实验楼设计.rar
实验楼设计,4.6万字 271页设计完整、包括所有需要的电子表格、设计图纸、论文设 计 依 据一、 建设要求某研究所为了改善该所国家重点实验室的实验意见条件,拟对该实验室的实验楼进行改扩建。现有实验楼由相临的植物化学实验室、民族植物实验室和学术报告厅组成，改扩建要求撤除现有的学术报告厅，在该位置上新建一幢实验综合楼，保留...
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实验楼设计
4.6万字 271页
设计完整、包括所有需要的电子表格、设计图纸、论文
设 计 依 据
一、 建设要求
某研究所为了改善该所国家重点实验室的实验意见条件,拟对该实验室的实验楼进行改扩建。现有实验楼由相临的植物化学实验室、民族植物实验室和学术报告厅组成，改扩建要求撤除现有的学术报告厅，在该位置上新建一幢实验综合楼，保留改造余下两楼。新建楼与改造楼用连廊连接，形成一个品字形楼。建设用地位于研究所的科研实验园区内，周围有科研综合楼组团、信息中心、大型仪器室，中心配电室等建筑。要求实验楼的风格与园区总体建筑风格统一协调，能充分利用现有条件，形成科研实验、学术交流、科研信息支持、实验室空气净化、一级消防等功能，满足国家重点实验室的要求。新建楼层数为3+1F，层高3.9米。单体建筑面积约2200平方米。
根据以上要求，以及建筑物中要求设计的房间及其使用面积（见表1）进行方案构思、设计。
表1
建筑物中的房间及使用面积表
房间名称 使用面积(㎡) 间数 备注
实验室 不少于20个 所给面积
只供参考
设计中可
做调整
卫生间（每层设男女卫生间各一） 新建楼、改造楼每层设男女卫生间各二间
会议室 120—150㎡ 1间
展览厅 1间
值班事 1间
弱电间 1间
冷库 40—60㎡ 1间
二、 设计要求
1、 建筑设计要求
⑴、 结合场地地形，周围环境及保留改造楼的情况，按总建筑面积4600-5000平方米设计。采用现浇钢筋混凝土框架结构。
⑵、 合理用地，安排好新建建筑与保留建筑及相关庭院、主、次出入口等；注意室外空间及环境的美化、绿化、处理好人流、车流交通、放火要求；解决好室内平面功能设计、艺术、技术、工艺等的关系，协调好水平、垂直人流交通，尤其要注意处理好建筑的立面造型和细部处理要能反映该科研园区建筑的类型特征、历史延革和现代气氛。
⑶、 要求绘制必要的平、立、剖面图和构造详图。绘制门窗表及室内外装修表。构造作法选用西南J标准图集。表示方法及符号满足现行规范要求。
2、 结构设计要求
根据建筑设计进行上部结构和基础设计，绘出结构平面图、框架及基础的施工图。主要包括以下内容：
（1）、结构方案及结构构件几何尺寸的选型；
（2）、荷载及作用的确定及计算；
（3）、内力分析及内力组合；
（4）、结构构件承载力计算和抗震验算；
（5）、根据指导老师的要求绘制建筑平面图、结构布置图、楼梯施工图、基础施工图等；
（6）、绘制一榀框架的结构施工图；
3、 地理位置
该建筑位于昆明市郊区，人口比较松散，实验楼坐西朝东，主导风向是西南风。
4、 环境状况
该实验楼绿化面积占总面积的30%，建筑通风条件良好，交通便利。
气象资料：
气温：最高月平均温度 20.1°C
绝对最高温度 31.5°C
最底月平均气温 8.2°C
绝对最底气温 -5.4°C
降雨量：年降雨量 996.8mm
最大降雨强度 53.1mm/h
暴雨阵雨强度 196mm/h
风暴： 310KN/M²
积雪： 30cm
城市地震设防烈度： 8度
5、 建筑设计规范
（1）、〈〈建筑结构可靠度设计统一标准〉〉GB 50068——2001
（2）、〈〈建筑结构荷载规范〉〉 GB 50009——2001
（3）、〈〈建筑抗震设计规范〉〉 GB 50011——2001
（4）、〈〈砌体结构设计规范〉〉 GB 50003——2001
（5）、〈〈混凝土结构设计规范〉〉 GB 50010——2002
（6）、〈〈建筑地基基础设计规范〉〉 GB 50007——2002
（7）、〈建筑消防技术规范汇编〉〉
建 筑 部 分
1、 建筑方案的构思原则及平面布置
