土木工程商办楼设计毕业设计论文.doc

谷阳商办楼设计Design Of GuYang Commercial Office Builiding 江苏科技大学本科毕业设计（论文）III摘 要在实际工程中，混凝土框架结构是一种较为普通的结构形式，广泛应用于住宅，办公学校等公共建筑。本设计主要对5层商办楼的横向框架进行了设计。在本设计中，按照办公楼设计规范和其他相关规范，设计任务书的要求及地震、地质条件，实习观察等，设计该框架结构商办楼。按先进行建筑设计，再进行结构设计;先整体布局设计后局部节点计算设计的步骤。建筑设计内容：先根据功能分区及结构选型进行商办楼的初步设计，完成平面图，立面图，剖面图，建筑建筑设计总说明等。结构设计内容：结构选型及布置，对主要承重结构进行荷载计算，水平地震作用、恒载、活载作用下的弯矩、剪力、轴力计算，内力组合及分析、调幅、梁柱截面计算及配筋，楼梯楼板及基础的设计，完成结构施工图。本设计充分结合了我四年来大学学的知识，使我了解了框架结构的设计过程，让我对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解。在设计中也让我更加了解了建筑方面的规范和软件，为我以后的工作打好了基础。关键词：框架; 建筑设计; 结构设计; 内力组合及分析AbstractIn practical engineering, concrete frame structure is a more conventional structure, widely used in residential, office schools and other public buildings.In this design, in accordance with the building design specifications and other related specifications, the design requirements of the mission statement and earthquakes, geological conditions, practice observation, the design of the frame structure Commercial Office Building. First be by architectural design, structural design further. First overall layout design after local node calculation design. Architectural design elements: first, according to the function and structure of partition selection for the preliminary design of commercial office building, complete plans, elevations, sections, architectural building design General descriptions. Structural Design content: Structural selection and arrangement of the main load-bearing structure of load calculation, horizontal seismic action, constant load, live load bending moment, shear, axial force calculation, force composition and analysis, AM, beam and column calculation and reinforcement, stairs and floor-based design, complete construction drawing.This design combines the past four years I have learned in college, so I know the frame structure design process, the design also makes me a better understanding of the architectural specifications and software, for me to lay the foundation for future work.Keywords: Frame, structure ,Building Design, Structural Design ,Combination and analysis of internal forces目 录第一章 建筑设计-11.1 设计要求-11.2 调研-11.3 平面布置-2 1.4 立面布置-2 1.5 剖面布置-2 1.6 耐火等级，防火疏散和采光通风-2第二章 结构设计-32.1 设计概况-32.2 柱网布置图-32.3 梁柱截面尺寸-4 2.3.1 框架梁截面尺寸初估-4 2.3.2 柱截面尺寸初估- 4 2.3.3 校核-5 2.3.4 楼板设计-52.4 荷载设计-62.4.1 恒荷载-62.4.2 活荷载-92.4.3 荷载计算-92.4.4 梁柱线刚度计算-112.4.5 抗侧刚度计算-122.4.6 水平地震作用下框架结构位移和内力计算-122.4.7 竖向荷载计算-18 2.5 横向框架内力组合-332.6 框架梁配筋计算-40 2.6.1 承载力抗震调整系数-40 2.6.2 框架横梁配筋-412.7 柱配筋计算-472.7.1 柱正截面计算-472.7.2 斜截面承载能力计算-55 2.8 楼梯设计-552.8.1 踏步板-552.8.2 平台板-562.8.3 平台梁-57 2.9 板设计-58 2.10 基础设计-612.10.1 地质条件-612.10.2 基础选型-612.10.3 荷载计算-62结语-66致谢-67参考文献-68附录 PKPM电算 -69 1 电算数据-69 2 电算图-100 3 误差分析-103 第一章建筑设计1.1 设计要求1、设计内容：谷阳商办楼设计2、设计概况：该工程为某公司开发的临街商办楼，建筑面积6000平方米（5%），占地面积约1200m2，建筑主要层数为五层。 