贺州市某银行办公楼结构设计第①轴.docx

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1、广西大学行健文理学院毕业设计说明书题目：贺州市某银行办公 楼结构设计第轴学 部： 理工学部 专 业： 土木工程 班 级： 2015级4 班 学 号： 1538360405 学生姓名： 苏子聪 指导教师： 梁 宇 二一九年 六月摘 要本设计为贺州市某三层银行办公楼结构设计，设计采用钢筋混凝土现浇框架结构。本设计选取了框架结构中第1轴框架进行结构设计。在结构设计中，根据设计任务书的要求，综合考虑建筑技术、使用条件、气候条件等要求，进行结构选型，确定框架结构平面布置图，再进行梁、板、柱截面尺寸的确定，算出框架梁、柱的线刚度；根据相关规范对第1轴框架进行恒、活荷载计算，风荷载作用下的内力计算和框架位移

2、采用D值法计算，再用CAD绘制荷载计算简图；由荷载计算简图和梁的固端弯矩值，采用分层法进行弯矩分配，然后算出框架在竖向荷载作用下的内力值，再用CAD绘制框架内力图；对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅，将梁、柱弯矩值和剪力值进行内力换算，确定最不利组合，选取框架梁、板、柱可能出现的最大内力，从而进行截面设计和配筋计算；计算书完成后，运用PKPM绘制配筋图。关键词：结构设计 框架结构 内力组合Shaft One of the Structural Design of a Dormitory Building in Hezhou AbstractThis design is the structu

3、ral design of a five-storey dormitory building in Hezhou City. The cast-in-place reinforced concrete frame structure is adopted in the design. In this design, the 1st axis frame of the frame structure is selected for structural design.In the structural design, according to the requirements of the de

4、sign task book, considering the requirements of building technology, service conditions and climate conditions comprehensively, the structural type selection is carried out, the plane layout of the frame structure is determined, and then the section sizes of beams, slabs and columns are determined t

5、o calculate the linear stiffness of the frame beams and columns. According to the relevant specifications, the 10th axis frame is calculated under constant and live loads and wind loads. Internal force calculation and frame displacement are calculated by D value method, and then the load calculation

6、 sketch is drawn by CAD; the load calculation sketch and the fixed-end bending moment of the beam are used to distribute the bending moment by layered method, and then the internal force of the frame under vertical load is calculated, and the frame force diagram is drawn by CAD; the negative bending

7、 moment at the end of the beam under vertical load is amplituded, and the bending moment and shear force of the beam, column and beam are calculated. Internal force conversion is carried out to determine the most disadvantageous combination, and the maximum internal force of frame beams, plates and

8、columns is selected to carry out section design and reinforcement calculation. After the calculation book is completed, the reinforcement diagram is drawn by using PKPM. Key words: Structural design Frame structure Internal force combination目录第一章 工程概况11.1 工程项目11.2建筑概况11.3建筑设计1第二章 结构平面布置图22.1结构选型22.2

9、结构平面布置22.3构件截面尺寸的初步确定52.4确定框架计算简图62.5 确定框架结构计算单元7第三章 荷载计算113.1荷载计算113.2板面荷载分配图133.3荷载计算14第四章 风荷载194.1风荷载计算194.2风荷载作用下的位移验算214.3风荷载作用下的内力计算22第五章 内力计算305.1 计算方法305.2 竖向荷载标准值下作用下的内力计算305.3梁柱剪力计算45第六章 内力组合586.1弯矩调幅586.3框架梁及框架柱内力组合62第七章 截面设计与配筋707.1框架柱截面设计与配筋707.2框架梁截面设计与配筋74第八章 双向板配筋828.1双向板荷载计算828.2双向板

