某教学楼框架结构设计

内容摘要

　　本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。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振周期，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，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

Abstract

　　The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. 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

目    录

　　第一章：工程概况

　　1.1  建筑地点：光州新区

　　建筑类型：六层中学教学楼，框架填充墙结构。

　　建筑介绍：建筑面积约3600平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm,填充墙采用240mm厚的混凝土空心小砌块。

　　地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地为三类近震场地，设防烈度为7        度。

　　1.2  框架结构承重方案的选择：

　　竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经连系梁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，本教学楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度，柱网布置见建筑平面图。

　　1.3  框架结构的计算简图：
 

　　1.4  梁、柱截面尺寸的初步确定：

　　1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8.

　　本方案纵向框架梁h=（1/12~1/8）×5000=416~625mm,取h=500mm,截面宽度b=（1/3~1/2）×500=160~250mm,取b=250mm,可得纵梁的截面初步定为b×h=250mm*500mm.

　　横向框架梁h=（1/12~1/8）*8260=688~1032mm,取h=700mm,截面宽度   b=（1/3~1/2）*700=233~350mm,取b=250,可得横梁的截面初步定为

　　b×h=250mm*700mm

　　2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：

　　（1）柱组合的轴压力设计值N=βFg E n

　　注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。

　　F按简支状态计算柱的负载面积。

　　g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2.

　　n为验算截面以上的楼层层数。

　　（2）Ac≥N/uNfc

　　注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8.

　　fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30,查得14.3N/mm2.

　　3、计算过程：

　　对于柱：

　　N=βFg E n=1.3×25.92×14×6=2830.464（KN）

　　Ac≥N/uNfc=2830.464×103/0.8/14.3=227418.18（mm2）

　　取400mm×600mm

建筑结构图

　　第二章 :框架侧移刚度的计算
　　2.1  横梁、纵梁、柱线刚度的计算
　　2.2  各层横向侧移刚度计算
　　2.3  各层纵向侧移刚度计算
　　第三章 :重力荷载代表值的计算
　　3.1  资料准备
　　3.2  重力荷载代表值的计算

　　第四章 :横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
　　4.1  横向自振周期的计算
　　4.2  水平地震作用及楼层地震剪力的计算
　　4.3  多遇水平地震作用下的位移验算
　　4.4  水平地震作用下框架内力计算

　　第五章 :风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
　　5.1  风荷载标准值
　　5.2  风荷载作用下的水平位移验算
　　5.3  风荷载作用下框架结构内力计算

　　第六章 :竖向荷载作用下框架结构的内力计算
　　6.1  计算单元的选择确定
　　6.2  荷载计算
　　6.3  内力计算
　　6.4  梁端剪力和柱轴力的计算 
　　6.5  横向框架内力组合 
　　6.6  框架柱的内力组合 
　　6.7  柱端弯矩设计值的调整
　　6.8  柱端剪力组合和设计值的调整

　　第七章 :截面设计 
　　7.1  框架梁
　　7.2  框架柱 
　　7.3  框架梁柱节点核芯区截面抗震验算
　　第八章 :楼板设计
　　8.1  楼板类型及设计方法的选择
　　8.2  设计参数
　　8.3  弯矩计算
　　8.4  截面设计

　　第九章 :楼梯设计
　　9.1  设计参数
　　9.2  楼梯板计算
　　9.3  平台板计算
　　9.4  平台梁计算
　　第十章 :基础设计
　　10.1  设计资料 
　　10.2  基础截面确定 
　　10.3  基础梁内力计算
 

结    论

　　经过四年基础与专业知识的学习，培养了我独立做建筑结构设计的基本能力。在老师的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的设计课题--某教学楼的框架结构设计。

