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1、摘 要 本毕业设计题目是安徽省某大学现代管理研究中心五层办公楼结构设计，是一座集科学研究，电教，图书，办公学术报告于一体的综合性多功能的建筑，该楼的总建筑面积大约是5500平方米，共五层，建筑高度为18.6米。本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系。抗震设防烈度为七度，本建筑耐久年限为二级50年，屋面防水等级为二级。耐火等级为二级。基础采用人工挖孔灌桩,一柱一桩。 本设计内容为手算，其中部分计算书的主要内容为设计的总说明、构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、选取一榀框架进行框架横向侧移计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计及基础设计。其中计算水平地震
2、力作用下时采用极限状态设计方法。但是在梁柱截面设计时要采用“强柱弱梁”原则。图纸包括八张，图纸目录及结构设计总说明、人工挖孔桩桩位平面布置图、人工挖孔桩及承台梁配筋详图、结构平面布置图、楼板配筋图、楼梯配筋图、楼面梁平面整体配筋图、楼面梁平面整体配筋图，轴线框架配筋图。 关键词：框架结构；内力组合；截面设计 ；地震力 ；荷载ABSTRACT The graduation design topic is the university of a modern management research center five layer structure design office building
3、, a collection of scientific research, teaching, books, and office academic report in an integrated multifunctional buildings, total construction area is 5500 square meters, a total of five layers, building height of 18.6 m. This building USES the cast-in-situ reinforced concrete frame structure. Se
4、ismic fortification intensity for seven degrees, this building durable fixed number of year for secondary 50 years, waterproofing roof level to level 2. Fireproof rank as secondary. Basic using artificial dig-hole pile irrigation, one column of a pile. This design content for the hand count, some of
5、 the main content of the calculations for design of total instructions, the size of the components of the preliminary determination, frame diagram, the load calculation, calculated selecting a hinged frame frame transverse lateral calculation, framework in horizontal and vertical load calculation of
6、 internal force analysis and calculation, internal force combination, section design and basic design. Calculation of horizontal seismic forces the limit state design method. But in the column section design should be used when strong column weak beam principle. Drawings including eight pictures, dr
7、awing lists and structure design always description, artificial dig-hole pile a floor plan, artificial dig-hole pile and ChengTaiLiang reinforcement map, structure layout, slab reinforcement figure, stair reinforcement figure, floor liangping surface integral reinforcement figure, floor liangping su
8、rface integral reinforcement figure, (2) the axis framework reinforcement figure. KEY WORDS: Frame structure; Internal force combination; Section design; Seismic forces，load目 录1 工程概况62 截面尺寸计算72.1 梁72.2 板72.3 柱73 荷载计算83.1 屋面荷载标准值83.2 屋面活荷载计算94 横梁的刚度计算144.1 梁的线刚度144.2 中梁144.3 纵梁144.4 柱的线刚度154.5 横向侧移刚度
