土木工程毕业设计（论文）-前进大厦办公楼结构、施工设计.doc

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计前 言全套图纸加扣3012250582 本毕业设计是在学完全部基础理论和专业理论课程，并完成了工艺操作实习，专业实习，以及混合结构房屋设计，单层工业厂房设计，施工组织设计，施工预算等课程设计，既已具备了一定的专业理论知识以及实践技能的基础上进行的前进大厦办公楼结构、施工设计，是通过综合运用已学的专业知识，对房屋建筑工程中常见的钢筋混凝土框架结构的房屋进行一次理论联系实际的比较完整的工程设计，以进一步熟悉和掌握房屋建筑工程是设计和计算机应用等技能，从而达到提高综合运用知识的能力，提高分析和解决实际工程问题能力的目的。整个设计包括二个部分：结构设计和施工设计，结构设计主要包括框架梁、柱设计，屋面板，楼面板设计，基础和楼梯设计；施工设计包括一份投标书，工程量清单计价表，施工组织设计，施工进度计划表。因此这是一次非常完备的理论与实际相结合的全面训练。但是，在设计过程中，由于经验的不足和时间的仓促，缺点错误在所难免，敬请各位老师和同学批评和指正。编者： 2013年6月21日结构设计部分1 工程概况1.1 工程名称前进大厦办公楼1.2 设计资料 1.2.1 结构类型 框架结构 1.2.2 建筑地点 吉林省长春市 1.2.3 建筑规模 建筑层数为9层，建筑总面积为8585.53,建筑总高度为30.00m。 1.2.4 气象条件 基本风压：0.65KN/m2 ， 基本雪压：0.35KN/m2。 1.2.5 工程地质条件建筑场地位于市区内，场地地势平坦，由钻探资料探明场区地层由上而下分别为：（1）杂填土：含有大量砖石碎块和人工垃圾，厚约1.3米；（2）粘土：棕黄色，稍湿，呈可塑状态，厚约3.8米；（3）淤泥质土：黑灰色，含有大量腐植质，呈流塑状态，厚约5.0米；（4）粉质粘土：呈可塑状态，厚约4.1米。（5）粘土：呈硬塑状态，未穿透。各类土的主要物理力学性质指标见表1-1。表1-1 土的物理力学性质指标层次土层名称土层厚度(m)土的天然密度(t/m3)土的天然含水量(%)孔隙比e塑性指数IP液性指数IL土的内摩角(度)土的粘聚力C(kPa)压缩模量ES(MPa)承载力特征值fak(KPa)1杂填土1.31.682粉质粘土3.81.87240.72140.625129.01603淤泥质土5.01.75401.5191.2105.03.0954粉质粘土4.11.90280.72190.52726.512.52655粘土未穿透1.96260.7200.2284514.62901.2.6 地下水情况本场区地下水属潜水，水位高程为-2.4米，略受季节的影响，但变化不大。根据该场区原有测试资料，地下水无腐蚀性。1.2.7 抗震条件场地类别类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组第一组。1.2.8 地形条件基地地势平坦，邻近城市干道，城市上、下水及电煤气管网在附近通过。2 结构布置及计算简图前进大厦办公楼，总建筑面积8585.53，建筑总长度51.15m，宽度18.65m，建筑高度30.00m，共9层：1层3.6m，29层3.3m，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。2.1 结构布置(1) 结构形式：全现浇钢筋混凝土框架结构；图2-1 标准层结构平面布置图(2) 承重方案：框架梁柱；(3) 材料选用：框架柱混凝土强度等级首层C35 ，29层C30, ；框架梁混凝土强度等级C30，；楼板混凝土强度等级C30, 。钢筋为框架梁和框架柱的受力纵向钢筋均采用HRB335，；其余钢筋一律采用HPB300，。2.2梁柱截面尺寸初步确定2.2.1梁的截面尺寸横梁：AB跨，CD跨：h=（）=（）7200=600900mm，取h=650mm，b=（）=（）650=216.7325mm，取b=300mm。 BC跨： bh=300mm550mm纵梁： bh=300mm650mm次梁： bh=250mm600mm2.2.2柱的截面尺寸估算柱的混凝土采用C35，。柱子截面尺寸按公式： （其中） 根据规范，设防烈度为7度，抗震等级为二级，其轴压比限值；各层重力荷载代表值取:,均按中柱考虑初选柱截面，中柱地震作用轴压力增大系数，则： 取h=600mm600mm。29层按bh=500mm500mm取。综合上述，框架柱截面如下表2-1：表2-1 柱子截面尺寸柱子位置截面尺寸bh(mmmm)第1层60060029层5005003 楼盖、屋盖的设计板厚均为100mm,楼板中的混凝土均为C30，钢筋均为HPB300。3.1荷载计算3.1.1荷载收集恒荷载标准值(1) 普通房间楼面永久荷载标准值防滑地面砖 0.55kN/ 15mm厚1:3水泥砂浆打底 0.01520.0 KN/=0.3kN/100厚现浇钢筋混凝土楼面板 0.1m25KN/=2.5kN/15mm厚混合砂浆抹面 0.015m17KN/=0.255kN/ 恒荷载标准值： 3.605kN/ 恒荷载设计值g： 1.23.605kN/=4.326kN/ (2) 卫生间楼面永久荷载标准值10mm厚防滑地面砖干水泥擦缝 0.35kN/ 20mm厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 0.02m20KN/=0.4kN/ 100厚钢筋混凝土楼板 0.1m25KN/ =2.5kN/20厚混合砂浆抹灰 0.02m17KN/=0.34kN/ 恒荷载标准值： 3.59kN/ （3）屋面永久荷载标准值：35厚500500预制钢筋混凝土大阶砖 0.035m25KN/ =0.875 