论文总字数：100851字

摘 要

本次毕业设计为“H21研发中心结构设计（四）结构设计”，按照设计要求，该研发中心应包括研究室、档案室、报告厅和研发室等，总建筑面积为10000平方米，共5层，底层层高5.4米，其它楼层层高4.0米，建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构。

本次设计上部结构采用钢筋混凝土框架结构，底部结构采用柱下独立基础，主体结构采用纵横向框架混合承重方案。选取的一榀框架，采用近似方法手算横向框架承重方案，并与电算结果进行比较。本次设计的主要内容包括手算一榀框架内力，PKPM软件结构建模，CAD软件绘制施工图以及REVIT软件绘制建筑模型。总之，结构设计按照安全、经济、适用的原则，严格按照专业规范和国家最新规范的要求进行结构设计。

关键词：框架结构；结构设计；抗震设计

H21 Research and development center structural design (IV) structural design

Abstract

The graduation design for the research center of H21 structure design (4) structure design ", according to the design requirements, the research and development center should include the laboratory, archives, such as hall and the workshop, a total construction area of 10000 square meters, a total of five layers, the underlying the height 5.4 meters, the other floor height 4.0 meters, the building structure form for reinforced concrete frame structure.

The design of the superstructure of the reinforced concrete frame structure, the bottom structure of the column under the independent foundation, the main structure of the vertical and horizontal frame mixed load-bearing scheme. Selects a frame, uses the approximate method to calculate the lateral frame bearing scheme by hand, and carries on the comparison with the computer calculation result. The main content of this design includes hand calculation of one trussed frame internal force, PKPM software structure modeling, CAD software drawing construction drawing and Revit software drawing building model. In short, the structural design in accordance with the principles of safety, economy and application, in strict accordance with the professional standards and the requirements of the latest national norms for structural design.

Key words: frame structure; Structural design; Seismic design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1选题背景和意义 1