10、内力计算838.3双向板配筋计算89参考文献92致谢93第一章 工程概况1.1 工程项目（1）工程名称：贺州市某银行办公楼 （2）建筑类型：框架结构（3）建筑层数：3层1.2建筑概况总建筑面积3110.4m2，楼层3层，层高3.6m，室内外高差0.6 m，基础顶面距室外地坪0.6m。地面粗糙程度等级为 C 类，基本风压W0= 0.3kN/m2。按多层建筑结构设计，建筑合理使用年限为50年。1.3建筑设计外墙做法：正负0以下用MU10蒸压灰砂砖砌筑，配MU10水泥砂浆，墙厚200mm。正负0以上用MU7.5加气混凝土砌块砌筑，配Mb5(顶层用Mb7.5)专用砂浆，墙厚200mm。外侧抹20mm厚

11、混合砂浆，内侧抹20mm厚水泥砂浆。内墙做法：正负0以下用MU10蒸压灰砂砖砌筑，配MU10水泥砂浆，墙厚200mm。正负0以上用MU7.5加气混凝土砌块砌筑，配Mb5(顶层用Mb7.5)专用砂浆，墙厚200mm。两侧仅为混合砂浆20mm水泥砂浆找平。楼面做法：20mm厚混合砂浆抹灰层；普通地瓷砖。屋面做法：80mm厚矿渣水泥保温层；20mm厚1：3水泥砂浆找平层；刷冷底子油一道，三毡四油防水层，40mm细石混凝土保护层。门窗做法：所有窗户均为铝合金窗推拉窗，窗C1尺寸为1500x1800mm, 窗C2尺寸为1500 x1000mm，窗C3尺寸为1200x1800mm，窗C4尺寸为1200x1

12、300mm，门的类型，M1均为普通铝合金门尺寸为1000x2100mm；活荷载：不上人屋面活荷载取0.5kN/ 卫生间活荷载取2.5kN/走廊楼面活荷载取2.5kN/班组休息间、办公楼取2.0kN/第二章 结构平面布置图2.1结构选型建筑结构类型可分为砖木结构、砖混结构、钢筋混凝士结构和钢结构等四大类，本次设计选用钢筋混凝士结构。钢筋混凝土结构分为框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构。对于本次的设计项目办公楼而言，地上部分共3层，属于一般的民用建筑，本次设计选择框架结构。2.2结构平面布置结构平面布置图如下图所示。3图2-1结构平面布置第1轴计算单元如下图所示：图2-2计算单元 （单位：mm

13、）2.3构件截面尺寸的初步确定2.3.1框架梁根据高跨比确定梁的截面尺寸的经验公式：主梁：h=（115110）l；梁宽：b=（1312）h（1） 边跨AB跨框架梁(l=8100mm)h=（115110）l=540mm810mm，取h=550mm；b=（1312）h=200mm300mm，取b=250mm。（2） 中跨BC跨框架梁(l=3000mm)h=（115110）l=200mm300mm， 考虑梁高不宜过小，取h=400mm；b=（1312）h=167mm250mm,取b=250mm。（3） 边跨CD跨框架梁(l=8100mm) h=（115110）l=540mm810mm，取h=550m

14、m；b=（1312）h=200mm300mm,取b=250mm。(4)纵向框架梁(l=3000mm)h=（115110）l=200mm300mm，考虑梁高不宜过小，h=500mm；b=（1312）h=167mm250mm,取b=250mm。2.3.2框架柱截面尺寸的估算柱截面尺寸根据轴心受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响3，柱采用C30混凝土(fc=14.3MPa)。公式如下：Ac1.11.2Nfc ； N=1.25Nc ； Nc=nAq式中：Nc为根据柱支撑的楼面面积计算由荷载产生的轴向力值；Ac为此柱承受的荷载面积；q=1214kN/m2,取q=14kN/m2； 1.25重

15、力荷载分项系数平均值。取整个结构受荷载最大的中柱确定其截面尺寸：Nv=8.134+8.134+334+334314 =699.3kNN=1.25Nv=1.25932.4=874.13kNAc=1.2N/fc=1.2874.1310314.3=73354mm2综合考虑刚度等其他因素，取中柱与边柱截面尺寸统一为:截面尺寸取：bh=300300mm2.3.3板厚根据混凝土设计规范GB50010-2010(2015年版)9.1.2规定4，板的宽厚比：钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40.单向板：双向板：hl40l30=300040300030=75100mm楼面板厚度取100mm，屋面板厚取1