kN/20mm厚粗砂隔离层 0.02m17KN/ =0.34 kN /4mm厚APP改性沥青防水卷材防水层 0.3kN/20mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.02m20KN/ =0.4k/1:10厚水泥膨胀珍珠岩找坡层 0.4kN/80mm厚聚乙烯苯板保温层 0.08m0.5KN/=0.040kN/ 1道4mm厚APP改性沥青防水卷材防水层 0.30kN/ 20mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.02m20KN/=0.4kN/100mm厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.1m25KN/ =2.5kN/20mm厚混合砂浆刮大白两遍 0.02m17KN/=0.3kN/恒荷载标准值： =5.90kN/活荷载标准值： 走廊、卫生间：2.5kN/ 屋面、办公室：2.0kN/活荷载设计值q： 屋面、办公室： 1.42.0=2.8 kN/走廊、卫生间： 1.42.5=3.5 kN/荷载设计值合计P： 屋面、办公室：g + q=4.326+2.8=7.126 kN/ 走廊、卫生间：g + q=4.326+3.5=7826 kN/3.1.2楼面采用塑性方法计算，卫生间楼面采用弹性方法计算.区格分布见标准层楼板区格分布如图3-1： 图3-1板平面布置图3.2 楼板配筋计算楼板混凝土等级采用C30, f14.3N/mm；钢筋采用HPB300级钢，f270N/mm，取h100mm。弯矩计算采用塑性方法计算平行于方向板中心单位板宽内的弯矩；平行于方向板中心单位板宽内的弯矩；固定中点沿方向单位板宽内的弯矩；固定中点沿方向单位板宽内的弯矩。3.2.1 以B-1、B-2 (双向板)的塑性理论计算为例，其它相似区格的计算方法。B-1 支承方式：二边固定，二边简支。计算跨度：l3.60.150.125=3.325m l7.60.150.15=7.3m nl/ l7.3m/3.625m2.20,取0.21,2。采用分离式配筋，故得跨中及塑性绞线上的总弯矩为：B-1为角区格，内力折减系数为1由公式得： 解得：3.77kNm/m故得：0.213.77 kNm/m0.79kNm/m23.77 kNm/m7.54kNm/m ； 00； 20.79 kNm/m =1.58kNm/m 。B-2支承方式：三边固定，一边简支。计算跨度：l3.60.150.125=3.325m l7.60.150.15=7.3m nl/ l7.3m/3.625m2.20,取0.21,2。采用分离式配筋，故得跨中及塑性绞线上的总弯矩为：B-2为边区格，内力折减0.85由公式得：解得：3.07kNm/m故得：0.213.07 kNm/m0.64kNm/m23.07 kNm/m6.14kNm/m ； 020.64kNm/m =1.28kNm/m 。3.2.2 B-12、B-13 (双向板)的弹性理论计算在求板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算。取荷载： 在求支座最大负弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算。取荷载： 计算简图及计算结果见下表：表3-1 板配筋计算表区格B-123.325m/7.3m=0.50计算简图跨内=0(0.04085.726+0.09651.4)3.325=4.08 kN.m/m(0.00285.726+0.01741.4)3.325=0.45 kN.m/m=0.24.08 KN/m2+0.20.45 KN/m2=4.17 kN.m/m0.45 KN/m2+0.24.08 KN/m2=1.23 kN.m/m表3-2 板配筋计算表板B-120.50计算简图支座0.08367.1263.325=6.59 kN.m/m0.05697.1263.325=4.48 kN.m/m表3-3区格B-133.325m/7.3m=0.50计算简图跨内=0(0.05595.726+0.09651.4)3.325=5.03 kN.m/m(0.00795.726+0.01741.4)3.325=0.45 kN.m/m=0.25.03 KN/m2+0.20.45 KN/m2=5.12 kN.m/m0.45 KN/m2+0.25.03 KN/m2=1.46 kN.m/m表3-4 板配筋计算表板B-130.50计算简图支座0.11797.1263.325=9.29 kN.m/m0.07867.1263.325=6.19 kN.m/m3.3 配筋计算各区格板的跨中及支座弯矩既已求得，取截面有效高度h0180mm, h02 70mm,即可近似按Asm/(0.9fyh 0)，fy300N/mm计算钢筋的截面积，计算结果如下表 3-5示：表 3-5 双向板配筋图截 面m(kN.m)（mm）() 选配钢筋实配 （）跨中跨 中 B1L01方向3.77 80 160.46 8200251 L02方向0.79 70 37.83 8200251 B2L01方向3.07 80 130.14 8200251 L02方向0.64 70 30.62 8200251 B3L01方向3.94 80 170.04 8200251 L02方向0.79 70 40.24 8200251 B4L01方向0.75 80 31.80 8200251 L02方向0.54 70 25.81 8200251 B5L01方向6.87 80 331.47 8150335 L02方向2.61 70 125.21 8200251 B6L01方向1.37 80 57.52 8200251 L02方向0.16 70 