100702120仝尧 计算书 (2)

本科毕业设计(论文)

西安达泰电子公司研发楼设计(B方案)

院 系： 建筑工程学院 学科专业： 土木工程 学 生： 仝尧 学 号： 100702120 指导教师： 雷艳春

2014年 6月

前 言

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

本组毕业设计题目为《西安达泰电子公司研发楼设计（B方案）》。在设计前期，我温习了《混凝土结构设计》、《结构力学》、《房屋建筑学》、《结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到雷艳春老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。 毕业设计的四个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD及天正软件的应用，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。

框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

二零一四年六月十日

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专业名称： 土木工程

教研室（系）主任：

批准日期：

西安工业大学毕业设计（论文）任务书

院（系）： 建筑工程学院 专业： 土木工程 班级： 学生姓名：

一、毕业设计（论文）题目： 西安达泰电子公司研发楼设计（Ｂ方案） 二、毕业设计（论文）工作自 2014 年 02 月 24 日起至 2014 年 6 月 15 日止

三、毕业设计（论文）进行地点： 西安工业大学校内 四、毕业设计（论文）的内容：

1、课题背景和意义：该工程位于西安市区。该科研楼的组成包括各部门办公室、档案室、会议室、研发中心、试验中心等。该工程拟采用钢筋混凝土结构，主体为六层，抗震设防烈度为八度，要求进行抗震设计。选此题目对于土木工程专业房屋建筑方向的学生来说是一个很好的综合性学习和锻炼，通过这次毕业设计，对前几年所学的各科专业知识进行综合运用，从建筑设计到结构分析计算过程，使学生深入掌握建筑设计、结构设计的基本原理，加深对结构设计的概念和方法的理解，熟悉和掌握设计规范的要求；同时对培养学生综合素质，实践能力和创新能力都起着非常重要的作用，为学生以后工作中进行实际工程设计打下良好的基础，也达到了全面考查学生综合运用知识能力的目的。

2、设计(论文)的主要内容及技术指标：经有关部门批准，该楼建筑面积6000m2（允许在5%范围内

调整），建筑层数主体为6层。设计要求完成建筑设计和结构设计两大部分内容.

主要设计内容：1、建筑设计：完成建筑设计说明书和建筑施工图。建筑设计说明书包括平面设计、立面造型、剖面处理方法等，以及防火、疏散方面的考虑，主要构造做法等。建筑施工图包括建筑物平面图、剖面图、立面图及构造详图等。2、结构设计：完成结构计算书和结构施工图。结构设计包括结构布 置及初选截面尺寸，梁、柱刚度计算、竖向荷载作用下的结构的内力计算、荷载效应组合、截面设计、楼梯设计，构造满足规范要求。 结构施工图包括结构平面布置图、一榀框架梁柱配筋图、楼梯或楼板设计等。

主要技术指标：结构体系采用钢筋混凝土现浇框架体系，抗震8度设防,设计地震分组：第一组，设计基本地震加速度值为0.20g，场地类别为二类场地。建设地点的气象、地质情况：拟建场

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地地形较平坦，自然地表下1米为填土，填土下层5米厚黄土，其承载力标准值fk=130kpa,地下水位为-12.0米。气象条件：绝对最高气温39.5°C，绝对最低气温－9°C，空气相对湿度最热月平均75％。全 年 主导风向是东北风，基本风压0.35KN/m2。年降雨量685.0mm。最大积雪深度220mm，基本雪压0.25KN/m2。

承包该工程的施工单位技术力量雄厚，施工水平较高，建筑材料及各种半成品等均由承包公司负责组织供应。

3、设计的基本要求及进度安排： 基本要求：建筑设计方案与结构设计方案合理、设计方法和计算数据正确；计算书书写正确、条理清晰；设计图纸能够正确表达设计要求、符合制图标准、图面布置合理。建筑施工图包括建筑物平面图、剖立面图及构造详图等。结构施工图包括结构平面布置图、一榀框架梁柱配筋图、楼梯或楼板设计等。 进度安排：

