土木工程毕业设计（论文）-某开发区行政办公楼框架结构设计.doc

I 摘摘 要要 本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考 虑了影响设计的各项因素。 本设计选取了结构方案中的中间横向框架进行设计。先进行了层间荷载代表值的计 算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小， 同时计算出结构在风荷载作用下的荷载大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力 （弯矩、剪力、轴力） 。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。找出最 不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方 案中的室内楼梯的设计，完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施 工图绘制。对楼板也进行了配筋计算，采用是的是双向板。基础采用了柱下独立基础， 对基础行了受力和配筋计算。 整个设计过程中，严格遵循相关的专业规范，参考相关资料和有关最新的国家标准 图集，对设计的各个环节进行综合全面科学的考虑。总之，实用、安全、经济、美观是 本设计的原则。设计计算整个过程中综合考虑了抗震要求、技术经济指标和施工工业化 的要求。 关键词关键词： 框架结构；抗震设计；荷载计算；内力计算；计算配筋 II Abstract This design implementation “the practical, safe, economic, beautiful“ design principle. According to the architectural design standard, carefully consider the various factors affecting design. This design chose the transverse frame structure scheme design among. The first between layers of load calculation, then represent value for using verte× displacement method, and then from the earthquake cycle by bottom shear method to calculate the size of horizontal seismic load, and calculate the structure in the wind load, and then find out load size under horizontal loads of structural internal force (moment, shear force and a×ial force). Then calculating vertical load (constant load and live load) under the action of structural internal force. Find out the most unfavorable one group or several groups of internal force combination. Select the security reinforcement and the results calculated animation In addition to the structure scheme design of indoor stair, completing the flat bedplate, ladder section board, platform beam of internal force and the component such as reinforcement calculation and construction drawing. Also on floor reinforcement calculation, using yes is two-way board. Foundation adopted under column independent basis, the base line stress and reinforcement calculation. The whole design process, strictly abide by relevant professional regulation, reference related materials and related the latest national standard atlas of