土木工程毕业设计说明书,6层综合办公楼.docx

本科毕业设计说明书题 目：济南英才中学综合办公楼设计（方案6） 院 （部）： 土木学院专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：完成日期：2014年6月6日v目 录摘 要v1 前 言12 建筑设计23 结构设计33.1.1 梁截面尺寸估算33.1.2 柱截面尺寸估算33.2框架计算简图及梁柱线刚度33.2.1 确定框架计算简图33.2.2 梁柱线刚度计算43.3 荷载计算53.3.1 恒荷载标准值计算53.3.2 活荷载标准值计算73.3.4风荷载标准值计算93.4风荷载作用下的位移验算113.4.1柱的侧移刚度计算结果如下113.4.2风荷载作用下的侧移验算113.5 内力计算123.5.1 恒荷载标准值作用下框架的内力123.5.2恒载作用下框架的内力123.5.3恒载作用下框架的剪力计算163.5.4恒载作用下轴力计算183.5.5 活荷载标准值作用下框架的内力203.5.6 风荷载标准值作用下框架的内力213.5.7风荷载作用下的弯矩计算213.5.8 风荷载作用下内力图223.6框架梁截面设计303.6.1 梁的正截面受弯承载力计算303.6.2梁斜截面受剪承载力计算：333.7 框架柱截面设计343.7.1 框架柱正截面承载力计算343.7.2 轴压比验算343.7.3 正截面承载力计算343.7.4框架柱斜截面承载力计算383.8 板截面设计393.9 楼梯设计413.9.1楼梯的计算413.9.2踏步板计算413.9.3平台板设计423.9.4平台梁设计423.10 基础设计443.10.1荷载计算443.10.2基础设计资料及形式的选择443.10.3 边柱a、d轴柱独立基础的计算443.10.4中柱b、c矩形联合基础计算：464 施工组织484.1工程概况484.2 施工准备494.2.1 组织准备494.2.1 施工现场准备494.2.3 技术上的准备494.2.4 生产准备494.2.4 技术人员和劳动力配置计划504.5 主要部位施工方案524.5.1施工部署524.5.2 施工方案524.5.3 主体工程544.5.4 内外装饰工程564.5.5 门窗工程574.5.6、脚手架工程574.6 质量保证措施574.6.1 技术保证措施574.6.2、质量管理组织体系584.7 安全保证措施604.7.1建立安全施工的保证体系604.8 工期保证措施624.8.1 工期保证措施634.9 季节性施工措施634.9.1、冬季施工：634.10 降地成本措施644.10.1 材料节约644.10.2 技术措施644.10.3 施工管理措施644.11 施工现场平面布置及进度计划表644.11.1 施工临设布置644.11.2 施工平面图的科学管理64致 谢65参考资料66摘 要本工程是济南英才中学综合办公楼设计（方案6），为多层钢筋混凝土框架结构。共五层，底层为4.350米，其他层高均为3.9米，建筑物总高度为19.5米。本工程以手算为主，计算一榀框架的受力，根据建筑所受恒载，活载，风载，进行内力组合后，进行各构件配筋，这些内容主要采用excel表格进行计算，同时有些计算也借助过结构力学求解器进行验算。 本设计书包括如下部分：1 设计资料；2 结构选型；3 荷载计算；4 一榀框架结构的受力分析、计算和设计；5 楼梯设计；6 基础设计。最终成果：建筑图9张， 施工图8张。 结构计算书1份关键词： 钢筋混凝土；框架结构；结构设计design of comprehensive building of jinan school of excellence (6)abstract本工程是济南英才中学综合办公楼设计（方案6），为多层钢筋混凝土框架结构。共五层，底层为4.350米，其他层高均为3.9米，建筑物总高度为19.5米。本工程以手算为主，计算一榀框架的受力，根据建筑所受恒载，活载，风载，进行内力组合后，进行各构件配筋，这些内容主要采用excel表格进行计算，同时有些计算也借助过结构力学求解器进行验算。this project is the design of jinan yingcai school office building (scheme 6), for the multi-storey reinforced concrete frame structure. a total of five layers, the bottom 4.350 meters, the other floors are 3.9 meters, building a total height of 19.5 meters. this project mainly by hand calculation, calculation of a frame stress, according to the building by the dead load, live load, wind load, combination of internal forces, the reinforcement, which mainly uses excel forms are calculated, and some calculation with structural mechanics solver for the verification.