毕业论文-许昌市东方化工有限公司办公楼设计.doc

本科生毕业论文(设计)许昌市东方化工有限公司办公楼设计院 系： 城市与环境学院 专 业： 土木工程 班 级： 08房建1班 学 号： 0802080135 学生姓名： 联系方式： 指导老师： 职称：讲师2012年05月独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名： 年月 日授 权 声 明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：学生签名： 年 月 日指导教师签名： 年 月 日许昌学院本科生毕业论文（设计）摘 要本设计为许昌市东方化工有限公司办公楼设计。建筑高度为19.95米，主体结构五层，总建筑面6600，设计年限为50年，抗震设防烈度为7度，结构类型为多层钢筋混凝土框架结构，楼板为双向板，楼梯采用板式楼梯，基础采用柱下独立基础。框架结构内力计算时，在竖向荷载作用下框架内力近似计算时采用分层法，在水平荷载作用下框架内力近似计算时采用改进反弯点法（D值法）。在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅，板内力计算采用弹性理论计算方法。对建筑中出现的墙体均直接放在梁上，墙、板的重量传给梁，梁再传给柱，传力路线明确框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，工程中最常用的是力矩分配法及D值法，前者多用于竖向作用下求解，后者多用于水平作用下求解。这些方法的使用都作了以下几点的假定：首先忽略梁、柱轴向变形及剪切变形。其次杆件为等截面，以杆件轴线作为框架计算轴线。最后在竖向荷载作用下结构的侧移很小，因此在做竖向荷载下计算时，假定结构无侧移。框架是典型的杆件体系，近似计算的方法很多，工程中最常用的是力矩分配法及D值法，前者多用于竖向作用下求解，后者多用于水平作用下求解。这些方法的使用都作了以下几点的假定：忽略梁、柱轴向变形及剪切变形。杆件为等截面（等刚度），以杆件轴线作为框架计算轴线。在竖向荷载作用下结构的侧移很小，因此在做竖向荷载下计算时，假定结构无侧移。关键词：框架结构；办公楼；设计方法; 结构内力- I -AbstractMy project is East chemical industry office building design in Xuchang. The building height of 19.95 meters, the main structure have five layer, a total construction area of 6600 square meters, design life of 50 years, seismic fortification intensity is 7 degrees, structure type for the multi-storey frame structure of reinforced concrete, floor for two-way plate by plate stairs, the foundation of the single foundation under column. Calculation of internal forces of frame structure, under the action of vertical load internal force of frame approximate calculation using hierarchical method, under the action of horizontal load internal force of frame approximate calculation using improved anti-bending point method. In the process of calculation of beam bending moment were amplitude modulated, plate calculation of internal force calculation of elasticity theory. On the construction of the wall are placed directly in the beam, the wall plate weight, passed to the beam to column, and it have very clear load path. The frame is typical of rod system, approximate calculation method, engineering is the most commonly used method of moment distribution and D value method, the former is used for solving the vertical effect, used for solving under horizontal. The use of