土木工程毕业设计（论文）-天达汽车公司办公楼结构、施工设计.doc

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计前 言全套图纸加扣3012250582 土木工程专业包括建筑工程、岩土工程、桥梁工程等。对土建工程，毕业设计是在学完全部理论课程，并完成了工艺流程实习，专业实习之后对房屋建筑工程中常见的典型房屋进行一次理论和实践相结合的相对完整的工程设计。毕业设计也是土木工程专业培养计划中最后一个主要的教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节。其主要目的有以下几方面：巩固、联系、充实、加深和扩大所学基础理论和专业知识。提高运用所学知识，解决实际问题的能力。提高创新能力以及正确地将独创精神与科学态度相结合的能力初步掌握专业设计工作的流程和方法。熟悉运用计算机等工具提高工作效率。养成严肃认真、刻苦钻研、事实求是的工作作风。毕业设计要求学生在指导教师的指导下，独立系统地完成一项工程设计或计算，解决与之相关的所有问题，熟悉相关规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和提高创新能力具有其他教学环节无法替代的重要作用。它的意义主要体现在：毕业设计在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练和提高综合实践能力与素质等方面，具有不可替代的作用；是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现；是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。毕业设计的质量也是衡量教学水平和学生毕业与学位资格认证的重要依据。毕业设计可以提高学生多方面的能力，包括综合应用所学知识的能力、发现和解决问题的能力、计算机应用能力、口头表达能力和协调合作能力；毕业设计可以缩短学生在未来工作岗位的适应期，能够使他们尽早的进入角色并发挥作用；毕业设计可以加强师生间的交流，发现教学上的不足，尽量缩小教与学的不同差异。结构设计计算过程以手算为主，辅以一些计算软件的校核；施工设计以掌握设计思想和各部分流程为主，各部分计算均为手算。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评斧正。 编者： 2014年 6 月12日 建筑设计部分1 建筑设计1.1 建筑设计概述天达汽车公司办公楼，总建筑面积4898，建筑总长度39.6m，宽度15.6m，建筑高度29.85m，共8层：底层层高4.2m，其他各层3.6m，无地下室。本工程是多层框架结构体系，耐火等级为二级，建筑抗震烈度7度，框架抗震等级为二级，围护结构采用炉渣混凝土小型空心砌块。1.2 建筑体型选择与平面布置1.2.1 设计原则建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。高层建筑体型还常常是街道、广场或城市某一个区域的构成中心。鉴于此，高层建筑体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。1.2.2 建筑造型根据设计原则，本设计采用“一”字型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。1.2.3 平面布置本设计在平面上对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。1.3 立面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面高于表现力的重要设计手法，在建筑立面上，构件或门窗具有统一性，给人们在视觉上得到朴实、敬业的效果。1.4 剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。在本设计中，底层层高4.2m，其他各层层高均为3.6m。1.5 垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是电梯和楼梯，对电梯的选用及其在建筑物中的合理布置，将使高层建筑的使用更加合理，同时还能提高工作效率。