土木工程毕业设计（论文）-某六层框架综合办公楼设计7100【全套图纸】.doc

全套图纸，加153893706东南鼎盛置业综合办公楼框 架 结 构 设 计 姓名： 学号：指导教师：淮海工学院继续教育学院 摘 要本次毕业设计是一幢综合办公楼，主要进行的是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素，包括基础、墙、柱、梁、板、大样细部图等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系，再把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：一、 结构方案阶段：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式，本工程采用的是框架结构；二 、结构计算阶段：包括荷载计算、内力计算和构件计算；三 、施工图设计阶段：根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。关键词： 结构设计；荷载计算；节点验算；ABSTRACTThis graduation project is an administration building , it was some of structural design that mainly carried on. The structural design expresses the thing that the engineer will express in structural language in brief. The structural language is structural elements simplified out refined from the building and other specialized drawings of structural engineer, including foundation, wall, column, roof beam, board, full-page proof detail picture, etc. Then come to form the structural systems of the building or structures with these structural elements, including verticality and bearing and resist strength system of level, and then various load that situation produce in a most succinct way from transmission to foundation. The stage of the structural design can be divided into three stages on the whole: 一、Structural scheme stage: According to the importance of the building, providing fortification against earthquakes in the earthquake intensity, the geologic prospect report of the project of the building site, classification and height and storey of the building of the building field are counted to confirm the structural form of architecture, what this project is adopted is frame structure; 二、 Calculate stage in structure: Including loading and calculating, the internal force is calculated and calculated with the component; 三、Construction drawings design phase: According to described above result of calculation, come, confirm component assign with component mixing muscling and coming, confirming structural structure measuring of component according to the request of norm finally. Keyword: Structural design; Load and calculate; Nodal checking computations.第一部分：工程概况一、设计概况：建筑地点：该市东南开发区黄浦江路与黄山路交汇处建筑类型：六层综合办公楼，框架结构。建筑概况：建筑面积约7153.02平方米，室内外高差450mm，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KP1多孔砖。门窗使用：门厅大门采用钢门，其它为木门，门洞尺寸为1.5m3.1m和0.8m2.5m，窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.5m2.1m、1.2m2.1m、 1.2m1.8m。地质条件：根据设计任务说明地震设防烈度为8度。地基承载力标准值为200KN/M2。结构概况:结构体系框架结构,基础为柱下独立基础, 基础垫层混凝土为C10，基础承台混凝土为C20,其余混凝土为C30。第二部分：结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算 柱网与层高：本办公楼采用柱距为6.0m的内廊式小柱网，边跨为6.0m，中间跨为2.7m，层高取首层为4.5m,其余为3.3m，如下图所示：框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经梁框架柱，再由框架柱传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。框架结构的计算简图： 梁、柱、板截面尺寸的初步确定：1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/106000=600mm，截面宽度取6001/2=250mm，可得梁的截面初步定为bh=250*600，楼板取120mm。2、框架柱的截面尺寸梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30250600250400250600柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1-6C306006001.横梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）AB跨、CD跨3.01042506004.5010960002.2510104.501010BC跨3.01042504001.3310927001.4810103.3410102.