本设计书包括如下部分：this design includes the following parts:1 设计资料；1 design data;2 结构选型；2 structure type;3 荷载计算；3 load calculation;4 一榀框架结构的受力分析、计算和设计；stress analysis, calculation and design of 4 of a frame structure;5 楼梯设计；5 staircase design;6 基础设计。the 6 basic design.最终成果：建筑图9张，results: architecture figure 9,施工图8张。the construction of figure 8.结构计算书1份structure calculation of 1关键词： 钢筋混凝土；框架结构；结构设计keywords: reinforced concrete; frame structure; structural design 1 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。钢筋混凝土框架建筑结构的设计，除了要根据建筑高度、抗震设防等级等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。 建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。目前，我国大部分建筑中仍以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，在办公楼建筑中也是较常用的结构体系。毕业设计的三个月里，在孔军，张新等老师的帮助下，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、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了autocad、天正和结构设计软件pkpm，基本上达到了毕业设计的目的与要求。1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，其中结合了结构力学求解器，后面采用建筑结构软件pkpm、cad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。2 建筑设计1、工程名称：济南英才中学综合办公楼6。2、结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为7.8m7.8m。3、工程概况：建筑层数5层，一层层高4.35m，二到五层层高3.9m，室内外高差450mm，女儿墙高1200mm，建筑高度20.7m，建筑面积4750m2。4、 基本风压：0.45 kn/ m2。5、 基本雪压：0.30 kn/ m2。6、 抗震设防烈度：6度，地震分组第二组，设计地震基本加速度值0.05g。7、 材料选用：钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用hrb400，板中钢筋采用hpb300，箍筋采用hpb300；基础中除分布钢筋和箍筋采用hpb300外，其余钢筋采用hrb400。混凝土：都采用c30混凝土；墙体：采用水泥空心砖，重度kn/m3 ；窗：铝合金窗，kn/m3 ；8、 墙体厚度为240mm。结构平面布置图如图2-1所示。图2-1结构平面布置图3 结构设计3.1.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度，截面宽度，本结构中取：纵向框架梁： b=250mm h=700mm横向ab、cd跨框架梁： b=250mm h=700mm横向bc跨框架梁： b=250mm h=700mm次梁： b=250mm h=500mm3.1.2 柱截面尺寸估算底层柱高 h=3.9+0.45=4.35m，柱截面宽度一般不小于框架梁截面宽度b+100mm，通常在（1/20-1/15）h=（218-300）mm，由于竖向荷载比较大，因此取柱截面尺寸为bh=500500mm。3.2框架计算简图及梁柱线刚度3.2.1 确定框架计算简图框架的计算单元如图2-1所示，选取轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。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，基础顶面至室外地面的高度为0.5 m，室内外高差为0.45m，因此基顶标高为-0.95m，二层楼面标高为3.9m，故底层框架柱高为4.85 m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.9 m。由此可绘出框架的计算简图，如图2-1所示。3.2.2 梁柱线刚度计算对于现浇楼板，中框架梁取，。各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表3-1和表 3-2 。由于该榀框架结构对称，因此只需计算半边结构。表3-1 梁线刚度的计算构件ec(n/mm2)bh(mmmm)i0(mm4)l(mm)eci0/l(nmm)2eci0/l(nmm)边框架梁ab/bc31042507007.1510978002.7510105.51010中框架梁bc31042505002.610924003.25210106.51010表3-2 柱线刚度的计算层数ec(n/mm2)bh(mmmm)i0(mm4)h(mm)eci0/h(nmm)131045005005.210948503.2210102531045505005.210939004.011010框架结构的相对线刚度如图4-1所示。 