7.63 8200251 B7L01方向1.16 80 48.64 8200251 L02方向0.61 70 29.18 8200251 B8L01方向0.83 80 34.74 8200251 L02方向0.43 70 20.54 8200251 B9L01方向1.28 80 53.71 8200251 L02方向0.15 70 7.15 8200251 B10L01方向4.17 80 177.90 8200251 L02方向1.23 70 59.09 8200251 B11L01方向5.12 80 219.66 8200251 L02方向1.46 70 70.26 8200251 截 面m(kN.m)（mm）()选配钢筋实配 （）支座 支 座 支座 B1B1-B17.5480328.38150335B1-B27.5480328.3 8150335B1-B61.588066.41 8200251B1-B81.588066.41 8200251B1-楼7.5480328.3 8150335B2B2-B16.1480265.048150335B2-B26.1480265.04 8150335B2-B61.288053.71 8200251B2-B71.288053.71 8200251B2-B81.288053.71 8200251B2-B91.288053.71 8200251B3B3-B47.8880348.42 10200393B3-B80.868036 8200251B3-楼7.8880348.42 10200393B4B4-B31.58063.87 8200251B4-B51.58063.878200251B4-B91.088045.27 8150335B4-楼1.58063.87 8150335B5B5-B413.7480653.5 12150754B5-B95.2280221.43 8150335B5-B1013.7480653.5 12150754B5-楼13.7480653.5 12150754B6B6-B10.328013.36 8200251B6-B20.328013.36 8200251B6-B72.7480115.93 8200251B6-B92.7480115.93 8200251B7B7-B21.228051.18 8200251B7-B62.328097.92 8200251B7-B82.328097.92 8200251B7-B92.328097.92 8200251B7-楼1.228051.18 8200251B8B8-B10.868036 8200251B8-B20.868036 8200251B8-B30.868036 8200251B8-B71.668069.8 8200251B8-B91.668069.8 8200251B9B9-B20.38012.52 8200251B9-B40.38012.52 8150335B9-B50.38012.52 8150335B9-B62.5680108.2 8200251B9-B82.5680108.2 8200251B9-B92.5680108.2 8200251B9-B100.38012.52 8150335B9-B110.38012.52 10150523B10B10-B56.5980285.25 12150754B10-B116.5980285.25 12150754B10-B94.4880191.47 8150335B11B11-B109.2980409.02 12150754B11-B96.1980267.28 10150523B11-楼9.2980409.02 12150754 0.45%=0.20% 200经过公式计算各板的配筋率均满足要求4 框架设计4.1 梁柱截面的初步确定取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-9层柱高即为层高取3.3m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，为4.75m。框架结构计算简图如4-1所示：4.2 重力荷载计算 4.2.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面均布恒荷载： 40厚C20细石混凝土 0.0422=0.88kN/ 25厚 粗沙隔离层 0.02517=0.425 kN/ 4厚SBS改性沥青防水层 0.35kN/20厚 1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/80厚阻燃聚苯乙烯泡沫塑料保温板 0.080.5=0.04 kN/20厚13水泥砂浆找平层 0.0220=0.40 kN/100厚 钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 kN/20厚混合砂浆顶棚抹面 0.0217=0.34 kN/屋面均布恒荷载标准值 5.335kN/ 图4-1框架结构计算简图楼面均布恒荷载：1-8层楼面防滑地面砖300mm300mm 0.55 kN/15厚1:3水泥砂浆打底 0.01520.0=0.30 kN/100厚 钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 kN/15厚混合砂浆顶棚抹面 0.01517=0.255 kN/楼面均布恒荷载标准值 3.605kN/ 4.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面活荷载标准值： 2.0kN/ 楼面活荷载标准值： 2.0kN/ 屋面雪荷载标准值 0.45kN/ 4.2.