第2章结构布置及计算简图

第2章结构布置及计算简图2.1 结构选型和布置1. 1.1结构选型根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

2. 1.2结构布置根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。

施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。

3. 1.3初步截面尺寸本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处某省某市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50001-2001) 6.1.2知, 本建筑的抗震等级为三级。

楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为IOOmnb各层梁板及三、四、五层柱的混凝土强度等级均为C25, 一、二层柱及基础的混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋采用HRB335,其余钢筋采用IIPB2350根据建筑平面确定结构平面布置图如图2-l0图2T结构平面布置图框架柱的最大承载力范围：5.lw×5.25//Z2. 1.3. 1柱截面尺寸估算：柱的截面尺寸估算公式：N = yβ4G"A _ NLrarN一柱组合的轴压力设计值。

夕一考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2。

A一按简支状态计算的柱的负载面积。

G一折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为12 kN∕m2on—验算截面以上的楼层层数。

上,/一框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8 和0.9 OA—混凝土轴心抗压强度设计值。

所以有TV = 1.25x5.1x5.25x12x5 = 2008.125^则取柱的截面尺寸为400〃w? × 400/7?/??。

2. 1.3. 2梁截面尺寸估算：框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防 烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。

二 框架结构布置及计算简图⒈梁柱尺寸⑴梁截面尺寸①横向边跨（AB 跨、BC 跨、DE 跨、EF 跨）跨长有（3600mm ，7200mm ）两种，取跨长L=7200mm ，梁高h=（1/12~1/10）×7200=600mm~720mm ，取梁高h=700mm ，梁宽b=(1/3~1/2)h=233mm~350mm ，取梁宽b=300mm 。

②横向中跨(CD 跨，即走廊)跨长为3600mm ，梁高h=(1/12~1/10)×3600=300mm~360mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。

③纵向为连系梁，跨长为3600mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。

④阶梯教室设计为井字梁，梁高h=(1/18~1/14)×10800=600mm~770mm ，取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。

⑵柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m ，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为14kN/m 2：N c =5×14×3.6×(7.2/2＋3.6/2)=1360.8kN 由轴压比限值得mm mm mm f N A c c c 3453451189513.148.0108.13608.023⨯==⨯⨯== 为安全起见，取柱截面尺寸为500mm×500mm⒉计算简图(取轴线⑦处)初步设计基础顶面离室外地面500mm ，则底层层高为3.9+0.6+0.5=5m⒊梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm 2)(其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I 0，I 0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)BC 跨、DE 跨梁： )(1038.22.7/7.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= CD 跨梁： )(1000.36.3/6.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= 上部各层柱： )(1034.19.3/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 底层柱： )(1004.15/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 将梁柱线刚度标于结构计算简图中结构计算简图。

2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。

2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。

结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。

适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。

刚架结构：由横梁、柱和基础组成。

柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。

如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。

适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。

2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。

屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。

●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。

单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。

2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。

●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。

围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。

2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。

混凝土结构设计第2章单层工业厂房设计研制单位：湖南大学高等教育出版社高等教育电子音像出版社主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 本章重点熟悉单层工业厂房结构的选型与结构布置方法；掌握钢筋混凝土排架的荷载与内力计算方法和内力组合原则；掌握排架柱和柱下基础的设计计算方法及 构造要求。

主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 §2.1 结构类型和结构体系● 单跨与多跨；● 等高与不等高；● 排架与刚架。

单层厂房依据其跨度、高度和吊车起重量等因素的不同可采用混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构。

单层厂房的结构类型和体系可分为：主 页 目 录上一章 帮 助下一章 排架结构图 刚架结构图主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 无檩体系：由屋面板、天沟板、天窗架、屋架、托架、及屋盖支撑组成。

刚度大。

§2.2 结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成1. 屋盖结构屋盖结构可分有檩体系和无檩体系两种。

有檩体系：由小型屋面板、檩条及屋盖支撑组成。

刚度小。

主页目录上一章下一章帮助单层工业厂房空间结构图主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 2. 纵、横向平面排架横向平面排架：包括横梁(屋架)、柱及基础横向平面排架主 页 目 录 上一章 帮 助下一章 纵向平面排架：包括纵向柱列、基础、连系梁、吊车架、柱间支撑围护结构：包括纵墙、山墙、墙梁、抗风柱、基础梁纵向平面排架主 页目 录 上一章 帮 助下一章 2.2.2 荷载传递竖向荷载传递图横向排架是主要的承重结构，屋架、排架柱和基础是主要的承重构件。

