政府行政办公楼毕业设计.doc

第 89 页 1 工程设计概况 1.1工程介绍本办公楼是xx政府行政办公楼，市xx路与xx路交叉口，设计为六层室六层框架填充墙结构内设计标高0.000，室外高差0.600m, 建筑面积约6300 m2，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗材料及洞口大小详见建筑图中的门窗表。1.2工程地质气候资料1.2.1 地质条件 经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类土，表层为耕植土，厚度0.50.7m，其下为粉质粘土，塑性指数为10.5，液性指数为0.25。地形平坦，地貌单一，地层 结构稳定，主要是第四季冲积原因形成的沉积物。上部为新近堆积物，本地区适 合建造各种类型及规模的建（构）筑物。地基承载力特征值为80kpa，自然容量为2.7克/cm3 。设防烈度为7度。1.2.2 气候条件 属北温带大陆性季风气候，冬季严寒，夏季炎热，温度升降迅速。历年最大冻结深度为35cm，基本雪压为0.4kn/ m2，历年平均湿度为66%，历年最大绝对湿度为41毫巴。历年平均风速为2.49m/sec，历年最大风速为36.9m/sec，历年盛行风向为：冬季多北风，西北风；夏季多南风，东南风。基本风压为0.45kn/ m2。 历年平均降雨量为606.1mm，历年最大降雨量为1182.2mm。1.3建筑荷载:上人屋面 2.0 kn/ m2 不上人屋面 0.5 kn/ m2 厕所 2.0 kn/ m2办公室 2.0 kn/ m2 楼梯间 3.5 kn/ m2填充墙 19kn/m3 钢筋混凝土 25kn/m3 水刷石墙面 0.5kn/ 贴瓷砖墙面 0.5kn/ 水泥砂浆20kn/m3 铝合金门 0.4kn/ 水磨石地面 0.65kn/. 水磨石地面，10mm面层，20mm水泥砂浆打底。120mm钢筋混凝土板，15厚天棚水泥砂浆抹灰，吊顶棚。2 初步设计及侧移刚度计算2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定本办公楼采用柱距为58006000的柱网，层高取4.2m，本办公楼的柱网布置图如下图所示：图2.1柱网布置图2.1.1 初估截面尺寸1、取柱：bh=600mm600mm2、梁，梁编号如下图：l1: h=(1/121/8)3000=250375 取h=400mmb=(1/31/2)h=(1/31/2)400=133200 取b=250mml2: h=(1/121/8)6000=500750 取h=700mmb=(1/31/2)h=(1/31/2)700=233350 取b=300mml3: h=(1/121/8)2800=230350 取h=350mmb=(1/31/2)h=(1/31/2)450=130225 取b=250mml4: h=(1/121/8)5800=480725 取h=700mmb=(1/31/2)h=(1/31/2)700=23335 0 取b=300mml5: h=(1/121/8)8600=7161075 取h=750mmb=(1/31/2)h=(1/31/2)750=250375 取b=400mm图2.2梁布置示意图2.1.2 梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：图2.3梁的计算跨度2.1.3 柱高度底层柱 h=4.2m（不考虑基础）其他层 h=3.6m图2.4横向框架计算简图及柱编号2.2荷载计算2.2.1 屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kn/ m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kn/ m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kn/ m2100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kn/ m2120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kn/ m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kn/ m2共计 4.88 kn/ m2屋面恒载标准值为：（52+0.24）（62+2.4+0.24）4.88=3732.20 kn2.2.2 楼面均布恒载按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kn/ m2120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=2 kn/ m215厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kn/ m2共计 3.29kn/ m22.2.3 楼面恒载标准值为：（52+0.24）（62+2.4+0.24）3.29=2477.93kn 2.2.3 屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.2（52+0.24）（62+2.4+0.24）=152.95 kn2.2.4 楼面均布活荷载楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为22.0kn/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kn/ m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活荷为2.5 kn/ m2。