框架结构办公楼毕业设计

摘要本设计主要是对上海市一多层综合办公楼进行结构设计，应用PKPM结构设计软件完成。该办公楼占地面积为1310㎡，总建筑面积5240㎡，建筑物共6层，总高度25.5m。设计采用现浇钢筋混凝土框架结构，基础采用柱下独立基础。设计使用年限为50年，抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度，场地类别II类。本设计应用的PKPM软件是由中国建筑科学研究院建筑结构研究所推出的一套集建筑设计、结构设计、设备设计、管理信息化于一体的大型综合 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 CAD系统，涵盖建筑结构设计的各个方面，是目前国内建筑工程界应用最广，用户数量最多，国内影响力最大的计算机辅助设计软件。PKPM结构软件事实上已成为行业标准，是广大结构工程师设计工作中必不可少的利器。在本设计中，主要应用了PKPM结构设计软件中的四个部分：PMCAD、SATWE、JCCAD和LTCAD。其中，应用PMCAD建立模型，应用SATWE计算分析，应用JCCAD设计基础，应用LTCAD设计楼梯。设计成果包括计算分析数据和结构施工图。关键字：钢筋混凝土框架结构；结构设计；PKPM软件应用；抗震设计AbstractThispaperpresentsadesignaboutamultilayercomprehensiveofficebuildinginShanghai,usingPKPMsoftwaretocompleteit.Theareaofthebuildingis1310㎡,theareaofstructureis5240㎡,ithassixlayersandtotalheightis25.5m.ThedesignadoptedCast-in-situreinforcedconcreteframestructureandIndependentunder-postfoundation.Thedesignworkinglifeofitis50years,classesofseismicmeasureislevel3,theseismicfortificationintensityisof7degreeswithitecategoryIIclass.Asalarge-scaleintegratedengineeringCADsystem,thePKPMsoftwareusedinthiscaseisputforwardbyChinaconstructionscienceresearchinstituteofbuildingstructureswhichmakesArchitecturaldesign,structuraldesign,equipmentdesign,managementinformationasawhole.Itcoversallaspectsofthearchitecturalstructuredesign,andisthemostwidelyusedincurrentdomesticconstructionengineeringwiththemostnumberofusers.Asaresult,Itbecamethemostinfluentialdomesticcomputeraideddesignsoftwareandhasbecometheindustrystandard.Infact,itistheindispensabletoolinthegeneralstructuralengineersdesignwork.Inthispaper,fourpartsinthePKPMstructuredesignsoftwareareused,whicharePMCAD、SATWE、JCCADandLTCAD.PMCADisusedformodeling,PMCADisusedforcalculatingandanalyzing,JCCADisusedfordesigningfoundationandLTCADisusedfordesigningstairs.ThedesignresultsincludeIncludingthecalculationandanalysisdataandthestructureconstructiondrawing.Keyword:reinforcedconcreteframe;structuraldesign;applianceofPKPMsoftware;seismiccalculation,目录TOC\o"1-3"\h\u1工程概况11.1工程背景11.2设计条件11.2.1工程地质条件11.2.2气象资料11.2.3抗震设防烈度11.2.4材料11.3建筑平面布置11.4设计依据32模型建立与荷载布置42.1结构模型 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的选择及布置42.1.1结构方案的确定42.1.2基础类型的确定42.1.3结构构件截面尺寸的选择42.2荷载计算42.2.1楼面荷载42.2.2梁间荷载52.2.3地震荷载52.2.4风荷载62.2.5活荷载折减72.2.6荷载组合系数73结构内力分析83.1结构基本信息83.1.1结构构件统计83.1.2结构材料及配筋信息83.1.3各层的质量、质心坐标信息83.2风荷载作用下的结构内力93.3地震作用下的结构内力93.3.1地震振型参数93.3.2仅考虑X向地震作用时的地震力103.3.3仅考虑Y向地震时的地震力103.3.4振型个数检验113.3.5各振型作用下X、Y方向的基底剪力113.4底层最大内力组合113.5各层轴力之和124结构构件计算与配筋设计134.1楼板计算与配筋设计134.1.1楼板计算134.1.2楼板配筋设计174.2主梁配筋设计174.2.1主梁归并174.2.2主梁计算174.2.3主梁配筋图174.3柱配筋设计174.3.1柱归并174.3.2柱配筋计算结果244.3.3柱配筋图245结构整体验算265.1楼层抗剪承载力验算265.2结构抗倾覆验算265.3结构整体稳定性验算265.3.1结构刚度计算结果265.4薄弱层验算265.4.1各层剪力验算结果265