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1、摘 要本工程为台州市一拟建多层综合办公楼，按使用功能将建筑分为五层。楼房标高18.45m，总建筑面积4000m2。本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等。其中，内力计算考虑以下四种荷载作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用十字交叉条形基础。在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。关键词:框架结构；地震作用；内力；设计；配筋目 录前 言
2、1第1章 设计资料2第2章 结构布置及计算简图32.1 结构布置32.2 结构选型3第3章 荷载计算43.1 恒荷载计算43.2 活荷载计算73.3 风荷载计算83.4 重力荷载代表值计算9第4章 内力分析104.1 水平地震作用下内力计算104.2 恒载作用下内力计算134.3 活载作用下内力计算174.4 风荷载作用下内力计算17第5章 内力组合185.1 梁内力组合185.2 柱内力组合19第6章 框架梁、柱截面设计206.1 框架梁的截面设计206.2 框架柱的截面设计24第7章 板的结构设计307.1 计算简图307.2 楼面板设计30第8章 楼梯设计328.1 平面布置图328.2
3、 梯段板设计328.3 PTB-1平台板设计358.4 平台梁设计36第9章 基础设计389.1 荷载效应组合389.2 基础尺寸设计389.3 荷载分配399.4 基础梁设计399.5 翼板设计41第10章 结论42致 谢43参考文献44前 言框架结构体系的优点是：建筑平面布置灵活，能获得较大的空间；建筑立面容易处理，结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低，目前在多高层房屋建筑中应用十分广泛。其缺点是：侧移刚度较小，在地震作用下非结构构件（如非填充墙、建筑装饰等）破坏较严重。因此，采用框架结构时应控制建筑物的层数和高度。设计中需要考虑到建筑抗震要求、结构构件的变形以及施工的
4、方便性等问题。为了使设计能够满足钢筋混凝土框架结构设计规范的要求，我们需要熟悉钢筋混凝土结构设计的全过程，需要充分理解钢筋混凝土结构基本理论、基本方法。本次毕业设计系统、全面地帮助我们对四年来所学专业知识进行了一次复习与巩固，使我们对结构设计的宏观理解上了一个层次，对专业知识的应用更加熟练，独立钻研与动手能力得到强化。本设计共包含九个部分，分别为：设计资料、结构布置及计算简图、荷载计算、内力计算、内力组合、梁柱截面设计、板结构设计、楼梯结构设计以及基础结构设计。由于个人水平能力有限，设计中难免有错误与不妥之处，希望得到各位老师与同学的批评指正。第1章 设计资料本设计为五层的钢筋混凝土框架结构，
5、主要设计资料如下：1.1 设计标高室内设计标高0.000，室内外高差450。1.2 气象资料一月份全年最冷月平均气温：，七月最热月平均气温：，平均地面温度：。历年平均降水量：613，夏季平均降水量：424.8，年最大降水量：1142.6。基本风压：0.45；主导风向：冬季：西北，夏季：东南。基本雪压：0.45 最大冻深：500。1.3 工程地质与水文地质资料地基允许承载力R=80 ，土类型为粉质粘土，类场地，最高地下水位：自然地面以下1.0，地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀。1.4 抗震烈度抗震设防烈度为7度，地震分组为第二组，三级抗震要求。1.5 墙身做法外墙采用粉煤灰轻渣空心砌块：厚240；内墙
6、采用粉煤灰轻渣空心砌块：厚200；加气混凝土砌块强度MU3，用M5水泥砂浆砌筑。1.6 楼面做法水泥花砖地面；100厚现浇钢筋混凝土楼板。 1.7 屋面做法小瓷砖地面；100140 厚膨胀珍珠岩找坡2% ；100厚现浇钢筋混凝土楼板。1.8 门窗做法底层出入口为铝合金门，卫生间行政办公室为木门，其它为铁门、铝合金窗。1.9 活荷载屋面活荷载：2.0 /；走廊、楼梯、资料档案室活荷载：2.5 /，其它楼面活荷载：2.0 /。1.10 所用材料混凝土C25: ，； 混凝土C30: ，； HPB235级钢筋:； HRB335级钢筋: ， 。第2章 结构布置及计算简图2.1 结构布置平面布置如图2-1
7、。底层柱、基础的混凝土强度等级为C30；其余各构件混凝土强度等级均为C25；钢筋型号见具体各构件计算书。图2-1 结构平面布置2.2 结构选型2.2.1 截面初选梁柱2.2.1.1 梁截面初选边跨梁： h取 取h=600；取b=250；中跨梁： h取 取h=400；取b=250；次梁： h取 取h=500；取b=200；2.2.1.2 柱截面初选对于较低设防烈度地区的多层民用框架结构，一般可通过满足轴压比限值进行截面设计。本设计中房屋高度H30，抗震等级为三级，轴压比取0.9，各层重力代表值近似取12/。由图2-1可知：边柱、中柱的受荷面积分别为A=3.157.2=22.68，A=4.357.