本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，满足总建筑面积约2200M2 的要求，该实验楼要求建筑层数为三层(局部四层)。B幢为改造楼，A幢为新建实验综合楼。
（1）、根据所给出的建筑物中需设置的房间及其使用面积把所有房间的面积相加总面积为2275M2，在规定范围内。
（2）、再根据实验楼的特点确定每层应布置的房间。首先，卫生间必须每层都有，其建筑面积每个卫生间26M2左右，进门的地方必须设有雨棚和门厅，门厅面积71M2 左右,且门厅与楼梯应该相连，外来人员进入门厅即可看到楼梯。
（3）、层高方面: 新建实验综合楼层高均为3.9M。
（4）、根据规范要求，至少应该设置两个楼梯，一个放在接近门厅的地方，符合安全疏散要求，另一个楼梯设置在靠近次要入口位置，主要是给工作人员使用。
（5）、因为会议室需要的空间比较大，去掉一根柱子以扩大空间，然后在将屋盖做成井字楼盖。
（6）、值班室放在门厅旁边，在B幢改造楼内加设。配电室及消防控制室在A幢新建楼中设计。其中消防控制室为了满足防火的要求，必须设外开门（详见建筑图）。柱网布置及详细布置见建筑平面布置图（图1）。
2、 结构方案的特点、优化、比较。
结构采用全框架结构，所以结构布置比较灵活，空间分配比较方便，传力路线比较明显，计算较为方便。结构布置详见结构平面布置图（图2）。
3、 总体布置的考虑
（1）、地形比较简单，基本上属于长方形地形长方向42.3M，短方向23.1M。建筑的进深沿地形的短方向布置，开间沿长方向布置。新建A栋有两个入口，在建筑后面设有挡土墙，具体布置详见平面图。
（2）、绿化面积占总面积的30%，主要采用草坪。防火要求严格按照规范要求，把整个建筑分为两个防火分区，用防火卷帘隔开且设置消防通道、放置消防栓。
4、 立面造型
由于此实验楼是整体三层，局部四层，在立面上有阶梯形变化。为了与整个园内环境相协调，正立面屋面采用深灰色机平瓦、斜屋顶、暗红色墙砖、铝合金玻璃窗。在B幢入口处采用喇叭形室外阶梯，整体色彩明亮。（详见立面图）
5、 技术经济指标
（1）、总用地面积 68 52 = 3536M2
（2）、总占地面积 68 52 + 4 68 =3808M2
（3）、总建筑面积 （44.4 12 + 12 3.6） 4+4.2 12 + 26.4 12 =2620.8M2
（4）、绿化面积 30% 3536 =1060.8M2
（5）、道路和广场面积 （41.75 52 + 14.4 52）— 1060.8 =1182.2M2
（6）、绿地率 1060.8/3536 = 30%
（7）、容积率 （44.4 12 + 12 3.6 + 4.2 12）/ 3536 = 18%
6、 其他有关说明
本工程的合理使用年限为50年，建筑总高15.6M，施工中具体问题汇同有关部门共同解决。
结 构 部 分
一、 有关结构设计的规范和其它设计依据
该结构设计采用〈〈建筑结构荷载设计规范〉〉、〈〈混凝土结构设计规范〉〉以及〈〈土木工程专业毕业设计指南〉〉、〈〈房屋建筑结构设计〉〉、〈〈建筑防火规范〉〉和毕业设计系列软件。
二、结构形式及受力特点
1、此工程采用现浇全框架结构， 采用纵横向混合承重结构形式，8度设防，抗震等级为二级。《建筑抗震设计规范》GB50011—2001—3-20表6.1.2。
2、框架柱轴压比限值为0.8。《建筑抗震设计规范》GB50011—2001—3-24表6.3.7。
3、房屋的高宽比15.6/23=0.68<2,满足最大高宽比要求。〈〈建筑抗震设计规范〉〉GB50011—2001—3-28表7.1.4。
4、在8度设防地区现浇钢筋混凝土框架房屋的最大高度45M，15.6M<45 M，满足要求。〈〈建筑抗震设计规范〉〉GB50011—2001—3-19表6.1.1。
三、工程采用的材料
1、 钢筋 采用II级（HRB335， = 300N/mm2）、Ⅲ级（HRB400， = 360N/mm2）
2、 混凝土 （1）柱和梁全采用C35混凝土（Ec = 3.15 104N/mm2）
（2）楼梯、基础、楼板采用C25混凝土（Ec=2.8 104N/mm2）
3、 砖采用M75、M50机制空心粘土砖（ = 15KN/M3）.
