【毕业设计】鹤壁市淇滨区众联办公楼结构设计计算书

完整毕业设计CAD图纸、计算书、程序等，请联系QQ68661508本科毕业设计鹤壁市淇滨区众联办公楼结构设计THESTRUCTUREDESIGNOFHEBICITYQIBINDISTRICTTHELEAGUEOFFICEBUILDING学院名称土木与建筑工程学院专业班级土木工程2010级1班指导教师职称教授2014年5月目录摘要ABSTRACT引言1第1章结构模型建立和分析调整211结构模型建立2111PMCAD建立结构模型2112SATWE计算212模型分析和调整4第2章结构计算621手算部分6211现浇楼面板计算6212楼梯计算1122机算部分16结论17致谢18参考文献19鹤壁市淇滨区众联办公楼结构设计摘要设计包括PKPM模型建立和优化调整、结构计算、施工图绘制等。本结构方案为六层以及顶层有突出阁楼的框架结构，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础。根据任务书及各层建筑平面图，确定梁柱主要受力构件的平面布置，参考工程设计规范以及工程经验，确定楼面荷载以及梁间荷载。整体结构模型建立通过PKPM结构计算软件来实现，通过PKPM计算梁、板、柱以及基础的内力和配筋，同时一层的部分楼板可以通过连续板弹性方法计算配筋，受力钢筋和箍筋采用级钢筋，楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯；整个方案设计基本符合建筑和结构要求，具有一定的合理性。通过对办公楼层结构施工图的绘制，熟悉了结构设计的全过程，掌握了结构设计PKPM计算的基本方法，完成了卓越班毕业设计的任务。同时，对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解，从而提高了分析和解决实际问题的能力。关键词办公楼模型建立结构设计PKPM计算THESTRUCTUREDESIGNOFHEBICITYQIBINDISTRICTTHELEAGUEOFFICEBUILDINGABSTRACTTHEDESIGNINCLUDSPKPMMODELESTABLISHINGANDOPTIMIZINGADJUSTMENT,STRUCTURALCALCULATIONANDCONSTRUCTIONDRAWINGS,ETCTHISSTRUCTURESCHEMEFORTHESIXLAYERANDFRAMESTRUCTUREOFTHETOPHASPROMINENTATTIC,ANDBASEADOPTSREINFORCEDCONCRETEINDEPENDENTFOUNDATIONUNDERCOLUMNACCORDINGTOTHESPECIFICATION,ANDEACHLAYEROFFLOORPLAN,WEDETERMINETHEBEAMLAYOUTOFMAINSTRESSCOMPONENTS,REFERTOTHEENGINEERINGDESIGNSPECIFICATIONSANDENGINEERINGEXPERIENCE,FLOORLOADANDBEAMLOADISDETERMINEDOVERALLSTRUCTUREMODELSETUPBYPKPMSTRUCTURECALCULATIONSOFTWARE,BEAM,PLATE,COLUMNANDFOUNDATIONBYPKPMCALCULATIONOFINTERNALFORCEANDREINFORCEMENT,ANDATTHESAMETIMEPARTOFALAYEROFFLOORSLABCANBEREINFORCEDBYCONTINUOUSPLATEELASTICMETHODCALCULATION,MECHANICALREINFORCEMENTANDSTIRRUPUSEDLEVEL,STAIRUSEREINFORCEDCONCRETEPLATESTAIRSTHEWHOLESCHEMEDESIGNINLINEWITHBUILDINGANDKNOTKEYWORDSOFFICEBUILDING；MODELBUILDING；DESIGNPKPM；STRUCTURECALCULATION引言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,卓越班毕业设计,更注重运用计算机辅助应用来完成企业的工程设计实例，通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事结构设计所具备的基本技术素质和技能。