五层银行综合楼设计.doc

五层银行综合楼设计常德市健民银行综合楼设计摘要本设计为常德市健民银行综合楼设计，建筑总长36米，总宽17.4米，建筑主体高21.9米，总建筑面积约为3132平方米。设计根据场地地址条件确定建筑和结构方案，设计各种恒载、活载及框架内力，同时根据内力组合梁柱的配筋。此外还进行了楼梯、双向板和基础的选择和计算。结构必须能够承受所有荷载而不会倒塌和部分结构破坏，在保证所有框架梁和柱静力平衡的前提下采用不同的调整系数调整弯矩的计算方法，使得梁柱的各控制截面弯矩分布更加均衡，更接近于实际，从而使得框架结构设计更安全和合理。此外，本框架为7度抗震设计，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按D值法计算水平地震作用的大小，进而求出在水平作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。关键词：框架，抗震设计，建筑设计，结构设计、结构布置。ABSTRACTThe design for the public health, Changde City Bank Building, design, construction length 36 meters, the total width of 17.4 meters, 21.9 meters high main building, with a total floor area of approximately 3132 square meters. Address based on site conditions, design buildings and structures to determine the program, the design of various dead loads, live load and the framework of the internal forces, while the reinforcement beams under combined internal forces. In addition to the stairs, two-way board and the choice of the basis and calculation. Structure must be able to withstand all loads and not collapse, and some structural damage, in the framework of beams and columns to ensure that all static equilibrium under the premise of using different adjustment factor to adjust the calculation of bending moment, so all the control beam bending moment distribution is more balanced closer to reality, so that the frame design is more secure and reasonable.In addition, the seismic design of frame is 7 degrees, the first carried out on behalf of the interlayer load calculation, then the use top displacement from the earthquake cycle, Method, and then press the D value calculated level of earthquake size, and then find the effect of the level of the structure of internal forces (bending moment, shear, axial force).Keywords: frame, seismic design, architectural design, structural design, structural arrangement第一章 建筑设计说明1.1 .总平面设计 本设计为一幢5层银行综合楼。底层层高为4.5m，其余各层层高为3.6m。考虑通风和采光要求，综合楼采用了南北朝向。设计室内外高差为0.45m，设置了台阶作为室内外的连接。占地面积为626.4，建筑面积为31321.2.平面设计 本综合楼由银行大厅和办公楼组成。设计时力求功能分区明确，布局合理，联系紧密，尽量做到现代化综合楼的要求。（1） 使用部分设计 1.办公室：办公室是本设计的主体细胞，占据了本设计绝大部分的建筑面积。考虑到要保证有足够的采光和通风要求，故将银行南北朝向。对于使用功能不同的办公室，采用了不同的平面设计方案，采取了几种面积，使得平面设计活泼不显呆板，又能满足多种使用需求，使得综合楼更具现代化。 2.银行大厅：大厅是综合楼一层的门面，本设计可根据人流量设置门面的大小，使得综合楼更具可行性。（2） 交通联系部分设计 楼梯是建筑中各层间的垂直联系部分，是楼层人流疏散必经通道。本方案中设有二部双跑楼梯以满足需求。1.3.立面设计本方案立面设计充分考虑了综合楼的采光要求，立面每层走廊的左右两边都设置窗户，给人一种清晰明快的感觉。再装饰方面采用黄色水泥砂浆粉刷墙面，窗框为银白色铝合金，色彩搭配和谐，给人一种亲切放松自由的感觉，一改过去的沉闷和死板，使住户可以轻松休息，自由想象。为了使建筑的立面好看，特使柱子外凸并把柱子的颜色和墙的颜色错开。1.4.剖面设计根据采光和通风要求，各房间均采用自然光，并满足窗地比的要求，窗台高1000。屋面排水采用有组织外排水，排水坡度为3%，结构找坡。屋顶结构组成为： 35厚架空隔热板（刷冷底子油一遍）防水层20厚1：3水泥砂浆找平层120厚钢筋混凝土现浇板12厚纸筋石灰粉平顶 1.5.