design of each link, comprehensive comprehensive scientific consideration. Anyhow, practical, safe, economic, beautiful is the design principles. Design calculation the whole process took into consideration the seismic requirements, technical and economic inde×es and construction industrialized requirements. Keywords: Frame structure; Seismic design; The load calculation; Internal force calculation; Calculation of reinforcement III 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACTII 第一章第一章 建筑设计说明建筑设计说明.- 1 - 1.1 平面设计.- 1 - 1.1.1 使用部分平面设计 - 1 - 1.1.2 交通联系部分设计 - 2 - 1.1.3 平面组合设计 - 2 - 1.2 剖面设计.- 2 - 1.3 立面设计.- 2 - 1.4 楼板层和地面.- 3 - 1.5 基础和地基.- 3 - 1.6 交通联系部分的设计.- 4 - 1.6.1 楼梯设计- 4 - 1.6.2 门厅的设计- 4 - 1.6.3 室外台阶- 4 - 1.6.4 门和窗的设计 - 4 - 1.7 其它设计.- 5 - 1.7.1 散水设计- 5 - 1.7.2 勒脚的设计- 5 - 1.7.3 女儿墙设计- 5 - 第二章第二章 结构设计说明结构设计说明.- 6 - 2.1 材料要求.- 6 - 2.2 填充墙要求.- 6 - 2.3 截面尺寸要求.- 6 - 2.4 结构布置要求.- 6 - 2.5 计算过程.- 6 - 2.5.1 计算简图- 6 - 2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算.- 7 - 2.5.3 地震作用计算 - 7 - 2.5.4 框架的内力组合 - 8 - 2.5.5 在截面设计时,主要有正截面和斜截面的设计- 8 - 第三章第三章 设计资料设计资料.- 9 - 3.1 工程背景- 9 - 3.2 设计资料- 9 - 3.2.1 气象资料- 9 - 3.2.2 地质条件- 9 - 3.2.3 抗震设计资料- 9 - 3.2.4 建筑耐久等级、防火等级均为级。- 9 - 3.3 材料- 9 - 3.4 结构选型.- 9 - 第四章第四章 结构计算结构计算.- 10 - 4.1 框架结构设计计算.- 10 - 4.1.1 工程概况- 10 - IV 4.1.2 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定.- 10 - 4.1.3 荷载计算- 10 - 4.2 水平地震作用下框架的侧向位移验算.- 16 - 4.2.1 横向线刚度- 16 - 4.2.2 横向框架柱的侧移刚度 D 值- 17 - 4.2.3 横向框架自振周期 - 18 - 4.2.4 横向地震作用计算 - 18 - 4.2.5 横向框架抗震变形验算 - 20 - 4.2.6 水平地震作用下横向框架的内力分析- 20 - 4.3 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算.- 24 - 4.3.1 风荷载标准值.- 24 - 4.3.2 风荷载作用下的水平位移验算- 24 - 4.3.3 风荷载作用下框架结构内力计算.- 25 - 4.4 竖向荷载作用下横向框架的内力分析.- 26 - 4.4.1 计算单元.- 26 - 4.4.2 恒载标准值计算 - 27 - 4.4.3 活荷载标准值计算 - 29 - 4.4.4 荷载计算- 29 - 4.4.5 用弯矩分配法计算框架弯矩 .- 34 - 4.4.6 梁端剪力及柱轴力的计算 - 42 - 4.5 内力组合- 43 - 4.5.1 框架梁内力组合 - 43 - 4.5.2 柱内力组合.- 50 - 第五章第五章 截面设计截面设计.- 53 - 5.1 承载力抗力调整系数 RE - 53 - 5.2 横向框架梁截面设计.- 53 - 5.2.1 梁的正截面强度计算 .- 54 - 5.2.2 梁的斜截面强度计算 - 54 - 5.3 柱截面设计- 57 - 5.3.1 轴压比验算.- 58 - 5.3.2 正截面承载力的计算 .- 58 - 5.3.3.斜截面承载能力计算 .- 61 - 5.4.节点设计.- 63 - 第六章第六章 板配筋计算板配筋计算.- 64 - 6.1 设计资料.