图4-1框架结构的线刚度3.3 荷载计算3.3.1 恒荷载标准值计算屋面(上人）40厚钢筋混凝土补偿收缩防水层 0.0425=1 kn/m2 1.5厚聚乙烯薄膜一层 0.00150. 5=0.00075kn/m21.2厚2层三元丁橡胶共混防火卷材 20.00125=0.012kn/m220厚细卵石隔热层 0.217=0.34kn/m225厚水泥砂浆找平层 0.01520=0.30 kn/m2水泥炉渣找2%坡（最薄处） 14.50.02=0.29 kn/m2120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=3 kn/m220厚混合砂浆抹灰 170.02=0.34 kn/m2 合计 5.29kn/m2各层楼面大理石面层，水泥砂浆擦缝，30厚干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥，水泥砂浆结合层一道小计 1.16 kn/m2120厚钢筋混凝土楼板 250.12=3 kn/m220厚混合砂浆抹灰 170.02=0.34 kn/m2 合计 4.5kn/m2 梁自重（1）bh=250 mm 700 mm梁自重 250.25(0.7-0.12)=3.63 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117(0.7-0.12-20.12)=0.024 kn/m 合计 3.87 kn/m（2）bh=250 mm 500 mm梁自重 250.25(0.5-0.12)=2.38 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117(0.52+0.25-20.12)=0.18 kn/m 合计 2.56kn/m（3）bh=250 mm 500 mm梁自重 250.25(0.5-0.12)=2.38 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117(0.52+0.25-20.12)=0.18 kn/m 合计 2.56kn/m柱自重bh=500 mm500 mm柱自重 250.50.5=6.25 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.0010.5174=0.34 kn/m 合计 6.59 kn/m 外纵墙自重（1）标准层纵墙 0.90.2410.3=2.23 kn/m铝合金窗 0.95 kn/m25厚混合砂浆水刷石外墙面 0.383 kn/m20厚混合砂浆水刷石内墙面 0.31kn/m100厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0.90.10.5=0.045kn/m 合计 3.92 kn/m（2）底层纵墙（水泥空心转） 10.30.24（0.9+0.45）=2.02 kn/m铝合金窗 0.95 kn/m25厚混合砂浆水刷石外墙面 0.383 kn/m20厚混合砂浆水刷石内墙面 0.31kn/m100厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0.90.10.5=0.045kn/m 合计 3.71 kn/m 内纵墙自重（1）标准层纵墙 10.30.24(3.9-0.7)=7.91 kn/m抹灰层：20厚混合砂浆 170.02(3.9-0.7) =1.09 kn/m 合计 9 kn/m（2）底层 纵墙 10.30.24(4.85-0.7-0.45)=9.03 kn/m抹灰层：20厚混合砂浆 170.02(4.85-0.7-0.45) =1.24kn/m 合计 10.27 kn/m 3.3.2 活荷载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值：上人屋面 2.5 kn/ m2走廊、门厅 2.5 kn/ m2实验室、会议室 2 kn/ m2卫生间、盟洗室 2.5 kn/ m2其他房间 2.0 kn/ m2楼梯间 3.5 kn/ m2雪荷载标准值：=1.00.30=0.3 kn/ m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。 ab(cd）轴间框架梁：屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：3900/78001/2=0.25恒荷载：5.29(1-20.252+0.253) 1.952=18.38 kn/m活荷载：2.0(1-20.252+0.253)1.952=6.95kn/m楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载： 4.5(1-20.252+0.253)1.952=15.64 kn/m活荷载： 2.0(1-20.252+0.253)1.952=6.95 kn/mab轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒荷载=3.87+18.38=22.25 kn/m 活荷载= 6.95kn/m楼面梁 恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=3.87+15.64+9=28.51 kn/m 活荷载=6.95kn/mbc轴间框架梁屋面板传给梁:恒荷载：5.291.05 5/82=6.95 kn/m活荷载：2.01.05 5/82=2.63kn/m楼面板传给梁恒荷载： 4.51.05 5/82=5.9kn/m活荷载： 2.01.05 