结构设计总说明 （1） 本设计采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，框架的抗震等级为三级。（2） 本框架结构采用的混凝土强度等级和钢筋级别如下：结构的混凝土强度等级为C30，框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335级（二级），板的钢筋及梁、柱箍筋采用HRB235级（一级），其余各构件采用的钢筋级别按本条说明的钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内。（3） 混凝土保护层厚度：本工程上部结构为一类环境，上部结构的板的纵向受力钢筋的保护层厚度为30mm，次梁的纵向受力钢筋的保护层厚度为30mm，框架梁的纵向受力钢筋的保护层厚度单排钢筋为35mm，双排为60mm，柱的保护层厚度为30mm，施工中应采取措施保证；混凝土中的水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性的要求。（4） 钢筋的锚固和链接：除设计图纸中另有表示或说明外，下部钢筋伸入支座的锚固长度为：板钢筋伸入支座的长度为120mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时，伸入支座内的长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处-10mm；对HRB235级钢筋伸入支座内长度不小于15d，末端应有半圆弯钩。当钢筋直径小于或等于20mm时，其连接方式采用搭接，搭接长度分别为32d（HPB235级）、40d（HRB335级）。钢筋直径d22mm时，一律采用等强度对焊焊接。（5） 后砌隔墙与框架柱的连接：在砌筑的相应位置，在柱内预埋26 插筋，沿高度300-500mm一道，埋入长度200mm，伸出柱外长度500mm；后砌隔墙采用MU10粘土空心砖、M5混合砌浆。（6） 在结构施工时，其他各工种如电器、管道等均应配合施工，不得在结构施工后随意开洞。（7） 本说明中未尽事宜，应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系，协商解决。1.6.建筑设计的体会 本建筑设计从方案构思到设计定稿得到谢建军老师的悉心指导，在设计的过程中注意到总平面布置的合理性、交通联系的方便，达到人流疏散和防火的要求，对房间的布置及使用面积的确定，达到舒适、方便。立面的造型及周围的环境做到相互协调；整个建筑满足各方面的需求。使人，建筑和环境进行完美的结合。 本次建筑设计我们把实习所学到的知识运用到其中，并通过翻阅大量的资料及在老师的指导下，设计中所遇到的问题得到一一解决。这次设计让我受益匪浅，既巩固了我们的专业知识，又积累了很多的经验。第二章 设计资料2.1 基本资料 建设地点：常德市区，地面粗糙程度B类场地面积：长宽=17.436建筑面积：3132最高气温：40，最低气温：-4主导风向：西北风基本风压：0.5KN/m2基本雪压：0.5KN/m2最大降雨量：60mm/h场地地震效应：建筑物所在地区地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，拟建场地土类型为中软土，类建筑场地，设计地震分组为第一组，建筑结构的阻尼比=0.05.建筑结构安全等级：二级设计使用年限：50年环境类别：梁板为一类环境，框架结构为二a类环境建筑设防类别：丙类2.2 地质资料地质水文情况：场地平坦，周围无相邻建筑物，自上而下，土层分布情况为：（1） 杂填土，杂色，结构松散，厚0.5-0.7m；（2） 中砂，黄褐色，结构松散，厚0.3-1.1m，地基承载力特征值：fak=180kpa；（3） 中砂，黄褐色，稍密-中密，厚2.7-5.5m，地基承载力特征值：fak=350kpa；（4） 粗砂，黄褐色，中密-密实，厚0.6-2.9m，地基承载力特征值：fak=420kpa；地下水位较低，无侵蚀性。材料供应：钢材、水泥、木材、砂、石供应充足。施工技术条件：具有各种大中型建筑机械，能满足现浇结构要求。2.3 参考资料（1） 教材：房屋建筑学、混凝土结构、结构力学、土力学及基础工程、抗震结构设计等。（2） 土木工程专业毕业设计手册（3） 工民建专业毕业设计指南（4） 混凝土结构设计（5） 银行设计规范JGJ67-2002（6） 建筑制图标准第三章 截面尺寸及结构计算简图的确定3.1 梁柱板尺寸的确定（1） 梁柱界面 由于各层框架为超静定结构，在内力计算之前，需预先估算梁，柱的截面尺寸及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及其相对线刚度。混凝土强度等级：梁中用C30（） 柱中用C30（）框架梁：； 次梁： ； 框架柱：考虑到地震效应，采用方柱较为合适，取。（2） 板厚 本结构采用双向板，板厚1/40l=1/403600=90mm （l：柱的短跨）。 考虑到板的绕度、裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素，取板厚h=120mm。（3） 柱高 底层柱高度h=4.5+1.1=5.6m，其中：4.5m为底层层高，基底标高为设计相对标高-1.1m，初步假设基础高度0.5m（4） 结构计算简图 取3-3轴的一榀框架进行计算。设计内容包括框架计算单元、计算简图的确定，框架收到的各种荷载计算，各种荷载作用下框架的内力计算、内力组合及截面配筋计算。图3.1.1 平面布置图及计算简图（5） 确定框架计算简图 根据规范(GB50010-2008)，考虑现浇楼板的作用，对于中跨梁，取。 梁采用C30混凝土，Ec=3.0107KN/m2。由于左跨梁=右跨梁:边跨梁：中跨梁：底层柱(A-D轴)： 其余各层柱(A-D轴)：令则其余各杆件的相对线刚度为： 图3.1.2 计算简图及相对线刚度第四章 荷载计算以轴线横向框架为计算分析对象。