土木工程框架结构设计毕业论文 某公司办公楼.doc

毕业设计（论文）毕业设计（论文） 某公司办公楼 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20 年 月 日 摘 要 本课题为东营市华凌科技办公楼的设计，4 层，建筑面积约 3000m2， 长 42m，宽 16.8m，高 14.95m。采用钢筋混凝土框架结构。首先，根据设 计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法，确定结构计算简图，进行荷 载和内力计算，绘制了相应的内力图；其次，进行结构内力组合，确定结 构控制截面的弯矩、剪力和轴力设计值。最后，根据已经计算出的结构控 制截面的内力值，对梁、板、柱、基础等进行配筋计算，并绘制了相应的 结构施工图。同时，本文采用 PKPM 软件进行电算，以保证计算结果的可 靠性，并达到同手算结果对比、分析的目的。 关键词：关键词：框架结构；内力；配筋；控制截面 ABSTRACT The topic is the design of Hua Ling technology office building in DongYing city, four layers, the area of construction is about 3000m2, the length of the building is 42m, the width is 16.8m and the height is 14.95m. This building is reinforced concrete frame structure. First of all, according to architectural drawing of design, building material and method, determine schematic calculation, thus completing the load and internal forces calculation, drawing a map corresponding to the internal forces; Secondly, proceed the structure internal force combination, determine the structure control sectional bending moment, shearing force and ax force design value. Finally, according to already calculate structure control sectional internal force value, the beam, slab and columns, the foundation being reinforced, and the mapping of the corresponding structure construction plan. At the same time, we used the software PKPM to ensure the reliability of results, and achieve the purpose of analysis, contrast the result which was calculated by hand. Keywords：frame construction; internal force; reinforcement; control section 目 录 前 言1 第 1 章 设计资料2 1.1 工程概况2 1.2 设计标高2 1.3 气象资料2 1.4 工程地质资料2 1.5 抗震烈度2 1.6 墙身做法2 1.7 门窗做法2 1.8 所用材料2 第 2 章 结构布置和计算简图3 第 3 章 荷载计算5 3.1 恒载计算5 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值5 3.1.2 楼面框架梁线荷载标准值5 3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值6 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值6 3.2 活荷载计算8 3.2.1 屋面活荷载8 3.2.2 楼面活荷载8 3.3 风荷载计算9 3.4 地震作用计算10 3.4.1 重力荷载代表值计算10 3.4.2 框架刚度计算12 3.4.3 结构基本周期的计算14 3.4.4 多遇水平地震作用标准值计算14 3.4.5 横向框架弹性变形验算15 第 4 章 内力计算16 4.1 恒荷载作用下的内力计算16 4.2 活荷载作用下的内力计算21 4.3 风荷载作用下的内力计算24 4.4 水平地震作用下的内力分析27 第 5 章 内力组合30 第 6 章 截面设计31 6.1 梁的配筋计算31 6.1.1 边跨梁配筋计算31 6.1.2 中跨梁配筋计算33 6.2 框架柱配筋计算33 6.2.1 框架柱的纵向受力钢筋计算33 6.2.2 斜截面受剪承载力计算35 第 7 章 楼板设计与计算41 7.1 屋面板计算41 7.1.1 荷载计算41 7.1.2 按弹性理论计算41 7.2 楼面板计算42 7.2.1 荷载计算42 7.2.2 按弹性理论计算42 7.2.3 截面设计44 第 8 章 楼梯设计45 8.1 梯段板计算45 8.1.1 荷载计算45 8.1.2 截面设计45 8.2 平台板计算46 8.2.1 荷载计算46 8.2.2 截面设计46 8.3 平台梁计算47 8.3.1 荷载计算47 8.3.2 内力计算47 8.3.3 截面计算47 第 9 章 基础设计49 9.1 设计资料49 9.2 基础梁配筋计算49 9.3 翼板的承载力计算55 9.3.1 边基础翼板的承载力计算55 9.3.2 中基础翼板的承载力计算55 结 论57 致 谢58 参考文献59 附 录60 前言 1 前 言 毕业设计大学四年最后的实践性演练，对我们的综合素质和毕业后实 际工作能力、适应社会能力的提高有着不可忽视的作用。