4、 建筑配件应用标准门、窗及加工制作窗、栏杆、扶手、爬梯等。
5、 提供预应力多孔空心板。
四、 构件截面尺寸估算
1、 梁 (1) ① 横 梁 ：
2、 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 8100=675-1012.5mm取 h=700mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 700=233-350mm 取b=300mm. b h=300 700mm2
② 横 梁 ： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 5400=450-675mm取 h=600mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm 取b=300mm. b h=300 600mm2
（2）纵 梁： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 6600=550-825mm 取 h=600mm;
b= (1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm
取 b=300mm. b h=300 600mm2
（3）次 梁 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 4800=400-600mm
取 h=500mm; b=(1/2-1/3)l=(1/2-1/3) 500=166-250mm
取b=250mm. b h=250 500mm2
2、柱 在抗震地区柱多采用方柱
（1） 全部柱 b=H/15=3900/15=260mm
经验公式 A=a2=GnFψ/fc(W-0.1) 103=12 5 6.6 5.8 1.1/16.7(0.8-0.1) 103=216123.18mm2 a=464mm 取b h=600 600mm2
〈〈房屋建筑结构设计〉〉P208;〈〈毕业设计指导书〉〉 P38.
3、板 选用双向板，板厚必须大于80mm.所以取楼板b=100mm,屋面b=100mm.
〈〈混凝土结构设计规范〉〉GB50010——2002——表10.1.1
五、 荷载计算
1、 计算跨度的确定：
（1） 梁的计算跨度以柱的形心为准；
（2） 底层柱=层高+室内外高差+基础顶面至室外地面高度-板厚=3.9+0.45+0.5-0.1=4.75m
（3） 其它各层柱计算跨度取层高。
2、重力荷载计算
（1）屋面及楼面的永久荷载标准值
屋面（上人）：采用西南03J201—12205a 3.01 KN/m2 （除结构层）
100厚钢筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2
合计 5.51KN/m2
2~4层楼面：
瓷砖地面（包括水泥粗纱打底） 0.55KN/m2
100厚钢筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2
合计 3.05KN/m2
（2）楼面及屋面可变荷载标准值
不上人屋面均布荷载标准值 0.5KN/m2
实验楼走廊、门厅、楼梯 2.5KN/m2
实验楼其它楼面 2.0KN/m2
永久荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-19附表A.1
均布活荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-7表4.1.1
3、 风荷载及雪荷载在这次设计中不考虑。
六、 框架结构的设计、计算
1、 计算单元的选取：选取Ba轴为计算框架（图2）。
2、 计算简图的确定（图3）。
图3 横向框架计算简图
3、 墙体重力荷载标准值计算
墙体采用190mm的机制粘土空心砖。
计算结果见（表1）。
4、 梁、柱重力荷载标准值计算
计算结果见（表1）。
柱、梁、墙所需比重取自《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-19附表A.1。
每延米墙体自重计算参考毕业设计指导书P51。
门窗自重计算参考房屋建筑结构设计——东南大学
表1 墙体自重计算列表
墙体 墙厚 墙高 墙体 每延米高墙总量 墙长L 每片 墙片 总重
t h 容重 （t＋40)×h× 重量 数n
(mm) (mm) kN/m³ 墙容重/10^6（kN/m） (m) kN kN
1层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
1层隔墙 190 3800 15 13.11 12 157.32 1 157.32
1层内墙 190 3300 15 11.385 115.95 1320.09 1 1320.09
1层墙体小计 2680.81
２层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
2层隔墙 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
2层内墙 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
2层墙体小计 2546.35
３层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
3层隔墙 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
3层内墙 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
女儿墙 120 1200 15 2.88 25.6 73.73 1 73.73
坡屋顶 120 4440 25 13.32 60.6 807.19 1 807.19
3层墙体小计 3427.27
4层外墙 190 3300 15 11.385 34.2 389.37 1 389.37
4层隔墙 180 3300 15 10.89 3 32.67 1 32.67
层内墙 190 3500 15 12.075 29.2 352.59 1 352.59
4层墙体小计 774.63
层数 孔洞 孔洞 墙重 墙重 门窗 墙重加门 合计(kN)
面积(m2) 重量(KN) 不扣洞(KN) 扣洞(KN 重量(KN) 窗重量(KN)
1 93.18 321.471 2680.81 2359.33 31.81 2391.14 8511.26
2 92.19 318.0555 2546.35 2228.30 30.03 2258.33
3 92.19 318.0555 3427.27 3109.22 30.03 3139.25
4 16.59 57.2355 774.63 717.39 5.15 722.54
表2 梁柱自重计算列表
梁柱编号 宽 高 梁每米重量 梁长L 每根重量 根数 总重 每层梁柱
b(mm) h(mm) （b+40)×h 自重小计
×25/1000000 ∑G（kN）
(kN/m) (m) n
KL-1(1-3层) 300 700 5.95 7.5 44.63 21 983.98 6250.29
KL-1(局部层) 300 700 5.95 7.5 44.63 3 140.57