- 64 - 6.2 荷载计算.- 64 - 6.3 板的计算.- 65 - 第七章第七章 楼梯设计楼梯设计.- 68 - 7.1 计算简图及截面尺寸 - 68 - 7.2 设计资料- 68 - 7.3 梯段板设计(TB-1) - 68 - 7.3.1 确定板厚- 68 - 7.3.2 荷载计算.- 68 - 7.3.3 内力计算- 69 - 7.4 平台板计算（PTB-2）.- 69 - 7.4.1 荷载计算.- 69 - 7.4.2 内力计算- 69 - 7.4.3 配筋计算- 70 - 7.5 平台梁计算- 70 - 7.5.1 荷载计算- 70 - V 7.5.2 内力计算- 70 - 7.5.3 配筋计算- 70 - 第八章第八章 基础设计基础设计.- 71 - 8.1 材料选用.- 71 - 8.2 荷载选用.- 71 - 8.2.1 由基础梁传到基顶的荷载 - 71 - 8.3 基础截面计算.- 71 - 8.4 地基承载力、基础冲切验算及基础底板计算配筋.- 72 - 8.4.1 A 柱的验算.- 72 - 8.4.2 A 柱的配筋计算- 73 - 8.4.3 D 柱的验算及配筋计算（双柱基础）.- 74 - 参考文献：参考文献：- 79 - 致致 谢谢 .- 80 - VI 第一章第一章 建筑设计说明建筑设计说明 这次毕业设计的课题为某开发区行政办公楼框架结构设计,本着富有时代气息的原则, 来设计一座具有现代化气息的商业办公楼。建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前 提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等 问题，着重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各 个细部的构造方式等，创造出既符合科学性，又具有艺术效果的工作环境。 建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳 动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。 本方案采用框架结构，六层，是一座以办公为特色的永久性建筑，根据地形，该楼 正面朝南，中间为走道。 在满足功能要求的基础上，该建筑要体现现代化特色，适应现代化的办公需求。满 足消防、抗震等安全要求。 框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。这种结构体系的优点是建筑平面 布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋造型。同 时，在结构性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合 理的结构设计可以具有较好的延性性能。 框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和柱，通过节点连为一体， 形成承重结构，将荷载传至基础，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯 （全）框架结构，框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有 时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。 1.1 平面设计平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常较为 集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基 本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但是在平面设计 中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、 立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是说，虽然我从平面设计 入手，但是着手于建筑空间的组合。 各种类型的民用建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使 用部分和交通联系部分两类。 建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，它包括使用部分 设计和交通联系部分设计。 1.1.1 使用部分平面设计使用部分平面设计 建筑平面中各个使用房间和辅助房间，是建筑平面组合的基本单元。