1、摘要 综合教学楼 工程 摘 要 此次设计主要对框架结构中 轴横向框架进行结构设计、抗震设计和结构计算。在确定框架结构的承重方案及计算简图之后，首先计算框架结构的层间荷载代表值，利用顶点位移法求出横向框架的自振周期，并使用底部剪力法计算在水平地震荷载作用下横向框架的层间剪力，进而求出在水平地震荷载作用下框架结构的内力（弯矩、剪力和轴力）；其次，采用弯矩二次分配法对在竖向荷载（恒荷载和活荷载）作用下框架结构的内力（弯矩、剪力和轴力）；再次，采用 D 值法计算水平风荷载作用下框架结构的内力（弯矩、剪力和轴力）；最后，对在 水平和竖向荷载作用下框架结构的内力进行组合，找出一组或几组最不利的内力组合，并
2、按最不利组合进行截面设计及配筋计算。另外，还对框架结构中的现浇钢筋混凝土楼板、楼梯和基础进行截面设计和配筋计算。 关键词： 框架结构，结构设计 ，内力计算，配筋 2 MPREHENSIVE TEACHING BUILDING OF ADULT EDUCATION COLLEGE OF QINGHAI UNIVERSITY ABSTRACT The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 9. When the directions of the frame
3、s is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to t
4、he shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of i
5、nternal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be
6、 approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. Key words: frames， structural design， Internal force calculation， deploy Reinforced 目录 目 录 设计资料 . 错误 !未定义书签。 绪论 . 7 1.工程概况 . 9 2.
7、建筑设计 . 11 2.1 建筑总平面设计 . 11 2.2 建筑方案设计 . 11 2.3 建筑平面设计 . 11 2.4 建筑立面设计 . 12 2.5 建筑剖面设计 . 12 3.结构设计 . 13 3.1 框架结构承重方案的选择 . 13 3.2 梁柱截面尺寸的初步确定 . 13 3.2.1 结构平面布置图 . 13 3.2.2 框架梁截面尺寸初估 . 14 3.2.3 框架柱截面初估 . 15 3.2.4 楼板设计 . 16 3.3 恒荷载计算 . 16 3.3.1 楼板类型及选择 . 17 3.4 层间重力荷载代 表值计算 . 18 3.4.1 第一层重力荷载代表值的计算 . 18
8、 3.4.2 第二到四层重力荷载代表值的计算 . 20 3.4.3 第五层重力荷载代表值的计算 . 22 3.4.4 计算结果 . 24 3.5 横向框架在水平地震作用下的内 力和位移计算 . 24 3.5.1 框架梁柱线刚度计算 . 24 3.5.2 结构基本自振周期的计算 . 25 3.5.3 地震影响系数 . 26 3.5.4 各层位移计算 . 26 3.5.5 内力计算 . 27 3.6 横向框架在竖向荷载作用下的计算简图及内力计算 . 30 3.6.1 横向框架在恒荷载作用下的计算简图 . 31 3.6.2 横向框架在活荷载作用下的计算简图 . 37 3.6.3 横向框架在恒荷载作用