在毕业设计过程 中，能系统化的运用头脑里的知识框架，充分调动工作积极性，以及操作 制图能力等。 本次设计为钢筋混凝土框架结构，其中主要包括建筑设计和结构设计。 遵循由建筑到结构，再到基础的设计过程。 建筑设计根据地形及周边环境，合理布置建筑总平面，综合考虑各个 部分的具体使用要求，统筹相互间的关系和位置，使建筑各部分人流组织 通畅，建筑流线简捷、明确，以取得良好的使用效果、景观效果和经济效 果。然后进行立面造型、剖面设计。 结构设计包括确定结构体系与结构布置、根据经验对构件初估、确定 计算单元计算模型及计算简图、荷载计算、内力计算、基础设计等内容。 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，辅以一些计 算软件如 PKPM 的校正。设计时尽量做到安全、经济、适用的要求。 通过本次毕业设计，涉猎了大量的知识，查阅资料的能力大大提高， 手工绘图，上机制图的能力也逐渐巩固，由于时间相对紧张，让自己能够 更加充分合理的利用时间，使自己能更加有信心面对将来的工作和学习， 做好迎接未来挑战的准备。 设计资料 2 第 1 章 设计资料 1.1 工程概况 山东东营华凌科技公司办公楼，建筑总面积约为 3000m2。采用钢筋混 凝土框架结构，四层。 1.2 设计标高 室内设计标高0.00m，相当于绝对标高 6.00m，室内外高差 450mm。 1.3 气象资料 夏季室外计算温度：34.5，绝对最高温度：40，冬季室外计算温 度：-9，绝对最高温度：-22，最大降雨量：300mm，基本风压： 0.45kN/m2，主导风向：冬季：西北，夏季：东南。基本雪压：0.2kN/m2 ，最大冻深：500mm。 1.4 工程地质资料 地基允许承载力 R=90kN/m2，土类型为粉质粘土，类场地，最高地 下水位：自然地面以下 1.2m；地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀。 1.5 抗震烈度 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，类场地， 设计地震分组为第二组。 1.6 墙身做法 外墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块：厚 240mm；内墙采用蒸压粉煤 灰加气混凝土砌块：厚 200mm。 1.7 门窗做法 门厅处为铝合金门窗，其他均为木门、铝合金窗。 1.8 所用材料 混凝土 C25：，；HPB235 级钢筋： 2 mm/N 9 . 11 c f 2 mm/N27 . 1 t f ；HRB335 级钢筋：，=0.55。 2 y mm/210Nf 2 y mm/300Nf b 结构布置和计算简图 3 第 2 章 结构布置和计算简图 结构平面布置如图 2-1 所示。各梁柱截面尺寸如下： 图 2-1 结构平面布置 边跨梁：，取，。mm600 12 7200 12 l h600mmh250mmb 中跨梁：，取，。mm200 12 2400 12 l h400mmh250mmb 纵向框架梁：，取，。mm350 12 4200 12 l h400mmh250mmb 柱:=， cN f N A 2 108423.5mm2 . 1 9 . 0 9 . 11 10002 . 4)2 . 16 . 3(412 取。400mmmm400hb 板厚：，取。mm105 40 4200 40 l h100mmh 结构计算简图如图 2-2 所示。底层层高为 4.15m，各梁柱构件的线刚 度经计算后列于图 2-2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用， 取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩） 。 0 2II 0 I 结构布置和计算简图 4 AB、CD 跨梁：)m(1082.1202. 7/6 . 025 . 0 12 1 2 343 EEi BC 跨梁：)m(1026.106 . 2/4 . 025 . 0 12 1 2 343 EEi 上部各层柱：)m(1093 . 5 6 . 3/4 . 0 12 1 344 EEi 底层柱：)m(1014 . 5 15 . 4 /4 . 