土木工程毕业设计（论文）-路遥事务所六层办公楼设计.doc

江西理工大学2012届本科生毕业设计（论文）第一章 结构选型与布置全套图纸加扣3012250582 1.1结构选型根据商住楼功能的要求，为使建筑平面布置灵活，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。1.2结构布置根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，采用纵横向框架混合承重方案，横梁的中跨均采用变截面的连系梁。由于本建筑物纵向总长度为21.5m，不必设置伸缩缝施工方案采用板、梁、柱整体现浇方案。楼梯采用整体现浇板式楼梯。基础方案采用柱下独立基础。1.3构件截面尺寸估算根据本建筑的结构类型、抗震设防烈度和房屋的高度，得本建筑抗震等级为三级；各层板的混凝土强度等级为C20，各层梁、柱的混凝土强度等级为C30；各层梁、柱的受力钢筋采用HRB335级钢筋，其余的钢筋均采用HPB235级钢筋。1.3.1板厚尺寸估算按照跨高比的条件，板厚，取板厚。1.3.2梁截面尺寸估算（1）纵向、横向框架主梁尺寸：，取，取取（2）横向连系梁、次梁尺寸：，取，取取1.4柱截面尺寸估算算边柱及中柱的承载范围分别为和，楼面荷载近似取为算。由高规可知，柱的轴压比应小于轴压比限值的要求： 得：又因为建筑物所在地区的抗震设防烈度为七度，由规范得知柱截面尺寸不小于500mm，取：一五层柱截面尺寸第二章 板的设计2.1计算简图2.2荷载计算标准层楼面的卧室、大厅、走道荷载计算：（1）恒载标准值：面层：陶瓷地砖 结构层：现浇钢筋混凝土楼板100mm 板底粉刷：20厚 合计 （2）活载标准值： （3）荷载组合值：2.3内力计算B1区格为双向板（1）B1区格（为双向板，按塑性绞线法计算） ，采用分离式配筋，各塑性绞线上的总弯矩为：又代入上述基本公式得： 对四周都有整浇支撑的板，边跨跨中弯矩及支座弯矩均折减20%， 由最小配筋率且，取=168表2-1 B1板配筋表截面h(mm)m(KN)A(mm)配筋实有A(mm)B1跨中方向801.240.8=0.99262.15202.0方向701.240.8=0.99271.03177.0支座方向802.480.8=1.984124.30202.0方向802.480.8=1.984124.30202.0（2）B2区格（为单向板，按塑性理论计算）C20混凝土，；板的保护层厚度不小于15mm，取c=20mm，；取板的计算宽度b=1000mm；HPB235级钢筋，。由理论计算：由最小配筋率且，取=192第三章 框架结构设计3.1框架结构设计3.1.1框架几何尺寸和计算简图本工程横向框架计算单元如下图3-1所示，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据及抗震设防烈度，查建筑抗震设计规范可判断改场地为类场地土，地质条件较好，初步确定本工程采用柱下独立基础，基础置于第一层粉质黏土层上。初步假定基础顶面到室外地面高度为，则柱子的底层计算高度为：，二六层柱高为。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨长度分别为：3.1.2梁、柱线刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响。在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取;边框架梁取；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取；边框架梁取。为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度见表3-1。表3-1 横梁、柱线刚度杆件截面尺寸EcI0ILi=EcI/L相对刚度B（mm）H（mm)(kN/mm2)(mm4)(mm4)(mm)(kN/mm)边框架梁20035025.50.711090.510963002.021071中框架梁20035025.50.261080.5510824005.841071.524标准层边框架柱20035025.51.071093.3610963001.361061.398标准层中框架柱20035025.51.071093.3610924001.361071.398底层边框架柱50050025.52.131094.4310963001.791061.854底层中框架柱50050025.52.131094.4310924001.791071.8543.2荷载计算3.2.1屋面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载：隔热层：35厚架空隔热板 防水层 