依据规范：建筑结构荷载规范（GB50009-2006）混凝土结构设计规范（GB50010-2006）建筑抗震设计规范（GB50011-2006）4.1 活荷载标准值 1、根据荷载规范查得： 上人屋面：2.0KN/ 楼 面：2.0 KN/ 走 廊：2.0 KN/ 雪 荷 载：0.5 KN/ 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者较大者。图4.1.1计算简图计算单元见上图所示：因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁、板传至梁上的三角形或者梯形荷载可等效为均布荷载。4.2 恒载标准值计算 1、屋面：35厚架空隔热板 0.03525=0.875KN/防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4 KN/20厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/120厚钢筋混凝土现浇板 0.01225=3KN/12厚纸筋石灰粉平顶 0.01216=0.192 KN/ 合计： 、标准层楼面及走廊楼面 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 、梁自重： 梁自重： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 4、基础梁自重： 梁自重： 合计： 5、外纵墙自重底层：纵墙： 铝合金窗： 水刷石外墙面： 水泥粉刷内墙面： 合计： 标准层： 纵 墙： 铝合金窗： 水刷石外墙面： 水泥粉刷内墙面： 合计： 6、内纵墙自重 纵 墙： 水泥粉刷内墙面： 合计： 纵 墙： 水泥粉刷内墙面： 合计： 7内隔墙自重标准层：内隔墙 铝合金窗： 水泥粉刷墙面 合计： 底层：内隔墙 铝合金窗： 水泥粉刷墙面 合计： 8外横墙自重标准层： 水泥粉刷墙面 合计： 底层： 水泥粉刷墙面 合计： 4.3 竖向荷载作用下框架受荷总图、A-B轴和C-D轴间框架梁：板传至框架梁上的梯形荷载和三角形荷载等效为均为荷载。屋面板传荷载：恒载： 活载： 楼面传来荷载：恒载： 活载： 梁自重： A-B轴和C-D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载= +=活载=板传荷载=楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载=+=活载=板传荷载=、B-C轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载： 活载： 楼面传来荷载：恒载： 活载： 梁自重： B-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载= +=活载=板传荷载=楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载=+=活载=板传荷载=（3）、A、D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：女儿墙自重：（做法：墙高1100，100的混凝土压顶） 0.241.118250.10.24（1.220.24）0.56.67现浇天沟自重:顶层柱恒载女儿墙及天沟自重梁自重板传荷载=顶层柱活载板传活载=标准层柱恒载墙体自重+梁自重+板传荷载= 标准层柱活载板传活载基础顶面恒载底层外纵墙自重+基础梁自重（4）、B、C轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载梁自重+板传荷载 顶层柱活载=板传活载= 标准层柱恒载梁自重板传荷载= 标准层柱活载板传活载= 基础顶面恒载基础梁自重= 图4.3.1 竖向受荷总图（单位：KN）第五章 框架内力计算5.1 风荷载作用下的位移验算与内力计算（1）、集中风荷载标准值计算根据设计任务书知道有关风荷载的参数，并根据建筑结构规范GB5009-2001知，作用在屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值：式中，基本风压0.5；-风压高度变化系数，因在常德市区，地面粗糙度为B类；-风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得1.3-风振系数取1.0；-下层柱高；-上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B迎风面的宽度，B7.2表5.1.1 集中风荷载标准值和设计值离地高度Z/m18.91.231.01.30.53.62.417.2715.31.151.01.30.53.63.619.3811.71.051.01.30.53.63.617.698.11.001.01.30.53.63.616.854.51.001.01.30.54.53.618.95 （2）、风荷载作用下的位移验算：1）、横向框架的侧移刚度D的计算：由前面所求梁柱线刚度求侧移刚度如表4.5.2所示：表5.1.2 横向2-5层D值的计算构件名称A轴柱0.32326917B轴柱0.58448667C轴柱0.58448667D轴柱0.32326917=(26917+48667)2=151168表5.1.3 横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.56930482B轴柱0.76440928C轴柱0.76440928D轴柱0.56930482 =304822+409282=1428202)、风荷载作用下框架侧移计算：水平荷载作用下框架的层间位移按：式中 -第j层的总剪力； -第j层所有柱的抗侧刚度之和；-第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移 u 顶层侧移 u表5.1.4 风荷载作用下框架侧移计算表层次/h517.2717.271511680.00011/31512419.3836.651511680.00021/14849317.6954.341511680.00041/10014216.8571.191511680.00051/7644118.9590.141428200.00061/8870 u=0.0018 侧移验算： 层间侧移最大值：1/76441/550(满足)（3）、风荷载标准值作用下的内力计算： 框架在风荷载（从左到右吹）下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算。