2 建筑设计说明2.1 建筑材料与构造说明：（1）外墙均为200厚炉渣混凝土空心砌块加80厚阻燃聚乙烯保温板，内墙也为200厚炉渣混凝土空心砌块。（2）屋面为上人屋面，防水等级为二级，防水层耐久年限为十五年。（3）凡墙与柱相接处均设拉结筋。（4）窗均设大理石窗台板。（5）地面为仿大理石。（6）走廊墙裙及房间均为一般抹灰，踢脚为大理石。（7）外墙做法为喷涂料。（8）办公室门为防火木门，颜色棕色；大门为一般白钢门。（9）铁制构件先刷防锈漆。木制构件先刷防火漆，底油两遍。（10）卫生间墙面采用白色瓷砖。（11）窗为塑钢窗。结构设计部分3 结构布置 3.1 设计资料 3.1.1 本工程位于长春市内，总建筑面积为4898，该工程的室内首层地面标高0.000 相当于绝对标高230.75m，室内外高差450mm。 3.1.2 本工程为钢筋混凝土框架结构，共八层，抗震设防烈度为7度。 3.1.3 本工程为二级建筑，耐火等级为二级。合理使用年限为50年。 3.2 结构选型 对于八层办公楼，可选用钢筋混凝土框架结构、混合结构、底层框架或内框架砖房结构。由于该建筑开间和进深较大、要求布置灵活，同时，考虑该建筑处于7度地震区，结构将承受纵横向水平地震作用，因此选用横向承重框架体系。 3.3 主要构件选型梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构墙体采用：外墙200厚炉渣混凝土空心砌块，15厚水泥砂浆找平85厚保温EPS板；内墙200或100厚炉渣空心砌块。楼屋面板均为现浇砼结构，假设采用砼的强度等级分别为：柱：C35 梁、板：C25 基础采用：桩承台基础；桩采用：预制混凝土管桩 3.3.1 梁柱截面尺寸估算1) 框架梁取跨度较大者进行计算，纵向框架梁的最大跨度为L=7800mm：取h(1/81/12)L975mm650mm，取h650mm；bh325mm217mm，取b300mm，满足b250mm，故纵向框架梁初选截面尺寸为：bh300mm650mm；横向框架梁的最大跨度为L=6300mm：取h(1/81/12)L787mm525mm，取h600mm；bh300mm200mm，取b300mm，满足b250mm，故横向框架梁初选截面尺寸为：bh300mm600mm，走道梁300mm450mm。 2) 次梁次梁跨度为L=6300mm：取h(1/81/14)L788mm450mm，取h500mm；bh250mm167mm，取b250mm，初选截面尺寸为：bh250mm500mm3) 框架柱高H3600mm：取h(1/61/12)H300mm600mm，本建筑抗震等级为二 级，轴压比限值0.75。要求： 柱子采用C35混凝土, N柱组合的轴力设计值； F按简支状态计算的柱的负载面积； qE折算在单位面积上重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kN/m2； 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内 柱取1.2； n验算截面以上楼层层数； Ac框架柱截面面积； fc混凝土轴心抗压强度设计值 为保证所选截面安全，取 中柱比边柱承担更多的荷载，各层柱子尺寸以中柱为准确定 中柱： 一层中柱： 故取一层中柱 二三四层中柱： 故取截面 五至八层中柱： 故取截面 表3-1 构件初选尺寸一览表 层次砼等级柱砼等级横向框架梁纵向框架梁次梁边柱中柱AB跨BC跨外梁内梁1-2C35C253-4C35C255-8C35C254 楼板的设计混凝土强度等级采用C25,fc11.9N/mm；钢筋采用HPB300级钢，f270N/mm，为满足刚度要求，连续双向板板厚hl/40且80mm,由于l3900mm，故h3900mm/4097.5mm且80mm,取h100mm，屋面板h=110mm。