八层钢筋混凝土框架结构毕业设计.docx

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八层钢筋混凝土框架结构毕业设计目录第一章建筑设计-1-1.1工程背景-1-1.1.1设计资料-1-1.1.2材料-1-1.2工程特点-2-1.3本章小结-3-第二章结构设计-4-2.1框架结构设计计算-4-2.1.1工程概况-4-2.1.2设计资料-4-2.1.3梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定-5-2.1.4重力荷载代表值的计算-7-2.1.5水平地震作用下框架的侧移刚度计算-11-2.1.6水平地震作用下框架的内力计算-18-2.1.7竖向荷载作用下横向框架的内力分析-23-2.1.8内力组合-34-2.1.9框架梁截面设计-43-2.1.10框架柱截面设计-52-2.2板的计算-62-2.2.1设计资料-62-2.2.2楼面板-62-2.2.3屋面板-67-2.3楼梯设计-71-2.3.1楼梯板计算-72-2.3.2平台板计算-73-2.3.3平台梁计算-74-2.4本章小结-75-结论-76-致谢-77-参考文献-78--82-第一章建筑设计1.1工程背景该办公楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为9023m2；一层高4.2m，二-八层层高3.6m；室内地坪为±0.000m，室外内高差-0.45m。

框架梁、柱、楼面板、屋面板均为现浇。

因考虑抗震的要求，需要设置变形缝，宽度为150mm。

1.1.1设计资料

（1）气象资料本建筑位于焦作市，基本风荷载0.4kN/m2；基本雪荷载0.4kN/m2。

（2）地震设防烈度7度抗震设防。

（3）结构抗震等级本工程的框架为二级抗震等级。

（4）设计地震分组场地II类，设计基本地震加速度0.1g，结构的特征周期Tg=0.40（s），地震影响系数。

1.1.2材料柱混凝土强度等级采用C30，纵筋采用HRB400级，箍筋采用HPB235级；梁混凝土强度等级采用C30，纵筋采用HRB400级，箍筋采用HPB235级。

楼板及屋面板混凝土强度采用C25，钢筋采用HPB235级。

1.2工程特点本工程主体为八层，主体高度为32.4米，属高层建筑。

高层建筑的特点（包括有利的和不利的）有以下几个方面：

（1）在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。

（2）在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。

（3）从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。

由于建造高层建筑可以增加人们的聚集密度，缩短相互间的距离，水平交通与竖向交通相结合，使人们在地面上的活动走向空间化，节约了时间，增加了效率。

但人口的过分密集有时也会造成交通拥挤、出行困难等问题。

（4）高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。

（5）从结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，特别是在超高层建筑中将起主要作用。

因此高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂得多。

在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。

高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。

高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。

不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。

框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。

这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。

本建筑采用的是框架结构体系，其优点是建筑平面布置灵活，可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。

根据工程地震勘探和所属地区的条件，及该工程的设计要求有灵活的空间布置和较大的跨度，故采用钢筋混凝土框架结构体系。

1.3本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。

第二章结构设计2.1框架结构设计计算2.1.1工程概况本工程为八层钢筋混凝土框架结构体系，局部有跃层，建筑面积约9023m2。

根据场地条件，确定建筑方案，建筑物平面为L字形，房间开间7.2m，进深6m,走廊宽度2.5m。

一层层高4.2m，二-八层层高3.6m,室内外高差-0.45m。

建筑物局部对称，取其中一部分框架进行计算，框架平面柱网布置如图1-1所示。

图1-1框架平面柱网布置框架梁、柱、楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

2.1.2设计资料

（1）气象条件基本风压0.4kN/m2。

（2）抗震设防烈度7度设防。

（3）屋面及楼面做法屋面做法：

二毡三油防水层；冷底子油热玛蹄脂二道；200厚水泥卵石保温层；20mm厚水泥砂浆找平层；40厚钢筋混凝土整浇层；预应力混凝土多孔板；粉底（或吊顶）楼面做法：

水磨石地面；50mm厚钢筋混凝土整浇层；预应力混凝土多孔板；粉底（或吊顶）（4）材料柱混凝土强度等级采用C30，纵筋采用HRB400级，箍筋采用HPB235级；梁混凝土强度等级采用C30，纵筋采用HRB400级，箍筋采用HPB235级。

