银行建筑工程钢结构综合办公楼设计书

- 1 - 银行建筑工程钢结构综合办公楼设计书 第 1 章 建筑设计 建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。 建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。 计任务和要求 计任务 本设计为济南某银行营业办公楼的钢结构设计，要求体现现代金融建筑的特点，并能体现节能的要求，建筑造型要简洁流畅。 作为一个办公空间设计， 要在 平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。在设计中，既结合办公需求和工作流程，科学合理的划分职能区域，也考虑员工与领导之间、职能区域之间的相互交 流。材料运用简洁 ,大方 ,耐磨 ,环保的现代材料 ,在照明采光上使用全局照明 ,能满足办公的需要 在满足各种办公需要的同时 ,又简洁 ,大方 ,美观 ,能充分体现出企业的形象与现代感 . 计要求 建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指 - 2 - 导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求： （ 1） 满足建筑功能要求： （ 2） 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果； （ 3） 采用合理的技术措 施； （ 4） 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。 筑物所处的 自然条件 象、水文、地质资料： （ 1） 年平均气温 20；极端最低温度 10；极端最高温度 38。 （ 2） 平均年总降雨量 1000最大降雨量 110 。 （ 3） 基本风压： kN/本雪压： （ 4） 主导风向： 夏季主导风向：南、西南风 冬季主导风向：东北风 （ 5） 地下水：无侵蚀性，最高地下水位距地面 （ 6） 使用年限： 50 年 （ 7） 由地质勘察报告知，该场地由上而下可分为四层：人工填土：主要为煤 渣、石灰渣、混凝土块等，本层分布稳定，厚 ；粗砾砂：地基承载力标准值 00土层厚 1 米；卵石中密：地基承载力标准值 50土层厚 5；基岩表层中度风化。基坑开挖时，建议允许坡度值为 1:下水静止水位埋深为 8m，可不考虑水质对基础的侵蚀性。最大冻深 （ 8） 抗震设防要求： 6 度，设计地震分组第二组，设计基本加速度值为 （ 9） 底层室内主要地坪标高为 外 据地质资料确定基础顶面离室内地面为 1000此求得底层计算高度为 = - 3 - 第 2 章 结构 设计 构初步选择 构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。 要构件选型及尺寸初步估算 本工程主梁和柱子采用 材 ,焊接材料应与之相适应 ,手工焊采用 列焊条 楼板、梁柱截面尺寸估算 （） 组合楼板： 100 厚混凝土板 （） 梁柱截面初选，见表 确定结构计算简图 根据结构设计的特点，可取一榀典型横向框架做为计算单元，这里取 3 轴框架进行计算，计算简图见 件 尺寸（ 截面积( 截面特性 ( H B t1 x Wx y Wy 梁 450 200 9 14 3700 1500 870 187 400 400 13 21 6900 3340 2400 1120 - 4 - 图 架计算简图 载统计 载标准值 （ 1）屋面： 100 筋混凝土楼板： 25=0 1： 泥砂浆找平层： 20=00膨胀珍珠岩保温层： 0 1： 泥砂浆找平层： 20=改性沥青防水： 20 1： 泥砂浆找平层： 20=料： 计 算为线荷载： 1 7 - 5 - （ 2）楼面： 100 筋混凝土板： 25=0 1： 泥砂浆找平层： 20= 砖： 0 1： 泥砂浆找平层： 20=料： 计 算为线荷载： 1 1 （ 3）纵横墙： 200加气混凝土砌块： 1： 泥砂浆找平层（内外两层）： 20 2= 1： 1： 6 水泥石膏砂浆（内外两层）： 14 2=计 横墙自重折算为沿梁分布的线荷载为 ： 2 6 将纵墙折算为柱的集中荷载 2R： （ 4）顶层女儿墙：高度为 1500体高 1400，加上 100 高混凝土压头，自重为： 载标准值 办公室楼面： 算为沿梁线荷载： 走廊楼面： 算为沿梁线荷载： 不上人屋面： 算为沿梁线荷载： - 6 - 载 计算 载统计计算 ( 1 )边柱节点集中荷载 顶层及底层 1/A 柱： 其余层： （ 2）中柱节点集中荷载 顶层： 0G 其余层： （ 3）边跨均布恒荷载 顶层： 其余层： （ 4）中跨均布恒荷载： 顶层： 其余层： 恒载标准值计算简图如下： 错误 !