.4.2薄弱层的屈服系数275.5结构位移验算275.5.1结构位移计算结果275.5.2最大值层间位移角验算295.6结构周期比验算295.7结构构件变形验算295.7.1楼板变形验算295.7.2主梁变形验算336楼梯设计386.1楼梯尺寸设计386.2荷载和受力计算386.2.1楼梯计算简图386.2.2计算公式386.2.3荷载计算参数396.2.4各跑荷载计算396.3配筋计算396.4配筋结果396.4.1配筋措施396.4.2各跑实际配筋结果407基础设计417.1基础设计参数417.1.1基础荷载417.2基础配筋设计与沉降验算417.2.1基础平面布置图417.2.2基础配筋设计427.2.3基础沉降验算42结论43致谢44参考文献附录1工程概况1.1工程背景该工程为上海浦东三林六层办公楼，主体为现浇钢筋混凝土框架结构，占地面积为1310㎡，建筑面积5240㎡，建筑物共6层，底层层高5.1m，标准层层高3.6m，顶层层高4.5m，总高度25.5m，室内外高差0.450m，基础顶面距离室外地面1.05m，基础采用柱下独立基础。该办公楼主要以层为单元出租，每层为一个独立的单元，拥有接待室、会议室、档案室、普通办公室、专用办公室等。楼内设有两个电梯三个楼梯，主、次楼梯开间均为3m，进深均为6.6m，楼梯的布置均符合消防、抗震的要求。1.2设计条件1.2.1工程地质条件拟建场地地形平坦，土质分布具体情况见表，II类场地土。地下稳定水位距地表-9m，表中给定土层深度由自然地坪算起。建筑地点冰冻深度-0.5m。表1-1建筑地层一览表序号岩土深度土层深度（m）厚度范围（m）地基土承载力（kPa）压缩模量（mPa）1杂填土0.0—1.21.2------2粉土1.2—2.00.82005.03中粗砂2.0—4.82.83009.54砾砂4.8—15.010.235021.01.2.2气象资料（1）气温：年平均气温15.8℃，最高气温:40.2℃，最低气温3.5℃。（2）雨量：年降雨量1100mm。最大雨量110mm/d。（3）基本风压：0.55KN/m2，B类粗糙度。（4）基本雪压0.2KN/m2。1.2.3抗震设防烈度抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g；建筑场地土类别为二类，场地特征周期0.35s，抗震等级三级，抗震设计分组为第一组。1.2.4材料除基础垫层混凝土选用C10，基础选用C25外，基础以上各层混凝土均选用C35。框架梁、柱等主要构件的纵向受力钢筋选择HRB335级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋选用HPB235。1.3建筑平面布置标准层平面布置图如下（图1-1）。图1-1标准层平面布置图①-⑨轴立面图（图1-2）图1-2①-⑨轴立面图-轴立面图（图1-3）图1-3-轴立面图1.4设计依据（1）混凝土结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 （GB50010-2011）.北京：中国建筑工业出版社，2002（2)建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2008（3）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.北京：中国建筑工业出版社，2002（4）建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006(5)杨星.PKPM建筑结构CAD软件教程.北京：中国建筑工业出版社，2010(6)李必瑜,王雪松.房屋建筑学（第3版）.武汉：武汉理工大学出版社，2008(7)叶列平.混凝土结构（第2版上册）.北京：清华大学出版社，2006(8)周景星,李广信等.基础工程（第2版）.北京：清华大学出版社，2007(9)中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.PKPM结构系列软件用户手册.20082模型建立与荷载布置本设计的模型建立与荷载布置工作应用PKPM结构设计软件中的PMCAD模块完成。PMCAD是担负整套结构软件中模型输入与绘制平面施工图的模块，也是整个结构CAD系统的核心。PMCAD的功能主要有：绘制正交及斜交网格平面的框架、框剪及砖混结构的平面图和立体图；画出预制板、次梁及楼板开洞布置；计算现浇楼板内力与配筋并画出板配筋图；统计结构工程量并以表格形式输出等。2.1结构模型方案的选择及布置2.1.1结构方案的确定考虑到现浇钢筋混凝土框架结构建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋造型，故本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构。2.1.2基础类型的确定根据施工场地、地基条件、场地周围的环境条件，选择柱下独立基础。2.1.3结构构件截面尺寸的选择1）基础顶面设计标高的确定根据地质勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 的建议，地基持力层可设在中粗沙层上，该层距室外地面2.0m—4.8m之间，现选用桩基础，故取基础顶面距离室外设计地面1.05m处。2）楼板厚度的确定根据平面布置，单向板的最大跨度为3m，按刚度条件，板厚为l/40=3000/40=75mm；按构造要求，现浇钢筋混凝土单向板的最小厚度为60mm；综合荷载等情况考虑，取板厚h=100mm.3）框架梁截面尺寸确定1、横向框架梁：横向框架梁的最大跨度为6600mm，横向框架梁高h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)6600=825mm~550mm，取h=750mm；横向框架梁宽b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)750=375mm~250mm，取b=350mm2、纵向框架梁：纵向框架梁高h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)6600=825mm~550mm，取h=750mm；纵向框架梁宽b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)750=375mm~250mm，取b=350mm4）框架柱截面尺寸确定对于多层框架，无论从受力的角度，还是柱的净高而言，都以底层最为不利。