楼板及屋面板混凝土强度采用C25，钢筋采用HPB235级。

2.1.3梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定

（1）梁截面尺寸梁截面高度按梁跨度的1/2~1/8估算L1：

b×h=300mm×600mmL2：

b×h=300mm×400mmL3：

b×h=300mm×600mmL4：

b×h=300mm×400mmL5：

b×h=300mm×600mmL6：

b×h=300mm×600mmCL：

b×h=300mm×500mm梁编号见图1-2。

图1-2框架梁编号图

（2）柱截面尺寸1-8层600mm×600mm（3）梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与墙轴线重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同。

（见表1-1）（4）柱高度底层柱高度h=4.2m+0.9m=5.1m图1-3横向框架计算简图及柱编号2.1.4重力荷载代表值的计算查《荷载规范》可取：

（1）屋面均布恒载屋面（非上人）：

二毡三油防水层0.35kN/㎡冷底子油热马蹄脂二道0.05KN/㎡200mm厚水泥卵石保温层0.2×6.5=1.3kN/㎡20厚水泥砂浆找平层0.02×20=0.4kN/㎡40厚钢筋混凝土整浇层0.04×25=1.0kN/㎡预应力混凝土多孔板0.12×25=3.0kN/㎡共计5.5kN/㎡

（2）屋面活荷载非上人屋面，雪荷载=0.4kN/m2（3）楼面均布恒载水磨石地面0.65kN/㎡50厚钢筋混凝土整浇层0.05×25=1.25kN/㎡预应力混凝土多孔板1.9kN/㎡吊顶或粉底0.5kN/㎡共计4.3kN/㎡（4）楼面活荷载楼面均布活荷载对办公楼的一般房间为，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为，为计算方便，此处偏安全地统一取均布活荷载为。

qk=2.0kN/m2（5）梁柱自重具体计算过程从略，计算结果见表1-1（6）墙体自重墙体均为240mm厚粘土空心砖，墙面为20mm抹灰，单位墙面重力荷载为（0.24+0.04）×19=5.32kN/㎡墙体自重计算见表1-2。

表1-1梁柱重力荷载标准值层次构件b（m）h（m）（kN/m3）g（kN/m）li（m）inGi（kN）（kN）一至八层边横梁0.30.6251.054.7255.412306.181178.4中横梁0.30.4251.053.151.9635.91次梁0.30.5251.053.9385.410212.65纵梁0.30.6251.054.7256.620623.71层Z10.60.6251.109.95.1241211.762~8层Z20.60.6251.109.93.624855.36注：

表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。

梁长度取净长；柱长度取层高。

表1-2墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（kN）一层纵墙6.6×5.1203581.4一层横墙5.4×5.1121758.2二~7层纵墙6.6×3.6202528.1二~7层横墙5.4×3.6121241八层纵墙6.6×3.6121516.8八层横墙5.4×3.68827.4（7）荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：

屋面恒载，雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙自重。

其它层重力荷载代表值包括:

楼面恒载,50%楼面均布活荷载,纵横梁自重,楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重。

将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：

第八层：

G8=3151.65+1178.4+855.36/2+（1516.8+827.4）/2=5929.83kN第七层：

G7=2296.96+1068.36×50%+1178.4+855.36+（1516.8+827.4）/2+（2528.1+1241）/2=7921.55kN第六层：

G6=2296.96+1068.36×50%+1178.4+855.36+2528.1+1241=8634kN第五层：

G5=8634kN第四层：

G4=8634kN第三层：

G3=8634KN第二层：

G2=8634KN第一层：

G1=2296.96+1068.36×50%+1178.4+（1211.76+855.36）/2+（3581.4+1758.2+2528.1+1241）/2=9597.45kN图1-4顶点重力荷载值2.1.5水平地震作用下框架的侧移刚度计算

（1）梁柱线刚度混凝土C30，Ec=3×107kN/m2在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。