KL-2 300 600 5.10 5.1 26.01 3 81.93
KL-3 300 500 4.25 3 12.75 15 200.81
KL-4 300 600 5.10 4.8 24.48 24 616.90
KL-5(1-3层) 300 600 5.10 28.2 143.82 3 453.03
KL-5(局部层) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KL-6(1-3层) 300 600 5.10 37.5 191.25 3 602.44
KL-6(局部层) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KJ-7 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-8 300 600 5.10 12 61.20 3 192.78
KJ-9 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-10 300 600 5.10 11.4 58.14 3 183.14
KJ-11 300 600 5.10 6.15 31.37 3 98.80
CL-1 300 550 4.68 7.5 35.06 4 147.26
CL-2 300 550 4.68 7.8 36.47 4 153.15
CL-3 300 550 4.68 17.1 79.94 3 251.82
CL-4 300 550 4.68 19.8 92.57 3 291.58
CL-5 300 500 4.25 10.2 43.35 3 136.55
CL-6 300 500 4.25 13.5 57.38 3 180.73
CL-7 300 450 3.83 11.85 45.33 3 142.78
CL-8 300 450 3.83 9 34.43 3 108.44
CL-9 300 600 5.10 10.2 52.02 3 163.86
CL-10 300 600 5.10 11.7 59.67 3 187.96
Z(1层） 600 600 9.60 4.75 45.60 31 1554.96 1554.96
Z(2层） 600 600 9.60 3.9 37.44 31 1276.70 1276.70
Z(3层+局部层） 600 600 9.60 3.9 37.44 37 1523.81 1523.81
合计 10605.76
5、 各层质点的重力荷载代表值
G1=2391.44/2+2258.33/2+3463.39+2041+669.18*2*0.5+168.3*2=8666.61KN
G2=2258.33+3457.62+2041+669.18*2*0.5+84.15*2=8594.43KN
G3=2546.35/2+586.44*5.51+586.44*0.35*0.5+84.15=8941.4KN
G4=72.54/2+564.44+175.35*3.4+175.35*0.5*0.5+9.1+5.4=1567.09KN(局部层)
对于带屋面局部突出间的房屋，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。
折算后：
G3=8941.4+1567.09*(1+1.5*3.9/12.55)=11239KN
具见图4
目 录
一、 前言…………………………………………………………………………4
二、 中英文摘要、关键字………………………………………………………5
三、 设计依据……………………………………………………………………6
1、建设要求…………………………………………………………………..6
2、设计要求…………………………………………………………………..7
四、 建筑部分……………………………………………………………………8
1、 建筑方案构思……………………………………………………………...8
2、 结构方案的特点…………………………………………………………...9
3、 总体布置、立面造型、经济指标、其它………………………………...
五、 结构部分 …………………………………………………………………..10
1、 有关规范及其它设计依据………………………………………………...10
2、 结构形式及受力特点……………………………………………………...10
3、 工程采用材料……………………………………………………………...11
4、 截面尺寸估算……………………………………………………………...11
5、 荷载计算…………………………………………………………………..14
6、 框架结构的设计计算……………………………………………………..15
7、 横向框架侧移刚度计算…………………………………………………..19
8、 横向框架自震周期、剪力的计算………………………………………..21
9、 地震作用下框架内力分析………………………………………………..23
10、竖向荷载作用下框架的内力计算………………………………………27
11、截面设计…………………………………………………………………44
12、罕遇地震作用下弹塑性变形验算………………………………………48
13、楼梯的设计计算…………………………………………………………51
14、基础的设计计算………………………………………………… .……..94
六、结论 ……………………………………………………………………….64
七、总结与体会 ……………………………………………………………….65
八、谢辞 ………………………………………………………..…..………….66
九、参考文献 ………………………………………………………………..….67
中文摘要：
该设计是某实验楼的改扩建，设计采用框架结构，建筑层数为三层(局部四层)，建筑总高度15.6米，建筑面积2200平方米，设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等。根据任务书中的各层平面图。计算选取了一榀框架，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；框架内力组合；框架梁柱配筋计算；楼梯配筋计算及基础配筋计算。该实验楼采用一个品字型布置，框架受力钢筋主要采用II级钢筋，箍筋主要采用Ⅲ级钢筋，楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯；由于柱网的限制，基础采用钢筋混凝土柱下条形基础。
关键词：
土木工程 钢筋混凝土 框架结构 线刚度 实验楼 楼梯 钢筋 条形基础 恒载 活载 地震作用 弯矩 剪力 内力 建筑面积
English summary:
This design is some experimental building changes the extension, the design uses the portal frame construction, the construction layer is three (partial four), the construction gross altitude 15.6 meters, the floor space 2200 square meters, design including the ......