16、20mm2.4确定框架计算简图取轴上的一榀框架计算，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，由于室内外高差为0.5m，基础顶面距室外地坪为0.5m，所以底层柱的高度为4.95m，其余各层高度均为3.6m。画出计算简图如图:图2-3框架计算简图(单位：mm)2.5 确定框架结构计算单元计算某一榀框架荷载时，除所选的一榀框架上板直接传递的荷载,还有纵向连梁传递的荷载。选取轴上的一榀框架进行计算，故取轴附近一跨范围为计算单元，如下图：由于第轴为边框梁，取I=1.5I0,其中I0=bh312 ,线刚度i=EIL，EC=3.0107kNm2(1)AB跨梁：iAB=1.5EcIL=1.5250mm(550mm)3

17、Ec128100mm=6.3105ECNm根据高跨比确定梁的截面尺寸边跨AB跨框架梁L=8100(2) BC跨梁：iBC=1.5ECIL=1.5250mm（300mm）3EC123000mm=2.8105ECNm(3)CD跨梁：iCD=1.5250mm（550mm)3Ec128100mm=6.4105ECNm2.6.2柱的线刚度计算线刚度，I=bh312i=EcIl。(1)标准层柱： iBC=300mm（300mm）3EC123500mm=1.93105ECNm(2) 底层柱：i=300mm（300mm)3Ec124950mm=1.36105EcNm2.6.3梁柱相对线刚度计算相对线刚度取标准

18、层柱为1.0；则： iAB=iCD=6.41051.93105=1.82 iBC=2.81051.93105=1.46 i2=1.361051.93105=0.71柱、梁的相对线刚度如图所示:图2-4 柱、梁的相对线刚度 （单位）第三章 荷载计算3.1荷载计算3.1.1恒荷载标准值计算根据建筑结构荷载规范GB50009-2012规定2 ，查得三毡四油防水层的自重为 0.40kN/m2、3+3SBS卷材防水层的自重为 0.40kN/m2、20mm厚1:3水泥砂浆找平层的自重为 20kN/m3、60mm厚岩棉保温层的自重为19kN/m3、40mm厚细石混凝土保护层的自重为22kN/m3、等等。（1

19、） 不上人屋面恒荷载40mm细石混凝土保护层 220.04=0.88kN/m2三毡四油防水层 0.4kN/m220mm水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m280mm厚矿渣水泥保温层 0.0814.5=1.16kN/m2120mm混凝土结构层 0.1225=3.0kN/m220mm混合砂浆抹灰 0.0220=0.40kN/m2合计 6.74kN/m2(2)普通楼面小瓷砖面层 0.55kN/m2120mm混凝土结构层 250.1=2.5kN/m220mm混合砂浆抹灰 0.0220=0.40kN/m2 合计 3.95kN/m23)墙荷载外墙及女儿墙(修饰作用)：200mm加气混凝土砌块墙面

20、80.20=1.6kN/m2外面20mm水泥砂浆 200.02=0.4kN/m2内面20mm混合砂浆抹灰 200.02=0.4kN/m2合计 2.4kN/m2 内墙：200mm加气混凝土砌块墙面 80.20=1.6kN/m2两面20mm混合砂浆抹灰 2200.02=0.80kN/m2合计 2.4kN/m2(4)柱自重荷载(bh=300300mm) 柱子自重 0.30.325=2.25kN/m2 合计 2.32kN/m2 (5)梁自重纵向连系梁(bh=250550mm) 梁自重 250.25(0.55-0.12)=2.38kN/m两侧20mm梁外侧抹灰 2(0.55-0.12)0.0220=0.