9、下的内力计算 . 41 3.6.4 横向框架在活荷载作用下的内力计算 . 46 3.7 横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算 . 50 3.7.1 横向框架在风荷载作用下的计算简图 . 50 3.7.2 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算 . 50 3.7.3 各层楼面处集中风荷载标准值计算 . 51 3.7.4 横向框架在风荷载作用下的位移计算 . 52 3.7.5 柱端弯矩及剪力计算 . 53 3.7.6 梁端弯矩及剪力计算 . 54 3.7.7 柱轴力计算 . 55 3.7.8 绘制内力图 . 55 3.8 荷载效应组合 . 57 3.8.1 框架梁 BC 梁端弯矩调幅及内力 . 5
10、8 3.8.2 框架梁 CD 梁端弯矩调幅及内力 . 59 3.8.3 柱 B 内力 . 60 3.8.4 柱 C 内力 . 61 3.8.5 内力组合 . 62 3.9 主梁承载力计算 . 66 3.9.1 确定翼缘宽度 . 66 3.9.2 各种材料及系数确定 . 66 3.9.3 判断主梁截面类型 . 67 3.9.4 主梁配筋计算 . 67 3.9.5 主梁斜截面承载力计算 . 68 3.9.6 主梁斜截面承载力 . 69 3.10 柱截面配筋计算 . 69 3.10.1 第一层框架 C 柱正截面 . 70 3.10.2 第一层框架 B 柱斜截面 . 72 3.10.3 第一 层框架
11、C 柱斜截面 . 73 3.11 楼板配筋计算 . 73 3.11.1 A 区格板配筋计算 . 74 3.11.2 B 区格板配筋计算 . 75 3.12 基础设计 . 76 3.12.1 地基处理 . 76 3.12.2 确定基础的埋置深度 . 76 3.12.3 加权平均重度计算 . 76 3.12.4 地基承载力设计值 . 76 3.12.5 B 轴柱下独立基础尺寸 . 77 2.12.6 柱下独立基础冲切验算 . 78 3.12.7 柱下独立基础底板配筋 . 78 3.12.8 内柱下二柱联合基础尺寸 . 80 3.12.9 内柱下基础抗冲切验算及基础高度 . 81 3.12.10 内
12、柱下基础配筋计算 . 81 3.12.11 地梁设计 . . 82 3.12.12 地基沉降量验算 . . 83 3.13 一层楼梯设计 . 84 3.13.1 梯段板的设计 . 84 3.13.2 平台板的设计 . 84 3.13.3 平台梁设计 . 85 致谢 . 87 参考资料 . 89 附录 设计资料 设计资料 土木工程专业毕业设计 设计资料 指导教师： 姓 名： 2 前言 1 毕业设计的目的 1运用大学四年所学的理论基础及专业知识，全面系统地完成整个毕业设计，以达到初步了解和掌握一个建筑师、结构工程师及施工组织者的工作内容，表达方式和工作步骤。 2培养学生确立正确的设计思想和分析问题
13、、解决问题的能力。 3培养学生根据国家的有关规定、设计规范及各种标图集进行设计 的能力。 4培养学生应用计算机绘制施工图和结构计算的能力。 2 毕业设计各阶段时间安排 1建筑设计阶段 5 周 2结构设计阶段 8 周 3答辩前准备及答辩 1.5 周 合计 14.5 周 1.建筑设计 1.1 工程概况 1本建筑位于城北区。 2基 地地势平坦，基地内水、电、暖、道路等共用条件已具备。 1.2 建筑设计依据 1本工程为某高校综合教学楼。 2 总建筑面积为 4770.45m2 标准层建筑面积： 600 m2 左右 。 3 层数为 5 层。 4结构形式：全框架结构 。 5.雨篷采用悬吊钢制雨篷 6.本工程
14、普通教室共 34 个，大教室 2 个，多媒体教室 2 个，办公室 585m2 资料室一个，会议室两个，每层设卫生间 2 个，主楼梯为双分楼梯，副楼梯为平行双跑楼梯。 7.基础采用柱下独立基础。 8.室内外高差为 0.75m 9.外墙，屋面均采用保温苯板。 10.卫生 间标高比楼层各处低 20mm，每层设地漏 1.3 建筑要求 1屋面均考虑保温隔热 2窗采用塑钢窗，门采用木门。 1.4 建筑设计任务要求 充分理解设计任务书要求，保证达到建筑设计平面布置合理、思路明确、设计新颖，学会正确使用设计规范和标准图集。绘图严格遵循标准，图幅规范，整洁。说明书规范，文字流畅（打印）。 设计资料 3 根据毕业