4.6万字 271页
设计完整、包括所有需要的电子表格、设计图纸、论文
设 计 依 据
一、 建设要求
某研究所为了改善该所国家重点实验室的实验意见条件,拟对该实验室的实验楼进行改扩建。现有实验楼由相临的植物化学实验室、民族植物实验室和学术报告厅组成，改扩建要求撤除现有的学术报告厅，在该位置上新建一幢实验综合楼，保留改造余下两楼。新建楼与改造楼用连廊连接，形成一个品字形楼。建设用地位于研究所的科研实验园区内，周围有科研综合楼组团、信息中心、大型仪器室，中心配电室等建筑。要求实验楼的风格与园区总体建筑风格统一协调，能充分利用现有条件，形成科研实验、学术交流、科研信息支持、实验室空气净化、一级消防等功能，满足国家重点实验室的要求。新建楼层数为3+1F，层高3.9米。单体建筑面积约2200平方米。
根据以上要求，以及建筑物中要求设计的房间及其使用面积（见表1）进行方案构思、设计。
表1
建筑物中的房间及使用面积表
房间名称 使用面积(㎡) 间数 备注
实验室 不少于20个 所给面积
只供参考
设计中可
做调整
卫生间（每层设男女卫生间各一） 新建楼、改造楼每层设男女卫生间各二间
会议室 120—150㎡ 1间
展览厅 1间
值班事 1间
弱电间 1间
冷库 40—60㎡ 1间
二、 设计要求
1、 建筑设计要求
⑴、 结合场地地形，周围环境及保留改造楼的情况，按总建筑面积4600-5000平方米设计。采用现浇钢筋混凝土框架结构。
⑵、 合理用地，安排好新建建筑与保留建筑及相关庭院、主、次出入口等；注意室外空间及环境的美化、绿化、处理好人流、车流交通、放火要求；解决好室内平面功能设计、艺术、技术、工艺等的关系，协调好水平、垂直人流交通，尤其要注意处理好建筑的立面造型和细部处理要能反映该科研园区建筑的类型特征、历史延革和现代气氛。
⑶、 要求绘制必要的平、立、剖面图和构造详图。绘制门窗表及室内外装修表。构造作法选用西南J标准图集。表示方法及符号满足现行规范要求。
2、 结构设计要求
根据建筑设计进行上部结构和基础设计，绘出结构平面图、框架及基础的施工图。主要包括以下内容：
（1）、结构方案及结构构件几何尺寸的选型；
（2）、荷载及作用的确定及计算；
（3）、内力分析及内力组合；
（4）、结构构件承载力计算和抗震验算；
（5）、根据指导老师的要求绘制建筑平面图、结构布置图、楼梯施工图、基础施工图等；
（6）、绘制一榀框架的结构施工图；
3、 地理位置
该建筑位于昆明市郊区，人口比较松散，实验楼坐西朝东，主导风向是西南风。
4、 环境状况
该实验楼绿化面积占总面积的30%，建筑通风条件良好，交通便利。
气象资料：
气温：最高月平均温度 20.1°C
绝对最高温度 31.5°C
最底月平均气温 8.2°C
绝对最底气温 -5.4°C
降雨量：年降雨量 996.8mm
最大降雨强度 53.1mm/h
暴雨阵雨强度 196mm/h
风暴： 310KN/M²
积雪： 30cm
城市地震设防烈度： 8度
5、 建筑设计规范
（1）、〈〈建筑结构可靠度设计统一标准〉〉GB 50068——2001
（2）、〈〈建筑结构荷载规范〉〉 GB 50009——2001
（3）、〈〈建筑抗震设计规范〉〉 GB 50011——2001
（4）、〈〈砌体结构设计规范〉〉 GB 50003——2001
（5）、〈〈混凝土结构设计规范〉〉 GB 50010——2002
（6）、〈〈建筑地基基础设计规范〉〉 GB 50007——2002
（7）、〈建筑消防技术规范汇编〉〉
建 筑 部 分
1、 建筑方案的构思原则及平面布置
本工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，满足总建筑面积约2200M2 的要求，该实验楼要求建筑层数为三层(局部四层)。B幢为改造楼，A幢为新建实验综合楼。
（1）、根据所给出的建筑物中需设置的房间及其使用面积把所有房间的面积相加总面积为2275M2，在规定范围内。
（2）、再根据实验楼的特点确定每层应布置的房间。首先，卫生间必须每层都有，其建筑面积每个卫生间26M2左右，进门的地方必须设有雨棚和门厅，门厅面积71M2 左右,且门厅与楼梯应该相连，外来人员进入门厅即可看到楼梯。
（3）、层高方面: 新建实验综合楼层高均为3.9M。
（4）、根据规范要求，至少应该设置两个楼梯，一个放在接近门厅的地方，符合安全疏散要求，另一个楼梯设置在靠近次要入口位置，主要是给工作人员使用。
（5）、因为会议室需要的空间比较大，去掉一根柱子以扩大空间，然后在将屋盖做成井字楼盖。
（6）、值班室放在门厅旁边，在B幢改造楼内加设。配电室及消防控制室在A幢新建楼中设计。其中消防控制室为了满足防火的要求，必须设外开门（详见建筑图）。柱网布置及详细布置见建筑平面布置图（图1）。
2、 结构方案的特点、优化、比较。
结构采用全框架结构，所以结构布置比较灵活，空间分配比较方便，传力路线比较明显，计算较为方便。结构布置详见结构平面布置图（图2）。