① 毕业实习调查 第1-2周 ② 建筑设计 第3-5周 ③ 结构选型、结构方案和布置 第5-6周 ④ 荷载计算 第6-7周 ⑤ 结构计算 第7-13周 ⑥ 绘制施工图 第13-15周 ⑦ 毕业设计论文 第15-16周 ⑧ 机动和答辩 第17周 4、毕业设计（论文）的工作量要求：

① 实验时数或实习天数： 14天

② 论文字数： 1.5万字左右

③ 图纸幅面和张数： 2# 图10张左右 ④ 外文翻译字数： 不少于3000字 ⑤ 参考文献篇数： 不少于15篇 5、参考文献书名或期刊、期号：

《建筑设计指导丛书—办公楼建筑设计》(建工出版社) 《建筑结构抗震设计》，马成松. 武汉理工大学出版社，2010.3 《混凝土结构设计》，顾祥林.同济大学出版社2011.6 《房屋建筑学》，陈燕菲，化工出版社，2011

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《工程结构抗震设计(第二版)》 北京：中国建筑工业出版社，2010.09 公共建筑，[西]弗朗西斯科.埃森西奥编著；万小梅等译 北京：中国建筑工业出版社，2003 建筑结构荷载规范（GB50009-2012） 中国建筑工业出版社

混凝土结构设计规范（GB50010-2010） 中国建筑工业出版社 建筑抗震设计规范 GB 50011-2010 中国建筑工业出版社

《土木工程专业毕业设计指导》，梁兴文，科学出版社

说明：本表一式三份。一份同课题申报审核表交院（系）存档，一份交学生，一份教师自留。

负责指导教师： 雷艳春

指 导 教 师：

学生签名：

接受任务并开始执行日期：

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西安达泰电子公司研发楼设计（B方案）

摘 要

本设计主要进行了结构方案中横向框架的抗震设计。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）。接着利用弯矩二次分配法计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，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。本设计采用条形基础，并对基础进行了受力和配筋计算。

整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范要求，参考相关资料和有关最新国家标准规范。对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。

关键词：框架；结构设计；抗震设计 ；内力计算；计算配筋

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Xi 'an datai electronics research building design( B)

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 The bending moment two methods of distribution, 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. This design the strip foundation,and on the basis of stress and reinforcement calculation..

The whole structure of the design process,in strict compliance with the relevant professional standard,reference to relevant information and the lastest national standards and specifications,and design of the various components of a comprehensive scientific consideration.In short,application,security,economic and user-friendly design is the principle.Design reasonable and workable structure of the program is the construction site of the important basis for the construction.

Keywords : frames；structural design；anti-seismic design；internal force calculation；calculation reinforcement

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目 录

前 言..................................................................... i 西安达泰电子公司研发楼设计（B方案） ....................................... ii 摘 要 ...................................................................... v Abstract .................................................................. vi 主 要 符 号 表 .............................................................. 1 1 工程概况及建筑设计 ....................................................... 2

1.1工程概况 .............................................................. 2 1.2建筑设计 .............................................................. 2

1.2.1总平面设计 ....................................................... 2 1.2.2立面设计 ......................................................... 2 1.2.3技术措施及用料说明 ............................................... 3

2 结构布置及计算简图 ....................................................... 4

2.1柱网布置 .............................................................. 4 2.2框架结构承重方案的选择 ................................................ 4 2.3 梁、柱截面尺寸的初步确定 .............................................. 5 3 框架侧移刚度计算 ......................................................... 7

3.1横梁线刚度的计算 ...................................................... 7 3.2柱线刚度的计算 ........................................................ 7 3.3柱侧移刚度的计算 ...................................................... 7 4 重力荷载代表值计算 ....................................................... 9

4.1资料准备 .............................................................. 9 4.2梁、柱、墙及楼屋面重力荷载计算 ....................................... 10 4.3 荷载分类 ............................................................. 10 4.4重力荷载代表值 ....................................................... 11 5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 .............................. 12

5.1横向自振周期的计算 ................................................... 12 5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算 ..................................... 12 5.3多遇水平地震作用下的位移验算 ......................................... 14

