蚌埠市某培训综合楼设计设计

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1、安徽新华学院本科毕业论文（设计） 本科毕业论文（设计） 题目：蚌埠市某培训综合楼设计 姓 名： 学 号： 专 业： 院 系： 指导老师： 职称学位： 完成时间： 教务处制1安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作

2、者签名： 日期： 蚌埠市某培训综合楼设计 摘 要该工程为框架结构，主体为五层，该地区抗震设防烈度为7度，地震分组为第一组，场地类别为II类场地。主导风向为西南，基本风压0.35kN/m，基本雪压0.45kN/m2。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。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，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进行了结构方案中横向框架抗震设计。在确定框架布局之后，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，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

3、接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是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。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础承台进行了受力和配筋计算。手工计算完毕后，用结构分析软件PKPM进行了整体框架计算。设计成果包括计算书和施工图纸两部分.关键词：框架结构 抗震设计 荷载计算 内力计算 计算配筋 1AbstractThe project for the frame structure, main body of five layers the region seismic fortification intensity is 7 degrees, t

4、he second group, site category II class site. Dominant wind direction for the southwest the basic wind pressure of 0.35 KN/m, basic snow pressure of 0.45KN/m2. Floor, roof adopts the cast-in-place reinforced concrete structure.The design and implement practical, safe, economic, beautiful design prin

5、ciple. According to the architectural design specification, carefully consider the various factors that affect the design. According to the relationship of structure and building overall with details.This design mainly has carried on the structure scheme in design. In determining the frame layout, h

6、as carried on the first floor between load on behalf of value calculation, and then use vertex displacement method from the earthquake cycle, and then press the bottom shear method under horizontal seismic load size, and then calculate the structural internal force under the horizontal load (bending

7、 moment, shear force and axial force). Then calculate vertical load (dead load and live load) under the action of internal force of structure. Is to find out the most unfavorable one or several groups of internal force combination. Choose the safest results reinforcement and drawing. On the floor re

8、inforcement calculation, this design USES the independent foundation, foundation independent caps for the force and reinforcement calculation.After the manual calculation, using the structure analysis software PKPM calculation has carried on the overall framework.Design results including the calcula

9、tion and construction drawingsKeywords: frame structure seismic design load calculation of internal force calculation of reinforcement calculation1建筑资料该工程为一培训综合楼楼，拟建于蚌埠市，总建筑面积3000 m2左右，建筑形状为矩形，总长67.5m，总宽16.8m，共5层，总高为19.25m。一层高为4.84m，2-5层高均为3.6m。室内外高差为0.45m。祥见建筑施工图。 该建筑为钢筋混凝土框架结构，属丙类建筑。2设计资料1、气象资料 基本

10、雪压 S0=0.45 kN/m2 基本风压 W0=0.35 kN/m2 主导风向：东南风全年平均风速4.5m/s。最大风速为18m/s。2、 地质、气象资料 上层杂填土厚度为1.1m，重度为17，下层黏性土厚度为5.6。重度为18，孔隙比为0.81，液性指数为0.76；地下水位标高为-2.5m。3、 本场地地震基本烈度为7度区，按此设防。设计基本加速度为0.10g，地震分组第一组，类建筑场地。 3结构设计说明钢筋混凝土框架结构是目前最为常见的一种建筑结构模式，它在各种民用建筑中都有广泛的应用，例如：旅馆，学校，餐厅，宿舍等等。这种结构体系的优点是结构强度较高，抗震性能较好，并且具有较好的可塑性

11、，结构布置方面比较灵活，方便，易于满足空间要求，建筑立面处理容易。此次，我所设计的是蚌埠市某培训综合楼，采用的就是现浇钢筋混凝土框架结构。3.1结构体系的选择3.1.1框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础等节点构成的承载结构，横梁和立柱通过刚接联系而形成的一种承重结构，它的荷载传递方式为：将荷载从板传至梁再到柱然后传至基础。3.1.2框架结构种类框架结构根据施工方法的不同分为：梁板柱全部现浇楼板预制，梁柱现场浇筑框架梁板预制，柱现场浇筑的半装配式框架全装配式框架。其中整体式又称全现浇框架，它由现场支模浇筑而成，整体性好，抗震能力强。本次设计的工程采用便是现浇整体式框架结构。3.1.3框架