4.1 荷载收集屋面的恒荷载标准值：40厚细石混凝土刚性防水层 0.04m25kN/m=1.00kN/ m4厚APP改性沥青防水卷材 0.35kN/ m20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02m20kN/m=0.40kN/ m平均120厚炉渣珍珠岩找坡层 100.12 =1.2kN/ m80厚阻燃聚苯乙烯保温板 0.08m0.5kN/m=0.04kN/ m2厚SBS卷材隔气层，刷冷底子油两道 0.05kN/ m120厚钢筋混凝土屋面板 0.12m25 kN/m=2.75kN/m15厚混合砂浆抹灰 0.015m17kN/m=0.26kN/ m 屋面恒荷载标准值 gk =5.96kN/ m上人屋面活荷载标准值 qk = 2.0 kN/ m办公室楼面的恒荷载标准值 10厚仿理石地面砖面 0.01m27kN/m=0.27kN/ m30厚1:2.5干硬性水泥砂浆结合层 0.03m20kN/m=0.60kN/ m10厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 0.01m20kN/m=0.20kN/ m100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1m25kN/ m=2.5kN/m15厚混合砂浆抹灰 0.015m17kN/ m=0.26kN/m 办公室楼面恒荷载标准值 gk=3.83kN/m活荷载：办公室 qk=2.0kN/ m 走廊 qk=2.5kN/m卫生间楼面恒荷载标准值10厚防滑地砖干水泥擦缝 0.27kN/m20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉 0.4kN/m20厚细石混凝土随打随抹 0.5kN/m4厚SBS卷材防水层 0.35kN/m30厚C20细石混凝土找坡层 0.75kN/m100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125kN/ m=2.5kN/ m15厚混合砂浆抹灰 0.015m17kN/ m=0.426kN/ m 卫生间楼面永久荷载标准值 g=6.03kN/ m活荷载 q=2.5 kN/ m普通房间当可变荷载起控制作用下荷载设计值：恒荷载： g =1.2 g=1.23.83kN/ m=4.6kN/ m活荷载： q=1.4 q=1.42.0kN/ m=2.8kN/ m 荷载总设计值： g + q=4.6 kN/ m+2.8kN/ m=7.4kN/ m 卫生间楼面：当可变荷载起控制作用下的荷载设计值：恒荷载： g =1.2 g=1.26.03kN/ m= 7.24kN/ m活荷载： q =1.4 q=1.42.5 kN/ m=3.5kN/ m荷载总设计值： g + q =7.24 kN/ m+3.5kN/ m= 10.74kN/ m 4. 2 楼板内力及配筋计算楼板划分如下图所示 图4-1 楼板划分图4.2.1 卫生间弯矩计算 卫生间板按双向板弹性方法计算：在求各区格板跨中弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋 盘式布置计算，取荷载： 号板为邻边简支，邻边固定，计算简图： 图4-2 号板计算简图 当泊松比时， 当泊松比时， 支座： 按恒载和活载均满布各区格板计算 图4-3 号板支座处计算简图 号板为三边固定，一边简支，计算简图：，当泊松比时， 图4-4 号板计算简图当泊松比时，支座：计算简图如右图所示 图4-5 号板支座处计算简图4.2.2 办公室和走廊 办公室按弹性理论方法计算：号板为邻边简支，邻边固定，计算简图：，当泊松比时， 图4-6 号板计算简图当泊松比时，支座： 按恒载和活载均满布各区格板计算 图4-7 号板支座处计算简图号板为三边固定，一边简支，计算简图：，当泊松比时， 图4-8 号板计算简图当泊松比时，支座： 按恒载和活载均满布各区格板计算 图4-9 号板支座处计算简图号板为邻边简支，邻边固定，计算简图：， 当泊松比时， 图4-10 号板计算简图当泊松比时，支座： 按恒载和活载均满布各区格板计算 图4-11 号板支座处计算简图号板，按单向板计算取一米板带，计算简图如右图：恒荷载和活荷载取值： 图4-12 号板计算简图取g+q=7.8kN/ m，支座：跨中：支座配筋：（板厚90） ，取0.1 跨中配筋： 按构造要求配筋8200 1-2支座： 2-3支座： 2-4支座： 3-4支座： 2-6支座： 2-2支座： 1-5支座：取8.78 2-5支座：取6.43 4-5支座：取7.83 5-6支座：取8.45 板的配筋计算： 各双向板截面有效高度:板，, 支座，按公式计算钢筋截面面积，计算结果如表4-1、 4-2所示：(板筋选用HPB300，) 表4-1 楼板跨中配筋计算表截 面/mm钢筋面积选配钢筋实配B1方向6.5475336 8140359方向3.36651978200251B2方向5.46752818170296方向 