3、 总体布置的考虑
（1）、地形比较简单，基本上属于长方形地形长方向42.3M，短方向23.1M。建筑的进深沿地形的短方向布置，开间沿长方向布置。新建A栋有两个入口，在建筑后面设有挡土墙，具体布置详见平面图。
（2）、绿化面积占总面积的30%，主要采用草坪。防火要求严格按照规范要求，把整个建筑分为两个防火分区，用防火卷帘隔开且设置消防通道、放置消防栓。
4、 立面造型
由于此实验楼是整体三层，局部四层，在立面上有阶梯形变化。为了与整个园内环境相协调，正立面屋面采用深灰色机平瓦、斜屋顶、暗红色墙砖、铝合金玻璃窗。在B幢入口处采用喇叭形室外阶梯，整体色彩明亮。（详见立面图）
5、 技术经济指标
（1）、总用地面积 68 52 = 3536M2
（2）、总占地面积 68 52 + 4 68 =3808M2
（3）、总建筑面积 （44.4 12 + 12 3.6） 4+4.2 12 + 26.4 12 =2620.8M2
（4）、绿化面积 30% 3536 =1060.8M2
（5）、道路和广场面积 （41.75 52 + 14.4 52）— 1060.8 =1182.2M2
（6）、绿地率 1060.8/3536 = 30%
（7）、容积率 （44.4 12 + 12 3.6 + 4.2 12）/ 3536 = 18%
6、 其他有关说明
本工程的合理使用年限为50年，建筑总高15.6M，施工中具体问题汇同有关部门共同解决。
结 构 部 分
一、 有关结构设计的规范和其它设计依据
该结构设计采用〈〈建筑结构荷载设计规范〉〉、〈〈混凝土结构设计规范〉〉以及〈〈土木工程专业毕业设计指南〉〉、〈〈房屋建筑结构设计〉〉、〈〈建筑防火规范〉〉和毕业设计系列软件。
二、结构形式及受力特点
1、此工程采用现浇全框架结构， 采用纵横向混合承重结构形式，8度设防，抗震等级为二级。《建筑抗震设计规范》GB50011—2001—3-20表6.1.2。
2、框架柱轴压比限值为0.8。《建筑抗震设计规范》GB50011—2001—3-24表6.3.7。
3、房屋的高宽比15.6/23=0.68<2,满足最大高宽比要求。〈〈建筑抗震设计规范〉〉GB50011—2001—3-28表7.1.4。
4、在8度设防地区现浇钢筋混凝土框架房屋的最大高度45M，15.6M<45 M，满足要求。〈〈建筑抗震设计规范〉〉GB50011—2001—3-19表6.1.1。
三、工程采用的材料
1、 钢筋 采用II级（HRB335， = 300N/mm2）、Ⅲ级（HRB400， = 360N/mm2）
2、 混凝土 （1）柱和梁全采用C35混凝土（Ec = 3.15 104N/mm2）
（2）楼梯、基础、楼板采用C25混凝土（Ec=2.8 104N/mm2）
3、 砖采用M75、M50机制空心粘土砖（ = 15KN/M3）.
4、 建筑配件应用标准门、窗及加工制作窗、栏杆、扶手、爬梯等。
5、 提供预应力多孔空心板。
四、 构件截面尺寸估算
1、 梁 (1) ① 横 梁 ：
2、 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 8100=675-1012.5mm取 h=700mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 700=233-350mm 取b=300mm. b h=300 700mm2
② 横 梁 ： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 5400=450-675mm取 h=600mm;
b=(1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm 取b=300mm. b h=300 600mm2
（2）纵 梁： h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 6600=550-825mm 取 h=600mm;
b= (1/2-1/3)h=(1/2-1/3) 600=200-300mm
取 b=300mm. b h=300 600mm2
（3）次 梁 h=(1/8-1/12)l=(1/8-1/12) 4800=400-600mm
取 h=500mm; b=(1/2-1/3)l=(1/2-1/3) 500=166-250mm
取b=250mm. b h=250 500mm2
2、柱 在抗震地区柱多采用方柱
（1） 全部柱 b=H/15=3900/15=260mm
经验公式 A=a2=GnFψ/fc(W-0.1) 103=12 5 6.6 5.8 1.1/16.7(0.8-0.1) 103=216123.18mm2 a=464mm 取b h=600 600mm2
〈〈房屋建筑结构设计〉〉P208;〈〈毕业设计指导书〉〉 P38.
