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1、摘 要本设计主要进行了结构方案中横向框架6轴框架的结构设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。内力计算考虑以下四种荷载作用，即水平地震荷载作用下的内力，竖向恒载作用下的内力，重力荷载设计值作用下的内力及风载作用下的内力。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。关键词： 框架，结构设计，抗震烈 Abstr
2、actThe purpose of the design is to do structural design in the longitudinal frames of axis When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated . Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the h
3、orizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads
4、 can be easily calculated. construction calculation consider of the action come from four loads, they are horizontal earthquake load, design value of gravity load and representative value of gravity load, and the other is wind load. Being underway the design of cross-section anti-seismic, we look th
5、e column as stubbornly pressed member to compute. In the intrest of the assurance of the frame-work ability continue, we adhere to the design principle is “stranger column and weaker beam, stranger shear force and weaker bending, stranger joint stronger anchorage”. And the cross-section must to meet
6、 the demand of construction. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Key words: Framework，Structural Design，Seismic Intensity 目 录摘 要IAb
7、stractII目 录III1 工程概况11.1工程背景11.1.1设计资料11.1.2 材料11.2工程特点21.3 本章小结22 结构设计22.1工程特点22.2 设计资料22.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定32. 4 荷载计算52. 5 水平地震作用下框架的侧向位移验算72. 6荷载计算142.6 （a）恒载示意163 一层板计算163.1 房间编号 13173.1.1 基本资料173.1.2 计算结果：173.1.3 跨中挠度验算：173.1.4 裂缝宽度验算：184 顶层板计算书204.1 房间编号204.1.1基本资料：204.1.2 计算结果：214.1.3 跨中挠度验算：2
8、14.1.4 裂缝宽度验算：225 楼梯钢筋计算书245.1荷载和受力计算255.1.2 配筋面积计算:275.1.3 配筋结果:27结 论29致 谢301 工程概况1.1工程背景本项目为6层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为6138.76 m2，总建筑面积约为6138.73 m2；首层高3.9m,标准层3.6 m平面尺寸为14.7m69.6m。采用桩基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.45m。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。1.1.1设计资料(1)气象资料夏季最高气温，冬季室外气温最低-200C冻土深度25cm，基本风荷载W。=0.35kN/ m2；基本雪荷载为0.35 kN/
9、 m2。年降水量650mm。(2) 地质条件建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.51.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米, qsk=3540kPa。粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米， qsk=3035kPa。粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk=4060kPa,qpk=15002000kPa。不考虑地下水。(3) 地
10、震设防烈度7度(4) 抗震等级三级(5) 设计地震分组 场地为1类一组Tg（s）=0.25s （表3.8高层建筑结构）1.1.2 材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。1.2工程特点本工程为6层，主体高度为24米，属多层建筑。高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋
11、混凝土结构。 由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。2 结构设计2.1工程特点本项目为6层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960.96 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.6m平面尺寸为18.3m52.0m。采用桩基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.6m。框架平面同柱网布置如下图：图2.1 框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面及楼面采用120mm厚现浇钢筋混凝土。2.2 设计资料（1） 气象条
12、件:基本风荷载W。=0.35kN/ m2;基本雪荷载为0.2 KN/ m2。（2） 楼、屋面使用荷载：走道：2.5kN/ m2；消防楼梯2.5kN/ m2；办公室2.0kN/ m2；为安全考虑，均按2.5kN/ m2计算。（3） 屋面及楼面做法：屋面做法：20mm厚1：2水泥砂浆找平；100140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；15mm厚纸筋石灰抹灰。 楼面做饭：25mm厚水泥砂浆面层； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 2.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定（1） 初估截面尺寸(1)柱：bh=400mm400mm(2)梁：梁编号如下图：L1:
13、 h=(1/101/15)600=400600 取h=500mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)500=167250 取b=250mmL2: h=(1/121/8)2700=225338 取h=450mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)450=130225 取b=250mmL3: h=(1/121/8)4500=375562 取h=450mm b=(1/31/2)H=(1/31/2)450=150225 取b=250mm（2） 梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：图2.2 梁的计算跨度（3）柱高度底层柱 h=3.9+0.45+0
14、.5=4.85m其他层 h=3.6m图2.3 横向框架计算简图 2. 4 荷载计算（1）屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kN/ m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/ m2100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kN/ m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/ m2共计 4.38 kN/ m2屋面恒载标准值为：（69.6+0.24）（62+2.7+0.24）4.38=4570.13 kN（2）楼面均布恒载
15、 按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kN/ m2100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m215厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kN/ m2共计 3.24 kN/ m2楼面恒载标准值为：（69.6+0.24）（62+2.7+0.24）3.24=3380.04 kN（3） 屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.2（69.2+0.24）（62+2.7+0.24）=208.67 kN（4） 楼面均布活荷载楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为2.0KN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活
16、荷为2.5 kN/ m2。楼面均布活荷载标准值为：2.5（69.2+0.24）（62+2.7+0.24）=2608.52 kN（5） 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）L1： bh=0.25m0.5m 长度5.66m 每根重量 0.55.625（0.022+0.25）=42.84 kN 根数 2126=252根L2： bh=0.25m0.45m 长度2.1m 每根重量 0.452.125（0.022+0.25）=6.85 kN 根数 216=126根L3： bh=0.25m0.45m 长度3.2m 每根重量 0.453.225（0.022+0.25）=10.44 kN 根数 1629=2
17、88根Z1： 截面 0.60.6 m2 长度4.7m 每根重量 （0.4+0.022）4.725=16.4 kN 根数 144=56根Z2： 截面 0.40.4 m2 长度3.6m 每根重量 （0.4+0.022）3.625=14.4 kN 根数 2145=420根表2.1 梁柱自重梁（柱）编 号截面（m2）长度（m）根数每根重量（kN）L10.250.55.625220.3L20.250.452.31356.85L30.250.453.228810.44Z10.40.44.18416.4Z20.40.43.642014.4（6） 墙体自重外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚1240mm
18、，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.00.24=1.68 kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/ m2单位面积内墙体重量为：7.00.24=1.68 kN/ m2单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.362=0.72 kN/ m2 （7）荷载总汇顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。顶层恒载：4570.13kN顶层活载：208.68kN顶层梁自重：+=20.342+6.8521+10.4776=1789.891kN顶层柱自重：14.484=1209.60 kN顶层墙自重：1179.51+5
19、37.31=1716.82 kN=+1/2+1/2+1/2=7927.57 kN其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。G=3380.65+1/22608.52+1789.89+1209.60+1716.82=9401.229401.22 kN =3380.65+1/22608.52+1789.89+1/21209.60+1/216.484=7768.4kN门窗荷载计算M-1、 M-2 采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/ m2M-3、采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/ m2 C-1、 C-2、 C-3 均采用钢框玻璃窗，单位
20、面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/表2.3 门窗重量计算（1）底层墙体实际重量：=7848.79 kN（2）二至六层实际重量：kN kN建筑物总重力荷载代表值kN 2. 5 水平地震作用下框架的侧向位移验算 （1） 横向线刚度层号门窗号单位面积（m2）数量重量(kN)底层M-12.03.037.280.39M-22.02.423.84M-31.002.141.68C-12.72.112.55C-21.51.867.29C-43.42.11857.83二至六层M-31.02.12410.08110.24C-12.72.112.55C-21.51.889.72C-33.02.13187.89混凝
21、土 C30 kN/ m2在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5（为梁的截面惯性矩）。对中框架取=2.0。若为装配楼板，现浇层的楼 图2.5 质点重力荷载值面，则边框架梁取=1.2，对中框架取=1.5。 横向线刚度计算见表2.4。（2） 横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2.5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2.6。（3） 横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬
22、臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基本公式。表2.4 横向刚度计算梁号截面Bh (m2 )跨度L(m)惯性矩I0=bh3/12边框架梁中框架梁Ib=1.5I0Kb=E0 /l Ib=2I0Kb=E0 /lL10.250.56.02.63.010-31.951045.2010-32.60104L20.250.452.71.902.8510-33.171043.8010-34.22104L30.250.453.61.902.8510-32.381043.8010-32.85104柱号截面（m2）柱高度（m）惯性矩线刚度（m4）（kNm）0.40.44.12.1310-31.561040.40.43.