21、34kN/m 合计 3.03kN/m框架梁AB，CD轴 (bh=250550mm)梁自重 250.25(0.55-0.12)=2.69kN/m两侧20mm梁侧抹灰 2(0.55-0.12)0.0220=0.344kN/m 合计 3.03kN/m框架梁BC轴 (bh=250300mm)梁自重 250.25(0.3-0.12)=1.13kN/m两侧20mm梁侧抹灰 2(0.3-0.12)0.0220=0.14kN/m 合计 1.27kN/m(6)铝合金门窗自重C1窗 0.42.12=1.68kNM1门 0.41.22.1=1.01kN3.1.2 活荷载标准值的计算根据建筑结构荷载规范，办公楼的活荷

22、载取以下值，不考虑雪荷载。(1)不上人屋面活荷载 0.5kN/m2(2)办公室活荷载 2.5kN/m2(3)走廊活荷载 2.5kN/m2(4)卫生间活荷载 2.5kN/m23.2板面荷载分配图可以由单向板或者双向板力的传导方式的不同，得到荷载传递的简图。板传力示意图如图3-1所示：图3-1板传力示意图 (箭头表示导荷方向)(单位：mm)3.3荷载计算本设计取轴一榀框架进行计算。3.3.1 框架梁荷载计算(1)AB轴间框架梁AB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁自重+女儿墙+屋面板传恒荷载=3.03+2.41+6.741.5=15.54kN/m活荷载=屋面板传活荷载=0.5x1.5=0.7

23、5kN/m楼面梁：恒荷载=梁自重+楼面板传恒荷载+内墙自重= 3.03+3.951.5+2.4(3.6-0.55)=16.27kN/m活荷载=屋面板传活荷载 2.0*1.5=3kN/m(2)BC轴间框架梁BC轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒荷载=梁自重+女儿墙+屋面板传恒=1.27+2.41+6.741.5=13.78kN/m活荷载=屋面板传活荷载 0.51.5=0.75kN/m楼面梁：恒荷载=梁自重+楼面板传恒荷载+内墙自重 =1.27+3.951.5+2.4(3.6-0.55)=14.52kN/m活荷载=屋面板传活荷载 2.51.5=3.75kN/m(3)CD轴间框架梁CD 轴间框架梁均布

24、荷载为：屋面梁：恒荷载=梁自重+女儿墙+屋面板传恒荷载=3.03+2.41+6.741.5=15.54kN/m活荷载=屋面板传活荷载=0.51.5=0.75kN/m楼面梁：恒荷载=梁自重+楼面板传恒荷载+内墙自重=3.03+3.951.5+2.4(3.6-0.55)=16.28kN/m活荷载=屋面板传活荷载 2.01.5=3kN/m3.3.2 框架柱荷载计算(1)框架A柱荷载计算顶层柱：恒荷载=屋面板传恒荷载+女儿墙+A纵向连系梁自重=6.74(31.5/2)/2+2.41.03/2+1.273/2=13.09kN/m偏心弯矩：13.090.075=0.98kNm活荷载=0.5(31.5/2)

25、/2=0.56kN偏心弯矩：0.560.075=0.042标准层柱：恒荷载=楼面板传恒荷载+外墙自重+A纵向连系梁自重-窗洞+窗自重=3.95(31.5/2)/2+2.4(3.6-0.55)3/2+1.273/2-2.12/2+1.68/2=3.951.125+4.35+4.02-2.1+0.84=15.53kN偏心距=15.530.075=1.16 kNm 柱自重： 2.323.6=8.35 kN一层柱自重： 2.324.95=11.48 kN柱轴心受压：15.53+8.35=23.88 kN一层柱轴心受压： 15.53+11.48=27.01 kN活荷载=2.5(31.5/2)/2=2.8

26、1kN偏心距=2.810.075=0.21 kNm (2)框架B柱荷载计算顶层柱：恒荷载=屋面板传恒荷载+女儿墙+B纵向连系梁自重=6.74(30.75/2)+(31.5/2)/2+2.41.03/2+1.273/2=16.88 kN偏心距=16.880.075=1.27 kNm活荷载=0.5(30.75/2)+(31.5/2)/2=0.50.62=0.31kN偏心距=0.310.075=0.02kNm标准层柱：恒荷载=楼面板传恒荷载+外墙自重+B纵向连系梁自重-门洞+门自重=3.95(30.75/2)+(31.5/2)/2+2.4(3.6-0.55)3/2+1.273/2-1.22.1/2+