楼面均布活荷载标准值为：2.5（52+0.24）（62+2.4+0.24）=1911.98 kn2.3梁柱自重l1： bh=0.25m 0.4m 长度3.0m 每根重量 0.43.025（0.022+0.25）=3.48kn 根数 46=24根l2： bh=0.7m0.3m 长度6.0m 每根重量 0.7625（0.022+0.3）=35.7kn 根数 1426=168根l3： bh=0.25m0.45m 长度2.8m 每根重量 0.452.825（0.022+0.25）=7.83 kn 根数 146=84根l4： bh=0.3m0.7m 长度5.8m 每根重量 0.75.825（0.022+0.3）=34.51kn 根数 1046=240根l5： bh=0.4m0.75m 长度8.6m 每根重量 0.758.625（0.022+0.4）=70.95 kn 根数 46=24根z1： 截面 0.60.6 m2 长度4.2m 每根重量 （0.6+0.022）4.225=43.01 kn 根数 144=56根z2： 截面 0.60.6 m2 长度3.6m 每根重量 （0.6+0.022）3.625=36.86 kn 根数 1445=280根表2.1梁柱自重梁（柱）编 号截面（m2）长度（m）根数每根重量（kn）l10.250.43.0243.48l20.30.76.016835.4l30.250.452.4847.83l40.30.75.824034.51l50.40.758.62470.95z10.60.64.25643.01z20.60.63.628036.862.4横向刚度计算2.4.1 梁柱线刚度计算表2.2横梁线刚度i b的计算ecn/mm2bhmmmmi0mm4lmmeci0/lnmm1.5eci0/lnmm2eci0/lnmm3.01043007008.5810960004.4410106.6610108.8810103.01042504501.310928002.0310103.0410104.0610103.01043007008.5810958004.2810106.4310108.5610103.010440075010.5010986004.4410106.6610108.8810103.01042504001.9010930001.7310102.6010103.461010表2.3柱线刚度i c的计算：i=bh3/12层 次hc（mm）ec（n/mm2）bh（mmmm）ic（mm4）ecic/hc（nmm）1层42003.010460060010.810107.71101026层36003.010460060010.81010910102.4.2 各层横向侧移刚度计算 (d值法)底层边架边柱（4根）k=0.86c=(0.5+k)/(2+k)=0.48di1=c12ic/h2=0.86127.711010/42002=18945边框架中柱 （24根）k=3.38/12.77=0.266c=(0.5+k)/(2+k)=0.338di2=c12ic/h2 =0.3381212.771010/42002=22684中框架边柱 （24根）k=（2.5+3.38）/12.77=0.460c=(0.5+k)/(2+k)=0.390di3=c12ic/h2 =0.3901212.771010/42002=28646中框架中柱（4根）k=（3.34+4.5）/12.77=0.614c=(0.5+k)/(2+k)=0.426di4=c12ic/h2 =0.4261212.771010/42002=26435d1=189454+2268424+2864624+264354 =836872二至六层边框架边柱（4根）k=（3.34+3.38）/12.77=0.526c=(0.5+k)/(2+k)=0.406di5=c12ic/h2=0.4061212.771010/42002 =35270边框架中柱（24根）k=3.34/12.77=0.262c=(0.5+k)/(2+k)=0.337di6=c12ic/h2=0.3371212.771010/42002 =29275中框架中柱（24根）k=4.52/（12.42）=0.363c=k/(2+k)=0.154di1=c12ic/h2 =0.1541212.41010/42002 =12990中框架中柱（4根）k=3.382/（12.42）=0.273c=k/(2+k)=0.120di2=c12ic/h2 =0.1201212.41010/42002=10122=20245d2=352704+2927524+1299024+202454=530236由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：表2.4层次123456di（n/mm）836872530236530236530236530236530236d1/d2=836872/5302360.7，故该框架为规则框架。