本设计在使用 平面设计中充分考虑了以下几点：注意了房间的面积、形状和尺寸满足室内使用活动和 设备合理布置的要求；门窗的大小和位置考虑了房间的出入方便，疏散安全，采光通风 良好；房间的构成注意使结构布置合理，施工方便，也要有利于房间之间的组合，所用 - 2 - 材料应符合相应的建筑标准；室内空间，以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，应考 虑人们的使用和审美要求。 对于辅助房间的平面设计，通常根据建筑物的使用特点和使用人数的多少，先确定 所需设备的个数，根据计算所得的设备数量，考虑在整幢建筑中辅助房间的分布情况， 最后在建筑平面组合中，根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这些辅助房间的面积、 平面形式和尺寸。 1.1.2 交通联系部分设计交通联系部分设计 交通联系部分是把各个房间以及室内交通合理协调起来，同时又要考虑到使用房间 和辅助房间的用途，减少交通干扰。楼梯是垂直交通联系部分，是各个楼层疏散的必经 之路，同时又要考虑到建筑防火要求，本建筑采用板式双跑楼梯。 本设计中交通联系部分设计能满足下列要求：交通线路简捷明确，联系通行方便； 人流通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的通风采光要求；力求节省交通面积，同时 考虑空间组合等设计问题。 1.1.3 平面组合设计平面组合设计 建筑平面的组合设计，一方面，是在熟悉平面各组成部分的基础上，进一步从建筑 整体的使用功能、技术经济和建筑艺术等方面，来分析对平面组合的要求；另一方面， 还必须考虑总体规划、基地环境对建筑单体平面组合的要求。即建筑平面组合设计须要 综合分解建筑本身提出的、以及总体环境对单体建筑提出的内外两方面的要求。 1.2 剖面设计剖面设计 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表现为 建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的 使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需 要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。 本工程为多层办公楼，首层高为,其余楼层为。垂直交通采用楼梯，及电m2 . 4m2 . 3 梯一部。门的高度根据人体尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。 1.3 立面设计立面设计 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环 境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处 理与施工技术的关系。 建筑立面可以看成是由许多构件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结 构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台阶、勒脚、檐 口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分构件的比例和 尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面， 是立面设计的主要任务。 建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如 房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓， 作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例 关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析 - 3 - 各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点 及细部处理。完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也 有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立 面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。 本建筑设计立面设计力求给人一种均衡、和谐的感觉，与环境融于一体，充分体现 了建筑物的功能，通过巧妙组合，使建筑物创造了优美、和谐、统一而又丰富的空间环 境，给人以美的享受。 1.4 楼板层和地面楼板层和地面 按施工方法，楼板有现浇式、装配式和装配整体式三种。本次办公楼设计的楼盖采 用的是现浇混凝土双向板肋梁楼盖。 双向板肋梁楼盖常无主次梁之分，由板和梁组成，荷载传递路线为板，梁，墙或柱。 由于双向板肋梁楼板梁较少，天棚平整美观，但当板跨度较大，板的厚度大于 公分时造8 价就明显增加，因而用在小柱网的住宅，旅馆，办公楼。 