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5.4水平地震作用下框架内力计算 ........................................... 15 6 竖向荷载作用下框架结构的内力 ............................................ 18

6.1计算单元的选择确定 ................................................... 18 6.2荷载计算 ............................................................. 19

6.2.1恒荷载作用下柱的内力计算 ........................................ 19 6.2.2活荷载作用下柱的内力计算 ........................................ 20 6.3.1横向框架弯矩计算 ................................................ 22 6.3.2梁端剪力和柱轴力计算 ............................................ 26 6.4框架梁的内力组合 ..................................................... 27

6.4.1 结构抗震等级 ................................................... 27 6.4.2 框架梁内力组合 ................................................. 27 6.4.3 跨间最大弯矩和截面剪力设计值的计算 ............................. 30 6.4.4 梁端剪力调整 ................................................... 32 6.5框架柱的内力组合 ..................................... 错误！未定义书签。 6.6柱端弯矩设计值的调整 ................................................. 39

6.6.1 A柱 ............................................................ 39 6.6.2 B柱 ............................................................ 40 6.7柱端剪力组合和设计值的调整 ........................................... 41 7 截面设计 ................................................................ 43

7.1框架梁 ............................................................... 43

7.1.1梁正截面受弯承载力计 ............................................ 43 7.1.2梁斜截面受剪承载力计算 .......................................... 44 7.2框架柱 ............................................... 错误！未定义书签。

7.2.1柱截面尺寸验算 .................................. 错误！未定义书签。 7.2.2柱正截面承载力计算 .............................................. 49 7.2.3柱斜截面受剪承载力计算 .......................................... 54 7.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 ....................................... 56 8 楼板设计 ................................................................ 59

8.1设计参数 ............................................................. 57 8.2按塑性理论计算 ....................................................... 57

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8.2.1弯矩计算 ........................................................ 57 8.2.2配筋计算 ........................................................ 59

9 楼梯设计 ................................................................ 61

9.1梯段板设计 ........................................................... 61

9.1.1荷载计算 ........................................................ 61 9.1.2截面设计 ........................................................ 61 9.2平台板设计 ........................................................... 62

9.2.1荷载计算 ........................................................ 62 9.2.2截面设计 ........................................................ 62 9.3平台梁设计 ........................................................... 62

9.3.1荷载计算 ........................................................ 63 9.3.2截面设计 ........................................................ 63

10 基础设计 ................................................................ 69 11 设计心得 ............................................................... 71 致谢 ...................................................................... 72 参考文献................................................................... 73 毕业设计（论文）知识产权声明 ............................................... 74 毕业设计（论文）独创性声明 ................................................. 75 附录 ...................................................................... 76

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1工程概况及建筑设计

主 要 符 号 表

N 柱组合的轴压力设计值 M 弯矩设计值

fc 混凝土轴心抗压强度设计值 fy 钢筋的抗拉强度设计值 fyv 箍筋抗拉强度设计值 As 受拉区纵向钢筋的截面面积 x 混凝土受压区高度 h0 截面有效高度

as 受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离 Ec 混凝土弹性模量 i 线刚度 D 柱的侧移刚度

T 自振周期

V 层间剪力 K 梁柱线刚度比 Hn 柱净高

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1工程概况及建筑设计

1 工程概况及建筑设计

1.1工程概况

工程名称：西安达泰电子公司研发楼设计(B方案） 建设单位：西安达泰电子公司

建设场地：拟建场地位于西安市区。室外地坪设计标高为-450.00mm。 建设规模：总建筑面积6000m2

抗震设防烈度为8度，建筑场地类别为II类。 气象条件

主导风向：东北。基本风压0.35kN/m2。

年降雨量：685.0mm；最大积雪深度220mm。基本雪压0.25kN/m2。

1.2建筑设计

建筑方案设计的宗旨在满足建筑的主要功能要求，依据建筑规范进行平、立、剖面的设计。同时，保证一定的简单、美观、大方的效果。 1.2.1总平面设计

西安达泰电子公司研发楼设计(B方案），总面积约为6000（?5%）㎡，层数为六层。按照设计任务书相关要求，该研发楼的组成包括各部门办公室，档案室，会议室，研发中心，试验中心等。 盥洗室、门厅、楼梯等按照规范要求设置。楼地面采用磨光大理石板。内墙面采用乳胶漆面层、顶棚采用V型轻钢龙骨吊顶，外墙面贴瓷砖。内、外窗采用塑钢窗，内门采用木门。