主页目录上一章下一章帮助横向水平荷载传递图主 页 目 录 上一章帮 助 下一章 §2.3 结构布置 2.3.1 厂房平面布置1. 柱网布置要考虑工艺、经济、模数化等因素。

2. 变形缝：是伸缩缝、沉降缝、抗震缝的总称。

伸缩缝：减少厂房温度应力的影响而设，上部结构 断开，下部结构不断开。

沉降缝：厂房高度、吊车吨位、土质相差较大时而 设，上、下部结构都要断开。

本科毕业设计(论文) 题目：荭叶建筑设计院办公楼结构设计摘要本工程占地面积约873平方米左右，建筑面积5238平方米。

本建筑为五层，总高度22.8米，室内外高差为0.45米，女儿墙高0.9米。

建筑总长度为58.2米，总宽度为15米。

本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等。

其中，内力计算考虑以下四种压力作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用十字交叉条形基础。

在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。

本工程结构形式为钢筋混凝土框架结构，设计严格遵守我国现行规范，其中包括«建筑地基基础设计规范»、«建筑结构荷载规范»、«混凝土结构设计规范»、«建筑抗震设计规范»等。

计算中包括荷载计算，内力组合，基础设计，楼梯设计等。

关键词：办公楼；框架；钢筋混凝土AbstractThe project covers an area of about 873 square meters, building area of 5238 square meters. This building is five layers, total height 22.8 meters, the elevation difference of inside and outside of 0.45 meters, 0.9 meters high parapet. Building a total length of 58.2 meters, a total width of 15 meters.The engineering structure design adopts multi-layer reinforced concrete frame structure, basic steps as follows: the determination of structure calculation diagram; The load calculation; The internal force analysis; Internal force combination; Beam and column section reinforcement, the board design, the design of stair, basic design and structure of the construction drawing, etc. Among them, the internal force calculation, consider the following four kinds of load is constant load and live load, wind load and earthquake action; The design of the column, the board by using elastic theory; Beam design adopts the theory of plasticity; Stair chooses plate stair; Selects the cross bar basis. When making section seismic design, following the strong shear weak bending, strong column weak beam, strong node weak component design principle, and satisfies the requirement of construction.This engineering structure form for reinforced concrete frame structure, design, strictly abide by the current specification including the « building foundation design code », « load code for the design of building structures reinforced concrete structure design code »，building seismic design code, etc. Included in the load calculation, internal force combination, foundation design, stair design, etc.Keywords: office building；framework；reinforced concrete目录绪论 0第一章建筑设计说明 (1)1.1 建筑方案论述 (1)1.1.1 设计依据 (1)1.1.2 设计内容、建筑面积、标高 (1)1.1.3 房间构成和布置 (1)1.1.4 采光和通风 (1)1.1.5 主要立面和出入口的考虑 (2)1.1.6 防火及安全 (2)1.1.7 各部分工程构造 (2)1.1.8 本建筑设计的主要特点 (3)第二章结构布置和计算简图 (4)第三章荷载计算 (6)3.1 恒载计算 (6)3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值 (6)3.1.2 楼面框架梁线荷载标准值 (6)3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 (7)3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 (7)3.2 活荷载计算 (8)3.2.1 屋面活荷载 (8)3.2.2 楼面活荷载 (8)3.3 风荷载计算 (9)3.4 地震作用计算 (10)3.4.1 重力荷载代表值计算 (10)3.4.2 框架刚度计算 (11)3.4.3 结构基本周期的计算 (12)3.4.4 多遇水平地震作用标准值计算 (13)3.4.5 横向框架弹性变形验算 (13)第四章内力计算 (15)4.1 恒荷载作用下的内力计算 (15)4.2 活荷载作用下的内力计算 (20)4.3 风荷载作用下的内力计算 (23)4.4 水平地震作用下的内力分析 (25)第五章荷载组合及最不利内力确定 (28)5.1 基本组合公式 (28)5.1.1 框架梁内力组合公式 (28)5.1.2 框架柱内力组合公式 (29)5.2 梁的内力组合 (29)5.2.1 梁端弯矩调幅 (29)5.2.2 梁控制截面的内力组合 (30)5.3 框架柱内力组合 (37)5.3.1 无地震作用时的组合 (37)5.3.2 有地震作用效应时的组合 (38)5.3.3 框架柱组合过程 (38)第六章框架结构配筋计算 (45)6.1 梁的配筋计算 (45)6.1.1 边跨梁配筋计算 (45)6.1.2 中跨梁配筋计算 (46)6.2 框架柱配筋计算 (46)6.2.1 框架柱的纵向受力钢筋计算 (46)6.2.2 斜截面受剪承载力计算 (48)第七章现浇板配筋计算 (52)7.1 屋面板计算 (52)7.1.1 荷载计算 (52)7.1.2 按弹性理论计算 (52)7.2 楼面板计算 (53)7.2.1 荷载计算 (53)7.2.2 按弹性理论计算 (53)7.2.3 截面设计 (54)第八章楼梯设计 (55)8.1 梯段板计算 (55)8.1.1 荷载计算 (55)8.1.2 截面设计 (55)8.2 平台板计算 (56)8.2.1 荷载计算 (56)8.2.2 截面设计 (56)8.3 平台梁计算 (56)8.3.1 荷载计算 (56)8.3.2 内力计算 (57)8.3.3 截面计算 (57)第九章基础设计 (58)9.1 设计资料 (58)9.2 基础梁配筋计算 (58)9.3 翼板的承载力计算 (61)9.3.1 边基础翼板的承载力计算 (61)9.3.2 中基础翼板的承载力计算 (62)结论 (63)参考文献 (64)致谢 (65)绪论毕业设计大学四年最后的实践性演练，对我们的综合素质和毕业后实际工作能力、适应社会能力的提高有着不可忽视的作用。