8、2=31.32，则竖向荷载下柱截面面积为：边柱：Nv=1.37.23.15121035=1769040/Ac165176.5/(0.911.9)=165176.5mm2中柱：Nv=1.257.24.35121035=2349000/ Ac2349000/(0.911.9)=219327.7mm2选柱截面为2.2.2 结构计算简图根据地质资料确定基础顶面离室外地面为500，由此求得底层高为4.55，取号轴线横向框架计算简图如图2-2所示。图2-2 结构计算简图 第3章 荷载计算3.1 恒荷载计算梁重： 3.13 1.88 2.00 柱：自重+粉刷 6.58 墙体：自重+粉刷240厚 2.36 2
9、00厚 2.08 门、窗：木门： 0.1 其它： 0.4 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值屋面恒载标准值计算：小瓷砖地面 0.55 100140厚（2%找破）膨胀珍珠岩 100厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 隔声纸板吊顶 0.18 _屋面恒荷 4.07 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：g1WAB=g1WCD=3.13g1WBC=1.88 g2WAB=g2WCD= 14.65g2WBC=4.072.4=9.773.1.2 楼面框架梁线荷载标准值楼面恒载标准值计算:水泥花砖地面 0.60 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10252.50 隔声纸板吊顶 0.18 _楼面恒荷 3.2
10、8 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：g1AB=g1CD=3.13+2.08(3.6-0.6)=9.37g1BC= 1.88g2AB=g2CD=3.283.6=11.81g2CD=3.282.4=7.873.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值边 柱: 连系梁自重： 3.137.222.54 1高女儿墙自重及粉刷： 12.367.216.99 次梁传连系梁的集中传荷载： 1/2（6.3+6.3-3.6）1.84.07+21/26.339.27 连系梁传板的荷载 1/23.63.6/24.072=26.37 _顶层边节点集中荷载： 中 柱: 连系梁自重： 22.54 次梁传连系梁的集中传荷载：
11、 39.27 连系梁传板的荷载 26.37+ 1/2（7.2+7.2-2.4）1/22.44.07=55.67 _ 顶层中节点集中荷载： 117.48 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值边 柱: 窗、墙及粉刷： 1.82.10.42+2.36（7.2-0.45）（3.6-0.6）-1.82.12=32.97 次梁传连系梁的集中传荷载： 2.08（6.3-0.45）（3.6-0.5）1/21/2+ 1/2（6.3+6.3-3.6）1.83.28+21/26.3=42.30 连系梁传板的荷载： 1/23.63.61/23.282=21.25 框架柱自重及粉刷： 6.583.623.69 _中间
12、层边节点集中荷载： GA=GD= 120.21中 柱: 连系梁自重： 22.54 内纵墙自重、粉刷及门重： 2.08（7.2-0.45）（3.6-0.6）-21.02.4+1.02.40.42=34.06 次梁传连系梁的集中传荷载： 42.30 连系梁传板的荷载： 21.25+ 1/2（7.2+7.2-2.4）1/22.43.28=44.87 框架柱自重及粉刷： 23.69 _中间层中节点集中荷载： GB=GC=167.46 汇总以上计算结果可得本框架在恒荷载作用下的计算简图如图31。图3-1 恒荷载作用下的计算简图3.2 活荷载计算PWAB=PWCD=2.03.6=7.2 PWBC= 2.0