these methods have made the following points:1assumed ignore beam, axial deformation and shear deformation. The rod sections, to the bar axis as a framework for calculating axis. And under the action of vertical load structural lateral displacement is very small, so doing under the vertical load calculation, assumed structure without lateral displacement.Key Words：Frame structure; office building; Method of design ; Structural internal force- IV -目 录摘 要IAbstractII引 言11 设计资料21.1 设计题目21.2 设计数据21.3 结构设计一般原则21.4 结构设计内容31.5 方案说明32 设计概述42.1 建筑做法42.2 结构选型43 荷载计算73.1 恒载标准值计算73.2 活载标准值计算83.3 竖向荷载作用下框架受力计算93.3.1 顶层恒载计算93.3.2 顶层活载计算103.3.3 一到四层恒载计算103.3.4 一到四层活载计算113.4 地震荷载134 内力计算154.1 恒载作用下的内力154.2 竖向活载作用下内力184.3 风载作用下内力204.3 地震作用下内力235 内力组合266 配筋计算276.1 框架梁内力计算276.2 框架柱内力计算307 楼板设计337.1 屋面设计337.2 楼面板设计348 楼梯配筋计算368.1梯段板设计368.1.1板厚确定368.1.2荷载计算378.1.3内力计算378.1.4配筋计算378.2平台板设计388.2.1板厚确定388.2.2荷载计算388.2.3内力计算388.2.4配筋计算388.3平台梁设计398.3.1截面确定398.3.2荷载计算398.3.3内力计算398.3.4配筋计算409 基础设计419.1 边柱独立基础419.1.1初估基础尺寸419.1.2配筋计算429.2 中柱基础439.2.1初估基础尺寸439.2.2配筋计算44参 考 文 献46致 谢47附录A 图纸名称及编号48附 表 149附 表 250引 言毕业设计是大学所学知识最有力的考核，也是一次非常难得的理论与实践相结合的机会。毕业设计是一个系统的综合性的设计，它要求我们能够把大学所学的知识系统的综合起来，既要进行结构设计，又要兼顾施工方便，建筑外观等。因此毕业设计对我们本科毕业生来说具有非常重要的意义。本次毕业设计题目为许昌市东方化工有限公司办公楼设计，结构形式采用全现浇框架结构。在熟悉本课题设计任务书的基础上，调查当地的相同的建筑，结合当地的自然条件，施工技术水平，并查阅相关建筑设计的书籍和规范，独立完成办公楼的建筑方案设计，并最终绘制出建筑施工图。通过建筑方案的设计，对框架结构进行柱网布置和结构选型，并确定材料类型和截面尺寸。首先，通过现行规范选定房间作法，并以此计算框架结构各层的重力荷载代表值；其次，采用合适的计算方法对竖向荷载作用下框架结构的内力、水平地震荷载作用下框架结构内力及侧移进行计算；最后，通过以上的结构计算，对框架结构进行截面设计（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、楼板设计（楼板尺寸及配筋）、楼梯设计（平台板、楼梯梁、梯段板截面尺寸及配筋）、基础设计（柱下独立基础的截面设计及配筋），使得截面的配筋满足构造要求。最后通过框架结构的结构设计及计算结果，绘制出框架结构的结构施工图。1 设计资料1.1 设计题目许昌市东方化工有限公司办公楼设计1.2 设计数据（1）建筑面积：6600建筑层数：5层 结构形式：钢筋混凝土框架结构功能要求：根据该公司规划要求室内外高差0.45m，设有门厅，值班室，会议室，办公室，档案室等。（2）气象资料主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压=0.35。雨雪条件：年降雨量1450mm；日最大降水强度极192mm/日； 暴雨降水强度为3.3100； 基本雪压=0.35。（3）地震资料地震基本烈度为7度，场地分类为类场地，地震分组为第一组。（4）工程地质条件地势平坦，交通便利。该场地地面标高在2.703.50m之间，地下水位在地表以下3.5m，无侵蚀性。1.3 结构设计一般原则（1）构平面布置和刚度分布应尽可能均匀、简单、对称，以减少震害，还可以减少构既满足功能要求，又使结构布置合理。受力方式合理，传力途径明确。结件类型，方便施工。（2）采用钢筋混凝土框架结构，7度设防。（3）充分利用框架结构的优点，灵活布置平面。既可做成较大空间的会议室、贵宾室和办公室，又可灵活设置隔墙以形成各种功能的小空间用房。（4）为不影响使用面积，梁柱截面尺寸都不能太大，而这又导致框架结构侧向刚度太小，因而建筑高度不宜过高，一般不超过60米。