23、62.1310-31.78104表2.5 柱线刚度 项目柱类型层根数底层边框架边柱0.53859914边框架中柱0.71679744中框架边柱0.591658138中框架中柱0.765851938629660二至六层边框架边柱0.3557694边框架中柱0.5997244 这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： 式中基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6；框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移；是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构
24、真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-7。表2.7 横向框架顶点位移层次（kN）（kN）（kN/m）层间相对位移68037.818037.816318960.01270.299559511.4617549.396318960.02780.286849511.4627060.86318960.04280.259039511.4636372.266318960.05760.216229511.4646083.726318960.07290.158617848.7953932.516296600.08570.8570=1.70.6 （4） 横向地震作用计算在I类场地，6度设防区，设计地震分组为第二
25、组情况下，结构的特征周期=0.25s，水平地震影响系数最大值=0.16。由于=0.558=1.40.25=0.35（s），应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。=0.08+0.01=0.080.558+0.01=0.0546结构横向总水平地震作用标准值：
26、=（/ ）0.85=（0.25/0.558）0.90.160.8553932.51=3560.74kN顶点附加水平地震作用：=0.05463560.74=194.43kN各层横向地震剪力计算见表2-8，表中：横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2.4。层次（m）（m）（kN）（kN）（kN）63.622.18037.811776360.251844.99844.9953.618.59511.461759620.248834.901679.8943.614.99511.461417210.200673.302353.1933.611.39511.461074790.152511.712864.
27、9023.67.79511.46732380.103346.753211.6514.854.17848.74321840.045151.493363.14表2.8 各层横向地震作用及楼层地震剪力注：表中第6层中加入了，其中 =194.43kN。图2.4 横向框架剪力图（5） 横向框架抗震变形验算详见表2.9。表2.9 横向框架抗震变形验算层次层间剪力（kN）层间刚度（kN）层间位移（m）层高（m）层间相对弹性转角6844.996318960.001343.61/268751679.896318960.002663.61/135342353.1916318960.003723.61/967328
28、64.906318960.004533.61/79422211.656318960.005083.61/70913363.146299600.005344.851/674注：层间弹性相对转角均满足要求。=1/450。（若考虑填充墙抗力作用为1/550）（6）水平地震作用下横向框架的内力分析本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2.10。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力分别见表2.11、图2-7，图2.8。表2.10 A轴柱（边柱）柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)63.6844.9963189662999.281.460.323.3910.0253.61679.896318
29、96629918.41.460.439.7726.5143.62353.19631896629925.751.460.4550.9941.7233.62864.90631896629931.521.460.4561.8850.6323.63211.65631896629935.161.460.4569.6256.9414.853363.14629660658135.141.670.582.5682.58注：表中： 表2.11 D轴柱（中柱）柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)63.6844.996318968076111.920.4521.4217.5353.61679.896318
30、968076211.920.4542.5334.8043.62353.196318968076301.920.4559.4848.6633.62864.906318968076371.920.565.8465.8423.63211.656318968076411.920.573.8573.8514.853363.146296608519454.370.664.14128.28该框架为对称结构A轴柱与D轴柱相同，B轴柱与C轴柱相同。图2.5地震作用下中框架弯矩图（kN/m）（7） 竖向荷载作用下横向框架的内力分仍以中框架为例进行计算。2. 6荷载计算第6层梁的均布线荷载 图2.9 荷载折减示意图