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）145003.01046006001.0810107.210102-633003.01046006001.0810109.821010第三部分：荷载计算一、恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：20厚1：2水泥砂浆找平 0.02200.4 KN/m2100-140厚（2找坡）膨胀珍珠岩 (0.10+0.14)/270.80 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12253 KN/m215厚石灰抹底 0.015160.24 KN/m2屋面恒载 3.98 KN/m2边跨框架梁自重 0.250.6253.75 KN/m梁侧粉刷 2（0.60.1）0.02170.34 KN/m中跨框架梁自重 0.250.4252.5 KN/m梁侧抹灰 2（0.40.1）0.02170.204 KN/m因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为g6AB! =g6cd1= 4.09KN/mg6BC=2.704KN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值25厚水泥砂浆面层 0.02520 0.5 KN/m 120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12253 KN/m15厚板底石灰抹底 0.015160.24 KN/m楼面恒载 3.24 KN/m边跨框架梁及梁侧粉刷 4.09 KN/m边跨填充墙自重 0.25（3.3-0.6）19=12.825 KN/m墙面粉刷 （3.3-0.6）0.02217=1.836 KN/m中跨框架及梁侧粉刷 2.704 KN/m因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为gAB! =gcd1=18.75 KN/mgBC1=2.704 KN/mgAB2 =gcd2=19.44 KN/mgBC2=8.748 KN/m(3)屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 0.250.6625=22.5 KN粉刷 0.02（0.6-0.1）2617=2.04 KN1.2m高女儿墙 1.260.2519=34.2 KN粉刷 1.20.022617=4.896 KN连系梁传来屋面自重 0.560.563.98=35.82 KN顶层边节点集中荷载 99.46 KN中柱连系梁自重 0.250.6625=22.5 KN粉刷 0.02（0.6-0.1）2617=2.04 KN连系梁传来屋面自重 0.5（6+6-2.7）1.353.98=24.98 KN 0.563.983=35.82 KN顶层中节点集中荷载 85.34 KN(4)楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 2.04 KN钢窗自重 21.21.80.45=1.944 KN窗下墙体自重 0.250.85(6-0.5)19=22.2 KN粉刷 20.020.855.517=3.179 KN窗边墙体自重 0.25 (6-21.2-0.5)1.819=26.51 KN粉刷 23.11.8170.02=3.79 KN框架柱自重 0.50.63.325=24.75 KN粉刷 1.70.023.317=1.907 KN连系梁传来楼面自重 0.560.563.24=29.16 KN中间层边节点集中荷载 137.98 KN中柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 2.04 KN内纵墙自重 6（3.3-0.6）20.2519=153.9 KN粉刷 62.720.0217=11.02 KN扣除门洞重加上门重 -2.10.8(5.24-0.2) =-16.93 KN框架柱自重 24.75 KN粉刷 1.907 KN连系梁传来楼面自重0.5(6+6-2.7)1.353.24=20.34 KN0.561.53.24=14.58 KN楼面活荷载计算p6AB =p6CD=1.56=9 KN/mp6BC=1.52.7=4.05 KN/mp6A=p6D=331.5=13.5 KNp6B=p6C=0.59.31.351.5+0.25661.5=9.42+13.5=22.92 KN pAB=pCD=1.56=9 KN/m pBC=22.7=5.4 KN/mpA=pD=331.5=13.5 KN pB=pC=0.59.31.352+0.25662=12.56+18=30.56 KN二、风荷载计算风压标准值计算公式为 W=z. s.z.W0因结构高度 H30m ，可取z1.0；对矩形平面 z=1.3;可查荷载规范，当查得的z1.0时，取z1.0将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表：风荷载计算：层次zsZ(m)zW0(K0.55N/m)A(m2)Pw(kN)61.01.3211.250.559.98.8551.01.317.71.180.5519.816.7141.01.314.41.100.5519.815.5731.01.311.11.010.5519.814.3021.01.37.810.5519.814.3011.01.34.510.5523.416.73三、地震作用计算因本办公楼为长方形布置柱网，纵向柱网使得整体纵向刚度较大，仅考虑水平地震对横向柱网影响即可。采用剪力法计算水平地震作用力，为求基底剪力，先要计算结构各楼层的总重力代表值。总重力荷载统计3.1 顶层总重力荷载1203KN结构板 0.12（662+3.16）9.06 KN柱 0.250.6122.725121.5 KN梁 0.25（242+9.12）0.625248.25 KN墙（126-120.6）2.7+（3.12-40.6）2.71.52.13-0.82.121.22.121.52.130.2519=750.12 KN门 （1.52.13+0.82.12）5.2467.12 KN窗 （1.22.12+1.52.13）0.456.54 KN3.2 六层总重力荷载代表值18089KN屋面 3.9881.114.7=4744 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.7173385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.63.325641900 KN墙 （452+29.4）3.3-1.21.8511.51.85-0.82.1490.25196106 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.21.851+1.51.85）0.4556 KN3.3 五层总重力荷载代表值17207KN楼面 3.2481.114.73862 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.7173385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.63.325641900 KN墙 （452+29.4）3.3-1.21.8511.51.85-0.82.1490.25196106 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.21.851+1.51.85）0.4556 KN3.4 四层总重力荷载代表值 17207 KN楼面 3.2481.114.73862 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.717=3385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.63.325641900 KN墙 （452+29.4）3.3-1.21.8511.51.85-0.82.1490.25196106 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.21.851+1.51.85）0.4556 KN3.5 