摘 要

本设计为瑞阳科技股份公司办公楼设计，为六层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积5200 m2，建筑总高度21.6 m。本设计主要进行了横向一榀框架的内力计算。首先确定框架结构布置方案，进行了荷载统计，综合利用弯矩二次分配法、D值法、底部剪力法等方法计算出了结构内力，进行内力组合并找出最不利的一组或几组内力组合，比较出最安全的结果计算配筋。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，平台梁等构件的受力和配筋计算。同时设计采用柱下独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。适用、安全、经济是本设计的原则，设计合理可行的结构方案是本设计的主要目的。
　　　　
　　

关键词：框架结构   结构设计

Abstract

the graduation design is the Ruiyang Technology Corporation office structure design,which is six layers reinforced mixes clay frame structure with a total construction area of 5,200 m2 and a total construction height of 21.6 m. This design is focused on one transverse framework internal force calculation.After determining the frame structure layout scheme and load statistics, use bending moment secondary distribution method 、D value method、the bottom shear method to calculate structural internal force, once again use internal force combination to identify the most unfavorable one group or a few groups of internal force combination values ,the last select the best safety results of the reinforcement. In addition to the structure scheme design of indoor stair, completing the platform board, ladder section board, platform beam and other components of the forces and reinforcement calculation. Meanwhile design the independent foundation under a column, completing the foundation of the forces and reinforcement calculation. Anyhow, applicable, safety, economy is the principle of the design, designing reasonable and feasible structure scheme is the main purpose of this design.
　

Key Words：frame structure   structure design 

目录

第1章 绪论 1

第2章 结构布置及计算简图 2

2.1结构的选型与布置 2

2.1.1结构选型 2

2.1.2结构布置 2

2.2框架计算简图及梁柱线刚度 2

第3章 荷载统计 5

3.1恒荷载标准值计算 5

3.2活荷载标准值计算 6

3.3竖向荷载下的框架总图 6

3.4风荷载标准值计算 10

3.5风荷载作用下的位移验算 11

3.5.1侧移刚度 11

3.5.2风荷载作用下框架侧移计算 12

第4章 内力计算 13

4.1恒荷载标准值作用下的内力计算 13

4.1.1恒荷载作用下的弯矩计算 13

4.1.2恒荷载作用下的剪力及轴力计算 15

4.2活荷载标准值作用下的内力计算 19

4.2.1活荷载作用下的弯矩计算 19

4.2.2活荷载作用下的剪力及轴力计算 22

4.3 风荷载标准值作用下的内力计算 26

4.4水平地震作用下的内力计算 29

4.4.1重力荷载代表值计算 29

4.4.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算 31

第5章 内力组合 36

5.1框架结构梁内力组合 38

5.2框架结构柱内力组合 43

第6章 计算一榀框架梁、柱配筋计算 49

6.1框架柱的截面设计 49

6.1.1柱（A轴）截面设计 49

6.1.2柱（B轴）截面设计 51

6.1.3柱（C轴）截面设计 53

6.1.4柱（D轴）截面设计 55

6.2柱斜截面受弯承载力计算 57

6.3框架梁的正、斜截面配筋计算 59

第7章 楼梯计算 63

7.1楼梯设计资料 63

7.2楼段板设计 63

7.3平台板设计 64

7.3平台梁设计 65

第8章 基础计算 66

8.1地质情况及基础结构 66

8.2初步确定基础尺寸 67

8.3基础受冲切承载力验算（采用荷载基本组合） 68

8.4配筋计算（采用荷载基本组合） 69

第9章 楼面设计 72

9.1板A配筋计算 72

9.2板C配筋计算 73

9.3板B配筋计算 75

结论 77

致谢 78

参考文献 79

1. 绪论

随着建筑业的发展，钢筋混凝土框架结构作为主要的建筑形式不断完善。材料的发展给框架结构带来了巨大的推动。未来框架结构的发展方向，不仅要加强创新开发新型结构形式、新型建筑材料、新的技术手段，更要加强同其他专业的结合，使结构形式更加充实，承载能力更加突出。

框架结构是指由梁和柱通过节点相连接而成，构成承重体系的骨架结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、空心砖或多孔砖、浮石、陶粒等轻质板材砌筑或装配而成。框架建筑的主要优点有：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；可以较灵活地配合建筑平面布置，利于安排需要较大空间的建筑结构，整体性、刚度较好。框架结构可通过合理的设计使之具有较好的延性，达到良好的抗震效果。框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著，侧向刚度小，属柔性结构框架，不适宜建造高层建筑。

本设计为瑞阳科技股份公司办公楼设计，主要包括建筑设计和结构设计。瑞阳科技股份公司拟建一栋六层的办公楼，建筑面积5000m2左右，按照一般的办公楼功能要求，布置传达室、办公室、阅览室、会议室、活动室、档案室、卫生间等。该建筑可采用钢筋混凝土框架的结构形式，并考虑结构在恒荷载、活荷载、风荷载和地震作用下，结构安全、适用和耐久性设计。

本设计以建筑设计方案为基础，按照办公楼的使用功能要求、建筑物重要性等级、地质条件、抗震设防要求、施工条件及材料供应情况等方面的条件，参照有关设计规范、资料的规定或建议，并通过调查研究，参考以往相近工程的经验。按照“安全、经济、实用、美观”的设计原则，采用简单、实用的建筑体型和立面设计，对建筑物的平面布置、结构构造等项目进行合理设计，力求做到建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性，创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。

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1. 结构布置及计算简图

2.1结构的选型与布置

2.1.1结构选型

本建筑有6层，为了使结构的整体刚度较好，楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构，基础为柱下独立基础，屋面板与楼面板均厚100mm。