找平层：20厚1：3水泥砂浆找平层 找坡层：100厚1：8水泥陶粒 结构层：100厚钢筋混凝土现浇板 板底粉刷：12厚纸筋石灰粉平顶 合计 横梁自重：边跨BC、DE跨 梁侧粉刷 合计 中跨CD跨 梁侧粉刷 合计 作用在顶层框架梁上的线恒载标准值为：板传来的荷载：横梁自重： （2）活载：作用在顶层框架梁上的线活载标准值为：3.2.2楼面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载：楼面恒载：面层：陶瓷地砖 结构层：现浇钢筋混凝土楼板100mm 板底粉刷：20厚 合计 横梁自重： 作用在楼面框架梁上的线恒载标准值为：板传来的荷载：横梁自重： （2）活载：作用在楼面框架梁上的线活载标准值为：3.2.3屋面框架节点集中荷载标准值（1）恒载：纵向边跨梁自重： 纵向边跨梁侧粉刷： 0.6m高女儿墙： 女儿墙粉刷： 纵向边跨梁传来屋面自重： 合计 顶层边跨节点集中荷载： 纵向中跨梁自重： 纵向中跨梁侧粉刷： 纵向中跨梁传来屋面自重： 合计 顶层中跨节点集中荷载： （2）活载：3.2.4楼面框架节点集中荷载标准值（1）恒载：纵向边跨梁自重： 纵向边跨梁侧粉刷： 纵向边跨节点集中荷载： 纵向中跨梁自重： 纵向中跨梁侧粉刷： 纵向中跨梁传来楼面自重：合计 纵向中跨节点集中荷载： （2）活载：3.3框架柱和墙自重：（1）柱自重：标准层框架柱自重： 柱侧粉刷： 合计 首层框架柱自重： 柱侧粉刷： 合计 （2）外纵墙自重：首层：标准层：（3）内纵墙自重：首层：标准层：（4）横墙自重：首层： 标准层：（5）女儿墙自重：3.4竖向荷载作用下框架受载总图3.4.1标准层梁柱（即二、三、四层）1、恒载计算1）AB跨梁板传给次梁次梁传给主梁次梁自重 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 2）BC跨梁横框架梁自重 折算为集中荷载 3）CD跨梁板传给次梁中间次梁 边框架次梁 中框架次梁 C轴 次梁传给主梁中间次梁自重中框架梁自重 中框架梁传递 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 4）柱子边柱 A轴边框架梁传递（板荷载+墙荷载）边框架梁自重柱自重 小计 D轴边框架梁传递（板荷载+墙荷载） 边框架梁自重小计 中柱B轴中框架梁传递中框架梁自重 小计 C轴中框架梁传递 中框架梁自重 小计 2.活载计算1）AB跨梁 板传给次梁中间次梁 A轴边框架梁 B轴边框架梁 次梁传给主梁 2）BC跨梁 板传给主梁 3）CD跨梁板传给次梁中间次梁 C轴边框架梁 D轴边框架梁 次梁传给主梁中间次梁 4）柱子边柱 A轴 D轴 中柱B轴 C轴 3.4.2底层梁柱1.恒载计算1）AB跨梁板传给次梁次梁传给主梁次梁自重 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 2）BC跨梁横框架梁自重 折算为集中荷载 3）CD跨梁板传给次梁中间次梁 边框架次梁 中框架次梁 C轴 次梁传给主梁中间次梁自重中框架梁自重 中框架梁传递 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 4）柱子边柱 A轴边框架梁传递（板荷载+墙荷载）边框架梁自重柱自重 小计 D轴边框架梁传递（板荷载+墙荷载） 边框架梁自重小计 中柱B轴中框架梁传递中框架梁自重 小计 C轴中框架梁传递 中框架梁自重 小计 2.活载计算底层梁柱活载与标准层的相同。3.4.3五层梁柱1.恒载计算1）AB跨梁板传给次梁次梁传给主梁次梁自重 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 2）BC跨梁、CD跨梁均与标准层的相同3）柱子 其中A、C、D轴上柱子与标准层的相同 B轴中框架梁传递中框架梁自重 小计 2.活载计算1）AB跨梁 板传给次梁中间次梁 A轴边框架梁 B轴边框架梁 次梁传给主梁 2）BC跨梁、CD跨梁与标准层的相同3）柱子A轴 B轴 C轴、D轴均与标准层的相同3.4.4顶层梁柱1.恒载计算1）AC跨梁板传给次梁次梁传给主梁次梁自重 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计： 2）CD跨梁横框架梁自重 折算为集中荷载 3）DE跨梁板传给次梁中间次梁 边框架次梁 中框架次梁 D轴 次梁传给主梁中间次梁自重中框架梁自重 中框架梁传递 小计 横框架梁自重 折算为集中荷载 合计 4）柱子边柱A轴、E轴边框架梁传递 边框架梁自重 小计 中柱C轴中框架梁传递 中框架梁自重 小计 D轴中框架梁传递 中框架梁自重 小计 2.活载计算 顶层活载与五层的相同综合上述各楼层的荷载计算结果，绘出结构竖向受载总图如图3.3.3所示。