毕业设计（论文）-济南市某高新企业单位办公楼（方案四）.doc

毕业设计说明书本科毕业设计说明书题 目：济南市某高新企业单位 办公楼（方案四） 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 前 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段。是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计可以将以前学过的知识重温回顾，对疑难知识再学习，对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练，具备从事相关工作的基本技术素质和技能。 钢结构框架是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构在施工过程中具有很大的优点，钢材的均质性能与同向性能都很好，是属于理想的弹性体，能够满足一般工程力学上的基本假定与施工要求。钢材它具有强度高、自重轻与刚度大的特点，因此钢结构建筑大多都是跨度大、超高与超重型建筑。钢材塑性高、韧性好、具有较大的变形能力，因此能更好的承受动力荷载。钢结构建筑工期较短，工业化程度较高，能够符合机械化程度较高与专业化生产的要求。随着社会的进步与发展，钢结构将会在各个领域得到更广泛的应用 毕业设计的三个多月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了AUTOCAD和结构设计软件PKPM，基本上达到了毕业设计的目的与要求。 框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，后面采用建筑结构软件PKPM进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。目 录摘 要IABSTRACTII第1章 建筑方案说明11.1 设计依据.11.2 工程概况.11.3 建筑设计.1 1.3.1 功能布置.1 1.3.2 技术设计.31.4 构造做法.4第2章 结构方案说明与计算62.1 工程概况.62.2 框架计算简图及梁柱线刚度.6 2.2.1 初步估计截面尺寸.6 2.2.2 框架计算简图.7 2.2.3 框架线刚度计算.72.3 荷载计算.8 2.3.1 恒荷载标准值计算.8 2.3.2 活载标准值计算.10 2.3.3 竖向荷载计算.10 2.3.4 风荷载计算.152.4 风荷载作用下的位移验算.16 2.4.1 侧移刚度D.16 2.4.2 风荷载作用下框架侧移计算.172.5 竖向荷载作用下的内力计算.18 2.5.1 恒荷载作用下的内力计算（弯矩二次分配法）.18 2.5.2 活载作用下的内力计算（满布活载，弯矩二次分配法计算）.272.6 水平荷载标准值作用下的内力计算.352.7 内力组合.392.8 结构构件验算.48 2.8.1 框架柱的验算.48 2.8.2 框架梁的验算.552.9 框架连接设计.57 2.9.1 梁与柱栓焊连接设计.57 2.9.2 次梁节点设计.58 2.9.3 柱脚设计.592.10 基础设计.61 2.10.1 A（D）柱下独立基础设计.61 2.10.2 B、C柱下联合基础设计.64 2.11 楼屋面计算.66 2.11.1屋面板计算.66 2.11.2楼面板计算.692.12 楼梯设计.72 2.12.1 楼梯段设计（底层）.72 2.12.2 平台板设计.74 2.12.3 平台梁设计.762.13.雨棚计算.77 2.13.1 荷载计算.77 2.13.2 内力计算.78 2.13.3 节点设计.78第3章 电算信息793.1 三维模型与荷载输入.793.2 SATWE运行及参数设置.813.3 JCAD操作.83结论86谢 辞87参考文献88摘 要本工程为山东省济南市某高新企业办公楼新建工程，设计使用年限50年,结构主体采用钢框架结构，楼板、楼梯、电梯井采用钢筋混凝土现浇结构,主体六层，抗震设防烈度为6度，场地类别为II类。主导风向为西南风，基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.30 kN/m2。 本设计选取轴所在的横向框架作为结构计算单元，先后进行了横竖向荷载下的内力分析、内力组合、施工图绘制等工作，具体包括：荷载统计，重力荷载代表值的计算，横向框架侧移刚度计算，风荷载作用下的位移验算，竖向荷载作用下框架内力计算，横向荷载作用下框架内力计算，框架的内力组合，框架梁、框架柱的强度及稳定性验算、框架梁柱节点的设计，柱下独立基础、标准层楼板、楼梯的配筋计算和平法施工图绘制。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业技术规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。认真贯彻了“安全、经济、适用、美观”的设计原则。 