论文总字数：148019字
摘 要
本工程是南京紫东国际创意园单体科研楼A2栋，位于仙林新市区，属于多层民用建筑，主体结构为6层框架结构，1层层高4.1m，2-6层层高3.8m，建筑屋面板面高度23.4m（含室内外高差0.3m），柱网尺寸主要为8.4m×8.4m。采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，基础为柱下独基。A2栋由南北两部分组成，中间设置15cm抗震缝，计算时也分成独立的两部分计算。
本设计书的主要内容包含如下部分：
- 工程概况；
- 方案设计：
包括结构选型、结构布置和主要构件的截面尺寸估算；
- 结构分析：
即计算结构在各种作用下的效应，其核心问题是计算模型的确定，包括计算简图和采用的计算理论；
- 水平结构体系设计：
包括楼盖设计与屋盖设计；
- 竖向结构体系设计
以一榀横向框架为例，计算其在竖向荷载、风荷载、地震作用下的效应，并进行荷载效应组合，取最不利内力进行梁柱截面设计。
- 楼梯设计；
- 基础设计；
- 电算校核：
用PKPM软件建立相应模型，进行电算校核，并分析电算结果与手算结果的差异。
本设计最终完成九张施工图。
［关键词］ 钢筋混凝土，框架，结构设计
The Structure Design of The Nanjing Zidong international creative research activities A2 building
05111435 Huanhuan Sha
Tutor: Yao Chen，Jianguo Cai
Consultant: Jian Feng
Civil Engineering College：Southeast University
[Abstract]
This project is nanjing Zidong international creative garden monomer in research activities building A2 building, located in xianlin urban area, belongs to the multilayer civil buildings, the main structure of 6 layers of frame structure, one layer upon layer 4.1 m high, 2-6 layers of 3.8 m high, the roof panel height of 23.4 m (including indoor and outdoor elevation difference 0.3 m), the main column grid size 8.4 m * 8.4 m. Using cast-in-place reinforced concrete frame structure system, the basis for the column under the base. In A2 building consists of two parts, the north and the south, set among 15 cm aseismatic joint, also divided into two independent parts during calculation.
This paper includes the following parts:
1. The survey of the program.
2. The preliminary design, including the selection and layout of the structure.
3. The analysis of the structure, to determine the moments, shears, and axial forces in the structure.
4. Calculation of the level structural system.
5. Calculation of the vertical structural system.
6. Design of the staircase.
7. Design of the base.
8. Comparison of manual and computer results.
There are nine construction drawings with specifications besides this paper.
[Keyword] reinforced concrete, frame, the design of the structure
一、结构方案分析
1.1.设计条件
1.1.1工程概况
本工程是南京紫东国际创意园单体科研楼A2栋，位于仙林新市区，属于多层民用建筑，主体结构为6层框架结构，1层层高4.1m，2-6层层高3.8m，建筑屋面板面高度23.4m（含室内外高差0.3m），柱网尺寸主要为8.4m×8.4m。采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。A2栋由南北两部分组成，中间设置15cm抗震缝，计算时也分成独立的两部分计算。
1.1.2其他设计资料
此结构设计的原始条件及数据如下：
（1）建筑结构的安全等级为二级；
（2）设计使用年限为50年；
（3）建筑使用功能详见建筑施工图纸；
（4）抗震设防烈度为7度，设计地震分组第1组，基本地震加速度值为0.10g，多遇地震；
（5）基本风压为0.45kN/m2，基本雪压为0.35kN/m2
（6）建筑场地土类别为：Ⅱ类，
（7）建筑抗震设防烈度为丙类；抗震等级为三级；
（8）地基基础设计等级为为乙级；
（9）建筑物耐火等级为二级；
（4）材料
混凝土强度等级选用：梁、板为C40；柱C40。
钢筋等级选用：梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB235，板受力钢筋选用HRB335。
