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1、. 一中科技实验楼结构设计 摘要 本设计为一中科技实验楼，为五层框架结构。建筑总高度为19.5m，建筑面积为4201.15mm 2， 室内外高差为0.45mm ，本地区抗震设防烈度为8 度，框架的框架等级为二级。首先根据提供资料及 框架结构的优点确定框架布局及承重方案。再根据承重方案选择、构件截面尺寸选择、重力荷载代 表值计算及横向框架侧移刚度计算确定所设计框架为规则框架体系。然后计算了水平地震荷载作用 下一榀框架的内力分析并求出内力，做出内力图，计算竖向荷载(恒载、活载 )作用下各杆端内力，用 二次分配法进行内力分配，接着内力组合，找出最不利的一组或几组来进行构件截面设计。最后， 用计算机软
2、件（PKPM）对一榀框架进行计算，并绘制了楼板的配筋图等。 关键词： 框架结构；实验楼设计；内力组合；截面设计；力矩分配法 Technology lab building in the NO.1 middle school of xxxxxx Abstract The design is technology lab building for the five-story frame structure in the NO.1 middle school of xxxxxxxx . The total building area is about 4201.15square meters an
3、d the total building height is 19.5 meters, and the difference between inside and outside ground . levels is 450 millimeter. The seismic fortification intensity design is 8 degrees, the class of frame structure is Second class.First according to the design matcrial which provides ,as well as the mer
4、its of the framework of layout and loading programs. Under the program then loading the choice beam size choices, gravity loads on behalf of the calculation of horizontal and lateral stiffness framework of the calculation to determine the framework for the design rules framework. Then calculate the
5、horizontal seismic loads framework of the next load analysis and internal forces sought forces, internal forces made plans, calculated vertical load (constant load, live load) under the rod ends with the internal force secondary distribution method for internal force distribution, Then internal forc
6、e composition, identify the most disadvantaged group or a few groups to beam design. Finally, the computer software (PKPM) carries on one frame to match the muscle chart,the floor matches the musclechart as well as the staircase matches the muscle chart the structure to leave the chart . Key words:
7、frame structure; office building design;section design； internal force combination ；moment distribution method . 目 录 第一章建筑设计 1 1.1 满足建筑功能要求 . 1 1.2 采用合理的技术措施 1 1.3 具有良好的经济效果 1 1.4 考虑建筑美观要求 1 1.5 建筑平面设计 1 1.5.1 使用房间平面设计要求 1 1.5.2 本设计根据具体情况做到以下几点 2 1.6 交通联系部分的平面设计 2 1.7 建筑立面设计 2 1.8 建筑剖面设计 3 第二章工程概况和计
8、算简图 4 2.1 工程概况 4 2.1 计算简图 4 2.1.1 结构布置图 . 4 2.1.2 结构计算简图 7 第三章重力荷载计算 错误 !未定义书签。 3.1 工程做法 . 错误 !未定义书签。 3.2 重力荷载代表值计算 错误 !未定义书签。 3.2.11G 的计算 . 错误 !未定义书签。 3.2.2 2 G 的计算 . 错误 !未定义书签。 3.2.3 3 G 、 4 G 的计算 错误 !未定义书签。 . 3.2.4 5 G 的计算 . 错误 !未定义书签。 第四章结构构件刚度计算 错误 !未定义书签。 4.1 材料选择 . 错误 !未定义书签。 4.2 刚度计算 错误 !未定义