底层层高H=5.1m，柱截面高度取h=(1/15~1/20)H=(1/15~1/20)5100=340mm~255mm。又对于抗震设防烈度为7度，房屋高度为22.5m<30m，即抗震等级为三级的框架结构，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压比，柱截面面积应满足下式：，其中，再扩大1.2—1.3倍，则，即，bc=hc=530mm，综合考虑取bc=hc=600mm。2.2荷载计算2.2.1楼面荷载2.2.1.1活载定义该建筑为办公楼，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），按第4.1.1条规定，因此取楼面均布活荷载标准值为2.0kN/m2；按第4.3.1条规定，上人屋面，因此取屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2。2.2.1.2恒载定义（1)楼面恒载水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）0.65kN/㎡100厚钢筋混凝土屋面板25×0.10=2.50kN/㎡10厚纸浆石灰泥粉平16×0.01=0.16kN/㎡V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/㎡合计3.56kN/㎡（2）屋面恒载现浇40厚细石混凝土22×0.04=0.88kN/㎡捷罗克防水层（厚8mm）0.10kN/㎡20厚1：3水泥砂浆找平20×0.02=0.40kN/㎡膨胀珍珠岩砂浆找坡（平均厚140mm）14×0.14=1.96kN/㎡100厚钢筋混凝土屋面板25×0.10=2.50kN/㎡10厚纸浆石灰泥粉平16×0.01=0.16kN/㎡V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/㎡合计6.25kN/㎡2.2.2梁间荷载本设计中定义的梁间荷载是填充墙的自重，将其布置为均布线荷载。材料选择300mm×250mm×110mm水泥空心砖，密度为10.3kN/m3。①外墙厚270mm，1-4层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.27×(3.6-0.7）=8.06kN/m；5层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.27×(4.5-0.7）=10.57kN/m,6层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.27×(3-0.7）=6.40kN/m。②内隔墙厚240mm，1-4层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.24×(3.6-0.7)=7.17kN/m。5层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.24×(4.5-0.7）=9.39kN/m，6层梁上承受的均布线荷载值为10.3×0.24×(3-0.7）=5.69kN/m。2.2.3地震荷载2.2.3.1地震荷载参数地震荷载参数如表2-1所示表2-1地震荷载参数表振型组合方法CQC耦联计算振型数15地震烈度7场地类别Ⅱ设计地震分组第一组特征周期0.35多遇地震影响系数最大值0.08罕遇地震影响系数最大值0.50框架的抗震等级3重力荷载代表值的活载组合值系数0.50周期折减系数0.652.2.3.2地震振型本设计取计算振型个数为15个，其振型图如图2-1、2-2所示。图2-1X方向投影振型图2-2Y方向投影振型2.2.4风荷载2.2.4.1风荷载参数风荷载参数如表2-2所示：表2-2风荷载参数表修正后的基本风压(kN/m2)0.55风荷载作用下舒适度验算风压(kN/m2)0.55地面粗糙程度B类结构X向基本周期（s）0.35结构Y向基本周期（s）0.35是否考虑顺风向风振是风荷载作用下结构的阻尼比(%)5.00风荷载作用下舒适度验算阻尼比(%)2.00是否计算横风向风振否是否计算扭转风振否承载力设计时风荷载效应放大系数1.00体形变化分段数1各段最高层号7各段体形系数(X)1.30各段体形系数(Y)1.302.2.5活荷载折减结构计算的过程中，应用到的柱、墙、基础活荷载折减系数如表2-3所示。表2-3活荷载折减系数计算截面以上的层数12--34--56--8折减系数1.000.850.700.652.2.6荷载组合系数荷载组合信息如表2-4。表2-4荷载组合参数表恒载分项系数1.20活载分项系数1.40风荷载分项系数1.40水平地震力分项系数1.30竖向地震力分项系数0.50特殊风荷载分项系数1.40活荷载的组合值系数0.70风荷载的组合值系数0.60重力荷载代表值效应的活荷组合值系数0.50仅考虑恒载、活载参与组合0.603结构内力分析本设计的结构计算分析工作应用PKPM结构设计软件中的SATWE模块完成。SATWE是专门为多、高层结构分析与设计而研制的空间组合结构有限元分析软件。SATWE的核心工作就是要解决剪力墙和楼板的模型化问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，尽可能地减小其模型化误差，更好地反映出结构的真实受力状态。SATWE适用于高层和多层钢筋砼框架、框架-剪力墙、剪力墙结构，以及高层钢结构或钢-砼混合结构。此外，SATWE考虑了多、高层建筑中多塔、错层、转换层及楼板局部开大洞等特殊结构型式。SATWE所需的几何信息和荷载信息全部都从PMCAD建立的建筑模型中自动提取生成，并且有墙元和弹性楼板单元自动划分、多塔、错层信息自动生成功能。SATWE可完成建筑结构在恒、活、风、地震力作用下的内力分析、动力时程分析及荷载效应组合计算，可进行活荷不利布置计算，并可将上部结构和地下室作为一个整体进行分析，对钢筋砼结构可完成截面配筋计算，对钢构件可作截面验算。