摘 要

本次选题为中学教师倒班楼设计，设计层数为六层，选择混凝土框架结构体系进行设计。本次设计包含建筑设计和结构设计，建筑设计主要目的是根据规范对结构进行设计，以满足其功能需求，并绘制建筑平、立、剖面图以及设计详图。结构设计主要内容为结构计算及结构施工图的绘制。其中结构计算包括；梁柱截面估算，荷载计算，混凝土板配筋，内力计算和组合，框架构件配筋设计以及基础设计。在计算过程中，竖向荷载的分析计算方法为分层法，配合使用的为弯矩分配法，计算风荷载使用的方法为D值法，而地震作用则是使用D值法和底部剪力法。本设计的设计依据为建筑行业的各种规范，在设计过程中严格按照规范对结构进行计算分析。

关键词:砼框架结构；内力调整；抗震设计；荷载组合

Abstract

This topic is the design of the middle school teachers' shift building. The number of floors is six. The concrete frame structure system is selected for the design. This design includes architectural design and structural design. The main purpose of architectural design is to design the structure according to the specifications to meet its functional requirements, and draw the architectural plan, elevation, section and design details. The main content of structural design is structural calculation and drawing of structural construction drawing. Among them, structural calculation includes: beam column section estimation, load calculation, concrete slab reinforcement, internal force calculation and combination, frame member reinforcement design and foundation design. In the calculation process, the analysis and calculation method of the vertical load is the layered method, the combined method is the moment distribution method, the calculation method of the wind load is the D-value method, and the seismic action is the D-value method and the bottom shear method. The design basis of this design is various specifications of the construction industry. In the design process, the structure is calculated and analyzed in strict accordance with the specifications.

Key Words：Concrete frame structure; internal force calculation; reinforced concrete; seismic design; load combination