三 框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸 1．梁高 h b =(1/12~1/8)lb 横向 h b =600~900mm ，取800mm 纵向 h b =650~900mm ，取800mm过道 h b =250~375mm ，考虑到次梁高度为600mm ，也取为600mm 2．柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m ，抗震等级为三级，取底层C6柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2： N=15×7.8×(3.6+1.5)=2983.5kN由轴压比限值得A c ≥c f N 8.0=3.148.0105.29833⨯⨯=260795mm 2为安全起见，取底层柱截面尺寸为650mm×650mm ，其他层为600mm×600mm （二）计算简图(取轴线⑥处)初步设计基础顶面离室外地面500mm ，则底层层高为4.2+0.6+0.5=5.3m框架结构计算简图3.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.003.603.603.603.603.563.563.563.563.563.563.563.563.562.812.81 2.812.813.003.603.56（三）梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm2)AC、BC跨梁1×0.3×0.83/7.2=3.56×10-3E i=2E×12BC跨梁1×0.3×0.63/3.0=3.60×10-3E i=2E×12上部各层柱1×0.64/3.6=3.00×10-3 E i= E×12底层柱1×0.654/5.3=2.81×10-3 E i= E×12将梁柱线刚度标于计算简图中。

1、结构布置1）根据结构施工图布置现浇板设计为mm mm l l 6200530021⨯=⨯，四周与梁整体现浇。

由12/l l =6200/5300=1.17<2，按双向板算。

2）支撑梁截面尺寸确定： L1方向==0)15/1~10/1(l h （1/10~1/15）6200=620~413，b=（1/2~1/3）h=310~138 因此我们取截面尺寸为b=300mm,h=600mm L2方向==0)15/1~10/1(l h （1/10~1/15）5300=530~353，b=（1/2~1/3）h=265~118 因此我们取截面尺寸为b=200mm,h=400mm 3）板截面尺寸确定：一般取90mm,100mm 因需不小于跨长1/50即106mm 因此板截面取110mm 二、结构内力计算 1、双向板板内力计算四周与梁现浇y x l l /=5300/6200=0.852/9.11mm N f c =，2/210mm N f y =1）荷载计算板承受的恒荷载标准值楼面、梯面面层30厚水磨石地面 0.03X0.65=0.0195kN/2m板底抹灰20厚混合砂浆 0.02×17=0.34kN/2m 钢筋混凝土板110厚 0.11×25=2.75kN/2m 小计 3.1095kN/2m板承受的活荷载标准值教室： 2.0KN/m2教学楼走廊、楼梯、厕所：2.5 KN/m2上人的钢筋混凝土屋面：0.5 KN/m2小计 5.0KN/m2 恒荷载设计值g=1.2×3.1095=3.73KN/m活荷载设计值 q=1.3×5.0=6.5KN/m2）跨中正弯矩mg′=g +q/2=3.73+6.5/2=6.98kN/2q′= q/2=3.25kN/2m3）支座负弯矩m恒、活荷载满布各区格板p=g+q=10.23kN/24）查附录4计算板的内力A 区格板L1=5.3-0.3=5.0m ，L2=6.2-0.3=5.9m12/l l =5.9/5.0=1.18<2因此跨中、 支座弯矩为22max ()22x x x q qM m g l m l =++=0.0506×（6.98+3.25）×52=12.94kN.m （m x 查表①）22max ()(22y y y yq qM m g l m l m =++=0.0348×（6.98+3.25）×52=8.9kN.m （m y 查表①）y x v x M M M 2.0)(+==12.94+0.2×8.9=14.72kN.m （跨中弯矩）x y v y M M M 2.0)(+==8.9+12.94×0.2=11.49kN.m （跨中弯矩）支座最大负弯矩可按四面固定的双向板计算查附表4.6可知2'')(l q g m M x x +-==-0.0626 ×10.23×52=-16kN.m （支座负弯矩）2'')(l q g m M y y +-==-0.0551 ×10.23×52 =-14.09kN.m （支座负弯矩）B 区隔L1=5.03，L2=5.93；12/l l =1.18 查附表4.422max ()22x x x q qM m g l m l =++=0.0328×6.98×5.032+0.0322×3.25×5.032=8.44kN.m22max ()(22y y y yq qM m g l m l m =++=0.0229×6.98×5.032+0.0215×3.25×5.032=5.82kN.my x v x M M M 2.0)(+==8.44+0.2×5.82=9.6kN.m （跨中弯矩）x y v y M M M 2.0)(+==5.82+8.44×0.2=7.5kN.m （跨中弯矩） 支座最大负弯矩2'')(l q g m M x x +-==-0.0829 ×10.23×52=-21.2kN.m （支座负弯矩）2'')(l q g m M y y +-==-0.0733 ×10.23×52=-18.75kN.m （支座负弯矩）C 区隔L1=5，L2=5.93；12/l l =1.19 查附表4.322max ()22x x x q qM m g l m l =++=0.0355×6.98×52+0.0355×3.25×52=9.08kN.m22max ()(22y y y yq qM m g l m l m =++=0.0118×6.98×52+0.0118×3.25×52=3.02kN.my x v x M M M 2.0)(+==9.08+0.2×3.02=9.68kN.m （跨中弯矩）x y v y M M M 2.0)(+==3.02+9.08×0.2=4.84kN.m （跨中弯矩） 支座最大负弯矩2'')(l q g m M x x +-==-0.0693 ×10.23×52=-17.72kN.m （支座负弯矩）2'')(l q g m M y y +-==-0.0567 ×10.23×52 =-14.5kN.m （支座负弯矩）D 区隔L1=5.03，L2=5.9；12/l l =1.18查附表4.322max ()22x x x q qM m g l m l =++=0.0355×6.98×5.032+0.0355×3.25×5.032=9.09kN.m22max ()(22y y y yq qM m g l m l m =++=0.0118×6.98×5.032+0.0118×3.25×5.032=3.03kN.my x v x M M M 2.0)(+==9.09+0.2×3.03=9.7kN.m （跨中弯矩）x y v y M M M 2.0)(+==3.03+9.09×0.2=4.85kN.m （跨中弯矩） 支座最大负弯矩2'')(l q g m M x x +-==-0.0693 ×10.23×5.032=-17.74kN.m （支座负弯矩）2'')(l q g m M y y +-==-0.0567 ×10.23×5.032 =-14.68kN.m （支座负弯矩）3）双向板配筋计算H 01=110-20=90mm,h 02=h 01-35=75mm ，我们可近似的按照公式095.0h f MA y s =来计算钢筋截面面积，计算结果见下表。