SATWE完成计算后，可经全楼归并接力PK绘梁、柱施工图，并可为各类基础设计软件提供设计荷载。3.1结构基本信息3.1.1结构构件统计各层构件数量、构件材料和层高如表3-1所示。表3-1各层构件与层高统计表层号梁元数(混凝土/主筋)柱元数(混凝土/主筋)层高(m)累计高度(m)150(30/300)45(30/300)5.15.12150(30/300)45(30/300)3.68.73150(30/300)45(30/300)3.612.34150(30/300)45(30/300)3.615.95150(30/300)45(30/300)3.619.56150(30/300)45(30/300)4.524.03.1.2结构材料及配筋信息3.1.2.1结构材料参数混凝土容重：Gc=25.5kN/m3钢材容重：Gs=78.0kN/m33.1.2.2结构配筋计算参数表3-2配筋信息表梁主筋强度(N/mm2)IB=300柱主筋强度(N/mm2)IC=300墙主筋强度(N/mm2)IW=300墙分布筋强度(N/mm2)JWH=300梁箍筋强度(N/mm2)JB=270柱箍筋强度(N/mm2)JC=270梁箍筋最大间距(mm)SB=100柱箍筋最大间距(mm)SC=100梁保护层厚度(mm)BCB=20柱保护层厚度(mm)ACA=203.1.3各层的质量、质心坐标信息3.1.3.1各层的质量、质心坐标信息如表3-3所示。表3-3各层的质量、质心坐标信息统计表层号质心X(m)质心Y(m)质心Z(m)恒载质量(t)活载质量（t)质量比614.22422.57224.0001262.999.30.92514.13022.33719.5001384.493.31.46414.12622.37415.900916.193.31.00314.12622.37412.300916.193.31.00214.12622.3748.700916.193.30.65113.98222.3835.1001452.193.31.003.1.3.2结构在荷载作用下的总质量。活载产生的总质量为575.694t，恒载产生的总质量为6986.989t，结构的总质量为7562.683。其中恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载，结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量，活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果。3.2风荷载作用下的结构内力风荷载作用下的结构内力最大值如表3-4所示。表3-4风荷载作用下的结构内力最大值层号风荷载X（kN）剪力X（kN)倾覆弯矩X(kN·m)风荷载Y（kN)剪力Y（kN)倾覆弯矩Y(kN·m)188.50571.99097.8218.641406.222405.6267.70483.46181.2166.321187.61187.6375.98415.74441.0186.021021.210958.7485.36339.72944.5208.47835.27282.3594.27254.31721.6229.69626.84275.46131.55160.1805.9319.64397.12019.13.3地震作用下的结构内力3.3.1地震振型参数考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y方向的平动系数、扭转系数如表3-5所示。表3-5振动周期(秒)、X,Y方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数10.901890.380.99(0.00+0.99)0.0120.84580.731.00(1.00+0.00)0.0030.7974134.420.02(0.01+0.01)0.9840.299790.390.99(0.00+0.99)0.0150.28240.751.00(1.00+0.00)0.0060.2651140.900.02(0.01+0.01)0.9870.179090.290.99(0.00+0.99)0.0180.17150.620.99(0.99+0.00)0.0190.1590143.870.03(0.02+0.01)0.97100.120589.230.99(0.00+0.99)0.01110.1162179.101.00(1.00+0.00)0.00120.10801.200.02(0.01+0.01)0.98130.097388.231.00(0.00+1.00)0.00140.0908177.420.12(0.12+0.00)0.88150.0866178.810.84(0.84+0.00)0.16地震作用最大的方向=-89.890°3.3.2仅考虑X向地震作用时的地震力当仅考虑X向地震作用时的地震力时，各层X方向的作用力如表3-6所示。其中，Fx——X向地震作用下结构的地震反应力Vx——X向地震作用下结构的楼层剪力Mx——X向地震作用下结构的弯矩StaticFx——静力法X向的地震力表3-6各层X方向的作用力(CQC)FloorFx（kN)Vx（kN）整层剪重比Mx（kN▪m）StaticFx(kN)6997.811114.087.37%5362.501321.245914.451981.996.63%12436.471164.494565.532491.606.23%21311.54648.573520.272917.575.83%31656.42501.732469.323262.625.42%43165.89354.881579.553652.644.83%61279.41318.51抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比=1.60%，根据表3-6所示，满足要求。3.3.3仅考虑Y向地震时的地震力当仅考虑Y向地震作用时的地震力时，各层Y方向的作用力如表3-7所示。