关键词：全钢框架结构；办公楼；结构设计IIJinan City, a high-tech enterprise unit officebuildings (scheme IV)ABSTRACT This engineering is a new construction for XINGAO office building in the city of Jinan, the design working life is 50 years. The main structure sues steel structure, the types offloor、stair、elevator shaft adopts the cast-in-place reinforced concrete structure.principal part is six story, seismic fortification intensity is 6 degrees, for site category II class. Leading the direction of the wind for southwest, the basic wind pressure of 0.45 kN/m2, basic snow pressure of 0.30 kN/m2 This designer selects the horizontal axis of the 12th as the calculation unit for structural framework , has conducted the analysis of the force internal、combination of internal forces、 preparation of construction drawing.edc of horizontal, vertical load.The specific is as follows： Load combination, the calculating of gravity representative values、horizontal frameworks lateral movement rigid、displacement calculation under wind load,The calculation of frameworks inernal force for vertical load and lateral load .The combination of internal forces framework .Checking the strength and stability of frame beam and frame column. Design the joints of the frame beam-column .The reinforcement calculation of the reinforcement of the floor slab and the floor of the standard floor under the column and construction general plan drawing During the design process,the entire structure has strictly abided by related professional technical specification request.Referencing to the relevant information and the newest national specification, all aspects of the design has an comprehensive scientific consideration Conscientiously implement the principles of “safe、economic、applicable、beauty”. Key words: steel frame structure;office building; structural design III第1章 建筑方案说明1.1 设计依据（1）设计任务书（2）办公楼建筑设计规范（3）建筑设计防火规范（4）民用建筑设计通则（5）房屋建筑制图统一标准（6）实用建筑设计手册（7）房屋建筑学1.2 工程概况（1）工程名称：济南市某高新企业办公楼（全钢框架结构）（2）工程位置：山东省济南市郊区（3）工程概况：工程总面积 6200，主体6层，局部7层，建筑总高25.8m，一层层高4.2m， 二至六层每层层高3.6m，室内外高差0.45m（4）结构形式：钢框架（5）建筑物等级： 耐火等级，三级；耐久性等级，二级（6）温度：济南年平均气温14.7。最冷月为1月，月平均气温为-0.4，最热月为7月， 月平均气温为27.5。极端最低气温为-14.9，极端最高气温为40.5。（7） 主导风向：主导风向西南、东北，其次是偏东、偏北和偏南，最少的是西北风，基本 压00.45 kN/m2（8） 雨雪条件：年平均降水量671.1mm，年日照时数2616.8小时，最大积雪深度22厘米设 计使用年限50年，环境类别一类。不考虑抗震设防。1.3 建筑设计1.3.1 功能布置（1）平面设计 本设计建筑平面为“一”字形，采用了内廊式组合形式。设计力求达到功能区分明确，使用方便，结构合理的要求，将楼梯、电梯置于建筑物中部。 一层设置大会议室2间（每间面积约90）；大办公室3间（每间面积约60）；小办公室4间（每间面积约30）；接待室1间（每间面积约60）；文印室、控制室各一间（每间约30）；楼梯两个、男女卫生间各两个、开水间、配电室、储藏室各一个（面积共约180），一层平面布置见图1.3.1。图1.3.1 一层平面布置图二层设置会客厅一间（每间面积约90）；大办公室3间（每间面积约60）；小办公室14间（每间面积约30）；楼梯两个、男女卫生间各两个、开水间、配电室、储藏室各一个（面积共约180），二层平面布置见图1.3.2。图1.3.2 二层平面布置图三、四层各设置会客厅一间（每间约30）；小会议室1间（每间面积约60）；大办公室3间（每间面积约60）；小办公室13间（每间面积约30）；楼梯两个、男女卫生间各两个、开水间、配电室、储藏室各一个（面积共约180），三、四层平面布置见图1.3.3。图1.3.3 三、四层平面布置图五、六层各设置会客厅一间（每间约30）；大办公室4间（每间面积约60）；小办公室13间（每间面积约30）；楼梯两个、男女卫生间各两个、开水间、配电室、储藏室各一个（面积共约180），五、六层平面布置见图1.3.4。