15、设计大纲要求，建筑设计应完成以下内容： 底层平面图 1： 100 标准层平面图 1： 100 顶层平面图 1： 100 屋顶平面图 1： 100 正立面图 1： 100 1： 200 侧立面图 1： 100 1： 200 剖面图 1： 100 1： 200 屋面排水图 1： 100 节点详图（主要节点） 1： 10 1： 20 楼梯平面图 1： 100 总平面示意图 1： 500 1： 1000 建筑设计说明书一份，应包括： （ 1）设计任务简介； （ 2）建筑设计提纲； （ 3）平、立、剖设计说明； （ 4）主要节点构造说明； （ 5）其它。 2 结构设计 2.1 基本设计资料 1气象条件
16、（ 1）温度：常年夏季平均气温 16.3 ，冬季平均气温 -8.6 ，夏季最高气温 30 ，冬季最低气温 -26.6 。 （ 2）主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压 w0=0.35kN/m2； （ 3）雨雪条件：基本雪压 0.25 kN/m2，标准冻深 -1.16 m，最大冻深 -1.34m。 2工程地质条件 （ 1）地形地貌、地层岩性 场地位于北川河西岸二级阶地前缘。地形较平坦，经探井揭露，地基土自 上而下由杂填土、新近堆积黄土、黄土状粉土组成，其工程岩性特征如下： 杂填土：浅黄色，粉土组成。稍湿，结构松散，含砖砾等，厚度 0.5m1.8m 新近堆积黄土：浅黄色和暗黑色粉土组成，
17、含树根及针状大孔。稍湿，稍密。厚度 0.3m2.1m。 黄土状粉土：浅黄色。粒度以粉粒为主，含云母碎片，具针状大孔，土结构较松散，稍湿，中密。揭露厚度： 14.0m16.5m。 （ 2）地基土物理力学性质评价及承载力确定 湿陷性评价：场地土 8m 以上具有湿陷性，整个场地按 级自重湿陷性黄土对待。 主要物理力学性质指标评价： 杂 填土厚度薄，结构松散，物理力学性质指标差，不宜做持力层 新近堆积黄土：天然含水量平均值 %4.12 ，干重度平均值 3/1.12 mkNd ， 天然孔隙比 188.1e 。 4 湿陷性黄土：天然含水量平均值 =9.9% ，天然重度平均值 3/1.15 mkN ，干重度
18、平均值3/0.14 mkNd ，天然孔隙比 920.0e 。 非湿陷性黄土：天然含水量平均值 =10.9% ，天然重度平均值 3/6.15 mkN ，干重度平均值 3/1.13 mkNd ，天然孔隙比 877.0e 。 压缩性评价： 新近堆积黄土：压缩系数平均值 MPaa 45.021 ，宜按中压缩性土对待 湿陷性黄土：压缩系数平均值 MPaa 21.021 ，宜按中压缩性土对待 非湿陷性黄土：压缩系数平均值 MPaa 14.021 ，宜按中压缩性土对待 根据查表法地基承载力确定如下： 新近堆积黄土承载力标准值 kPafk 128 湿陷性黄土承载力标准值 kPafk 172 非湿陷性黄土承载力
19、标准值 kPafk 161 （ 3）抗震设防烈度 7 度、近震，场地土为中软场地土，建筑场地类别为 类 （ 4）结论及建议 场地分布的杂填土、新近堆积黄土不应作为天然地基； 整个场地按 级自重湿陷性黄土对待。 地基处理建议采用大开挖方式，然后 采用 3： 7 灰土整片回填压实，压实系数有设计人员确定，处理厚度不宜小于 3m。 场地属于 级自重湿陷性黄土场地，设计和施工应严格按湿陷性黄土地区建筑规范进行。 2.2 建筑设计与任务要求 1结构设计计算书 （ 1）根据建筑平面及有关规定进行结构选型、柱网布置。 （ 2）确定材料及截面尺寸 （ 3）结构内力计算及配筋计算 结构计算的主要内容有：荷载计算
20、、选具有代表性的一榀框架进行内力分析及配筋计算、某块现浇板的内力分析及配筋计算、基础设计及配筋计算、楼梯的配筋计算。 2材料的选用： 外墙采用多孔砖墙或加气混凝 土砌块（厚度选择注意保温）；内墙为轻质隔墙；混凝土强度根据设计自定，钢筋为 FPB235、 FRB335。 3编写结构计算书及说明书要求： （ 1）条理清楚。 （ 2）计算过程及计算结果正确，计算书条理清晰，内容完整。 （ 3）计算书内容包括：结构设计方案、结构选型、结构布置、材料的选用 及截面尺寸 、荷载计算、一榀框架的内力分析及截面配筋设计、现浇板的内力分析及配筋设计、基础设计及配筋设计、部分构件的计算、墙体抗震验算及框架水平侧移