12、结构布置按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案，本次设计的试验楼采用纵横向承重方案，楼板的竖向荷载沿两个方向传递。3.2结构平面及布置构件的尺寸初估3.2.1板的估算根据混凝土结构设计规范现浇混凝土板的尺寸宜符合下列规定：板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40；无梁支承的有柱帽板不大于35，无梁支承的无柱帽板不大于30.预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。板厚取100mm。3.2.2柱截面估算框架柱的截面尺寸一般根据轴压比限值按下列公式估算： ( 3-1 ) ( 3-2 )式中，为柱组合的轴压力设计值； 为按简支状态下计算

13、的柱的负载面积； 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算可近似取1215，在这里取14； 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25，等宽内柱取1.2；为验算截面以上楼层层数；为柱截面面积；为混凝土轴心比限值，此处可近似取，即为一级、二级和三级、四级抗震等级，分别取0.65、0.75、0.85、0.9。该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.85，各层重力荷载代表值近似取14，由图可知，中柱的负荷面积为7.54.8，可得一层柱截面面积为：取柱子截面为正方形，根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：15层：550550。

14、3.2.3梁截面估算 框架梁主截面高度的1/81/14,宽为高的1/31/2估算，次梁高度为跨度的1/81/12,宽为高的1/31/2。主梁：AB、CD跨：主梁高h=7200(1/141/8)=514900,取h=700，则主梁宽b=700（1/31/2)=233350,取b=300，BC跨：由于BC跨跨度较小，为防止发生扭曲，所以取b=300,则高h=600；纵跨：高h=7500(1/141/8)，取h=700，则主梁宽b=700（1/31/2)=233350,取b=300。次梁：高h=7500(1/181/12)=416625,取h=500，则次梁宽b=500（1/31/2)=167250

15、,取b=200。各层梁高截面尺寸及混凝土强度等级如下表。 表3-1 梁截面尺寸及混凝土强度等级 层次混凝土强度等级横梁（bh）（）纵梁（bh）（）次梁（bh）（）AB、CD跨BC跨15C303007003006003007002005003.2.4确定框架的计算简图 框架中梁和柱为刚接，柱子和基础则认为是固接方式，由于柱截面相同，故梁跨等于柱截面形心轴间的尺寸，已知室内外高差为450，而基础顶面至室外地坪的高度一般情况下至少为500，故底层柱子的高度为：3900+500+450=4850，其它层柱高为3600。 图3.1 框架计算简图4 重力荷载计算4.1荷载统计（1） 屋面（不上人）找平层：

16、20mm厚水泥砂浆 0.0217=0.34防水层：40mm厚C20厚细石混凝土防水 0.0425=1.0找坡层：40mm厚水泥石灰焦砂找平 0.0414=0.56保温层：100mm厚膨胀珍珠岩 0.17=0.7结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5装饰层：10mm厚混合砂浆 0.0117=0.17 合计 5.27上人屋面：40mm厚铺地砖 200.04=0.8kN/m225mm厚1:3水泥砂浆结合层 200.025=0.5 kN/m280mm厚聚苯乙烯泡沫塑料 0.50.08=0.04 kN/m21.5mm厚改性沥青 0.3 kN/m220mm厚1:3水泥砂浆找平层 200.

17、02=0.4 kN/m21:8水泥陶粒100mm找坡层 140.10=1.4 kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1025=2.5kN/m220mm厚天混合砂浆抹灰 0.0217=0.34 kN/m2合计 6.28 kN/m2 （2） 主梁自重（AB）bh=300700 250.30(0.70-0.10)=4.50抹灰重10mm混合砂浆 0.01（0.7-0.1）217+0.010.317=0.255 合计 4.76主梁（BC）bh=300600 3.75抹灰重10mm混合砂浆 0.221 合计 3.971(3）次梁自重bh=200500 250.25（0.50-0.10）=2.50抹灰

18、重10mm混合砂浆 0.01（0.5-0.1）217+0.010.2017=0.17 合计 2.67（4）标准层楼面水磨石面层 0.65结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.0117=0.17 合计 3.32（5）各层走廊楼面水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆素水泥浆结合一道） 0.65结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.0117=0.17 合计 3.32（6）柱自重柱重 0.550.5525=7.57抹灰重：10mm厚石灰砂浆 40.010.5517=0.38 合计 7.95构造柱重

