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摘 要

根据建筑方案图，本工程结构为四层现浇钢筋混凝土多层框架结构，建筑面积约4421.8m²。设计使用年限为50年；结构安全等级为二级；抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度值为0.1g，第三组；框架的抗震等级为二级；采用独立基础，地基基础设计等级丙级；建筑室内外高差400mm，室外标高即为现有自然地面标高。

根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求以及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构整体布置，确定各种结构构件的尺寸，选取一榀主要横向结构框架进行结构设计计算，用计算结构力学程序对该榀结构框架进行电算与手算结果进行对比分析；完成楼梯设计和基础设计；用PKPM软件对整栋框架结构进行SATWE电算；绘制出相关建筑和结构施工图。

通过本模拟设计，可使学生综合土木工程专业各课程的知识，了解建筑设计方法，熟悉结构设计与分析过程。

关键词：弯矩；剪力；配筋；抗震

Lianyungang City, Jiangsu Province, a Research Laboratory Building Design (Option One)

Abstract

According to the construction plan diagram, This project is a four-situ reinforced concrete structural frame structure multilayer, GFA 4421.8m2. Design life of 50 years; Structural safety rating of two; Seismic intensity of 7 degrees; The basic design earthquake acceleration is 0.1g, The third group; Seismic level framework for secondary; Using an independent foundation, Foundation Design Level C; Building interior height 400mm, Exterior elevation of the existing is natural ground elevation.

According to architectural design and structural loading, seismic requirements and aspects of the site geological conditions, reasonably structured selection and arrangement of the whole structure, determine the size of the various structural members, select a transverse specimens of major structural framework for structural design calculations, with the calculated structure structural mechanics framework program of the specimens of Computing and hand calculated results were compared; complete the stair design and basic design; PKPM software with the entire frame structure SATWE Computing; mapping out the structure of the building and construction plans.

Through this simulation designed to allow students a comprehensive knowledge of various civil engineering professional courses, understand architectural design approach, familiar with the structural design and analysis process.

Keywords: moment; shear; reinforcement; earthquake

1. 结构选型与布置

1.1 工程概况及设计资料

1.1.1 工程概况

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。工程的标准层柱网布置和剖面见附图。

根据建筑设计方案，本工程结构采用钢筋混凝土框架结构。

1.1.2 设计资料

1.气象资料

（1）基本风压值：W₀=0.55KN/m²

（2）基本雪压值：S₀=0.40KN/m²

2.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f_k=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。

3. 抗震设防烈度

（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。

1. 地基基础设计等级：丙级。

4. 荷载资料

（１）楼面活载：查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）,确定实验室楼面活荷载标准值为2.0KN/m²,实验楼走廊、楼梯楼面活荷载标准值为3.5KN/m²
　　　（２）不上人屋面：活荷载标准值为0.7KN/m²
（３）屋面构造：

10厚地砖面层

20厚1:3水泥砂浆找平层

50厚C30细混凝土刚性层

防水卷材一道

20厚1:3水泥砂浆找平层

100厚泡沫混凝土保温层

20厚1:3水泥砂浆找平层

100浇混凝土屋面板

12厚纸筋石灰粉平顶
（４）楼面构造:

水泥楼面：10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12厚纸筋石灰粉平顶
（５）围护墙体：

围护墙采用200厚混凝土空心小切块（容重2.36KN/m²），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷（容重3.6KN/m²）
　　　（６）门窗

门：

M1采用900*2100（b*h）单扇塑钢门

M2采用1200*2100（b*h）单扇塑钢门

M3采用3600*3000（b*h）组合塑钢门连窗

窗：

C1采用1800*2100（b*h）塑钢窗

C2采用1800*2100（b*h）塑钢窗

C3采用1800*2100（b*h）塑钢窗

1.2 结构选型与结构布置

1.2.1 结构选型

本工程选用钢筋混凝土框架结构

1.2.2 结构布置

1. 平面布置

本工程为多层建筑，建筑高度较小，考虑建筑设计方案以及抗震设防要求等因素，本 工程的平面现状选为矩形，其优点是简单、规则、对称，有利于抗震和施工。

2.立面布置

本实验楼共4层，底层层高3.6m，其余层高3.6m，女儿墙高0.9m，室内地坪设计标高为士0.000，室内外高差0.45m。

3.柱网布置及次梁设置

按设计任务书的要求，考虑到建筑的使用功能和结构的经济性，本工程柱网布置方式 为：横向3跨、跨度分别为8.1m，2.6m和8.1m;纵向14跨、柱距4.2m。可满足房间大空间的要求 和上部结构分割灵活的特点。

4.缝的设置

本工程地质条件良好，地基均匀，四周不设底层裙房，所以本工程可不设置沉降缝。 本工程长58.8m，小于现浇钢筋混凝土框架结构应设置伸缩缝的最大间距55m，故应设伸缩缝。本结构平面为矩形，房屋沿高度方向无错层，房屋各部分的刚度、高度及重量相差不大，故不设防震缝。

5.基础方案

本工程建设场地和地基条件较好，荷载分布均匀，建筑层数小于7层，根据《建筑地 基基础设计规范》第3.0.1条规定，该建筑的地基属于丙级地基。本建筑采用桩基础。根据场地的地质条件，取②层粉质粘土层为持力层，地基承载力特征值/ak=160kPa， 基础埋深取1.8m。

6.楼梯方案

根据建筑设计方案以及结构的经济性，本工程采用双跑的现浇板式楼梯。

本工程结构布置平面图如下

1. 计算简图及荷载计算

2.1 确定计算简图

根据结构平面布置图，选定具有代表性的XX轴线作为计算单元，如图1-1中的斜线 部分所示范围。框架梁柱节点为刚接，框架柱与基础固结；各杆件用轴线定位，框架梁跨度取柱子轴线之间的距离；初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高-1.2m。柱子的高度底层为h1=3.6 1.2-0.4=4.4m（初步假定基础高度0.4m）,其余各层柱高取下层结构楼面到上层结构楼面的距离，即h₂-h₅=3.6m. 柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心支中心的距离，三跨分别为：ι=8100mm、2600mm、8100mm。

由此确定该榀框架KJ-XX 的计算简图如图2-1所示。

图2.1 框架计算简图

2.2构件材料选择

混凝土：均采用C30混凝土（ƒ_c=14.3N/mm²,ƒ_t=1.43N/mm²）。

钢筋：直径≥12mm时选用HRB335钢筋，其余均采用HPB235钢筋。

2.3构件截面尺寸估算

2.3.1 框架柱截面初估

边柱：

中柱：

因为抗震等级为二级所以方柱截面尺寸不宜小于400，所以初步选取柱的截面尺寸：边柱和中柱都为b*h=400mm*400mm。

2.3.2 梁截面尺寸初选

各梁的截面尺寸按梁的跨度初步确定如下：

框架横梁、其他承重横梁和框架纵梁高h均取（1/8-1/12）L，L为梁的跨度。

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