论文总字数：275607字

摘 要

安徽省马鞍山市交警大队位于马鞍山市花山区，是集道路交通梳理、交通事故处理、车辆信息管理等于一体的综合性办公场所，本课题的主要内容为6层办公楼设计。办公楼长57.6米，宽15米，共六层，各层层高均为3.5米，建筑面积5184 m²，不设地下室。本建筑结构拟采用钢筋混凝土框架结构，考虑地震作用。

本课题的主体内容在于对框架结构的设计与验算，设计完成后绘制施工图。本计算书的主要内容包括：结构平面布置、荷载计算、混凝土楼盖设计、框架内力计算、内力组合、框架梁柱的截面设计、楼梯设计与基础设计。结构平面设计时需要依据工程设计的经验，合理布置构件并选择各构件的截面尺寸。内力计算、组合以及结构的配筋需要利用Excel，以简化复杂的数据计算。为方便手算，结构设计时会遵从多种模型假定。计算模型会带来一定的误差，但均需在工程所允许的精度内。在计算固端弯矩、连续梁反力等过程中，可以借助理正工具箱进行相关计算。手算完成后，需要将结果同PKPM计算结果进行比对，分析误差原因，并利用手算与电算的结果绘制施工图。

关键词：框架，荷载计算，构件设计

THE STRUCTURAL DESIGN OF THE OFFICE BUILDING FOR THE TRAFFIC POLICE IN MAANSHA CITY,IN ANHUI PROVINCE

Abstract

Maanshan traffic office building is located in theYuhua district in Maanshan city. It is a comprehensive place for arranging the traffic,dealing with all kind of traffic accidents, vehicle information management and so on. The main course of this paper is to design a six storey office building,which is 57.6 meters long and 15 meters wide. The building has six floors and each floor is 3.5 meters high. The total building area is 5184 square meter. The office building has no basement. It is wise to make it a reinforced concrete frame structure with the seismic action considered.

The main part of the project is to design and check the frame structure,after which we shall drawing the construction plans. The main contents of this paper are as follows:arranging the structure layout,load calculation,concrete floor design,the calculation of the internal force,the combination of the internal force,the design of the frame beams and columns,stair design and foundation design. The arrangement of the layout of the structure need some experience so that we can properly select the right scheme. When calculating the internal force and so on,we shall make full use of the Excel,which can simplify the complex data calculation. In order to facilitate the hand computation,we shall obey some models. Sometimes it may result in some deviation,which is unavoidable and acceptable. When calculating the moment and the continuous beams reactions,we may find Lizheng toolbox a handy tool. When the hand calculation is completed,it is necessary to compare the result with that of the PKPM. We shall explore the causes of the difference and draw the construction plans.