3 重力荷载代表值的计算3.1资料准备查荷载规范可取：屋面永久荷载标准值（上人）30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66kn/m2 三毡四油防水层 0.4 kn/m220厚矿渣水泥找平层 14.50.02=0.29 kn/m2150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kn/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 kn/m2v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2（二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层） 合计 5.35 kn/m21-3层楼面：水磨石地面 0.65 kn/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 kn/m2v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 合计 3.90 kn/m2屋面及楼面可变荷载标准值：上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kn/m2楼面活荷载标准值 2.0 kn/m2屋面雪荷载标准值 sk=urs0=1.00.2=0.2 kn/m2 （式中ur为屋面积雪分布系数）梁柱密度25 kn/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5kn/m3 图3.1活荷载 图3.2恒荷载3.2重力荷载代表值的计算3.2.1 第一层计算1、梁，柱计算 表3.1梁柱计算 类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度(kn/m3)体 积（m3）数 量(根)单 重（kn）总 重（kn）横梁2800250450251.17147.83109.626000300700251.172835.7999.6纵梁3000250400251.1743.4813.925800300700251.174034.5 13808600400750251.17470.95283.8类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（kn/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（kn）总 重（kn）柱4200600600251.7641443.01620.142、内外填充墙重的计算横墙：墙厚200mm，计算长度6000mm，计算高度4200-600=3600mm。单跨体积：0.206.03.6=4.32m3单跨重量：4.325.5=23.76kn数量：18 总重：23.7618=427.68kn厕所横墙：墙厚200mm，计算长度6000-2000=4000mm，计算高度4200-600=3600mm。体积：0.204.03.6=2.883m3重量：2.8835.5=15.84kn横墙总重：427.68+15.84=443.52kn纵墙：外墙：单个体积：（5.83.6）-（1.82.12） 0.20=2.664 m3数量：1总重：2.66415.5=14.652kn厕所外纵墙：体积：5.83.6-（1.82.12）0.20=2.664总重：2.6645.5=14.652kn楼梯间外纵墙：体积：8.63.6-（2.72.12）=19.62 m3总重19.625.5=107.91kn体积：3.03.6-1.22.4=7.92总重:7.925.5=43.56内纵墙：单个体积：(5.83.6-1.22.12) 0.20=3.168m3单个重量：3.1685.5=17.42kn数量：2总重：170422=34.85kn厕所纵墙：单个体积：0.20（3.6-0.12）4.93=4.1175m3单个重量：4.11755.5=22.6463kn数量：2总重：22.64632=45.29kn正门纵墙：总重：（3.68.6-3.33.6）0.205.5=.20.99kn纵墙总重：14.652+14.652+107.91+34.85+43.56+906.84+45.29+20.99=1188.74kn窗户计算：（钢框玻璃窗）：楼梯间窗：尺寸：2100 mm2700 mm自重：0.4kn/m2数量：2重量：2.12.70.42=4.536 kn 办公室窗户：尺寸：1800mm2100mm自重：0.4kn/m2数量：2重量：1.82.10.42=3.024kn总重：23.04+3.024=26.06kn门重计算：木门：尺寸：1200mm2100mm=2.52 kn自重：0.15kn/m2=数量：2重量：1.22.10.152=0.756kn尺寸：900mm2100mm自重：0.15 kn/m2数量：2重量：0.92.10.152=0.567玻璃门：尺寸：3300mm3600mm自重：0.4kn/m2数量：1重量：3.63.30.41=4.752kn尺寸：1200mm2400mm自重：0.4 kn/m2数量：2重量：1.22.40.42=2.31kn总重：1.728+0.567+25.92+10.08=38.295kn楼板恒载、活载计算：（楼梯间按楼板计算）：面积：46.7614+115.63+30.24=786.24m2恒载：3.95786.24=3105.648kn活载：2.0786.24=1572.48kn由以上计算可知，一层重力荷载代表值为g1=g 恒+0.5g活=（497.25+38.25）1.05+（819+63）1.05+151.05+463.589+1317.0466+41.832+15.24+（3105.648+1572.48）0.5=9682.74kn注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。