)0.54.2=7.88
15、kN(4)中柱上集中力：中柱集中力=部分板上活载传力F=0.50.254.24.2+0.5(7.52-4.2)0.54.2+2.14.2=12.28kN(5)边柱柱上集中力产生弯矩M=7.880.1=0.79 kNm(6)中柱柱上集中力产生弯矩M=12.280.1=1.23 kNm3.3.2中间层框架梁柱活载计算普通办公室活载：2.0 kN/ m走廊活载：2.5 kN/ m(1)边跨梁线荷载：求解方法与恒载相同 (2)中跨梁线荷载：求解方法与恒载相同(3)边柱上集中力：边柱集中力=部分板上活载传力F=2.00.254.24.2+0.5(7.52-4.2)0.54.2=31.5kN(4)中柱上集
16、中力：F=2.00.254.24.2+0.5(7.52-4.2)0.54.2+2.52.14.2=53.55kN(5)中柱柱上集中力产生弯矩M=34.50.1=3.15 kNm(6)中柱柱上集中力产生弯矩M=53.550.1=5.36 kNm根据上述计算绘制出轴横向框架活载图，图3-2图3-2 第轴横向框架活载图3.4风载计算设计资料：基本风压，地面粗糙度类别为B类。本工程高度小于30m，高宽比小于1.5，不考虑风振影响， =1.0风载体型系数：=0.8(迎风面)；=-0.5(背风面)风压：=1.01.30.4=0.52 得出风压高度变化系数求出 ，具体计算见表3-1 标准高度风载计算 表3-
17、1 5.01.04.3719.018.91.04.3717.0411.81.054.3717.8215.51.144.9819.4219.61.225.3315.19绘出风载计算简图，图3-3 图3-3横向框架风载计算简图3.5水平地震作用计算3.5.1计算重力荷载代表值(1)中间层楼盖：面积：(50.4+0.24)(17.1+0.24)-0.50.528=871.1 m 楼盖自重：4.9871.1=4268.39kN梁、柱：横向框架梁：4.63(7.5-0.5)14+3.03(2.1-0.5)7=487.68kN纵向框架梁：4.94(8.4-0.5)62+4.67(8.4-0.5)62=91
18、1.03kN次梁：3.03(7.5-0.3)12=261.79kN柱：26.3914+26.0614=734.3kN中间层梁柱自重：487.68+911.03+261.79+734.3=239.48kN填充墙、门窗：外墙门窗自重：(1.81.524+1.21.520.4)=27.36kN外墙面积：(8.4-0.5)(3.9-0.7)12+(7.5-0.5)(3.9-0.7)4+(2.1-0.5)(3.9-0.5)2-68.4=342.88 m外墙自重：342.4813.09/(3.9-0.7)=1487.65 kN内墙门窗自重：0.2(1.02.122+0.61.818)=65.64 kN内墙
19、面积：(7.5-1.5)(3.9-0.7)9+(7.5-0.24)(3.9-0.5)12+(4.2-0.25)3.222=775.89 m内墙自重：12.54/(3.9-0.7)775.89=3040.51kN活荷载走廊楼梯活荷载：2.5(2.1-0.5)(50.4-0.24)+(7.5-0.12)(4.2-0.4)=374.02kN办公室活载：2.0(4.2-0.24)(7.5-0.24)20=1149.98kN综上，中间层重力荷载代表值： =(4268.39+2394.8+27.36+1487.65+13.13+3040.51)+0.5(374.02+1149.98)=11993.84kN
20、(2)底层柱自重：734.35/3.9=941.41kN外墙门窗面积：窗：1.81.522=59.4 m 门：1.22.1+1.82.12=10.08 m外墙门窗自重：59.40.4+10.080.2=25.78kN外墙面积：(8.4-0.5)(4.2-0.7)12+(7.5-0.5)(4.2-0.7)4+(2.1-0.5)(4.2-0.5)2-69.48=372.16 m外墙自重：372.1613.09/(3.9-0.7)=1522.37kN内墙面积(7.5-0.5)(4.2-0.7)9+(7.5-0.24)(4.2-0.5)12+(4.2-0.25)(42.2-0.7)22=846.99
21、m内墙自重：846.9912.54/(4.2-0.7)=3319.16kN综上，底层重力荷载代表值： =(4268.39+2451.28+25.78+1522.37+13.13+3319.16)+0.5(374.02+1149.98) =12362.11(3)顶层屋顶屋面自重：6.85(50.4-0.24)(17.1-0.24)=5793.03kN女儿墙自重：3.94(0.917.12+0.950.42)/0.9=492.18kN活荷载屋顶屋面活荷载：0.5(50.4-0.24)(17.1-0.24)=422.85kN综上，顶层重力荷载代表值： =(5793.03+492.18+2394.8+
22、27.36+1487.658+13.13+3040.51)+422.850.5 =13460.09kN3.5.2结构刚度计算(1)梁考虑楼板的翼缘效应，对梁的线刚度I乘以增大系数：边框架I=1.5，中框架I=2，梁的线刚度具体计算见表3-2 梁线刚度计算 表3-2截面跨度l(m)截面惯性矩边框架梁中框架梁b(m)h(m)( ) 0.300.707.58.585.156.860.300.708.48.584.596.130.300.502.13.136.718.94(2)柱柱抗侧移刚度:底层，一般层各层柱抗侧翼刚度具体计算见表3-3(C40混凝土：) 柱的抗侧移刚度计算 表3-3楼层柱类别根数1
23、边框架边柱43.395.01.460.56102681边框架中柱43.395.03.370.72132003487081中框架边柱103.395.01.940.62113671中框架中柱103.395.04.490.771411725边框架边柱44.343.91.180.371266925边框架中柱44.343.92.730.581986050229625中框架边柱104.343.91.580.441511725中框架中柱104.343.93.640.65221013.5.3自震周期计算根据顶点位移法进行计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，基本周期调整系数为 ， ，顶点位移计算见表3-4 横向框