3、该建筑各楼层功能及房间安排：一层为商业网点；二至五层为办公用房，主要用于对外出租。每层设小型会议室一间；大小办公室若干，大办公室面积60m2左右，小办公室面积30m2左右。4、基本风压：w0=0.35kN/m;抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度为0.15g；属于设计地震第一组；建筑场地为类。 5、地质条件：自然地表下1.5m内为素填土，填土下为7m厚粉质粘土，再下层砾石层。地基承载力特征值（fak）：素填土为100kN/m2，粉质粘土层为240kN/m2，砾石层为300kN/m2。粉质粘土层孔隙比e=0.69，液性指数IL=0.40。基础底面以上土的加权平均重度（m）按19kN/m3考虑，基础底面以下土的加权平均重度（）按10kN/m3考虑，各土层分布均匀。1.2 调研商办楼是集商品门面房（一层）和办公楼（二-五层）的综合楼，更加经济适用。在设计中也要考虑到这一原则，一层的商业网点要尽可能的体现经济性，而上面的办公楼则要更多的体现适用性，按照功能设计好办公室、会议室、卫生间的分布，要符合规范也要适用和方便。在设计中也要进行调研，实地观察一些类似建筑，观察房间，楼梯，卫生间分布，窗与门的设计等。例如学校我们宿舍楼旁边的楼，一层是商店，二层是卫生所，正是一个例子。除了实地，也在网上搜索一些商办楼的例子分析学习，这样才能设计出比较好的效果。1.3 平面布置 建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。 由建筑总平面图可知，场地北边和西边有2条主干道，所以设计成L型建筑，使一层的商业网点的功能更加经济适用。一层都是通间，不设卫生间，能使商业功能最大化。二-五层的办公楼，在拐角和尽头设2个楼梯，按设计要求分成大小办公室，并设计了一大一小两个厕所，走廊宽度为2.4m。中间设伸缩缝一道。1.4 立面布置立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面高于表现力的重要设计手法，在建筑立面上，相同构件或门窗作有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。1.5 剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。在本设计中，商品房高4.2m，办公楼的层高均为3.9m。1.6 耐火等级、防火疏散和采光通风本办公楼的设计耐火等级为二级。发生火灾时，办公人员往往还在远离地面的高层，将他们全部迅速地疏散到安全地带是防火的重要环节，疏散设计的原则是路线简单明了，便于人们在紧急时进行判断，同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。疏散楼梯是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径，其位置应首先符合安全疏散距离的规定，也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向。本设计中楼梯设置于建筑的两端，可双向疏散。布置房间时已考虑到将走廊两边房间的门、窗尽量相对，以便形成空气对流，从而达到通风的效果，具体的采光要求可以通过控制窗的尺寸来实现。第二章 结构设计2.1 设计概况1.地质条件：自然地表下1.5m内为素填土，填土下为7m厚粉质粘土，再下层为砾石层。地基承载力特征值（fak）：素填土为100kN/m2，粉质粘土层为240kN/m2，砾石层为300kN/m2。粉质粘土层孔隙比e=0.69，液性指数IL=0.40。基础底面以上土的加权平均重度（m）按19kN/m3考虑，基础底面以下土的加权平均重度（）按10kN/m3考虑，各土层分布均匀。2.场地类别：II类。3.地下水位：地表以下2.0m，无侵蚀性。4.地震烈度：7度(0.15g)。5.设计地震分组：第一组。6.主导风向：东南风。7.基本风压值：0.4kN/m2。8.基本雪压：0.35kN/m2。9.框架抗震等级为三级。10.梁柱板混凝土选用C30.11.谷阳商办楼，主体为5层钢筋混凝土框架结构，底层层高4.2m，2-5层层高3.9m。室内外高差0.45m，女儿墙0.9m。设伸缩缝一道。12.该商办楼由伸缩缝分成了2个结构单元，取A-H轴间区段进行结构设计计算。并选择D轴框架进行内力分析。2.2柱网布置图图2-1 框架平面柱网布置2.3梁柱截面尺寸2.3.1 框架梁截面尺寸初估（1）横向框架梁1-2跨：l0 =8.4m h=(1/81/12)l0=1050700mm 取h=900mm b=(1/21/3)h=450300mm 取 b=350mm2-3跨：l0 =6.6m h=(1/81/12)l0=825550mm 取h=750mmb=(1/21/3)h=375250mm 取b=350mm（2）纵向框架梁1轴l0 =7.2m h=(1/81/12)l0=900600mm 取h=800mm b=(1/21/3)h=400267mm 取b=350mm2轴l0 =7.2m h=(1/81/12)l0=900600mm 取h=800mm b=(1/21/3)h=400267mm 取b=350mm3轴l0 =7.2m h=(1/81/12)l0=900600mm 取h=800mm b=(1/21/3)h=400267mm 取b=350mm2.3.2 柱截面尺寸初估AcNv/hfc式中fc-混凝土轴心抗压强度。C30混凝土，取fc=14.3N/mm2 -考虑地震作用组合后的轴压力增大系数。边柱取1.3，中柱取1.25.h-框架柱轴压比限值（抗震等级为3级，取0.9）中柱边柱 边柱，中柱均取值为600mm600mm.2.3.3 校核 (1)按构造要求，框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。