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表4-1表4-1 梁柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m/kN/m3g/kN/mlinGi/kNGi/kN1边横梁0.30.65251.055.1196.9516569.2331985.21中横梁0.30.55251.054.3312.10872.761纵梁0.30.65251.055.1196.5528938.825次梁0.250.6251.053.9387.33514404.393柱0.60.6251.109.94.750321504.82-9边横梁0.30.60251.054.7257.116536.761896.87中横梁0.30.5251.053.9382.2869.309纵梁0.30.6251.054.7256.728886.41次梁0.250.6251.053.9387.33514404.393柱0.50.5251.106.8753.332726注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件的重力荷载；为构件数量。2）梁长度取净长；柱长度取层高。外墙为390厚陶粒混凝土空心砌块，外墙面贴瓷砖0.5kN/，40厚苯板保温层，20厚混合砂浆抹灰，内墙面20厚混合砂浆抹灰。自重标准值：0.040.5+0.0217+0.25+0.395=2.31kN/内墙为200厚陶粒混凝土空心砌块，两侧均为20厚混合砂浆抹灰自重标准值：0.25+0.02172=1.68kN/一层：外墙面积：内墙面积：外墙：内墙：一层墙（包括梁、柱、墙）一层板 表4-2 梁、柱、墙、板荷载值梁、柱、墙（KN）板（KN）14843.477684.05284785.847684.0594785.845518.19女儿墙：20厚1:2.5水泥砂浆 80厚苯板 20厚1:3水泥砂浆 120厚钢砼 20厚水泥砂浆 60厚苯板 20厚1:3水泥砂浆 合计 4.2.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi见表4-3表4-3 重力荷载代表值（kN） 12498.6612469.8912469.8912469.8912469.8912469.8912469.8912469.899006图4-2 重力荷载代表值4.3框架侧移刚度计算 4.3.1框架梁线刚度，因取中框架计算，故，边跨时取 其中为按的矩形截面梁计算所得的梁截面惯性矩计算结果见表4-4所示，柱线刚度，计算结果见表4-5。， 表4-4 梁线刚度计算表类别层次边横梁16.872.854.275.69129走道梁14.8537.289.70529表4-5 柱线刚度表层次mmmmmm48506006003.157.0142833005005003.04.7354.3.2 柱侧向刚度计算 选取一榀框架作为柱侧向刚度计算计算公式：， 图4-2 一品框架计算简图表4-6 中框架柱侧移刚度D值（）层次边柱（9根）中柱（9根） 290.4880.196222872.8090.5843048043611310.8110.466166882.1950.64222987357075表4-7 边框架柱侧移刚度D值（）层次边柱（4根）中柱（4根） 290.7880.283147522.1070.5132676616607210.6080.425152091.6460.58921064145092表4-8 楼电梯间框架柱侧移刚度D值（）层次D-3，D-5，D-10C-3，C-5，C-10 290.5260.208108581.4050.413215269715210.4060.376134701.0980.5161845395769表4-9 横向框架柱侧移刚度D值（）层次129Di597936699337由表可见，故该框架为规则框架。4.4 横向水平地震作用 4.4.1 自振周期计算 结构顶点假想侧移由式，计算过程见表，其中第9层的为与Ge之和，Ge=1094.49KN表4-10 结构顶点的假想侧移计算层次910100.4910100.4969933714.44798.59812469.8922570.3869933732.37784.15712469.8935040.2769933750.10751.88612469.8947510.1669933767.94701.78512469.8959980.0569933785.77633.84412469.8972449.94699337103.60548.07312469.8984919.83699337121.43444.47212469.8997389.72699337139.26303.04112498.66109888.38597936183.78183.78 按式计算基本周期，其中的量纲为，取，则 4.4.2水平地震作用此结构总高度为30.0m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，近似按底部剪力法计算。