0 12 1 344 EEi 注：图中数字为线刚度，单位： 34 m10E 图 2-2 结构计算简图 荷载计算 5 第 3 章 荷载计算 3.1 恒载计算 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值 4 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 0.00410=0.04 2 m/kN 20 厚 1:3 水泥砂浆保护层 200.02=0.4 2 m/kN 水泥珍珠岩（最薄 40mm）2%找坡 0.1244=0.496 2 m/kN 100 厚憎水膨胀珍珠岩 0.14=0.4 2 m/kN 100 厚现浇楼板 250.1=2.5 2 m/kN 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 200.02=0.4 2 m/kN 15mm 厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 2 m/kN 屋面恒载 4.476 2 m/kN 边跨框架梁自重 0.250.625=3.75m/kN 梁侧粉刷 2（0.6-0.1）0.0217=0.34m/kN 边跨框架梁总重 4.09m/kN 边跨框架梁自重 0.250.425=2.5m/kN 梁侧粉刷 2（0.4-0.1）0.0217=0.204m/kN 中跨框架梁总重 2.704m/kN 因此作用在顶层框架梁的线荷载为： m/kN09 . 4 1414 CDAB ggm/704kN . 2 14 BC g m/kN799.182 . 4476 . 4 2424 CDAB gg m/kN638.116 . 2476 . 4 24 BC g 3.1.2 楼面框架梁线荷载标准值 水磨石地面 0.65 2 m/kN 100 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 2 m/kN 荷载计算 6 15mm 厚纸筋石灰抹底 0.01517=0.255 2 m/kN 楼面恒载 3.405 2 m/kN 边跨框架梁及梁侧粉刷 4.09 2 m/kN 边跨填充墙自重 0.25.5（3.6-0.6）=3.3m/kN 填充墙粉刷自重 （3.6-0.6）0.02217=2.04m/kN 中跨框架梁及梁侧粉刷 2.704m/kN 因此作用在中间层框架梁的线荷载为： m/43kN . 9 04 . 2 3 . 309 . 4 11 CDAB ggm/704kN . 2 1C B g m/301kN . 4 12 . 4405 . 3 22 CDAB gg m/853kN . 8 6 . 2405 . 3 2 BC g 3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5kN 边柱纵向框架梁粉刷 （0.4-0.1）20.024.217=0.8568 kN 1000 高女儿墙自重 10.244.25.5=5.544kN 1000 高女儿墙粉刷 4.20.02172=2.856kN 框架梁传来屋面自重 4.22.14.4760.5=19.739kN 顶层边节点集中荷载 39.50kN 44 DA GG 中柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5kN 中柱纵向框架梁粉刷 0.8568kN 纵向框架梁传来屋面自重 0.54.24.2/24.476=19.739kN 0.5(4.2+4.2-2.6)1.34.476=16.875kN 顶层中节点集中荷载： 47.97kN 44 CB GG 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 10.5kN 边柱纵向框架梁粉刷 0.8568kN 荷载计算 7 铝合金窗自重 2.42.30.5=2.76kN 窗下墙体自重 0.93.80.245.5=4.5144kN 窗下墙体粉刷 0.90.022173.8=2.3256kN 窗边墙体自重 1.42.30.245.5=4.2504kN 窗边墙体粉刷 1.40.0222.317=2.1896kN 框架柱自重 0.40.43.625=14.4kN 框架柱粉刷 0.920.023.617=1.1261kN 纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016kN 中间层边节点集中荷载 57.94kN DA GG 中柱纵向框架梁自重 10.5kN 中柱纵向框架梁粉刷 0.8568kN 内纵墙自重 （3.6-0.4）0.24.25.5= 14.784kN 墙粉刷 （3.6-0.4）0.022174.2=9.1392kN 扣除门洞重加上门重 -2.11(1.78-0.2)=-3.318kN 框架柱自重 14.4kN 框架柱粉刷 0.021173.6=1.224kN 纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016kN 0.5(4.2+4.2-2.6)1.33.405=12.837kN 中间间层中节点集中荷载 47.97kN CB GG 恒载作用下的计算简图如图 3-1 所示。 荷载计算 8 图 3-1 恒载作用下的计算简图 3.2 活荷载计算 3.2.1 屋面活荷载 2.1kN/m4.20.5 44 CDAB PP1.3kN/m2.60.5 4 BC P 2.205kN0.54.2/24.20.5 44 DA PP kN09 . 4 0.51.32.6)-4.2(4.20.50.54.2/24.20.5 44 CB PP 3.2.2 楼面活荷载 8.4kN/m4.22.0 CDAB PP6.5kN/m2.62.5 BC P 8.82kN2.04.2/24.20.5 DA PP 245kN.182.51.32.6)-4.2(4.20.52.04.2/24.20.5 CB PP 荷载计算 9 活荷载作用下的结构计算简图如图 3-2 所示。 