6层办公楼设计计算书 毕业论文.doc

某高校办公楼设计摘 要随着时代的发展，实验楼硬件设施也必须跟得上时代的步伐，因此，相应的对实验楼建设的要求也越来越高。实验楼是一所学校形象的重要代表，也是我们非常熟悉的建筑物，实验楼办公楼的建筑设计美不仅要外观符合时代的需要大方、得体、体现时代特色，此外还必须有较高的实用性、经济性、以满足学校老师及其他工作人员的实际需要为根本目的。通过查阅相关资料，并将资料进行总结和研究，发现混凝土框架结构有以下特点：框架结构整体性强、抗腐蚀能力强、经久耐用，并且房间的开间，进深相对较大能为建筑提供灵活的使用空间，空间分割较自由，建筑主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构，以满足现代公共建筑的布置灵活、大开间、大进深的要求。实验楼建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置为内廊式建筑，必须考虑对消防、防火的要求，保证进出建筑的通畅。本设计主要的步骤包括：方案设定阶段、建筑施工图阶段、结构施工图阶段、整理阶段。到建筑的美观、实用和经济等基本要求，宿舍楼的采光、通风、人体舒适要求等等需对原方案作进一步的改正。建筑施工图阶段：此阶段主要将方案中的平、立、剖面图加以细化，并增加在前三者中无法表示清楚的详图。对窗、门、电梯、楼梯等按规范要求设置。结构施工图阶段：此阶段分两部分：一、根据建筑图、结构选型、结构布置、构件截面尺寸的确定(包括混凝土强度等级的选配)、结构计算、构件根据计算产生的内力、得出构件的配筋、再考虑构造要求、绘制施工图等，其中特别要注意的是合理进行结构选型及结构布置，选用钢筋混凝土框架结构。；二、基础设计：要保证图纸完整表达。只有采用电算来提供基础设计所需的基本数据(主要是柱底的内力值)。在此情况下，根据内力值选择基础型式。通过jccad进行计算，绘制的基础图包括基础平面图和基础详图。关键词：实验楼；结构；设计；design of a university officeabstractwith the development of the hardware facilities of the laboratory building must also keep up with the pace of the times, therefore, the corresponding requirements on the construction of laboratory building is also getting higher and higher. the laboratory building is an important representative of a school image is also meet the needs of the times we are very familiar buildings, the architectural design of the teaching building of the laboratory building, not only to the appearance of generosity, decency, reflect the characteristics of the times, in addition must have a high practical economic, to meet the actual needs of teachers and other staff as the fundamental purpose. through access to relevant information and data summary and concrete frame structure has the following characteristics: the framework for structural integrity, corrosion resistance, durable, relatively large and the bay of the room, deep into the building to provide a flexible more freedom in the use of space, space partitioning, the main building were powered by a frame structure or frame shear wall structure to meet the flexible layout of modern public buildings, large bays, deep into the requirements. laboratory building construction area, the use of large numbers, mobility, general layout for the corridor construction, we must consider the requirements to ensure the smooth out of the building on fire, fire. the main steps of this design include: the program set the stage, the construction drawing stage, the construction drawing stage, finishing stage. the program setting: a preliminary drawing of the flat, vertical, profile