1.2课题设计方案 1

第二章 工程概况和设计资料 2

2.1工程名称 2

2.2工程概况 2

2.3建筑场地的工程地质资料 2

2.4 材料选用 3

2.5 设计依据 3

第三章 结构平面布置 4

3.1结构方案 4

3.2结构平面布置 4

3.3初选柱截面尺寸及柱截面尺寸校核 4

3.3.1初选柱截面尺寸 4

3.3.2框架柱截面尺寸校核 5

3.3.3初选梁截面尺寸 5

3.3.4初选板厚 6

第四章 荷载计算 7

4.1恒载计算 7

4.1.1屋面恒荷载标准值 7

4.1.2楼面恒荷载标准值 7

4.2楼、屋面活荷载标准值 8

4.3梁间荷载 8

4.3.1墙恒荷载标准值 8

4.3.2梁间荷载 8

第五章 横向框架在竖向荷载作用下的计算 10

5.1楼板荷载分布 10

5.1.1标准层楼板平面布置图 10

5.1.2双向板的计算方法 10

5.2 恒荷载计算 11

5.2.1屋面层框架荷载计算 11

5.2.2标准层框架荷载计算 12

5.2.3底层框架荷载计算 14

5.2.4屋面层节点集中力计算 16

5.2.5标准层节点集中力计算 17

5.2.6底层节点集中力计算 17

5.2.7横向框架节点附加弯矩 18

5.2.8恒荷载作用下横向框架的计算简图 18

5.3 活荷载计算 18

5.3.1屋面层框架荷载计算 18

5.3.2标准层框架荷载计算 19

5.3.3底层框架荷载计算 20

5.3.4屋面层节点集中力计算 21

5.3.5标准层节点集中力计算 21

5.3.6底层节点集中力计算 22

5.3.7横向框架节点附加弯矩 22

5.3.8活荷载作用下横向框架的计算简图 23

5.4重力荷载计算 23

5.4.1屋面层雪荷载 23

5.4.2重力荷载计算 24

5.4.3重力荷载作用下横向框架的计算简图 25

第六章 横向框架在竖向荷载作用下的内力分析 26

6.1恒荷载作用下的框架内力 26

6.1.1弯矩计算 26

6.1.2横向框架在恒荷载作用下内力图的绘制 29

6.2 活荷载作用下的内力分析 31

6.2.1 弯矩计算 31

6.2.2 横向框架在活荷载作用下的内力图绘制 32

6.3 重力荷载作用下的内力分析 35

6.3.1 弯矩计算 35

6.3.2 横向框架在重力荷载作用下的内力图绘制 37

第七章 横向框架在水平地震荷载作用下的内力和位移计算 40

7.1 重力荷载代表值计算 40

7.1.1 顶层重力荷载代表值计算 40

7.1.2 标准层重力荷载代表值计算 41

7.1.3 底层重力荷载代表值计算 42

7.2 水平地震作用和位移计算 43

7.2.1 框架梁、柱线刚度计算 43

7.2.2 侧移刚度值计算 44

7.2.3结构基本自震周期计算 44

7.2.4 横向水平地震作用计算 45

7.3 横向框架在水平地震作用下的内力计算 47

7.3.1反弯点高度计算 47

7.3.2柱端剪力和弯矩计算 48

7.3.3 梁端弯矩和剪力的计算 49

7.3.4 柱轴力计算 51

7.3.5水平地震作用下内力图的绘制 51

第八章 横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算 54

8.1风荷载作用下的计算简图 54

8.1.1风荷载标准值计算 54

8.1.2风荷载作用下的计算简图 55

8.2横向框架在风荷载作用下的位移计算 55

8.2.1框架梁、柱线刚度计算 55

8.2.2 侧移刚度D计算 56

8.2.3风荷载作用下框架侧移计算 56

8.3横向框架在风荷载作用下的内力计算 57

8.3.1反弯点高度比计算 57

8.3.2柱端剪力和柱端弯矩计算 57

8.3.3梁端弯矩及梁端剪力计算 58

8.3.4柱轴力计算 59

8.3.5 绘制内力图 59

第九章 框架内力组合 63

9.1荷载组合 63

9.2控制截面及最不利内力 63

9.2.1控制截面 63

9.2.2最不利内力组合 63

9.3框架梁的内力组合 65

9.3.1弯矩调幅 65

9.4框架柱内力组合 70

9.4.1控制截面的内力 70

9.4.2非抗震设计时的基本组合 71

9.4.3抗震设计时的基本组合 73

第十章 框架梁柱截面设计 76

10.1框架梁截面设计 76

10.1.1框架梁非抗震截面设计 76

10.1.2框架梁抗震截面设计 79

10.2框架柱截面设计 82

10.2.1框架柱非抗震截面设计 82

10.2.2框架柱截面抗震设计 88

第十一章 楼梯设计 94

11.1底层楼梯设计 94

11.1.1楼梯梯段斜板设计 94

11.1.2平台板设计 97

11.1.3平台梁设计 98

11.2 标准层楼梯设计 99

11.2.1楼梯梯段斜板设计 100

11.2.2平台板设计 101

11.2.3平台梁设计 102

第十二章 基础设计 105

12.1边柱柱下基础设计 105

12.2中柱柱下基础设计 109

第十三章 手算一榀框架结果与电算结果对比分析 114

13.1恒荷载作用下的框架内力电算结果与手算结果的对比 114

13.2 活荷载作用下的框架内力电算结果与手算结果的对比 117

13.3水平地震作用下框架内力电算结果与手算结果的对比 120

13.4结论与误差分析 121

结束语 122

致 谢 123

参考文献 124

附 录 125

第一章 引言

1.1选题背景和意义

本课题是H21 研发中心结构设计（四），课题来源于工程实际，具有较强的工程背景和工程应用前景。框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可以提供较大的建筑空间，也可以构成丰富多变的立面体型。因此，多高层框架结构体系在实际工程中得到了广泛应用。通过该结构设计，学生可以结合绘图软件AutoCAD和结构计算的PKPM等计算机软件，做到理论联系实际，掌握建筑工程设计的程序和方法；可以使学生巩固在大学里所学过的专业知识和专业基础知识，系统的将大学四年所学的知识联系在一起，做到理论联系实际，熟悉建筑立项、规划设计、审图各个环节工作，了解建筑工程中多工种协调、配合的重要性，培养交流、沟通能力和团队协作精神，从而具备工程技术人员应有的基本技能和素质。

本工程为五层框架结构房屋，要解决的问题包括方案的确定，建筑图、结构图的绘制以及框架结构的内力计算。其中，框架结构的内力计算是本课题的关键问题，包括结构构件尺寸的选择；用近似方法手算一榀框架在水平荷载和竖向荷载作用下的结构内力，并与PKPM结构计算软件的计算结果进行比较；框架结构的内力组合和荷载最不利布置；框架内构件的配筋计算，以及验算后对问题部件的修正；楼梯的设计计算；基础的设计计算等。其中结构构件尺寸选择时需充分考虑强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件。进行内力计算时需考虑恒载、风荷载和地震作用下的结构内力。同时对于基础，也应核算其地基承载力特征值，并根据该地区地下水水位综合考虑其地质情况。

1.2课题设计方案

我的课题是H21 研发中心结构设计（四），方案采用多层框架结构体系。

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