土木工程毕业设计（论文）-公司五层办公楼设计.doc

美 信 佳 超 市 设 计目录1 设计说明.1 1.1 建筑设计说明.1 1.1.1 计算依据及设计要求.1 1.1.2 建筑设计概况.1 1.1.3 建筑地区条件.1 1.1.4 建筑内容.2 1.1.4 建筑构造处理.2 1.2 结构设计说明.3 1.2.1结构承重方案选择.3 1.2.1主要构件选型及尺寸初步估算.32 结构计算.4 2.1 确定结构计算简图.4 2.2荷载统计.4 2.2.1恒载标准值.4 2.2.2活载标准值.6 2.2.3风压标准值.6 2.2.4雪荷载标准值.6 2.3 荷载计算.6 2.3.1恒荷载标准值.6 2.3.2活荷载标准值.8 2.3.3风荷载标准值.11 2.4 荷载作用下框架的内力分析.16 2.4.1恒荷载作用下框架的内力分析.16 2.4.2活荷载作用下框架的内力分析.22 2.4.3风荷载作用下框架的内力分析.34 2.4.4地震荷载作用下框架的内力分析.40 2.4.5荷载组合.44 2.5 结构构件验算.58 2.5 .1框架柱.58 2.5 .2框架梁.64 2.6 框架连接设计.68 2.6.1主梁与柱节点设计.68 2.6.2钢框架柱子与柱子连接节点设计.722.6.3次梁与主梁的铰接设计.74 2.6.4柱脚的设计.76 2.7 基础设计.79参考文献.120 1. 设计说明1.1 建筑设计说明1.1.1计算依据及设计要求 1.土木与建筑学院毕业设计发放的设计任务书 2.建筑工程专业提供的设计条件 3.国家现行的有关建筑规范和地方标准1.1.2 建筑设计概况 1.建筑名称：中盛贸易公司办公楼； 2.建设地点：城市市区； 3.建筑层数：五层，建筑总高度为19.2m； 4.总建筑面积：2862平方米，占地面积612平方米； 5.结构型式：钢框架结构；1.1.3 建筑地区条件1.1.3.1气象 (1)温度：最热月平均29.7，最冷月平均3.5； 室外计算温度：夏季极端最高39.3，冬季极端最低-10.4； (2)相对湿度：最热月平均73%； (3)主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压0.35 kN/m2； (4)雨雪条件：年降雨量1410mm，日最大降水强度203mm/日； 暴雨降水强度3.77mm/s,100mm2；基本雪压0.55 kN/m2；1.1.3.2工程地质条件拟建场地各地层由上往下依次如下：(1) 耕表土：厚度0.3-5.0m；(2) 粉质粘土;厚度1.3-5.70m，承载力特征值180kPa；(3) 圆砾:厚度 1.0-4.0m，承载力特征值220kPa；(4) 强风化泥质粉砂岩：厚度1.0-14.6m，承载力特征值300kPa；(5) 中风化泥质粉砂岩：厚度未揭穿，承载力特征值1000 kPa； 地下水位：场地地下水类型主要为基岩裂隙水及岩溶水，主要分布于灰岩裂隙及溶洞之中，水位埋深7.1021.00m，具有承压性。滞水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.1.4建筑内容1、建筑内容本设计中盛办公楼设计，包括办公室、会议室、接待室等。1.1.5建筑构造处理1、墙体部分（1）内外墙体均采用200mm厚加气混凝土砌块。（2）墙身防潮：由于室内外高差为0.45m，因此设水平防潮层和垂直防潮层。做法详见建施或结施图。（3）勒脚处理：勒脚处用防水砂浆打底，其做法根据不同房间的地面做法相应变化。做法详见建施或结施图。2、 门窗部分窗采用推拉窗，门分镶板门、玻璃门。详见门窗表。3、屋顶：屋面为上人防水保温屋面，具体做法详见构造做法表。1.1.6工程具体做法1、室外台阶、踏步水磨石台阶，具体做法详见构造做法表。2、 地面、卫生间地面、楼面、卫生间楼面的做法详见建施的构造做法表。3、 内墙面、踢脚、顶棚的做法详见建施的构造做法表。4、 外墙面做法详见建施的构造做法表。1. 2结构设计说明1.2.1 结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。1.2.2 主要构件选型及尺寸初步估算1.2.2.1 主要构件选型 本工程主梁和柱子采用Q235B钢材,焊接材料应与之相适应,手工焊采用E43系列焊条（）梁板柱结构形式：H型钢主梁和次梁；H型钢柱；现浇钢筋混凝土楼板。（）墙体采用：加气混凝土砌块（）墙体厚度：外墙:200mm，内墙:200mm（）基础采用：柱下独立基础1.2.2.2 梁柱截面尺寸估算（） 框架梁本工程中，楼板采用现浇钢筋混凝土楼板，可视为刚性普板，能够阻止梁上翼缘的侧向失稳，因此不需要考虑梁的整体问题，只需满足其强度、刚度和局部稳定的要求，故本工程框架梁采用窄翼缘H型钢梁。