6层框架结构教学楼设计毕业论文

兰州工业学院本科毕业设计（论文） I 摘要 本设计为 6 层框架结构教学楼，总建筑面积约 6567m 2,主体结构高度 21.6m。地处 7 度抗震设防区域，场地土类为 2 类。结构设计是本设计的重点。本设计的计算内容主要 有：结构设计方面，先根据轴压比确定柱和梁的截面尺寸及梁跨度估算梁板截面，计算 出各构件的几何特征值和结构体系刚度特征值；然后对楼板进行内力计算和配筋；其次 是按其分配梁所受的水平荷载作用，计算建筑物的自重质量。用 D 值法计算水平风荷载 和地震作用下的内力和位移（其中用底部剪力法计算地震作用，本建筑物的质量和刚度 沿高度分布比较均匀、高度为 21.6m 小于 40m、以剪切变形为主，所以适用于底部剪力 法计算地震作用）。计算出建筑物在竖向荷载作用下产生的内力。思路是计算结构横方 向的总抗侧刚度，计算结构基本自振周期，计算在水平荷载下产生的内力。进行内力值 调幅后计算内力组合，以最不利内力进行梁、柱的配筋计算。按弹性方法对楼梯和基础 进行配筋。 关键词：关键词： 框架结构；抗侧移刚度；底部剪力法框架结构；抗侧移刚度；底部剪力法 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 II Abstract The design for the 5-storey frame structure of school building, a total construction area of about 3962.88m2, the main structure of an altitude of about 21.6 m. 7 degrees seismic fortification is located in the region, soil type is a category 2. Structural design is the focus of this design. The design of the main terms: structural design aspects: first axial compression ratio determined in accordance with columns and walls of the section size and beam span estimates beam cross section, calculated the geometric characteristics of the various components of stiffness and structural characteristics of the value system and secondly walls suffered their distribution is the level of load, the calculation of the quality of building self-respect.The calculation of the basic structure of the natural cycle, the calculation of the level of wind loads and seismic shear wall under the internal forces and displacement (of which calculated using shear at the bottom of the earthquake, the building Stiffness along the high quality and relatively uniform distribution, the height of 21.6m RE Vb故满足要求 2、抗剪计算 各梁均取 O V166.74KN（上表中最大值），框架梁主要承受次梁传来的 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 64 集中荷载，要考虑剪跨比，取为集中力荷载到节点边缘位置 a/ho（2400-250）/5603.843 取3 则由 O V1.05/（+1） 0 f bhf A/ ho tyvsv s，采用 HRB335 钢筋 sv A/s（1667401.05/（3+1）1.43300560）/3005600.632 选10 双肢箍，有 s248mm，在支座至集中荷载之间按加密要求取 s 100mm，在次梁之间取 250mm . SV As/ s b278.5/3001000.520.26ft/ yv f0.18 7.2 框架柱配筋 7.2.1 底层纵向受力钢筋计算 450450 外柱HRB400, y f y f360N/mm2， b 0.55，C30 s S , S 40，Nb1bfcbho1.00.5514.3450410 1451.09KN 配筋计算 