chart to complete the construction. in this process, to give full consideration to the basic requirements of architectural aesthetics, practical and economic, dormitory lighting, ventilation and human comfort requirements, and so need to make further corrections to the original proposal. construction drawing stage: this stage is mainly flat, vertical profiles in the program to be refined, and increase the detail of the first three can not be expressed clearly. set of windows, doors, elevators, stairs and other regulatory requirements. construction drawing stage: this stage is divided into two parts: one, according to architectural drawings, structural selection, structural arrangement, member section size (including the matching of the strength grade of concrete), structural calculation, component according to calculations produce the internal forces may a reinforcement of the components, and then consider the structural requirements, draw construction plans, in particular to note is that the rational structure selection and structural arrangement, the choice of the reinforced concrete frame structure. ; second, the basic design: to guarantee the drawings complete expression. only by adopting the icc to provide the basic data needed for the basic design (nei lizhi in the bottom of the column). in this case, according to nei lizhi select the foundation type. calculated by jccad drawn base map, including a basic plan and the basis of detail.keywords: laboratory building; structure; design;目 录引言 1第1章 绪论 21.1工程概论.21.2建筑与基础设计型式.21.3框架计算方法 .21.4主要进程安排 .2第2章 建筑结构布置与荷载计算.42.1结构布置 .42.2梁柱截面尺寸 .42.3材料强度等级.42.4荷载计算.4第3章 横向框架内力计算 123.1恒载作用下的框架内力 .123.2活载作用下的框架内力 .193.3风荷载作用下的位移、内力计算 .343.4地震作用下横向框架的内力计算 .37第4章 框架内力组合 47第5章 横向框架梁柱截面设计 61第6章 楼梯结构设计计算 736.1 楼体板计算 .736.2 休息平台板计算 .746.3 梯段梁tl1计算 .74第7章 基础设计 767.1荷载计算 . 767.2确定基础面积 .767.3 地基变形验算.797.4 基础结构设计 .80第8章 建筑与结构设计说明 .848.1 建筑相关说明 . 848.2 结构设计说明 .85结论与展望 86致谢 87参考文献 88附录 89附录a .89附录b .96插图清单图2-1 计算简图4图2-2 恒载图（a）/活载图（b）5图2-3 恒载顶层集中力6图2-4 恒载中间层节点集中力7图2-5 横向框架上的地震作用11图3-1 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩12图3-2 杆端弯矩方向14图3-3 恒载弯矩分配过程17图3-4 恒载作用下弯矩图（kn/m）18图3-5 恒载作用下梁剪力、柱轴力、柱剪力18图3-6 活载不利布置（a）20图3-7 活载不利布置（b）20图3-8 活载不利布置（c）20图3-9 活载不利布置（d）20图3-10 活载（a）弯矩分配过程21图3-11 活载（a）弯矩图（kn.m）22图3-12 活载（a）剪力、轴力（kn）22图3-13 活载（b）迭代过程23图3-14 活载（b）弯矩（kn.m）24图3-15 活载（b）剪力、轴力（kn）24图3-16 活载（c）迭代过程25图3-17 活载（c）弯矩（kn.m）26图3-18 活载（c）剪力、轴力（kn）26图3-19 活载（d）迭代过程27图3-20 满跨活载弯矩（kn.m）28图3-21 满跨活载剪力、轴力（kn）28图3-22 固端弯矩33图3-23 