初估其截面尺寸时，梁高可以根据荷载条件取跨度的1/20-1/15，梁翼缘宽度可以取梁高的1/6-1/2。本工程中纵、横向框架梁的跨度分别为3.6m和5.4m、2.1m。纵向主梁取HN 24812458。横向框架梁取HN 396199711和HN 1759058。（） 框架柱多层钢结构柱也通常采用H型钢截面。本工程初选边柱和中柱截面均为HW4004001321。 2. 结构计算书2.1 确定结构计算简图根据结构设计的特点，可取一榀典型横向框架做为计算单元，这里取轴框架进行计算，计算简图见图2.1.1。 图2.1.1 框架计算简图2.2 荷载统计2.2.1 恒载标准值2楼面：100mm厚C25钢筋混凝土板： 2.50KN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 0.40KN/m220mm厚地面砖： 0.55KN/m2吊顶荷载： 0.14KN/m2 合计 3.59KN/m2屋面：100mm厚C25钢筋混凝土板： 2.50KN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.40KN/m220mm厚硬泡聚氨酯： 0.07KN/m220mm厚水泥加气混凝土碎块： 0.37KN/m225mm厚干硬性水泥砂： 0.45KN/m210mm厚陶瓷地砖及基层： 0.05KN/m2 吊顶荷载： 0.14KN/m2合计 3.98KN/m2内墙：200mm厚加气混凝土砌块： 0.27.5=1.50KN/m28mm厚水泥砂浆找平层： 0.008202=0.32KN/m210mm厚1：1：6水泥石膏砂浆： 0.01142=0.28KN/m22mm厚 麻刀石灰面： 0.002142=0.056KN/m2合计 2.156KN/m2内墙自重为（偏于安全地取3600mm高）： 2.1563.6=7.76KN/m外墙：200mm厚加气混凝土砌块： 0.27.5=1.50KN/m2斩假石外墙面 0.5KN/m28mm厚水泥砂浆找平层： 0.008202=0.32KN/m210mm厚1：1：6水泥石膏砂浆： 0.01142=0.28KN/m22mm厚 麻刀石灰面： 0.002142=0.056KN/m2合计 2.656KN/m2外墙自重为： 2.6563.6=9.56KN/m 女儿墙：按外墙做法，高度为1200mm，自重为： 2.6561.2=3.19KN/m 2.2.2 活载标准值楼面： 2.0KN/m2 上人屋面： 2.0KN/m2.2.3 风压标准值 0.35KN/m2地面粗糙类别：C类风载体型系数按荷载规范取。2.2.4 雪荷载标准值 0.55KN/m2准永久分区。雪荷载不与活荷载同时组合，取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。2.3 荷载计算2.3.1 恒荷载标准值（1）顶层中柱节点集中荷载 G1=3.63.753.98=53.73KN（2）顶层边柱节点集中荷载 G2=3.62.73.98+1.23.62.656=50.16KN（3）标准层中柱节点集中荷载 G3=3.63.753.59=48.47KN（4）标准层边柱节点集中荷载 G4=3.63.753.59+3.33.62.656=69.32KN 梁自重 0.555KN/m 和 0.178KN/m 图2.3.1 恒载标准值计算简图 单位(集中荷载:KN 均布荷载KN/m) 2.3.2 活荷载标准值（1）顶层中柱节点集中荷载 G1=3.63.752.0=27KN（2）顶层边柱节点集中荷载 G2=3.62.72.0=20.16KN（3）标准层中柱节点集中荷载 G3=3.63.752.0=27KN（4）标准层边柱节点集中荷载 G4=3.62.72.0=20.16KN 图2.3.2活载标准值计算简图(活载满跨布置) 单位(集中荷载:KN 均布荷载KN/m)活荷载隔跨布置： 图2.3.3 活载标准值计算简图(活载布置在AB跨) 单位(集中荷载:KN） 图2.3.4 活载标准值计算简图(活载布置在BC跨) 单位(集中荷载:KN） 2.3.3 风荷载标准值风压标准值计算公式为： (2.3.1)本地区基本风压为：w0=0.35KN/m2由于基本自振周期大于0.25s，应考虑风压脉动对结构产生顺风向的风振的影响；地面粗糙类别为C类；风振系数根据高度不同取值也不同；查表得风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为-0.5； 所以应该先进行自振周期的计算，再计算各层风荷载。 