9、D值计算194.6 结构的基本自振周期204.7 总水平地震作用204.8 各楼层质点的水平地震作用204.9 地震作用下的框架内力计算235 荷载计算255.1 恒荷载计算255.2 楼面活荷载计算295.3 内力计算305.4 求解跨中最大弯矩376 截面设计386.1 承载抗力调整系数rRE386.2 横向梁框架截面设计386.3 梁的正截面强度计算386.4 梁的斜截面受剪承载力计算476.5 柱截面设计486.6 正截面承载力验算497.2 次梁547.3 弯矩设计值548 楼梯设计558.1梯段板的计算568.2 平台板的计算578.3 平台梁计算589 基础设计619.1 荷载计
10、算619.2 中柱基础承受的上部荷载（标准值）619.3 中柱B、C轴柱基础设计66设计心得68参考文献69致谢71综述721 工程概况某大学现代管理研究中心,不超过可占用土地，建筑面积在50006000平方米，其各层楼的具体布置见图纸。地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为厚度1.00m-1.40m的素填土，承载力的特征值为100kPa,以下为2.10m-2.40m左右的粘土层，承载力的特征值为260kPa，再下面的粘土层其承载力的特征值为360kPa，可作为天然地基持力层。根据勘察场地周围环境地质条件，不存在地下水对建筑物的影响。场地稳定性：拟建场地范围内岩性均匀，未
11、发生有影响场地稳定性的工程断裂构造及其他不良工程地质现象存在。抗震设防要求：抗震等级七度。设计依据：a) 国家及安徽省现行的有关结构设计规范、规程及规定。b) XX大学土木与环境工程系毕业设计任务书。c) 本工程的活载取值严格按建筑结构荷载规范（GB50009-2001）执行。2 截面尺寸计算2.1 梁 横梁：h=（1/101/11）L 取h=600mm b =(1/31/2)h 取b=250mm 纵梁：l=7200 梁高：h=（1/101/11）L 取h=700mm 梁宽：b=（1/31/2）h 取b=300mm BC之间的梁：取b=250，h=3002.2 板 板跨：L=3.6m 板厚：h
12、=（1/501/35）L=（72102）mm 取h=90mm 2.3 柱轴线 边柱：A1=7.23.3=23.76 设计值：N=1.35A114=2162.16KN 采用C30混凝土时： A=bh=N/Fc 中柱：A2=7.2（3.3+1.35）=33.48m2 设计值：N2=1.2533.48514=2929.5KN A=bh=2929.5 中柱：A3=7.2（3.45+1.35）=34.56m2 设计值：N3=1.2534.56514=3024KN 边柱：A4=7.23.45=24.84m2 N4=1.3524.8414=2260.44KN 3 荷载计算3.1 屋面荷载标准值 20mm厚1
13、：2水泥砂浆找平： 0.0220=0.4KN/m2 100140mm厚2%找坡膨胀珍珠岩 ： （0.1+0.14）/27=0.84KN/m2 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板：0.125=2.5KN/m2 15mm厚底筋石灰抹底： 0.1516=0.24KN/m2 q=3.98KN/m2 整体层面荷载为N=50.416.23.98=3249.59KN3.1.1 女儿墙重 标准值：N=1.27.20.2412=24.89KN 粉刷： 1.20.0227.217=5.88KN女儿墙重为：（24.89+5.887+16.21.20.2412+1.20.02217.89172=571.95KN3.1.2
14、 梁自重 横梁（边跨及中跨梁线荷载） 0.60.2525=3.75KN/m 梁侧粉刷：2（0.6-0.1）0.0217=0.41 KN/m （3.75+0.41）6.6+（3.75+0.41）6.9=56.16KN3.1.3 走廊 横梁自重： 0.30.2525=1.825 KN/m粉刷：2（0.3-0.1）0.0217=0.136 KN/m总重：（1.825+0.136）1.8=3.47KN 纵梁自重：A B C D (700300) 线荷载：0.70.325=5.25KN/m 粉刷：2（0.7-0.1）0.0217=0.41KN/m （5.25+0.41）70228=1141.06KN/m
15、 即梁的总重：56.1617+1141.06+23.47=2102.72KN3.1.4 柱的自重 边柱的截面尺寸为：450450 每层半根柱自重：1/20.450.453.625=9.11KN 169.11=145.8KN 中柱尺寸：500500 每层半根柱自重：1/20.50.53.625=11.25KN 1611.25=180KN 柱的自重：180+145.8=325.8KN顶层的恒荷载为： Gk=（325.8+1141.06+3249.59+571.95）=5288.4KN3.2 屋面活荷载计算 根据建筑抗震规范取结构或构件永久荷载标准值与可变荷载的组合值之和为抗震设计的重力荷载代表值只