经比较，底层柱，控制配筋的内力组合是 1、 112.71KN.m1203.57KN 2、102.85KN.m1621.59KN 表 7.9 底层柱配筋计算 内力组别12 0 eM/N 9363 i e 0 e+ea 11383 偏心矩增大系数1.151.17 e i e+h/2as 315452282 0c N f bh 0.30.2 0 (/ 2) () is SS ys N eha AA fha 7811490 钢筋选择（每侧） 416（804）422（1540） eah/30450/303 故 C 柱 0.2 0c f bh0.21.014.3450410527.7KN REC V 均满足要求 7.3.3 箍筋计算 B 柱：0.3fcA0.314.3450450868.73KN3，取3 由 RE V1.05/（+1） 0 f bhf A/ ho tyvsv s/s ho+0.056N， sv A/s（548001.05/（3+1）1.434504100.056162159）/270 4100.31 选10 双肢箍。Ast1,v78.4，则 s253，实配 s200mm C 柱：0.3fcA0.314.3450450868.73KN3，取3 sv A/s（370001.05/（3+1）1.434504100.056162159）/270 4100.21 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 67 选8 双肢箍，Ast1,v50.3，则 s239.5，实配 s200mm 7.3.4 箍筋构造要求 箍筋加密区 加密区长度：A 柱h450mm， n H/b4200/6700mm B 柱h450mm， n H/b4200/6700mm 均取 700mm，0.00 上下 500mm 范围也同样加密 直径 d8，取 d10 间距 柱根处 100mm，其余 100mm 肢距 不大于 250mm，和 20 倍箍筋直径（200mm） 7.4 顶层柱纵向受力钢筋计算 7.4.1 450450 外柱HRB400, y f y f360N/mm2， b 0.55，C30 s S , S 40，Nb1bfcbho1.00.5514.3450410 1451.09KN 7.11 配筋计算 控制截面内力N130.52Kn， M=110.38 Kn.m N241.8 Kn，M42.31 Kn.m 0 eM/N 845175 i e 0 e+ea 865195 1.131.16 e i e+h/2as 1162411 0c N f bh 0.050.09 0 (/2) () is SS ys N eha AA fha 666756 钢筋选择 416（804）416（804） eah/30450/30 REB V M/V 0 h82.8/20.80.468.73，取 3 故 C 柱 0.2cfcbho0.21.014.3500460657.8KN REC V 均满足要求 箍筋计算 B 柱：0.3fcA0.314.3450450868.73KN3，取3 由 RE V1.05/（+1） 0 f bhf A/ ho tyvsv s/s ho+0.056N， sv A/s（548001.05/（3+1）1.434504100.056162159）/270410 0.31 选10 双肢箍。Ast1,v78.4，则 s253，实配 s200mm C 柱：0.3fcA0.314.3450450868.73KN3，取3 sv A/s（370001.05/（3+1）1.434504100.056162159）/270410 0.21 选8200 双肢箍，Ast1,v50.3，则 s239.5，实配 s200mm 配箍构造要求 箍筋加密区： 加密区长度： B 柱h450mm， n H/b3600/6600mm C 柱h450mm， n H/b3600/6600mm 均取 600mm，0.00 上下 600mm 范围也同样加密 直径 d8，取 d10mm 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 70 间距 柱根处 100mm，其余 100mm 肢距 不大于 250mm，和 20 倍箍筋直径（200mm） 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 71 8 楼梯结构设计 教学楼楼梯间开间为 6m，其进深为 7.2m。采用板式楼梯底层，共 26 级踏步，踏步宽 0.28m，其踏步的水平投影长度为 120.28=3.36m。楼梯均 为等跑楼梯，共 24 级踏步，踏步宽 0.3m，其踏步的水平投影长度为 110.3=3.3m。楼梯的踢面和踏面均采用瓷砖面层，踏面采用防滑处理，底 面为水泥砂浆粉刷。混凝土强度等级 C30，板采用 HRB335 钢筋，梁纵筋 采用 HRB335 钢筋。 8.1 楼梯板计算 板倾斜度tan=150/300=0.5cos=0.894 设板厚 h=120mm，h=1/301/25=118142 mm 板厚满足要求 取 1m 宽板带计算。 