顶棚：吊顶，当楼板底部不平（如肋梁楼板）而房间又要求平整或在楼板底部需隐 藏管道以及房间隔声要求较高的应设置吊顶。V 型轻钢龙骨吊顶是一种新型吊顶材料，美 观，安全，大方。是办公楼理想的顶棚材料。 楼面构造与地面构造基本相同，因而以下叙述的地面做法也同样适合于楼面。地面 面层包括面层本身及踢脚线，踢脚线的作用是遮盖面层与墙面的接缝，保护墙面以防擦 洗地面时弄脏墙面，它的材料大多与地面相同，常见做法有与墙面粉刷相平，突出，凹 进三种，踢脚线高毫米。150120 按面层材料及施工方法不同可分为整体地面，块材地面，塑料地面，木地面四类。 瓷砖地面属于块材地面，瓷砖是陶土加矿物颜料烧制而成，瓷砖有白色、红棕色和深米 黄色等，形式有方行，矩形，菱形和六角行，八角行，尺寸为 100×100，150×150 毫米， 厚度毫米。瓷砖质地细蜜坚硬，强度较高，耐磨性好，且耐水，耐酸，耐油，耐1910 碱，易于清洁不起尘，铺设简单，因此广泛采用在地下室，厕所，梳洗室，实验室，及 有腐蚀房间的地面。瓷砖用毫米厚的 1：3 水泥砂浆铺砌在结构层上，铺砌时须平2015 整，保持纵横齐直，并以水泥砂浆嵌缝。 1.5 基础和地基基础和地基 基础和地基具有不可分割的关系，但又是不同的概念，基础是建筑物与土层直接接 触的部分，它承受建筑物的全部荷载，并把他们传给地基，基础是建筑物的一个组成部 分，而地基是基础下面的土层，承受由基础传来的整个建筑物的荷载。地基不是建筑物 的组成部分。 地基分两种：一是天然土层具有足够的承载能力，不需人工处理就能承受建筑物全 部荷载的叫天然地基。一是当上部荷载叫大或土层承载能力较弱，缺乏足够的坚固性和 稳定性，必须经人工处理后才能承受建筑物全部荷载的叫人工地基。 根据地基土质好坏，荷载大小及冰冻深度，常把基础埋在地表以下适当深度处，这 个深度成为埋置深度（简称埋深） 。一般基础的埋深应大于冰冻线的深度，从经济和施工 角度分析，基础的埋深，在满足要求的情况下越浅越好，但最小不能小于 0.5 米。天然地 基上的基础，一般把埋深在 5 米以内的叫浅基，超过 5 米的叫深基。本工程确定 1.2 米深 - 4 - 度作为基础埋深，同时考虑到该工程为框架结构，梁柱中心线不重合，将会产生较大的 竖向弯矩，为了提高抗侧刚度，满足纵横向弯矩的平衡，提高抗剪切能力，该工程选用 柱下独基，满足以上条件，同时又能起到节省材料的作用。 1.6 交通联系部分的设计交通联系部分的设计 1.6.1 楼梯设计楼梯设计 楼梯是建筑物中的重要组成部分，它是主要的垂直交通设施之一，楼梯的主要功能 是通行和疏散。 板式楼梯和梁式楼梯是最常见的现浇楼梯，但公共建筑有时也采用一些特种楼梯， 如螺旋板式楼梯和悬挑式楼梯。此外也有采用装配式楼梯的。本工程采用板式楼梯。 板式楼梯由梯段板、休息平台和平台梁组成，梯段是斜放的齿形板，支承在平台梁 上和楼层梁上，底层下端一般支承在垄墙上。板式楼梯的优点是下表面平整，施工支模 方便，外观比较轻巧；缺点是斜板较厚，约为梯段板斜长的 1/251/30，其混凝土用量和 钢材用量都较多，一般适用于梯段板的水平跨长不超过时。m3 楼梯位置的布设： 楼梯的位置与防火疏散、出入口位置、建筑物平面关系和艺术要求有关。 主要楼梯安排在主要出入口附近，次要楼梯安排在建筑物的尽端。 1.6.2 门厅的设计门厅的设计 门厅在建筑物内起着内外过渡，人流集散，转换方向，与走道或其它房间连接等作用。 门厅设置在建筑物主要出入口处，次要出入口不设门厅。 面积主要由建筑物的使用性质和规模决定的。 门厅的布置可以是各种各样的，但是在设计时必须注意以下几点： 必须把人流组织好，交通线路要简捷畅通，防止交叉拥挤； 适当安排与分配休息、等候等其它功能要求的面积，防止堵塞交通； 门厅要有较好的天然采光，并保证必须的层高； 门厅应注意防雨、防风、防寒等要求。 1.6.3 室外台阶室外台阶 建筑物室内地面必须高于室外地面，为了便于出入，应根据室内外的高差设置台阶。 室外台阶的坡度比楼梯小，在之间。每级台阶高度约为毫米，宽度在 2015150100 毫米之间。在台阶和出入口之间一般设有毫米宽的平台作为缓冲，40030015001000 平台的表面应作成向室外倾斜的流水坡，以利排水。%41 台阶应采用耐久性，抗冻性好和耐磨的材料，如天然石，混凝土，瓷砖等。台阶的 基础要牢固，较简单的做法只需挖去腐蚀土，做一垫层即可。 1.6.4 门和窗的设计门和窗的设计 门的设计与布置：对门的设计主要考虑了以下几点： 根据功能确定门的大小； 根据使用具体要求确定门的数量； 窗的设计和布置：房间中窗子的大小、形式和位置，对室内采光、通风、日照和使 用等功能要求，对建筑物的装门面构图，都有很大关系，在设计时应根据各方面要求综 - 5 - 合考虑。 （1）窗的大小 窗面积与地面面积应为。窗子的大小、数量，还应考虑经济条件和当地6/14/1 的气候条件， （2） 窗的位置，在设计窗的位置时，考虑了下列问题： 窗的位置应很好地考虑房间内部的使用情况。 