19、 0.240.2425=1.44抹灰重：10mm厚石灰砂浆 40.010.2417=0.16 合计 1.6（7）墙自重240mm外墙自重 0.5+0.2411.8+0.0217=3.67 120mm内墙自重 11.80.12+0.02217=2.10女儿墙 0.5+0.211.8+0.0217=3.2（8）门窗的自重木门按0.2，塑钢窗按0.4，塑钢玻璃门按0.4。4.1.1屋面和楼面活荷载标准值屋面（不上人） 0.5楼面 2.0办公室 2.0走廊、厕所、大厅 2.5楼梯 3.5阳台 2.54.1.2雪荷载标准值 已知基本雪压，而，查资料可知，故，屋面活载与雪荷载不同时考虑，两者取大值。4.2

20、荷载汇总按建筑结构可靠度设计统一标准规定，重力荷载代表值是指结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，是表示地震发生时根据遇合概率概率确定的“有效重力”，各可变荷载的组合系数中雪荷载按0.5取，楼面活荷载按0.5取组合系数。结构抗震分析时，一般取整个房屋或抗震区段为计算单元，动力计算简图为串联多自由度体系。4.2.1各层重力荷载代表值顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载、50%雪荷载、梁重、纵横墙自重、半层柱自重、半层墙体自重。其它楼层重力荷载代表值包括:楼面恒载、50%楼面活载 、梁重、纵横梁自重、楼面上下各半层柱及墙体自重，每层面积约为1134。（1）顶层 50%雪荷载 0.50.453.7

21、57.22=12.15半层柱 1 .27.954+1.21.64=45.84梁重 （7.5-0.55-0.24）1/24+（7.5-0.55）2+（7.2-0.24）2 4.76 = 193.45墙重 3.67（1.2-0.7）（7.2-0.55-0.24）1/22+7.2-0.55+7.2-0.24-1.051.4 =31.34女儿墙： （3.757.22）3.20.2=34.56 合计 317.34（2）五层50%雪荷载 0.50.451080=243半层柱 1.87.9540+1.81.64+1.27.94+1.21.64=629.76梁重 （7.5-0.55）32+（7.5-0.55）

22、20+（7.2-0.24）2+（7.5-0.55-0.24）4 4.76+(2.4-0.55）10 3.971+(7.2-0.3)12 2.67+2.67(7.5-0.3)4 +1.99(4.5-0.3-0.2)4=2067.88屋面 10806.28=6782.4女儿墙： （7.22+2.4）2+7.5173.20.6=309.31外墙 3.67(1.8-0.7)(7.2-0.55)4+(2.4-0.55)2+(7.5-0.55)92-0.42.71.530 -0.41.50.94-0.41.81.052-0.41.80.62=599.23内墙 2.1(1.8-0.7)(7.5-0.55)1

23、8+2.1(1.8-0.4)(4.5-0.12-0.06)4+2.1(1.8-0.5) （7.5-0.12-0.66）4+2.1（1.8-0.5）（7.2-0.12-0.06）16-0.21.20.62- 0.21.20.315-0.20.90.35=710.7门窗0.4 1.7330+0.4 0.51.84+0.40.82.12+0.41.81.22+0.21.20.62 +0.21.20.315+0.20.90.35+1.71.20.4=67.8 合计 11436.03（3）集中与标准层处的、50%楼面活载 11342.0=2268楼面恒载 3.321134=3764.88柱重 3.67.

24、9540+3.61.64=1167.84墙重 599.232+2710.7-2.1（1.8-0.5）（7.5-0.12-0.06）2- 2.1（1.8-0.4）（4.5-0.12-0.06） =2514.52梁重 2067.88-2.76（7.5-0.3）2-1.99 （4.5-0.3-0.2）2=2013.51门窗 0.4（2.7330+1.51.84+1.82.12+1.81.22） +0.2（1.22.42+1.22.116+0.92.13）=116.27 合计 11845.02（1） 集中与二层处的重力代表值50%楼面活载 2268楼面恒载 3764.88柱重 1167.84墙重 25

25、14.52梁重 2013.51门窗 116.27+0.41.51.8+0.20.92.1=117.73 合计 11846.48（4）集中于底层处的重力代表值50%楼面活载 2268楼面恒载 3764.88柱重 （1.8+2.43）7.9540+4.321.64=1372.21梁重 2013.51+2.67（7.2-0.3）2=2050.36半层墙自重：（上半层） 外墙 599.23内墙 658.03（下半层）外墙 3.76（2.43-0.7）（7.2-0.55）4+（2.4-0.55）2+（7.5-0.55）17 -0.41.52.728-0.41.50.92-0.41.81.052-0.41