三层总重力荷载代表值17207KN楼面 3.2481.114.73362 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.717=3385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.63.325641900 KN墙 （452+29.4）3.3-1.21.8511.51.85-0.82.1490.2519 6106 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.21.851+1.51.85）0.4556 KN3.6二层总重力荷载代表值 17207 KN楼面 3.2481.114.73362 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.717=3385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.63.325641900 KN墙 （452+29.4）3.3-1.21.8511.51.85-0.82.1490.2519 6106 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.21.851+1.51.85）0.4556 KN3.7一层总重力荷载代表值 19812 KN楼面 3.2481.114.73362 KN结构板 0.1281.114.725+0.0281.114.717=3385 KN梁 250.50.25（81.1130.6）411.414+0.30.25（2.7-0.6）14251467 KN柱 0.60.64.525642592 KN墙 （452+29.4）4.5-1.22.1511.52.15-0.82.5490.2519 8510 KN门 0.82.1495.24431 KN窗 （1.22.151+1.52.15）0.4565 KN 各层重力荷载代表值 结构自振周期采用经验公式：T1=0.22+0.035H/B1/3式中 H为结构总高； B为结构宽度。即T1=0.22+0.035（53.3+4.5）/14.71/3=0.52 S设防烈度8度，由抗震规范查得水平地震影响系数最大值max=0.16按近震类场地取Tg0.2，则地震影响系数：1(Tg/T1)0.9max=(0.2/0.52)0.90.160.067结构总重力荷载为GE=107932KN由基底剪力法计算公式：FEK总1Geq=10.85GE=0.067 0.851079326.1103KN本办公楼结构共有14榀框架共同承受水平地震力，则每一榀框架承受的基底剪力为FEK= FEK总/14=6.1103/14=439KN因T1 1.4Tg,故可不考虑顶部附加地震作用系数，每榀框架所承受的地震作用力可按下式分配至各层节点处：Fi=GiHiFEk/GiHi（i=1,2,36）计算结果见下表：层次Hi(m)Gi (KN)GiHi(103KN.m)Fi (KN)62118089379123517.71720730499414.41720724780311.1172071916227.8172071344314.5198128929第四部分：水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一、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。按式Ge=Gn+1（1+3h1/2/H）将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层，即：Ge=10231+33.6/（3.65+4.7）=650.8153（KN）基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7T （uT）1/2注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。uT按以下公式计算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ij uT=（u）k注：D ij 为第i层的层间侧移刚度。（u）i为第i层的层间侧移。（u）k为第k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。结构顶点的假想侧移计算：层次Gi（KN）VGi（KN）D i（N/mm）ui（mm）ui（mm）61808910404.290176260013.641265.98951720720331.628776260026.661252.68541720730258.967376260039.679225.68531720740186.305976260052.696186.00621720750096.497772953068.670133.3111981259715.081392381064.64064.64T1=1.7T （uT）1/2=1.70.6(0.265989)1/2=0.526(s)二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算：本结构高度不超过30m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：1、结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85Gi=0.85（18089+172074+19812+1203）=50666（KN）2、计算水平地震影响系数1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.30s。查表得设防烈度为8度的max=0.161=（Tg/T1）0.9max =（0.3/0.526）0.90.16 =0.09653、结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=1Geq =0.096550666 =4890（KN）因1.4Tg=1.40.3=0.42sT1=0.526s，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数：n=0.08T1+0.07=0.080.526+0.07=0.1121F6=0.11214890=548KN各质点横向水平地震作用按下式计算：Fi=GiHiFEk（1-n）/（GkHk）=4342（KN）地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=Fk（i=1，2，n）计算过程如下表：各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KNm）GiHi/GjHjFi（KN）Vi（KN）23.7120313959.230.01773.82073.82062118089221403.880.2691168.0881241.908517.717207189612.170.230998.7372240.645414.417207153873.750.187812.0163052.662311.117207118135.330.143620.9543673.61527.81720782254.590.100434.2334107.84814.51981245207.340.055238.8284346.676824446.29各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图： （具体数值见上表）三、多遇水平地震作用下的位移验算：水平地震作用下框架结构的层间位移（u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u）i = Vi/D iju i=（u）k各层的层间弹性位移角e=（u）i/hi，根据抗震规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值e1/550。