多层建筑结构大多采用框架结构，特别是像办公楼用途的建筑，除了要根据建筑高度、抗震设防等级等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。在本次框架结构设计过程中，计算过程以机算为主，主要采用建筑结构软件PKPM进行电算,并对部分的楼板和楼梯配筋进行了手算，在PKPM的计算基础上绘制了梁、柱、楼板、基础和楼梯等的结构施工图，完成了整个毕业设计的内容。毕业设计的三个月里，在企业指导老师的帮助下，经过查阅资料、PKPM计算、论文撰写以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了AUTOCAD和结构设计软件PKPM，基本上达到了毕业设计的目的与要求。第1章结构模型建立和分析调整11结构模型建立111PMCAD建立结构模型本工程为六层框架结构办公楼，位于鹤壁市淇滨区华山路与海棠巷交叉口东南角，建筑总高度225M，地上六层，一到三层为办公用途，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为02G,设计地震分组为第一组。抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为类。确定基本的设计资料后，通过建筑图可以用PKPM中的PMCAD模块来建立结构模型。第一步，先建立轴网，通过正交轴网来建立结构图中要确定受力构件的轴线和网点；第二步，确定受力构件，框架结构主要是梁柱的布置，柱的截面尺寸由轴压比公式再结合实际工程经验确定，主梁根据抗震规范中框架梁的要求确定框架主梁的截面尺寸，次梁根据要求布置要小于主梁的高，本工程中的次梁都是用来分隔现浇板，从而减小板厚，节省材料；第三步，确定荷载。生成楼板后，在选中“自动计算现浇板自重”后，楼面恒载主要取决于楼地面和屋面的做法，而楼面活荷载可以参考荷载规范确定，而梁间荷载是有作用在这段梁上的隔墙或者是外墙的线荷载确定的，根据资料“内外墙均为200厚的加气混凝土砌块”，可确定墙体的线荷载，存在门窗洞口时，可以乘以折减系数；第四步，确定设计参数，组装模型，设计参数可以根据建筑图和给出的设计资料来确定，需要特别注意的是，模型首层的高度指的是从嵌固端到第一层顶的高度，因此，因为本工程没有地下室，因此可从基础顶算起。结构模型建立之后，要对模型中的具体细节进行优化，比如说阁楼层中的双层梁的布置、楼板错层的取值、梁柱的偏心等，这些问题需要具体细化。112SATWE计算SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等构件，用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。对楼板，SATWE给出四种简化假定楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。在应用中，可根据工程实际情况和分析精度要求，选用刚性楼板假定。SATWE计算的基本原理就是将梁柱受力构件按照有限元原理，进行结构的荷载组合计算,从而计算出配筋和内力,多层结构一般是用PKPM中的SATWE8模块，SATWE参数包括风荷载信息、地震信息、设计信息、调整信息等，由于模型中已经对参数有了设置，只需要修改若干项即可，比如刚性楼板假定是在设计中用来验算位移比时要选用,墙柱的活荷载折减在荷载规范里有要求，考虑双向地震和偶然偏心。在PMCAD中已经输入了结构模型的数据，在SATWE中还要对这些数据进行分析和补充，下面有几点问题是设计时需考虑到的。由于恒载的特殊性，SATWE软件将施加荷载的方式分为两种“一次性加载”和“模拟施工加载”。其中“模拟施工加载1”方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中，逐层加载，逐层找平的过程。“模拟施工加载2”是在1的理论基础上，将竖向构件的轴向刚度增大10倍，在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。多层建筑一般选择“一次性加载”。建筑设计时应考虑抗震的要求，不应采用严重不规则的设计方案。体形复杂、平立面不规则的结构，可在适当部位设置防震缝，或调整平面形状和尺寸，加强构造措施。