其步骤为：求各柱反弯点处的剪力值；求各柱反弯点高度；求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；求各柱的轴力和梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力为：，框架柱反弯点位置，表5.1.5框架柱反弯点位置轴号层号A轴53.60.950.350000.351.2643.60.950.400000.401.4433.60.950.450000.451.6223.60.950.5000-0.050.451.6215.61.460.6040-0.021200.58283.26B轴53.62.80.440000.441.58443.62.80.450000.451.6233.62.80.500000.501.823.62.80.500000.501.815.64.310.550000.553.08轴 号A 轴 层 号5432117.2736.6554.3471.1990.1415116815116815116815116814282026917269172691726917304820.1780.1780.1780.1780.2133.0756.5269.67612.67619.2391.261.441.621.623.267.19614.09619.15825.09844.9483.8759.39715.67520.53562.7907.19617.97128.55540.71365.483表5.1.6 风荷载作用下框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算表 注:只考虑左侧风荷载作用轴 号B 轴 层 号5432117.2736.6554.3471.1990.1415116815116815116815116814282048667486674866748667409280.3220.3220.3220.3220.2875.56011.79917.49422.91925.8311.5841.621.801.803.0811.20923.36231.48941.25465.0948.80719.11431.48941.25479.5603.80310.91417.16924.68136.0827.40621.25533.43448.06270.266 注:只考虑左侧风荷载作用框架柱轴力与梁端剪力的计算计算过程：根据节点平衡由柱端弯矩求得梁轴线处弯矩Mc= M右+ M左= M上+ M下； M右(左梁)= 1Mc M左(右梁)= 2Mc求得 边跨 1=1 2=1 中跨 1=0.50 2=0.50 表5.1.7风荷载作用下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层 次54321AB跨(CD跨对称)6.96.96.96.96.97.19617.97128.55540.77365.4837.40621.25533.43448.06270.2662.1165.6858.98412.87519.674BC跨3.63.63.63.63.63.80310.91417.16924.68136.0823.80310.91417.16924.68136.0822.1136.0639.53813.71220.046柱轴力-2.116-7.801-16.785-29.660-49.334-0.003-0.381-0.935-1.772-2.1440.0030.3810.9351.7722.1442.1167.80116.78529.66049.334 注:只考虑左侧风荷载作用5.2 水平地震作用分析（底部剪力法）设计的建筑物的计算高度为19.5m，且质量和刚度沿高度均匀分布，故采用底部剪力法来计算水平作用力。对于相关荷载在前面已经求出：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：G结构和构件自重+50%雪荷载楼面梁处：G结构和构件自重+50活荷载 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）的结构及构件自重（包括纵、横梁自重、楼板结构层及构造层、纵横墙及柱的等的自重）顶层:女儿墙:6.944.52=62.24kN屋面板:6.89(4.5-0.3)(6.623)=468.80kN梁:4.6(6.6230.632.56(4.5-0.6)4=106.18kN柱:9.413.9/24=73.40 kN墙:1/213.75(4.5-0.6)29.65(4.5-0.6)210.07(6.6-0.6) 2 =151.68kN顶层处重力荷载代表值：G=62.46468.80106.1873.4151.6800.54.5(6.62+3) 50%880.75 kN标准层: 板:4.33(4.5-0.3)6.62+3.82(4.5-0.3) 3=288.19 kN 墙:151.682=303.36kN柱:73.42=146.8 kN 梁: 106.18kN 合计:844.53 kN标准层处重力荷载代表值：GGGG844.53(24.56.622.54.53)50%1072.68 kN底层: 板: 288.19kN墙:115.68220.08(4.5-0.6)+10.21(4.5-0.6) 2+12.91(6.6-0.6)2=524.87 kN柱:9.415.441/2+73.4=175.03 kN梁: 106.18kN 合计:1094.27 kN底层处重力荷载代表值：G1094.27(24.56.622.54.53)50%1170.52kN横向地震作用力计算: 由设计任务书,建筑所在地区地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,设计时考虑近地震影响,场地土类型为中软土,类建筑场地,设计地震分组为第一组,建筑结构阻尼比为=0.05,则结构的特性周期值Tg=0.35s,水平地震影响系数最大值=0.081. 