济南某物流配送中心办公楼设计（方案八）

摘 要 本设计为济南某物流中心办公楼。总建筑面积约4800左右。该建筑为框架结构房屋，设置内廊，结合基地面积，结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件。本设计分为建筑设计和结构设计两大部分。建筑设计部分综合了几个方案的优点，考虑了影响建筑的各种因素，采用了既能满足现代化办公的多方面要求，又比较经济适用的方案。结构设计的过程分为结构方案的选择与布置、构件尺寸的确定和主体结构的计算三个过程。设计内容有：荷载计算，水平风荷载作用下及竖向荷载作用下框架的内力计算，内力组合，梁柱的截面设计，楼梯、楼板设计及基础设计等,并进行了施工组织的设计。另外运用PKPM及Auto CAD进行框架的结构设计计算和板的配筋计算以及结构施工图的绘制。 关键词：荷载；内力计算；内力组合；配筋计算IABSTRACTThe design of the building Jinan County Bureau of Agriculture. The total floor area of building control in about 4,800 square meters. The building is frame building, set within the corridor, combined with the base area, structure, selection, etc. determined by building module bay and into the deep, and reform and flexibility for the future create the conditions for separation. The design is divided into building design and structural design of two parts. Part of architectural design combines the advantages of several programs; consider the various factors affecting the construction, use of modern office can meet the various requirements, but also more economical solution. The process is divided into structural design scheme selection and arrangement, scantlings determination and calculation of the main structure of the three processes. Design elements are: load calculation, the horizontal wind loads and vertical loads framework for force calculation, internal force combination, beam section design, staircases, floor design and foundation design and construction organization carried out the design. In addition the use of PKPM and Auto CAD design calculations for the structural frame and panel construction reinforcement calculation and structural mapping.Key words: load; internal force calculation; internal force combination; reinforcement calculationII目 录摘 要VABSTRACTVI1 建筑设计说明11.1 工程概况1 1.1.1 工程技术条件1 1.1.2 工程地质条件1 1.1.3 设计要求11.2 总平面设计11.3 平面设计2 1.3.1 使用部分设计2 1.3.2 交通联系部分设计2 1.3.3 平面组合设计21.4 立面设计21.5 剖面设计32 结构选型及布置42.1 结构选型42.2 结构布置42.3 材料选用43 框架结构内力计算53.1 框架梁的截面尺寸估算5 3.1.1 框架横梁截面尺寸5 3.1.2 框架纵梁截面尺寸53.2 框架柱的截面尺寸估算53.3 框架梁柱的线刚度73.4 横向框架柱侧移刚度计算93.5 风荷载标准值计算93.6 风荷载作用下的框架侧移计算103.7 风荷载标准值作用下的内力计算11I3.8 框架各种荷载计算15 3.8.1 恒载标准值计算153.9 竖向荷载作用下框架结构的内力计算18 3.9.1 计算单元18 3.9.2 荷载计算19 3.9.3 内力计算224 横向框架内力组合254.1 框架梁设计值内力组合254.2 框架柱设计值内力组合255 截面设计与配筋计算325.1 框架梁截面设计32 5.1.1 框架梁的截面内力换算32 5.1.2 框架梁的正截面受弯承载力计算32 5.1.3 框架梁的斜截面受剪承载力计算35 5.1.4 框架梁的裂缝宽度验算375.2 框架柱截面设计38 5.2.1 轴压比验算39 5.2.2 截面尺寸复核39 5.2.3 正截面受弯承载力计算39 5.2.4 垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算43 5.2.5 斜截面受剪承载力验算43 5.2.6 裂缝宽度验算446 屋面板及楼面板的计算456.1 屋面板的计算45 6.1.1 荷载计算45 