毕业设计论文某综合办公楼设计.doc

摘要：本工程是位于某市中天街西段的某综合办公楼，采用框架结构，主体结构七层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为二类场地。夏季主导风向为东南风，冬季为北风，基本风压0.5。基本雪压0.25。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。本设计主要内容为手算选取了结构方案中横向框架第5轴结构设计。在确定框架布局之后，先计算竖向荷载（恒载及活荷载）和风荷载作用下的结构内力。然后进行了重力荷载代表值的计算，接着利用能量法求出自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用，进而求出地震作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。找出最不利的一组或几组内力组合。选取其中最不利的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算。本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。整个结构在设计过程中，严格遵循现行的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，安全、适用、经济、方便是本设计的原则。关键词：框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，计算配筋 ABSTRACTThe project is located in the western section of a city Zhongtian Street office building, using the frame structure, the main structure of seven storeys, the region seismic intensity of 7 degrees, site classification as second-class venue. Dominant wind direction is southeast wind in summer and winter from the north; the basic wind pressure is 0.5. Basic snow pressure is 0.25. The floor and the roof are made of cast-in-place reinforced concrete structure. The principle is "practical, safe, economic, and aesthetic". In accordance with the architectural design specifications, carefully consider the various factors affecting the design.The design of the main contents was calculating the structure for the program 5th axis transverse frame structure design by hand. In determining the frame layout, First calculate the vertical loads (dead load and live load) and wind loads of structural forces. Then calculate the gravity load representative value, then calculate the vibration period by using the energy method, and then calculate the horizontal seismic load by using the base shear method, and then find the structure under seismic forces (bending moment, shear, and axial force). Identify the most unfavorable force of a group or several groups of force combinations. Select one of the most unfavorable results calculated reinforcement and drawing. In addition, the structure of the program carried out in the interior staircase design, completion of the platform board, bench boards, beams and other components of the force platform and reinforcement calculation and construction drawings. Reinforcement calculation carried out on the floor. This foundation design uses independent foundation, Carried out on the basis of the force and Reinforcement.In the design process the whole structure, strict compliance with existing national standards, all aspects of the design of comprehensive scientific considerations. In short, safe, suitable, economical and convenient is the design principle.KEY WORDS: Frame Structure, Seismic Design，Load Calculation，Internal force calculation，Calculation reinforcement目 录前 言11.设计基本资料21.1 初步设计资料21.2 结构选型22.结构布置及计算简图32. 1 结构的选型与布置32.2 框架计算简图及梁柱线刚度43.荷载统计63.1 恒载标准值计算63.2 活荷载标准值计算73.3 竖向荷载下的框架受荷总图73.4 风荷载标准值计算113.5风荷载作用下的位移验算134.内力计算154.1恒荷载标准值作用下的内力计算154.2 活荷载标准值作用下的内力计算234.3 风荷载标准值作用下的内力计算324.4水平地震作用计算355.内力组合415.1 框架结构梁内力组合445.2 框架结构柱内力组合486.轴框架梁、柱配筋计算546.1 框架柱的截面设计546.2 柱斜截面受弯承载力计算626.3 框架梁的正，斜截面配筋计算647.楼梯计算677.1 楼梯设计资料677.2梯段板设计687.3 平台板设计687.4 平台梁设计698.基础设计708.1 地质情况及基础结构708.2 初步确定基础尺寸708.3 基础受冲切承载力验算(采用荷载基本组合)738.4 配筋计算(采用荷载基本组合)749.