26、.80.62=893.7内墙 2.1（2.43-0.7）（7.5-0.55）14+2.1（2.43-0.4）（4.5-0.12-0.06）1+2.1（2.43-0.5）（7.5-0.12-0.06）2+2.1(2.43-0.5)(7.5-0.12-0.06)18=965.27门窗 117.73/2+48.82=107.69 合计 12679.37建筑物总重力荷载代表值为=+=59969.25 图4.1各质点的重力荷载值4.3框架侧移刚度计算4.3.1计算梁、柱的线刚度建筑的立面和竖向力求规则，结构的侧向刚度均匀变化，避免刚度突变，当某些楼层刚度小于上层时，不应小于上部楼层的70%。梁的线刚度，

27、其中为混凝土的弹性模量；为梁的计算跨度，为梁的实际截面计算，在框架结构中，对现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减小框架的侧移，为了考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边柱框架梁取（为梁的截面惯性矩），对中框架梁取来计算。梁线刚度计算，计算公式为： （4-1）表4-1 柱线刚度计算表层次 148505505502-53600550550表4-2 梁线刚度计算表类别边横梁3007007200过道梁30060024004.3.2 底层柱D值计算柱的侧移刚度D值按下式计算 （4-2）式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下表计算，其中为梁柱线刚度比。根据梁柱线刚度的

28、不同，框架可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第2层的F-2柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算略，框架柱的侧移刚度D值计算见表4-3、表4-4。表4-3底层柱D值法计算构件名称K=D=()根数合计672760A轴柱=1.140.521252110125210B轴柱=40.751805910180590C轴柱=40.751805912216708D轴柱=1.140.521252112150252表4-4标准层D值法计算构件名称D=ic()根数合计1166000A轴柱0.30176671017667B轴柱0.60353331017667C轴柱0.6035333

29、12423996D轴柱0.301766712212004构件KD柱24005505500.56434775324+434774=17603624002402400.16532 顶层突出楼梯间刚度构件梁7200300700 5 风荷载计算5.1 风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.1.1 风荷载作用下一榀框架受力简图确定（1） 风荷载标准值查荷载规范垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下列规定确定： （5-1）式中， 风荷载标准值（kN/m）； 高度处的风振系数； 风荷载体型系数； 风压高度变化系数； 基本风压（kN/m）。 表5-4风荷载标准值层次女儿墙1.000.8+0.50.7370.

30、350.33551.000.8+0.50.7270.350.33141.000.8+0.50.6600.350.30031.000.8+0.50.6500.350.29621.000.8+0.50.6500.350.29611.000.8+0.50.6500.350.296 转化为集中荷载：一层：二层：三层：四层：五层：图5.2框架受风荷载简图5.1.2 风荷载作用下的水平位移验算（1） 风荷载作用下框架层间剪力计算表5-5层间剪力计算表层次55.1235.12348.32313.44638.01921.46527.99229.45717.03536.492表5-6柱侧移刚度D值层次边柱（2根

31、）中柱（2根）1125211805961160251766735333106000 表5-7风荷载作用下层间及位移验算层次55.1231060000.0481.25236001/75000413.4461060000.1271.20436001/30000321.4651060000.2021.07736001/18000229.4571060000.2780.87536001/12857136.492611600.5970.59748501/8083由上表可知，各层间弹性位移都远小于1/550，满足要求。5.1.3风荷载作用下框架内力计算表5-8各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次53.65.12

32、3106000176670.850.840.322.080.9843.613.446106000176672.240.840.404.843.2333.621.465106000176673.580.840.457.095.8023.629.457106000176674.910.840.459.727.9614.8536.49261160125217.471.140.6512.6823.55表5-9 各层中柱端弯矩和剪力计算层次53.65.123106000353331.712.960.4483.402.7643.613.446106000353334.482.960.458.877.263