（5）对抗震要求较高的建筑，框架应具有较好的延性和变形能力。抗震设计的一般原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。（6）使用伸缩缝以减少温度收缩的影响。（7）当柱下地基承载力较差时，为避免底层墙体埋置较深，应在框架柱之间设置基础梁。（8）当基础的持力层不太深（4米以下），地基承载力较高（200以上）时，通常采用柱下独立基础；当柱下基础持力层较深、土质较差时，可酌情采用承台和桩基础。1.4 结构设计内容（1） 一般要求：掌握框架结构的布置方法；掌握结构的荷载计算，内力计算，内力组合及配筋计算的方法与步骤；掌握结构构造的处理方法；完成结构主要构件的配筋计算（2）需完成的结构施工图：基础剖、平面布置图；基础详图；结构布置图及配筋图；一榀框架配筋图；楼梯配筋图；其他必要构件配筋图1.5 方案说明整个建筑整体呈“一”字型，显得简洁有力，象征着公司有统一的领导核心，办事高效。中间大厅部分突出整体，象征公司有自己突出的特点，与众不同。整个建筑交通组织合理，中部和两端都设置楼梯并设有电梯一部，大气舒适且满足防火要求。2 设计概述2.1 建筑做法（1） 屋面做法：三毡四油防水层，保温层膨胀珍珠岩，20厚1:3水泥砂浆，刷冷底子油，100厚钢筋混凝土屋面板，15厚纸筋石灰抹底（2） 楼面做法：25厚水泥砂浆面层，100厚钢筋混凝土楼，15纸筋石灰抹底（3） 地面做法：10水磨石面层，20厚1:3水泥砂浆打底，C10混凝土素土夯实（4） 内墙做法：15厚1:3水泥砂浆，2厚1:0.1石灰细砂面（5） 外墙做法：10厚1:3水泥砂浆，5厚1:2.5水泥砂浆抹面（6） 选用材料：混凝土：梁、板，柱用C25，基础用C30，钢筋：梁、柱、用HRB 335级钢筋、箍筋和板用HPB 235级钢筋2.2 结构选型本设计采用钢筋混凝土现浇框架结构，层高3.9.基础采用独立基础，初步确定基础顶面离室外地面为1.05，室外地坪标高为-0.45，故底层柱长度为5.4。（1） 截面尺寸边跨（BC、DE跨）梁：取h=，取b=300。中跨（CD跨）梁：取h=400,b=300。边柱（B轴、E轴）连系梁：取=300750；中柱（C轴、D轴）连系梁，取=300600。次 梁：=300600框架柱：500500。（2） 刚度计算考虑到现浇楼板的作用，在求梁截面惯性矩时取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。刚度计算如下：BC、DE跨梁：=2=2=28.13（）CD跨梁：=2=2=6.4（）上部各层柱：=13.35（）底层柱：=9.65（）计算简图如图1.1所示图1.1 结构计算简图（注：图中数字为线刚度，单位 ）结构平面布置图如图1.2所示图1.2 结构平面布置图3 荷载计算3.1 恒载标准值计算1. 屋面框架线荷载标准值：三毡四油防水 0.35100140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 0.8420厚1：2水泥砂浆找平 100厚钢筋混凝土板 15厚板底抹灰 合计 4.392. 楼面恒载 走廊瓷砖地面 0.55现浇钢筋混凝土板 2.5 合计 3.05 会议室及办公室地面花岗岩地面 1.2现浇钢筋混凝土板 2.5 合计 3.73. 梁自重BC、DE跨梁自重加粉刷 中跨（CD）梁自重加粉刷 次梁自重加粉刷 4.柱自重柱自重 10厚混合砂浆抹灰 合计 6.595. 墙自重 外纵墙自重 纵墙 铝合金窗 外墙面贴瓷砖 内墙面20厚抹灰 合计 4.50 内墙自重纵横墙自重 20厚抹灰（两侧） 合计 13.70 女儿墙自重 墙重 外贴瓷砖 水泥粉刷内面 合计 3.2 活载标准值计算1. 屋面及楼面活载不上人屋面活载标准值为0.5；办公楼楼面为2.0；走廊楼面为2.5。综合考虑楼面活载标准值均取为2.5。2. 屋面雪荷载标准值屋面雪荷载与活载不同时考虑，两者中取最大值。3. 风荷载基本风压=0.35,由于建筑总高度低于30米，故；对于矩形平面；地面粗糙度类别取B类，按规范线性内插值取用，如表3.1所示。表3.1 风压高度变化系数层数一层二层三层四层五层高度4.358.2512.1516.0519.951.01.01.061.161.25则各楼层处的线荷载为：1、2层 3层 4层 5层 换算成作用在各楼层处的集中荷载（各楼层处各取上下相邻层高的一半）：1层 2层 3层 4层 5层 3.3 竖向荷载作用下框架受力计算3.3.1 顶层恒载计算三角形荷载作用时 (3.1)梯形荷载作用时 (3.2) 均布荷载 BC、DE跨梁主梁及抹灰重： 屋面板传给梁： 合计 CD跨梁主梁及抹灰重： 屋面板传给梁： 合计 B(E)轴柱竖向荷载计算屋面板传荷载 梁传荷载 合计 C(D)轴柱竖向荷载计算屋面板传荷载 梁传荷载 合计 3.3.2 顶层活载计算均布荷载 BC、CD、DE跨梁屋面板传给梁： B(E)轴柱竖向荷载屋面板传荷载 C(D)轴柱竖向荷载计算屋面板传荷载 3.3.3 一到四层恒载计算均布荷载 BC、DE跨梁主梁及抹灰重： 楼面板传给梁： 合计 12.04 CD跨梁主梁及抹灰重： 屋面板传给梁： 合计 B(E)轴柱竖向荷载计算楼面板传荷载 梁传荷载 4层柱顶 3层柱顶 2层柱顶 1层柱顶 基础顶 C(D)轴柱竖向荷载计算屋面板传荷载 梁传荷载 4层柱顶 3层柱顶 2层柱顶 1层柱顶 基础顶 3.3.4 一到四层活载计算均布荷载 BC、CD、DE跨梁屋面板传给梁： B(E)轴柱竖向荷载楼面板传荷载 4层柱顶 3层柱顶 2层柱顶 1层柱顶 基础顶 C(D)轴柱竖向荷载计算楼面板传荷载 4层柱顶 3层柱顶 2层柱顶 1层柱顶 基础顶 框架竖向受力图如图3.1所示。