论文总字数：61426字

摘 要

本设计主要进行了结构方案的抗震设计。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）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。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 抗震设计 钢筋混凝土设计

Abstract

The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames. 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 horizontal 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 can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. 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.

Keywords : frames, structural design, anti-seismic design

第一章 结构选型与布置

1.1 工程名称

本工程为实际应用课题，地点在连云港市，为某研究院实验楼，三跨四层，三层设办公室若干个，四层设置约110 m²大会议室1个，约70 m²小会议室2个，其余为实验室、环咨室、资料室等。要求采用钢筋混凝土多层框架结构。在正常情况下，本工程的合理设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。

1.2 建筑设计资料

1.2.1 气象资料

基本风压：0.55 kN/m2

基本雪压：0.4 kN/m2

1.2.2 抗震设防：地震烈度为7度

1.2.3 工程地质资料

1、本工程场地较平坦，废弃建筑已拆除，场地平整后室外绝对标高16.8m。

2、根据地质钻探，该场地天然地面下厚0.8m～1.2m为杂填土，其下为粘土层，黄褐色、可塑，厚8m，承载力标准值fk=200 Mpa，压缩模量7.4Mpa，下面为岩层。

3、建议以粘土层作为持力层，采用浅基础。

4、地下水位在天然地面下1.5米处，无侵蚀性。

5、场地无液化土层，Ⅱ类场地。

1.2.4 结构和基础的安全等级

（1）建筑结构的安全等级为二级。

（2）设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第三组。

（3）地基基础设计等级：丙级。

1.2.5 施工技术条件：本工程由建筑工程公司承建，设备齐全，技术良好。

1.2.6 材料供应：三材及一般材料能按计划及时供应。

1.2.7 水、电供应：由建设单位保证。

7、活荷载：详见《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）

第二章 确定计算简图

2.1 确定结构体系

本工程采用框架承重，现浇整体式钢筋混凝土楼板，墙体240厚蒸汽粉煤灰加气混凝土砌块。

2.2梁柱截面的确定

1、横向框架梁

1. 、截面高度h

框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高h=（1/12～1/8）L

h1=（1/12～1/8）L1 =（1/12～1/8）×8100 =675 ~ 1012.5mm

h2 = （1/12～1/8）L2 =（1/12～1/8）×2600 = 216.7 ~ 325mm

取h1=800mm，h2=400mm

（2）、截面宽度

b1=（1/3~1/2）h1=（1/3~1/2）×800=267~400mm

取b2 = b1 = 300mm

2、纵向框架梁

（1）、截面高度

h=（1/12～1/8）L =（1/12～1/8）×8400=800~1050mm.

取h1=800mm用于纵向框架梁。

（2）、截面宽度

b =（1/3~1/2）h1 =（1/3~1/2）×h1 =267~400mm

考虑梁截面宽度不宜小于200mm，取b=300mm

3、框架柱

本设计按层高的1/10取为300mm，同时参考类似工程经验，决定取柱的截面尺寸为500×500mm的方形柱。

2.3 结构平面布置

结构平面布置图

2.4 框架的跨度和柱高

1.框架跨度应取柱截面形心的距离。

2.框架柱的高度

框架的底层柱高从基础底面算至楼面标高处，根据地质资料的综合分析，初步确定采用独立和联合基础，基础顶面标高为-1.0米，故底层标高为4.7米。

中间层柱从下一层楼高算至上一层标高，故为3.7米。顶层柱标高亦为3.7米，见如下 计算简图：

2.5 框架计算简图及梁柱线刚度

屋面标准值

框架的计算单元如上图所示。本结构以框架柱基础顶面作为嵌固部位，框架梁与柱刚接。底层柱高度为基础顶至二层建筑楼面，梁跨度为柱截面形心与形心之间的距离。室内外高差为-0.45m，取基础标高为室外地坪以下0.50m，故基础顶标高至±0.000的距离为0.95m，二层楼面标高为3.70m,故底层柱高为4.65m。其余各层柱高(即层高)为从楼面算至上一层楼面距离。由此可得出框架梁荷载传递简图如下。

框架梁柱的线刚度计算

由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，对于中跨框架梁取I=2I0，对于边跨框架梁I=1.5I0(I0为梁截面惯性矩，不考虑楼板翼缘作用)。

A~B跨梁：i=EI/l=3.0×10^7×2×1/12×0.3×(0.7)^3/8.1=63500kN.m

B~C跨梁：i=EI/l=3.0×10^7×2×1/12×0.3×(0.5)^3/2.6=72100kN.m

C~D跨梁：i=EI/l=3.0×10^7×2×1/12×0.3×(0.7)^3/8.1=63500kN.m

第1层柱：i=EI/h=3.0×10^7×1/12×（0.5)^4/4.65=33602.15kN.m

第2层柱：i=EI/h=3.0×10^7×1/12×（0.5)^4/3.7=42229.73kN.m

第3层柱：i=EI/h=3.0×10^7×1/12×（0.5)^4/3.7=42229.73kN.m

第4层柱：i=EI/h=3.0×10^7×1/12×（0.5)^4/3.7=42229.73kN.m

令左上侧柱线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：

A~B跨梁相对线刚度：i'=63500÷33602.15=1.89

B~C跨梁相对线刚度：i'=72100÷33602.15=2.15

C~D跨梁相对线刚度：i'=63500÷33602.15=1.89

第1层柱相对线刚度：i'=33602.15÷33602.15=1

第2层柱相对线刚度：i'=42229.73÷33602.15=1.26

第3层柱相对线刚度：i'=42229.73÷33602.15=1.26

第4层柱相对线刚度：i'=42229.73÷33602.15=1.26

计算简图

2.6恒载标准值计算

1)屋面

2) 楼面一

标准层外纵墙自重

窗户自重=(2.4×2.1)×0.4=2.02kN

窗外墙体自重=[(3.7-0.7)×(8.4 8.4)/2-2.4×2.1]×(0.24×7.5 0.50)=46.37kN

保温层（80厚矿渣水泥）=[(3.7-0.7)×(8.4 8.4)/2-2.4×2.1]×0.08×14.5=23.39kN

粉刷=[(3.7-0.7)×(8.4 8.4)/2-2.4×2.1]×0.02×2×17=6.85kN

外纵墙荷载合计=墙体自重 窗户自重 保温层 粉刷自重=46.37 2.02 23.39 6.85=78.63kN

标准层内纵墙自重

门自重=(1×2.4)×0.2=1.01kN

门外墙体自重=[(3.7-0.7)×(8.4 8.4)/2-1×2.4]×（0.24×7.5 0.5）=52.44kN

粉刷=[(3.7-0.7)×(8.4 8.4)/2-1×2.4]×0.02×2×17=15.5kN

内纵墙荷载合计=墙体自重 门自重 粉刷自重=52.44 1.01 15.5=68.95kN

2.7 活荷载标准值计算

活载计算简图

1)屋面和楼屋面活荷载标准值

根据《结构荷载设计规范》GB40009-2012表4.1.1和表4.3.1

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