3.5水平地震作用计算及内力、位移分析3.5.1. 重力荷载标准值计算1.各层梁、柱、板自重标准值各层梁、柱、板自重标准值详见表3.5.1、表3.5.2、表3.5.3。表3.5.1 柱重力荷载标准值层数柱编号截面宽/mm截面高/mm净高/mgk/(kN/m)数量Gi/kN1KZ15005005.26.632823.6825KZ15005003.36.632696.966KZ15005003.36.628609.84表3.5.2 板重力荷载标准值层数板面积/m2gk/(kN/m2)Gki/kNGi/kN1、34、5楼面406.80 4.00 1627.20 2007.36 楼梯79.20 4.80 380.16 2楼面340.80 4.00 1363.20 1743.36 楼梯79.20 4.80 380.16 6楼面450.00 4.00 1800.00 1972.80 楼梯36.00 4.80 172.80 屋面486.00 6.81 3310.63 3310.63 注：表中楼梯部分板的gk按楼面的1.2倍考虑注：图中各值的单位为kN，图中数值均为标准值，括号内为活载，括号外为恒载图3.3.3 框架竖向受载总图表3.5.3 梁重力荷载标准值续表层号梁编号截面宽/mm截面高/mm净跨长/mgk/(kN/m)数量Gki/kNGi/kNL3240 200 3.00 0.60 47.2L4300 600 7.20 3.75 127L5200 300 4.80 1.00 1257.6200 300 3.40 1.00 26.8200 300 10.00 1.00 2205KL1240 500 7.20 2.40 117.28621.78240 500 6.00 2.40 228.8240 500 2.40 2.40 211.52240 500 6.60 2.40 231.68KL2240 450 4.80 2.10 660.48240 450 3.40 2.10 214.28KL3240 200 3.00 0.60 47.2KL4300 600 10.00 3.75 137.5L1240 500 6.00 2.40 686.4240 500 2.40 2.40 634.56240 500 6.60 2.40 695.04240 500 7.20 2.40 117.28L2240 450 4.80 2.10 660.48240 450 3.40 2.10 214.28L3240 200 3.00 0.60 47.2L4300 600 7.20 3.75 127L5200 300 4.80 1.00 1057.6200 300 3.40 1.00 26.8200 300 10.00 1.00 120200 300 3.00 1.00 266KL1240 500 7.20 2.40 117.28593.22240 500 6.00 2.40 228.8240 500 2.40 2.40 211.52240 500 6.60 2.40 231.682.各层墙（外墙）自重标准值计算（1）女儿墙自重 总长总重（2）标准层墙重 总长总重（3）首层墙自重 总重3各层（各质点）自重标准值计算（1）首层（墙+梁+板+柱）（2）二层（墙+梁+板+柱）（3）三、四层（墙+梁+板+柱）（4）五层（墙+梁+板+柱）（5）顶层（墙+梁+板+柱）3.5.2.重力荷载代表值计算重力荷载代表值G取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值系数取为雪荷载：0.5；屋面活载：0.0；按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5。1.首层（墙+梁+板+柱）（注：上式中972kN=恒载+0.5（楼梯平面面积+楼梯面积）活载标准值）2.二层 3.三、四层图 4.五层 图3.3.4 重力荷载代表值5.顶层集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算如图3.3.4。3.5.3.等效总重力荷载代表值计算本设计抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，场地类别为类，以此查得：水平地震影响系数最大值，特征周期值，取阻尼比。结构总的重力荷载代表值结构等效重力荷载代表值3.5.4.横向框架侧移刚度计算地震作用是根据各受力构件的抗侧刚度来分配的，同时，若用顶点位移法求结构的自振周期时也要用到结构的抗侧刚度，为此先计算各楼层的抗侧刚度。 1中框架柱侧移刚度计算（1） 一般层1） 边柱A轴：；D轴：；2） 边柱B轴：；C轴：；（2） 第一层2）边柱A轴：；D轴：；3） 边柱B轴：；C轴：；2中框架柱侧移刚度计算（1）一般层1）边柱A轴：；D轴：；2） 边柱B轴：；C轴：；（3） 第一层2）边柱A轴：；D轴：；3） 边柱B轴：；C轴：；3.5.5.