未找到引用源。 图 恒载标准值计算简图 单位（集中荷载： 均布荷载 KN/m） 载 统计计算 顶层及 1/： 其余层：边跨 中跨 活载标准值计算简图如 示： 错误 !未找到引用源。 图 活 载标准值计算简图 单位（集中荷载： 均布荷载 KN/m） - 7 - 荷载 作用 雪荷载标准值： 永久分区。雪荷载不与活荷载同时组合，取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。 震作用 本工程抗震设防烈度为 6 度（ 设计地震分组为第二组，可不考虑地震作用。 根据以上荷载情况和结构布置图，荷载按下面原则取值：次梁传递的荷载为集中荷载加在次梁连接处，主梁自重（初步设计和内力设计时结构自重折算为均布荷载）和主梁上墙体荷载按均布荷载加在主梁上，外墙荷载按集 中荷载加在梁柱节点处 2。 荷载 作用 (1)风压标准值计算 风压标准值计算公式为：k z s z o 风载体型系数按荷载规范取， 本地区基本风压为： 高 H30m 故不考虑风振系数z，即风振系数取 面粗糙类别为 B 类 3。 查表得风载体型系数：迎风面为 风面为 故 查表并计算求得框架受风荷载作用如表 示： 楼层 距地面高度(m) 风压高度系数 z 风压标准值 (KN/线风压(KN/m) 集中风压N) 7 - 8 - 3 误 !未找到引用源。 图 框架受风荷载作用图 (标准值 ) 单位（集中荷载： 均布荷载 KN/m） （ 2）框架受风荷载作用侧移计算 框架梁柱的线刚度计算： 梁的线刚度 主梁 200 9 14 I=337 106900 跨： )( 0 0103 3 722 36 Ek 2400 跨： )(033722 36 Ek 柱的 线刚度 柱 400 13 21 I=669 106层： )( 15 5 0 0106 6 9 36 Ek 其余层： )( 53 6 0 0106 6 9 36 Ek 框架梁柱的截面特性和线刚度如下图，括号内的为线刚度。其中惯性矩单位 106线刚度单位 E E=105。 错误 !未找到引用源。 图 截面参数示意图 框架柱的侧移刚度 D 的计算 表 2 7 层 D 值的计算 - 9 - D 2 2 212 ( / ) m 中柱 B、 C 轴柱 332边柱 A、 D 轴柱 2 )/(3 5 8 5 82738121 7 8 5 5 表 底层 D 值的计算 D 212 ( / ) m 中柱 B、 C 轴柱 A 轴柱 1 10) 3 3 E 1 10)3 3 E 5 8 0 22 边柱 1/A、 3 9 7 5 5102 0 65 5 0 19 8 2 )/(3 9 3 5 129755580527018 框架在风荷载作用下的侧移计算结果见下表： 楼层 距地面高度(m) 集中风压N) j 层总剪力N) j 层抗侧刚度和 D (KN/m) j 层层间侧移 j 7 5858 5858 - 10 - 5 5858 5858 5858 5858 9351 侧移验算 层间侧移最大值 ，满足要求； 柱顶侧移最大值 ，满足要求。 力计算及内力组合 荷载作 用下的 框架 内力分析 恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法，结构内力可用力矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一结构计算。 （ 1） 梁固端弯矩计算 顶层 ： 512 22 = ： 512 22 = 中间层： ： 812 22 = ： 912 2 底层： 1/：1/1 ： - 11 - ： 9（ 2） 求各节点的分配系数： 除底层柱外，其余柱的线刚度均乘以 点分配系数 顶层： ： 8567 ： 5 077 ： ： 855676 ： 855676 3 1/A 点： 1 1/1 ： ： 5 101 5 5 011 同 ： 4 101 3）分层法及力矩分配法计算各杆件弯矩 顶层： - 12 - 中间层： 底层： （ 4）梁的剪力计算（设剪力顺时针为正） 顶层： - 13 - ： B 同理 跨中 ： 同理 跨中 218. 