9、书签。 第五章横向水平作用框架下结构内力和侧移计算 错误 !未定义书签。 5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 . 错误 !未定义书签。 5.1.1 横向自震周期计算 . 错误 !未定义书签。 5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力 . 错误 !未定义书签。 5.1.3 水平地震作用下位移验算 . 错误 !未定义书签。 5.1.4 水平地震作用下框架内力计算 . 错误 !未定义书签。 5.1.5 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 . 错误 !未定义书签。 第六章竖向荷载作用下框架结构内力计算 错误 !未定义书签。 6.1 横向框架内力计算 . 错误 !未定义书签。 6.1.1 计算单元
10、 . 错误 !未定义书签。 6.1.2 荷载计算 . 错误 !未定义书签。 6.1.3 内力计算 . 错误 !未定义书签。 6.1.4.恒载作用下梁固端弯矩和剪力计算 . 错误 !未定义书签。 6.1.5 活载作用下梁固端弯矩和剪力计算 . 错误 !未定义书签。 第七章框架内力组合 错误 !未定义书签。 7.1 结构抗震等级 . 错误 !未定义书签。 7.2 框架内力组合 . 错误 !未定义书签。 第八章截面设计 错误 !未定义书签。 8.1 框架梁的截面设计及构造要求 . 错误 !未定义书签。 . 8.1.1 构造要求 . 错误 !未定义书签。 8.1.2 梁的正截面受弯承载力计算 . 错误
11、 !未定义书签。 8.1.3 梁的斜截面承载力验算 . 错误 !未定义书签。 8.2 框架柱截面设计及构造要求 错误 !未定义书签。 8.2.1 构造要求 . 错误 !未定义书签。 8.2.2 柱的轴压比验算 . 错误 !未定义书签。 8.2.3 柱的正截面承载力计算 . 错误 !未定义书签。 8.2.4 柱的斜截面承载力的计算 . 错误 !未定义书签。 8.3 框架梁、柱的节点设计 . 错误 !未定义书签。 第九章楼板的设计 错误 !未定义书签。 9.1 双向板的设计 . 错误 !未定义书签。 9.1.1 荷载设计值 . 错误 !未定义书签。 9.1.2 计算跨度 . 错误 !未定义书签。
12、9.1.3 弯矩计算 . 错误 !未定义书签。 9.1.4 截面设计 . 错误 !未定义书签。 9.2 单向板的设计 . 错误 !未定义书签。 9.2.1 计算跨度 . 错误 !未定义书签。 9.2.2 弯矩设计值 . 错误 !未定义书签。 第十章次梁的设计 错误 !未定义书签。 10.1 荷载设计值 . 错误 !未定义书签。 10.2 计算简图 . 错误 !未定义书签。 10.3 内力计算 . 错误 !未定义书签。 10.4 承载力计算 . 错误 !未定义书签。 . 第十一章楼梯的设计 错误 !未定义书签。 11.1.1梯段板的设计 错误 !未定义书签。 11.1.2荷载计算 . 错误 !未
13、定义书签。 11.1.3截面设计 . 错误 !未定义书签。 11.2平台板的设计 . 错误 !未定义书签。 11.2.1荷载计算 . 错误 !未定义书签。 11.2.2截面设计 . 错误 !未定义书签。 11.3平台梁的设计 . 错误 !未定义书签。 11.3.1荷载计算 . 错误 !未定义书签。 11.3.2截面设计 . 错误 !未定义书签。 第十二章独立基础设计 错误 !未定义书签。 12.1 基础设计资料 . 错误 !未定义书签。 12.2 基础设计 . 错误 !未定义书签。 12.2.1 确定基础埋深 . 错误 !未定义书签。 12.2.2 确定地基承载力和基础尺寸 . 错误 !未定义
14、书签。 第十三章电算部分 错误 !未定义书签。 第十四章外文翻译 错误 !未定义书签。 参考文献 错误 !未定义书签。 致 谢 错误 !未定义书签。 . 第一章建筑设计 建筑设计是建筑物设计的一部分，遵循安全、经济、实用、美观的原则。并且与结 构设计相互密切配合。因此，必须综合考虑建筑功能、建筑艺术、结构等的要求。 1.1 建筑设计原则： 1.1.1 满足建筑功能要求 满足建筑物的功能要求，为人们的生产和生活活动创造良好的环境，是建筑设计的 首要任务。 1.1.2 采用合理的技术措施 正确选用建筑材料，根据空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚 固耐久、建造方便。 1.1.3 具有
15、良好的经济效果 房屋设计和建造中，要因地制宜，就地取材，尽量做到节省劳动力，节约建筑材料 和资金。讲究经济效果，使得房屋设计的使用要求、技术措施以及造价匹配。 1.1.4 考虑建筑美观要求 建筑物在满足使用要求的同时要考虑人们对建筑物的美观的要求，考虑建筑物所赋 予人们在精神上的感受。 1.2 建筑平面设计 1.2.1 使用房间平面设计要求 a 房间的面积、形状和尺寸要满足室内办公、活动等的要求 b 门窗的大小和位置考虑出入方便、疏散安全、采光通风良好。 c 房间之间的组合要有利于结构合理的布置，施工方便。 . 1.2.2 本设计根据具体情况做到以下几点 a 房间的面积基本上由任务书给定，部分
16、做了适当调整。考虑到房间之间平面组 合的方便采用“一”字型平面。 b 房间平面中门的最小宽度是由通过人流多少决定的。一般情况下，门的宽度为 900 mm 左右，由?办公建筑设计规范 ?(JGJ67-89)规定：办公室门洞口宽度不应小于1 m，高 度不应小于 2 m，如室内人数超过50 人或房间面积大于60m2时，须设两个门或一个大 于 1.5 m 的双扇门，房内最远一点到门口距离不超过14 m。本设计标准教室设两个1m 的单扇门。合班教室设两个1.5m 的双扇门。房间中窗的大小和位置主要根据室内采光 和通风要求考虑。办公建筑设计规范 (JGJ67-89) 规定：办公室、教室等房间窗地比不 应小