8.1.1 荷载计算： 表 8.1 梯段板的荷载 荷载种类荷载标准值（KN/m） 恒载 30 厚瓷砖（0.3+0.15）0.55/0.3=0.825 三角形踏步0.30.1525/2/0.3=1.875 斜板0.1225/0.894=3.356 板底抹灰0.0217/0.894=0.38 小计6.436 活荷载2.5 荷载分项系数rG=1.2rQ=1.4 设计值：g=1.26.436=7.723 KN/m q=1.42.5=3.5KN/m 基本组合的总荷载设计值g+q=7.723+3.5=11.223 KN/m 8.1.2 截面设计 板计算跨度mbll no 4 . 2 跨中最大弯矩M=（g+q）lo2/10=11.2232.42/10=6.46 KNm h0=120-20=100 mm s =M/（fcmbh02）=6.64106/(1.014.310001002)=0.045 rs=0.948 As=M /（rsfyh0）=6.46106/(0.948300100)=681 mm2 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 72 选10100,实有 As=714 mm2, 分布筋8200， 8.1.3 板计算跨度 跨中最大弯矩M=（g+q）lo2/10=11.2231.52/10=2.56 KNm h0=120-20=100 mm s =M/（fcmbh02）=2.56106/(1.014.310001002)=0.018 rs=0.948 As=M /（rsfyh0）=2.56106/(0.948300100)=90 mm2 选8200,实有 As=251 mm2, 分布筋8200 8.2 平台板计算 取平台板厚 h=120mm，取 1m 宽板带计算。 8.2.1 荷载计算 平台板的荷载： 表 8.2 平台板荷载 荷载种类荷载标准值（KN/m） 恒载 30 厚瓷砖0.55 100 厚混凝土板0.1225=3.0 板底抹灰0.0217=0.34 小计3.89 活荷载2.5 荷载分项系数rG=1.2rQ=1.4 设计值：g=1.23.89=4.67 KN/mq=1.42.5=3.5KN/m 基本组合的总荷载设计值p= g+q =8.17KN/m 8.2.2 截面设计： 靠窗的平台板： l0=2000-125+100/2=1.925m M=(g+q)l02/8=8.171.9252/8=3.78KNm S =M/（ c fbf，h02）= 2 6 8010003 .140 . 1 1078. 3 =0.04 =1-（1-2s）1/2=0.041 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 73 As= c fb，h0/ y f= 300 8010003 .140 . 1041. 0 =156 mm2 选8200,实有 As=251 mm2, 分布筋8200, 支座按构造要求配筋 靠走廊的平台板： l0=1600-125+100/2=1.525m M=(g+q)l02/8=8.171.5252/8=2.37 KNm s =M/（ c fbf，h02）= 2 6 8010003 .140 . 1 1037. 2 =0.025 =1-（1-2s）1/2=0.023 As= c fb，h0/ y f= 300 8010003 .140 . 1023. 0 =87.5mm2 选8180,实有 As=157 mm2, 分布筋8200, 支座按构造要求配筋 8.3 平台梁计算 设平台梁截面b=250mmh=300mm 8.3.1 荷载计算： 表 8.3 平台梁 1 的荷载 荷载种类荷载标准值（KN/m） 恒载 梁自重0.25（0.3-0.1）25=1.2 梁侧及底抹灰2（0.3-0.1）+0.250.0217=0.218 平台板传来3.89（2.0+0.245）/2=4.366 梯段板传来6.4363.6/2=11.58 小计17.36 设计值： 1 g=（1.2+0.218+11.58）1.2=15.59 KN/m 2 g=43661.2=5.239 KN/m 活荷载：梯段板传来：2.53.6/2=4.5 KN/m 平台板传来：8 . 212. 0 2 2 5 . 2 KN/m 设计值：3 . 64 . 15 . 4 1 qKN/m 92. 34 . 18 . 2 2 qKN/m 平台梁 2 的荷载：b=250mmh=300mm 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 74 表 8.4 平台梁 2 荷载 荷载种类荷载标准值（KN/m） 恒载 梁自重0.25（0.3-0.1）25=1.2 梁侧及底抹灰2（0.3-0.1）+0.250.0217=0.218 平台板传来3.89（1.6+0.245）/2=3.58 梯段板传来6.4363.6/2=11.58 小计16.57 设计值： 1 g=（1.2+0.218+11.58）1.2=15.59 KN/m 2 g=3.581.2=4.29 KN/m 活荷载：梯段板传来：2.53.6/2=4.5 KN/m 平台板传来：8 . 