摘 要

本结构设计计算书完成于2020年5月25日，大学第四学年的下学期。题目是《洪山区消防队公寓楼设计》所写。设计的公寓楼为6层钢筋混凝土框架结构。在设计的过程中，阶段在主要划分为建筑设计和结构设计两部分，在完成之后还需要完成计算书的编写，而其中的结构设计是此次毕业设计的重点部分。

在“建筑设计部分”，我需要参考建筑设计的各种专业规范，在建筑专业的朱家才和徐宇魁老师的要求下，我着重参考了例如防火、民用住宅、节能等等的规范，并且将自己的设计图交给老师进行了三次的修改，最终完成了本商业建筑的建筑设计部分。

在“结构设计部分”，因为受到疫情影响我们无法及时返回学校，因此我们通过线上会议的形式学习所需要的知识，我在结构设计约50天的时间先在网上跟随老师学习，随后用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行电算，之后利用探索者软件完成结构施工图的绘制工作。

整个过程中60天的时间先用建筑结构设计软件PKPM对整个结构进行电算，然后在后面的一个月时间内选择一榀框架进行手算。这样既掌握了PKPM软件的基本应用，同时能对大学四年所学的知识有一个很好的回顾总结。

关键词：土木工程；毕业设计；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计；

Abstract

This structural design calculation book was completed on May 25, 2020, the next semester of the university's fourth academic year. The title is written in "Hongshan District Fire Brigade Apartment Building Design". The designed apartment building is a 6-story reinforced concrete frame structure. In the design process, the stage is mainly divided into two parts: architectural design and structural design. After completion, the calculation book needs to be completed. The structural design is the key part of the graduation design.

In the "Architectural Design Section", I need to refer to various professional specifications for architectural design. At the request of Zhu Jiacai and Xu Yukui in the architectural profession, I focused on the specifications such as fire protection, civil housing, energy saving, etc. The design was handed over to the teacher for three revisions, and the architectural design part of the commercial building was finally completed.

In the "Structure Design Section", because of the impact of the epidemic, we were unable to return to the school in time, so we learned the required knowledge through online meetings. I spent about 50 days in structural design to follow the teacher online and then use the building The structural design software PKPM calculates the entire structure, and then uses the explorer software to complete the drawing of the structural construction drawings.

In the entire process, the entire structure was first calculated using the building structure design software PKPM for 60 days, and then a frame was selected for manual calculation within the next month. This not only masters the basic application of PKPM software, but also has a good review and summary of the knowledge learned in the four years of university.

Keywords: civil engineering; graduation design; reinforced concrete frame structure; architectural design; structural design;