楼面设计7610.电算校核及分析78结 语79致 谢80参考文献81前 言 本设计是按照武汉轻工大学土木工程与建筑工程学院2013年毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“某综合办公楼设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部份。 办公楼是公共建筑，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，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，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。对办公楼非常适用，能满足其较大使用面积的要求。 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。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。 本结构计算选用一品框架为计算单元，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矩二次分配法，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。 这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！1.设计基本资料1.1 初步设计资料 1、工程名称：某综合办公楼 2、工程概况：本工程是某市某街西段，为七层框架结构，一七层均为办公室，总建筑面积。建筑高度为，室内外高差。建筑防火等级为二级，建筑耐火等级为二级，耐久年限为二级。3、温度：冬季室外温度为摄氏度。4、地震烈度：本工程抗震设防烈度为7度。 5、夏季主导风向为东南风，冬季为北风，基本风压。 6、雨雪条件：基本雪压。 7、水文资料：日最大降雨量为，年最大降雨量为，年最大降雨日数91.3天，土壤标准冻结深度，最高地下水位。 8、地质条件：本工程所在地，自然地坪以下为粘土层，承载能力为标准值，为中密细砂层，承载能力标准值为，场地类别为二类。9、材料使用：混凝土：采用；钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋，其余采用热轧；窗：均为塑钢窗，；门：木门，。1.2 结构选型1、结构体系选型：按设计要求采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2、屋面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，屋面板厚。3、楼面结构：采用现浇混凝土肋型楼盖，板厚。4、楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。2.结构布置及计算简图2. 1 结构的选型与布置（1）结构选型本建筑只有7层，且为办公室，为了便于管理，采用大开间。为了使结构的整体刚度较好，楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构。基础为柱下独立基础。（2）结构布置高层框架结构设计成双向柱抗侧力体系，框架梁、柱中心线重合。结合建筑的平面、立面和剖面布置情况，本办公楼的结构平面和剖面布置分别如图2.1所示。框架结构房屋中，经济柱距一般为58，本建筑的柱距为7.5和8.1。根据结构布置，本建筑平面全部为双向板。双向板的板厚(为区格短边边长)。本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重和节省材料起见，楼面板和屋面板的厚度均取100。本建筑的材料选用如下：混凝土：采用；钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋，其余采用热轧；窗：均为塑钢窗，；门：木门，。图2.1 标准层结构平面布置图2.2 框架计算简图及梁柱线刚度图2.1所示的框架结构采用纵横向承重体系，是一个空间结构体系，理应按空间结构计算。又高层建筑混凝土结构技术规程（）允许在纵、横两个方向将其按平面框架计算。故手算时只作横向平面框架计算。（1）梁、柱截面尺寸估算1）框架横梁截面尺寸框架横梁截面高度，截面宽度。本结构中，对主梁：取对次梁：取2）框架柱截面尺寸底层柱轴力估算：假定结构每平米总荷载设计值为，则底层中柱的轴力设计值约为：若采用混凝土捣浇，由混凝土结构附表查得。假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：<0.8故确定取柱截面尺寸为。（2）确定框架计算简图框架的计算单元如图2.1所示。框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为，基础顶面至室外地坪通常取，故基顶标高至的距离定为，二层楼面标高，故底层柱高为。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为。由此可绘出框架的计算简图如图2.2所示。（3）框架梁柱的线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起捣浇，对于中框架梁取左跨梁：中跨梁：右跨梁：B轴E轴底层柱：B轴E轴其余各层柱：令，则其余各杆件的相对线刚度为：框架梁柱的相对线刚度如图2.2所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图2.2 计算简图3.荷载统计3.1 恒载标准值计算（1）屋面（上人）找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 1.0防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 0.4找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30找平层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.04×14=0.56保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17=6.39（2)各层走廊楼面瓷砖地面 0.5520厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17=3.62（3）标准层楼面瓷砖地面 0.5520厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4结构层：100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17=3.62（4）梁自重自重 25×0.3×（0.7-0.1）=4.5抹灰层：10厚混合砂浆 0.01××17=0.26=4.76自重 25×0.25×（0.5-0.1）=2.5抹灰层：10厚混合砂浆 0.01××17=0.18=2.68基础梁自重 25×0.20×0.4=2.0（5）柱自重自重 25×0.6×0.6=9抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×0.6×4×17=0.41=9.41（6）外纵墙自重标准层纵墙 