图1.3.4 五、六层平面布置图 整座建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向4.8m，横向6.3m 的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。（2）立面设计 立面设计力求达到主体造型与城市环境相协调，充分体现办公建筑的风格特点，采用了竖线条方案，在立面上进行了局部的颜色变换，主要采用灰色，局部采用白色，以体现办公楼的庄重感。为了满足采光和美观要求，设置了较大面积的玻璃窗。1.3.2 技术设计(1)防火设计 本设计防火等级为三级。安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧，每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m，满足间距50m的要求。(2)抗震设计 本设计所处地区地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震分组为第三组，可以根据构造要求进行抗震设计。建筑的质量分布和刚度变化均匀，满足抗震要求。(3)防水设计 屋面防水 屋面防水等级为二级，采用两道防水设防，屋面做法详见建筑总说明，屋面排水采用女儿墙外排水，具体做法见建筑做法总说明。 卫生间防水 卫生间设置地漏，地面找坡2%，卫生间防水设计以不积水为原则。1.4 构造做法（1）屋面做法上人屋面 防水层 （刚性）30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厚水泥石灰胶渣砂浆3找平 保温层 80厚矿渣水泥 结构层 现浇钢筋混凝土板（2）楼面做法防滑大理石面砖 大理石面层，干水泥擦缝 30厚1：3干硬水泥砂浆结合层表面撒2厚素水泥 水泥浆结合层一道 120厚现浇钢筋混凝土楼板（3）外墙面做法粉刷墙面 饰面层（柔性耐水腻子涂料） 抗裂防护层（10厚抹面胶浆复合玻纤网格布） 保温层（60厚EPS保温层板） 粘结层（10厚水泥专用胶黏剂+锚栓） 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平）（4）内墙面做法水泥砂浆抹面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 饰面层（10厚混合砂浆刮大白）（5）散水做法细石混凝土散水（6）门窗：见建筑总说明 第2章 结构方案说明与计算2.1 工程概况 本工程为济南市某高新企业办公楼，柱网布置见图 2.1.1 所示，框架结构，一层层高4.2m，二至六层层高3.6m 。图2.1.1 柱网平面布置图（1）地质水文资料： 根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度1.4m左右的人工填土，以下为0.6m左右的粉质粘土，承载力的特征值为fak=150 kN/，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为fak=190kN/，将该层作为天然地基持力层。（2）全年主导风向：西南风 基本风压为：0.45kN/ 地面粗糙度：B类（3） 基本雪压为：0.30kN/（4） 土壤标准冻深：0.5米（5） 抗震设防烈度：6度（6）材料选用： 混凝土强度等级为C30、C20，钢筋为HPB300，钢材采用Q345。2.2 框架计算简图及梁柱线刚度2.2.1 初步估计截面尺寸本工程受力构件均采用 H 型钢构件（1）柱截面尺寸初选 根据底层柱长细比估算截面，初步估算基础埋深2.0m，基础高度0.95m，则底层柱l=（2.0-0.95)+0.45+4.2=5.7m柱截面尺寸根据长细比估计，初定长细比=100，柱子长为 5700mm，可得i=5.7cm，查表选定底层柱截面为HW3503501219，iy = 8.84cm（2）梁截面初选 框架主梁的高度根据跨度选用， h=()l= ()6300=420315mm ,查表选定主梁截面为HN3001506.59,次梁截面取用HN25012569。2.2.2 框架计算简图框架的计算单元取轴上的一榀框架计算。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，暂时定为-1.5m，二层楼面标高为4.2m，故底层柱高为5.7m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高）均为3.6，框架的计算简图见图 2.2.1 所示。 图2.2.1 框架的计算简图2.2.3 框架线刚度计算AB 、CD跨梁线刚度： i=1.5EcI/L=1.5Ec735010-8/6.3=1.7510-5Ec()BC跨梁线刚度： i=1.5EcI/L=1.5Ec735010-8/2.7=4.0810-5Ec()标准层线刚度： i=1.5EcI/L=1.5Ec4030010-8/3.6=11.1910-5Ec()底层柱线刚度： i=1.5EcI/L=1.5Ec4030010-8/5.7=7.0710-5Ec()令框架主梁AB、CD线刚度i=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为iCD梁=4.0810-5Ec/1.7510-5Ec=2.33i标准层柱=11.1910-5Ec/1.7510-5Ec=6.39i底层柱=7.0710-5Ec/1.7510-5Ec=4.04以框架梁柱的相对线刚度作为计算各节点杆端弯剧分配系数的依据。