16、考虑雪荷载的影响组合系数为0.6 取雪荷载的标准值为1.2KN/m组合值：3.2.1第5层重力代表值计算梁自重：2102.72KN柱自重为：5层层高的1/2+4层层高的1/2边柱的界面尺寸为：450450mm2荷载为：0.450.453.625=18.26KN共17根柱重为：18.2617=310.42KN中柱的截面尺寸为：500500mm2 荷载为：0.50.53.625=382.5KN 17根中柱重为：310.42+382.5=692.92KN楼面板自重： 25mm厚水泥砂浆面层：0.02520=0.5KN/m2 100mm原现浇混凝土楼板：0.125=2.5 KN/m2 15mm原底筋石
17、灰抹底：0.01516=0.24 KN/m2 （0.25+2.5+0.24）50.416.2=2645.40KN墙体自重计算： 外横墙 ：（3.6-0.6）0.2413.5122+（3.6-0.6）0.242.7122=279.94KN 外纵墙 ：（3.6-0.7）0.2450.4122=841.88KN 内纵墙 ：（3.6-0.7）0.2127.213=651.46KN 内横墙 ：（3.6-0.6）0.26.6126+（3.6-0.6）0.26.9122=384.48KN 粉刷 ：（3.6-0.6）0.0216.2172=33.41KN （3.6-0.7）0.02177.213=92.29K
18、N （3.6-0.7）50.40.02172=99.39KN （3.6-0.6）6.60.12126+（3.6-0.6）0.026.7172=54.49KN墙体的总重：279.94+841.88+651.46+384.48+92.29+99.39+54.49+33.41=2437.36 KN 门窗洞口墙体自重： GC1=2.41.840.212=47.47KN GC2=1.81.6140.212=96.77KN GC3=0.90.620.2412=3.11KN GC4=1.81.5120.2412=108.86KN Gm1=1.02.10.2124=20.16KN Gm3=1.52.10.21
19、22=15.12KN Gm4=3.02.10.2123=45.36 KN 门窗的总重为：（41.47+96.77+3.11+108.86）+ （20.16+15.12+45.36）=330.85 KN除去门窗的墙体重：2437.36-330.85=2106.51KN即第5层墙体的自重为： G4=2090.39+2102.72+2645.40+692.92=7546.95 KN3.2.2 第4层的重力代表值计算：梁自重为：2102.72KN柱自重为：4层层高的1/2+3层层高的1/2每个边柱的荷载：18.26KN即柱重为：18.2617=310.42 KN中柱重：22.517=382.5 KN柱
20、的重量为：692.92 KN楼面板自重：2645.40 KN 墙体自重计算外横墙：279.64KN内横墙：841.88KN 内纵墙：651.46KN内横墙：（3.6-0.6）0.26.6125+（3.6-0.6）0.26.9123=386.64KN 粉刷：外横墙：33.41KN内横墙：92.29KN内纵墙：99.39KN内横墙：（3.6-0.6）6.60.02175+（3.6-0.6）6.90.02173=54.77KN 门窗洞口墙体自重：Gc1=41.47KNGc2=96.77KNGc3=3.11KNGc4=108.86KNGm1=1.02.10.2122=10.08KNGm3=1.52.1
21、0.2122=15.12KNGm4=3.02.10.26=90.72KN41.47+96.77+3.11+108.86+10.08+15.12+90.72=366.13KN 即第4层墙体的重力：2439.48-415.962022.52KNG3=2022.52+2102.72+2645.40+692.92=7463.56KN3.2.3 第三层的重力代表值计算： 内横墙：（3.6-0.6）0.26.6128+（3.6-0.6）0.26.9124=578.88KN 粉刷： 内横墙：（3.6-0.6）6.60.02178+（3.6-0.6）6.90.02174=82KN 门窗及洞口墙体自重：Gm1=
22、1.02.10.21212=60.48KN Gm3=1.52.10.2122=15.12KN 第三层墙体重力：279.64+841.88+651.46+578.88+33.41+92.29+99.39+82-41.47-96.77-3.11-108.86-60.48-15.12=2333.14KNG2=2333.14+2102.72+2645.40+310.42+382.5=7774.18KN3.2.4 第二层重力代表值计算： 内横墙：（3.6-0.6）0.26.6128+（3.6-0.6）0.26.9126=678.24KN 粉刷： 内横墙：（3.6-0.6）6.60.02178+（3.6-
23、0.6）6.90.02176=96.08KN 墙体自重：279.94+841.88+651.47+678.24+33.41+92.29+99.39+96.08=2772.7KN 门窗及洞口墙体自重： Gm1=1.02.10.21212=60.48KN Gm3=1.52.10.2122=15.12KN 第二层墙体重力：2772.7-325.81=2446.89KNG1=2446.89+2102.72+2645.40+692.92=7887393KN 图3.14 横梁的刚度计算4.1 梁的线刚度 15层： 250600 横梁：Ec=3.0109 Io=1/122506003=4.5109 过梁：I