5/82=3.28kn/mbd轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒荷载=3.87+6.95=10.82 kn/m 活荷载= 2.63kn/m楼面梁 恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=3.87+5.9=9.77 kn/m 活荷载=3.28kn/m a/d轴柱纵向集中荷载的计算：顶层柱：天沟自重：25【0.6+（0.2+0.08）】0.08+(0.6+0.2) (0.5+0.36)=2.13 kn/m女儿墙：（墙高1.2m,双面抹灰20厚）：1（0.2410.3+0.02172）=3.16 kn/m顶层柱恒荷载：=3.167.8+3.87(7.8-0.25)+5.29(7.8-0.25)+ 7.85/81.95+2.137.8 =103.83kn 顶层柱活荷载：=2.07.80.6251.95=19.02标准层柱恒荷载： = (7.8-0.25)+3.87+3.92(7.8-0.25)+3.94.55/81.95 =99.66标准层柱活荷载：=2.07.80.6251.95 =19.02 基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重 =3.71(7.8-0.25)+2.5(7.8-0.25) =45.34 kn b/c轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒荷载=117.14 kn顶层柱活荷载=32.8 kn标准层柱恒荷载=136.74 kn标准层柱活荷载=41.14 kn基础顶面恒荷载=93.22 kn3.3.4风荷载标准值计算基本风压：0=0.45kn/ ，风荷载体形系数1.3，风压高度系数按c类粗糙度查表，查的高度变化系数如下：表5-1高度变化系数表离地面高度/m5-101520300.650.650.740.88荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔屋应采取风振系数为z，且考虑风压脉动的影响。本办公楼房屋高度h=20.3m，小雨30m，故取z，=1.0由得沿房屋高度的分布风荷载标准值为：k1.3z0.35根据各楼层的高度 (从室外地面算起)，由荷载规范，查取,得风压高度变化系数z 值（见上表）代入上式可得各楼层标高处的k如下： 底层：k =z z s0 =0.308kn/二层：k =z z s0 =0.308kn/三层：k =z z s0 =0.308kn/四层：k =z z s0 =0.308kn/五层：k =z z s0 =0.433kn/风荷载的线荷载标准值qk： 底层：qk =k 7.8=0.3837.8=2.964kn/m 二层：qk =k 7.8=0.3837.8=2.964kn/m三层：qk =k 7.8=0.3837.8=2.964kn/m四层：qk =k 7.8=0.3837.8=2.964kn/m 五层：qk =k 7.8=0.4337.8=3.778kn/m为简化计算，将矩形分布的风荷载折算成节点集中力fk: 第五层：=3.778 (3.9+1.2)2=7.558kn 第四层：=（2.964+3.778）23.9=13.47kn 第三层：=（2.964+2.964）23.9=11.56kn 第二层：=（2.964+2.964）23.9=11.56kn 底层： =（2.964+2.964）2（3.9+0.45）=12.893kn表5-2风荷载计算表格层数（kn/）qk（kn/m）（kn） 一层1.0000.650.3082.9647.558二层1.0000.650.3082.96413.47三层1.0000.650.3082.96411.56四层1.0000.650.3082.96411.56五层1.0000.740.4333.77812.893图5-1风荷载下框架荷载分布图（kn）3.4风荷载作用下的位移验算3.4.1柱的侧移刚度计算结果如下表5-3底层柱的侧移刚度柱k=/=(0.5+k)/(2+k)=12/ (n/mm)a、d轴柱5.5/3.2=1.720.59712115b、c轴柱（5.5+6.5）/3.2=3.750.72114631底层：d=（12115+14631）2=53492n/mm表5-4层柱的侧移刚度柱k=/（2）=k/(2+k)=12/ (n/m)边柱（2根）5.5/（24.01）=0.6860.2568099中柱（2根）（5.5+6.5）/（24.01）=1.4960.4251344524层：d=（8099+13445）2=43099n/mm3.4.2风荷载作用下的侧移验算水平荷载作用下的层间侧移可按下式计算：=/各层的层间位移求得后，顶点位移为各层层间位移之和，框架在风荷载作用下的侧移计算如下表；表5-5 框架在风荷载作用下的侧移计算表层次各层风载(kn)层间剪力 (kn)侧移刚度d(n/mm)层间侧移 (m)/57.5587.558430880.000180.000046413.14720.705430880.000480.00012311.56032.265430880.000750.00019211.56043.825430880.0010.00026112.89356.718534920,00130.00033 =0.0029m 层间侧移最大值0.000331/550=0.0018,满足要求。3.5 内力计算 3.5.1 恒荷载标准值作用下框架的内力 内力分析方法采用力矩分配法计算。可利用结构对称性取二分之一结构计算。