27、1.01/2=18.62 kN偏心距= 18.620.075=1.4 kNm柱自重：2.323.6=8.35 kN一层柱自重：2.324.95=8.35 kN柱轴心受压： 18.62+8.35=26.97 kN一层柱轴心受压： 18.62+11.48=30.1 kN活荷载=2.5(30.75/2)+(31.5/2)/2=2.50.62=1.55kN偏心距=1.550.075=0.12kNm (3)框架C柱荷载计算顶层柱：恒荷载=屋面板传恒荷载+女儿墙+B纵向连系梁自重=6.74(30.75/2)+(31.5/2)/2+2.41.03/2+1.273/2=6.740.62+3.6+4.02=16

28、.88kN偏心距=16.880.075=1.27kNm活荷载=0.5(30.75/2)+(31.5/2)/2=0.50.62=0.31kN偏心距=0.310.075=0.02kNm标准层柱：恒荷载=楼面板传恒荷载+外墙自重+B纵向连系梁自重-门洞+门自重=3.95(30.75/2)+(31.5/2)/2+2.4(3.6-0.55)3/2+1.273/2-1.22.1/2+1.01/2=18.62 kN偏心距=18.620.075=1.4kNm柱自重：2.323.6=8.35kN一层柱自重：2.324.95=11.48 kN柱轴心受压：18.62+8.35=26.97kN一层柱轴心受压：18.6

29、2+11.48=30.1kN活荷载=2.5(30.75/2)+(31.5/2)/2=2.50.62=1.55kN偏心距=1.550.075=0.12kNm(4)框架D柱荷载计算顶层柱：恒荷载=屋面板传恒荷载+女儿墙+A纵向连系梁自重6.74(31.5/2)/2+2.41.03/2+1.273/2=13.09kN偏心弯矩：13.090.075=0.98kNm活荷载=0.5(31.5/2)/2=0.56kN偏心弯矩：0.560.075=0.042kNm标准层柱：恒荷载=楼面板传恒荷载+外墙自重+A纵向连系梁自重-窗洞+窗自重3.95(31.5/2)/2+2.4(3.6-0.55)3/2+1.273

30、/2-2.12/2+1.68/2=15.89kN偏心距=15.540.075=1.19kN柱自重：2.323.6=8.35kN一层柱自重：2.324.95=11.48kN柱轴心受压：15.53+8.35=23.88kN一层柱轴心受压：15.53+11.48=27.01kN活荷载=2.5(31.5/2)/2=2.81kN偏心距=2.810.075=0.21kNm3.3.2 计算简图图3-2 恒荷载作用下结构计算简图（单位：力：kN 弯矩：kNm 长度：mm)图 3-3 活荷载作用下结构计算简图(单位：力：kN 弯矩：kNm 分布力：kN/m)第四章 风荷载4.1风荷载计算 为了简化计算，作用在外

31、墙上的风荷载可近似用作于在屋面梁和楼面梁处的集中荷载替代。 该住宅楼为五层钢筋混凝土框架结构，室内外高差0.5m，基本风压。地面粗糙类为C类，地面以上的结构高度为3.6+0.5+3.63=14.9m计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值，应按公式计算2，即：z为风振系数，按照建筑结构荷载规范（GB50009-2012）规定1：对于高度大于30m且高宽比小于1.5的房屋，由于此类结构的风振一般不大，结构已有足够的刚度，一般不考虑风振影响也不至于会影响结构的抗风安全性。本建筑的结构高度为14.9m30m，不考虑风振影响，即z=1.0为风荷载体型系数，根据建筑结构荷载规范（GB50009

32、-2012）1中规定，高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取迎风面取，背风面取，合计取：为风压高度变化系数，本设计地面粗糙程度等级为C类，按风压高度变化系数变化表中取Z分别为3.0m 、5.5m 、14.9m 的风压系数表4-1左风荷载计算表层号离地高度13.011.30.650.33.64.13.33.9725.511.30.650.33.63.63.33.76314.911.30.880.323.63.32.55图4-1 左风荷载作用下结构计算简图（单位：kN)4.2风荷载作用下的位移验算4.2.1侧移刚度D值计算侧移刚度D值计算公式如下表4-2侧移刚度D值公式位置边柱中柱一般