31、 AB跨：屋面均布恒载传给梁 4.383.60.847=17.52kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.525=5.95kN/m恒载： 16.99kN/mBC跨：屋面均布恒载传给梁 4.383.60.847=13.36kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.4525=3.26kN/m恒载： 16.22kN/m第25层梁均布线荷载AB跨： 楼面均布恒载传给梁 3.243.60.847=12.96kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.525=5.95kN/m无横墙恒载： 13.51kN/mBC跨： 楼面均布恒载传 3.243.60.847=
32、12.96kN/m 横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.4525=3.26kN/m 恒载： 13.14kN/m第25层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰）： （0.25+0.022）0.45253.6=11.75 kN 外纵墙自重（包括抹灰）： （1.68+0.72）3.6（3.6-0.40）=27.65 kN内纵墙自重： （1.68+0.72）3.6（3.6-0.40）=27.65 kN柱自重（包括抹灰）： 0. 40.43.625=14.40 kN 总计： 81.45 kN第1层梁均布线荷载AB跨恒载： 13.51kN/mCD跨恒载： 13.14kN/m第1层集中荷载：纵梁自重（包
33、括抹灰）： 13.05 kN纵墙自重（包括抹灰）： 16.22 kN柱自重（包括抹灰）： 48.13 kN总计： 104.05 kN活荷载计算：屋面梁上线活荷载楼面梁上线活荷载边框架恒载及活荷载见图2.6（a）恒载示意2.6 （a）恒载示意（1）用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.11.2的放大系数予以调整。a.固端弯矩计算1.恒荷载作用下内力计算3 一层板计算3.1 房间
34、编号 133.1.1 基本资料1、房间编号： 13 2、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 3、荷载： 永久荷载标准值：g 6.25 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.50 kN/M2 计算跨度Lx = 3600 mm；计算跨度Ly = 6000 mm 板厚H = 120 mm； 砼强度等级：C25；钢筋强度等级：HPB235 4、计算方法：弹性算法。 5、泊松比：1/5. 6、考虑活荷载不利组合。3.1.2 计算结果： Mx =(0.03670+0.00760/5)(1.20 6.3+1.40 1.3) 3.62 = 4.58kNM 考虑活载不利布置跨中X向应增加
35、的弯矩： Mxa =(0.08200+0.02420/5)(1.4 1.3) 3.62 = 1.97kNM Mx= 4.58 + 1.97 = 6.55kNM Asx= 326.81mm2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.272% ， 0.279% My =(0.00760+0.03670/5)(1.20 6.3+1.40 1.3) 3.62= 1.79kNM 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.02420+0.08200/5)(1.4 1.3) 3.62 = 0.92kNM My= 1.79 + 0.92 = 2.71kNM Asy= 326.81m
36、m2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.272% ， 0.279% Mx =0.07930(1.20 6.3+1.40 2.5) 3.62 = 11.31kNM Asx= 566.55mm2，实配10125 (As 628.mm2,可能与邻跨有关系) min 0.272% ， 0.524% My =0.05710(1.20 6.3+1.40 2.5) 3.62 = 8.14kNM Asy= 450.52mm2，实配 8125 (As 402.mm2,可能与邻跨有关系) min 0.272% ， 0.335%3.1.3 跨中挠度验算： Mk - 按荷载效应的标准组合计算的弯矩
37、值 Mq - 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值(1)、挠度和裂缝验算参数： Mk =(0.03670+0.00760/5)(1.0 6.3+1.0 2.5 ) 3.62 = 4.33kNM Mq =(0.03670+0.00760/5)(1.0 6.3+0.5 2.5 ) 3.62 = 3.71kNM Es 210000.N/mm2 Ec 27871.N/mm2 Ftk 1.78N/mm2 Fy 210.N/mm2(2)、在荷载效应的标准组合作用下，受弯构件的短期刚度 Bs： 、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 ftk / (te sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 ho As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 4.33/(0.87 101. 335.) = 147.19N/mm 矩形截面，Ate0.5bh0.51000120.= 60000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 335./ 60000.=0.00