其中，Fy——Y向地震作用下结构的地震反应力Vy——Y向地震作用下结构的楼层剪力My——Y向地震作用下结构的弯矩StaticFy——静力法Y向的地震力表3-7各层Y方向的作用力(CQC)FloorFy（kN)Vy（kN）整层剪重比My（kN▪m）StaticFy(kN)6962.051077.997.13%5199.681243.065860.841882.926.30%11904.451095.584532.562346.645.87%20237.87610.193498.112730.395.45%29875.94472.042457.133041.555.05%40542.30333.881565.653394.414.49%57248.48299.66抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比=1.60%，根据表3-6所示，满足要求。3.3.4振型个数检验计算结果显示，X方向的有效质量系数为99.92%，Y方向的有效质量系数为99.89%，均大于90%，满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）要求。所以地震振型个数设为15是合理的。3.3.5各振型作用下X、Y方向的基底剪力各振型作用下X、Y方向的基底剪力如表3-8所示。表3-8各振型作用下X、Y方向的基底剪力振型号X方向剪力(kN)Y方向剪力(kN)10.133325.0123601.610.59315.7542.0540.02553.245495.610.1062.475.5970.00104.47891.550.0190.261.03100.0025.031121.170.01120.010.21130.001.05140.060.00150.550.003.4底层最大组合内力底层最大组合内力如表3-9所示。其中，Xod,Yod——最大组合内力的作用点(Mx,My=0)SumofAxial——最大组合内力值(kN)表3-9底层最大组合内力XodYodSumofAxialLoadCase14.12722.528-87601.0Vxmax14.09022.439-89975.5Vymax13.99922.622-58580.2Nmin14.23522.500-102175.5Nmax14.09022.439-89975.5Mxmax14.12722.528-87601.0Mymax3.5各层轴力之和柱在竖向力、恒荷载、活荷载作用下的轴力之和如表3-10所示。表3-10柱、墙、支撑在竖向力、恒荷载、活荷载作用下的轴力之和（kN）作用力第1层第2层第3层第4层第5层第6层竖向力-81383.8-64996.9-53970.2-42943.5-31916.8-16206.6恒荷载-69869.9-55348.9-46188.1-37027.2-27866.4-14022.1活荷载-11513.9-9648.0-7782.1-5916.2-4050.4-2184.54结构构件计算与配筋设计4.1楼板计算与配筋设计4.1.1楼板计算本设计中楼板均为现浇楼板，计算时仅考虑作用在楼板和屋面上的恒载与活载。4.1.1.1楼板剪力计算所得的楼板剪力值如图4-1、4-2所示。图4-1第1-5层楼板剪力图(kN)图4-2顶层楼板剪力图(kN)4.1.1.2楼板弯矩计算所得的楼板弯矩如图4-3、4-4所示。图4-3第1-5层楼板弯矩图(kN·m)图4-4顶层楼板弯矩图(kN·m)4.1.2楼板配筋设计楼板的配筋根据计算所得的楼板最大剪力、最大弯矩进行设计，楼板的配筋图见附图。4.2主梁配筋设计4.2.1主梁归并在进行主梁配筋设计时，根据主梁的计算配筋结果，为便于施工，将主梁进行归并，使得几何尺寸和平面几何位置相同的主梁有相同的配筋设计，并且每一组主梁的配筋均根据组中受力最大的那根主梁进行设计。首层梁归并结果如图4-5，其余层与首层结果相似，所以不一一列出。图4-5主梁归并结果图4.2.2主梁计算4.2.2.1梁截面弯矩包络图梁截面设计弯矩包络图如图4-6，4-7，4-8。4.2.2.2梁截面剪力包络图梁截面设计剪力包络图如图4-9,4-10，4-11。4.2.3主梁配筋图主梁配筋图详见附图。4.3柱配筋设计4.3.1柱归并在进行柱的配筋设计时，根据柱的计算配筋结果，为便于施工，将各层的柱进行归并，使得几何尺寸和平面几何位置相同的柱有相同的配筋设计，并且每一组柱的配筋均根据组中受力最大的那根柱进行设计。柱的归并系数设置为0.2，柱的归并结果如图4-12所示。图4-6首层梁截面设计弯矩包络图（mm）图4-72-5层梁截面设计弯矩包络图（mm）图4-8顶层梁截面设计弯矩包络图（mm）图4-9首层梁截面设计剪力包络图（mm）图4-102-5层梁截面设计剪力包络图（mm）图4-11顶层梁截面设计剪力包络图（mm）图4-12柱归并结果简图4.3.2柱配筋计算结果柱配筋面积结果如附图4-13。4.3.3柱配筋图柱配筋图见附图。图4-13柱配筋面积计算图5结构整体验算5.1楼层抗剪承载力验算楼层抗剪承载力结果如表5-1。表5-1楼层抗剪承载力、及承载力比值层号X向承载力(kN)Y向承载力(kN)Ratio_Bu:XRatio_Bu:Y60.6320E+040.6304E+043.503.5450.1091E+050.1087E+051.731.7240.1248E+050.1244E+051.141.1430.1396E+050.1391E+051.121.1220.1526E+050.1521E+051.091.0910.1228E+050.1229E+050.800.81注：Ratio_Bu表示本层与上一层的承载力之比。层间受剪承载力比是控制结构竖向不规则性和判断薄弱层的重要指标。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第3.4.3条规定，平面规则而竖向不规则的建筑结构，楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一层的65%。由上表可知，结构的层间受剪承载力比均满足规范要求。