五层办公楼毕业设计计算书正文.doc

安徽工程大学毕业设计(论文)某框架结构高校办公楼设计摘 要随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多，钢筋混凝土框架结构是其主要形式，虽说它的钢筋及水泥用量都比较大，造价也比混合结构高，但它具有梁柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，房间布置比较灵活，门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。因此，框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。办公楼是在特定的历史、社会、经济和文化背景下形成和发展起来的，其建筑布局、空间形态、环境气氛都在不断的变化。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：框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架，各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。根据框架布置方向的不同，框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架，建筑的整体刚度好，是地震设防区采用的主要方案之一。本设计主要的步骤包括：建筑方案设定阶段、建筑结构设计计算阶段、建筑施工图绘制阶段、结构施工图绘制阶段、设计内容整理阶段。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：此阶段分为两部分：一、根据建筑图、结构选型、结构布置、构件截面尺寸的确定、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；二、基础设计：要保证图纸完整表达。采用电算来提供基础设计所需的基本数据。在此情况下，根据内力值选择基础型式。通过JCCAF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：办公楼；框架结构；施工图Fesign of a university officeAbstractWith the Fevelopment of construction inFustry, the multi-storey anF high-rise builFings, reinforceF concrete frame structure is the main form, although its steel anF cement FosaFH is bigFHr, the cost is higher than mixeF structure, but it has beams bearing, function space anF retaining wall only, the room layout is more flexible, open Foors anF WinFows set the size, shape, anF the characteristics of a more liberal. Frame structure builFing, therHIore, more anF more FHt the favor of people. Office builFing is in the specific historical, social, economic anF culture unFer the backgrounF of the formation anF Fevelopment, the builFing layout, space form, environment atmosphere are constantly changing. Through access to relevant Fata, anF Fata summary anF research, founF that the concrete frame structure has the following characteristics: frame structure is composeF of beam anF column structure of bearing system. Beams, columns anF base plane frame, the plane frame again by contact beam connecteF to form a framework. The bigFHst characteristic of frame structure is a bearing component anF retaining structures have a clear Fivision of labor, builFing the external walls of processing is very flexible, application ranFH is very wiFe. AccorFing to Fifferent framework arranFHment Firection, the framework can be FiviFeF into horizontal layout, vertical arranFHment anF three vertical anF horizontal two-way arranFHment. The siFes of the longituFinal anF vertical anF horizontal two-way layout is the architecture of bearing frame, builFing the overall gooF stiffness, is one of the main scheme useF in seismic zone. This Fesign mainly steps incluFe: construction scheme set staFH, staFH of builFing structure Fesign anF calculation, the structure of the construction staFH