窗子大都兼有通风的作用，因此房间的窗子位置应与门的位置一起考虑，最好 把窗开在门对面的墙上或离门较近的地方，以使房间尽可能得到穿堂风。 窗子的位置还考虑了立面的要求，使立面构图整齐谐调，不致杂乱无章，影响 立面的效果。 （3) 窗的形式 窗的形式不仅考虑了采光、通风的要求，而且还考虑比例造型的美观，因为窗是 建筑外形和室内艺术造型的重要内容。 1.7 其它设计其它设计 1.7.1 散水设计散水设计 建筑物的外墙做散水，主要是为了迅速排除靠墙体的地面水并堵住地面水沿墙脚向 下渗透，以减少墙脚基础受水侵蚀的可能性。以便将水导至远离墙脚处。 散水用素混凝土现浇坡度为。本次设计的散水宽度为，坡度。具%5%3mm600%3 体做法为：厚素土夯实，60 厚混凝土垫层，20 厚 1：2 水泥砂浆抹面。30015C 1.7.2 勒脚的设计勒脚的设计 本次墙勒脚采用的是大理石贴面勒脚，这种勒脚适合用在比较高标准的建筑里，能 够增加建筑立面的美观性。 1.7.3 女儿墙设计女儿墙设计 女儿墙是屋顶上直接受到风吹雨淋的一个构建，如果没有适当的放水措施，雨水就 有可能顺着女儿墙渗入室内，女儿墙的外饰面材料也有可能因此而破坏。防止女儿墙渗 水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层，或是防水层铺过女儿墙。 女儿墙对屋面防水和抗震是不利的，因此在没有必要做女儿墙的地方，如为了安全 和美观确有需要时，应充分做好防水和抗震措施。 - 6 - 第二章第二章 结构设计说明结构设计说明 为了使建筑物设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，建筑结 构方案设计，包括结构选型设计占有重要地位。建筑结构方案设计和选型的构思是一项 很细致的工作，只有充分考虑各种影响因素并进行全面综合分析，才能选出优化的方案。 结构作为建筑的骨架形成人类的建筑空间，用来满足人类的生产、生活需要及对建 筑物的美观要求（结构的建筑功能） 。在正确设计、施工及正常使用条件下，建筑应该具 有抵御可能出现的各种作用的能力（建筑结构的安全功能） 。此外，建筑结构的工程造价 及用工量分别占建筑物造价及施工用量的，建筑结构工程的施工工期约占建%40%30 筑物施工总工期的（建筑结构的经济指标） 。%50%40 在做本次设计时,就充分考虑到建筑物的形式和风格总是和构成它的材料和结构方式 相适应的。在实践中不断地探索能够经济、合理地充分发挥材料、结构潜力的形式和风 格，并逐渐形成建筑体系和结构,选用框架结构,以钢筋混凝土为材料建造。 框架结构体系是由竖向构件的柱子与水平构件的梁通过节点连接而组成，即承担竖 向荷载，又承担水平荷载（风、地震） 。框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可以 提供较大的建筑空间，也可以构成丰富多变的立面造型。 2.1 材料要求材料要求 梁、柱混凝土强度等级相差不宜大于 5Mpa，如超过时，梁、柱节点区施工时应做专 门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。 2.2 填充墙要求填充墙要求 (1) 框架结构的填充墙应优先选用预制轻质砌块、空心砖或墙板，填充墙应按规范 的构造要求与框架可靠拉结。 (2) 框架结构的填充墙宜与框架梁、柱轴线位于同一垂直平面内。 2.3 截面尺寸要求截面尺寸要求 梁的截面尺寸为 hbLh)3/12/1 (;)12/18/1 ( 柱的截面尺寸为 hbHh) 13/2(;)15/16/1 ( 2.4 结构布置要求结构布置要求 (1) 抗震框架结构的平面布置应力求简单、规则、均匀、对称，使刚度中心与质量 中心尽量减小偏差，并尽量使框架结构的纵向、横向具有相近的自振特性。 (2) 框架结构应布置并设计为双向抗侧力体系，主体结构的梁柱间不应采用铰接， 也不应采用横向为刚接，纵向为铰接的结构体系。 2.5 计算过程计算过程 2.5.1 计算简图计算简图 框架结构一般有按空间结构分析和简化成平面结构分析两种方法。在计算机没有普 及的年代，实际为空间工作的框架常被简化成平面结构采用手算的方法进行分析。近年 - 7 - 来随着微机的日益普及和应用程序的不断出现，框架结构分析时更多的是根据结构力学 位移法的基本原理编制电算程序，由计算机直接求出结构的变形、内力，以至各截面的 配筋。由于目前计算机内存和运算速度已经能够满足结构计算的需要，因此在计算机程 序中一般是按空间结构进行分析。但是在初步设计阶段，为确定结构布置方案或估算构 件截面尺寸，还是需要采用一些简单的近似计算方法，以求既快又省地解决问题。另外， 近似的手算方法虽然计算精度较差，但概念明确，能够直观地反映结构的受力特点，因 此，工程设计中也常利用手算的结果来定性的校核判断电算结果的合理性，所以我采用 了框架结构的近似手算法进行计算。 一般情况下，框架结构是一个空间受力体系，为了方便起见，常常忽略结构纵向和 横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架 进行分析计算。