5.2结构抗倾覆验算表5-2抗倾覆验算结果抗倾覆弯矩Mr倾覆弯矩Mov比值Mr/Mov零应力区(%)X风荷载1963826.010294.0190.770.0Y风荷载783192.425311.630.940.0X地震1905796.067125.428.390.0Y地震760049.662360.612.190.05.3结构整体稳定性验算5.3.1结构刚度计算结果表5-3结构各层刚度表层号X向刚度Y向刚度层高(m)上部重量X刚重比Y刚重比10.915E+060.860E+065.19996346.7043.8720.158E+070.136E+073.67992671.3361.2630.164E+070.139E+073.66632189.1075.2740.163E+070.136E+073.652715111.4192.5350.162E+070.131E+073.639110148.75120.9260.948E+060.763E+064.519885214.63172.72该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算。该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应。5.4薄弱层验算5.4.1各层剪力验算结果各层受到的剪力最大值与受剪承载力如表5-4所示。其中，Vx,Vy——各层受到的剪力VxV,VyV——各层的受剪承载力表5-4各层受到的剪力最大值与受剪承载力FloorVxV(kN)VyV(kN)Vx(kN)Vy(kN)67096.326861.966320.006303.00512641.7112005.6510910.0010873.00415899.5614971.3912480.0012438.00318624.7517427.4713960.0013913.00220828.1719413.6915256.0015205.00123307.4421652.9712280.0012286.005.4.2薄弱层的屈服系数表5-5各层的屈服系数Floor654321Gsx0.89060.86300.78490.74950.73250.5269Gsy0.91850.90570.83080.79830.78320.56745.5结构位移验算5.5.1结构位移计算结果本设计中，分别在6种工况下对结构位移进行验算，其结果如以下各表所示。表中各参量含义如下：Jmax——最大位移对应的节点号JmaxD——最大层间位移对应的节点号Max-(Z)——节点的最大竖向位移Max-(X)，Max-(Y)——X,Y方向的节点最大位移Ave-(X)，Ave-(Y)——X,Y方向的层平均位移Max-Dx，Max-Dy——X,Y方向的最大层间位移Ave-Dx，Ave-Dy——X,Y方向的平均层间位移Ratio-(X),Ratio-(Y)——最大位移与层平均位移的比值Ratio-Dx,Ratio-Dy——最大层间位移与平均层间位移的比值Max-Dx/h，Max-Dy/h——X,Y方向的最大层间位移角X-Disp，Y-Disp，Z-Disp——节点X,Y,Z方向的位移1）工况1：X方向地震力作用下的楼层最大位移。表5-6X方向地震力作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxJmaxDMax-(X)Max-DxAve-(X)Ave-DxRatio-AXMax-Dx/h648248211.951.2311.821.202.181/3658539639610.791.2710.071.251.611/282943103109.571.589.491.561.531/228132242248.021.837.971.821.201/196421381386.212.126.172.101.141/1697152524.104.104.074.071.311/1245X方向层间位移角最大值:1/12452）工况2：Y方向地震力作用下的楼层最大位移。表5-7Y方向地震力作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxJmaxDMax-(Y)Max-DyAve-(Y)Ave-DyRatio-AyMax-Dy/h655455414.171.6012.851.451.631/2815546846812.671.6211.501.471.441/2218438238211.111.9610.081.781.401/183532612616.862.806.272.551.101/161421751754.072.653.732.421.091/1421189891.421.421.311.311.091/1141Y方向层间位移角最大值:1/1141.3）工况3：X方向风荷载作用下的楼层最大位移。表5-8X方向风荷载作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxJmaxDMax-(X)Max-DxAve-(X)Ave-DxRatio-(X)Ratio-DxMax-Dx/h64824821.760.181.720.171.021.051/999953963961.590.171.550.161.021.031/999943103881.420.211.390.211.021.031/999932242241.200.261.180.251.021.021/999921381380.940.310.930.311.021.021/9999152520.630.630.620.621.021.021/8078X方向层间位移角最大值:1/8078.X方向最大位移与层平均位移的比值:1.02X方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.054）工况4：Y方向风荷载作用下的楼层最大位移表5-9Y方向风荷载作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxJmaxDMax-(Y)Max-DyAve-(Y)Ave-DyRatio-(Y)Ratio-DyMax-Dy/h65545545.120.554.870.521.051.061/816054684744.570.524.350.501.051.051/689143823824.050.653.860.621.051.051/551232962963.390.773.240.741.051.051/464622102102.620.922.500.881.051.051/391311241241.701.701.621.621.051.051/3003Y方向层间位移角最大值:1/3003.Y方向最大位移与层平均位移的比值:1.05Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.06。