2M 2 ： B 同理 跨中 ： - 14 - 同理 跨中 1/： A 同理 跨中 ： B 同理 跨中 ： 同理 跨中 ： D 同理 - 15 - 跨中 E（ 5）柱的剪力计算 (设剪力顺时针 为正） 顶层： 上下 M 上 同理 下 上下 M 同理 中间层： 上下 M 上 同理 下 上下 M 同理 底层： 1/1 上下 M 上同理 上下 M 上 同理 下 - 16 - 上下 M 同理 上下 M 同理 （ 6） 柱的轴力计算（设轴力压为正） 1/A 轴柱 6 1 . 2 1 K 7A 7B 7N A 7A 6 1 4 6 . 8 6 K . 6 56 1 . 2 6A 6B 667N A 6A 5 2 3 2 K 1 4 6 F N A 5A 4 8 K 2 32F N A 4A 3 A 3A 2 8048 5 A 2A 1 91/1A 1B 112N A 1A 0 F B 轴柱 777B 7A 7N B 7B 6 . 5 6 K 666B 6A 667N B 6B 5 51 1 1 4 81F N B 5B 4 B 4B 3 B 3B 2 - 17 - 8F N B 2B 1 9111B 1C 112N B 1B 0 F C 轴柱同 B 轴柱 D 轴柱除底层外其余同 A 轴柱 91D 1C 112N D 1D 0 恒载作用下的弯矩图如下： - 18 - 图 恒载作用下的弯矩图 单位 载作用下的剪力图轴力图如下： 图 恒载作用下的剪力图、轴力图 单位 - 19 - 荷载作用下的 框架 内力分析 （ 1） 梁固端弯矩计算 顶层： 12 22 14.7 2 间层： 2 底层： 12 22/1 2 （ 2）分层法及力矩分配法计算各杆件弯矩 同横载 （ 3）梁的剪力计算 (设弯矩剪力均为顺势针为正） 顶层： - 20 - ： B 同理 跨中 ： 同理 跨中 ： B 同理 跨中 ： 同理 跨中 1/： - 21 - 同理 跨中 ： B 同理 跨中 ： 同理 跨中 ： D 同理 跨中 E（ 4）柱的剪力计算 （设剪力顺时针为正） 顶层： 上下 M 上 同理 下 - 22 - 上下 M 同理 中间层： 上下 M 上 同理 下 上下 M 同理 底层： 1/1 上下 M 上同理 上下 M 上 同理 下 上下 M 同理 上下 M - 23 - 同理 （ 5）柱的轴力计算（设轴力压为正） 1/A 轴柱 7 B 7N A 7 A 6 6B 667N A 6A 5 1 K A 5A 4 A 4A 3 A 3A 2 A 2A 1 51A 1B 112N A 1A 0 F B 轴柱 7B 7A 7N B 7B 6 6B 6A 667N B 6B 5 F B 5B 4 B 4B 3 7F N B 3B 2 3F N B 2B 1 01B 1C 112N B 1B 0 F C 轴柱同 B 轴柱 D 轴柱除底层外其余同 A 轴柱 5 1C 112N D 1D 0 - 24 - 活载作用下的弯矩图如下： 图 活载作用下的弯矩图 单位 - 25 - 活载作用下的剪力图轴力图如下： 图 活载作用下的剪力图、轴力图 单位 - 26 - 荷载作用下框架的内力分析 采用 D 值法：反弯点位置： y=y0+y1+y2+上弯矩 )1( 上， 柱下弯矩 下。 (1)框架柱的反弯点高度查表计算如下表： 边柱 A 轴柱反弯点高度 层号 h/m y0 y1 y2 y3 y yh/m 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 柱 D 轴柱反弯点高度 层号 h/m y0 y1 y2 y3 y yh/m 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 柱 B、 C 轴柱反弯点高度 层号 h/m y0 y1 y2 y3 y yh/m - 27 - 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (2)风荷载作用下框架柱剪力和梁柱端弯矩计算 A、 D 轴柱剪力和梁柱端弯矩 层号 N) D N) yh(m) (KNm) (KNm) (KNm) 7 5858 7381 5858 7381 58