17、于 16。 c 规范规定： 厕所距离最远的工作点不应大于50 m。厕所应设前室， 前室内应 设洗手盆。男厕所每40 人设大便器一具，每30 人设小便器一具，女厕所每20 人设 大便器一具，洗手盆每40 人一具。 1.2.3 交通联系部分平面设计 规范规定：走道的宽度应符合防火、疏散和人流畅通的要求。本设计走道宽度设计 为 2400mm，能够满足防火、疏散和人流畅通的要求。 楼梯宽度考虑三人并行前进，其宽度在1500-1650 mm 内，且平台板的宽度不应小 于梯段宽度，本设计1#楼梯梯段宽采用 1800mm，2#楼梯梯段宽采用 1600mm。 门厅对外出入口的总宽度不应小于通向该门厅的过道、楼
18、梯宽度的总和，门厅应与 楼梯、过厅、电梯等临近。 1.3 建筑立面设计 建筑外形设计要求简洁、明快、朴素、大方，能体现建筑物的使用要求以及与周围 . 环境的协调。外观要求有较完善的材料质感及色彩搭配，为了达到以上效果，本设计采 取以下措施： 建筑立面采用框架柱与墙面相平，不显示出框架柱。立面外墙面喷刷浅灰色外 墙涂料，使人感觉明快、清新、淡雅。 勒脚采用 700 mm 高的剁斧石装饰砖，与墙面的颜色相辉映，使建筑物整体协 调。 1.4 建筑剖面设计 剖面设计反映建筑物各部分应有的高度、建筑层数、空间组合以及各部分结构之间 的关系。本设计综合考虑了诸多因素，采取以下措施： 各层布置基本相同，主体
19、部分都是实验室、办公室、活动室和卫生间。为满足 办公的净空要求和采光良好，将标准层层高设计为3.9m。 为了防止雨水侵入室内， 并防止墙身受潮， 室内外高差取为 450mm， 并在 0.000 下 60mm 处设水平防潮层一道。 . 第二章工程概况和计算简图 2.1 工程概况 一中拟建五层科技实验楼，框架结构，本工程建筑面积为4201 平方米。 拟建工程所在地的设计局震动参数： max=0.16，g T=0.35s 基本风压 0=0.55 2 kN / m 基本雪压 =0.10 2 kN / m 主导风向：北风，西北风 地震烈度： 6 度，根据甲方要求，实际结构设计为8 度（ 0.2g）第一组
20、 场地地势较为平坦，场地自上而下各土层的工程地质特征如下： 砾砂，承载能力标准值f=130 2 kN /m(kPa) 角砂，承载能力标准值f=260 2 kN /m(kPa)，类场地 本工程地基持力层为角砂，地基承载力特征值 ak f=260kPa 地下水埋深较深，对本工程无影响 土壤标准冻结深度1.3m。最热平均温度27.3（绝对最高气温39） ，最冷平均温度： -10（绝 对最低气温 -25） 。 2.1 结构布置图 2.1.1 结构平面布置图 主体结构共五层，框架结构，层高均为3.9m。填充墙：外填充墙为300 厚陶粒空心砌块，内填 充墙为 200 厚陶粒空心砌块，门为木门，窗为铝合金窗
21、。结构平面布置图如图2.1 所示。 . 图 2.1 结构平面布置图 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm，梁截面尺寸依刚度要求确定，梁 高为梁跨度的1/121/8，根据已确定的柱网尺寸，横向主梁的尺寸为（300600）mm 。由于走廊的跨 度较小，为了防止梁的剪切脆性破坏，规定梁高不宜大于1/4 净跨，即h b 1/4 2100=525mm ，取 走廊的横向梁截面尺寸为（300500）mm ，纵向梁的截面尺寸取（300800）mm 。柱的截面尺寸可 由下式估算，由表可知该框架结构的抗震等级为2 级，其轴压比限值=0.8 ，各层的重力载荷代 表值近似取14 kN/， 由式 v
22、 1.051.3 A c N f 2 0 12 14kNmA v N层数 0 A 柱承担荷载截面积 v N 竖向力作用下柱轴力 v 1.05 1.3 c N A f 一层柱截面面积为： 边柱： A C 3 1.25 144.28105 183907 0.8 16.7 mm 2 中柱： A C 3 1.25 14 3.06 105 240494 0.8 16.7 mm 2 取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面尺寸为429mm 和 490mm。 根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值15 层均为 600mm600mm。 柱负荷面积示意图如图2.2 所示： . 图 2.2 柱负荷面积
23、示意图 梁柱截面尺寸列表如下： 表 2.1 梁柱截面尺寸（mm）及混凝土强度等级 层次 混凝土 强度等级 横梁（bh） 纵梁次梁柱 AB、CD跨BC跨 首层C35 300600 300500 300800 250 500 600600 二至 五层C30 300600 300500 300800 250 500 600600 . 2.1.2 结构竖向布置图 因框架结构应用双向刚接体系，近似按两个方向的平面框架进行计算。计算简图用框架的轴线 表示，柱轴线取顶层的形心线，梁轴线对于现浇楼盖一般取楼板底面作为形心线，框架柱的底部与 基础顶面固接。25 层柱高即为层高，取3.9m，底层柱的计算高度从基础顶面到一层楼板顶面，室 内外高差为0.45m，考虑到待建的地质条及气候因素，设定基础顶面距离室外地坪550mm ，故底层柱 高： H=3900+450+550=4900mm=4.9m 。结构竖向布置图如图2.3 所示。 图 2.3 结构竖向布置图 .