2.1.2结构布置

本办公室的结构平面布置如图2.1所示。

框架结构房屋中，经济柱距一般为5~8m，本建筑的柱距为7.8m。根据结构布置，本建筑平面全部为双向板，双向板的板厚h≥0.02L（L为区格短边边长），楼面板和屋面板的厚度均取100mm。

本建筑的材料选用如下：

混凝土：采用C30

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300

图2.1 结构平面布置图

2.2框架计算简图及梁柱线刚度

1. 梁、柱截面尺寸估算

1）框架横梁截面尺寸

框架横梁截面高度，截面宽度，本结构中：

对主梁：取

对次梁：取

2）框架柱截面尺寸

假定结构每平米总荷载设计值为12kN，则底层中柱的轴力设计值约为N=12×7.8×4.7×6=2639.52kN

假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：

故该柱截面尺寸的假定可行，柱截面尺寸定为

1. 确定框架计算简图

框架的计算单元如图2.1所示，框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.45m，基础顶面至室外地坪通常取-0.50m，故基顶标高至地面的距离定为-0.95m，二层楼面标高 3.60m，故底层柱高为4.55m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.60m。由此可绘出框架的计算简图如图2.2所示。

（3）框架梁柱的线刚度计

由于楼板与框架梁的混凝土一起倒浇，对于中框架梁取

A到D轴的底层柱：

A到D轴的其余各层柱：

令A到D轴的其余各层柱的线刚度为1.0，则余下杆件的相对线刚度为：

图2.2 计算简图

3.荷载统计

3.1恒荷载标准值计算

1. 屋面（不上人）

找平层：20厚水泥砂 0.02×20=0.40kN/m²

防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m²

防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/m²

找平层：20水泥砂浆 0.02×20=0.40kN/m²

找平层：50厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.05×14=0.7kN/m²

保温层：100厚矿渣水泥 0.1×14.5=1.45kN/m²

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：5厚混合砂浆 0.005×17=0.1kN/m²

∑=6.95kN/m²

1. 各层走廊楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²

20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

∑=3.62kN/m²

1. 标准层楼面

瓷砖地面 0.55kN/m²

20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²

结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5kN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m²

∑=3.62kN/m²

1. 梁自重

主梁（）

自重 25×0.3×（0.7-0.1）=4.5kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[(0.7-0.1)×2 0.3]×17=0.26kN/m

∑=4.76kN/m

次梁（）

自重 25×0.25×（0.5-0.1）=2.5kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×[(0.5-0.1)×2 0.25]×17=0.1785kN/m

∑=2.68kN/m

1. 柱自重（）

自重 25×0.6×0.6=9kN/m

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×（0.6×4）×17=0.41kN/m

∑=9.41kN/m

1. 外纵墙自重

标准层：

纵墙 （3.6-2-0.7）×0.24×18=3.888kN/m

塑钢窗 0.35×2=0.7kN/m

抹灰 （3.6-2）×0.81=1.296kN/m

∑=5.884kN/m

底层：

纵墙 （4.55-2-0.7-0.4）×0.24×18=6.264kN/m

塑钢窗 0.35×2=0.7kN/m

抹灰 （4.55-2）×0.81=2.066kN/m

∑=9.03kN/m

1. 内纵（隔）墙自重

纵墙 （3.6-0.7）×0.2×18=10.44kN/m

抹灰 （3.6-0.7）×0.36×2=2.088kN/m

∑=12.53kN/m

3.2活荷载标准值计算

不上人屋面：0.5kN/m²

楼面：办公室为2.0kN/m²、走廊为2.5kN/m²、楼梯为3.5kN/m²

雪荷载标准值：0.5kN/m²（屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取较大值）

3.3竖向荷载下的框架受荷总图

1. A-B轴间框架梁

确定板传给梁的荷载时，要一个板区格一个板区格地考虑。确定每个板区格上的荷载传递时，先要区分此板区格是单向板还是双向板，若为单向板，可沿板的短跨作中线，将板上荷载平均分给两长边的梁；若为双向板，可沿四角点作45°线，将区格板分为四小块，将每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁。板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。

本结构楼面荷载的传递示意图如图3.1所示。

图3.1 板传梁荷载示意图

屋面板传给梁的荷载：

恒载：6.95×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=22.96kN/m

活载：0.5×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=1.65kN/m

楼面板传给梁的荷载：

恒载：3.62×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=11.96kN/m

活载：2×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=6.61kN/m

梁自重标准值：4.76kN/m

A-B轴间框架梁均布荷载：

屋面梁：恒载=梁自重 板传荷载=4.76 22.96=27.72kN/m

活载=板传荷载=1.65kN/m

楼面梁：恒载=梁自重 板传荷载 内墙自重=4.76 11.96 12.53=29.25kN/m

活载=板传荷载=6.61kN/m

1. B-C轴间框架梁

屋面板传给梁的荷载：

恒载：6.95×3/2×5/8×2=13.03kN/m

活载：0.5×3/2×5/8×2=0.94kN/m

楼面板传给梁的荷载：

恒载：3.62×3/2×5/8×2=6.79kN/m

活载：2.5×3/2×5/8×2=4.69kN/m

梁自重标准值：4.76kN/m

B-C轴间框架梁均布荷载：

屋面梁：恒载=梁自重 板传荷载=4.76 13.03=17.79kN/m

活载=板传荷载=0.94kN/m

楼面梁：恒载=梁自重 板传荷载=4.76 6.79=11.55kN/m

活载=板传荷载=4.69kN/m

1. C-D轴间框架梁

屋面板传给梁的荷载：

恒载：6.95×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=22.96kN/m

活载：0.5×3.9/2×（1-2×0.3² 0.3³）×2=1.65kN/m

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