不规则的建筑在计算时采用的是空间结构计算模型，并需进行薄弱层验算。这在SATWE信息输入时都要引起注意。在计算地震力时，如果考虑单向地震作用，即用偶然偏心计算，多层规则的结构可以不考虑。质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。这在抗震规范和高层建筑混凝土结构技术规程中都有强制性条文。在调整信息中，有几个数据的取值是需要注意的。“梁端弯矩调幅系数”一般现浇框架梁取0809，装配整体式框架梁取0708。弯矩调幅原因是钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下考虑适当降低梁端弯矩，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。另一个跟梁弯矩有关系的信息是“梁设计弯矩增大系数”，取值为1013，但一般都取10，是因为已考虑了活荷载的不利布置。“中梁刚度增大系数”的取值要根据梁高和楼板的厚度比较来确定，现浇楼板取值1320，一般取20，因为在整体式肋形楼盖中，楼板和梁浇注在一起形成T形截面梁，在承载力计算时整体刚度会有所增大。其余的调整信息，只要查看规范就很容易确定下来，这里就不再细说。另外一个需要注意的信息是“柱配筋计算原则”。一般第一次计算宜按“单偏压”计算，然后再按“双偏压”来计算角柱，角柱在特殊构件定义中点取，角柱的配筋取两次计算中的大值。异形柱按“双偏压”来计算。“周期折减系数”默认的取值是10，这个值应在建筑考虑非承重墙体刚度的影响后进行调整。系数按如下规定选取，框架结构砖填充墙多时取0607，砖填充墙少时取0708；框剪结构砖填充墙多时取0708，砖填充墙少时取0809；剪力墙结构取10对于特殊构件补充定义，梁是否铰结、不调幅梁的点取、角柱的点取等都是要用户指定，这需要对所设计的建筑物的受力体系有全面、清晰的理解。如梁铰接的点取与不点取，所配的钢筋是完全不同的两端铰接的梁完全靠下部钢筋来承受荷载，下部配筋很大，支座只构造配筋；两端固接的梁的支座也配有钢筋，这是由于上部有负弯矩，承受拉力。当双偏压计算角柱时，角柱应点取，否则就不按照角柱计算，配筋也不予增大。12模型分析和调整从SATWE8计算图形和文件中，首先需要看配筋图中是否有超筋现象，我的图中出现了柱的超筋情况，从图形中变红的柱子中可以看出是柱的节点域超筋，这种现象是因为梁柱的尺寸不合理，可能是柱的截面太大或者是梁的高度有些大，造成节点不满足抗震要求，从配筋图中找到梁或柱的超筋的原因，然后返回模型中再重新局部调整梁柱的尺寸，再重新计算，直到配筋图中的配筋满足要求为止，然后再看图中的柱的轴压比是否满足要求，开始我的模型中首层轴压比大部分不满足要求，因此，我将首层的混凝土强度等级由C30提高到C35,轴压比就满足要求了。从计算文件中，要重点注意到计算后的周期比和最大层间位移角。对于偏心率的要求，由于本工程的要求，再结合框架结构的特点，偏心率在10以内就符合要求了，在这方面基本上没有问题，由于SATWE的计算方法是考虑地震作用的振型分解反应谱法，因此振型个数对计算周期的影响有很大影响，六层框架结构通常振型取9个就可以满足计算要求了。周期比，即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）TT与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。对于通常的规则结构，如下验算周期比1根据各振型的平动系数大于05，还是扭转系数大于05，区分出各振型是扭转振型还是平动振型。2通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期TT，周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T1。3对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动，如果仅是局部振动，不是第一扭转/平动周期。再考察下一个次长周期。4考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大。5计算TT/T1，看是否超过09085。从附件中可以算出周期比满足要求，因此对于框架结构来说，周期比考虑抗震作用的要求基本上满足要求。