3、板 选用双向板，板厚必须大于80mm.所以取楼板b=100mm,屋面b=100mm.
〈〈混凝土结构设计规范〉〉GB50010——2002——表10.1.1
五、 荷载计算
1、 计算跨度的确定：
（1） 梁的计算跨度以柱的形心为准；
（2） 底层柱=层高+室内外高差+基础顶面至室外地面高度-板厚=3.9+0.45+0.5-0.1=4.75m
（3） 其它各层柱计算跨度取层高。
2、重力荷载计算
（1）屋面及楼面的永久荷载标准值
屋面（上人）：采用西南03J201—12205a 3.01 KN/m2 （除结构层）
100厚钢筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2
合计 5.51KN/m2
2~4层楼面：
瓷砖地面（包括水泥粗纱打底） 0.55KN/m2
100厚钢筋混凝土板 0.1 25=2.5KN/m2
合计 3.05KN/m2
（2）楼面及屋面可变荷载标准值
不上人屋面均布荷载标准值 0.5KN/m2
实验楼走廊、门厅、楼梯 2.5KN/m2
实验楼其它楼面 2.0KN/m2
永久荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-19附表A.1
均布活荷载 《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-7表4.1.1
3、 风荷载及雪荷载在这次设计中不考虑。
六、 框架结构的设计、计算
1、 计算单元的选取：选取Ba轴为计算框架（图2）。
2、 计算简图的确定（图3）。
图3 横向框架计算简图
3、 墙体重力荷载标准值计算
墙体采用190mm的机制粘土空心砖。
计算结果见（表1）。
4、 梁、柱重力荷载标准值计算
计算结果见（表1）。
柱、梁、墙所需比重取自《建筑结构荷载规范》GB50009——2001——2-19附表A.1。
每延米墙体自重计算参考毕业设计指导书P51。
门窗自重计算参考房屋建筑结构设计——东南大学
表1 墙体自重计算列表
墙体 墙厚 墙高 墙体 每延米高墙总量 墙长L 每片 墙片 总重
t h 容重 （t＋40)×h× 重量 数n
(mm) (mm) kN/m³ 墙容重/10^6（kN/m） (m) kN kN
1层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
1层隔墙 190 3800 15 13.11 12 157.32 1 157.32
1层内墙 190 3300 15 11.385 115.95 1320.09 1 1320.09
1层墙体小计 2680.81
２层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
2层隔墙 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
2层内墙 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
2层墙体小计 2546.35
３层外墙 190 3300 15 11.385 105.7 1203.39 1 1203.39
3层隔墙 180 3300 15 10.89 9 98.01 1 98.01
3层内墙 190 3300 15 11.385 109.35 1244.95 1 1244.95
女儿墙 120 1200 15 2.88 25.6 73.73 1 73.73
坡屋顶 120 4440 25 13.32 60.6 807.19 1 807.19
3层墙体小计 3427.27
4层外墙 190 3300 15 11.385 34.2 389.37 1 389.37
4层隔墙 180 3300 15 10.89 3 32.67 1 32.67
层内墙 190 3500 15 12.075 29.2 352.59 1 352.59
4层墙体小计 774.63
层数 孔洞 孔洞 墙重 墙重 门窗 墙重加门 合计(kN)
面积(m2) 重量(KN) 不扣洞(KN) 扣洞(KN 重量(KN) 窗重量(KN)
1 93.18 321.471 2680.81 2359.33 31.81 2391.14 8511.26
2 92.19 318.0555 2546.35 2228.30 30.03 2258.33
3 92.19 318.0555 3427.27 3109.22 30.03 3139.25
4 16.59 57.2355 774.63 717.39 5.15 722.54
表2 梁柱自重计算列表
梁柱编号 宽 高 梁每米重量 梁长L 每根重量 根数 总重 每层梁柱
b(mm) h(mm) （b+40)×h 自重小计
×25/1000000 ∑G（kN）
(kN/m) (m) n
KL-1(1-3层) 300 700 5.95 7.5 44.63 21 983.98 6250.29
KL-1(局部层) 300 700 5.95 7.5 44.63 3 140.57
KL-2 300 600 5.10 5.1 26.01 3 81.93
KL-3 300 500 4.25 3 12.75 15 200.81
KL-4 300 600 5.10 4.8 24.48 24 616.90
KL-5(1-3层) 300 600 5.10 28.2 143.82 3 453.03
KL-5(局部层) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KL-6(1-3层) 300 600 5.10 37.5 191.25 3 602.44
KL-6(局部层) 300 600 5.10 9.3 47.43 2 99.60
KJ-7 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-8 300 600 5.10 12 61.20 3 192.78
KJ-9 300 600 5.10 22.8 116.28 3 366.28
KJ-10 300 600 5.10 11.4 58.14 3 183.14
KJ-11 300 600 5.10 6.15 31.37 3 98.80