该建筑地震设防烈度为7度（0.15g）,=0.08; 场地类别为二类,设计地震分组为第二组=0.35s;当阻尼=0.05时,=1.0,因=0.35s5,所以=0.9计算结构等效总重力荷载 计算底部剪力 因，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，即 表4-11 横向水平地震作用计算表层次34.251094.4937486.280.01944.2644.26931.259006281437.500.144335.48379.74827.9512469.89348533.430.178414.69794.43724.6512469.89307382.790.157365.771160.20621.3512469.89266232.150.136316.841477.04518.0512469.89225081.510.115267.921744.96414.7512469.89183930.880.094218.991963.95311.4512469.89142780.240.073170.072134.0228.1512469.89101629.600.052121.152255.1714.8512498.6660618.500.03172.232327.40各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图：图4-3 横向水平地震作用及楼层地震作用剪力4.4.3 水平地震作用下的位移验算表4-12 横向水平地震作用下的位移验算层次9379.746993370.5433001/61118794.436993371.1433001/289571160.206993371.6633001/198861477.046993372.1133001/156451744.966993372.5033001/132041963.956993372.8133001/117432134.026993373.0533001/108222255.176993373.2233001/102512327.405979363.8948501/1247由上表可知，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/1025满足要求。4.4.4 水平地震作用下框架内力计算以第一榀框架内力计算为例(D值法)具体计算过程见下表表4-13 各层柱端弯矩及剪力计算层次边柱93.3379.74699337179779.761.0510.42513.6918.5283.3794.436993371797720.661.0510.4530.6837.5073.31160.206993371797730.171.0510.47532.3852.2763.31477.046993371797738.401.0510.5063.3663.3653.31744.966993371797745.371.0510.5074.8674.8643.31963.956993371797751.061.0510.5084.3084.3033.32134.026993371797755.481.0510.5091.5491.5423.32255.176993371797758.631.0510.5096.7496.7414.852327.405979361668860.510.8110.575168.75124.73表4-14 （续） 各层柱端弯矩及剪力计算层次中柱93.3379.746993373048016.552.8090.4524.5830.0483.3794.436993373048034.952.8090.4956.5158.8273.31160.206993373048051.052.8090.5084.2384.2363.31477.046993373048064.992.8090.50107.23107.2353.31744.966993373048076.782.8090.50126.69126.6943.31963.956993373048086.412.8090.50142.58142.5833.32134.026993373048093.902.8090.50154.94154.9423.32255.176993373048099.232.8090.50163.73163.7314.852327.405979362298789.472.1950.59256.02177.91表4-15 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N918.5211.437.63.9418.6118.612.713.79-3.94-9.85851.1931.697.610.9151.7151.712.738.30-14.85-37.24782.9553.487.617.9587.2687.262.764.64-32.8-83.93695.7472.757.622.17118.71118.712.787.93-54.97-149.695138.2288.897.629.88145.03145.032.7107.43-84.85-227.244159.16102.327.634.41169.95169.952.7125.89-119.26-319.033175.84113.067.638.01184.46184.462.7136.64-157.27-417.662188.28121.097.640.71197.58197.582.7146.36-197.98-523.311221.47126.297.645.76215.35215.352.7159.52-243.74-637.07注：表中M的单位为，V的单位为KN图4-4左震作用下的框架弯矩图 图4-5左震作用下的框架剪力和柱轴力图4.5 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算4.5.1 风荷载标准值风荷载标准值按式。基本风压，由荷载规范查得。C类地区，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高层房屋,应采用风振系数 以考虑风压脉动的影响,本房屋高度H=31.25m 所以 取横向框架，其负载宽度为7.2m，底层负载高度为