24、b=1.5Io=6.751094.1.1 跨度为6.6m i=EcIb/l=（3.01046.75109）/（6.6103）=3.0610104.1.2 跨度为2.7m 尺寸：300250 Ec=3.0104 Io=1/122503003=5.625108 Ib=1.5Ic=8.4108 i=EcIb/l=3.01048.4108/（2.7103）4.1.3 跨度为6.9m i=EcIb/l=3.01046.75109/（6.9103）=2.931010 4.2 中梁 Ib=2.0Io=2.04.5109=9109 4.2.1 跨度为6.6m i中1=EcIb/l=91093104/（6.61
25、03）=4.091010 4.2.2 跨度为20.7mi= EcIb/l=（1/12300325023104）/（2.7103） =1.251010 i中2-= EcIb/l=(91093104)/（6.9103）=3.911010 4.3 纵梁 4.3.1 边梁 i=EcIb/l Io=1/123007003=8.57109 Ib=1.5Io=1.21010 i=（3.01041.21010）/（7.2103）=51010 4.3.2 中梁 Ib=2Io=28.57109=1.611010 i=（3.01041.611010）/（7.2103）=6.71010 4.4 柱的线刚度 4.4.1
26、边柱 450450 C30的混凝土 Ec=3.0104N/mm2 图4.2 恒载作用下的线性刚度第一层层高为： 4.2m Ic=1/12bh3=1/125004=3.71010Nmm i=EIc/4.2=（3.01045.2109）/（4.2103）=3.71010Nmm 第二层到第五层： 3.6m i=EIc/3.6=（3.01045.2109）/（3.6103） =4.331010Nmm第一层：k=（i1+i2）/ic k=2.93/2.44=1.20 A柱： =（0.5+k）/（2+k） c=（0.5+1.2）/（2+1.2）=1.21 B柱： k=(2.93+0.93)/3.7=3.8
27、6/3.7=1.04 c=(0.5+1.04)/(2+1.04)=0.51 C柱: k=(0.93+3.06)/3.7=1.07 c=(0.5+1.07)/(2+1.07)=0.51 D柱： k=3.06/2.44=1.25 c=(0.5+1.25)/(2+1.25)=0.53 第二到第五层： k=（i1+i2+i3+i4）/2ic c=k/（2+k） A柱： k=（2.93+2.93）/（22.57）=1.14 c=1.14/（2+1.14）=0.36 B柱： k=（2.93+0.93+2.93+0.93）/（24.33）=0.89 c=0.89/（2+0.89）=0.31 C柱： k=（0
28、.93+3.06+3.06+0.93）/（24.33）=0.92 c=0.92/（2+0.92）=0.32 D柱： k=（3.06+3.06）/（22.57）=1.19 c=1.19/（2+1.19）=0.37图4.2 活载作用下的线性刚度第一层： k=（i1+i2）/ic c=（0.5+k）/（2+k） A柱： k=4.09/2.44=1.68 c=（0.5+1.68）/（2.+1.68）=0.59 B柱： k=（4.09+1.25）/3.7=1.44 c=（0.5+1.44）/（2+1.44）=0.60 C柱： k=（1.25+3.91）/3.7=1.39 c=（0.5+1.39）/（2+
29、1.39）=0.56 D柱： k=3.91/2.44=1.60 c=（0.5+1.60）/（2+1.6）=0.58 第二层到第五层： A柱： k=（4.09+4.09）/（22.57）=1.59 c=1.59/（2+1.59）=0.44 B柱： k=（4.09+1.09+4.09+1.09）/（24.33）=1.23 c=1.23/（2+1.23）=0.38 C柱： k=（1.25+1.25+3.91+3.91）/（24.33）=1.19 c=1.19/（2+1.19）=0.37 D柱： k=（3.91+3.91）/（2.572）=1.52 c=1.52/（2+1.52）=0.43表4.1 横
30、向框架定点位移楼层分号GiGiDiui-u1=Gi/DiUi55288.45288.438999060.01360.019347546.1512834.5538999060.03290.019237463.5620298.1138999060.05210.019927774.1828072.2938999060.07200.017717887.9335960.224009000.08970.08974.5 横向侧移刚度D值计算 D： Djk=12cic/hj2 对于框架： 第一层层高为4.2m： A柱： D11=1.21122.44/4.22=20083 B柱： D12=0.51123.7/4
31、.22=12837 C柱： D13=0.51123.7/4.22=12837 D柱： D14=0.53122.44/4.22=8797 第二层到第五层： A柱： D21=0.36122.57/3.62=8567 B柱： D22=0.31124.33/3.62=12429 C柱： D23=0.32124.33/3.62=12830 D柱： D24=0.37122.57/3.62=8805 对于框架： 第一层： A柱： D11=0.59122.44/4.22=9793 B柱： D12=0.60123.7/4.22=12116 C柱： D13=0.56123.7/4.22=14096 D柱： D14