横向自振周期计算1.结构顶点的假想侧移计算先由式（3.3.1）计算楼层剪力，再有式（3.3.2）计算层间相对位移，最后由式（3.3.3）计算结构的顶点位移。（3.3.1） （3.3.2）（3.3.3）计算过程见表3.5.4。表3.5.4 结构顶点的假想侧移计算层次63666.293666.295064000.0070.17354674.538340.825064000.0160.16644688.1313028.825064000.0260.1534688.1317717.085064000.0340.12424272.1321989.215064000.0430.0914752.8626742.075725000.0470.047由计算基本周期，取。由表3.3.10可知。所以，3.5.6.水平地震作用及楼层地震剪力计算1.水平地震作用及楼层剪力计算由房屋的抗震设防烈度、场地类别及设计地震分组而确定的地震作用计算参数如下：由此计算的相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数为：结构等效总重力荷载为：2.各质点水平地震作用的标准值计算结果详见表3.5.5表3.5.5 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层数620.43666.2974792.320.235837.57837.57517.14674.5379934.460.251894.601732.17413.84688.1364696.190.203723.522455.69310.54688.1349225.370.155552.443008.1327.24272.1330759.340.097345.723353.8515.24752.8618536.150.058206.723560.5726742.07317943.831.0003564.14（a）重力荷载代表值 （b）水平地震作用分布 （c）层间剪力分布图3.3.5 横向水平地震作用及楼层地震剪力3.5.7.水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别由式（3.3.4）和式（3.3.5）计算得出结果 （3.3.4） （3.3.5）其详细计算过程见表3.5.6，表中还计算了各层的层间弹性位移角：。表3.5.6 横向水平地震作用下的位移验算层次68370575064000.001650.02873.351732.175064000.003420.02713.342455.695064000.004850.02363.333008.135064000.005940.01883.323353.855064000.006620.01283.313560.575725000.006220.00625.2由表可知，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为，接近，其中为钢筋混凝土框架弹性层间位移角限值。3.5.8.水平地震作用下的框架内力计算对第轴线横向框架内力进行计算。框架在水平节点荷载作用下，采用D值法分析内力。1. 计算依据由求得框架第层的层间剪力后，层柱分配的剪力及该柱上、下端的弯矩和分别按下列各式计算：柱端剪力： （3.3.6）下端弯矩： （3.3.7）上端弯矩： （3.3.8）上式中：其中、取自表3.3.7、表3.3.8、表3.3.9，取自表3.3.11，、查附录可得。各层梁线刚度不变。2.计算结果横向水平地震作用下，轴框架边柱柱端弯矩和剪力计算结果见表3.3.13，中柱计算结果见表3.3.14。并根据表3.3.13及表3.3.14计算出横向水平地震作用下的框架梁的弯矩M、剪力V及柱的轴力N（见表3.3.15、表3.3.16）。由此所绘M、N图详见图3.3.6、图3.3.7。3.6风荷载作用下的位移验算及内力计算风荷载已简化为作用于框架上的水平节点力。计算过程类同水平地震作用下的情况。3.6.1.风荷载作用下的位移验算风荷载作用下的层间剪力及侧移计算结果见表3.3.17。由表3.3.17可知，层间侧移最大值（满足要求）3.6.2.风荷载作用下的内力计算根据各楼层剪力及柱的抗侧刚度可求得分配至各框架柱的剪力，根据与地震作用下内力分析的相同方法可求得柱的反弯点高度。由此可求得框架柱的柱端弯矩。