2.3.4 地震作用标准值（1）重力荷载代表值（恒载+0.5活载）G5=341.28+46.44=387.72KNG4=G3=G2=423.74+58.05=481.79KNG1=464.88+58.05=522.93KN（2） 水平地震力作用下框架的侧移验算 E=2.06105N/mm2 横梁线刚度 5400mm跨HN#396199711 I=200106mm4i=EI/l=1.52.06105N/mm2200106mm4/5400mm=11.44103KN.m 横梁线刚度 2100mm跨HN#1759058 I=12.2106mm4i=EI/l=1.52.06105N/mm212.2106mm4/2100mm=1.795103KN.m 柱的线刚度底层：柱HW4004001321 高度 4800mm I=669106mm4i=EI/l=2.06105N/mm2669106mm4/4800mm=28.71103KN.m 其它层：柱HW4004001321 高度 3600mm I=669106mm4i=EI/l=2.06105N/mm2669106mm4/3600mm=38.28103KN.m框架梁柱线刚度如下图（单位103KN.m ）。 图2.3.6 线刚度示意图（） 框架柱的侧移刚度D值表2.3.1 23层D值的计算 D中柱0.2990.13544边柱0.1490.072464.1 表2.3.2 底层D值的计算 D中柱0.7970.4646935边柱0.3990.3755603.5 表2.3.3 各层D值汇总 D值层次柱类型23层（D值根数）（N/mm）底层（D值根数）（N/mm）边柱4928.211207中柱70881387012016.225077 （4）框架自振周期计算表2.3.4 基本周期T1的计算 层位5387.7212016.2387.720.03220.1662.03529.9224481.7912016.2869.510.07230.127861.577.871522.932250771392.440.05550.055529.021.61 取 能量法计算基本周期，为折减系数2.4 荷载作用下框架的内力分析2.4.1 恒载作用下框架的内力分析1（一） 恒载作用下框架弯矩计算（1）梁的固端弯矩对顶层7200mm跨主梁 ： 同理可得： （2） 对标准层7200mm跨主梁 ： 同理可得： （3）根据梁柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数如： 用弯矩分配法计算框架的内力，传递系数为，各节点分配二次即可。该框架结构对称、荷载对称，又属奇数跨，故在对称轴上梁的截面只有竖向位移（沿对称轴方向），没有转角，所以可取半边结构计算。计算步骤和计算结果见下表：83 表2.4.1 恒载力矩分配表上 柱下 柱梁右 粱左上 柱下 柱 粱右0.00 0.424 0.576 0.366 0.268 0.366 0.00 0.00 -177.13 177.13 0.00 0.00 -177.13 0.00 75.1 102.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.58 0 51.02 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.73 -11.85 -18.67 0.00 -13.67 -18.67 0.00 86.95-86.95209.480.00 -13.67 -195.8 0.2980.298 0.404 0.288 0.212 0.212 0.288 0.00 0.00 -138.1 138.10.00 0.00 -138.1 41.15 41.15 55.8 0.000.00 0.00 0.00 37.55 21.82 0.00 27.9 0.00 0.00 0.00 -19.48 -19.48 -26.41 -8.04-5.91-5.91-8.0459.2243.49-108.71157.96 -5.91 -5.91 -146.14 0.316 0.2540.43 0.3010.221 0.177 0.301 0.00 0.00 -138.1 138.1 0.00 0.00 -138.1 43.64 35.0159.38 0.000.000.000.0020.580.00 0.00 29.690.00 0.00 0.00 -6.50-5.23 -8.85 -8.94 -6.56 -5.26 -8.94 57.72 29.78 -87.57 158.85 -6.56 -5.26 -147.04 图2.3.8 恒载作用下的弯矩图（3） 梁的跨中弯矩：同理可得： （二） 恒载作用下框架剪力计算（1）梁的剪力计算 边梁 AB跨 7200mm ： 同理可算出: 中间梁 BC跨 7200mm： (2) 柱的剪力计算 (3) 柱的轴力计算 ： 图2.3.9 恒载作用下的轴力图与剪力图 单位：KN2.4.2 活载作用下框架的内力分析（一） 活载作用在AB跨框架弯矩计算（1）梁的固端弯矩对顶层7200mm跨主梁 ： 对标准层7200mm跨主梁 ： 用弯矩分配法计算框架的内力，传递系数为，各节点分配二次即可，起计算步骤和计算结果见下表2.4.2：表2.4.2 作用在AB跨力矩分配上 柱下 柱梁左 粱右上 柱下 柱 粱左0.00 0.424 0.576 0.366 0.000.268 0.366 0.00 0.00 -20.96 20.96 0.00 0.00 0.00 0.00 8.89 12.07-7.67 0.00-5.62 -7.67 0.00 15.62 -3.84 6.04 0.00 -10.110.000.00 -5 -6.78 1.490.00 1.261.490.00 19.51 -19.51 20.82 0.00 -14.47-6.180.298 0.298 0.404 0.288 0.2120.2120.288 0.00 0.00 -104.83 104.83 0.00 0.00 0.00 31.24 31.24 42.35 -30.19 -20.22 -20.22 -30.194.45 16.57 -15.1 21.18 -2.81 -11.59 0.00 -1.76 -1.76 -2.4 -1.95 -1.44-1.44 -1.95 33.93 46.05 -80 93.87 -24.47 -33.25 -32.14 0.316 0.254 0.43 0.301 0.221 0.177 0.301 0.00 0.00 -104.83 104.830.00 0.00 0.0033.13 26.63 45.07 -31.53 -23.18 -18.55 -31.55 15.62 0.00-15.78 22.54 -10.11 0.00 0.00 0.05 0.04 0.07 -3.74 -2.75 -2.2 -3.74 48.8 26.67 -75.47 92.1 -36.04 -20.75 -35.29 （2）梁的端部剪力计算 边梁 AB跨 7200mm ： 同理可算出: 中间梁 BC跨 7200mm： (3)梁的跨中弯矩：同理可得： (4) 柱的剪力计算 (5)柱的轴力计算 ： 图2.4.1 活载作用在AB跨梁的弯矩图 图2.4.2 活载作用在AB跨梁的轴力图 图2.4.3 活载作用在AB跨梁的剪力图 （二） 活载作用在BC跨框架弯矩计算（1）梁的固端弯矩对顶层7200mm跨主梁 ： 对标准层7200mm跨主梁 ： 用弯矩分配法计算框架的内力，传递系数为，各节点分配二次即可，计算步骤和计算结果见表2.4.3。（2）梁的端部剪力计算 中间梁 BC跨 7200mm ： 同理可算出: 边梁 AB跨 7200mm： 表2.4.3 作用在AB跨力矩分配上 柱下 柱梁左 粱右上 柱下 柱 粱左0.00 0.424 0.576 0.366 0.000.268 0.366 0.00 0.00 -20.96 20.96 0.00 0.00 0.00 0.00 8.89 12.07-7.67 0.00-5.62 -7.67 0.00 15.62 -3.84 6.04 0.00 -10.110.000.00 -5 -6.78 1.490.00 1.261.490.00 19.51 -19.51 20.82 0.00 -14.47-6.180.298 0.298 0.404 0.288 0.2120.2120.288 0.00 0.00 -104.83 104.83 0.00 0.00 0.00 31.24 31.24 42.35 -30.19 -20.22 -20.22 -30.194.45 16.57 -15.1 21.18 -2.81 -11.59 0.00 -1.76 -1.76 -2.4 -1.95 -1.44-1.44 -1.95 33.93 46.05 -80 93.87 -24.47 -33.25 -32.14 0.316 0.254 0.43 0.301 0.221 0.177 0.301 0.00 0.00 -104.83 104.830.00 0.00 0.0033.13 26.63 45.07 -31.53 -23.18 -18.55 -31.55 15.