212. 0 2 2 5 . 2 KN/m 设计值：3 . 64 . 15 . 4 1 qKN/m 92. 34 . 18 . 2 2 qKN/m 8.3.2 截面设计 TL1： 计算跨度 l0=1.05ln=1.05（6-0.25）=6.037 m 支座最大剪力： nn lqglgqV 2211 2 1 2/ 2 1 = 037. 6 2 92. 3239. 5 2/037. 63 . 659.15 2 1 =KN68.60 跨中最大弯矩： M=(g1+q1)l02/8/2+(g2+q2)l02/8 =(15.59+6.3) 6.0372/8/2+(5.239+3.92) 6.0372/8=91.58KN 截面按倒 L 形计算， bf，=1006037.6 6 1 6 1 o lmm 按梁净距考虑mm s bb n f 1250 2 2000 250 2 不按梁的高度 f h考虑： h0=300-35=265 mm 由于4 .0265/100/ of hb取mmbf1006 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 75 mKN h hhbf f offc 29.309) 2 100 265(10010063 .140 . 1) 2 ( 1 mKN58.91属第一类 T 形截面。 s =M/（fcmbh02）=91.58106/（1.014.310062652）=0.09 rs=0.968 As=M /（rsfyh0）=91.58106/（3000.968265）=1190 mm2 选 420 实有 As=1256 mm2 受剪承载力计算： VKNbhf occ 37.2272652503 .140 .125.025.0 截面尺寸满足要求 KNVKNbhf ot 68.60664.6326525043. 17 . 07 . 0 仅需按构造要求配置箍筋 选用双肢8200, TL2： 计算跨度 l0=1.05ln=1.05（6-0.25）=6.037 m 支座最大剪力： nn lqglgqV 2211 2 1 2/ 2 1 = 037. 6 2 92. 329. 4 2/037. 63 . 659.15 2 1 =KN82.57 跨中最大弯矩： M=(g1+q1)l02/8/2+(g2+q2)l02/8 =(15.59+6.3) 6.0372/8/2+(4.29+3.92) 6.0372/8=87.26KN 截面按倒 L 形计算， bf，=1006037.6 6 1 6 1 o lmm 按梁净距考虑mm s bb n f 1250 2 2000 250 2 不按梁的高度 f h考虑： h0=300-35=265 mm 由于4 .0265/100/ of hb取mmbf1006 mKN h hhbf f offc 29.309) 2 100 265(10010063 .140 . 1) 2 ( 1 mKN58.91属第一类 T 形截面。 S =M/（fcmbh02）=87.26106/（1.014.310062652）=0.086 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 76 rs=0.969 As=M /（rsfyh0）=87.26106/（3000.969265）=1132.72mm2 选 420 实有 As=1256 mm2 受剪承载力计算： VKNbhf occ 37.2272652503 .140 .125.025.0 截面尺寸满足要求 KNVKNbhf ot 82.57664.6326525043. 17 . 07 . 0 仅需按构造要求配置箍筋选用双肢8200。 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 77 9 基础设计 9.1 荷载计算 根据毕业设计任务书中的资料，整理出此表。 表 9.1 基础资料表 层次土类平均厚度 （m） 承载力特征 值() ak fkpa 重度 （KN/m3） 1人工填土0.89016.5 2中砂0.910016.0 3粘土2.517518.5 4砾石层5.59518.6 5粉质粘土8.021021.4 B 柱：柱的截面尺寸为：450450mm；N max=1088 KN， M max=126KN.m，V max=150KN.m 桩的材料和尺寸 根据任务书资料，确定第 4 层粘土为桩端持力层。采用钢筋混凝土预制桩， 桩截面为圆桩，直径为 350mm，桩长为 12m。承台埋深 2.0m ，桩顶嵌入承台 0.05m，则桩端进持力层 3.95m。 桩材料：混凝土 C30，钢筋 HRB335，承台混凝土 C30. 