层间位移角，柱层间位移与层高比值的最大值，框架结构不超过1/550,这些从附件中的结构位移这个文件中可以看出满足要求，另外刚度比从结构的规则性特点来看符合要求，层间受剪承载力之比也满足要求，因此不需要考虑薄弱层的影响。结构模型基本上已经满足要求。第2章结构计算21手算部分211现浇楼面板计算楼该是水平承重结构体系，是多层框架结构的重要组成部分。本工程楼盖为整体现浇楼盖。可取一层部分楼板进行计算，局部楼板平面布置见图21图21楼板平面布置楼面板均为双向板，该部分板厚取100MM，H01001585MM，本工程楼板按弹性理论方法计算内力，并考虑活荷载不利布置的影响。1跨中最大弯矩将总荷载QGP分成两部分；1/2QGP当板的各区格均受时，可近似地认为板都嵌固在中间支座上，亦即内部区格的板Q可按四边固定的单块板进行计算。当在一区格上作用而在相邻的区格中向下作用时，近似符合反对称关系，可认为中间支座的弯矩等于零，亦即内部区格的板按四边简支的单板进行计算。将上述两种情况叠加可得跨中最大弯矩，见图22。图22跨中最大弯矩活荷载不利布置2支座中点最大弯矩当活荷载和静荷载全部满布在各区格时，可近似求得支座中点最大弯矩。此时可先将内部区格的板按四边固定的单块板求得支座中点固定弯矩，然后与相邻的支座中点固端弯矩平均，可得该支座的中点最大弯矩。办公室部分恒载设计值24512/MGKN活载设计值8P走廊部分恒载设计值2/K活载设计值25143NM故办公楼部分则5428/QKN，5416/MQK2/0故走廊部分则239/K，2307/N2/K51Q钢筋混凝土泊松比可取1/6。3A区格计算A区格尺寸见图23，3602158XYL作用下查附表得图23A区格板计算简图Q022XMA036Q3568317KMXMLN84404Y换算成时，可利用公式/1370326K6UXN41MYM作用下查附表得Q22079107943615KXXLN5450Y换算成时，可利用公式6/13012KMUXMN4576Y叠加后，跨内最大弯矩32142KXANY60796MM支座中点固端弯矩228Q83681KMXXALN057105710Y4B区格计算B区格尺寸见图24，240673YXL作用下查附表得图24B区格作用计算简图Q0Q22XMA037Q371438KMYMLN109Y换算成时，可利用公式6/38204915KUXN6MYM作用下查附表得Q2207079154079KXYLN888Y换算成时，可利用公式6/1079204KMUXMN87156Y叠加后，跨内最大弯矩145029KXANY6914MM支座中点固端弯矩22075Q0756893876KMXYALN114Y5C区格计算C区格板尺寸见图25，36054XYL作用下查附表得Q图25C区格板计算简图22XMA0386Q0386340KMXMLN5585Y换算成时，可利用公式/13402834K6UXN51052MYM作用下查附表得Q22089894361KXXLN160105Y换算成时，可利用公式/3569KMUXMN106028Y叠加后，跨内最大弯矩3489573KXANY1026180MM支座中点固端弯矩2285Q5368KXXALN0710710MY板配筋见表21和表22。表21板跨中配筋计算表截面位置XAYXBYXCYM47721960229911145173168020SCFBH0046001900220011005000160047001900220011005100160CSYFABH15964743717354实配钢筋2M8200CAS251MM28200AS251MM28200CAS251MM28200AS251MM28200CAS251MM28200AS251MM2表22支座配筋计算X向Y向截面位置ABCABCM831387686660682927606820CBHFS0080003800840059002800590083003900880060002900610SAFY27013129720497205实配钢筋MM28180AS279MM28200CAS251MM28160AS297MM28200CAS251MM28200AS251MM28200CAS251MM2212楼梯计算本办公楼采用现浇钢筋混凝土板式楼梯设计混凝土等级为C30，楼梯栏杆采用金属栏杆。