昆明市禄劝县第一中学实验楼结构设计
摘要
本工程为昆明市禄劝县第一中学实验楼，采用现浇钢筋混凝土框架结构，建筑层数为五层，屋顶为不上人屋面。总建筑面积为6560.66。框架抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度(0.1g)，抗震分组为第二组，建筑场地类别为Ⅱ类。使用年限为50年。
设计要求：
1、根据所给的场地图进行建筑设计，要求充分利用场地，并且考虑绿化、停车场等附属设施；满足实验楼使用功能的要求；
2、设计的总建筑面积为3000m2以上，建筑层数为 4层以上；
3、布局合理，动静分区、功能分区明确，流线设计合理，避免交通上的相互干扰；
4、功能齐全，设置物理实验室、化学实验室、生物实验室，各种展示室、办公室、仪器室、资料打印室、陈列厅、目录厅、卫生间等。
关键词：实验楼 框架结构设计
目录
绪论 5
第1章设计基本资料 6
1.1.工程概况 6
第2章楼板、框架梁、柱、截面尺寸的初步估定 7
2.1.楼板厚度h 7
2.2.框架梁截面高度hb与宽度bb 7
2.3.框架柱截面高度hc与宽度bc 7
第3章结构布置及计算简图 9
3.1.柱网布置 9
3.2框架结构计算简图 10
第4章横向框架侧移刚度的计算 11
4.1.横梁线刚度的计算 11
4.2.纵梁线刚度的计算 11
4.3.柱线刚度的计算 11
4.4.各层横向侧移刚度计算 12
第5章重力荷载代表值的计算 16
5.1.屋面及楼面恒荷载计算 16
5.2.墙，门，窗重力荷载计算 17
5.2.1墙体荷载 17
5.2.2门窗荷载 17
5.3.梁柱自重计算 17
5.3.1 梁柱平面布置图如图5-1所示 17
5.3.2单位长度梁，柱荷载（KN/m） 17
5.3.3 门窗洞口面积及自重 18
5.4 重力荷载代表值的计算 19
第6章横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 22
6.1横向自振周期计算 22
6.1.1横向自振周期的计算。 22
6.1.2假想层剪力计算 22
6.1.3结构顶点的假想侧移计算 22
6.1.4基本自振周期的计算 23
6.2 水平地震作用及楼层剪力的计算 23
6.2.1地震影响系数计算 23
6.2.2等效重力荷载代表值计算 24
6.2.3水平地震力的计算 24
6.2.4顶部附加地震作用力计算 24
6.2.5水平地震作用力及各楼层地震剪力计算 24
6.3 水平地震作用下的位移验算 25
6.4 水平地震作用下的框架内力计算 26
6.4.1 反弯点高度计算 26
6.4.2 梁端弯矩计算 27
6.4.3 梁端剪力及柱轴力计算 27
第7章竖向荷载下框架内力计算 31
7.1 计算单元 31
7.2 计算简图 32
7.3 荷载计算 33
7.3.1 恒荷载计算 33
7.3.2 活荷载计算 35
7.4 框架内力计算 36
7.4.1 恒载作用下梁固端弯矩 36
7.4.2 活载作用下内力计算 37
7.4.3 弯矩二次分配法计算梁柱弯矩 37
7.4.4 梁端剪力及柱轴力计算 42
第8章横向框架内力组合 44
8.1 结构抗震等级 44
8.2 框架梁内力组合 44
8.2.1 梁跨中最大弯矩 44
8.2.2 梁强剪弱弯调整 45
8.2.3 框架柱内力组合 56
第9章截面设计 69
9.1 框架梁 69
9.1.1 梁正截面受弯承载力计算 69
9.1.2 梁斜截面受剪承载力计算 71
9.2 框架柱 73
9.2.1 剪跨比和轴压比验算 73
9.2.2 柱正截面承载力计算 74
9.2.3 柱斜截面受剪承载力计算 77
9.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 78
第10章基础设计 80
10.1 设计原始材料 80
10.2 基础计算 80
10.2.1 示意图 80
10.2.2 设计参数 81
10.2.3 计算过程 82
10.2.4 计算结果 85
第11章结构电算 87
11.1 使用软件及软件简介 87
11.2 结构计算及计算结果输出 87
11.2.1 PMCAD结构建模 87
11.2.2 SATWE计算部分 91
11.2.3 分析结果图形和文本显示 95
11.3 绘制结构施工图 97
结论 98
绪论
毕业设计是大学本科教育培养计划中最后一个主要环节，也是最重要的综合性实践环节。通过毕业设计，学生可以综合应用所学过的基础课，技术基础课及专业课知识和相应技能等。毕业设计是一次对大学期间所学知识的全面总结与巩固的过程，更是培养学生解决具体的土木工程设计问题所需的综合能力和创新能力的过程。
实验楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择实验楼建筑和结构设计，从而掌握实验楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。
框架结构的设计始于欧美，二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对实验楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。
框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。
本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。
鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。
第1章设计基本资料
1.1.工程概况
1.1 根据该实验楼的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面及剖面的建筑设计，主体结构为5层，层高均为3.9m，无附属结构。
1.2地质、水文及气象资料：地形较为平坦，基本风压为0.35KN/m，未发现地下水，本工程地震设防烈度为7度，地震分组为第2组，场地类别为第二类。设计基本地震加速度0.10g，Tg=0.4s，αmax=0.08。地震粗糙度为B类，土的重度为19KN/m³，孔隙比为0.8，地基承载力特征值160Kpa。查阅《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》表6.1.2得框架抗震等级为三级抗震。
1.3填充墙采用200m厚的加气混凝土砌块，外墙一侧墙体外挂瓷砖，一侧为20mm厚抹灰。内墙两侧使用20mm厚抹灰，女儿墙做法为200厚加气混凝土砌块，外墙面干挂磨干花岗石石板，内墙采用20mm厚抹灰。门为实木门，门洞尺寸分别为1.0mx2.1m，1.2mx2.1m，1.5mx2.1m。窗为铝合金窗，洞口尺寸为2.95mx2.9m及2.1mx2.4m。
1.4楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。
1.5混凝土：梁柱板基础均使用C30混凝土。
1.6钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋HPB300。
参考文献
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[5] 沈蒲生. 混凝土结构设计(第三版).北京：高等教育出版社，2007
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[9] 中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2010).北京：中国建筑工业出版社，2011
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