3.5.2恒载作用下框架的内力框架恒载楼面： 屋面：1、弯矩计算屋面： = - = -22.257.82=-112.8= = 22.257.82=112.8 = - = -10.822.42= -5.19= = 10.822.42= 5.19标准层： = - = -28.517.82=-144.55= = 28.517.82=144.55 = - = -9.772.42= -4.69= = 9.772.42= 4.692、求各节点的分配系数节点分配系数顶层： 标准层： 底层： 框架横梁的跨中弯矩计算公式为：，根据此公式计算各框架梁的 跨中弯矩如下：=169.21-81.35=87.86 knm=-36.18 knm=94.41 knm=-27.90 knm=94.76 knm=-27.73knm=101.09 knm=-32.21 knm=103.57knm=-35.33knm713、固端弯矩计算 图6-1恒载作用下弯矩图3.5.3恒载作用下框架的剪力计算梁： 柱： 1、恒载标准值作用下梁、柱剪力计算表6-2恒载作用下梁剪力计算层号mamb-mb+mc-mc+mdqaqb-qb+qc-qcqd5-67.64-95.06-43.97-43.97-95.06-67.6486.76-83.2612.98-12.9883.2686.764-115.03-129.79-34.93-34.93-129.79-115.03111.05-109.3011.72-11.72109.30111.053-114.2-129.93-34.76-34.76-129.93-114.2111.19-109.1711.72-11.72109.17111.192-105.31-126.15-39.24-39.24-126.15-105.31109.87-108.5211.72-11.72108.52109.871-103.28-123.22-42.36-42.36-123.22-103.28111.19-108.6311.72-11.72108.63111.19表6-3恒载作用下柱剪力计算层号ma+ma-mb+mb-mc+mc-md+md-qaqbqcqd567.6459.11-51.09-46.3451.0946.34-67.6459.11-32.5024.98-24.9832.5457.1057.70-46.87-46.7746.8746.77-57.10-57.70-29.4424.01-24.0129.44357.7064.21-46.77-49.5646.7749.56-57.70-64.21-31.2624.70-24.7031.26242.5267.49-35.58-51.9435.5851.94-42.52-67.49-28.2122.44-22.4428.21135.7917.89-30.72-15.3630.7215.36-35.79-17.89-12.3410.59-10.5912.34图6-2恒载作用下框架梁剪力图（kn）3.5.4恒载作用下轴力计算恒载作用下框架的轴力计算，包括粱传来的荷载和框架柱自重。柱自重：底层：6.594.35=28.67kn标准层：6.593.9=25.79kn框架在恒载作用下轴力计算如下表： 表6-4恒载作用下柱轴力计算（a、d轴）层号qaqpipgigna587.686.76103.3103.225.7925.79215.854111.05197.8199.66202.8625.7951.58452.253111.1930999.66302.5225.7977.37688.892109.87418.8799.66402.1825.79103.16924.211111.19530.0645.34447.5228.67131.831109.41表6-5恒载作用下柱轴力计算（b、c轴）层号qbqpipgignb596.2496.24117.14117.1425.7925.79239.174121.02217.26136.74253.8825.7951.58522.723120.89338.15136.74390.6225.7977.37806.162120.24458.39136.74527.3625.79103.161088.911120.35578.7493.22620.5828.67131.831331.15图6-3恒荷载作用下的轴力图3.5.5 活荷载标准值作用下框架的内力采用力学求解器计算，求得的内力图如图图6-4活载作用下弯矩图图6-5活载作用下的框架剪力图图6-6活载作用下框架轴力图3.5.6 风荷载标准值作用下框架的内力3.5.7风荷载作用下的弯矩计算用d值法求解，以顶层计算为例，其余各层列于图中。1、a轴线柱：由 得 d/d=8099/43088=0.1880, 则=0. 18807.558=1.4206kn反弯点的高度 由k=0.686 查表得 因i=1, 1，所以 ,顶层不考虑，则=+=0.3柱端弯矩 ：柱顶 =(1-0.3)3.91.426=3.88kn.m 柱底=0.33.91.4206=1.66kn.m2、b轴线柱： d/d=13445/43088=0.3120, 则=0.31207.558=2.36kn反弯点的高度 由k=1.496 查表的 因i=1, 1 所以 , ,顶层不考虑，则=+=0.37柱端弯矩 ：柱顶=(1-0.37)3.92.36=5.80knm 柱底=0.373.92.36=3.41knm图6-7各柱反弯点及柱端弯矩（）3.5.8 风荷载作用下内力图当风荷载从a侧作用时，梁柱的内力图如下。图6-8 风荷载作用下柱的弯矩图（括号内为梁在柱边缘处弯矩,）图6-6 左风荷载作用下的剪力图（kn） 图7-7 右风荷载作用下的柱的轴力图（kn）内力计算完成后，根据最不利的可能性进行内力组合。分别按