图 3-2 活载作用下的计算简图 3.3 风荷载计算 风压标准值计算公式为（3-1） 0 ZSZ 因结构高度 H=14.85m30m，可取=1.0；=1.3；=0.45 Z S 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 2 m/kN 表 3-1 所示。其中 z 为框架节点至室外地面的高度，A 为一榀框架各层节 点的受风面积，计算结果如图 3-3 所示。 荷载计算 10 表 3-1 风荷载计算 层次 Z S Z（m）（kN/m2） 0 A（m2） S （kN W P ） 41.01.314.850.4511.760.745.09 31.01.311.250.4515.120.746.55 21.01.37.650.4515.120.746.55 11.01.34.050.4516.0650.746.95 图 3-3 风荷载作用下的结构计算简图 3.4 地震作用计算 3.4.1 重力荷载代表值计算 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为： 屋面梁处：=结构和构件自重+50%雪荷载 EW G 楼面梁处：=结构和构件自重+50%活荷载 E1 G 其中结构和构件自重取楼面上下 1/2 层高范围内（屋面梁处取顶层一半） 的结构和构件自重，各质点的重力荷载代表值及质点高度如图 3-4 所示。 荷载计算 11 图 3-4 质点重力荷载代表值及质点高度 各层荷载为： =屋面恒载+0.5 屋面雪荷载+屋盖纵横梁自重+屋面下半层的柱及墙 4 G 体自重+女儿墙自重 =4.47642.2417.04=3221.69 中中中 GkN =0.241(16.8+42)25.5+0.02(0.24+2)(16.8+42) 中中中 G 217=244.80kN =0.217.0442.24=143.95 中 GkN =0.40.425(1.8-0.1)42=285.6 中 GkN =0.2525(0.6-0.1)(7.02-0.4)21+0.022(0.6- 中 G 0.1)(7.02-0.4)2117+0.2525(0.6-0.1)(7.2-0.1-0.12)+ 0.022(0.6-0.1)(7.2-0.1-0.12)17+0.2525(0.4-0.1)(2.4- 0.2)11+0.022(0.4-0.1)(2.4-0.2)1117+0.2525(0.4- 0.1)(4.2-0.4)28+0.022(0.4-0.1)(4.2- 0.4)1728+0.2525(0.4-0.1)(4.2-0.2- 0.28)8+0.022(0.4-0.1)(4.2-0.2- 0.28)817+0.2525(0.7-0.1)(8.4-0.4)2+0.022(0.7- 荷载计算 12 0.1)(8.4-0.4)217 =434.4375+47.2668+21.8125+2.3732+45.375+4.9368+199.5+21.7056 +55.8+6.071+60+6.528 =905.80kN =0.2(1.8-0.6)(7.02-0.4)115.5+0.022(1.8- 中 G 0.6)(7.02-0.4)1715+0.24(1.8-0.6)(7.02- 0.4)45.5+0.2(1.8-0.6)(7.2-0.1-0.12)5.5+0.022(1.8- 0.6)(7.2-0.1-0.12)17+0.24(1.8-0.4)(4.2-0.4- 2.4)145.5+0.24(1.8-0.4)(4.2-0.2-2.4- 0.28)45.5+0.24(1.8-0.4)(2.4-0.2- 1.5)5.52+0.022(1.8-0.4)(2.4-0.2-1.5)172+0.2(1.8- 0.4)(4.2-0.4)135.5+0.2(1.8-0.4)(4.2-0.2- 0.28)35.5+0.022(1.8-0.4)(4.2-0.4- 2.4)1417+0.02(1.8-0.4)(4.2-0.2- 0.28)2174+0.022(1.8-0.4)(4.2- 0.4)1713+0.022(1.8-0.4)(4.2-0.2-0.28)173+0.2(1.8- 0.7)(8.4-0.4)5.5+0.022(1.8-0.7)(8.4- 0.4)17+0.24(1.8-0.7)(8.4-0.4-4.8)5.5+0.022(1.8- 0.7)(8.4-0.4-4.8)17 =96.122+81.029+41.944+9.214+5.696+36.221+9.757+76.076+17.186 +18.659+14.166+47.029+10.624+9.68+5.984+4.646+2.394+2.587+1.333 =490.35kN =+0.5+ 4 G 中中中 G 中中中 G 中 G 中 G 中 G 中 G =3221.69+244.80+0.5143.95+905.8+285.6+490.35=5220.22kN 同理得： =5984.88 3 G 2 GkN 荷载计算 13 =6132.68 1 GkN 3.4.2 框架刚度计算 考虑到现浇楼板的作用，中框架梁，边框架梁（为 0 2II 0 1.5II 0 I 不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩） 。计算过程表 3-2、3-3、3-4 所示。 