2.3 荷载计算2.3.1 恒荷载标准值计算（1) 屋面 防水层： （刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0kN/ 防水层： （柔性）三毡四油铺小石子 0.4kN/ 找平层： 15厚水泥砂浆 0.01520=0.3kN/ 找坡层： 40厚水泥石灰胶渣砂浆3找平 0.0414=0.56kN/ 保温层： 80厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16kN/ 结构层： 120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/ 装饰层： 吊顶及挂荷载 0.2kN/ 合计 6.62kN/（2) 各层走廊楼面 10mm面层 面层： 水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65kN/ 素水泥浆结合层一道 结构层： 120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/ 装饰层： 吊顶及挂荷载 0.2kN/ 合计 3.85kN/ (3) 楼面 大理石面层，水泥砂浆檫缝 面层： 大理石地面 30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16kN/ 水泥浆结合层一道 结构层： 120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/ 装饰层： 吊顶及挂荷载 0.2kN/ 合计 4.36kN/(4) 梁自重 主梁自重：HN3001506.59 0.5+37.39.810-3=0.87kN/m 次梁自重：HN25012569 0.5+29.79.810-3=0.79kN/m(5) 柱自重 柱子自重：HW3503501219 0.5+1379.810-3=1.84kN/m(6）外墙自重（刨去窗洞） 240厚加气混凝土砌块 0.247.5=1.8kN/ 内面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.2kN/ 饰面层（10厚混合砂浆刮大白） 0.0117=0.17kN/ 外面 饰面层（柔性耐水腻子涂料） 0.1kN/ 抗裂防护层（10厚抹面胶浆复合玻纤网格布） 0.0110=0.1kN/ 保温层（60厚EPS保温层板） 0.060.5=0.03kN/ 粘结层（10厚水泥专用胶黏剂+锚栓） 0.0110=0.1kN/ 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.2kN/ 合计 2.7kN/ 标准层外纵墙自重 2.7（3.6-0.3）4.8-1.51.82/4.8+0.95=6.82kN/m 标准层外横墙自重 2.7（3.6-0.3）=8.91kN/m 底层外纵墙自重 2.7（5.7-0.3-0.3）4.8-1.51.82/4.8+0.95=11.68kN/m 底层外横墙自重 2.7（5.7-0.3-0.3）=13.77kN/m(7) 内墙自重 240厚加气混凝土砌块 0.247.5=1.8kN/ 内面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.2kN/ 饰面层（10厚混合砂浆刮大白） 0.0117=0.17kN/ 外面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.2kN/ 饰面层（10厚混合砂浆刮大白） 0.0117=0.17kN/ 合计 2.54kN/ 标准层内墙自重 2.54（3.6-0.3）=8.38kN/m 底层内墙自重 2.54（5.7-0.3-0.3）=12.95kN/m(8) 女儿墙自重 240厚砖墙 0.2418=4.32kN/ 内面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.20kN/ 防水处理 0.25 kN/ 外面 找平层（10厚1:3水泥砂浆找平） 0.0120=0.20kN/ 防水处理 0.25kN/ 合计 5.22kN/2.3.2 活载标准值计算(1) 屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面 2.0kN/ 办公室楼面 2.0kN/ 电梯机房 7.0kN/ 卫生间 2.0kN/ 楼梯 3.5kN/ 走廊 2.5kN/(2) 雪荷载标准值Sk=1.00.30 =0.30kN/；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，由于本工程雪荷载较小，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。2.3.3 竖向荷载计算竖向荷载下框架板传荷载示意图见图2.3.1所示 图2.3.1 竖向荷载下板传荷载示意图（1）AB 、CD轴间框架梁 屋面板传荷载：（=0.38） 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图2.3.1 恒载：6.622.4（1-20.382+0.383）2=24.34kN/m 活载：2.02.4（1-20.382+0.383）2=7.35kN/m 楼面板传荷载 恒载：4.362.4（1-20.382+0.383）2=16.03kN/m 活载：2.02.4（1-20.382+0.383）2=7.35kN/m 梁自重：0.87 kN/m AB 、CD轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载=0.87+24.34=25.21kN/m 活载=板传荷载=7.35kN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载=0.87+16.03=16.90kN/m 活载=板传荷载=7.35kN/m（2）BC轴间框架梁 