由于横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗 侧刚度相同，因此，除端部外，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时 一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可；而作用于纵向框架上的荷载则各不 相同，必要时应分别进行计算。 框架节点一般总是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，则节点也相应地 简化。在现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚固区，这 时应简化为刚节点。 在结构计算简图中，杆件用轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离。 框架的层高（框架柱的长度）即为相应的建筑层高，而底层柱的长度则应从基础顶面算 起。对于不等跨框架，当个跨跨度相差不大于时，在手算时可简化为等跨框架，跨%10 度取原框架各跨跨度的平均值，以减少计算工作量。但在电算时一般可按实际情况考虑。 在计算框架梁截面惯性距 I 时应考虑到楼板的影响。在框架梁两端节点附近，梁受 负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小；而在框架梁的跨中，梁 受正弯矩，楼板处于受压区形成 T 形截面梁，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较大。在工 程设计中，为简便起见，仍假定梁的截面惯性距沿轴线不变，对现浇楼盖的中框架取I ,边框架取；这里为矩形截面梁的截面惯性矩。 0 2II 0 5 . 1 II 0 I 2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算在竖向荷载作用下的近似计算 框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法。通常，多层多跨框架 在竖向荷载作用下的侧移是不大的，可近似的按无侧移框架进行分析，而且当某层梁上 有竖向荷载时，在该层梁及相邻柱子中产生较大内力，而在其他楼层的梁、柱子所产生 内力，在经过柱子传递和节点分配以后，其值将随着传递和分配次数的增加而衰减，且 梁的线刚度越大，衰减越快。因此，在进行竖向荷载作用下的内力分析时，可假定作用 在某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪 力，而对其他楼层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。其中一般我们常用的方法 有两种：值法和二次弯距分配法。荷载计算包括恒载计算和活载计算，其中活载计算D 时应考虑最不利的组合。 2.5.3 地震作用计算地震作用计算 在计算中仅考虑水平地震作用即可，并可采用底部剪力法计算水平地震作用力。 - 8 - 为求基底剪力，先要计算结构各层的总重力荷载代表值，在此为简化计算，仅取一榀框 架的重力荷载代表值进行计算。 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面活荷载， 纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重以及女儿墙自重。其它层重力荷载代表值包 括：楼面恒载，50%楼面活荷载，纵、横梁自重，楼面梁自重，楼面上、下各半层的柱及 纵、横墙自重。请注意：在计算重力荷载代表值时，屋面活荷载仅考虑雪荷载。 控制框架结构侧移要计算两部分内容：一是计算顶层最大侧移，因周期过大，将影 响使用；二是计算层间相对侧移，其值过大，将会使填充墙出现裂缝。引起框架的侧移， 主要是水平荷载作用。 对一般的多层框架结构而言，仅需计算由梁柱弯曲变形所产生的侧向位移，而不考 虑梁柱的轴向变形和截面的剪切变形所产生的结构侧移，这样计算的框架侧移已能满足 工程设计的精度要求。 竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民 用建筑可不考虑活载的不利布置，此法求得的弯矩偏低，但当活荷载占总荷载比例较小 时，其影响很小，若活荷载占总荷载比例较大，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘 的放大系数予以调整。2 . 11 . 1 2.5.4 框架的内力组合框架的内力组合 在框架内力组合时,通过框架内力分析，获得了在不同荷载作用下产生的构件内力 标准值。进行结构设计时，应根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值。 