屋面做法：防水层（刚性）：40厚C20细石混凝土防水；防水层（柔性）：三毡四油铺小石子；15厚水泥砂浆找平层；找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平；80厚矿渣水泥保温层；120mm现浇钢筋混凝土楼板；10厚混合砂浆抹灰层。
楼面做法：板面装修；120厚现浇钢筋混凝土楼板，10厚混合砂浆抹灰层。
1.2.结构选型和布置
1.2.1竖向承重结构
根据本工程的使用功能和建筑物的高度，主体结构拟现浇钢筋混凝土框架结构。该种结构类型适合于多层和高层办公楼、教学楼和商业建筑、图书馆、住宅建筑类型。从功能上讲框架结构是由刚接的梁和柱来传递竖向和侧向荷载，墙体起维护作用，在建筑上具有大空间，便于灵活布置不同尺度的房间，在结构上构件分工明确，可以充分发挥不同材料的性质。从理论及抗震角度上看，在南京地区抗震设防烈度为7度，查规范框架结构最大高度为55m，该楼的主体建筑高度是23.4m，满足要求。且对于一般工程结构而言，经济指标优于钢结构。技术经济效益显著。
1.2.2水平承重结构
工程中柱网的布置由建筑功能决定，柱网布置在满足使用功能的基础上应使结构受力合理，方便施工。所有楼盖均采用现浇形式，楼盖的结构平面布置如图1.2.1。
此外，现浇框架结构伸缩缝的最大间距为55m，大于本结构的平面尺度，即无需设伸缩缝。
图1.2.1 结构平面图
1.2.3基础形式
根据地质资料选用，本设计考虑采用柱下独立基础。
1.3.主要构件的截面尺寸
1.3.1框架柱断面
本结构采用纵横向承重框架，故拟用方形截面柱。查建筑抗震设计规范可知，抗震等级为三级的框架，其柱轴压比限值μN为0.85。框架结构楼层总荷载标准值q k 一般为12~14kN/m2。这里取q k=14kN/m2。各柱的截面面积按下式估算，
其中N为柱轴力，取N=1.2n·q k ×受荷面积A；C40混凝土轴心抗压强度设计值
=19.1N/mm2；n为楼层数。
取受荷面积最大的中柱为验算截面，其受荷面积A=8.4m*8.4m=70.56m2。
楼层 | n | 柱截面最小面积（m2） |
1层 | 6 | 0.413 |
2-6层 | 1~5 | 0.344 |
综合考虑建筑以及其他因素，初选柱截面尺寸为：
楼层 | 框架柱尺寸（mm） |
1层 | 700*700 |
2-6层 | 600*600 |
以上尺寸也满足规范关于柱截面的最小尺寸、柱剪跨比、截面高宽比等要求。
1.3.2梁截面尺寸
框架梁（mm） | 次梁（mm） | 楼梯梁（mm） |
250*700 | 250*600 | 250*350 |
按要求，框架梁h b=(1/12~1/8)l b ，取l b =8400mm，则h b=700~1050mm符合要求；梁宽b =（1/3~1/2）h b，h b=700时取b=250mm符合要求。
按简支梁满载时的（0.6~0.8）M max验算，满足要求。
1.3.3楼板厚度
板厚度有下式确定：h≥l/50=4200/50=84mm，取所有楼板厚为120mm。
二、水平结构体系设计
2.1.楼盖设计
以三层楼盖为例，其结构布置如图2.1.1：
图 2.1.1三层楼盖结构平面布置及楼板类型归并
2.1.1楼板荷载计算
标准层楼面恒荷载计算见表2.1.2
表2.1.2 标准层楼面恒荷载（板厚120mm）
构造层 | 面荷载（KN/m2） |
板面装修荷载 | 1.10 |
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 | 0.12×25=3 |
抹灰层：10厚混合砂浆 | 0.01×17 |
合计 | 4.27取4.5 |
卫生间恒荷载计算见表2.1.3
表2.1.3 卫生间恒荷载（板厚120mm）
构造层 | 面荷载（KN/m2） | 构造层 | 面荷载（KN/m2） |
板面装修荷载 | 1.10 | 蹲位折算荷载（考虑局部20厚炉渣填高） | 1.5 |
找平层：15厚水泥砂浆 | 0.015×20=0.30 | 抹灰层：10厚混合砂浆 | 0.01×17=0.17 |
结构层：120厚现浇混凝土板 | 0.12×25=3 | 合计 | 6.37取6.5 |
防水层 | 0.30 |
活荷载取值见表2.1.4
表2.1.4 活荷载取值
序号 | 类别 | 活荷载标准值（KN/m2） |
1 | 走廊，门厅活荷载 | 2..5 |
2 | 楼梯活荷载 | 3.5 |
3 | 卫生间活荷载 | 2.0 |
4 | 办公室一般房间活荷载 | 2.0 |
5 | 挑出部分活荷载 | 2.5 |
2.1.2三层楼板配筋计算
三层楼板板型归并后见表2.1.5
表2.1.5楼板归并
板型 | 尺寸（m） | 恒荷载（KN/m2） | 活荷载（KN/m2） | 荷载设计值（KN/m2） |
A1 | 4.2*8.4 | 4.5 | 2 | 8.2 |
B2 | 1.6*8.4 | 4.5 | 2.5 | 8.9 |
C3 | 1.6*4.2 | 4.5 | 2.5 | 8.9 |
D4 | 1.6*1.6 | 4.5 | 2.5 | 8.9 |
E5 | 2.2*4.2 | 4.5 | 2.5 | 8.9 |
F6 | 4.2*6.2 | 4.5 | 2 | 8.2 |
G7 | 4.2*5.1 | 6.5 | 2 | 10.8 |
H8 | 1.4*5.1 | 6.5 | 2 | 10.8 |
注：(1).确定荷载设计值时考虑两种情况：可变荷载效应控制和永久荷载效应控制，取大者。
可变荷载效应控制：p=1.2g k＋1.4q k
永久荷载效应控制：p=1.35g k＋1.4ψ c q k（此处ψ c=0.7）
(2)板的混凝土强度等级为 C30， fc ＝ 14.331N/mm2， ft ＝ 1.433N/mm2， ftk ＝ 2.006N/mm2,板厚为120mm，纵筋的混凝土保护层厚度： 板底 c ＝ 15mm、板面 c' ＝ 15mm，钢筋抗拉强度设计值 fy ＝ 360N/mm2， Es ＝ 200000N/mm2
板A图
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