6.1.2 按塑性理论计算46 6.1.3 配筋计算476.2 楼面板的计算49 6.2.1 荷载计算49II 6.2.2 按塑性理论计算50 6.2.3 配筋计算517 楼梯结构计算537.1 建筑设计537.2 结构设计53 7.2.1 结构选型53 7.2.2 材料选型537.3 楼梯板计算53 7.3.1 荷载计算54 7.3.2 截面设计547.4 平台板计算54 7.4.1 荷载计算55 7.4.2 截面设计557.5 平台梁计算55 7.5.1 荷载计算56 7.5.2 截面设计56 7.5.3 斜截面受剪承载力计算578 柱下钢筋混凝土独立基础计算588.1 基础造型588.2 基础梁截面尺寸的选取588.3 荷载计算58 8.3.1 持力层承载力验算58 8.3.2 初步选择基础尺寸59 8.3.3 验算持力层地基承载力59 8.3.4 计算基底净反力60 8.3.5 基础高度验算60 8.3.6 配筋计算619 施工组织设计629.1工程概况62III 9.1.1建筑设计62 9.1.2结构设计62 9.1.3 施工气候条件63 9.1.4 地质条件63 9.1.5 施工条件63 9.1.6 施工特点分析639.2 施工部署及主要分部分项工程施工方案63 9.2.1 施工方案63 9.2.2 主要分部分项工程施工方法及施工机械的选择64 9.2.3主要材料采购及要求65 9.2.4主要垂直运输设备的布置65 9.2.5主要劳动力使用计划65 9.2.6劳动力组织66 9.2.7 劳动力的使用与安排66 9.2.8稳定劳务层的措施669.3 保证质量的措施67 9.3.1 保证工程质量的技术措施67 9.3.2 工期目标及保证措施68 9.4.1安全目标及保证措施70 9.4.2 机械设备安全管理措施72 9.4.3 装饰装修工程安全防护措施729.5 文明施工现场措施73 9.5.1 现场文明施工措施73 9.5.2 雨季施工措施74致 谢75参考文献76IV1 建筑设计说明1.1 工程概况本工程为济南某物流中心办公楼设计，总建筑面积4800，此建筑一、二层纵向长为52m，横向宽为18m，三、四、五层纵向长为44m，横向宽为18m，共5层，一层层高为3.6m，其余各层均为3.3m，建设场地的地震基本烈度为6度，场地土为I类。1.1.1 工程技术条件（1）该地区主导风向夏季为西南风，冬季为东北风；（2）基本风压0.40kN/m2，基本雪压0.40kN/m2；（3）全年最高气温36，最低气温-10；（4）年平均降雨量1400.6mm，日最大降水强度149.3mm/日，最大降雨强度65.2/s.100m2。1.1.2 工程地质条件表1.1 建筑地层一览表(标准值)序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力特征值 (kN/)1填土0.00.80.82砂质粘土0.82.31.51603砾石层2.310.382401.1.3 设计要求（1）建筑结构的安全等级：二级。设计使用年限：50年。（2）建筑耐久等级、防火等级均为级。（3）框架结构为类环境。（4）环境类别：梁板为一类环境，屋面防水等级：级1.2 总平面设计本设计为一幢5层办公楼。考虑到需保证有足够的通风和采光要求，办公楼采用南北朝向。设计室内外高差为0.45m，设置了3级台阶作为室内外的连接。1.3 平面设计本办公楼由活动室、阅览室、办公室、会议室及其它辅助用房组成。设计时力求功能分区明确，布局合理，联系紧密，尽量做到符合现代化办公的要求。1.3.1 使用部分设计（1）办公室：办公室是本设计的主体，占据了本设计绝大部分的建筑面积。考虑到需保证有足够的采光和较好的通风要求，故将办公室南北朝向。对于使用功能不同的其它用房，采取了不同的平面设计方案，采取多种面积，使得平面设计活泼不显呆板，又能满足多种使用需求，使得办公楼更具现代化。（2）门厅：门厅是建筑物主要出入口的内外过渡，人流分散的交通枢纽。因此，门厅设计的好坏关系到整幢建筑的形象。本设计中采用3.0m宽的门厅入口，位于本建筑物的中心处。1.3.2 交通联系部分设计（1）交通联系部分设计的主要要求：交通路线简捷明确，联系通行方便；人流通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的采光通风要求；力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。（2）交通联系的设计主要是考虑走廊和楼梯的尺寸及布局：走廊：走廊连接办公室、楼梯和门厅各部分，以解决房屋中水平联系和疏散问题。过道的宽度应符合人流畅通和建筑防火的要求，本设计中走廊宽度为2.5m。 楼梯：楼梯是建筑中用于垂直交通联系设施和防火疏散的重要通道，本方案考虑到人流通量大，故设置了两部楼梯，楼梯宽度均为4m。1.3.3 平面组合设计该办公楼采用内廊式，各层厕所均布置在建筑物的尽端，会议室分层布置。1.4 立面设计该建筑属于办公建筑，在立面设计时既遵循了此类建筑的共同规律，即满足了建筑的内部使用功能，同时也追求建筑的外部形象。在简单的体型组合前提下，力求运用均衡、韵律、对比、统一等手段，把适用、经济、美观有机的结合起来。1.5 剖面设计窗子：根据采光和通风要求，各房间均采用自然光，并满足窗地比的要求，窗台高900mm。屋面排水：屋面排水采用内檐沟排水，排水坡度为1-2%，结构找坡。楼梯:楼梯全部采用150mm踏步高，300mm踏步宽，等跑楼梯。2 结构选型及布置2.1 结构选型结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构（纵横向承重框架）体系。屋面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，采用不上人屋面，屋面板厚120mm。楼面结构：采用钢筋混凝土现浇楼板，板厚120mm。楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。