　　毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。特别值得一提的是，我深深的认识到作为一个结构工程师，应该具备一种严谨的设计态度，本着建筑以人为本的思想，力求做到实用、经济、美观；在设计一幢建筑物的过程中，应该严格按照建筑规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是结构和建筑的交流，结构设计和施工的协调。这就要求一个结构工程师应该具备灵活的一面，不仅要抓住建筑结构设计的主要矛盾，同时也要全面地考虑一些细节和局部的设计。在毕业设计的过程中，我深深地认识到各种建筑规范和规定是建筑设计的灵魂，一定要好好把握。在以后的学习和工作中，要不断加强对建筑规范的学习和体会，有了这个根本，我们就不会犯工程上的低级错误，同时我们在处理工程问题时就有了更大的灵活性。

　　大学毕业后，我将在新的学校开始自己新的学习和生活，但毕业设计这段时间是我四年的大学生活最充实得一段时间，我也初步掌握了建筑结构设计的基础知识。在研究生阶段，我将更加对基础知识的学习，继续扎实的学习土木工程的专业知识，争取早日成为一名优秀的结构工程师。在此再次感谢在这次毕业设计中支持和帮助我的老师和同学。

致谢

　　这次我的毕业设计在吴刚老师的悉心指导下，顺利地完成了，在此我对指导老师表示深深的感谢。同时在设计过程当中系里的老师的给了我很大的帮助，我对他们表示谢意。

　　吴老师有着丰富的理论知识、严谨的治学态度。他对我进行的毕业设计指导，使我感觉到收益良多，我逐渐的形成了一个工程师所必需具有的严谨的态度。老师们孜孜不倦的教诲，在我的心中留下了很深的印记，老师们在教授课程的同时，还要时刻关心我的毕业设计工作，每天都来给我解决问题，有时会讲到很晚，我感觉到老师对我的毕业设计工作十分的关心，我非常地感谢他们。

　　一项工程设计的独立完成，对于我来说是很不容易的，没有老师的帮助，我很难成功。经过这一次毕业设计，我感觉到，以前对实际工程的认识，仅仅局限在书本上的知识，而到了毕业设计，需要每个人独立思考，去完成一项完整的设计，而这一转变就需要老师的指点，这样可以达到很好的实际效果。

　　经过这次毕业设计，我把这几年所学习的专业知识融会贯通，建立了一个体系，通过老师的帮助，在毕业设计中，不断的完善这个体系，最后转变为自己的知识，我觉得这就是毕业设计的意义。

　　大学毕业后，我将开始自己新的学习和生活，但毕业设计这段时间是我四年的大学生活最充实得一段时间，我也初步掌握了建筑结构设计的基础知识。在毕业之后，我会更加的努力，为国家的建设工作贡献自己的力量，为学校争取荣誉。

　　在此再次感谢在这次毕业设计中支持和帮助我的老师和同学。
 
　　参 考 资 料
　　1 . 《建筑结构抗震设计》，东南大学编著、清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998
　　2 . 《混凝土结构》上册，第二版，天津大学、同济大学、东南大学主编，清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998
　　3 . 《房屋建筑学》，第三版，同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编，北京：中国建筑工业出版社，1997
　　4 . 《建筑类专业外语》之建筑工程，第三册，王翰邦、刘文瑛主编，北京：中国建筑工业出版社，1997
　　5 . 《建筑工程制图》，第三版，同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良主编，上海：同济大学出版社，1996
　　6 . 《结构力学》上册，第四版，湖南大学结构力学教研室编，北京：高等教育出版社，1998
　　7 . 《土木工程专业英语》，段兵廷主编，武汉：武汉工业大学出版社，2001
　　8 . 《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》，沈蒲生、苏三庆主编，北京：中国建筑工业出版社，2000、6
　　9 . 《土木工程专业毕业设计指导》，梁兴文、史庆轩主编，北京：科学出版社，2002
　　10. 《建筑结构荷载规范》，02-1-10发布，02-3-1实施中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002
　　11 . 《混凝土结构设计规范》，02-2-20发布，02-4-1实施，中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002 

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