3.2.2 第二层1、梁、柱横梁：300mm700mm 29.25kn28根=819.0kn纵梁： 819+63=882kn柱： 表3.2 类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（kn/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（kn）总 重（kn）柱3600600600251.525643.042408.56内外填充墙重的计算：横墙总重：463.5895kn纵墙：比较第二层纵墙与第一层的区别有：大厅设置，一层有玻璃门，比较异同后，可得第二层纵墙总重为：1317.0466+（3.06.55-21.82.1）0.245.5-3.9+（1.56.55-1.51.2）0.245.5+（1.53.55-1.51.2）0.245.5=1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653=1344.3514kn窗户计算（铝合金玻璃窗）：木门：尺寸：1200mm2100mm=2.52 kn自重：0.15kn/m2=数量：2重量：1.22.10.152=0.756kn尺寸：900mm2100mm自重：0.15 kn/m2数量：2重量：0.92.10.152=0.567玻璃门：尺寸：3300mm3600mm自重：0.4kn/m2数量：1重量：3.63.30.41=4.752kn尺寸：1200mm2400mm自重：0.4 kn/m2数量：2重量：1.22.40.42=2.31kn总重：1.728+0.567+25.92+10.08=38.295kn楼梯间窗： 尺寸：2100 mm2700 mm自重：0.4kn/m2数量：2重量：2.12.70.42=4.536 kn 办公室窗户尺寸：尺寸：1800mm2100mm自重：0.4kn/m2数量：2重量：1.82.10.42=3.024kn总重：23.04+3.024=26.06k门重计算：木门：尺寸：1200mm2100mm=2.52 kn自重：0.15kn/m2=数量：2重量：1.22.10.152=0.756kn尺寸：900mm2100mm自重：0.15 kn/m2数量：2重量：0.92.10.152=0.567玻璃门：尺寸：3300mm3600mm自重：0.4kn/m2数量：1重量：3.63.30.41=4.752kn尺寸：1200mm2400mm自重：0.4 kn/m2数量：2重量：1.22.40.42=2.31kn总重：1.728+0.56+25.92+10.08=38.25kn楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：面积：786.24+11.166.96=862.85m2恒载：3.95862.85=3408.26kn活载：2.0862.85=1725.70kn由以上计算可知，二层重力荷载代表值为g2=g 恒+0.5g活=（526.5+38.25）1.05+88211.05+463.5895+1344.3514+46.368+11.772+（3408.26+1725.70）0.5=9934.672kn注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。3.2.3 第三层，第四层,第五层计算比较其与第二层的异同，可得三五层重力荷载代表值为：g3-4=9910.1918-10.593-4.653+（3.010.1-21.22.4）0.245.5=9957.841kn3.2.4 顶端重力荷载代表值的计算横梁：29.252=58.5kn纵梁：15.752=31.5kn柱：38.0254=152.1kn 横墙：25.742=51.48kn纵墙：（3.03.6 -1.22.4）0.245.5+（3.03.6-1.82.1）0.245.5=20.24kn木门：1.22.40.15=0.43kn窗：1.82.10.4=1.512kn楼板恒载、活载计算：面积：5.86=34.8m2恒载：34.85.35=186.18kn活载：34.82.0=60.48kn雪载：30.240.2=6.96kn由以上计算可知，顶端重力荷载代表值为g5=g 恒+0.5g活=58.5+31.5+51.48+19.32+152.1+0.43+1.512+186.18+60.48+6.96 0.5=564.98kn集中于各楼层标高处的重力荷载代表值g i的计算结果如下图所示：；图3.34荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。所有位移的单位为毫米floor : 层号tower : 塔号jmax : 最大位移对应的节点号jmaxd : 最大层间位移对应的节点号max-(z) : 节点的最大竖向位移h : 层高max-(x)，max-(y) : x,y方向的节点最大位移max-dx ，max-dy : x,y方向的最大层间位移ave-dx ，ave-dy : x,y方向的平均层间位移ratio-(x),ratio-(y): 最大位移与层平均位移的比值ratio-dx,ratio-dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值max-dx/h，max-dy/h : x,y方向的最大层间位移角x-disp，y-disp，z-disp:节点x,y,z方向的位移= 工况 1 = x 方向地震力作用下的楼层最大位移floor tower jmax max-(x) ave-(x) ratio-(x) h jmaxd max-dx ave-dx ratio-dx max-dx/h 6 1 321 6.56 6.53 1.00 3600. 321 0.54 0.54 1.01 1/6611. 5 1 272 6.06 6.04 1.00 3600. 272 0.87 0.86 1.00 1/4160. 4 1 215 5.25 5.23 1.00 3600. 