（2）取H=4200所选框架柱截面尺寸满足构造要求。2.3.4 楼板设计 板厚取120mm2.4荷载计算2.4.1恒荷载（1）不上人屋面恒荷载 构造层 面荷载 找平层：15mm厚水泥砂浆 0.01520=0.3 kN/m2 防水层（刚性）：40mm厚C20细石混凝土砂浆防水 1.0kN/ m2找坡层：40mm 厚水泥石灰焦渣砂浆找平 0.0414=0.56 kN/ m2 保温层：80mm厚矿渣水泥 0 .0814.5=1.16 kN/ m2 结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0 kN/ m2 抹灰层:10厚混合砂浆 0.0117=0.17 kN/ m2合 计 6.19kN/ m2（2）标准层楼面恒荷载 构造层 面荷载地砖面层 0.65kN/ m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0kN/ m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17kN/ m2合 计 3.82 kN/ m2（3）梁自重边跨横梁1 bh=350900mm 0.35(0.9-0.12)25=6.825 kN/m10mm厚砂浆抹灰层 0.01(0.9-0.12)217=0.265 kN/m合 计 7.09 kN/m边跨横梁2 bh=350750mm 0.35(0.75-0.12)25=5.075 kN/m10mm厚砂浆抹灰层 0.01(0.75-0.12)217=0.1972 kN/m合 计 5.28 kN/m纵向次梁 bh=350800mm 0.35(0.8-0.12)25=5.95 kN/m10mm厚砂浆抹灰层 0.01(0.8-0.12)217=0.2312 kN/m合 计 6.18 kN/m（4）柱自重bh=600600mm 0.60.625=9 kN/m10mm厚混合砂浆 0.010.6417=0.408 kN/m 合计 9.408 kN/m（5）外纵墙自重标准层纵墙1 （3.9-2.1-0.9）0.2418=3.888 kN/m铝合金窗 0.352.1=0.735kN/m 水泥刷外墙面 0.5(3.9-2.1)=0.9kN/m水泥刷内墙面 0.36(3.9-2.1)=0.648kN/m合 计 6.171kN/m纵墙2 （3.9-2.1-0.75）0.2418=4.752kN/m铝合金窗 0.352.1=0.735kN/m 水泥刷外墙面 0.5(3.9-2.1)=0.9kN/m水泥刷内墙面 0.36(3.9-2.1)=0.648kN/m合 计 7.035kN/m底层纵墙1 （5.15-2.7-0.5-0.9）0.2418=4.536kN/m铝合金窗 0.352.7=0.945kN/m 水泥刷外墙面 0.5(4.2-2.7)=0.75kN/m水泥刷内墙面 0.36(4.2-2.7)=0.54kN/m合 计 6.771kN/m纵墙2 （5.15-2.7-0.5-0.75）0.2418=5.4kN/m铝合金窗 0.352.7=0.945kN/m 水泥刷外墙面 0.5(4.2-2.7)=0.75kN/m水泥刷内墙面 0.36(4.2-2.7)=0.54kN/m合 计 7.635kN/m（6）内纵墙自重标准层纵墙1（240灰砂砖） 0.2418（3.9 -0.75）=13.824kN/m水泥刷墙面 0.362（3.9-0.75）=2.304kN/m合 计 16.128kN/m纵墙2（240灰砂砖） 0.2418（3.9 -0.9）=12.96kN/m水泥刷墙面 0.362（3.9-0.9）=2.16kN/m合 计 15.12kN/m纵墙3（240灰砂砖） 0.2418（3.9 -0.8）=13.392kN/m水泥刷墙面 0.362（3.9-0.8）=2.23kN/m合 计 15.62kN/m底层纵墙（240灰砂砖） 0.2418（5.15-0.75）=19.224kN/m水泥刷墙面 0.362（5.15-0.75）=3.204kN/m合 计 22.428kN/m纵墙（240灰砂砖） 0.2418（5.15-0.9）=18.38kN/m水泥刷墙面 0.362（5.15-0.9）=3.06kN/m合 计 21.42kN/m女儿墙自重：（做法：墙高900mm，100mm的混凝土压顶）0.241.118+250.10.24+（1.22+0.24） 0.5= 6.67 kN/m2.4.2活荷载不上人屋面 0.5 kN/ m2楼面 2.0 kN/ m2走廊 2.5 kN/ m2楼梯 3.5 kN/ m2 2.4.3荷载计算：各层重力荷载代表值计算： 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50屋面活载，纵横墙自重，半层柱自重，半屋墙体自重。 其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50楼面活载，纵横墙自重，楼面上下半屋柱及墙体自重。（a）顶层集中于屋盖处重力代表值G550%屋面活载 0.50.5756=189 kN屋面恒载 6.19756=4679.64 kN纵梁 6.18252=1557.36kN横梁 7.098.48+5.286.68=755.23 kN女儿墙 6.67（15+50.4）2=872.436 kN柱重 5.371.9524=251.316kN横墙 （15.128.46+16.1284.27+16.31428.4+7.0353.6+17.407.2）0.5=843.05kN纵墙 （15.624.814+5.112132.4+7.035145.4+17.47 30.6）0.5=980.12kN雪荷载 0.35756=264.61 kN合计 10392.752 kN（b）二四层处得重力荷载代表值G2-G450%楼面活载 0.5（2.5120.96+2.0604.8）=1587.6 kN楼面恒载 3.82756=2887.92 kN纵梁 6.18252=1557.36kN横梁 7.098.48+5.286.68=755.23 kN柱重 5.373.924=502.632kN横墙 （15.128.46+16.1284.27+16.31428.4+7.0353.6+17.407.2）=1686.1kN纵墙 （15.624.814+5.112132.4+7.035145.4+17.47 30.6）=1960.24kN合计 10937.082kN（c）底层的重力荷载代表值G150%楼面活载 0.5（2.0756）=756 kN楼面恒载 3.82756=2887.92 kN纵梁 6.18252=1557.36kN横梁 7.098.48+5.286.68=755.23 kN柱重 5.373.924=502.632kN横墙 （16.1286+15.126+6.7715.4+23.0510.8+21.4+11.4）0.5+843.05=1207.39kN纵墙 （7.27+5.1122.47+15.627.2+15.6237）0.5+980.12=1470.10kN合计 9239.842kN质点重力代表值见图图2-2 质点重力代表值图2.4.4 梁柱线刚度计算（1）梁线刚度计算边跨 350900mm E=3107 kN/m350750mm （2）柱线刚度计算600mm600mm 底层线刚度 其他层线刚度 图2-3 梁柱线刚度框架图2.4.5 抗侧刚度计算表2-1 抗侧刚度计算表层次N底层边柱1.810.611.74 8中柱2.660.681.948边柱0.850.491.348标准层边柱1.3710.4062.6628中柱2.020.5023.2928边柱0.640.2421.5878 2.4.6 水平地震作用下框架结构位移和内力计算（1）结构基本自振周期计算：表2-2 假想顶点位移法计算表层次510392.75210392.7526032000.017308410937.08221329.8346032000.035291310937.08232266.9166032000.053256210937.08243203.9986032000.07220319239.84252443.846032000.131131 结构的横向基本周期： （2）横向水平地震作用计算结构等效总重力荷载为：设计基本地震加速度为0.15g，多遇地震下设计地震分组为 第一组，场地类别2类。 故 应考虑顶部附加水平地震作用顶部附加水平地震作用系数为：顶部附加水平地震作用为：表2-3 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次（m）（kN）(kN.m)(kN)520.7510392.752215649.6830.841201.97416.8510937.082184289.8710.011911.98312.9510937.082141635.2545.672457.6329.0510937.08298980.6381.352838.9915.159239.84247585.19183.333022.32各质点水平地震作用分布及地震剪力分布见下图图2-4 各质点水平地震作用分布图 图2-5 楼层地震剪力分布图表2-4 多遇地震作用下的弹性层间位移验算表楼层层间剪力层间刚度层间弹性位移顶点位移层高h51201.976032000.0019950.021483.91/195541911.986032000.0031650.012993.91/123232457.636032000.004080.016323.91/95622838.996032000.004710.012243.91/78413022.324016000.007530.007533.91/658最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/6581/550，符合抗震规范规定的弹性层间位移角限值。表2-5 水平地震作用下框架柱地震剪力及柱端弯矩计算表楼层部位yh56032001柱266200801.3135.361.3710.3693.9120.0376.332柱22910030.432.020.4597.9180.113柱15870021.080.640.3086.333746032001柱2662001274.6556.251.3710.419191.19137.882柱22910048.412.020.45155.84127.443柱15870033.540.640.37123.6172.6036032001柱2662001638.4272.311.3710.469224.62198.392柱22910062.232.020.50182.02182.013柱15870043.100.640.45138.68113.4626032001柱2662001892.6683.531.3710.50244.32244.322柱22910071.882.020.50210.25210.253柱15870049.80.640.50145.67145.6714016001柱2662002014.8887.301.810.5695.15290.67383.732柱22910097.332.660.55338.34413.533柱15870067.230.850.65181.77337.58表2-6 梁端弯矩计算表楼层部位51柱-113900120.03-120.032柱1139005360097.91-66.5831.333柱53600-86.33-86.33-41柱-113900191.1976.33-267.522柱11390053600155.8480.11160.4475.53柱53600-123.6137160.61-31柱 -113900224.62137.88-362.502柱11390053600182.02127.44210.4499.033柱53600-138.6872.60211.27-21柱-113900244.32198.39-442.712柱11390053600210.25182.01266.75125.533柱53600-145.67113.46254.63-11柱-113900290.67244.32-534.992柱11390053600338.34210.25373.04175.553柱53600-181.77145.67327.44-表2-7水平地震作用下梁