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 设计条件及设计资料 1

1.1.1 气象资料 1

1.1.2 工程地质资料 1

1.1.3 结构设计资料 1

1.2 设计依据 1

1.2.1 建筑设计 2

1.2.2 结构设计 2

第2章 结构布置 3

2.1 结构类型及布置 3

2.2 构件截面初选 5

2.2.1 板截面尺寸初选 5

2.2.2 梁截面尺寸初选 5

2.2.3 柱截面尺寸初选 5

2.3 刚度计算 6

第3章 荷载统计 16

3.1 恒荷载计算 16

3.2 活荷载及雪荷载计算 18

3.3 风荷载计算 19

3.3.1 风荷载标准值计算 19

3.3.2 抗震变形验算 20

3.4 地震荷载计算 21

3.4.1 各层重力荷载代表值计算 21

3.4.2 结构自振周期计算 22

3.4.3 水平地震作用标准值计算 22

3.4.4 抗震变形验算 23

第4章 楼（屋）面板设计 24

4.1 屋面板设计 24

4.1.1 设计资料 24

4.1.2 荷载统计 24

4.1.3 荷载组合 24

4.1.4 内力计算及配筋 24

4.2 楼面板设计 36

4.2.1 设计资料 36

4.2.2 荷载统计 36

4.2.3 荷载组合 36

4.2.4 内力计算及配筋 36

第5章 框架内力计算 46

5.1 恒载作用 46

5.1.1 计算简图及过程 49

5.1.2 内力图 55

5.2 活载作用 59

5.2.1 计算简图及过程 62

5.2.2 内力图 66

5.3 风荷载作用 69

5.3.1 计算简图及过程 70

5.3.2 内力图 73

5.4 地震作用 77

5.4.1 计算简图及过程 77

5.4.2 内力图 80

第6章 荷载组合 84

6.1 弯矩调幅 84

6.2 内力组合 85

第7章 框架构件设计 102

7.1 设计内力 102

7.1.1 梁设计内力的选择 102

7.1.2 柱设计内力的选择 102

7.2 框架梁配筋设计 102

7.2.1 设计大致步骤 102

7.2.2 底层框架梁截面设计 102

7.2.3 二~六层梁截面配筋设计 106

7.3 框架柱截面配筋设计 109

7.3.1 设计大致步骤 109

7.3.2 底层框架柱截面设计 109

7.3.3 二到六层框架柱截面设计 119

第8章 楼梯设计 122

8.1 结构布置 122

8.2 梯段板设计 123

8.2.1 荷载计算 123

8.2.2 荷载组合 123

8.2.3 内力计算 123

8.2.4 配筋计算 124

8.3 平台板设计 125

8.4 平台梁设计 126

8.5 梯柱设计 127

第9章 基础设计 128

9.1 基础布置 128

9.2 柱下独立基础 129

9.2.1 C轴柱下独立基础设计 129

9.2.2 B轴柱下独立基础设计 133

9.2.3 A轴柱下独立基础设计 137

结论 141

参考文献 142

致谢 143

绪论

随着科技的发展，现代建筑的形式各种各样，其结构形式也是不拘泥于普通结构，但是混凝土框架结构仍然是最传统也是较为不错的设计，在本次设计当中，我所采用的结构类型也是混凝土框架结构。

本设计为学校教师倒班楼的设计，倒班楼就类似于住宅建筑，其建筑功能与住宅类似。混凝土框架结构传力途径清晰，各构件各自分工，设计方法完善成熟，其空间布置灵活，形式多变，能够很好的满足教师倒班楼的各种功能需求。

框架结构以梁柱为主要受力构件，二者连接形成承重结构体系。在框架结构中，梁板柱的受力及传力路径明确，竖向荷载通过屋面和楼面板集中在梁上，再传递到框架柱上，而水平荷载由框架柱承担，最后两种荷载经由柱传向地基。对于结构中的墙体而言，其作用仅限于分隔空间和保温隔热，并不承重，这与砌体结构是最本质的区别。框架结构的结构布置灵活，抗震性和整体性良好。但是框架结构存在的问题同样也有许多，例如在梁柱节点处的应力过于集中、结构侧向刚度小以及水平方向的层间位移大等。针对其所存在的缺点，我在设计中根据相关规范要求，对一些指标进行了控制，使其满足规范的要求。

设计条件及设计资料

气象资料

风荷载：基本风压0.2kPa，B类地区；基本雪压：0.25kPa

工程地质资料

根据勘察报告，地面向下各层依次为：地表以下0.4m内均为杂填土，地基承载力特征值f_ak=100kPa，容重17kN/m³；0.4m～10m内为普通粘土，地基承载力特征值f_ak=390kPa，容重18kN/m³。土壤最大冻结深度0.3m；地下水位为-12m，水质无侵蚀性；基础场地类别：Ⅱ类

结构设计资料

结构设计使用年限：50年；建筑物安全等级：二级；抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组

设计内容

建筑设计

建筑设计部分主要是根据相关建筑设计规范，进行建筑设计以满足建筑的各种功能需求。建筑设计部分内容有建筑平立剖以及各种大样图的设计与绘制，同时建筑施工图也是下一阶段结构设计的依据。

结构设计

结构设计目的是对已有建筑施工图的建筑进行结构计算与分析，为后面的施工设计提供设计依据，同时结构设计也是设计中最重要的一环，结构设计的结果直接会影响该建筑的使用性能以及结构安全性。结构设计的主要内容有：梁柱截面选择，各种荷载统计计算，结构内力分析，内力组合与组合以及构件设计等，通过这一系列的过程完成建筑的结构设计，为建筑的现场施工提供依据。同时结构设计也是检验土木工程毕业生本科所学的关键一环，结构设计可以系统的考核学生的综合能力，也是为学生踏入社会工作的一个台阶，因此设计中结构设计是最重要的内容。

结构布置

结构类型及布置

本倒班楼设计为六层砼框架结构，占地面积约为57m×14m，从基础顶部计算，底层层高为3.6m，其余各层均为2.8m，室内外高差为0.30m，房屋建筑高度为16.80m。手算部分取其中一榀框架进行，建筑结构计算机辅助计算见PKPM，结构布置图及框架计算简图见图2.1和图2.2