屋面板传荷载:（=0.28） 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图2.3.1 恒载：6.621.352=11.17kN/m 活载：2.01.352=3.38kN/m 楼面板传荷载 恒载：3.851.352=6.50kN/m 活载：2.51.352=4.22kN/m 梁自重：0.87kN/m BC轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载=0.87+11.17=12.04kN/m 活载=板传荷载=3.38kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载=0.87+6.50=7.37kN/m 活载=板传荷载=4.22kN/m（3）轴边框架连梁 屋面板传荷载： 板传至梁上的三角形等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图2.3,1 恒载：6.622.4=9.93kN/m 活载：2.02.4=3.00kN/m 楼面板传荷载 恒载：4.362.4=6.54kN/m 活载：2.02.42=3.00kN/m 梁自重：0.87kN/m 轴间边框架连梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙荷载=0.87+9.93+5.22=16.02kN/m 活载=板传荷载=3.00kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载+外纵墙自重=0.87+6.54+6.82=14.23kN/m 活载=板传荷载=3.00kN/m（4）轴间中间框架连梁 屋面板传荷载： 板传至梁上的三角形等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图2.3,1 恒载：6.622.4+6.621.35（1-20.282+0.283）=17.66kN/m 活载：2.02.4+2.01.35（1-20.282+0.283）=5.34kN/m 楼面板传荷载 恒载：4.362.4+3.851.35（1-20.282+0.283）=11.04kN/m 活载：2.02.4+2.51.35（1-20.282+0.283）=5.92kN/m 梁自重：0.87kN/m 轴间中间框架连梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载=0.87+17.66 =18.53kN/m 活载=板传荷载=5.34kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载+内纵墙自重=0.87+11.04+8.38=20.29kN/m 活载=板传荷载=5.92kN/m（5）A、D 轴纵向集中荷载的计算 顶层柱： 顶层柱恒载=屋面边框架连梁所传恒载=16.024.8=76.90kN 顶层柱活载=屋面边框架连梁所传活载=3.004.8=14.4kN 标准层柱： 标准层柱恒载=楼面边框连梁所传恒载=14.234.8=68.30kN 标准层柱活载=楼面边框连梁所传活载=3.004.8=14.44kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重（取HN3001506.59） =（11.68+0.87)4.8=60.24kN（6）B、C 轴纵向集中荷载的计算 顶层柱 顶层柱恒载=屋面边框架连梁所传恒载=18.534.8=88.94kN 顶层柱活载=屋面边框架连梁所传活载=5.344.8=25.63kN 标准层柱 标准层柱恒载=楼面边框连梁所传恒载=20.294.8=97.39kN 标准层柱活载=楼面边框连梁所传活载=5.924.8=28.42kN 基础顶面恒载=底层内纵墙自重+基础梁自重（取HN3001506.59） =（12.95+0.87）4.8=66.34kN（7）柱自重 标准层柱自重=（柱子自重+防火涂层）柱高=（1379.810-3+0.5）3.6=6.63kN 底层柱自重=（柱子自重+防火涂层）柱高=（1379.810-3+0.5）5.7=10.50kN竖向受荷总图见图2.3.2 图2.3.2 竖向受荷总图2.3.4 风荷载计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值其中基本风压kN/。风载体型系数。风压高度变化系数由表查得。本工程所在地为城市，所以地面粗糙度为B 类。取风震系数，风荷载计算过程如表2.3-1 和表2.3-2，风荷载下的受力简图见图2.3.3表2.3-1 正面风荷载计算表层数离地面高度ZB（kN）622.651.281.00.80.453.62.04.86.20519.051.221.00.80.453.63.64.87.59415.451.141.00.80.453.63.64.87.10311.851.051.00.80.453.63.64.86.5428.251.001.00.80.453.63.64.86.2314.651.001.00.80.454.653.64.87.13 表2.3-2 背面风荷载计算表层数离地面高度ZB（kN）622.651.281.0-0.50.453.62.04.83.88519.051.221.0-0.50.453.63.64.84.75415.451.141.0-0.50.453.63.64.84.44311.851.051.0-0.50.453.63.64.84.0928.251.001.0-0.50.453.63.64.83.8914.651.001.0-0.50.454.653.64.84.46图 2.3.3 风荷载示意图2.4 风荷载作用下的位移验算2.4.1 侧移刚度D各层柱的抗侧移刚度计