目 录

绪 论 - 1 -

第一章 设计资料 - 2 -

1.1工程名称 - 2 -

1.2工程概况 - 2 -

1.3建筑等级 - 2 -

1.4设计荷载 - 2 -

1.5抗震设防 - 2 -

1.6气象资料 - 2 -

1.7材料选用 - 3 -

第二章 结构选型 - 4 -

2.1柱网布置 - 4 -

2.2框架结构承重方案的选择 - 4 -

2.3计算单元的选取 - 4 -

2.4梁、柱截面尺寸的初步估计 - 8 -

2.4.1梁截面初选（⑥轴） - 8 -

2.4.2柱截面初选（⑥轴） - 9 -

第三章 侧移刚度的计算 - 11 -

3.1梁线刚度i_b的计算（I=2I₀） - 11 -

3.2 柱线刚度i_c的计算(I=I₀) - 11 -

3.3 相对线刚度计算 - 12 -

第四章 恒荷载作用下内力计算 - 14 -

4.1恒荷载标准值计算 - 14 -

4.2恒载作用下框架的所受荷载 - 16 -

4.2.1框架梁的恒载 - 17 -

4.2.2柱纵向集中恒荷载计算 - 22 -

4.3恒载作用下框架的内力计算 - 25 -

第五章 活荷载标准值计算 - 38 -

5.1活荷载标准值 - 38 -

5.2活载作用下框架所受荷载 - 38 -

5.2.1屋面与楼面活载 - 38 -

5.2.2 柱的集中力 - 40 -

5.3活载作用下框架的内力计算 - 42 -

5.3.1采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩 - 42 -

第六章 风荷载作用 - 51 -

6.1风荷载标准值 - 51 -

6.2 抗侧刚度D - 54 -

6.3风荷载作用下框架侧移计算 - 55 -

6.4 框架柱的剪力分配计算 - 57 -

6.5 框架柱反弯点高度的计算 - 59 -

6.6 框架柱端的剪力、弯矩及梁端的弯矩的计算 - 61 -

第七章 水平地震荷载作用 - 67 -

7.1重力荷载代表值的计算 - 67 -

7.1.1顶层重力荷载代表值 - 67 -

7.1.2三~五层重力荷载代表值 - 67 -

7.1.3二层重力荷载代表值 - 68 -

7.1.4底层重力荷载代表值 - 68 -

7.2 水平地震作用力的计算（基底剪力法） - 69 -

7.3 水平地震作用下框架的侧移计算 - 72 -

7.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） - 73 -

第八章 荷载和内力组合 - 81 -

8.1 梁的内力组合 - 83 -

8.1.1梁的内力组合计算 - 83 -

8.1.2框架梁组合的剪力设计值 - 90 -

8.2 柱的内力组合表 - 90 -

8.2.1 柱的内力组合计算 - 90 -

8.2.2柱的剪力设计值 - 97 -

第九章 框架梁、柱配筋 - 98 -

9.1 框架横梁配筋 - 98 -

9.2 框架柱配筋 - 102 -

第十章 板的配筋 - 117 -

10.1双向板按极限平衡法的计算 - 117 -

10.2双向板的截面设计与构造要求 - 118 -

10.2.1双向板厚度 - 118 -

10.2.2截面的弯矩设计值 - 118 -

10.2.3截面有效高度 - 118 -

10.2.4配筋计算 - 119 -

第十一 章 楼梯设计 - 125 -

11.1计算说明 - 125 -

11.1.1梯段板 - 125 -

11.1.3平台梁 - 126 -

11.2梯段板设计 - 127 -

11.2平台板计算（PTB1） - 128 -

11.4平台梁计算（TL1） - 131 -

第十二章 地基基础设计 - 133 -

12.1地基设计原则 - 133 -

12.1.2地基设计的基本要求 - 133 -

12.1.3设计荷载取值规定 - 133 -

12.2地基基础设计等级 - 133 -

12.3确定基础尺寸（以边柱⑥-B、⑥-F为例） - 134 -

12.3 地基承载力验算 - 134 -

12.4 基础受冲切承载力验算 - 135 -

12.5 基础底板配筋计算 - 136 -

12.6 确定基底尺寸 - 139 -

12.7 地基承载力验算 - 139 -

12.8 基础受冲切承载力验算 - 140 -

12.9 基础底板配筋计算 - 141 -

十三 手算电算分析对比 - 144 -

十四 结语 - 145 -

参考文献 - 146 -

绪 论

土木工程的核心就是基础设施的建设，则其对本科生实践操作能力的要求可想而知。毕业设计最深层次的目的是对我们大学四年间的知识进行归纳与整理分析，从而使我们未曾接触过实际项目的学生与结构设计初步接轨。虽热说现代科技的飞跃发展，使得如今建筑结构设计师的工作负担大大减轻，但是如果设计者没有一个清晰的结构概念，及其依赖计算机的结果，那么造成的结构概念知识的退化将会日益严重，没有任何人可以保证计算机不会出现错误，作为设计师必须能够从概念上去分析，计算结果的大致方向以及趋势！认识到这一点我们就逐渐明白，无论外界如何，我们始终还是需要动用我们的双手去理解和分析这一个个计算过程。且本毕业设计不仅仅要求掌握目前应用比较广泛的结构分析软件PKPM的建模及计算方法，还需进行手动计算。

在导师和前辈指导和严格要求下，我按照老师的时间节点完成《洪山区消防队公寓楼》项目，并加强自学能力、积极上手操作，虽然受到疫情影响交流困难，结构概念不清晰，结构设计程序不了解，我还是一一克服问题并完成了电算，绘制好了结构施工图。在电算过程中熟悉规范、看懂图集、借助建筑设计软件PKPM，我还可以对我所做的这个毕业设计的结构进行大胆的优化，再者，根据计算结果分析，同时利用探索者的快捷计算，我可以了解结构的受力以及构件受力的合理程度，从而合理地配并绘制好梁、柱、板、楼梯、基础等等部位的平法施工图。手算过程是我根据大学四年所学习的专业知识和算法选择一榀框架来计算荷载，并基于此完成计算书，可以说，是对我大学四年所学知识点进行的一次系统而综合的考察。做完这些工作之后我根据上述计算所得到的详细内力数值，选出各个截面中最不利截面并分析这些截面特性进行荷载组合，然后按照组合标准来计算各个构件的配筋。毕业设计是一个使我们本科生将所有专业知识融合运用的过程，对我们将来走向社会岗位是一个很好的思维以及专业素质的训练。

第一章 设计资料

1.1工程名称

洪山区消防队公寓楼

1.2工程概况

建筑总高度为23.2m,共6层，高为3.6m,屋面高1.6m,室内外高差为600mm,底层室内设计标高为±0.000，建筑总面积为5768。

1.3建筑等级

建筑物的耐久等级为二级，耐火等级为二级，防水等级为二级。

1.4设计荷载

基本风压：0.30kN/,采用50年一遇的风压值，地面粗糙程度为B类。