为考虑这一有作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）;对中框架梁取I=2.0I0,若为装配楼板,带现浇层的楼面,则对近框架梁取I=1.2I0;对中框架梁取I=1.5I0。

横梁线刚度计算结果列于表1-3，柱线刚度列于表1-4，其示意图见图1-5。

表1-3横梁线刚度梁号截面b×h（m2）跨度l（m）惯性矩（m4）边框架梁中框架梁Ib=1.5I0（m4）（kNm）Ib=2.0I0（m4）（kNm）边梁1～8层0.3×0.66.05.4×10-38.1×10-34.05×10410.8×10-35.4×104中梁1～8层0.3×0.42.51.6×10-32.4×10-32.4×1042.88×10-33.84×104

（2）横向框架柱的侧移刚度D值横向框架柱的侧移刚度D值计算见表1-5。

表1-4柱线刚度柱号Z截面（m2）柱高度（m）惯性矩线刚度Z10.6×0.65.11.08×10-26.35×104Z20.6×0.63.61.08×10-29×104图1-5梁柱线刚度示意表1-5横向框架柱侧移刚度D值计算项目柱类型（一般层）（底层）（一般层）（底层）根数底层边框架边柱0.431126274边框架中柱0.515150884中框架边柱0.474138878中框架中柱0.5661658283546122~8层边框架边柱0.184153334边框架中柱0.310258334中框架边柱0.23191678中框架中柱0.375312508568000（3）横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期.顶点位移法是求结构基频的一种近似方法.将结构按质量分布情况简化成无限质点悬臂直杆,导出以直杆顶点位移表示的基频公式.这样,只要求出结构的顶点水平位移,就可按下式求得结构的基本周期.式中─基本周期调整系数.考虑填充墙使框架自振周期减小的影响取0.7；─框架的顶点位移。

在未求出框架的周期前,无法求得框架的地震力及位移,是将框架的重力荷载视为水平作用力,求得的假想框架顶点位移.然后由求出，再用其求得框架结构的底部剪力,进而求出框架各层剪力和结构位移。

横向框架顶点位移计算见表1-6。

表1-6横向框架顶点位移层次层间相对位移85929.835929.835680000.01040.572877921.5513851.385680000.02440.56246863422485.385680000.03960.5385863431119.385680000.05480.49844863439753.385680000.07000.44363863448387.385680000.08520.37362863457021.385680000.10040.288419597.4566618.833546120.1880.188=1.7×0.7=0.901（s）（4）横向地震作用计算本建筑在Ⅱ类场地,7度抗震区,设计地震分组第二组，结构的特征周期和地震影响系数为由于=0.901＞1.4=1.4×0.4=0.56（s）应考虑顶点附加地震作用。

结构总水平地震作用标准值：

Geq=0.85按底部剪力法求得的基底剪力,若按分配给各层质点,则水平地震作用呈倒三角分布.对一般层,这样分布基本符合实际,但对结构上部,水平作用小于按时程分布法和振型分解法求得的结果,特别对周期较长的结构相差更大,地震的宏观震害也表明,结构上部往往震害严重.因此引入,即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。

考虑是结构周期和场地的影响,且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。

=0.08+0.01=0.08×0.901+0.01=0.082（.901.。

=0.03852）=0.04136结构横向总水平地震作用标准值:

（.03852*56626.01=2181.26）=1973.29kN顶点附加水平地震作用：

=0.082×2181.26=178.86各层横向地震剪力计算见表1-7。

其中（1-）=2002.40各层横向地震作用及楼层地震剪力,见表1-7。

表1-7各层横向地震作用及楼层地震剪力计算表层次（m）（m）（kN）（kNm）（kN）（kN）83.630.35929.83179673.850.159497.24497.2473.626.77921.55211505.390.188376.45873.6963.623.18634199445.40.177354.421228.1153.619.586341683630.149298.361526.4743.615.98634137280.60.122244.291770.7633.612.38634106198.20.094188.231958.9923.68.7863475115.80.067134.162093.1515.15.19597.4548947.00.04386.102179.25注：

表中第八层中加入了。

横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图1-6。

a水平地震作用b层间剪力分布图1-6横向框架各层水平地震作用及地震剪力（5）横向框架抗震变形验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表1-8。