5）工况5：竖向恒载作用下的楼层最大位移。表5-10竖向恒载作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxMax-(Z)6484-2.495398-3.234363-2.933277-2.902191-2.59154-2.856）工况6：竖向活载作用下的楼层最大位移。表5-11竖向活载作用下的楼层最大位移（mm）FloorJmaxMax-(Z)6535-0.935449-0.864363-0.803277-0.712191-0.591105-0.455.5.2最大值层间位移角验算层间位移角是指楼层层间最大位移与层高之比，是控制结构整体刚度和不规则性的主要指标。限制建筑物，特别是高层建筑物的层间位移角主要目的有两点：一是保证主体结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土受力构件出现裂缝或裂缝超过允许范围；二是保证填充墙和各种管线等非结构构件完好，避免产生明显的损伤。《建筑抗震设计规范》第5.5.1条规定了按弹性方法计算的层间位移角的限值，其中规定钢筋混凝土框架结构的弹性层间位移角限值为1/550。结构在6种工况下，最大值层间位移角为1/1141﹤1/550，满足规范要求。5.6结构周期比验算周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是结构扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反应。控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，以此控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。《高层规程》第4.3.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.9。从表3-5中可以看出，第1、2、4、5、7、8、10、11、13、15振型的平动系数占主导地位，为平动振型；其余振型的扭转系数占主导地位，为扭转振型。在平动振型中，第1振型的周期最长，为第一平动振型；在扭转振型中，第3振型的周期最长，为第一扭转振型。因此，周期比为Tt/Tl=0.7974/0.9018=0.88，满足规范要求。5.7结构构件变形验算5.7.1楼板变形验算楼板的变形验算主要包括对楼板的挠度和裂缝进行计算，并将计算所得的最大值与规范要求的极限值进行比较。1）楼板挠度楼板的挠度计算结果如图5-1、5-2所示。图5-1第1-5层楼板挠度图(mm)图5-2顶层楼板挠度图(mm)2）楼板裂缝楼板裂缝宽度的验算结果如图5-3、5-4所示。图5-3第1-5层楼板裂缝宽度图(mm)图5-4顶层楼板裂缝宽度图(mm)经校核，计算所得的各层楼板的挠度和裂缝宽度均能满足规范要求。5.7.2主梁变形验算主梁的变形验算主要包括对主梁的挠度和裂缝进行计算，并将计算所得的最大值与规范要求的极限值进行比较。1）主梁挠度主梁的挠度计算结果如图5-5所示。图5-5首层主梁挠度图(mm)图5-6二层主梁挠度图（mm）图5-7三层主梁挠度图（mm）图5-8四层主梁挠度图（mm）图5-9五层主梁挠度图（mm）图5-10顶层主梁挠度图（mm）2）主梁裂缝主梁的裂缝宽度计算结果如图5-6所示。图5-11首层主梁裂缝图(mm)图5-12二层主梁裂缝图(mm)图5-13三层主梁裂缝图(mm)图5-14四层主梁裂缝图(mm)图5-15五层主梁裂缝图(mm)图5-16顶层主梁裂缝图(mm)经校核，计算所得的各层主梁的挠度和裂缝宽度均能满足规范要求。6楼梯设计本设计的楼梯设计工作应用PKPM结构设计软件中的LTCAD模块完成。LTCAD是设计普通楼梯及异形楼梯的CAD软件，适用于单跑、二跑、三跑、四跑及任意平面的多跑板式或梁式普通楼梯；还适用于螺旋及悬挑等各种异形楼梯，螺旋段的上下端可设直线段，中间可设休息平台，悬挑楼梯可任意转角。软件可完成楼梯结构的内力及配筋计算及施工图设计，包括楼梯平面，立面图及梁、板、平台配筋详图。可与PMCAD接口用人机交互方式快速生成数据文件，操作简便。6.1楼梯尺寸设计本建筑共有三个楼梯，主楼梯位于建筑物当中，旁边有一部电梯，建筑物两侧分别有一个辅助楼梯，必要时作为逃生之用。三个楼梯间均为同一个尺寸，其尺寸为3000mm×6600mm。其结构布置图如图6-1所示。图6-1楼梯结构布置图6.2荷载和受力计算6.2.1楼梯计算简图图6-2楼梯计算简图6.2.2计算公式hh=dd+A/TLq=1.2×(q装修+25×hh)/cosθ+1.4×q活q=1.35×(q装修+25×hh)/cosθ+1.4×0.7×q活其中hh：楼梯梯板在不同受力段取不同的值，上图所示取楼梯梯板折算高度。6.2.3荷载计算参数在楼梯折板处取梯板厚度；在平台处取平台厚度；在楼板处取楼板厚度。装修荷载：Qz=1.00;活载：Qh=2.00;恒载分项系数：1.2,1.35;活载分项系数：1.4,1.4×0.7;梯板负筋折减系数：(ZJXS)=0.8.6.2.4各跑荷载计算表6-1楼梯内力计算荷载荷载Qb(KN/m)Qbt(KN/m)Qp(KN/m)Qw(KN/m)第1跑10.2467.0007.6007.000第2跑10.2467.0007.6007.000其中：Qb——梯板均布荷载；Qbt——梯板弯折段均布荷载；Qp——平台均布荷载；Qw——楼面均布荷载；6.3配筋计算楼梯配筋面积计算结果如表6-2所示表6-2楼梯配筋面积表标准层号跑数AsbdAsbfAspdAspf11140212910.000.0012117911120.000.00表中：Asbd——楼梯板底筋，按两端简支求出Max,根据Max配筋；Asbf——楼梯板负筋，梯板负筋弯矩取Max×ZJXS,根据该值配筋；Aspd——平台板底筋，楼梯平台如果两边都有支撑，按四边简支板计算，采用分离式配筋；Aspf——平台板负筋。