天沟：采用现浇混凝土内天沟。基础梁：采用钢筋混凝土基础梁。基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础。2.2 结构布置结构布置：包括结构平面布置和结构剖面布置。因为此设计中同一层楼面标高变化不大，所以不做结构剖面布置。如屋面、各层楼面（包括门窗过梁）等结构平面布置，详见结构平面布置图；结构布置图的具体内容和要求：（1）屋面结构布置图上主要的结构构件有：框架（梁和柱）、屋面梁、屋面板、天沟等构件；（2）楼面结构布置图上主要结构构件有：框架（梁和柱）、楼面梁、楼面板、楼梯等。2.3 材料选用混凝土：混凝土选用C25（）； 钢筋：纵向受力钢筋采用热轧变形钢筋HRB400（），其余采用热轧光面钢筋HPB235（）；墙体：240mm厚的灰砂砖，尺寸240mm120mm60mm，重度；窗：铝合金窗，重度； 门：木门，重度。3 框架结构内力计算3.1 框架梁的截面尺寸估算梁截面高度按梁跨度的估算梁截面宽度按截面高度估算3.1.1 框架横梁截面尺寸 AB跨 取 取BC跨 取 取3.1.2 框架纵梁截面尺寸纵梁的截面尺寸： 取 取表3.1 框架梁截面尺寸（mm）名称柱距（mm）截面尺寸()横 梁77503006002500300400纵梁40002505003.2 框架柱的截面尺寸估算取轴上的一榀框架作为计算单元框架柱的截面尺寸，一般根据柱的轴压比限值按如下公式： （3.1）估算确定，其中取1.1，取1.25。 本办公楼框架结构为非抗震设计，取=1.0，各层的重力荷载代表值近似取，n=6。横向框架负荷面积计算简图如图3.1所示： 图3.1 横向框架负荷面积计算简图边柱及中柱的负载面积分别为和中柱： 边柱： 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面长度分别为446和383。根据以上计算结果，并考虑其它因素，柱截面尺寸取值为：A轴：柱截面尺寸取400400。B轴：柱截面尺寸取450450。基础选用柱下独立基础，基础埋深1.8m，基础顶面距室外地坪0.8m。梁轴线取至板底，25层柱高即层高3.3m，底层柱高度从基础顶面算至一层楼底即h1=3.6+0.45+0.8=4.85m，取h1=4.853.3 框架梁柱的线刚度根据混凝土结构设计规范，考虑现浇楼板的作用，对于中间跨框架梁，取，边跨框架梁,取。表3.2 横梁线刚度类别层次边跨横梁过道横梁表3.3 A轴柱线刚度层次表3.4 B轴柱线刚度层次令=1，则其余各杆件的相对线刚度为： ； ； ； 框架梁、柱的相对线刚度如下图3.2所示，作为计算框架各杆端弯矩分配系数的依据。 图3.2 横向框架计算简图及相对线刚度3.4 横向框架柱侧移刚度计算表3.5 横向26层D值的计算构件名称A轴柱0.448776B轴柱0.5416483C轴柱0.5416483D轴柱0.448776表3.6 横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.674204B轴柱0.727236C轴柱0.727236D轴柱0.6742043.5 风荷载标准值计算根据毕业设计任务书知道有关风荷载的参数，并根据建筑结构规范知，作用在屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值： (3.2)式(3.2)中，基本风压0.35；风压高度变化系数，因在邵阳地区，地面粗糙度为B类；风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得：；风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用 (n是建筑层数)估算，大约为0.48s0.25s，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，下层柱高；上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B 迎风面的宽度，取B4。表3.7 各层楼面处集中风荷载标准值离地高度18.051.221.491.30.353.32.418.314.751.141.411.30.353.33.318.711.451.041.281.30.353.33.315.58.151.001.191.30.353.33.313.84.851.001.081.30.354.853.315.53.6 风荷载作用下的框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间位移按下式计算 (3.3)式中 第j层的总剪力；第j层所有柱的抗侧刚度之和；第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移 (3.4)顶层侧移 (3.5)表3.8 风荷载作用下框架侧移计算表层次/m/h518.318.3505180.000361/9167418.737505180.000731/4521315.552.5505180.001041/3173213.866.3505180.001311/2519115.581.8228800.003581/1355所以：=0.00702侧移验算：层间最大位移0.00358，满足1/13551/550的要求，则框架侧移刚度足够。3.7 风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载（从左到右吹）下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算。其步骤为：(1) 求各柱反弯点处的剪力值；(2) 求各柱反弯点高度；(3) 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；(4) 求各柱的轴力和梁剪力。