215 1.13 1.13 1.00 1/3179. 3 1 166 4.15 4.14 1.00 3600. 166 1.34 1.34 1.00 1/2685. 2 1 109 2.83 2.82 1.00 3600. 109 1.49 1.46 1.02 1/2421. 1 1 60 1.36 1.35 1.01 4200. 60 1.36 1.35 1.01 1/3083.x方向最大值层间位移角: 1/2421.= 工况 2 = y 方向地震力作用下的楼层最大位移 floor tower jmax max-(y) ave-(y) ratio-(y) h jmaxd max-dy ave-dy ratio-dy max-dy/h 6 1 366 9.42 7.92 1.19 3600. 366 0.92 0.77 1.19 1/3916. 5 1 313 8.59 7.21 1.19 3600. 313 1.36 1.14 1.19 1/2656. 4 1 260 7.33 6.15 1.19 3600. 260 1.70 1.43 1.19 1/2118. 3 1 207 5.69 4.77 1.19 3600. 207 1.95 1.64 1.19 1/1844. 2 1 154 3.77 3.16 1.19 3600. 154 2.06 1.73 1.19 1/1750. 1 1 101 1.72 1.44 1.20 4200. 101 1.72 1.44 1.20 1/2445. y方向最大值层间位移角: 1/1750.= 工况 3 = x 方向风荷载作用下的楼层最大位移 floor tower jmax max-(x) ave-(x) ratio-(x) h jmaxd max-dx ave-dx ratio-dx max-dx/h 6 1 318 0.54 0.54 1.00 3600. 321 0.03 0.03 1.01 1/9999. 5 1 265 0.51 0.51 1.00 3600. 265 0.06 0.06 1.01 1/9999. 4 1 212 0.45 0.45 1.00 3600. 212 0.09 0.08 1.01 1/9999. 3 1 159 0.37 0.37 1.00 3600. 159 0.11 0.11 1.01 1/9999. 2 1 106 0.26 0.26 1.00 3600. 109 0.13 0.13 1.01 1/9999. 1 1 53 0.13 0.13 1.01 4200. 53 0.13 0.13 1.01 1/9999. x方向最大值层间位移角: 1/9999. = 工况 4 = y 方向风荷载作用下的楼层最大位移 floor tower jmax max-(y) ave-(y) ratio-(y) h jmaxd max-dy ave-dy ratio-dy max-dy/h 6 1 366 3.69 3.44 1.07 3600. 366 0.27 0.25 1.07 1/9999. 5 1 313 3.42 3.19 1.07 3600. 313 0.44 0.41 1.07 1/8217. 4 1 260 2.98 2.78 1.07 3600. 260 0.61 0.57 1.07 1/5930. 3 1 207 2.37 2.21 1.07 3600. 207 0.76 0.70 1.07 1/4762. 2 1 154 1.62 1.51 1.07 3600. 154 0.85 0.80 1.07 1/4214. 1 1 101 0.76 0.71 1.08 4200. 101 0.76 0.71 1.08 1/5499. y方向最大值层间位移角: 1/4214.= 工况 5 = 竖向恒载作用下的楼层最大位移 floor tower jmax max-(z) 6 1 344 -0.52 5 1 290 -0.78 4 1 237 -0.90 3 1 184 -0.90 2 1 131 -0.76 1 1 78 -0.49 = 工况 6 = 竖向活载作用下的楼层最大位移floor tower jmax max-(z)6 1 343 -0.455 1 290 -0.434 1 237 -0.393 1 184 -0.332 1 131 -0.251 1 78 -0.144.2地震作用及楼层地震剪力的计算虑扭转耦联时的振动周期(秒)、x,y 方向的平动系数、扭转系数 振型号 周 期 转 角 平动系数 (x+y) 扭转系数 1 0.7941 89.81 0.95 ( 0.00+0.95 ) 0.05 2 0.7136 114.33 0.06 ( 0.01+0.05 ) 0.94 3 0.6833 1.18 0.99 ( 0.99+0.00 ) 0.01 4 0.2473 89.71 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 5 0.2230 128.29 0.09 ( 0.04+0.06 ) 0.91 6 0.2178 2.42 0.97 ( 0.96+0.00 ) 0.03 7 0.1324 89.44 0.93 ( 0.00+0.93 ) 0.07 8 0.1215 174.45 0.91 ( 0.90+0.01 ) 0.09 9 0.1197 37.97 0.16 ( 0.10+0.06 ) 0.84 10 0.0848 88.97 0.92 ( 0.00+0.92 ) 0.08 11 0.0800 177.34 0.99 ( 0.99+0.00 ) 0.01 12 0.0770 68.84 0.09 ( 0.01+0.08 ) 0.91 13 0.0