13、2.4=4.8 PAB=PCD=2.03.6=7.2 PBC= 2.52.4=6.0 PWA=PWD=1/23.6+1/23.62+1/2(6.3+6.3-3.6) 3.6/2 2.0=29.16 PWA=PWD=29.16+1/2(7.2+7.2-2.4)1/22.42.0=43.56PA=PD=(3.61.8+1.81.8) 2.0=29.16 PB=PD=29.16+1/2(7.2+7.2-2.4) 1/22.42.5=47.16 与地震作用组合的活荷载PWAB=PWCD=1.62 PWBC=0.452.4=1.08 PWAB=PWCD=2.03.6=7.2 PWBC= 2.52.4=6
14、.0 图3-2 活荷载作用下的计算简图3.3 风荷载计算由式（3-1）可算得风荷载的面荷载。 （3-1）其中因结构高度H30且高宽比1.5，故可取1.0；对于L形平面1.3；由规范查得 。将风荷载换算成作用框架每层节点的集中荷载，计算过程如表3-1所示。表3-1 风荷载计算层次Z(m)()A()P()51.01.318.450.8090.4520.169.5441.01.314.850.740.4525.9211.2231.01.311.250.740.4525.9211.2221.01.37.650.740.4525.9211.2211.01.34.050.740.4527.5411.92本
15、框架在风荷载作用下的计算简图如图33。图3-3 风荷载作用下的计算简图（）3.4 重力荷载代表值计算由设计资料可知，该工程所在地地震设防烈度为7度，框架抗震等级为三级、类场地，因此，本框架结构抗震模型可表示为5个集中质量的多自由度体系，各层楼盖、屋盖处的集中荷载代表值计算如下：屋面恒载+50%屋面雪载+屋盖纵横梁自重+屋面下半层的柱及墙体自重女儿墙自重4.0750.915.5+0.50.4550.915.5+3.13(327.6-2.48)+18.82.48+2.00715.5+2.361.8132.8+2.081.81.86.3+6.58321.8+2.36132.81=6288同理可得：=
16、7165；=7165；=7165；=7525。=7525+7165+7165+7165+6288=35308本框架在地震作用下的计算简图如图34。图3-4 地震作用计算简图第4章 内力分析4.1 水平地震作用下内力计算4.1.1 框架刚度计算因为在计算结构地震作用时，需要确定结构假想位移，所以先计算框架刚度。考虑到现浇楼板作用，在计算梁的惯性矩时，取边跨框架梁惯性矩，中跨框架梁惯性矩，为矩形截面梁的截面惯性矩，框架采用C25混凝土（）。梁、柱的线刚度分别如表4-1、4-2所示。表 4-1 梁的线刚度计算砼强度C25截面跨度l/m边框架中框架 bh/mI/I/0.250.66.34.506.75
17、3.009.004.000.250.56.32.603.901.735.202.310.250.42.41.332.002.332.663.104.1.2 结构基本自振周期计算本工程主体结构的总高度为19.520.1，此情况不起控制作用，故取，跨间按T形截面，因为： 属第一类 T形截面=实配 216 =402 满足要求。将下部跨间的216伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（），再计算相应的受拉钢筋。支座A：，=实配 218 。支座：=实配 218 满足要求。 。6.1.2 斜截面受剪承载力计算以顶层梁为例，最不利剪力为： 边跨截面尺寸验算： 则，满足。梁端加密区取两肢 HPB235 则，
18、 =222.5672.46。加密区长度取max(1.5h,500)=0.9，非加密区取两肢，中跨若梁端加密区取两肢则，=143.0728.91，加密区长度取max (1.5h,500 ) = 0.6，非加密区取两肢。各梁正截面、斜截面配筋列于表6-1、6-2中。表 6-1 梁正截面配筋计算层次截面M/实配钢筋/%第五层支座A-68.95402428218 （509）0.36-56.66402350218 （509）0.36AB跨中65.67-373216 （402）0.29支座-27.52226264214 （308）0.34BC跨中-13.51-127212 （226）0.25第四层支座A-
