山西晋商百益集团科研楼建筑及结构设计毕业论文.doc

山西晋商百益集团科研楼建筑及结构设计毕业论文目录第一章 设计资料及任务11.1工程概况及设计数据11.2设计任务1第二章 建筑设计22.1科研楼功能22.2设计基本原则22.3总体布局32.4房间设计32.5建筑平面设计32.6剖面设计32.7立面设计42.8体型设计42.9建筑图4第三章 结构设计53.1结构设计总序53.1.1结构选型与布置53.1.2梁、板、柱尺寸初选53.1.3计算参数63.2可变荷载标准值选用113.3上部永久荷载标准值选用113.3.1楼面恒载113.3.2屋面恒载113.3.3卫生间123.3.4梁间荷载123.4简图输出123.5SATWE结果分析173.5.1结构整体位移角及结构位移比173.5.2结构平均重度213.5.3结构刚度比213.5.4结构刚重比233.5.5结构剪重比233.5.6楼层抗剪承载力及承载力比值253.5.7结构周期比253.5.8输出文件263.6框架柱设计333.6.1计算参数333.6.2 柱配筋计算书353.6.3柱施工图373.7框架梁设计373.7.1裂缝挠度限值373.7.2梁杆件编号及恒载弯矩图383.7.3梁计算书413.7.4梁施工图503.8板的设计513.8.1计算参数513.8.2一层楼板计算书513.8.3二层楼板计算书543.8.4三层楼板计算书583.8.5楼板施工图613.9楼梯计算613.9.1一层楼梯计算613.9.2二层楼梯计算633.9.3楼梯施工图65第四章 施工图绘制66参考文献67图纸69致谢91中英文翻译93 1 山西晋商百益集团科研楼建筑及结构设计 1第一章 设计资料及任务1.1工程概况及设计数据工程概况见下表：表1-1 工程概况结构类型框架结构工程地点山西临汾首层标高0.000；室内外高差0.45m主要材料混凝土：C30 钢材：HRB335 HRB400 砌体：加气混凝土砌块结构层数地上两层，局部突出三层结构高度一层层高4.2m，二层3.9，三层3m；总高度11.1m结构特点：本工程属于多层民用建筑，建筑类别：丙类。平面结构对称布置，抗震设防烈度为8度，抗震等级二级，场地类别类，基本风压：0.41.2设计任务（1）对办公楼进行建筑选型及设计（2）对框架结构形式的结构形式进行选型（3）对钢筋混凝土框架进行结构计算，评估计算结果，整理结构计算书（4）对该工程的建筑及结构设计进行软件出图和说明 山西晋商百益集团科研楼建筑及结构设计 69第二章 建筑设计2.1科研楼功能研发中心是公司展示自身技术水准、组织生产技术研究开发的实验及办公场所，将设置展览大厅、菌种培养实验室、综合实验室、产品检测实验室、科技档案室、办公室、消毒间及更衣室等功能区域。1、展览大厅：旨在展示企业自有技术研发成果、国内前沿科技成果、企业产品成果及各项深加工成果和前沿展望。2、菌种培养实验室：负责先期优良菌种的培养及研究开发。3、综合实验室：满足生产环节中各项实验需求。4、产品检测实验室：负责各项产品的生产前、生产中及成品的各项指标检测。5、科技档案室：负责对各项技术研发及实验、检测等过程档案的分类保存。6、办公室：研发中心设置主任办公室、副主任办公室、技术人员办公室等若干，满足各类人员办公需求。7、消毒间及更衣室：满足试验人员及参观实验室人员进入实验室前的更衣、灭菌消毒的需求。2.2设计基本原则1、满足功能要求满足建筑物的功能要求，为各类人员参观、办公、实验等活动创造良好的环境，是本建筑设计的首要任务。2、采用合理的技术措施正确选用建筑材料，根据建筑空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久、建造方便。3、 具有良好的经济效果衡量经济指标，尽量做到因地制宜、就地取材、节省劳动力、节约建材和资金。要有周密的计划和核算，尊重经济规律，讲求经济效果。使用要求和技术措施要和相应的造价、建筑标准统一起来。4、考虑建筑美观要求考虑对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上感受。5、符合总体规划要求研发中心是晋商百益农业科技股份有限公司日产50吨杏鲍菇工厂化生产项目中一部分，应该符合项目的总体规划要求。2.3总体布局在布局中，关系密切的房间、有较大给水和排水要求的房间尽量设置在一起，进行分区布局，将各功能区通过走道、楼梯等交通联系工具有机地联系在一起。在楼层安排上应该考虑房间的对外联系，将要求空间较大、对外联系密切的房间尽量设置在一层，而将对内联系紧密，使用不太频繁以及要求相对安静的房间安排在二层。总体上该研发中心设计为U型建筑，层高二层，局部突出楼梯间，U型环内布置水景及绿植，以改变建筑物的外观形象，也符合当地人们对建筑物的审美习惯。局部外墙全高设置为玻璃幕墙，可在建筑物内部观赏室外水景，舒缓心情，使人愉悦。2.4房间设计由于功能中有大空间要求，研发中心设计开间为6.3m，进深为6m。