第层第柱所分配的剪力: ； (3.6)柱弯矩： ； (3.7)框架柱反弯点位置： (3.8)梁端弯矩：中柱节点： ； (3.9) 边柱节点： (3.10)梁端剪力: (3.11)柱轴力: (3.12)表3.9 框架柱反弯点位置轴号层号A轴53.3 1.60.380000.381.2543.31.60.430000.431.4233.31.60.480000.481.5823.31.60.500000.501.6514.852.560.550000.552.67B轴53.32.350.4180000.4181.3843.32.350450000.451.4933.32.350.500000.501.6523.32.350.500000.501.6514.853.30.550000.552.67表3.10 风荷载作用下框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算轴 号A轴层 号5432118.33769.983.181.85051850518505185051822880877687768776877642040.1740.1740.1740.1740.1843.186.449.1411.5415.051.251.421.581.652.676.5112.1115.6819.0432.853.989.1414.4419.0440.186.5116.0924.8233.4841.39续表轴 号B轴层 号5432118.33769.983.181.850518505185051850518228801648316483164831648372360.3250.3250.3250.3250.3165.9512.0317.0621.5525.851.351.491.651.652.6711.4321.8328.1535.5656.428.2117.9228.1535.5669.025.1013.4020.5528.4241.046.3316.64 25.5235.2950.94注：只考虑左侧向风荷载作用表3.11 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力的计算层号梁端剪力柱轴力B轴C轴D轴51.55.061.5-1.5-3.56-3.563.563.561.543.8113.313.81-5.31-9.5-13.069.513.065.3135.8520.425.85-11.16-14.57-27.6314.5727.6311.1627.9928.237.99-19.15-20.24-47.8720.2447.8719.15110.6440.7510.64-29.79-30.11-77.9830.1177.9829.79（a）框架弯矩图 （b）梁端剪力及柱轴力图 图3.3 横向框架在水平风荷载作用下的弯矩、梁端剪力和柱轴力3.8 框架各种荷载计算3.8.1 恒载标准值计算(1) 屋面（不上人屋面）找平层：15厚水泥砂浆 防水层：（刚性）40厚C20细石混凝土防水 防水层：（柔性）三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3 找坡 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：(2) 标准层楼面： 水磨石地面： 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：(3) 框架梁自重： 横梁尺寸： 梁自重： 10厚混合砂浆： 合计：3.82横梁尺寸： 梁自重： 10厚混合砂浆： 合计：2.25纵梁尺寸： 梁自重： 10厚混合砂浆： (4) 基础梁自重：梁尺寸： 梁自重： 0.250.525=3.13kN/m 合计：3.13(5) 框架柱自重： 柱尺寸： 柱自重： 10厚混合砂浆： 合计：柱尺寸： 柱自重： 10厚混合砂浆： 合计：(6) 外纵墙自重标准层：纵墙: 0.90.2418=3.89kN/m铝合金窗 ： 0.351.8=0.63kN/m 陶瓷贴面： (3.32.2)0.5=0.55 kN/m水泥粉刷内墙面： (3.32.2)0.36=0.40kN/m 合计：5.47 kN/m 底层：纵墙： (4.851.80.50.5)0.2418=8.86kN/m铝合金窗： 1.80.35=0.63kN/m陶瓷贴面： (3.31.8)0.5=0.75kN/m水泥粉刷内墙面： (3.61.8)0.36=0.65kN/m 合计：(7)女儿墙自重：（做法：墙高的混凝土压顶）女儿墙： 水泥粉刷墙面： 合计： (8) 内纵墙自重标准层：纵墙： 水泥粉刷墙面 ： 合计： 底层：纵墙： 水泥粉刷墙面： 合计：3.8.2 活荷载标准值计算(1) 屋面和楼面活荷载标准值：根据建筑结构荷载规范查得：不上人屋面均布活荷载标准值： 楼面活荷载标准值： 走廊活荷载标准值： (2) 雪荷载： 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大值。3.9 竖向荷载作用下框架结构的内力计算3.9.1 计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为4m，如图3.4所示。直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用在各节点上。由于纵向框架的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 图3.4 横向框架计算单元板传荷载示意图3.9.2 荷载计算(1) AB轴间框架梁屋面板传荷载：（其中） 板传至梁上的梯形或三角形荷载等效为均布荷载。