论文总字数：123004字
摘 要
此次毕业设计的任务是完成江苏徐州轻工技术学校教学楼结构设计，主体4层，其中KJ-6作为手算的一榀框架。该房屋主要建筑功能为日常教学，地上4层，无地下室，总高度15.6m，室内外高差0.4m。结构形式为钢筋混凝土框架结构，基础形式为桩基础。
本设计的主要内容有：工程概况；结构平面选型及截面估算；楼（屋）面板及次梁设计；结构竖向荷载计算，包括楼（屋）面恒荷载、楼（屋）面活荷载并采用弯矩二次分配法计算竖向荷载下的内力；风荷载计算并采用D值法计算风荷载作用下的内力及其位移计算，水平地震作用计算并采用底部剪力法计算地震作用下的内力；构件控制截面的内力组合，包括非抗震及抗震内力组合，选取最不利组合；根据内力组合值进行梁柱截面设计，考虑非抗震与抗震两种情况；楼梯设计；基础设计；基于PKPMTM电算的结果进行分析比较。
关键词：框架结构；结构设计；抗震设计
Abstract
Structural Design of Teaching Building of Xuzhou Light Industry School
Cong Yan 05111428
Supervisor Pro. Zhiwei Miao
The project is the structural design of teaching building of Xuzhou light industry school. The building is a four-storey frame.The frame is designed manually. This building is 15.6m in all.The structure system is a reinforced concrete frame, and its foundation is pile foundation.
The design mainly contains: brief introduction of the construction; structural selection and cross-section estimation; section design of the floors and secondary beams; vertical load calculation; wind load and seismic action calculation; internal force combination; section design of primary beams and columns; stair design; foundation design; comparison of manual and computer aided calculation.
Keywords: frame structure, structural design, seismic design
目录
1 工程概况 1
1.1建设项目名称：徐州市区某高校教学楼设计 1
1.2建筑地点： 1
2.设计资料 6
2.1地质水文资料： 6
2.2抗震设防要求： 6
2.3地面标高： 6
2.4地下水位： 6
2.5主要构件材料及尺寸估算： 6
3.结构设计方案的选型与布置 7
3.1确定结构体系： 7
3.2结构布置： 7
3.3主要构件截面尺寸估计 9
3.3.1 板厚估计 9
3.3.2 梁截面尺寸估计 9
3.3.3 框架柱截面尺寸估计 10
4 荷载计算 10
4.1恒荷载计算 10
4.1.1 （不上人）屋面荷载 10
4.1.2 楼层荷载 11
4.1.3 卫生间荷载 11
4.1.4 梁自重 11
4.1.5 柱自重 11
4.1.6 墙体自重 12
4.2 活荷载计算 12
4.2.1 屋面及楼面活荷载标准值 12
4.2.2 屋面雪荷载标准值 13
4.2.3 风荷载标准值 13
5板的设计与计算 14
5.1 屋盖楼板设计 14
5.1.1屋盖楼板弯矩计算 14
5.1.2屋盖板配筋计算 15
5.2 普通层楼板设计 17
5.2.1普通层楼板弯矩计算 17
5.2.2楼盖板配筋计算 18
6次梁的设计与计算 19
6.1 次梁内力计算 19
6.1.1 屋盖次梁内力计算 19
6.1.2标准层次梁内力计算 21
6.2次梁正截面受弯承载力计算 22
6.3次梁斜截面受剪承载力计算 23
6.3.1屋盖次梁计算 23
6.3.2标准层次梁计算 24
7竖向荷载下框架内力计算 24
7.1框架计算简图 25
7.2横向框架竖向荷载计算 26
7.2.1恒荷载计算 26
7.2.2活荷载计算 27
7.3框架内力计算 29
7.3.3恒荷载下框架内力计算 29
7.3.4活荷载下框架内力计算 38
8 风荷载作用下框架内力计算 48
8.1、风荷载作用下的内力计算 48
8.2、风荷载作用下的侧移计算 50
9 水平地震作用下框架的内力计算 50
9.1重力荷载代表值计算 50
9.1.1 屋顶层重力荷载代表值计算 50
9.1.2 二、三层重力荷载代表值计算 51
9.1.3底层重力荷载代表值计算 51
9.2水平地震作用计算 51
9.2.1结构基本自振周期计算 52
9.2.2横向水平地震作用下楼层地震剪力计算 53
9.2.3刚重比和剪重比验算 54
9.2.4横向水平地震作用下内力分析 55
9.3地震荷载作用下内力图 56
9.3.1 地震荷载下框架梁弯矩图 56
9.3.2 地震荷载下框架柱弯矩图 56
9.3.3 地震荷载下框架梁剪力图 57
9.3.4 地震荷载下框柱轴力图 57
10框架内力组合 57
10.1 荷载效应组合方式 57
10.1.1基本组合 57
10.1.2标准组合和准永久组合 57
10.1.3地震作用效应组合 57
10.1.4具体的内力组合情况 58
10.2控制截面和最不利内力 58