选用这样的开间进深尺寸，展览大厅和菌种培养实验室面积均为378，综合实验室及检测实验室面积均为75.6，主任办公室面积为75.6，副主任办公室及工作人员办公室面积均为37.8，尺寸比例协调，符合人们使用习惯，满足甲方的要求。2.5建筑平面设计根据上述研发中心的功能要求，在设计结合总体布局和房间设计，该研发中心的建筑平面设计如下：一层为展览大厅、菌种培养实验室、门房等二层为办公室、科技档案室、综合实验室、检测实验室等每层均设置更衣室及消毒间、卫生间、休息场所。平面建筑面积为：一层1250.1；二层1250.1；顶层楼梯间71.64；合计：2571.842.6剖面设计剖面设计的任务主要是确定各层的层高，高度设计既要满足要求，又不要增加高度，使得造价提高，因此各层的层高确定如下：一层作为展厅及实验用房，需要满足层高较高，大空间的功能。由于结构跨度比较大，梁的高度较高，为500600mm左右，选择一层层高为4.2m，净高可达到3.7m左右。二层是实验室及办公室所在层，层高确定为3.9m，净高可达到3.4m左右。室内外高差取0.45m。该研发中心总高度为11.10m。该研发中心楼层之间通过楼梯相连，为此对称设计了两部楼梯，满足功能需求。2.7立面设计为表现研发中心的科技特色，立面表达以简单、现代、富含科技元素为主。为此，设计采用了对称的方法，采用比较深冷的颜色，配以大量带型窗、玻璃幕墙及正面金属材质的标牌镂空元素，以期达到艺术效果，体现建筑的内部特征。2.8体型设计该办公楼长50.88m，宽30.48m，高11.10m，比例恰当。为了主次分明，采用了突出主入口，填充增加中间部分的高度的设计手法；为了完整均衡，采用了一些女儿墙弥补二层的残缺，增加了整体建筑高度；为了简洁大方，立面上多运用窗户及饰面板的材质和颜色突出效果，没有做更多的装饰构件。2.9建筑图见附录第三章 结构设计3.1结构设计总序3.1.1结构选型与布置根据工程实际及经济性要求，本工程结构体系选为框架结构，一层平面结构布置见下图：图3-1 一层结构布置3.1.2梁、板、柱尺寸初选1(1)梁截面尺寸的确定梁截面高度可以取h=(1/10-1/12)L，L为梁跨度；为防止梁发生剪切脆性破坏，h不宜大于1/4梁净跨。梁截面宽度取(1/2-1/3)h。且不宜小于200mm，初选定梁截面尺寸为250mm500mm. (2)楼板厚度楼板为现浇双向板，根据经验板厚初取（1/45-1/35）6000=130-170mm,初取尺寸140mm。在验算挠度、裂缝限制后，满足要求。(3) 柱尺寸确定框架柱截面的高与宽按经验一般可取（1/10-1/15）层高，一层层高4200mm.初取柱尺寸1/14层高为300mm300mm。由于该工程抗争等级为二级，要求柱的轴压比不得超过0.75，加大尺寸为350mm350mm；经结构计算后为满足建筑抗震设计规范表5.5.1弹性层间位移角限制，要求钢筋混凝土框架结构位移角不得大于1/550。将外围柱子加大为400mm400mm 。 3.1.3计算参数 本设计采用pkpm结构设计软件进行结构计算（1）总信息 . 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角(Degree): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE = 0 竖向荷载计算信息: 按模拟施工1加荷计算 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算水平和规范简化方法竖向地震 “规定水平力”计算方法: 楼层剪力差方法(规范方法) 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX = 0 转换层所在层号: MCHANGE= 0 嵌固端所在层号: MQIANGU= 1 墙元细分最大控制长度(m): DMAX = 1.00 弹性板细分最大控制长度(m): DMAX_S = 1.00 弹性板与梁变形是否协调: 是 墙元网格: 侧向出口结点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定: 否 地下室是否强制采用刚性楼板假定: 否 墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点: 是 计算墙倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘: 否 结构所在地区: 全国 （2）风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.40 风荷载作用下舒适度验算风压(kN/m2): WOC = 0.40 地面粗糙程度: B 类 结构X向基本周期（秒）: Tx = 0.27 结构Y向基本周期（秒）: Ty = 0.27 是否考虑顺风向风振: 是 风荷载作用下结构的阻尼比(%): WDAMP = 5.00 风荷载作用下舒适度验算阻尼比(%): WDAMPC = 2.00 是否计算横风向风振: 否 是否计算扭转风振: 否 承载力设计时风荷载效应放大系数: WENL = 1.00 结构底层底部距离自然地面高度(米): DBOT = 0.00 体形变化分段数: MPART = 1 各段最高层号: NSTI = 3 各段体形系数(X): USIX = 1.30 各段体形系数(Y): USIY = 1.30 设缝多塔背风面体型系数: USB = 0.50 （3）地震信息 . 