图3.1 竖向受力图（单位 KN）3.4 地震荷载本设计7度设防，且高度只有21m，查规范知其抗震等级为三级。可采用底部剪力法计算地震荷载。查建筑抗震设计规范（GB50011-2001）可知，按设计地震分组为第一组，类场地， 其特征周期秒。自震周期由以下公式确定： 7度设防多遇地震的水平地震影响系数最大值为，则有关系数为： ，各楼层重力荷载代表值5层：0.5活荷载 屋面板重 连系梁重 次梁重 横向框架梁重 柱子重 墙重 女儿墙重 合计 4到2层：0.5活荷载 楼面板重 连系梁重 次梁重 横向框架梁重 柱子重 墙重 合计 1层：柱子重 其余同2到3层 合计 （1） 总水平地震作用各楼层重力荷载代表值为，各质点的高度分别为，。则（2） 各楼层的水平地震作用，所以，又，4 内力计算4.1 恒载作用下的内力采用分层法计算恒荷载作用下的内力。考虑框架的对称性，取半榀框架计算，则中跨梁由于计算长度减半而线刚度加倍。各杆件的弯矩分配系数按转动刚度计算，例如：顶层边柱顶点： 顶层中柱顶点： 底层柱和各层梁的弯矩传递系数都为，上层各柱的传递系数取为。弯矩分配系数如图4.1所示图4.1 弯矩分配系数图（1）顶层弯矩边跨固端弯矩： 中跨固端： 顶层弯矩计算过程如表4.1所示。表4.1 顶层弯矩计算过程下柱右梁左梁下柱右梁0.322 0.678 0.653 0.310 0.037 30.510 -61.590 61.590 -5.460 10.008 21.072 10.536 -21.766 -43.533 -20.666 -2.467 7.009 14.758 7.379 0.000 -2.409 -4.818 -2.287 -0.273 0.776 1.633 0.817 -0.267 -0.533 -0.253 -0.030 0.086 0.181 31.44 -23.21 -8.23 48.39 -48.39 BC（2）中间层弯矩边跨固端弯矩： 中跨固端弯矩： 中间层弯矩计算过程如表4.2所示。表4.2 中间层弯矩计算过程0.243 0.243 0.514 0.498 0.237 0.237 0.028 0.000 -56.440 56.440 -4.370 13.715 13.715 29.010 14.505 -16.577 -33.154 -15.778 -15.778 -1.864 4.028 4.028 8.521 4.260 -1.061 -2.122 -1.010 -1.010 -0.119 0.258 0.258 0.545 39.93 -16.79 -16.79 -6.35 18 18 -36 （3）底层弯矩各跨弯矩值同中间层底层弯矩计算过程如表4.3所示。表4.3 底层弯矩计算过程0.261 0.189 0.550 0.533 0.253 0.183 0.031 31.820 -56.440 56.440 -4.370 6.426 4.653 13.541 6.771 -15.681 -31.362 -14.887 -10.768 -1.824 4.093 2.964 8.625 4.312 -1.149 -2.298 -1.091 -0.789 -0.134 0.300 0.217 0.632 0.316 10.82 39.65 -50.47 -0.168 -0.080 -0.058 -0.010 34.01 -16.06 -11.62 -6.34 （4）恒荷载弯矩如图4.2所示图4.2 恒载作用下M图(单位KN.m)（5）梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力 (4.1)柱子轴力 (4.2)梁端剪力及柱轴力如表4.4。表4.4 梁柱剪力轴力计算表层号BC跨CD跨BC跨CD跨BC跨CD跨B柱C柱549.2813.112.26051.5447.0213.11136.68193.391.9243.8139.97162.38209.09445.1510.49-2.92042.2348.0710.49228.32394.55-2.4835.940.86254.02420.25345.1510.49-2.92042.2348.0710.49329.27570.75-2.4835.940.86354.97596.45245.1510.49-2.92042.2348.0710.49430.22923.15-2.4835.940.86455.92950.65145.1510.49-2.61042.5447.7610.49642.321109.47-2.2236.1640.6668.021135.174.2 竖向活载作用下内力与恒荷载相比，活荷载相对较小，为方便起见，可以不考虑不利布置，只按满跨布置计算，最后跨中弯矩乘以扩大系数1.1。竖向活荷载作用下的内力计算方法同恒荷载作用下的一样。