表3.6.1 横向水平地震作用下3轴框架各层梁端弯矩、剪力计算表B轴C轴AB梁跨BC梁跨CD梁跨层次柱端待分配弯矩之和/()柱端待分配弯矩之和/()5202.91207.0586.1453.9721.230.2660.734148.94147.83123.650.7140.28659.2284.9724.034328.3335.01126.2387.3332.360.2660.734240.97239.20200.000.7140.28695.81128.46370383428.3437.07178.02113.9344.230.2660.734341.37312.07261.020.7140.286125.00178.0250.502507.85518.23184.70135.0948.450.2660.734372.76370.02309.490.7140.286148.21184.7055.491424.52430.98185.40112.9245.200.2660.734311.60307.72258.050.7140.286123.26198.6855.16图3.6.1 右地震弯矩图（）图3.6.2 右地震轴力图（kN）表3.6.2 横向水平地震作用下3轴框架各层柱轴力计算表层次AB跨端剪力BC跨端剪力CD跨端剪力A轴轴力B轴轴力C轴轴力D轴轴力69.4850.5210.61-9.48-41.04-39.91-10.61521.23123.6524.03-30.71-143.46-139.53-34.64432.36200.0037.38-63.07-311.1-302.15-72.02344.23261.0250.50-107.30-527.89-512.67-122.52248.45309.4955.49-155.75-788.93-766.67-178.01145.20258.0555.16-200.95-1001.78-969.56-233.17注：表中柱轴力中的负号表示拉力，当为左震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。表3.6.3 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次67.807.809900245002500012940723400.001540.007513.358.5516.359900245002500012940723400.003230.005973.347.9224.279900245002500012940723400.000480.002743.337.2931.569900245002500012940723400.000620.002263.329.3840.949900245002500012940723400.00810.001643.316.4047.3412940202002020013570669100.00830.000835.2表3.6.4 风荷载作用下3轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表边柱（A柱）层次63.37.807234099001.070.480.250.882.6453.316.357234099002.240.480.352.584.8043.324.277234099003.320.480.454.936.0333.331.567234099004.320.480.456.417.8423.340.947234099005.600.480.5510.178.3215.247.3466910129409.160.560.7535.7111.90边柱（D柱）层次63.37.8072340129401.390.530.271.243.3553.316.3572340129402.920.530.373.576.0743.324.2772340129404.340.530.456.447.8833.331.5672340129405.650.530.458.3910.2523.340.9472340129407.320.530.5513.2910.8715.247.3466910135709.600.620.7034.9414.98表3.6.5 风荷载作用下3轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表中柱（B柱）层次63.37.8072340245002.641.800.383.315.4053.316.3572340245005.541.800.458.2210.0543.324.2772340245008.221.800.4813.0214.1133.331.56723402450010.691.800.517.6417.6423.340.94723402450013.871.800.522.8822.8815.247.34669102020014.292.120.6850.5423.78中柱（C柱）层次63.37.8072340129401.401.850.381.752.8553.316.3572340129402.921.850.454.345.3143.324.2772340129404.341.850.486.887.4533.331.5672340129405.651.850.509.319.3123.340.9472340129407.321.850.5012.0812.0815.247.3466910135709.602.180.6833.9515.98表3.6.7 