某实验楼框架结构设计计算书 - 图文

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赠与读者：亲爱的读者，你好！由于本人水平有限，该结构设计中不免有错误，仅供参考而已，切勿照抄，望读者自己独立完成其中的计算，努力提高自己的水平??

某高校实验中心框架结构设计

作者： 指导老师：

****大学 **学院 地址 邮编

摘 要:实验中心教学楼作为一个满足正常教学和实验的公共建筑，根据任务书和其使用功能要求进行其平面布置及结构的设计。本设计中选取框架结构型式，并进行结构平面布置，确定楼盖形式为双向板肋梁楼盖。在板的设计过程中，先后进行了荷载计算，内力分析，并进行了截面配筋。并进行了板式楼梯设计。在框架结构设计中选取一榀横向框架进行设计，综合考虑恒载、活载和风载的综合的作用，在竖向荷载作用下内力分析采用弯矩二次分配法，水平荷载作用下的内力分析采用D值法，通过内力分析结果进行框架梁、柱的设计。框架结构基础采用柱下独立基础和联合基础并用两种形式。

关键词:框架结构设计 双向板楼盖 板式楼梯 柱下独立基础

1 引言

随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，建筑框架结构设计作为现行比较常用的实际模式，已经广泛应用在各类建筑中。结构设计的目的通常有两个，一是满足使用功能要求，二是节约经济 。结构的基本功能要求是：安全性，适用性和耐久性。框架结构主要由梁、柱和板构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。框架结构体系的优点是：建筑平面的布置灵活，能获得较大空间；结构抗震性能较好；计算理论比较成熟；在一定的高度范围内造价经济等等。

二、工程概况与设计资料

2.1 设计任务概况：

现拟建某高校实验中心框架结构设计工程，该建筑位于某大学内，交通便利，其主要功能如下：

各层设有实验室、准备室、卫生间，总建筑面积约5200平方米，层高3.6米，采光通风情况良好，要求学生进行建筑设计，绘制建筑施工图，然后根据建筑施工图确定结构布置方案，并进行结构设计和结构施工图的绘制。

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1.楼面板的设计:(1)双向板荷载计算；(2)双向板的内力计算；（3）双向板配筋设计

2.楼梯设计:(1)梯段板设计；(2)平台板设计；(3)平台梁设计

3.梁、柱的荷载计算：(1)包括重力荷载计算；(2)框架侧移刚度计算(取横向框架)；(3)风荷载作用下内力计算；(4) 恒荷载作用下内力计算；（5）活荷载作用下内力计算；（6）框架内力效应组合

4.框架梁、柱设计:(1)框架梁配筋设计；(2)框架柱配筋设计

5.基础设计:(1)确定基础尺寸；(2)荷载计算；(3)验算基础高度；(4)基础底板配筋计算

2.2 设计资料：

2.2.1 水文地质条件

(1)地形概述

拟建场地地形平缓，地面标高为3.1——6.1米。 (2)地下水情况

根据《工程地质勘查报告》得知地下水标高10.3——10.7米，经取样分析得知对混凝土无侵蚀作用。

(3)土层分布概况

第一层为杂填土，厚度为1.0米左右；

第二层为粉质粘土，平均厚度约为1.2米左右，底层标高为10.9米，地

基承载力标准值fk=195KPa；

第三层为粘土层，平均厚度为6米左右，底层标高在7.1——9.1米，地

基承载力标准值fk=225 KPa；

第四层未钻透；

根据以上条件，建议持力层置于第三层。

2.2.2 气象条件

该地区常年主导风向为东南风，基本风压0.35KN/m2 ，基本雪压0.6KN/m2。

三、结构设计的原则与选型

3.1 结构设计的一般原则

3.1.1 结构设计目的

工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。先进合理的设计对于改建、扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。因而建筑结构设计的基本目的就是要在

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一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能和使用要求。 3.1.2 结构设计的一般原则

为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：符合设计规范；选择合理的结构设计方案，做到刚柔并济；减轻结构自重；采用先进技术。

3.2 结构选型

3.2.1 结构体系选型

对于一般多层民用建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有混合结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。

由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，而框架剪力墙结构多用于10—25层的高层建筑。基于框架结构其延性较好，横向侧移刚度较大，柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间，适用于需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。故该五层实验中心教学楼选用框架结构。 3.2.3 框架施工方法

钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。 现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满足使用要求。故框架采用现浇施工方法。 3.2.4 其他结构选型

(1) 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚100mm。 (2) 露面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，露面板厚100mm。 (3) 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。

(4) 过梁：门窗过梁均采用钢筋混凝土梁，并部分采用纵向框架兼做窗过梁。 3.2.5 梁柱截面尺寸

横向框架梁(边跨) h=(1/12—1/6)l b=(1/2—1/3)h 取h=500mm，b=250mm 横向框架梁(中跨) 取h=500mm，b=250mm 纵向框架梁(边跨) 取h=500mm，b=250mm 纵向框架梁(中跨) 取h=500mm，b=250mm 横向次梁 取h=400mm, b=250mm

框架柱 b=(1/15—1/20)l h=(1—1.5)b

取h=500mm，b=500mm

3.2.6 楼面板的结构尺寸选择

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楼面板均为现浇做法，按高跨比条件，要求板厚h=1950/40=49mm,考虑到钢筋布置及钢筋布置混凝土的抗裂度和扰度过大的原因，取h=100mm

四、楼盖的设计（按弹性理论进行设计）

L02/L01 =6000/3600<2,故按双向板计算

楼盖结构平面布置图如图4-1所示，对下图所示各区格编号，共分为四类，即A、B、C、D,已示图中。

图４-1 结构平面布置图

基本数据：材料：混凝土C25，钢筋采用HPB235、HRB335。

楼面做法：采用标准水磨石地面，20mm石灰砂浆抹灰；

4.1 荷载计算

取一米宽板带 恒荷载标准值

100mm厚钢筋混凝土现浇板 25×0.10=2.5KN/m2

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水磨石面层 0.65KN/m2 20mm厚石灰砂浆抹灰 0.02×17=0.34 KN/m2

合 计: 3.49KN/m2 活荷载标准值 2.0KN/m2 对走廊部分活荷载取 2.5KN/m2

恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4,于是板的

恒荷载设计值 g=1.2×3.49=4.2 KN/m2 活荷载设计值 q=1.4×2.0=2.8 KN/m2

g+q=4.2+2.8=7 KN/m

g+1/2 q=4.2+1.4=5.6 KN/m2

1/2 q=1.4 KN/m2

走廊部分荷载设计值 q=1.4×2.5=3.5KN/m2

g+q=4.2+3.5=7.7 KN/m2

g+1/2 q=4.2+1.75=5.95KN/m2

1/2 q=1.75 KN/m2

2

4.2 计算跨度

内跨：lo=lc(轴线间距离) 边跨：lo=lc-240+100/2

各区格板的计算跨度列于下表4-1中。

4. 3 弯矩计算

跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。计算时混凝土的泊松比取0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。

根据不同支撑情况，整个楼盖可以分为A、B、C、D四种区格板。 A区格板： l01/l02=0.67,查表得

m1=(0.0335+0.2×0.0096)×5.95×2.42+(0.0723+0.2×0.0281)×1.75×2.42=2.105kN?m

m2=(0.0096+0.2×0.0335)×5.95×2.42+(0.0281+0.2×0.0723)×1.75×2.42=0.987kN?m

m

′

1= m

″

1

=-0.07536×7.7×2.42= -3.342 kN?m

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