2.05×0.24×18=8.86塑钢窗 0.35×1.15=0.40水泥砂浆粉刷+墙面漆 （3.9-1.15）×0.45=1.24水泥粉刷内墙面 （3.9-1.15）×0.36=0.99=11.49底层纵墙（基础梁） （5.0-1.15-0.7-0.4）×0.24×18=11.88塑钢窗 0.35×1.15=0.40水泥砂浆粉刷+墙面漆 （3.9-1.15）×0.45=1.24水泥粉刷内墙面 （3.9-1.15）×0.36=0.99=14.51（7）内纵（隔）墙自重标准层纵墙 （3.9-0.7）×0.24×18=13.82水泥粉刷内墙面 （3.9-0.7）×0.36×2=2.31=16.133.2 活荷载标准值计算（1）屋面和楼面活荷载标准值查混凝土结构（中册）附表5得：上人屋面 2.0楼面：办公室 2.0 走 廊 2.5（2）雪荷载标准值 =1.0×0.35=0.35屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3 竖向荷载下的框架受荷总图（1）B-C轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：确定板传给梁的荷载时，要一个板区格一个板区格地考虑。确定每个板区格上的荷载传递时，先要区分此板区格是单向板还是双向板，若为单向板，可沿板的短跨作中线，将板上荷载平均分给两长边的梁；若为双向板，可沿四角点作线，将区格板分为四小块，将每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁。板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。本结构楼面荷载的传递示意图如图3.1所示。图3.1 板传荷载示意图屋面板传给梁的荷载：恒载：6.39×4.05/2×（1-2×+）×2=22.62活载：2.0×4.05/2×（1-2×+）×2=7.08楼面板传给梁的荷载：恒载：3.62×4.05/2×（1-2×+）×2=12.81活载：2.0×4.05/2×（1-2×+）×2=7.08梁自重标准值： 4.76B-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.76+22.62=27.38 活载=板传荷载 =7.08 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 =4.76+12.81+16.13=33.70 活载=板传荷载 =7.08（2）C-D轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载：6.39×3/2×5/8×2=11.98活载：2.0×3/2×5/8×2=3.75楼面板传给梁的荷载：恒载：3.62×3/2×5/8×2=6.79活载：2.5×3/2×5/8×2=4.69梁自重标准值： 4.76C-D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.76+11.98=16.74 活载=板传荷载 =3.75 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.76+6.79=11.55 活载=板传荷载 =4.69（3）D-E轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载：6.39×4.05/2×（1-2×+）×2=21.75活载：2.0×4.05/2×（1-2×+）×2=6.81楼面板传给梁的荷载：恒载：3.62×4.05/2×（1-2×+）×2=12.32活载：2.0×4.05/2×（1-2×+）×2=6.81梁自重标准值： 4.76D-E轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.76+21.75=26.51 活载=板传荷载 =6.81 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 =4.76+12.32+16.13=33.21 活载=板传荷载 =6.81（4）B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶）0.24×1.1×18+25×0.1×0.24+（1.2×2+0.24）×0.5=6.67顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =6.67×8.1+4.76×（8.1-0.6）+22.62/2×7.5+2.68×7.5/2+6.39×4.05/2×5/8×8.1=250.11kN顶层柱活载=板传活载 =7.08/2×7.5+2.0×4.05/2×5/8×8.1=47.05kN标准层柱恒载=墙自重+主梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =（11.49+4.76）×（8.1-0.6）+3.62×4.05/2×5/8×8.1+12.81/2×7.5+2.68×7.5/2 =217.08kN标准层活载=板传活载 =7.08/2×7.5+2.0×4.05/2×5/8×8.1=47.05kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重+次梁传递荷载 =（14.51+2.5）×（8.1-0.6）+2.68×7.5/2=137.63kN（5）C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =4.76×（8.1-0.6）+8.09×8.1+8.99×8.1+2.68×7.5/2+22.62/2×7.5 =268.92kN顶层柱活载=板传活载=7.08/2×7.5+2.0×4.05/2×5/8×8.1+2.0×3/2×0.938=49.87kN标准层柱恒载=墙自重+主梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =（16.13+4.76）×（8.1-0.6）+4.582×8.1+5.09×8.1+2.68×7.5/2+12.81/2×7.5=293.11kN标准层活载=板传活载=7.08/2×7.5+2.0×4.05/2×5/8×8.1+2.5×3/2×0.938=50.57kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重+次梁传递荷载=（16.13+2.5）×（8.1-0.6）+2.68×7.5/2=149.78kN（6）D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载=4.76×（8.1-0.6）+6.39×4.05/2×5/8×8.1+8.99×8.1+2.68×6.6/2+21.75/2×6.6 =254.65kN顶层柱活载=板传活载=6.81/2×6.6+2.0×4.05/2×5/8×8.1+2.0×3/2×0.938=45.79kN标准层柱恒载=墙自重+主梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =（16.13+4.76）×（8.1-0.6）+4.582×8.1+5.09×8.1+2.68×7.5/2+12.32/2×7.5=255.57kN标准层活载=板传活载=6.81/2×6.6+2.531×8.1+2.5×3/2×0.938=46.49kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重+次梁传递荷载=（16.13+2.5）×（8.1-0.6）+2.68×6.6/2=148.57kN（7）E轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =6.67×8.1+4.76×（8.1-0.6）+21.75/2×6.6+2.68×6.6/2+8.09×8.1=235.88kN顶层柱活载=板传活载 =6.81/2×6.6+2.0×4.05/2×5/8×8.1=42.98kN标准层柱恒载=墙自重+主梁自重+板传荷载+次梁自重及次梁传递荷载 =（11.49+4.76）×（8.1-0.6）+4.582×8.1+12.32/2×6.6+2.68×6.6/2 =208.49kN标准层活载=板传活载 =6.81/2×6.6+2.0×4.05/2×5/8×8.1=42.98kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重+次梁传递荷载 =（14.51+2.5）×（8.1-0.6）+2.68×6.6/2=136.42kN框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3.2所示（图中数值均为标准值）。3.4 风荷载标准值计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：为简化计算，将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量的作用于楼面集中风荷载，计算公式如下：图3.2 竖向受荷总图（单位：） （3.1）式（3.1）中，基本风压=0.5；风压高度变化系数，本工程地面粗糙度为B类；风荷载体型系数，本建筑=30.9/17.1=1.814，=1.3；风振系数，（：第i层标高；：建筑总高度）；下层柱高；上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；计算单元迎风面的宽度，=8.1m。计算过程见表3.1：表3.1 各层楼面处集中风荷载标准值离地高度27.91.381.401.30.53.92.432.0424.01.321.361.30.53.93.936.8620.11.251.321.30.53.93.933.8816.21.171.271.30.53.93.930.5112.31.061.231.30.53.93.926.778.41.001.171.30.53.93.924.024.51.001.091.30.54.53.924.103.5风荷载作用下的位移验算位移计算时，各荷载均采用标准值。（1）侧移刚度计算过程见表3.2和表3.3：表3.2 横向2-7层值的计算构件名称B轴柱0.29319187C轴柱0.59238766D轴柱0.60139355E轴柱0.32020955（2）风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： （3.2）式（3.2）中 第层的总剪力标准值；第层所有柱的抗侧刚度之和；第层的层间侧移。表3.3 横向底层值的计算构件名称B轴柱0.51015863C轴柱0.73822955D轴柱0.74423141E轴柱0.53216547第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。层侧移 （3.3）顶点侧移 （3.4）框架在风荷载作用下侧移的计算见表3.4。表3.4 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算层次732.0432.041182630.00031/14395636.8668.901182630.00061/6694533.88102.781182630.00091/4488430.51133.291182630.00111/3460326.77160.061182630.00141/2882224.02184.081182630.00161/2506124.10208.18785060.00271/1886侧移验算：对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比的限值为1/550。本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为1/1886，满足要求：1/18861/550框架抗侧刚度足够。4.内力计算4.1恒荷载标准值作用下的内力计算（1） 恒荷载作用下的弯矩计算弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。在分层法中，用弯矩分配法计算分层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。而弯矩二次分配法假定任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传递、再一次分配。所以本框架设计采用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为1/2。各节点分配两次即可。由前述的刚度比可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数如表4.2和4.3所示：（4.1）均布荷载引起的固端弯矩： （4.2）根据公式（4.2）计算的恒荷载作用下梁固端弯矩如表4.2和4.3所示。将固端弯矩填入表4.2和4.3后，即可进行弯矩二次分配法的运算，最后可得各杆端的弯矩。（2）恒载作用下剪力及轴力计算梁端剪力计算过程如表4.1和4.4所示：表4.1 恒载作用下的框架梁端剪力计算表层数BC跨梁端剪力CD跨梁端剪力7102.684.7797.91107.4525.11-8.066126.381.91124.47128.2917.33-6.745126.382.20124.18128.5817.33-6.794126.382.20124.18128.5817.33-6.793126.382.20124.18128.5817.33-6.792126.382.12124.26128.5017.33-6.751126.383.34123.04129.7217.33-7.70表4.2 恒荷载作用下的内力计算表（B轴、C轴）层次B轴C轴上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁70.5460.4540.2130.2560.531-128.34128.34-12.5670.0758.27-24.66-29.64-61.4827.88-12.3329.14-15.2321.59-8.49-7.06-7.56-9.09-18.8589.46-89.46125.26-53.96-71.360.3530.3530.2940.1690.2040.2040.423-157.97157.97-8.6655.7655.7646.45-25.23-30.46-30.46-63.1635.0427.88-12.6223.23-14.82-15.2323.11-17.76-17.76-14.79-2.75-3.32-3.32-6.8973.0465.88-138.93153.22-48.6-49.01-55.6350.3530.3530.2940.1690.2040.2040.423-157.97157.97-8.6655.7