33、层底层表4-3 23层D值的计算构件名称或A=D轴(边柱)0.810.2884608B=C轴(中柱)2.590.564902427264 表4-5 底层D值的计算构件名称或A=D轴(边柱)0.4050.3764151.04B=C轴(中柱)1.2950.5456016.814318.88 计算出D值后由侧向位移公式计算出侧向总位移： 式中：Vj第j层的总剪力； 第j层所有柱的抗侧刚度之和； 第j层的层间位移各楼层板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和；即：第j层侧移：；顶层侧移：根据以上公式得表4-6风荷载作用下框架梁侧移量计算楼层32.552.55272640.000093545001/5

34、0000000023.7610.59272640.000388 45001/12500000013.7918.1414318.880.000665 50001/76000000侧移验算：由表可知，对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比限值为1/550。本楼层最大位移与层高之比在底层，其值为1/76000000框架侧移满足规范要求4.3风荷载作用下的内力计算4.3.1弯矩计算框架在风荷载作用下的内力计算采用D值法计算（改进的反弯点法)。计算时首先将框架的各楼层的层间总剪力，按各柱的侧位移刚度D在该层总侧移刚度所占比例分配到到各柱，即可求的第j层的层间剪力和修正后的反弯点位置y即可确定柱端弯矩和

35、；根据节点平衡条件，梁端弯矩之和等于端柱弯矩之和，节点左右梁端弯矩之和按线刚度分配，即可求出各梁端弯矩；进而右梁的平衡条件求出梁端剪力；最后，第j层第i柱的轴力即为其上下各节点左右梁端剪力的代数和。（1） 反弯点高度计算：反弯点高度：式中：标准反弯点高度比 上下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值经查表得，其中均为0，则y=yn柱端剪力：，式中为第层第柱层间剪力；柱端弯矩：，。表4-7左风荷载作用下柱端弯矩计算楼层柱3A2.5546080.810.2880.430.3451.551.270.673B90242.590.5640.840.421.892.

36、190.93C90242.590.5640.840.421.892.190.93D46080.810.2880.430.3451.551.270.672A10.59 46080.810.2881.79 0.452.034.433.63 2B90242.590.5643.5 0.52.25 7.88 7.88 2C90242.590.5643.5 0.52.25 7.88 7.88 2D46080.810.2881.79 0.452.034.433.63 1A18.41 4151.040.4050.3765.33 0.753.75 7.3319.991B6016.81.2950.5457.74

37、0.623.1 16.18 14.9.991C6016.81.2950.5457.74 0.623.1 16.18 14.9.991D4151.040.4050.3765.33 0.753.75 7.3319.99注：表中弯矩和剪力均以绕梁端截面顺时针方向为正。（2）梁端弯矩计算由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，将节点左右梁端弯矩之和按左右梁的线刚度进行分配，可求出梁端弯矩，进而由梁的平衡条件求出梁端剪力。梁端弯矩计算4：其中梁线刚度见相对线刚度简图，节点弯矩平衡简图见图4-2。 图4-2 节点平衡条件 图4-3 梁两端弯矩剪力示意图 式中：，节点左，右梁端弯矩； ,节点左，右梁的

38、相对线刚度； ，分别表示节点上、下层柱的上、下部弯矩。梁两端弯矩剪力示意图见图4-3。梁端弯矩计算如下:表4-8左风荷载下边柱梁端弯矩计算（单位：）楼层节点边柱端节点弯矩M上柱下柱3A-1.271.271.27D-1.271.271.272A2.074.436.56.5D2.074.436.56.51A5.457.3312.7812.78 D5.457.3312.78 12.78 注：表中弯矩和剪力均以绕梁端截面顺时针方向为正。4-9左风荷载下中柱梁端弯矩计算（单位：）楼层柱边柱端节点弯矩M(kNm） 左端右端3B2.192.190.3130.6870.691.5C2.192.190.6870.3131.50.692B4.57 7.8812.45 0.3130.6873.9 8.55C4.57 7.88 12.45 0.6870.3138.55 3.9 1B10.69 16.1826.87 0.3130.6878.