层间弹性相对转角满足要求表1-8水平地震作用下的位移验算层次剪力（kN）层间刚度（KN/m）层间位移（mm）层高（mm）层间相对弹性转角8497.245680000.87536001/41127873.695680001.53836001/234061228.115680002.16236001/166551526.475680002.68736001/134041770.765680003.11836001/115531958.995680003.44936001/104422093.155680003.68536001/97712179.253546126.14551001/5872.1.6水平地震作用下框架的内力计算各层柱端弯矩及剪力计算见表1-9。

其中底层柱需要考虑上层高度变化对比y的修正值y2，二层柱需要考虑下层高度变化对y的修正值y3；三层需考虑横梁线刚度比对y的修正值y1，其结果见表1-9。

地震力作用下框架弯矩见图1-7，剪力及柱轴力见图1-8。

各层梁端弯矩、剪力及柱轴力计算见表1-10。

表1-9各层柱端弯距及剪力计算层次边柱中柱83.6497.245680001916716.191.3000.36517.4940.803125026.402.1010.40533.2661.7873.6873.695680001916727.561.3000.41539.6859.533125044.942.1010.45568.3193.4863.61228.115680001916738.131.3000.45061.7775.503125062.172.1010.500100.72123.1053.61526.475680001916747.041.3000.46576.2093.143125076.702.1010.500124.25151.7943.61770.765680001916754.301.3000.46587.97107.513125088.532.1010.500159.35159.3533.61958.95680001916759.950.6320.450107.91107.913125097.751.0120.500175.95175.9523.62093.155680001916763.950.6380.525138.1392.0931250104.261.0110.500187.67187.6715.12179.253546121388777.280.9040.60259.67134.471658292.271.4330.610282.35188.23注：

表中M量纲为，V量纲为。

表中y=y0+y1+y2,3；Vim=ViDim/Di；M下=Vimyihi；M上=Vim（1-yi）hi表1-10框架梁段弯矩、剪力及轴力计算层次边梁走道梁柱轴力LVbLVb边柱N中柱N840.8036.106.012.8236.1036.102.528.88-12.82-16.06797.2478.476.029.2974.0774.072.559.26-42.11-46.036149.26127.416.046.11111.86111.862.589.49-88.22-89.415196.39153.126.058.25147.2147.22.5117.76-146.476-148.924242.71192.416.072.52165.74165.742.5132.59-218.99-208.993279.14238.426.086.26195.95195.952.5156.76-305.25-279.482275.26262.486.089.62212.51212.512.5170.00-394.87-359.871351.01277.126.0104.69219.68219.682.5175.74-499.56-430.92图1-7地震力作用下框架弯矩图1-8地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力2.1.7竖向荷载作用下横向框架的内力分析仍取中框架计算:

（1）计算单元取⑦轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.2m。

由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图1-9中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。

由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。

图1-9横向框架计算单元

（2）荷载计算①恒载计算对于第八层，q1、代表横梁自重，为均布荷载形式。

q1=4.725，图1-10恒载作用下各层梁上的荷载分布=3.15。

q2、q2‘分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。

q2=5.5×3.6=19.8，=5.5×2.76=15.18。

P1、P2分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、和女儿墙等的重力荷载，计算如下：

P1=[（3.6×1.8×）×2+×1.8]×5.5+4.725×7.2+3.938×3+5.32×1.2×7.2=165.95kNP2=[（3.6×1.8×）×2+×1.8+×1.38×2]×5.5+4.725×7.2+3.938×3=164.65kN集中力矩M1=P1e1=165.95×=24.89M2=P2e1=164.65×=24.681～7层，q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，q1=4.725+5.32×3.0=20.685，=3.15;q2=4.3×3.6=15.48，=4.3×2.86=12.298。

P1=[（3.6×1.8×）×2+×1.8]×4.3+4.725×7.2+3.938×3+5.32×[（6.7×3）-4.8×1.8]+0.4×4.8×1.8=167.84kNP2=[（3.6×1.8）×2+×1.8+×1.38×2]×4.3+4.725×7.2+3.938×3+5.32×6.7×