KEY WORDS : frame structure, load calculation, design of member

目录

第1章 设计资料 1

1.1 工程名称 1

1.2 工程概况 1

1.3 基本数据 1

第2章 结构选型和布置 2

2.1 结构选型 2

2.2 结构布置 2

2.3 初评截面尺寸 2

2.3.1 板厚估算 2

2.3.2 框架梁估算 2

2.3.3 框架柱估算 3

第3章 荷载标准值计算 4

3.1 竖向荷载计算 4

3.1.1 永久荷载计算 4

3.1.2 可变荷载计算 6

3.2 风荷载计算 7

第4章 混凝土楼盖设计 8

4.1 混凝土屋盖设计 8

4.1.1 荷载组合设计值 8

4.1.2 单向板弯矩设计值计算、 9

4.1.3 双向板弯矩设计值计算 9

4.1.3双向板正截面受弯承载力 10

4.1.4单向板正截面受弯承载力 12

4.1.5屋盖次梁计算 12

4.2 楼盖标准层设计 28

4.2.1 荷载组合设计值 28

4.2.2 单向板弯矩设计值计算 29

4.2.3 双向板弯矩设计值计算 29

4.1.3双向板正截面受弯承载力 31

4.1.4单向板正截面受弯承载力 32

4.1.5楼盖次梁计算 33

第5章 框架内力计算 51

5.1 框架计算简图 51

5.1.1 计算简图 51

5.1.2 框架梁柱截面特征值 51

5.2 框架恒荷载计算 52

5.2.1 屋面层横荷载计算 52

5.2.2 标准层恒荷载计算 53

5.3 恒载下框架内力计算 54

5.3.1 杆件的分配系数计算 55

5.3.2 固端弯矩计算 55

5.3.3 分层法计算梁、柱端弯矩 58

5.3.4 跨中弯矩计算 61

5.3.5 框架梁剪力计算 64

5.3.6 柱轴力计算 65

5.4 框架活荷载计算 66

5.4.1 屋面层的活荷载计算 67

5.4.2 标准层活荷载计算 67

5.5 活载下框架的内力计算 68

5.5.1 可变荷载内力计算 71

第6章 风荷载作用下框架内力计算 82

6.1 风荷载作用下的内力计算 82

6.2 风荷载作用下的侧移计算 85

第7章 水平地震作用下框架内力计算 86

7.1 重力荷载代表值计算 86

7.1.1 屋顶层重力荷载代表值计算 86

7.1.2 第2-4层重力荷载代表值计算 87

7.1.3 底层重力荷载代表值计算 87

7.2 水平地震作用计算 88

7.2.1 框架梁柱线刚度计算 88

7.2.2 柱的侧移刚度D值计算 88

7.2.3 结构基本自振b周期计算 88

7.2.4 水平地震作用计算 89

7.2.5 横向水平地震作用下内力计算 90

第8章 梁柱内力组合 93

8.1 框架梁内力组合 93

8.2 框架柱内力组合 108

8.2.1 框架柱非抗震内力组合 108

8.2.2 框架柱抗震内力组合 108

第9章 梁柱截面设计 124

9.1 框架梁截面设计 124

9.1.1 设计条件 124

9.1.2 框架梁斜截面设计 125

9.2 框架柱截面设计 137

9.2.1 框架柱正截面设计 137

9.2.2 框架柱斜截面设计 138

第10章 楼梯设计 153

10.1 梯段板设计 153

10.2 平台板设计 154

10.3 平台梁设计 155

10.3.1 荷载计算 155

10.3.2 正截面受弯承载力计算 156

10.3.3 斜截面受弯承载力计算 156

第11章 基础设计 157

11.1 地基承载力特征值和基础材料 157

11.2 基础设计 158

11.2.1 基础上部作用效应, 158

11.2.2 中柱基础设计 158

11.2.3 边柱基础设计 161

11.3 基础拉梁设计 163

11.3.1 基础梁正截面受弯承载力计算 163

第12章 手算与电算的比较 164

12.1 结构基本周期 164

12.2 层间位移 164

12.3 底层柱底轴力 164

12.4 框架梁配筋 165

致谢 166

参考文献 167

附录 168

设计资料

工程名称

安徽省马鞍山市交警大队办公楼结构设计

工程概况

课题的主要设计对象为安徽马鞍山市交警大队办公楼，地处马鞍山市花山区，四周有区间路和城市干道相连。本课题为6层框架结构，长57.6m，宽15米，建筑面积5184m²，不设地下室。

基本数据

1. 建筑结构的安全等级为二级；设计使用年限为50年；
2. 基础形式采用独立基础和联合基础；
3. 抗震设防烈度为7度（0.10g），设计地震分组第二组，抗震设防类别为标准设防类，建筑场地类别为II类，框架抗震等级为三级，水平地震影响系数最大值0.08（多遇地震），特征周期值为0.40s；
4. 基本风压：（50年一遇），地面粗糙度为C类；基本雪压：（50年一遇）；
5. 地基基础设计等级为乙级，由地质勘探报告可知拟建场地稳定；
6. 本工程梁采用C30混凝土，柱采用C30混凝土，钢筋采用HRB400；
7. 混凝土结构的环境类别：地面以下和地面以上室外露天为二b类，地面以上室内为一类。

结构选型和布置

结构选型

根据建筑物功能要求，为了使得建筑平面布置更加灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架承重，现浇式整体钢筋混凝土楼板。由于基础比较薄弱，故采用深基础。

结构布置

根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，柱网布置呈现长方形，采用纵横向框架双向承重方案，这种方案具有较好的整体工作性能。本结构横向两跨，纵向七跨，柱网布置较为规则，不考虑扭转作用。根据柱网布置进行结构平面布置。结构平面布置图见图2-1

初评截面尺寸

板厚估算

板厚一般根据板的受力类型、次梁间距、荷载大小来确定。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 （JGJ3-2010）规定，一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm，当板内预埋暗管时候时候不宜小于100mm；顶层楼板厚度不宜小于120mm。考虑到结构刚度要求，对于单向板不宜小于跨度的1/30，双向板不宜小于1/12。从结构布置图中可知，双向板最大跨度4500mm，单向板跨度2200mm。综上可取板的厚度为120mm。

框架梁估算

框架主梁

框架梁的界面高度根据跨度确定，根据工程经验，一般取梁高h=（1/15~1/10）L，宽度b一般h/3-h/2.且不宜小于200mm。

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