6.4配筋结果6.4.1配筋措施1）保护层厚度楼梯梁保护层厚度：30mm楼梯板及平台板保护层厚度：15mm2）受力钢筋最小直径楼梯板受力钢筋直径>=8mm休息平台受力钢筋>=6mm楼梯梁受力钢筋>=14mm3）受力钢筋最小间距：100mm4）非受力分布钢筋受力钢筋<=8mm时，取6@300受力钢筋=12mm或14mm时，取6@250受力钢筋>=14mm时，取8@2505）楼梯板分布筋每踏步至少：16mm6.4.2各跑实际配筋结果楼梯实际配筋图见附图。7基础设计本设计的基础设计工作应用PKPM结构设计软件中的JCCAD模块完成。JCCAD是设计各种基础的CAD软件，可完成柱下独立基础、墙下条形基础、弹性地基梁、带肋筏板、柱下平板、墙下筏板、柱下独立桩基承台基础、桩筏基础、桩格梁基础、及单桩的设计工作。同时软件还可完成由上述多种基础组合起来的大型混合基础设计，而且一次处理的筏板块数可达10块。软件可处理的独基包括倒锥型、阶梯型、现浇或预制杯口基础、单柱、双柱、或多柱基础；条基包括砖、毛石、钢筋混凝土条基（可带下卧梁）、灰土及混凝土基础；筏板基础的梁肋可朝上或朝下；桩基包括预制混凝土方桩、圆桩、钢管桩、水下冲（钻）孔桩、沉管灌注桩、干作业法桩和各种形状的单桩或多桩承台。软件可充分利用上部结构CAD软件形成的各种信息，避免重复工作，最大限度地减少设计人员的负担。软件从PMCAD软件生成的数据库中自动提取首层结构的柱网、轴线、柱子、墙的布置信息，当轴线不满足要求时可增加轴线，软件还可读取PMCAD、PK、TAT、SATWE软件在传下来的各种荷载，并按需要进行不同的荷载组合。读取的上部结构荷载可以同人工输入的荷载相互叠加。本设计中的基础采用柱下独立基础。7.1基础设计参数7.1.1基础荷载7.1.1.1基础荷载组合基础的荷载组合分为如下三种：（1）基本组合：主要用于计算基础内力和配筋。（2）标准组合：主要用于计算地基承载力和裂缝。（3）准永久组合：主要用于计算地基变形（沉降）。7.1.1.2基础荷载值基础荷载值来源于SATWE上部结构计算结果。7.2基础配筋设计与沉降验算7.2.1基础平面布置图基础平面布置图如图7-1所示。图7-1基础平面布置图7.2.2基础配筋设计基础尺寸及配筋详图见附图。7.2.3基础沉降验算准永久组合作用下基础承台的沉降计算结果如图7-2所示。图7-2准永久组合作用下承台的沉降图（mm）结论本设计是某6层办公楼的框架结构设计，应用PKPM结构设计软件完成。结构设计主要是在建筑初步设计的基础上确定建筑的结构为钢筋混凝土框架结构，然后进行结构布置，并初步估算、确定结构构件的尺寸。根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算，包括荷载计算、结构变形验算、内力组合作用下框架侧移计算、内力分析及截面设计、构件配筋设计以及楼梯和基础的设计与计算。在本设计中，主要应用了PKPM结构设计软件中的四个部分：PMCAD、SATWE、JCCAD和LTCAD。其中，应用PMCAD建立模型，应用SATWE计算分析，应用JCCAD设计基础，应用LTCAD设计楼梯。设计成果包括计算分析数据和结构施工图。计算分析的结果包括结构的内力、位移数据，构件的配筋计算结果及整体稳定性验算的数据等。图纸的内容包括楼板、梁、柱的配筋图、楼梯间和基础的施工图。通过这次的结构设计，我巩固了在大学里所学过的理论力学、材料力学、结构力学、土力学、混凝土结构、房屋建筑学、建筑结构抗震、基础工程、地基处理等与结构设计相关的内容，并且自学了建筑结构PKPM软件应用。在本次设计中，我可以系统地将大学四年所学的知识联系在一起，做到理论联系实际，掌握建筑工程设计的程序和方法。同时，我还了解到建筑工程中多工种协调、配合的重要性，培养了自己交流、沟通能力和团队协作精神，从而为今后的工作打下了良好的基础。致谢四年的大学生活就快走入尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师以及同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学四年学习的默默支持；感谢我的母校给了我大学四年深造的机会。让我能继续学习和提高；感谢地大的老师们的敦敦教导；更要感谢同学们在生活和学习上的关心与鼓励。最后，我要特别感谢车伟老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。车伟老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。参考文献[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2011）.北京：中国建筑工业出版社，2002[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2008[3]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.北京：中国建筑工业出版社，2002[4]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006[5]杨星.PKPM建筑结构CAD软件教程.北京：中国建筑工业出版社，2010[6]李必瑜,王雪松.房屋建筑学（第3版）.武汉：武汉理工大学出版社，2008[7]叶列平.混凝土结构（第2版上册）.北京：清华大学出版社，2006[8]周景星,李广信等.基础工程（第2版）.北京：清华大学出版社，2007[9]中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.PKPM结构系列软件用户手册.2008附录附图附图1：1-5层楼板配筋图附图2：顶层楼板配筋图附图3：首层梁配筋平面图附图4：2-5层梁配筋平面图附图5：顶层梁配筋平面图附图6：梁配筋剖面图（一）附图7：梁配筋剖面图（二）附图8：柱配筋平面图附图9：楼梯配筋详图附图10：基础施工详图（一）附图11：基础施工详图（二）（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）授课：XXX授课：XXX授课：XXX