固端弯矩分别为：边跨 中跨 活荷载弯矩如图4.3所示图4.3 活载作用下弯矩图(单位KN.m) 梁端剪力与轴力计算活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算如表4.5所示表4.5 活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算层号BC跨CD跨BC跨CD BC跨CD跨B柱C柱526.038.682.6028.6323.438.6861.3188.791.9224.3419.92426.038.68-0.55025.4826.588.6890.84157.3-0.4721.6622.59326.038.68-0.55025.4826.588.68123.52222.66-0.4721.6622.59226.038.68-0.55025.4826.588.68156.2287.82-0.4721.6622.59126.038.682.35028.3823.688.68191.78350.48224.1221.134.3 风载作用下内力（1）各层柱D值计算如表4.6所示 一般层：， (4.3) 底层： ， ，边柱， (4.4) 表4.6 柱D值计算过程层柱K顶层B28.1328.1313.352.110.5135.422.680.238C28.136.428.136.413.352.590.5645.940.262D6.428.136.428.1313.352.590.5645.940.262E28.1328.1313.352.110.5135.40.238中间层B28.1328.1313.352.110.5135.422.680.238C28.136.428.136.413.352.590.5645.940.262D6.428.136.428.1313.352.590.5645.940.262E28.1328.1313.352.110.5135.40.238底层B28.139.651.460.5662.259.30.242C28.136.49.651.790.6042.400.258D6.428.139.651.790.6042.400.258E28.139.651.460.5662.250.242（2）各柱剪力计算如表4.7所示 (4.5) 表4.7 柱子剪力计算表（单位：KN）层号5432110.4615.4414.1213.314.0710.4625.9040.0253.3267.39边柱中柱边柱中柱边柱中柱边柱中柱边柱中柱2.492.746.166.799.5210.4912.6913.9716.3117.39（3） 各柱反弯点高度比计算如表4.8所示表4.8 柱反弯点比计算表层号柱别54321边柱中柱（4）内力图风荷载作用下的M、N、V图分别如图4.4，4.5，4.6所示图4.4 风载作用下M图(单位KN.m)图4.5 风载作用下V图(单位KN)图4.6 风载作用下N图(单位KN)4.3 地震作用下内力各参数计算同风荷载。(1) 各柱剪力计算如表4.9所示表4.9 地震作用下柱剪力计算表（单位KN）层号5432189.2972.8456.2339.6223.4489.29162.13218.36257.98281.42边柱21.2538.5951.9761.468.1中柱23.3942.4857.2167.5972.61(2) 内力图。地震作用下的弯矩、剪力、轴力图分别如图4.7，4.8，4.9所示图4.7 地震荷载作用下M（单位KN.m）图4.8 地震荷载作用下V图(单位KN)图4.9 地震荷载作用下N图(单位KN)5 内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。比较恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合和由恒荷载效应控制的组合的大小，取两者中大者。梁内力组合表5.1见附表1柱内力组合表5.2见附表26 配筋计算6.1 框架梁内力计算下面计算了一榀框架的第一边跨和中跨梁的承载力，并各自进行了配筋计算。BC跨：（1）梁的正截面受弯承载力计算梁的最不利内力：跨 中 支座B 支座C 当梁下部受拉时，按T型截面设计；当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度当按跨度考虑时，；当按梁间距考虑时；当按翼缘厚度考虑时，此种情况不起控制作用，故取。梁内纵向钢筋选HRB335级钢筋（）混凝土强度等级C25（），下部跨间按单侧T型截面计算。属于第一类T型截面实配钢筋2200.29将下部跨间截面的220钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部 实配（2）梁斜截面受剪承载力计算 故截面尺寸满足要求。梁端加密区箍筋取5肢，箍筋用HPB235级钢筋（）则.考虑到抗震在支座两端梁各自跨的1/3跨度内加密箍筋，间距均为100mm，非加密区箍筋取5肢CD跨：（1）梁的正截面受弯承载力计算 从梁内力组合表中分别选出BC跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。梁的最不利内力：跨中 支座C 、D 当梁下部受拉时，按T型截面设计；当梁上部受拉时，