弯矩分配过程35图3-24 梁、柱弯矩图38图3-25 梁剪力、轴力39图3-27 地震作用框架弯矩42图3-27 地震作用框架梁剪力、柱轴力42图6-1 楼梯平面布置73图6-2 踏步详图73图6-3 平台板计算简图74图7-1土层分布及埋深77图7-2 中柱联合基础埋深78图7-3 基础剖面尺寸示意图81图7-4 冲切验算计算见图83图7-5 弯矩和剪力的计算结果83表格清单表2-1横梁、柱线刚度8表2-2 每层框架柱总的抗侧移刚度见9表2-3 框架顶点假想水平位移9表2-4 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表10表3-1 跨梁端剪力15表3-2 跨梁端剪力16表3-3 跨跨中弯矩16表3-4 柱轴力、剪力16表3-5 活载（a）作用下1,2跨梁端剪力29表3-6 活载（a）作用下2,3跨梁端剪力29表3-7 活载（a）作用下1,2跨跨中弯矩29表3-8 活载（a）作用下柱轴力30表3-9 活载（b）作用下1,2跨梁端剪力30表3-10 活载（b）作用下2,3跨梁端剪力30表3-11 活载（b）作用下1,2跨跨中弯矩31表3-12 活载（b）作用下柱轴力31表3-13 活载（c）作用下1,2跨梁端剪力31表3-14 活载（c）作用下2,3跨梁端剪力32表3-15 活载（c）作用下1,2跨跨中弯矩32表3-16 活载（b）作用下柱轴力32表3-17 满跨活载作用下1,2跨梁端剪力33表3-18 满跨活载作用下2,3跨梁端剪力33表3-19 满跨活载作用下1,2跨跨中弯矩33表3-20 满跨活载作用下柱轴力34表3-21 0.5（雪+活）作用下1,2跨梁端剪力34表3-22 0.5（雪+活）作用下2,3跨梁端剪力35表3-23 0.5（雪+活）作用下2,3跨梁端剪力36表3-24 0.5（雪+活）作用下柱轴力、剪力36表3-25 地震作用下横向框架柱剪力及柱端弯矩37表3-26 地震作用梁端弯矩40表3-27 地震作用下梁剪力、柱轴力43表4-1 弯矩条幅计算47表4-2 横向框架梁内力组合50表4-3 横向框架梁内力组合（考虑地震作用）54表4-4 横向框架柱内力组合（一般组合）56表4-5 横梁框架柱内力组合（考虑地震组合）59表5-1 横梁12、23跨正截面受弯承载力验算62表5-2 横梁12,23跨正截面抗震验算63表5-3 横梁12,23跨斜截面受剪承载力计算64表5-4 横梁12、23跨斜截面受剪抗震验算65表5-5 框架柱正截面压弯承载力计算|mmax|66表5-6 框架柱正截面压弯承载力计算nmin67表5-7 框架柱正截面压弯承载力计算nmax68表5-8 框架柱正截面压弯抗震验算|mmax|69表5-9 框架柱正截面压弯抗震验算nmin70表5-10 框架柱正截面压弯抗震验算nmax71表5-11 层间弹性侧移验算72v- 1 -安徽工程大学毕业设计(论文)引 言作为一名即将毕业的土木工程专业的本科生，在大学几年的理论学习后，要结合社会的实际情况，检验一下自己所学的专业知识是否专业和完善。毕业设计恰好就是一种最好的检验，可以使四年中所学的知识得到综合利用，使得各方面的知识系统化和实践化。通过独立完成毕业设计，可以培养独立思考、独立工作的能力，以及调查、分析和查阅资料的能力。本次毕业设计的题目是某高校办公楼设计 ，结构形式采用全现浇框架结构。在熟悉设计任务书的基础上，结合当地的自然条件，并查阅相关建筑设计的书籍和规范，独立完成高校办公楼工程的建筑方案设计，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及结构选型，并确定材料类型及截面尺寸。首先，通过现行规范选定房间做法，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，对框架结构进行内力组合，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，绘制出结构施工图。第1章 绪论1.1 工程概论本设计是一栋六层框架结构高校办公楼，该工程为钢筋混凝土框架结构，三跨，总建筑面积约为5054.4 m2。设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，环境类别为一类，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g，第三组，建筑室内外高差为600m，室外标高即为现在自然地面标高。自然地表以下1m内为杂填土，重度=17kn/m3；杂填土下为3m厚可塑性粘土，重度为=18kn/m3，液性指数il=0.62,含水率=23.1%，天然孔隙比e=0.8，es=10mpa，ck=20kpa，k=12度；再下为砾石土层，重度为=20kn/m3，液性指数il=0.50,含水率=15.2%，天然孔隙比e=0.8，es=20mpa，ck=15kpa，k=18度。未修正前粘土承载力特征值为180kn/m2，砾石土层承载力特征值为300kn/m2。场地土类别为类，地基基础设计等级为丙级。基础埋深范围内无地下水。主体结构工程采用现浇混凝土框架结构，肋梁楼盖。混凝土强度等级为c30，钢筋采用hpb300级（箍筋、楼板钢筋）和hrb400级钢筋（梁、柱纵向受力钢筋）。内外墙均采用小型混凝土空心砌块，厚度200mm，重量参见最新结构荷载设计规范。需根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构整体布置，统一构件编号及各种结构构件的定位尺寸，绘制出结构布置图。1.2 建筑与基础设计型式本工程为五层框架结构，结构平面形状为“工字”型，立面体型简单规则，刚度均匀对称，减小偏心和扭转，尽量统一柱网及层高，减少构件种类和规格，简化梁柱的设计及施工。