2.57651518200251B3方向5.49752828170296方向3.26651928200251B4方向4.35752248200251方向2.33651378200251B6方向3.976752058200251方向4.04652388200251B5横方向3048160314纵方向构造分布筋6250141 表4-2 楼板支座配筋计算表截面/mm钢筋面积选配钢筋实配1-210.59755458/101105851-58.78754528/101404602-29.0875 4678/101304952-38.645754458/101404602-47.57753898/101604032-56.437533181503352-68.755754508/101404603-49.2804738/101304954-57.83804038/101604035-68.45804358/10140460注： 1板砼采用C25；2 相差不远的钢筋进行了归并。最小配筋率，最小配筋面积按构造 8200进行配筋。5 一榀横向框架的内力分析 5.1 截面尺寸本建筑框架柱网平面布置较规则，本部分设计仅选择中间位置的一榀横向框架KJ 4进行设计计算,该榀框架的计算单元如图3-1的阴影范围. 5.2 材料选用混凝土：各层梁采用C25混凝土， 柱采用C35混凝土, , 。 钢筋:梁纵筋采用HRB335,柱纵筋采用HRB400，箍筋均采用HPB300. 图5-1 横向框架计算单元框架柱截面尺寸： 底层柱： 650mm650mm; 24层柱：600mm600mm; 58层柱：500mm500mm.框架梁截面尺寸：A轴B轴间主梁：bh=300mm600mm; B轴C轴间主梁: bh=300mm450mm;次梁：bh=250mm500mm.确定柱高：底层柱高取承台顶面到一层梁顶面，其余层柱高取H=3.6m 5.3 刚度计算 表5-1 梁线刚度计算表类别层次EcN/mm2bhmmmmI0mm4LmmEcI0/LN.mm1.5EcI0/LN.mm2EcI0/LN.mm边横梁1-82.81043006005.410963002.410103.610104.81010走道梁1-82.81043004502.310924002.65810103.98710105.3161010 表5-2 柱的线刚度计算表层次/mmEc/N/mm2bh/mmmm/mm4/N.mm155506506501.4888.4432-436006006001.089.455-836005005005.2084.55表5-3 中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱2根中柱2根DijDij10.5680.416136831.20.53117466 2-40.5070.202176751.070.34930537.5 5-81.050.344145152.220.52622194 图5-2 侧移刚度计算简图 表5-4 横向框架层间侧移钢度()层次1 2-4 5-8622989642573418 5.4 荷载计算 5.4.1 屋面框架梁：40厚细石混凝土刚性防水层 0.04m25kN/m=1.00kN/ m4厚APP改性沥青防水卷材 0.35kN/ m20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02m20kN/m=0.40kN/ m平均120厚炉渣珍珠岩找坡层 100.12 =1.2kN/ m80厚阻燃聚苯乙烯保温板 0.08m0.5KN/m=0.04kN/ m2厚SBS卷材隔气层，刷冷底子油两道 0.05kN/ m110厚钢筋混凝土屋面板 0.11m25 kN/m=2.75kN/m15厚混合砂浆抹灰 0.015m17kN/m=0.26kN/ m 屋面板均布恒荷载标准值 gk =5.96kN/ m AB跨框架梁自重： 框架梁抹灰： 框架梁自重标准值： BC跨框架梁自重： 框架梁自重： 抹灰重： 框架梁自重标准值： AB跨屋面梁上恒荷载标准值： BC跨屋面梁上恒荷载标准值： 屋面为上人屋面，屋面活荷载 AB跨屋面梁上活荷载标准值： BC跨屋面梁上活荷载标准值： 5.4.2 屋面纵向梁作用于柱顶的集中荷载： 女儿墙自重标准值： 纵向框架梁自重标准值： 纵向框架梁自重： 抹灰： 纵向框架梁自重标准值： 次梁自重： 抹灰： 