of construction Frawings, construction Frawings, Fesign content arranFHment. BuilFing construction Frawing staFH: at this staFH the main scheme of flat, Fetail, section, anF increase in the first of the three cant saiF clear Fetail. For WinFows, Foors, elevators, stair is set accorFing to the requirements of specification. Structure construction Frawing staFH: at this staFH can be FiviFeF into two parts: one, accorFing to construction Frawing, structure selection, structure arranFHment, the Fetermination of component section size, structure calculation, component accorFing to the calculation of internal force, it is concluFeF that reinforcement, bHIore consiFering structural requirements, Frawing construction Frawing, etc.;SeconF, the basic Fesign: to ensure that the Frawing complete expression. Only use electric computation to proviFe basic Fata for the founFation Fesign. In this case, accorFing to internal force value choice baseF moFel. CalculateF by JCCAF, map the basis of Fetail incluFing founFation plan anF founFation.KeyworFs: Office builFings; Frame structure; Construction Frawing目 录引言 1第1章 绪论 11.1工程概况 .11.2建筑与基础设计型式 .11.3框架计算方法 .11.4主要进程安排 .1第2章 建筑结构布置与荷载计算 .32.1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 133.1恒载作用下的框架内力 .133.2活载作用下的框架内力 .213.3地震作用下横向框架的内力计算 .35第4 章 横向框架内力组合 44第5章 横向框架梁柱截面设计 57第6章 楼梯结构设计 696.1 楼体板计算 .696.2 休息平台板计算 .706.3 梯段梁TL1计算 .70第 7 章 基础结构设计 727.1荷载计算 . 727.2确定基础面积 .727.3 地基变形验算.757.4 基础结构设计 .76第8章 建筑与结构设计说明 .808.1 建筑相关说明 . 808.2 结构设计说明 .80结论与展望 82致谢 83参考文献 84附录 85附录A .85附录B .86附录C95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7图2-4 恒载中间层节点集中力8图2-5 横向框架上的地震作用12图3-1 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩13图3-2 杆端弯矩方向16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）19图3-5 恒载作用下梁剪力、柱轴力、柱剪力20图3-6 活载不利布置（a）21图3-7 活载不利布置（b）22图3-8 活载不利布置（c）22图3-9 活载不利布置（F）23图3-10 活载（a）弯矩分配过程24图3-11 活载（a）弯矩图（KN.m）25图3-12 活载（a）剪力、轴力（KN）25图3-13 活载（b）迭代过程26图3-14 活载（b）弯矩（KN.m）27图3-15 活载（b）剪力、轴力（KN）27图3-16 活载（c）迭代过程28图3-17 活载（c）弯矩（KN.m）29图3-18 活载（c）剪力、轴力（KN）29图3-19 活载（F）迭代过程30图3-20 满跨活载弯矩（KN.m）31图3-21 满跨活载剪力、轴力（KN）31图3-22 固端弯矩36图3-23 弯矩分配过程38图3-24 梁、柱弯矩图39图3-25 梁剪力、轴力39图3-26 地震作用框架弯矩42图3-27 地震作用框架梁剪力、柱轴力43图6-1 楼梯平面布置69图6-2 踏步详图69图6-3 平台板计算简图70图7-1土层分布及埋深73图7-2 中柱联合基础埋深74图7-3 基础剖面尺寸示意图77图7-4 冲切验算计算见图78图7-5 弯矩和剪力的计算结果79表格清单表2-1 横梁、柱线刚度10表2-2 每层框架柱总的抗侧移刚度见10表2-3 框架顶点假想水平位移11表2-4 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表11表3-1 跨梁端剪力17表3-2 跨梁端剪力18表3-3 跨跨中弯矩18表3-4 柱轴力、剪力18表3-5 活载（a）作用下1,2跨梁端剪力32表3-6 活载（a）作用下2,3跨梁端剪力32表3-7 活载（a）作用下1,2跨跨中弯矩32表3-8 活载（a）作用下柱轴力32表3-9 活载（b）作用下1,2跨梁端剪力33表3-10 活载（b）作用下2,3跨梁端剪力33表3-11 活载（b）作用下1,2跨跨中弯矩33表3-12 活载（b）作用下柱轴力33表3-13 活载（c）作用下1,2跨梁端剪力34表3-14 活载（c）作用下2,3跨梁端剪力34表3-15 活载（c）作用下1,2跨跨中弯矩34表3-16 活载（c）作用下柱轴力34表3-17 满跨活载作用下1,2跨梁端剪力35表3-18 满跨活载作用下2,3跨梁端剪力35表3-19 满跨活载作用下1,2跨跨中弯矩35表3-20 