框架结构的柱网布置方式为内廊式，见建筑平面图，主梁跨度为6.6m,连系梁跨度为4.5m，房屋总长度不超过55m，详图见底层平面图、屋顶平面图、立面图。基础采用独立基础，初步估算基础顶面的位置，根据地基土层的分布情况，初步确定位置，计算可以采用h1=底层层高+0.5m进行计算。1.3 框架计算方法框架结构承担的主要有恒载，使用活荷载，地震作用，其中恒载活载一般为竖向作用，地震则采用水平方向作用。在竖向荷载时无侧移框架的弯矩分配法，水平荷载作用下用d值法。框架内力组合，必须找出各构件的控制截面及其不利内力组合。在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形产生的内力重分布，对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。框架柱在压（拉）力、弯矩、剪力的作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力进行设计，此外为使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。1.4 主要进程安排（0）外文资料翻译、调研、复习相关主干课程寒假；（1）建筑设计，绘制建筑施工图第56周；（2）结构平面布置（楼盖布置、估算构件截面尺寸）和荷载计算第7周；（3）竖向荷载作用下横向框架内力计算（采用弯矩二次分配法）、计算结构力学程序核算第8周；（4）水平地震荷载作用下横向框架内力计算及侧移计算（采用d值法）、计算结构力学程序核算第910周；（5）横向框架梁、柱内力组合（列表进行）和截面设计第1112周；（6）主楼梯的结构设计第13周；（7）柱下基础设计第14周；（8）绘制横向框架、主楼梯、基础结构施工图第1214周；（9）用pkpm软件对整栋框架结构进行satwe电算并绘制出标准层结构平面图（板配筋图）和梁配筋平面图第1516周；（10）电子版毕业设计文件的输入、打印和装订第816周第2章 建筑结构布置与荷载计算2.1 结构布置取工程横向框架号轴线为一品框架计算单元，框架的计算简图假定底层住下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，场地土类别为类，初步确定工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂土，基础置于第二层可塑性黏土层上，基地标高为1.800m（假定基础高度为0.5m），柱子的高度底层为h1=3.6+1.80.5=4.9m，二六层柱高为3.6m。主节点刚接横梁的计算跨度取柱中心间距离，三跨分别为l=6600、2400、6600 。计算简图见图21 2.2 梁柱截面尺寸框架柱： 700mm700mm梁：横向框架梁300mm700mm，纵向连系梁：250mm500mm图2-1 计算简图2.3 材料强度等级混凝土：均为c30级钢筋：纵向受力筋均为hrb400 ，板筋及箍筋采用hpb3002.4 荷载计算以轴线横向框架为计算分析对象。1. 屋面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载（图2.2a）（a）恒载作用下结构计算简图 （b）活载作用下结构计算简图图2-2 荷载计算简图屋面恒载标准值： 35厚架空隔热板 0.03525=0.875kn/m2防水层 0.4kn/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kn/m2120（100）厚混凝土现浇板 0.1225=3 kn/m2（ab、cd跨板厚取120；bc跨取100） (0.1025=2.5 kn/m2)12厚石灰粉平顶 0.01216=0.192 kn/m2屋面恒载标准值： 4.87 kn/m2 (4.37 kn/m2)梁自重：边跨ab、cd跨 0.30.725=5.25 kn/m梁侧粉刷 2(0.70.12)0.0217=0.39 kn/m 5.64 kn/m中跨bc跨 0.30.725=5.25 kn/m梁侧粉刷 2(0.70.12)0.0217=0.39 kn/m 5.64 kn/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： g6ab1=g6cd1=5.64 kn/m，g6bc1=5.64 kn/m 板及次梁传来的荷载 g6ab2=g6cd2=4.874.5=21.9 kn/m（2） 活载（图22b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为： q6ab=q6cd= 0.74.5=3.15 kn/m q6bc=0.72.4=1.68 kn/m2. 楼面横梁竖向线荷载标准值1. 楼面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载25厚水泥砂浆面层 0.02520=0.5 kn/m2120（100）厚混凝土现浇板 0.1225=3 kn/m2 （0.1025=2.5 kn/m2）12厚板底粉刷 0.1216=0.192 kn/m2楼面恒载标准值 3.692 kn/m2 （3.192 kn/m2）边跨（ab、cd跨）框架梁自重 5.64 kn/m中跨（bc跨）框架梁自重 5.64 kn/m作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为：梁自重 gab1 =gcd1=5.64kn/m gbc1=5.64 kn/m板及次梁传来荷载 gab2= gcd2=3.694.5=16.61 kn/m gbc2=3.192.4=7.66kn/m（2） 活载 楼面活载 qab =qcd=24.5=9.0kn/m qbc=22.4=4.8 kn/m22. 