21、验算、结构构造说明等。 计算书的装订应严格遵照青海大学本科毕业论文（设计）工作管理暂 行办法装订。 4绘制施工图： 要求图纸布局合理、内容完整、符合制图标准。图纸包括： 设计资料 5 （ 1）基础平面布置及配筋图 1： 100 （ 2）各楼面结构平面布置图 1： 100 （ 3）屋面结构平面布置图 1： 100 （ 4）框架结构配筋图 1： 50 1： 100 （ 5）悬挑构件配筋图、楼梯结构配筋图 1： 50 5标题栏要求 ： 青海大学建工系毕业设计 某 综 合 教 学 楼 20 班 级 图别 10 设 计 图号 10 指导教师 日期 10 25 35 80 20 20 3 设计规范及主要参
22、考资料 3.1 国家标准、规范、规程 1 GB50103-2004，总图制图标准 S. 2 GBJ50001-2004，房屋建筑制图统一标准 S. 3 GBJ50105-2004，建 筑结构制图标准 S. 4 GBJ 16-87， 2004 年版，建筑设计防火规范 S. 5 GB 50096-1999，民用建筑设计通则 S. 6 JGJ-26-95，采暖居住建筑部分，民用建筑节能设计标准 S. 7 GB50009-2004，建筑结构荷载规范 S. 8 GB50010-2004，混凝土结构设计规范 S. 9 GB50007-2004，建筑地基基础设计规范 S. 10 GB50025-2004，湿
23、陷性黄土地 区建筑规范 S 11 GB50011-2004，建筑抗震设计规范 S. 3.2 参考书 1建筑设计资料集编委会 . 建筑设计资料集 1、 2、 3、 4、 5M.北京：中国建筑工业出版社，1999. 2同济大学，东南大学，西安建筑科技大学，重庆大学编 .房屋建筑学 M.北京：中国建工出版社 ,2000. 3建筑设计资料集编委会 .建筑结构静力计算手册 M.北京：中国建工出版社 ,1998. 4建筑设计资料集编委会 .建筑结构构造资料集 M.北京：中国建筑工业， 2007. 5 高大钊 .土力学与基础工程 M.北京：中国建筑工业出 版社 .2003. 6 张中兴 .黄土与黄土工程 M
24、.青海 .青海人民出版社 .1998. 绪论 绪论 作为一名即将毕业的土木工程专业的本科生，在大学四年的理论学习后，要结合社会的实际情况，检验一下所学习的专业知识是否专业和完善。毕业设计恰好就是一种最好的检验，可以使四年中所学习的知识得到综合利用，使得各方面的知识系统化和实践化。通过独立完成毕业设计，可以培养独立思考、独立工作的能力，以及调查、分析和查阅资料的能力。 小组毕业设计题目为某综合楼工程，结构形式采用全现浇框架结构。在熟悉本课题设计任务书的基础上， 通过给定的总平面图，结合当地的自然条件，施工技术水平，并查阅相关建筑设计的书籍和规范，独立完成综合楼工程的建筑方案设计，并最终绘制出建筑
25、施工图。 通过建筑方案的设计，对框架结构进行柱网布置和结构选型，并确定材料类型和截面尺寸。首先，通过现行规范选定房间作法，并以此计算框架结构各层的重力荷载代表值；其次，采用合适的计算方法对竖向荷载作用下框架结构的内力、水平地震荷载作用下框架结构内力及侧移进行计算；最后，通过以上的结构计算，对框架结构进行截面设计（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、楼板设计（楼板尺寸及配筋）、楼梯设 计（平台板、楼梯梁、梯段板截面尺寸及配筋）、基础设计（柱下独立基础的截面设计及配筋），并使得截面的配筋还要满足构造要求。 最总并通过对框架结构的结构设计和结构计算，绘制出框架结构的结构施工图。 框架结构设计工作量很大，在框架结构设计计算过程中要手算一榀框架，并对这一榀框架进行截面设计和配筋计算，最后再使用一些计算机辅助软件对计算结果进行对比和校正。由于自己水平有限，难免出现一些错误和不妥之处，恳请各位老师给予批评和指正。