24、架顶点位移计算 表3-4层次513460.0913460.095022960.0270.43411993.8425453.935022960.0510.40311993.8437447.775022960.0750.35211993.8449441.615022960.0980.28112362.1161803.723487080.1770.18综上， 3.5.4地震作用计算(1)水平地震影响系数本工程场地类别为II类，位于7度区，设计地震分组第一组，根据建筑抗震设计规范， ， , ， (2) 水平地震作用结构等效总荷载： 结构总水平地震作用标准值： 因1.4 =0.49,且所以 因此，同理得
25、 ，3.5.5抗震验算即： 抗震变形验算见表3-5抗震变形验算 表3-5楼层水平地震力层间剪力层间刚度层高层间相对弹性转角5723.08723.085022960.00143.93.594521.141244.225022960.00253.96.413397.961642.185022960.00333.98.462274.781916.965022960.00383.99.741156.262069.223487080.0059510.2要求1/550,满足规范的要求。(2)抗震验算：, 对于7度地震区， 综上计算，均满足规范要求。3.5.6轴框架水平地震计算分配系数： 可得横向框架各层分
26、配系数： 轴框架水平地震作用： 绘制轴框架水平地震作用计算简图，图3-4 图3-4地震作用计算简图 第四章 竖向荷载作用下框架结构内力分析4.1竖向恒载作用下内力计算4.1.1弯矩计算采用二次分配法计算框架弯矩(1)计算固端弯矩先将荷载折算成均布荷载梯形荷载折算均布荷载： ； 顶层边跨： 中间层边跨：固端弯矩：顶层： 中间层弯矩分配系数： 具体计算过程见表4-1 表4-1上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱00.3870.6120.340.2150.4430.443 0.2150.340.61200.387-126.10123.08-1.11-1.11-123.08126.
27、1048.8677.24-41.54-26.28-54.14-54.1426.2841.54-77.24-48.8619.58-20.7738.62-12.2427.0727.0712.24-38.6220.77-19.580.460.73-18.17-11.52-23.73-23.7311.5218.17-0.73-0.4668.90-68.90101.99-50.04-51.91-51.9150.04-101.9968.90-68.900.2790.2790.4410.280.1770.1770.2650.2650.1770.1770.280.4410.2790.279-140.17139
28、.16-1.11-1.11-139.16140.1739.1539.1561.88-38.69-24.47-24.47-50.42-50.42-24.4724.4738.69-61.88-39.15-39.1524.4319.57-19.3430.94-13.14-12.2425.2125.21-13.1412.24-30.9419.34-24.43-19.57-6.89-6.89-10.89-8.62-5.45-11.24-11.24-11.24-5.4511.248.6210.896.896.8956.6951.83-108.52122.79-43.06-47.95-37.56-37.56
29、-43.0647.95-122.79108.52-56.69-51.830.2790.2790.4410.280.1770.1770.2650.2650.1770.1770.280.4410.2790.279-140.17139.16-1.11-1.11-139.16140.1739.1539.1561.88-38.69-24.47-24.47-50.42-50.42-24.4724.4738.69-61.88-39.15-39.1519.5719.57-19.3430.94-12.24-12.2425.2125.21-12.2412.24-30.9419.34-19.57-19.57-5.5
30、3-5.53-8.74-8.88-5.61-5.61-5.61-5.61-5.615.618.888.745.535.5353.1953.19-106.37122.53-42.32-42.32-31.93-31.93-42.3242.32-122.53106.37-53.19-53.190.2790.2790.4410.280.1770.1770.2650.2650.1770.1770.280.4410.2790.279-140.17139.16-1.11-1.11-139.16140.1739.1539.1561.88-38.69-24.47-24.47-50.42-50.42-24.472
31、4.4738.69-61.88-39.15-39.1519.5720.66-19.3430.94-12.24-12.6625.2125.21-12.2412.66-30.9419.34-19.57-20.66-5.84-5.84-9.22-8.76-5.545.54-11.41-11.41-5.54-5.548.769.225.845.8452.8853.97-106.85122.65-42.25-31.59-37.73-37.73-42.2531.59-122.65106.85-52.88-53.970.2950.2390.4660.290.1830.1490.3780.3780.1830.
32、1490.290.4660.2950.239-140.17139.16-1.11-1.11-139.16140.1741.3333.5265.32-40.03-25.32-20.54-52.16-52.16-25.3220.5440.03-65.32-41.33-33.5219.570.00-20.0132.66-12.240.0026.0826.0812.240.00-32.6620.01-19.570.000.130.110.20-13.84-8.53-6.92-17.57-17.57-8.536.9213.84-0.20-0.13-0.1161.0333.63-94.66117.95-46.09-27.46-44.76-44.76-21.6227.46-117.9594.66-61.03-33.63(2)各梁跨中最大弯矩计算跨中最大弯矩的位置x为： 取跨中点弯矩为最大值。绘出恒载作用下弯矩图，图4-1 图4-1 恒载作用下弯矩图（单位kNm）4.1.2剪力计算(1)梁端剪力将梁上分布荷载转化为集中力以顶层为例边跨：F=4.637.5+0.5(3.3+7.5)(33.4-4.63)=190.08kN中跨：F=3.032.1=6.36kN取梁为隔离体，对A端取矩： 同时计