满跨活载作用下柱轴力35表3-21 0.5（雪+活）作用下1,2跨梁端剪力40表3-22 0.5（雪+活）作用下2,3跨梁端剪力40表3-23 0.5（雪+活）作用下2,3跨梁端剪力40表3-24 0.5（雪+活）作用下柱轴力、剪力40表3-25 地震作用下横向框架柱剪力及柱端弯矩41表3-26 地震作用梁端弯矩41表3-27 地震作用下梁剪力、柱轴力42表4-1 弯矩条幅计算44表4-2 横向框架梁内力组合46表4-3 横向框架梁内力组合（考虑地震作用）50表4-4 横向框架柱内力组合（一般组合）52表4-5 横梁框架柱内力组合（考虑地震组合）56表5-1 横梁12、23跨正截面受弯承载力验算58表5-2 横梁12,23跨正截面抗震验算59表5-3 横梁12,23跨斜截面受剪承载力计算60表5-4 横梁12、23跨斜截面受剪抗震验算61表5-5 框架柱正截面压弯承载力计算|Mmax|62表5-6 框架柱正截面压弯承载力计算Nmin63表5-7 框架柱正截面压弯承载力计算Nmax64表5-8 框架柱正截面压弯抗震验算|Mmax|65表5-9 框架柱正截面压弯抗震验算Nmin66表5-10 框架柱正截面压弯抗震验算Nmax67表5-11 层间弹性侧移验算68表7-1 F柱沉降计算75表7-2 HI柱沉降计算76V- 1 -安徽工程大学毕业设计(论文)引 言本次毕业设计的题目是某框架结构高校办公楼设计，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，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。大学几年的理论学习，通过本次毕业设计，让我更深的认识到自己的专业素养及专业技能的水平，也检验一下自己所学的专业知识是否完善。毕业设计可以使大学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。- 93 -第1章 绪论1.1 工程概论本设计是一栋五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5000 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7度，设计基本地震加速度值为0.1 g，第一组，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“凹”型，立面体型简单规则，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4.2m，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二次分配法，水平荷载作用下用F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（1）外文资料翻译、调研、复习相关主干课程寒假第1周；（2）建筑设计，绘制建筑施工图第56周；（3）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；（4）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；（5）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）第910周；（6）横向框架梁柱内力组合、PK电算比较和截面设计第1112周；（7）主楼梯的结构设计第13周；（8）基础结构设计第14周；（9）绘制横向框架、主楼梯、基础结构施工图第1214周；（10）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；（11）电子版毕业设计文件的输入、打印和装订第816周；（12） 指导教师审核，评阅教师审核，毕业设计答辩第17周。第2章 建筑结构布置和荷载计算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0.7m），柱子的高度底层为h1=3.0+1.80.7=4.1m，二五层柱高为3.0m。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、2700、6600 。计算简图见图21。2.2 梁柱截面尺寸框架柱： 500mm500mm梁：横向框架梁300mm600mm，走廊框架梁250mm400mm，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/m2100厚混凝土现浇板 0.1025=2.5 kN/m212厚石灰粉平顶 0.01216=0.1292 kN/m2屋面恒载标准值： 4.37 kN/m2梁自重：边跨FH、IJ跨 0.30.625=4.2 kN/m梁侧粉刷 2(0.60.1)0.0217=0.34 kN/m 4.84kN/m中跨HI跨 0.250.425=2.5 kN/m梁侧粉刷 2(0.40.1)0.0217=0.20 kN/m 2.70 kN/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： gFH1=gIJ1=4.84 kN/m，gHI1=2.69 kN/m 板传来的荷载： gFH2=gIJ2=4.374.2=18.35kN/m gHI2=4.372.7=11.80kN/m（2） 活载（图22b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为： qFH=qIJ= 0.74.2=2.94 kN/m qHI=0.72.7=1.89 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/m2 100厚混凝土现浇板 0.125=2.5 kN/m212厚板底粉刷 0.1216=0.192 kN/m2楼面恒载标准值 3.192 kN/m2边跨（FH、IJ跨）框架梁自重 4.84 kN/m中跨（HI跨）框架梁自重 2.70 kN/m作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为：梁自重 gFH1 =gIJ1=4.84kN/m gHI1=2.70 kN/m板传来荷载 gFH2= gIJ2=3.1924.2=13.41kN/m gHI2=3.1922.7=8.62kN/m（2） 活载 楼面活载 qFH =qIJ=24.2=8.4kN/m qHI=22.7=5.4 kN/m23.