10.2.1控制截面 58
10.2.2竖向可变荷载的最不利布置 58
10.2.3内力修正 59
10.2.4弯矩调幅 59
10.2.5最不利内力 59
10.3框架梁内力组合 60
10.3.1框架梁内力的调幅 60
10.3.2框架梁内力组合 64
10.4框架柱内力组合 66
10.4.1框架柱内力 66
10.4.2框架柱荷载效应内力组合 67
11 框架截面设计 70
11.1设计参数 70
11.2 框架梁截面设计 70
11.2.1 框架梁正截面设计 70
11.2.2 框架梁斜截面设计 73
11.2.3 框架梁裂缝宽度验算 74
11.3框架柱截面设计 75
11.3.1 框架柱正截面设计 75
11.3.2框架柱斜截面设计 81
11.4框架梁柱节点抗震设计 82
11.4.1 节点核芯区受剪承载力验算 82
11.3.2 框架节点区梁柱纵向受力钢筋锚固要求 83
12 楼梯设计 83
12.1楼梯梯段斜板设计 84
12.1.1确定斜板厚度t 84
12.1.2荷载计算 84
11.1.3荷载效应组合 84
11.1.4内力计算 85
11.1.5配筋计算 85
12.2楼梯平台板设计 85
12.2.1荷载计算 85
12.2.2荷载效应组合 86
12.2.3内力计算 86
12.2.4配筋计算 86
12.3楼梯平台梁设计 87
12.3.1荷载计算 87
12.3.2荷载效应组合 87
12.2.3内力计算 87
12.2.4配筋计算 88
13 基础设计 88
13.1基顶内力组合 88
13.2基础类型选取 89
13.3基础设计 89
13.3.1单桩竖向承载力确定 89
13.3.2桩数确定及布置 90
13.3.3承台设计 90
13.3.4单桩受力验算 91
13.3.5承台的抗冲切验算 92
13.3.6承台受剪切承载力计算 93
13.3.7承台受弯承载力计算 93
14电算结果与手算结果比较 93
14.1结构设计信息 93
14.2手算结果与电算结果的比较 108
14.2.1地震计算 108
14.2.2竖向荷载作用下结构内力比较 120
15参考资料 120
致 谢 122
1 工程概况
1.1建设项目名称：徐州市区某高校教学楼设计
本工程建筑功能为公共建筑，使用年限为50年；工程共四层，层高3.9米，总高15.6米；建筑平面的横轴轴距为8.1m，纵轴轴距为5.4m和4.5m；内、外墙体材料为陶粒混凝土空心砌块，外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料，内墙装修喷涂乳胶漆，教室内地面房间采用水磨石地面，教室房间墙面主要采用石棉吸音板，门窗采用塑钢窗和装饰木门。全楼设楼梯两部。
1.2建筑地点：
徐州市区
2.设计资料
2.1地质水文资料：
根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.3m左右的杂填土，以下为1.2～1.5m左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为70kN/m2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kN/m2，可作为天然地基持力层。
2.2抗震设防要求：
七度设防（0.1g）。
场地类别：Ⅱ类场地。设计地震分组：第一组
2.3地面标高：
底层室内主要地坪标高为±0.000，相当于黄海高程3.0m。
2.4地下水位：
地下潜水位达黄海高程2.4-2.5m, 对本工程无影响。
2.5主要构件材料及尺寸估算：
框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件，
墙体采用混凝土空心砌块，
混凝土强度：梁、板、柱均采用C30混凝土，
钢筋使用HRB400。
其他建筑做法等信息参见建筑图说明。
3.结构设计方案的选型与布置
3.1确定结构体系：
根据设计任务书的结构性、功能性、安全性的要求，本工程主体结构决定采用现浇钢筋混凝土框架结构。框架结构布置简单，内部空间大，便于整体空间使用。并且本工程整体布置相对对称规整，采用框架结构便于布置。根据本工程地质情况，基础采用钻孔灌注桩基础形式。因为地质条件良好，采用这种非挤土桩形式对周围环境影响较小，且施工简单方便。
（框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。）
3.2结构布置：
采用纵横向框架承重方案；因总长度未超过伸缩缝最大间距，不设伸缩缝。构件截面尺寸估计如下。
主框架梁按照柱网布置来分布，主框架梁跨度最大为8.1m，如图3-1、3-2所示。
图3-1 标准层结构布置图
图3-2屋面布置图
次梁的布置考虑墙体的分布，本次设计考虑采用双向板体系，其布置如图所示。共有两种尺寸的板，分别为：
B1：2700*4500；
B2：2700*5400。
3.3主要构件截面尺寸估计
3.3.1 板厚估计
为保证刚度，楼板的厚度不宜小于跨度的1/40（双向板）。
四种板型中，最大跨度为2700mm，板厚应满足
查阅GB50010-2010《混凝土结构设计规范》可知：
板厚：对于民用建筑单向板，最小厚度为 60mm；双向板最小厚度为 80mm；
并考虑荷载较大，取板厚h为100mm。
3.3.2 梁截面尺寸估计
3.3.2.1主梁
（1）截面高度h
框架主梁高度h可按照高跨比来确定。即梁高 h=(1/15~1/10)L。按 8100/15lt;hlt;8100/10,即540lt;hlt;810。取梁高为700mm。
（2）截面宽度b
截面的宽度b一般为高度 h 的1/3~1/2，且一般不小于 200mm。
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