1.2.2立面设计

本建筑立面为一体型，凸显立体感。在统一中求变化，符合建筑造型和构图方面的均衡、韵律的规律，并满足适用、经济、美观的要求。

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西安工业大学毕业设计（论文）

1.2.3技术措施及用料说明

在100mm厚现浇板上用70mm厚水泥膨胀珍珠岩，再以15mm厚水泥砂浆厚找平层及三毡四油防水层，其上用20mm厚细石混凝土保护层。

填充墙采用240mm厚粘土空心砖砌筑，两侧均为20mm厚抹灰，用M5的混合砂浆砌筑。

台阶采用水磨石台阶，用道渣或三合土排实，回填相应标高，浇注混凝土，再以水磨石表面处理，踏步设置15mm宽防滑条。

采用现浇水魔石踢脚，高150mm，厚18mm，比墙面抹灰突出5mm，材料与地面一致。 散水宽1000mm，每8000mm左右留缝，缝宽10mm，沥青沙子嵌缝。

屋面采用三毡四油防水层，冷底子油热玛蹄脂两道，60mm厚轻质GRC保温板，20mm厚水泥砂浆找平，100mm厚钢筋混凝土整浇层。

楼面为磨光大理石地面，内墙面、顶棚采用乳胶漆面层，外墙面用瓷砖。

屋顶为上人屋顶，坡度为2%，70mm厚水泥膨胀珍珠岩保温层，15mm厚1：3水泥砂浆找平层。冷底子油马蹄脂两道、三毡四油防水层。设置排水沟，沟内坡度为1%,为了立体美观效果，设置女儿墙，在外墙面设置落水管。

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2 结构布置及计算简图

2 结构布置及计算简图

根据该办公楼的使用功能及建筑设计的要求，进行建筑平面的设计，主体结构共六层，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取100mm，填充墙玻璃采用240mm厚的粘土空心砖砌筑。大门采用玻璃门，门洞尺寸为3.6 m×2.7 m。其它为木门，窗为钢塑门窗。本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.5m，中间跨为2.4m，层高取首层为4.2m,二～六层为3.9m。

2.1柱网布置

柱网布置如图1所示:

图2.1柱网布置图

2.2框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传递途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为纵横向框架承重方案。

基础选用柱下条形基础，基础埋深取 0.5 m。

横向框架计算简图如图2.2所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；轴线取至板底，2～6层柱高度即为层高，取3.9m；底层层高为4.2m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，

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西安工业大学毕业设计（论文）

h=4.2+0.45+0.5=5.15m

图2.2 横向框架组成的平面结构

2.3 梁、柱截面尺寸的初步确定

梁截面高度一般取梁跨度的1/12～1/8。本方案AB跨梁L=7500mm,h=(1/12～

1/10)L=625mm～750mm，取h=700mm。矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.0，故截面宽度b=(1/3～1/2)h=200mm～300mm，取b=300mm,可得梁的截面初步定为b×h=300mm×700mm。

表2.1梁截面尺寸（mm） 层 次 1 2～6 混凝土 强度等级 C35 C35 横 梁（b×h） AB跨、CD跨 300×700 300×700 BC跨 300×400 300×400 纵梁（b×h） 300×700 300×700 次梁（b×h） 300×600 300×600 AB跨：h=（1/12～1/8）×7500=625mm～937.5mm，取700mm，b=700×（1/3～1/2）=233mm～

350mm，取300mm。 BC跨：h=（1/12～1/8）×2400=200mm～300mm，取300mm，因为需要控制线刚度，故取h=400mm。框架梁宽度需保持一致，故取b=300mm。

纵梁：h=（1/12-1/8）×7200=600mm-900mm，取700mm，b=233mm-350mm，取300mm。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v3n3.html