19、144.15509939225 （982）0.7-99.83509859225 （982）0.7AB跨中83.95-513218 （509）0.36支座-49.86226496218 （509）0.36BC跨中-13.03-123212 （226）0.25第三层支座A-193.865091308325 （1473）1.05-124.81509800325 （1473）1.05AB跨中85.93-513218 （509）0.36支座-69.79226718222 （760）0.84BC跨中-13.03-123212 （226）0.25第二层支座A-242.296281703425 （1964）1
20、.4-151.6628991425 （1964）1.4AB跨中91.35-546220 （628）1.07支座-90.47308969225 （982）1.09BC跨中-13.03-123214 （308）0.34第一层支座A-240.176031685225+222 （1742）1.24-179.36031196225+222 （1742）1.24AB跨中87.48-523616 （603）0.67支座-114.394021294225+122 （1362）1.4BC跨中-13.68-129216 （402）0.7表6-2 梁斜截面配筋计算层次梁号/梁端加密区非加密区实配钢筋长度/实配钢筋五
21、层AB72.46332.20.04双肢0.9双肢BC28.91214.20.07双肢0.6双肢四层AB113.1332.20.28双肢0.9双肢BC52.74214.20.36双肢0.6双肢三层AB120.93332.20.38双肢0.9双肢BC73.25214.20.64双肢0.6双肢二层AB135.86332.20.47双肢0.9双肢BC94.76214.20.87双肢0.6双肢一层AB139.64332.20.56双肢0.9双肢BC119.35214.21.02双肢0.6双肢6.2 框架柱的截面设计6.2.1 剪跨比和轴压比验算表6-3 柱剪跨比轴压比验算柱号层次/A柱545041011
22、.9117.1335.49239.58.050.0994127.6347.89369.87.060.1263136.4854.73544.06.080.2262163.0968.25848.45.830.3521211.6578.2611526.600.478B柱545041011.9119.7546.93249.96.220.1224138.7663.21460.26.010.2123161.5072.54666.85.430.2772191.0590.4810415.150.4321240.1592.5614156.330.587由表可知各柱的剪跨比（）和轴压比（）均满足规范要求。6.2.
23、2 正截面承载力计算以第二层B柱为例，最不利内力组合为：第一组：M=149，N=483；第二组：M=33.39， N=1041；第三组：, 。采用对称配筋，纵筋采用HRB335级钢筋，混凝土保护层厚度取30，则40。 为大偏压。由曲线知大偏压的最不利组合为（ ），故该柱的最不利内力为第一组或第二组。第一组：调整后的组合与调整前相比取最不利，即 =149 ,=483 取20和偏心方向截面尺寸的l/30两者中的较大值，即450/30=15，故取=20。柱的计算长度 因 故应考虑偏心矩增大系数。对称配筋 第二组：取20和偏心方向截面尺寸的l/30两者中的较大值，即450/30=15，故取=20。因
24、故应考虑偏心矩增大系数。对称配筋 实配 （）总配筋率 满足要求。6.2.3 斜截面承载力计算以顶层B柱为例进行计算。由前可知，上柱柱端弯矩设计值对三级抗震等级，柱底弯矩设计值则框架柱的剪力设计值剪跨比则， 满足要求。 与相对的轴力N=1003，故取N=723柱端加密区箍筋选用四肢则最小体积配筋率 满足要求。各层柱的、正截面、斜截面配筋列于表6-4、6-5中。表 6-4 柱正截面配筋计算柱号层次内力组控制内力偏压对称配筋计算实配A柱五115.07106.23大1.1000.053115804252.04243.01大1.270.109124.8373.74149.62大1.0480.067578.8四153.54219.48大1.080.121170804245.2540.42大-3104.26362.82大1.1100.089602三1111.2479.82大1.1010.108253.7