计算过程如下表：横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（KN）D i（N/mm）（u）i （mm）ui（mm）hi（mm）e=（u）i /hi61241.9087626001.62923.72333001/221052240.6457626002.93822.09433001/122543052.6627626004.00319.15633001/89933673.6157626004.81715.15333001/74724107.8487295305.63110.33633001/63914346.6769238104.7054.70545001/999由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/6391/550，满足规范要求。四、水平地震作用下框架内力计算：1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：Vij=DijV i /DijM bij=Vij*yh M uij=Vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3注：yn框架柱的标准反弯点高度比。 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。横向框架内力的计算：各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次hi（m）Vi（KN）D ij（N/mm）边 柱Di1（N/mm）Vi1（KN）ky（m）M bi1（KNm）M ui1（KNm）63.31241.9087626001768128.7940.3630.1818.6685.0053.32240.6457626001768151.9500.3630.3361.72125.3043.33052.6627626001768170.7760.3630.40101.92152.8833.33673.6157626001768185.1730.3630.45137.98168.6423.34107.8487295301768199.5580.3630.55197.12161.2814.54346.67692381025112118.1560.3520.73405.39149.94各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次hi（m）Vi（KN）D ij（N/mm）中 柱Di2（N/mm）Vi2（KN）kY（m）M bi2（KNm）M ui2（KNm）63.31241.9087626002755644.8750.6320.3048.46113.0853.32240.6457626002755680.9640.6320.40116.59174.8843.33052.66276260027556110.3060.6320.45178.70218.4133.33673.61576260027556132.7430.6320.45215.04262.8323.34107.84872953027556155.1630.6320.54301.64256.9514.54346.67692381029552139.0470.6140.65424.79228.732、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： M l b=i l b（Mbi+1，j + M u i，j）/（i l b+ i r b） M r b=i r b（Mbi+1，j + M u i，j）/（i l b+ i r b） V b=（M l b+ M r b）/ l Ni=（V l b- V r b）k具体计算过程见下表：梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算层次边梁走道梁柱轴力MlbMrblVbMlbMrblVb边柱N中柱N685.00 64.91 6.00 20.82 48.17 48.17 2.70 40.14 -20.82 -19.32 5143.96 128.19 6.00 37.80 95.15 95.15 2.70 79.29 -58.62 -60.81 4214.60 192.28 6.00 56.51 142.72 142.72 2.70 118.92 -115.13 -123.22 3270.56 253.43 6.00 72.78 188.10 188.10 2.70 156.75 -187.91 -207.19 2299.26 270.91 6.00 79.19 201.08 201.08 2.70 167.57 -267.10 -295.57 1347.06 304.42 6.00 90.48 225.95 225.95 2.70 188.29 -357.58 -393.38 第五部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算一、内力计算：梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架，弯矩计算如下图所示： 二、梁端剪力和柱轴力的计算：1、恒载作用下：例：第6层：荷载引起的剪力：VA=VB=（19.264.8+4.56）/2=62.42 KN VB=VC=（9.631.2+2.72.4）/2=8.78 KN本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。A柱： N顶=132.95+62.42=195.37 KN 柱重：0.650.653.625=38.02 KN N底= N顶+38.02=233.39 KNB柱： N顶=173.39+64.42+8.78=246.59 KN恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底662.428.78195.37233.39246.59284.61564.587.27428.25466.27523.59561.61464.587.27661.13699.15800.59838.61364.587.27894.01932.031077.591115.61264.587.271126.891164.911354.591392.61164.587.271359.771397.791631.591669.612、活载作用下：例：第6层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=64.8/2=14.4KNBC跨：VB=VC=3.31.2/2=2.16 KNA柱：N顶= N底=34.56+14.4=51.84 KNB柱：N顶= N底=49.68+14.4+2.16=69.12 KN活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶=N底N顶=N底617.282.1651.8469.12517.282.16103.68138.24417.282.16155.52207.36317.282.16207.36276.48217.282.16259.20345.60117.282.16311.04414.72三、框架梁的内力组合：1、结构抗震等级：根据抗震规范，本方案为二级抗震等级。2、框架梁内力组合：本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35 SGk +1.0 SQk及1.2SGE+1.3SEk。考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。vb梁端剪力