取施工图中1楼梯中的三到六层的平面图，如下图26图26楼梯平面布置图1楼梯板计算（1）荷载计算楼梯板的跨度1308NLM板厚取取0/25/123H40M，0ARCT98COS8取1M宽板带为计算单元，恒载荷载分项系数荷载设计值斜板自重1270015/24/081258/MKN40厚水磨石面层12185/4/板底20厚纸筋灰粉刷1204402/8516037KN/M栏杆自重02KN/M12024恒载G791KN/M12953KN/M活载Q35KN/M14490KN/M总计P1443KN/M1411KN/M（2）楼梯斜板内力计算22MAX143081690MLKNM158COSVP（3）楼梯板配筋计算板的有效高度，混凝土抗压强度设计值024012H，钢筋抗拉强度设计值。14/CFNM2360/YFNM，从而可得622C03910SMFBH9214396SYAF选用，。02C239SAM因为,所以不需计算配筋。714010K958TFBHN分布钢筋选用,每个踏步下放一根82休息平台板计算休息平台板近似取四边简支的单区格双向板计算，板厚取。M10（1）荷载计算恒载荷载分项系数荷载设计值平台板自重123022501K/MN40厚水磨石面层121224/板底20厚纸筋灰粉刷120384216023K/MN恒载G382KN/M212458KN/M2活载Q25KN/M214350KN/M2总计P761KN/M2808KN/M2（2）跨中弯矩计算，荷载作用下查附表得190543XYL280/MPKN022XMA89148KXMPL0038069Y换算成时，可利用公式6/12489425KMUXN01076YM（2）配筋计算X向跨中622C0534108SFBH19SS，选用6202534108SYSMAMFH2820,51SAMCY向跨中622C019701438SFBH5SS，选用62019703834SYSMAMFH2820,51SAMC考虑抗震作用和施工方便，楼梯间属于抗震薄弱处。结合上述计算，休息平台板配筋采用双层双向3梯段梁TL1计算截面高度1/230267,40,2HLMHBM取（1）荷载计算恒载荷载分项系数荷载设计值由斜板传来的恒荷载121661KN/M79135/284KN由平台板传来的恒荷载12458KN/M80/平台梁自重1224KN/M25142KN/M平台梁水磨石面层12024KN/M0/粉刷120307KN/M162041256KN/M恒载G1832KN/M2198/MKN活载Q907KN/M251308/217/02648/K总计P3362KN/M3468KN/M（2）内力计算22MAX134684398MLKNM（3）配筋计算钢筋采用HRB400级，060H622C04391SFBH510SS62043913SYSMAMFH考虑到平台梁两边受力不均，有扭矩存在，纵向受力钢筋斟量增大，选用216,C240SAMMAX31683549NVPLKNM0AX5512607CFBHVMAX74TK所以通过以上计算可按构造要求配置箍筋，选用。820C由于TL2所承受的荷载小于TL1所承受的荷载，为了简便起见TL2和TL1配筋相同。4梯柱设计TZ柱轴力1302596NKN截面尺寸，按构造配筋814，。MC10，属于短柱，取01863LB1290943061305685296CYSFAKNK满足受压要求。22机算部分见附件结论框架结构的结构设计着重于框架梁和柱的设计，结构计算借助于PKPM中的有限元计算方法，从SATWE计算结果中，周期比小于09，这说明结构的梁柱平面布置比较有效、合理，相对于侧移来说结构的整体扭转刚度不大。柱的轴压比主要用来控制结构的延性，从结果中看底层柱的轴压比都小于05，满足抗震规范的要求，轴压比越小结构的延性越好。本工程中竖向的结构刚度变化均匀，因此计算结果中剪重比和刚度比都满足要求。层间位移角计算结果小于1/550,说明结构的抗侧移刚度符合要求，更加反映出了结构的整体刚度特性，柱子的截面设计符合设计要求，结构的侧移越小，说明抗震性能就越好。而位移比和周期比一样，都是为了控制结构平面规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。在计算结果中位移比小于12，结构的偏心和扭转在控制范围内，而刚重比在多层建筑中没有太多的要求。PKPM计算的各项结果和指标基本上可以满足设计的要求。而在配筋计算上，框架结构的PKPM计算考虑了结构整体的空间计算模型，以及新规范的配筋要求，在考虑双向地震作用下自然比