本设计采用了二种类型的组合： (1) 竖向荷载效应，包括全部恒载和活载的组合； (2) 地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合。 取上述而种荷载组合中最不利情况作为截面设计时用的内力设计值。 2.5.5 在截面设计时在截面设计时,主要有正截面和斜截面的设计主要有正截面和斜截面的设计 受弯构件在设计是都要进行抗弯和抗剪设计,钢筋混凝土受弯构件的破坏主要有三种 形式：即适筋截面的破坏,特点是受拉钢筋先屈服,而后受压区混凝土被压碎,超筋破坏和 少筋破坏是脆性破坏是工程中不允许出现的,我们在截面设计是不能出现后面的两种情况。 受弯构件在弯距和剪力共同作用的区段往往会产生斜裂缝,并可能延斜截面发生破坏,斜 截面破坏带有脆性破坏的性质,所以在设计中要加以控制,在截面设计时,不仅要对截面尺 寸加以控制,同时还要对对斜截面进行计算,配置一定数量的箍筋。 - 9 - 第三章第三章 设计资料设计资料 3.1 工程背景工程背景 本项目为 6 层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为 850 m2，总建筑面积约为 4500m2；一层层高 4.2m，二至六层 3.2m,平面尺寸为 14.1m×59.8m。采用独立基础，室内 地坪为±0.000m，室外内高差 0.45m。 框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。 3.2 设计资料设计资料 3.2.1 气象资料气象资料 基本风荷载 W。=0.5kN/ m2；基本雪荷载为 0.35kN/ m2。 3.2.2 地质条件地质条件 A 层：杂填土，厚度 1.0m，地基承载力特征值 B 层：砂质粘土，厚度 2.5m，地基承载力特征值 Fa=200kN/ C 层：砾石，厚度：B 层以下，地基承载力特征值 Fa=350kN/ 地下水位：地表以下 2.0m，无侵蚀性 3.2.3 抗震设计资料抗震设计资料 建筑场地类别：二类场地土。 地震烈度：7 度(0.10g)，设计地震分组为第一组。 3.2.4 建筑耐久等级、防火等级均为建筑耐久等级、防火等级均为级。级。 3.3 材料材料 混凝土： C30 混凝土 钢筋：所有钢筋均采用 HRB400 级钢筋 墙体：墙体采用蒸压砂加气混凝土砌块（A7.5）,重度=7kN/m3， 窗：钢塑门窗=0.35kN/ 门：=0.2kN/ 雨蓬采用轻型钢结构雨蓬，厂家定制。 3.4 结构选型结构选型 1.结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系 2.屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚 120 3.楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖 4.楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯 - 10 - 第四章第四章 结构计算结构计算 4.1 框架结构设计计算框架结构设计计算 4.1.1 工程概况工程概况 本项目为 6 层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为 850m2，总建筑面积约为 4500 m2；一层层高 4.2m，二至六层 3.2m（六层一半为会议室一半为上人露台） ，平面尺寸为 14.1m×59.8m。采用独立基础，室内地坪为±0.000m，室外内高差 0.45m。框架平面同柱网 布置如下图： 图 4-1 框架平面结构布置 4.1.2 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定 初估截面尺寸： 边跨横梁 b×h=200mm×500mm 中跨走道横梁 b×h=200mm×400mm 纵向梁 b×h=250mm×550mm 一至二层柱 500mm×500mm，三层以上 450mm×450mm 柱高度： 一层柱 h=4.2+1=5.2m 二至五层 h=3.2m 4.1.3 荷载计算荷载计算 屋面均布恒载 防水层（刚性）30 厚细石混凝土防水 0.030m×20 kN/ = 0.6 kN/ 3 m 找平层：15 厚水泥砂浆 0.015m×20kN/=0.30kN/ 3 m 找坡层：40 厚水泥石灰焦渣砂浆 2找平 0.04m×0.5×12kN/=0.24kN/ 3 m 保温层：80 厚矿渣水泥 0.08m×14.5 kN/=1.16kN/ 3 m - 11 - 结构层：120 厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25 kN/=3kN/ 3 m 抹灰层：20厚混合砂浆 0.02m×17kN/=0.34kN/ 3 m 合计：5.64kN/ 五层屋面恒载标准值为： （6.6×4+7+0.1）×（