9.1.1 确定单桩竖向承载力特征值 1、桩材料强度 , 3 .14fc c 0.75， A=350350=122500 mm2 Ra=A cc f14.30.75122500=1313.81 KN 2、根据公式 桩尖土端承载力：粘土 L I =0.725，入土深度 14m，查表得.kpaqpk2120 桩侧的摩擦力：粉质粘土 l i=1.02， 1 q=24kpa 饱和软粘土 l i=1.45， 2 q=24kpa 粘土 l i=0.725， 3 q=68.5kpa ppkisik p ukAqlquQ =40.35（242.0245.568.53.95）21200.35 2 =890.505KN 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 78 a R = k Quk =890.505/2=445.25KN,取 a R=445.25KN 4、桩数量及布置 设桩承台平面尺寸为 2.45m2.45m，F=1088KN，承台和覆土重 G=2022.452.45=320（KN） n=1.1 25.445 3201088 =3.2 取 n=4 根。桩中心距 s=1.1m3d=1.05m. 5、桩基承载力和沉降验算 1、轴心竖向力作用下 )(25.445352 4 3201088 KNR n GF Q a kk k ，满足要求 偏心竖向力作用下 2 max i yk kk x xM n GF Qkmx =352+ )3 . 355. 0(4 )5 . 1150126( 22 = 359.84V=269.781079.12KN，满足要求 B-B 截面 ,25. 0107. 0, 9 . 0,1400,700,450,2000 02021 xhsxx mmhmmhmmbmmb 取 0.25，4 . 1 125. 0 75. 1 ， mmb b b h h b x x x x 3150)1 (5 . 01 1 1 2 0 20 0 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 82 00hbfyths =7851.34KNV=589.062356.24KN，满足要求 （4）承台局部受压计算 N=8F l=3162.16KN445.25KN, 满足要求 9.3.2 吊装点 桩的截面尺寸半径为 400 ，桩长 10m，箍筋为热轧 HRB335 级钢筋 yvf 300Mpa, 钢筋保护层为 35mm，混凝土强度等级 C30。因桩的长度不大，桩 的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一个位置。 吊装点为 0.207L，0.586L 和 0.207L 具体见下图 桩的吊装位置 9.3.3 桩的主筋计算 控制弯矩为吊立时的情况 取动力系数为 1.5 maxM 0.04290.35 2 2512 2 1.5=28.38KN.m 0 h =315mm b = 0.550 058. 0 3153503 .140 . 1 1038.28 2 6 2 01 bhf M c s s211 0.059 0 h hw 9.3.4 桩的箍筋计算 0 h hw 360/4000.9 min,sv , 满足 临夏自治州腾飞中学综合教学楼设计 84 结论 转眼间，大学最后一门课程毕业设计已完成，此时的我只想说真的不容易。 原来的课程设计都是某些局部设计，而毕业设计是整体设计，所有要从各方 面去考虑各种因素，是一项枯燥但有乐趣的工作。 在前期设计当中遇到了好多问题，但在指导老师及同学的帮助下，我逐渐将 所学的东西串起来应用到设计中，再也没有出现哪些幼稚性的问题，设计也越来 越顺手，慢慢走上了正轨。 在用计算机画图当中，我对斯维尔、PKPM 等有了更多的了解，操作也慢慢 熟练了，对用计算机制图有了更多的认识和了解，为我以后的工作打下了良好的 基础。 整个设计最大的问题就是对于一榀框架结构的计算， 它要求将所学的专业知 识全部联系起来。刚开始计算的时候就毫无头绪，无从下手，最后翻阅各种资料 对计算有了思绪，慢慢的算起来得心应手，越来越顺利。最后再用 PKPM 验算 出图，大大减小了工作量。 在我的不懈努力下毕业设计已然完成，看着自己的成果，我被自己感动了。 通过这次毕业设计让我了解的设计的全过程，其中的辛酸和乐趣只有自己知道， 当然也培养了我在结构方案设计和计算中的操作能力，养成一种配合意识。在实 际工作中形成全面思考。全面协调的思想，从而养成责任意识。 兰州工业学院本科毕业设计（论文） 85 参考文献 1 申晋,朱维申,赵阳升.三峡永久船闸高边坡岩体裂隙分布的分形研究J.岩土力学 学报,1998,20(5):35-39. 2 谷钰,李辉,牛汝良,等.推动实习基地建设提高实践教学水平J.实验室科 学,2010(1):170-172. 3 赵沁平.DVENET分布式虚拟环境M.北京：科学出版社,2012:68-73. 4 刘文锋.混凝土设计原理. 5 建筑抗震设计规范 GB 50011-2010. 6 熊丹安，