框架自振周期计算:2. 用能量法计算。用能量法计算的数据过程及其结果见表表5.2.1 用能量法计算的数据层次（KN）(KN)（KN/m） 层间相对位移51147.071147.071511680.00760.138641423.242570.311511680.01700.131031423.243993.551511680.02640.114021423.245416.791511680.03580.087611980.627397.411428200.05180.0516 求基本自振周期值T1 由于HTg,所以, T11.4Tg=0.49s, 由抗震规范表4.2.1可知:不需要考虑顶部附加水平地震作用,即: 对于多质点体系结构底部总横向水平地震作用标准值各质点横向水平地震作用: 表5.2.2 各层横向地震剪力计算层 次51147.072022941.488685.3105.23105.231511680.000741423.2416.423341.1107.07212.31511680.001431423.2412.818217.583.57295.871511680.002021423.249.213093.860.06355.931511680.002411980.625.611091.550.88406.811428200.0028 根据上表各层横向地震剪力计算可得侧移验算:首层:0.0045/5.4=1/12001/550(满足) 二层:0.0021/3.9=1/18581/550(满足) 顶层:0.0106/20=1/18871/550(满足)表5.2.3 震荷载作用框架各柱剪力及弯矩计算 层 次54321AB跨(CD跨对称)6.96.96.96.96.942.59102.27154.25204.86302.2045.13124.89186.47249.16330.6912.7132.9249.3865.8091.72BC跨3.63.63.63.63.623.1764.1395.76128.18169.8223.1764.1395.76128.18169.8212.8735.6353.271.2194.34柱轴力-12.71-45.63-95.01-160.81-252.53-0.16-2.87-6.69-12.10-14.720.162.876.6912.1014.7212.7145.6395.01160.81252.53注:表中,由前面风荷载计算得出只考虑左侧风地震荷载作用风荷载的计算方法同 框架柱轴力与梁端剪力的计算 计算过程：根据节点平衡由柱端弯矩求得梁轴线处弯矩Mc= M右+ M左= M上+ M下 ； M右(左梁)= 1Mc M左(右梁)= 2Mc 求得 边跨 1=1 2=1 中跨 1=0.50 2=0.50 表5.2.4地震荷载作用下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 层 次54321AB跨(CD跨对称)6.96.96.96.96.942.59102.27154.25204.86302.2045.13124.89186.47249.16330.6912.7132.9249.3865.8091.72BC跨3.63.63.63.63.623.1764.1395.76128.18169.8223.1764.1395.76128.18169.8212.8735.6353.271.2194.34柱轴力-12.71-45.63-95.01-160.81-252.53-0.16-2.87-6.69-12.10-14.720.162.876.6912.1014.7212.7145.6395.01160.81252.53 注:只考虑左侧地震荷载作用5.3 竖向恒载作用下内力计算竖向荷载作用下内力计算采用弯矩二次分配法进行计算首先计算节点各杆得弯矩分配系数以及载竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩，由前计算的刚度比，可根据下式求得节点各杆端得弯矩分配系数均布恒载和集中荷载偏心引起得固端弯矩构成节点不平衡弯矩：，恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图图5.3.1 恒载作用下的计算 图5.3.2 恒载作用下的M图（单位：） 注：左右对称梁弯矩的调幅（由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，因此在重力荷载作用下对梁端弯矩进行调幅,调幅系数为0.8;对跨中弯矩进行调幅,调幅系数1.2.）恒载作用下弯矩计算楼层AB跨BC跨左端中间右端左端中间右端MMMMMMMMMMMM5-93.51-74.8148.3958.07136.78109.42-75.65-60.52-57.89-69.4775.6560.524-91.24-72.9955.2166.2596.3977.11-29.49-23.59-13.71-16.4529.4923.593-84.42-67.5459.4871.3894.6775.74-32.77-26.22-16.99-20.3932.7726.222-85.05-68.0459.1370.9694.7475.79-32.60-26.08-16.82-20.1832.6026.081-74.72-59.7865.0378.0493.2674.61-40.81-32.65-25.03-30.044