屋面框架节点集中荷载标准值（图23）图2-3 恒载顶层集中力（1）恒载边跨连系梁自重 0.250.54.225=13.13 kN粉刷 2(0.50.1)0.024.217=1.14kN1.3m高女儿墙 1.34.23.6=19.66kN粉刷 1.320.024.217=3.71KN 连系梁来屋面自重 0.54.20.54.24.37=19.27KN 顶层边节点集中荷载： G4G = G4G=56.91 kN中跨连系梁自重 0.250.54.225=13.13 kN粉刷 (0.50.1)20.024.217=1.14 kN连系梁传来屋面（含次梁）自重 0.54.20.5 4.24.37=19.27kN 0.5(4.2+4.22.7)2.7/24.37=16.81kN顶层中节点集中荷载： G5H =G5I=50.35 kN(2) 活载 Q5G=Q5J=0.54.20.54.20.7=3.31 kNQ5H=Q5I=0.54.20.54.20.7+0.5(4.2+4.22.7)2.7/20.7=6.00 kN4. 楼面框架节点集中荷载标准值（图24）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 13.13+1.14=14.27 kN连系梁传来楼面（含次梁）自重 0.54.20.54.23.192=14.08kN 28.35 kN中间层边节点集中荷载 GG=GJ=28.35kN框架柱自重： GG1=GJ1=0.50.53.025=18.75kN中柱连系梁自重 13.13 kN粉刷 1.14 kN连系梁传来楼面自重 0.54.20.54.23.192=18.75kN0.5(4.2+4.23)3/23.162=12.28kN 45.30kN中间层中节点集中荷载 GH=GI=45.30 kN柱传来集中荷载 GH=GI=18.75 kN（1） 活载QG=QJ=0.54.20.54.22=8.82 kNQH=QI=0.54.20.54.22+0.5(4.2+4.22.7)2.7/22=16.52 kN5.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G5：50%活载 0.50.74.215.9=23.37 kN屋面恒载 4.374.2（6.62+2.7）=291.83 kN横梁 4.846.62+2.702.7=65.37kN纵梁 (13.13+1.14)22=57.08kN女儿墙 1.33.64.22=39.31 kN柱重 0.50.5251.54=37.5 kN横墙 3.66.61.52=41.58 kN纵墙 (4.21.52.41.8/2)23.6+4.21.523.6=52.54 kN(忽略内纵墙的门窗按墙重量算)钢窗 0.42.41.80.5=0.86 kN G5=609.44 kN2） 集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G4G2：50%楼面活载 0.52.04.215.9=66.78 kN楼面恒载 3.1924.215.9=213.16kN横梁 65.37 kN纵梁 57.08kN柱重 37.52=75kN横墙 41.582=83.16 kN纵墙 52.542=105.08kN钢窗 0.864=1.72 kNG4=G3=G2=667.35kN3） 集中于二层处的质点重力荷载标准值G1： 50%楼面荷载 66.78kN楼面恒载 213.16kN横梁 65.37kN纵梁 57.08kN柱重 0.50.525(2.05+1.5)=88.75 kN横墙 41.58+41.582.05/1.5=101.18 kN纵墙 52.54+52.542.05/1.5=124.34 kN钢窗 1.72kNG1=718.38kN（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21。 表21 横梁和柱线刚度杆 件截面尺寸EC(kN/mm2)I0(mm4)I(mm4)L(mm)i=EcI/L(kNmm)相对刚度E(mm)H(mm)中框架梁30060030.05.410910.8 10966004.17351071中框架梁25040030.01.331092.66 10927002.5121070.602底层框架柱50050030.05.21095.210941003.231070.774中层框架柱60060030.05.21095.210930004.421071.06每层框架柱总的抗侧移刚度见表22。表22 框架柱横向侧移刚度F值项 目K=ic/2iz(一般层)K=ic/2iz(底层)C=K/(2+K)(一般层)C =(0.5+K)/(2+K)(底层)F=C iz (12/h2)(kNmm)根数层柱类型及截面二至五层中框架边柱(500500)0.9440.32118.912中框架中柱(500500)1.5120.43125.402底层中框架边柱(500500)0.9440.49011.302中框架中柱(500500)1.5120.57313.212 底层： F=211.30+213.21=49.02kN/mm二五层： F=2(18.91+25.40) =88.62kN/mm2) 框架自振周期的计算：自振周期为：S其中0为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6；为框架定点假想水平位移，计算见表23。表23 框架定点假想水平位移计算表层Gi(kN)Gi(kN)F(kN/mm)=Gi/F(层间相对位移)总位移(mm)5609.44609.4488.626.88109.704667.351276.7988.6214.41102.823667.351944.1488.6221.9488.412667.352611.4988.6229.9466.471718.383278.8449.0237.0037.00表24 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表层Hi (m)Gi (kN)GiHiFi=Fn+Fn(顶层)Fi= (GiHi/GiHi)FEK(1n)层间剪力Vi(kN)516.1609.449811.9866.6266.62413.1667.358742.2959.36125.98310.1667.356740.2445.76171.7427.1667.3547