屋面框架节点集中荷载标准值（图23）（1）恒载边跨连系梁自重 0.250.54.525=14.06 kn粉刷 2(0.50.12)0.024.517=1.16kn1.3m高女儿墙 1.34.53.6=21.06 kn粉刷 1.320.024.517=3.98kn 连系梁传来屋面（含次梁）自重 0.54.50.54.54.87=24.65kn 75757575g6bg6cg6dg6a图2-3 恒载顶层集中力顶层边节点集中荷载： g6a = g6d=68.62 kn中跨连系梁自重 0.250.54.525=14.06 kn粉刷 (0.50.15)+(0.50.15)0.024.517=1.07 kn连系梁传来屋面（含次梁）自重 0.54.50.5 4.55.62=28.45kn 0.5(4.5+4.52.4)2.4/25.62=22.26kn顶层中节点集中荷载： g6b =g6c=65.84 kn(2) 活载 q6a=q6d=0.54.50.54.50.7=3.54 knq6b=q6c=0.54.50.54.50.7+0.5(4.5+4.52.4)2.4/20.7=6.32 kn3. 楼面框架节点集中荷载标准值（图24）75757575g6ag6bg6cg6dg6ag6b，g6cg6d图2-4 恒载中间层节点集中力（1）恒载（未考虑填充墙重量）边柱连系梁自重+粉刷 14.06+1.07=15.13 kn连系梁传来楼面（含次梁）自重 0.54.50.54.54.44=22.48 kn 37.61 kn中间层边节点集中荷载 ga=gd=37.61kn框架柱自重： ga1=ga1=0.70.73.625=44.1 kn中柱连系梁自重 14.06 kn粉刷 1.07 kn连系梁传来楼面自重 0.54.50.54.54.44=22.48kn0.5(4.5+4.52.4)2.4/24.44=17.58kn 55.19kn中间层中节点集中荷载 gb=gc=55.19 kn柱传来集中荷载 gb1=gc1=44.1 kn（1） 活载qa=qd=0.54.50.54.52=10.125 knqb=qc=0.54.50.54.52+0.5(4.5+4.52.4)2.4/22=18.05 kn4. 风荷载 已知基本风压=0.4 kn/m2，本工程为市区办公楼，地面粗燥度为b类，那荷载规范k=z风载体型系数：迎风面为0.8，背风面为0.5；因结构高度h=23.5m30m（从室外地面算起），取风震系数z=1.0，计算结果如下表21所示，风荷载图见图25表21 风荷载计算层次zz(m) (kn/m2) a(m2)pi(kn)61.01.322.21.2780.4013.9510.4551.01.318.61.2190.4016.210.9241.01.315.01.140.4016.29.9731.01.311.41.0390.4016.29.9721.01.37.81.00.4016.29.9711.01.34.20.840.4017.5511.645. 地震作用（1） 建筑物总重力荷载代表制值gi的计算1） 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值g6:50%雪载 0.50.6516.854=294.84 kn屋面恒载 5.6254（7.22+2.4）=5098.46 kn横梁 (5.627.22+5.622.4)13=1227.41kn纵梁 (14.06+1.07)1222=726.24 kn女儿墙 1.33.6（54+16.8）2=662.69 kn柱重 0.70.7251.852=1146.6 kn横墙 3.67.21.823+(2.41.81.82.1/2)2=1092.85 kn纵墙 (4.51.83.32.1/2)243.6+4.51.83.620=983.66 kn(忽略内纵墙的门窗按墙重量算)钢窗 243.32.11/20.4=33.26 kn g6=11266.01 kn2） 集中于三、四、五、六层处的质点重力荷载代表值g5g2：50%楼面活载 0.52.016.854=907.2 kn楼面恒载 4.44547.22+4.44542.4=4027.97 kn横梁 1227.41 kn纵梁 726.24 kn柱重 1146.62=2293.2 kn横墙 1092.852=2185.7 kn纵墙 983.662=1967.32 kn钢窗 33.262=66.52 kng5=g4=g3=g2=13401.56kn3） 集中于二层处的质点重力荷载标准值g1： 50%楼面荷载 907.2kn楼面恒载 4027.97 kn横梁 1227.41 kn纵梁 726.24 kn柱重 0.70.725(2.45+1.8)52=2707.25 kn横墙 1092.85+1092.852.45/1.8=2580.34 kn纵墙 983.66+983.662.45/1.8=2322.53 kn钢窗 33.262=66.52 kng1=14565.46 kn（2） 地震作用1) 框架柱的抗侧移刚度：在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取i=2i0；边框架梁取i=1.5i0；i0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度见表22。 表22 横梁、柱线刚度杆 件截面尺寸ec(kn/mm2)i0(mm4)i(mm4)l(mm)i=eci/l(knmm)相对刚度b(mm)h(mm)边框架梁300700306.91098.610966005.861071边框架梁300700301.61098.6 109240016.11072.747中框架梁250500306.91092.6 10966002.361070.403中框架梁250500301.61092.6 10924006.51071.109底