CL-1 300 550 4.68 7.5 35.06 4 147.26
CL-2 300 550 4.68 7.8 36.47 4 153.15
CL-3 300 550 4.68 17.1 79.94 3 251.82
CL-4 300 550 4.68 19.8 92.57 3 291.58
CL-5 300 500 4.25 10.2 43.35 3 136.55
CL-6 300 500 4.25 13.5 57.38 3 180.73
CL-7 300 450 3.83 11.85 45.33 3 142.78
CL-8 300 450 3.83 9 34.43 3 108.44
CL-9 300 600 5.10 10.2 52.02 3 163.86
CL-10 300 600 5.10 11.7 59.67 3 187.96
Z(1层） 600 600 9.60 4.75 45.60 31 1554.96 1554.96
Z(2层） 600 600 9.60 3.9 37.44 31 1276.70 1276.70
Z(3层+局部层） 600 600 9.60 3.9 37.44 37 1523.81 1523.81
合计 10605.76
5、 各层质点的重力荷载代表值
G1=2391.44/2+2258.33/2+3463.39+2041+669.18*2*0.5+168.3*2=8666.61KN
G2=2258.33+3457.62+2041+669.18*2*0.5+84.15*2=8594.43KN
G3=2546.35/2+586.44*5.51+586.44*0.35*0.5+84.15=8941.4KN
G4=72.54/2+564.44+175.35*3.4+175.35*0.5*0.5+9.1+5.4=1567.09KN(局部层)
对于带屋面局部突出间的房屋，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。
折算后：
G3=8941.4+1567.09*(1+1.5*3.9/12.55)=11239KN
具见图4
目 录
一、 前言…………………………………………………………………………4
二、 中英文摘要、关键字………………………………………………………5
三、 设计依据……………………………………………………………………6
1、建设要求…………………………………………………………………..6
2、设计要求…………………………………………………………………..7
四、 建筑部分……………………………………………………………………8
1、 建筑方案构思……………………………………………………………...8
2、 结构方案的特点…………………………………………………………...9
3、 总体布置、立面造型、经济指标、其它………………………………...
五、 结构部分 …………………………………………………………………..10
1、 有关规范及其它设计依据………………………………………………...10
2、 结构形式及受力特点……………………………………………………...10
3、 工程采用材料……………………………………………………………...11
4、 截面尺寸估算……………………………………………………………...11
5、 荷载计算…………………………………………………………………..14
6、 框架结构的设计计算……………………………………………………..15
7、 横向框架侧移刚度计算…………………………………………………..19
8、 横向框架自震周期、剪力的计算………………………………………..21
9、 地震作用下框架内力分析………………………………………………..23
10、竖向荷载作用下框架的内力计算………………………………………27
11、截面设计…………………………………………………………………44
12、罕遇地震作用下弹塑性变形验算………………………………………48
13、楼梯的设计计算…………………………………………………………51
14、基础的设计计算………………………………………………… .……..94
六、结论 ……………………………………………………………………….64
七、总结与体会 ……………………………………………………………….65
八、谢辞 ………………………………………………………..…..………….66
九、参考文献 ………………………………………………………………..….67
中文摘要：
该设计是某实验楼的改扩建，设计采用框架结构，建筑层数为三层(局部四层)，建筑总高度15.6米，建筑面积2200平方米，设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等。根据任务书中的各层平面图。计算选取了一榀框架，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；框架内力组合；框架梁柱配筋计算；楼梯配筋计算及基础配筋计算。该实验楼采用一个品字型布置，框架受力钢筋主要采用II级钢筋，箍筋主要采用Ⅲ级钢筋，楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯；由于柱网的限制，基础采用钢筋混凝土柱下条形基础。
关键词：
土木工程 钢筋混凝土 框架结构 线刚度 实验楼 楼梯 钢筋 条形基础 恒载 活载 地震作用 弯矩 剪力 内力 建筑面积
English summary:
This design is some experimental building changes the extension, the design uses the portal frame construction, the construction layer is three (partial four), the construction gross altitude 15.6 meters, the floor space 2200 square meters, design including the ......