风荷载作用下3轴框架各层梁端弯矩、剪力计算B轴C轴AB梁跨BC梁跨CD梁跨层次柱端待分配弯矩之和/()柱端待分配弯矩之和/()65.402.852.641.440.620.2660.7343.962.032.500.7140.2860.823.350.69513.367.065.683.551.400.2660.7349.815.046.190.7140.2862.027.311.55422.3311.798.615.942.200.2660.73416.398.4210.340.7140.2863.3711.452.47330.6616.1912.778.163.170.2660.73422.5011.5614.190.7140.2864.6316.693.55240.5221.3914.7310.783.860.2660.73429.7415.2718.760.7140.2866.1219.264.23146.6628.0622.0712.415.220.2660.73434.2520.0322.620.7140.2868.0328.276.05表3.6.8 风荷载作用下3轴框架各层轴力计算AB跨端剪力BC跨端剪力CD跨端剪力A轴B轴C轴D轴层次Vb/kNVb/kNVb/kNN/kNN/kNN/kNN/kN60.622.50.69-0.62-1.88-1.81-0.6951.46.191.55-2.02-6.67-6.45-2.4442.210.342.47-4.22-14.81-14.32-4.7133.1714.193.55-7.39-25.83-24.96-8.2623.8618.764.23-11.25-40.73-39.49-12.4915.2222.626.05-16.47-58.13-56.06-18.54注：表中柱轴力中的负号表示拉力，当为左震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力3.7分层力矩分配法计算竖向荷载作用下框架结构内力3.7.1.恒载作用下的内力分析1.固端弯矩一、二、三、四层固端弯矩 五层固端弯矩 六层固端弯矩图3.7.1 左风弯矩图（）图3.7.2 左风剪力图（kN）图3.7.3 左风轴力图（kN）2. 固端剪力其中分别代表AB跨左端、右端剪力，分别代表BC跨左端、右端剪力, 分别代表CD跨左端、右端剪力。第六层： 解得：第五层： 解得：第四、三、二层： 解得：第一层： 解得：3.7.2.活载作用下的内力分析1.固端弯矩一、二、三、四层固端弯矩 五层固端弯矩 六层固端弯矩2.固端剪力其中分别代表AB跨左端、右端剪力，分别代表BC跨左端、右端剪力, 分别代表CD跨左端、右端剪力。第六层： 解得：第五层： 解得：第四、三、二层： 解得：第一层： 解得：3.7.3.分配系数计算考虑框架结构和荷载分布情况，故计算时可以取顶层、标准层、一层即可，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算，框架的梁柱线刚度如图3.3.2。顶层分配系数计算：节点A处 节点B处节点C处节点D处 标准层分配系数计算：节点A处 节点B处节点C处节点D处 -底层分配系数计算：节点A处 节点B处节点C处节点D处 3.7.4.弯矩分配恒荷载作用下，柱的传递系数底层为1/2，其余各层为1/3。梁远端固定传递系数为1/2。恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见表3.3.22，恒载下的弯矩、剪力、轴力如图3.3.11、图3.3.12.图3.3.13.活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见表3.3.23，活载下的弯矩、剪力、轴力如图3.3.14、图3.3.15、图3.3.16。3.8.内力组合内力组合具体过程详见表3.3.24。图3.7.4 恒载下的弯矩图（单位）图3.7.5 恒载下的剪力图（单位：kN）图3.7.6 恒载下的轴力图（单位：kN）图3.7.7 活载下的弯矩图（单位：）图3.7.8 活载下的剪力图（单位：kN）图3.7.9 活载下的轴力图（单位：kN）表3.7.1 恒载作用下弯矩分配6层分配系数A柱AB跨梁B柱BC跨梁C柱CD跨梁D柱上端下端左端右端上端下端左端右端上端下端左端右端上端下端0.6520.3950.