表 3-2 梁的刚度 截面跨度惯性矩边框架中框架 类别 砼强度 等级 hb (m) L(m) 0 I (10-3m4 ) I (10-3m4 ) ( b i 4 10 kNm) I (10-3m4 ) ( b i 4 10 kNm) 边跨梁C25 0.25 0.6 7.024.56.752.699.03.59 中跨梁C25 0.25 0.4 2.61.331.9952.152.662.86 注：hEIib/ 表 3-3 柱的刚度 截面高度惯性矩线刚度 层号 砼强度 等级 hb (m) H(m) 0 I )m10( 43- hEIic/ (kNm) 4 10 K 2 12 h i D (kN/m) 3 10 边框架边柱（） 1 Z 2-43.62.131.661.620.4486.89 1 C25 0.40.4 4.152.131.441.870.6126.14 边框架中柱（） 2 Z 2-43.62.131.662.920.5939.12 1 C25 0.40.4 4.152.131.443.360.727.23 中框架边柱（） 3 Z 2-4C25 0.40.4 3.62.131.662.160.5197.98 荷载计算 14 14.152.131.442.490.6666.68 中框架中柱（） 4 Z 2-43.62.131.663.890.6610.15 1 C25 0.40.4 4.152.131.444.480.7697.12 表 3-4 框架总刚度 (kN/m)D 3 10 层号 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z (kN/m) D 4 10 2-427.5636.48135.66172.5537.225 124.5628.92123.56131.2430.828 3.4.3 结构基本周期的计算 本楼的主体总高度为 14.85m，且楼房的质量和刚度可采用底部剪力法 计算水平地震作用，为此必须先确定其基本周期。现用能量法计算，并考 虑非承重填充墙刚度的影响，取折减系数。其计算过程列于表 3-6 . 0 T 5。 表 3-5 能量法计算基本周期 层号)kN( i G D (kN/m) 4 10 )m(ui =(m) i u i j j u 1 iiu G 2 iiu G 45220.2237.2250.01400.1660866.333143.774 35984.8837.2250.03010.1519909.305138.154 25984.8837.2250.04620.1218729.15488.835 16132.6830.8280.07570.0757463.96335.101 23322.7-0.1660-2968.755405.864 得，=20.6=0.444s 4 1 4 1 2 1 /2 ii iiiiT uGuGT755.2968/864.405 荷载计算 15 3.4.4 多遇水平地震作用标准值计算 7 度第二组地震和类场地，s。4 . 0,08 . 0 max g T 7290 . 0)444 . 0 /4 . 0(08 . 0 )/( 9 . 09 . 0 1max1 TTg =0.444s1.4s 1 T56 . 0 g T 所以不考虑顶部附加水平地震作用，结构的总重力荷载为 23322.7，所以底部剪力为kN 1445 7 . 233227290 . 085 . 0 11 GGF eqek kN 各楼层水平地震作用标准值按下式计算 （3-2） EK j jj i i F HG HG F 4 1 楼层的地震作用标准值 和地震剪力标准值 的计算如表 3-6。 i F i V 表 3-6 地震作用标准值和地震剪力标准值 层次)kN( i G)m( i H iiH G)kN( i F)kN( i V 45220.2214.9578042.29517.76517.76 35984.8811.3567928.39450.66968.42 25984.887.7546382.82307.721276.14 16132.684.1525450.62168.851445 23322.7-217804.11445- 3.4.5 横向框架弹性变形验算 多遇地震作用下，横向框架层间的弹性验算结果列于表 3-7，其中楼 层间的地震剪力应取标准值。 表 3-7 层间弹性位移计算 层号 层间剪力 )kN( i V 层间刚度 )m/kN10( 4 i D )mm( ei u 层高 )m( i H iei Hu / e 荷载计算 16 4517.7637.2251.3913.61/2588 3968.4237.2252.6023.61/1384 21276.1437.2253.4283.61/1050 1144530.8284.6874.151/885 1/550 从表中验算知，故多遇水平地震作用的变形验算满足要 eiei Hu/ 求。 内力计算 17 第 4 章 内力计算 4.1 恒荷载作用下的内力计算 以一榀中框架为例，恒载作用下的内力计算采用分层法，这里以顶层 为例说明分层法的计算过程，其他层（中间层、底层）计算过程与顶层相 同。中柱的线刚度采用框架梁柱实际线刚度的 0.9 倍，按照固端弯矩相等 的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效为均布荷载。 顶层等效均布荷载为： 799 . 8 1)299 . 0 299 . 0 21 (09 . 4 )21 ( 32 24 32 4AB1 AB gaagg中 m/03kN . 0 2 m/kN98 . 9 1.6381 8 5 2.704 8 5 244BC1 BC ggg中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端 弯矩为： kNm82.267.0220.03 12 1 g 12 1 22 4 中中 lM AB kNm5.621.39.98 3 1 g 3 1 22 G4 中中 lM B kNm2.811.39.98