次梁自重标准值： A轴纵向框架梁传来横载标准值： 女儿墙自重： 纵向框架梁自重： 次梁自重： 屋面恒荷载传来： B轴纵向框架梁传来恒载标准值 纵向框架梁自重： 次梁自重： 屋面恒荷载传来： A轴纵向框架梁传来活荷载标准值 屋面活荷载传来： B轴纵向框架梁传来活荷载标准值 A轴纵向框架中心往外侧偏离柱轴线50mm偏心，由此产生的节点弯矩 屋面梁荷载简图如图所示图5-3 屋面梁恒荷载简图 图5-4 屋面梁活荷载简图 5.4.3 楼面框架梁 楼面均布荷载： 10厚仿理石地面砖面 30厚1:2.5干硬性水泥砂浆结合层 10厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 100厚现浇钢筋混凝土楼板 15厚混合砂浆抹灰 楼面均布恒荷载标准值 内隔墙自重： 200厚粉炉渣砼空心砌块 15厚双面抹灰 合计 内隔墙自重标准值 AB跨楼面梁上恒荷载标准值 BC跨楼面梁上恒荷载标准值 AB跨楼面梁上活荷载标准值 BC跨楼面梁上活荷载标准值 5.4.4 楼面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载： 外墙自重标准值： 墙重 ： 2-8层 1层 窗重： 2-8层 1层 合计 2-8层 1层 内墙自重标准值： 墙重：2-8层 1层 门重： 合计 2-8层 1层 A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值 外纵墙重 纵框梁自重 次梁自重 楼面恒荷传来 B轴轴纵向框架梁传来恒荷载标准值 内纵墙重 纵框梁自重 次梁自重 楼面恒荷传来 A轴纵向框架梁传来活荷载标准值 B轴轴纵向框架梁传来活荷载标准值 A轴纵向框架梁偏心产生节点弯矩 楼面梁荷载简图图5-5 楼面梁恒荷载简图图5-6 楼面梁活荷载简图 5.4.5 柱自重：（砼重度考虑柱外抹灰，取） 底层柱： 2-4层柱： 5-8层柱： 5.5 恒荷载作用下的内力分析 梁端、柱端弯距采用弯距二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时只取半框架。 BC跨分为两半，跨度1.2m，中间改用滑动支座，梁的线刚度：，相对线刚度2.335.5.1 梁固端弯距 将梯形荷载折算成等效均布荷载 则顶层：AB跨 BC跨： 其它层：AB跨 BC跨 5.5.2弯矩分配系数（以顶层为例） A8节点 B8节点 5.5.3 恒荷载作用下的内力计算 弯矩计算过程如图5-7所示，所得弯矩图如图5-8， 图5-7 恒荷载作用下框架弯矩的二次分配 表5-5 恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱860.3 3.5 -10.059.3 61.3 3.5 256.7 281.9 258.5 283.7759.3 3.5 -0.3 0.059 59.6 3.5 485.7 510.9 526.6 551.8659.3 3.5 -0.3 0.059 59.6 3.5 675.3 700.5 789.9 815.1 559.3 3.5 -0.4 0.058.9 59.7 3.5 864.8 890 1053.31078.5459.3 3.5 -0.20.059.1 59.5 3.5 1054.5 1090.8 1316.4 1352.7359.3 3.5 -0.10.059.2 59.4 3.5 1255.4 1291.71590.7 1627 259.3 3.5 -0.1 0.059.2 59.4 3.5 1456.3 1492.6 1865.1 1901.4159.3 3.5 -0.2 0.059.1 59.5 3.5 1657.1 1722.8 2139.62205.3弯矩调幅：竖向荷载梁端调幅系数取0.8，跨中弯距取调幅后的梁端弯距和跨内实际荷载求得。弯矩图中括号内的数值表示调幅后的弯矩值，以第一层顶梁AB跨中弯矩为例，说明跨中弯矩求法。梁端弯矩调幅后跨中弯矩 对BC跨，为防止跨中正弯矩过小，取简支梁跨中弯矩的为跨中正弯矩，有各层计算结果如下表所示： 表5-6 弯矩调幅后弯矩表A支座AB跨中B左支座B右支座BC跨中-41.677.347.8-190.7-49.855.351.4-11.50.7-48.556.350.6-11.80.7-47.856.950.2-120.7-51.35452.5-9.60.7-53.452