恒载： 活载： 楼面板传荷载：恒载： 活载： 梁自重 AB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载活载=板传荷载=楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载=(2) BC轴间框架梁屋面板传荷载：恒载： 活载： 楼面板传荷载：恒载： 活载： 梁自重 BC轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷活载=板传荷载=楼面梁 恒载=梁自重+板传荷活载=板传荷载= (3) A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 顶层柱活载=板传荷载标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 标准层柱活载=板传荷载基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 (4) B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 顶层柱活载=板传荷载 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 标准层柱活载=板传荷载 基础顶面恒载=墙自重+基础梁自重 框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3.5所示(图中数值均为标准值)。图3.5 竖向受荷总图3.9.3 内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，弯矩计算过程如图3.6、图3.7；梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得，柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到，计算柱底轴力时考虑柱的自重。图3.6 恒载作用下横向框架弯矩二次分配法图3.7 活荷载作用下横向框架二次分配法 (a) 恒载作用下 (b) 活载作用下图3.8竖向荷载作用下框架弯矩图4 横向框架内力组合4.1 框架梁设计值内力组合本设计方案考虑了四种内力组合，即，。各层梁的内力组合见表4.1，表中，两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调整系数为0.85）。4.2 框架柱设计值内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面,按前述方法进行组合,组合结果见表4.24.3。79表4.1 框架梁内力组合表层次截面位置内力SgkSqkSwk1.2Sgk+1.4Sqk1.2Sgk+1.4Swk1.2Sgk+1.4*c(Sqk+Swk)1.35Sgk+Sqk一层AM-55.56-22.5141.39-41.39-98.186-8.726-124.62-84.5262-147.186-97.516V63.8925.9710.64-10.64113.02691.56461.772170.575895.9838112.2215M79.9333.341.04-41.04142.536153.37238.46248.338286.1636141.2055V70.1828.7510.64-10.64124.46699.11269.32186.0492107.0346123.493M-25.41-12.4550.94-50.94-47.92240.824-101.811.6758-110.3634-46.7535V16.283.9140.75-40.7525.0176.586-37.51491.3938-26.882425.888跨间Mab62.1425.100109.70874.56874.568106.194106.194108.989Mbc-18.99-9.9600-36.732-22.788-22.788-35.3376-35.3376-35.5965三层AM-64.7-26.2424.82-24.82-114.38-42.892-112.39-127.8888-141.9756-113.585V64.726.315.85-5.85114.47485.8369.45166.533103.4196113.655M82.8934.3920.55-20.55147.614128.23870.698229.8024116.9064146.2915V69.3828.415.85-5.85123.0391.44675.066178.0458111.6816122.073M-20.35-10.5325.52-25.52-39.16211.308-60.148-17.9058-69.843-38.0025V16.283.9120.42-20.4225.0148.124-9.05265.778-1.266625.888跨间Mab55.0922.690097.87466.10866.10894.697494.697497.0615Mbc-13.93-8.3400-28.392-16.716-16.716-27.2244-27.2244-27.1455五层AM-58.18-15.946.51-6.51-92.132-60.702-78.93-134.9202-98.103-94.483V59.5325.61.5-1.5107.27673.53669.336148.3338101.802105.9655M116.3929.535.1-5.1181.01146.808132.528292.7454170.4498186.6565V74.5529.111.5-1.5130.21491.5687.36185.283124.2486129.7525M-57.07-13.766.33-6.33-87.748-59.622-77.346-132.4164-93.7974-90.8045V16.283.915.06-5.0625.0126.6212.45246.424418.08725.888跨间Mab123.9830.2700191.15414