32、=0.58122.44/4.22=9627 第二层到第五层： A柱： D21=0.44122.57/3.62=10470 B柱： D22=0.38124.33/3.62=15235 C柱： D23=0.37124.33/3.62=14837 D柱： D24=0.43122.57/3.62=102324.6 结构的基本自振周期 4.6.1 荷载计算 GE=Gi=35960.22KN Geq=0.85GE=0.8535960.22=30566.19KN 4.6.2 结构的基本自振周期 T1=1.70=1.70.7=0.59654.7 总水平地震作用 max=0.08 Tg=0.35s TgT15T
33、g 2=1.0 r=0.9 =（Tg/T1）r2max=（0.35/0.596）0.91.00.08=0.05 主体结构底部剪力标准值：FEK=Geq=0.0530566.19=1528.34.8 各楼层质点的水平地震作用 由于T1=0.5961.4Tg=1.40.35=0.49s，故应考虑附加水平地震作用： n=0.08T1+0.07=0.080.596+0.07=0.118 顶部附加水平作用： F5=nEek=0.1181528.3=90.17表4.2 各层横向地震作用及楼层地震剪力层号层高高度HiGiGiHiFekFiVi53.618.65288.69836.240.25201528.3
34、336.99336.9943.6157546.15113192.250.28991528.3390.77727.7633.611.47463.5685084.50.21791528.3209.31027.4623.67.877741860638.600.15531528.3209.31230.7614.24.27887.9333129.310.08491528.3294.781525.54 T10.35s 查得=0.012表4.3 楼层的最小水平地震剪力标准值的验算楼层序号GiVj55288.45288.40.01263.46336.9947546.1512834.550.012154.017
35、29.7637463.5620298.110.012243.581021.4627774.1828072.290.012336.871230.7617887.9335960.220.012431.521525.54表4.4 多遇地震作用下的结构变形验算楼层Ui（KN）DiUiHiQc=5336.993899060.00073.61/51434727.763899060.00123.61/300031021.463899060.00153.61/240021230.763899060.00183.61/200011525.544009000.00194.21/2211从表中可看到最大的层间最大位
36、移发生在2楼，其值为1/20001/550图 4.3 横向框架下各层的地震剪力4.9 地震作用下的框架内力计算以为下列进行水平地震框架内力计算：表中框架各楼层总剪力Vi按各柱的侧移刚度（D值）在总侧移刚度所占的比例分配到各柱，求得第i层地j柱的层间剪力Vij侧移刚度D值见下表：表4.5 水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩的标准值层号54321层高3.63.63.63.64.2Vi（KN）336.99727.761021.461230.761525.54Di（KN/m）389906389906389906389906400900轴A柱Di（KN/m）10470104701047010470979
37、3Vim9.0419.5427.4233.0537.28k1.591.591.591.591.68y0.380.430.480.500.59Mc上20.1840.1051.3359.4964.20Mc下12.3730.2447.3859.4992.38轴B柱Di（KN/m）1523515235152351523515116Vim13.1728.4339.9148.0957.52k1.231.231.231.231.44y0.360.410.460.50.63Mc上30.3460.3977.7986.5689.38Mc下17.0741.9666.0986.56152.20Di（KN/m）1483
38、714837148371483714096Vim12.8227.6938.8646.8353.64轴C柱k1.191.191.191.191.39y0.360.410.460.50.61Mc上29.5458.8175.5484.2987.86Mc下16.6140.8764.3584.29137.43轴D柱Di（KN/m）102321023210232102329627Vim8.8419.1026.8132.3036.63k1.521.521.521.521.60y0.380.430.480.500.59Mc上19.7339.1950.1958.1463.08Mc下12.0929.5746.3358.1490.76AB梁MA20.1852.4781.57106.87123.69MB左23.2359.3391.72116.92134.76l6.96.96.96.96.9Vb6.2916.2025.1132.4337.46BC梁MA7.118.1328.0335.7341.18MB左7.1618.2728.2036.0141.70l2.72.72.72.72.7Vb5.2813.4820.8326.5730.70CD梁MA22.3857.1588.21112.63130.45MB左19.7351.2879.76104.47121.22l6.66.66.6