33、3.621.465106000353337.152.960.5012.8712.8723.629.457106000353339.822.960.5017.6817.6814.8536.492611601805910.7840.5523.5328.76梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下面公式计算（其中梁线刚度取自表4-2） （5-8） （5-9） （5-10） （5-11）式中, 、分别表示节点左右梁的线刚度； 、分别表示节点左右梁的弯矩； 为柱在第层的柱轴力，以压力为正。 表5-10风荷载作用下梁端弯矩、剪力、柱轴力计算层次AB跨BC跨柱轴力LL边柱中柱52.080.977.2-0.422.43

34、2.432.4-2.03-0.42-1.6145.823.317.2-1.278.328.322.4-6.93-1.69-7.27310.325.747.2-2.2314.3914.392.4-11.99-3.92-17.03215.528.717.2-3.3721.8421.842.4-18.20-7.29-31.86120.6411.747.2-4.5029.4729.472.4-24.56-11.79-51.92注：柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。表中单位为，的单位为，的单位为， 的单位为。 图5.3风荷载作用下框架的弯矩图 图5.4风

35、荷载作用下梁端剪力图 图5.5风荷载作用下柱轴力图6 地震荷载计算6.1 水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算6.1.1横向自振周期计算在计算结构基本自振周期时，首先要计算重力荷载代表值作为水平荷载而算得结构顶点位移。要注意，对于带屋面局部突出间的房屋，突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。当屋面突出部分为两层时，其折算重力荷载可按正式计算： （6-1）式中,H为主体结构的计算高度； 和分别为突出第一、二层的重力荷载代表值； 和分别为突出第一、二层的计算层高。对于框架结构，结构顶点的假想侧移按下列公式计算，计算过程见下表。 （6-2）

36、 （6-3） （6-4）式中, 为集中力在层楼面处的重力荷载代表值； 为把集中力在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得到的第的层间剪力； 为层的层间侧移。横向自振周期的计算采用结构顶点法，能量法或经验法。本方案采用顶点位移法。对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，其基本自振周期T可按下式计算： （6-5）式中：考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当采用实砌填充墙是取0.60.7，本设计取取0.7。故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表。 6-1 结构顶点的假想侧移计算层次511812.7211812.7211660000.0100.188411845.0223657.7411

37、660000.0200.178311845.0235502.7611660000.0300.158211846.4847349.2411660000.0400.128112679.3760028.616727600.0880.088由上表计算基本周期6.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 该建筑结构高度远小于，质量和刚度沿高度分布比较均与，变形以剪切为主，以及近似于单质点体系，因此可采用底部剪力法来计算水平地震作用。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力 （6-6）式中, 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值； 结构等效总重力荷载； (6-7)式中, 集中于质点的重力荷载代表值； 等效

38、系数。根据对大量结构采用直接动力法分析结果的统计，的大小与结构的基本周期及场地条件有关。当结构基本周期小于0.75时，此系数可近似取为0.85；显然，对于单质点选择，此系数等于1。由于适用与用底部剪力法计算地震作用的结构的基本周期一般都小于0.75，所以抗震规范即规定取=0.85。本工程设计地震分组为第一组，场地类别为类，查规范得特征周期：根据地震影响系数曲线，可得： 当结构阻尼比取0.05时，相应的分别为0.9、0.02、和1.0。由于本工程抗震设防烈度为7度，按多遇地震考虑，查规范关于水平地震影响系数最大值可知： 故因，所以要考虑顶部附加水平地震作用。故其余各层横向地震剪力按下式分配，其具

39、体结果见表6-2所示 ) （6-8）表6-2横向框架各层水平地震作用和地震剪力层次62.421.65317.346870.410.01025.8477.5253.619.2511436.03220143.580.307793.161140.9343.615.6811845.02185729.910.259669.151810.0833.612.0511845.02142732.490.199514.132324.2123.68.4511846.48100102.760.140361.702685.9114.854.8512679.3761494.940.085219.602905.51楼层最小地震剪力验算： （6-9）式中, 第层对应的水平地震作用标准值的楼层剪力； 剪力系数，不应小于规范规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，应乘以1.5的增大系数； 第层的重力荷载代表值。本工程的抗震设防烈度7度，查规范可得=0.008。故满足要求。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿高度分布见下图所示： (a)水平地震作用分布 （b）层间剪力分布图6.1 横向水平地震作用及楼层地震剪力6.3 横向框架抗震变形验算用D值法来验算地震作用下的内力 框架第层的层间剪力，层间位移及结构顶点位移分别按下式计算：