结构规则性信息: 不规则 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联): CQC 计算振型数: NMODE = 9 地震烈度: NAF = 8.00 场地类别: KD =II 设计地震分组: 一组 特征周期: TG = 0.35 地震影响系数最大值: Rmax1 = 0.16 用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的 地震影响系数最大值: Rmax2 = 0.90 框架的抗震等级: NF = 2 剪力墙的抗震等级: NW = 2 钢框架的抗震等级: NS = 2 抗震构造措施的抗震等级: NGZDJ =不改变 按抗规(6.1.3-3)降低嵌固端以下抗震构造 措施的抗震等级: 否 重力荷载代表值的活载组合值系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 1.00 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 中震(或大震)设计: MID =不考虑 竖向地震力计算方法: 抗震规范5.3.1 是否考虑偶然偏心: 否 是否考虑双向地震扭转效应: 是 是否考虑最不利方向水平地震作用: 否 按主振型确定地震内力符号: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数: NADDDIR= 0 （4）活荷载信息 . 考虑活荷不利布置的层数: 从第 1 到2层 柱、墙活荷载是否折减: 不折减 传到基础的活荷载是否折减: 折减 考虑结构使用年限的活荷载调整系数: FACLD = 1.00柱，墙，基础活荷载折减系数见下表: 表3-1 柱、墙、基础活荷载折减系数计算截面以上的层数 折减系数1 1.002-3 0.854-5 0.706-8 0.659-20 0.60 20 0.55梁楼面活荷载折减设置: 不折减 （5）调整信息 . 楼板作为翼缘对梁刚度的影响方式: 梁刚度放大系数按2010规范取值 托墙梁刚度放大系数: BK_TQL = 1.00 梁端负弯矩调幅系数: BT = 0.85 梁活荷载内力放大系数: BM = 1.00 连梁刚度折减系数: BLZ = 0.60 梁扭矩折减系数: TB = 0.40 全楼地震力放大系数: RSF = 1.00 0.2Vo 调整方式: alpha*Vo和beta*Vmax两者取小 0.2Vo 调整中Vo的系数: alpha = 0.20 0.2Vo 调整中Vmax的系数: beta = 1.50 0.2Vo 调整分段数: VSEG = 0 0.2Vo 调整上限: KQ_L = 2.00 是否调整与框支柱相连的梁内力: IREGU_KZZB = 0 框支柱调整上限: KZZ_L = 5.00 框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级 自动提高一级: 是 柱实配钢筋超配系数: CPCOEF91 = 1.15 墙实配钢筋超配系数: CPCOEF91_W = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力: IAUTO525 = 1 弱轴方向的动位移比例因子: XI1 = 0.00 强轴方向的动位移比例因子: XI2 = 0.00 薄弱层判断方式: 按高规和抗规从严判断 判断薄弱层所采用的楼层刚度算法: 地震剪力比地震层间位移算 强制指定的薄弱层个数: NWEAK = 0 薄弱层地震内力放大系数: WEAKCOEF = 1.25 强制指定的加强层个数: NSTREN = 0 （6）配筋信息 . 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 300 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 300 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 300 墙水平分布筋强度 (N/mm2): FYH = 210 墙竖向分布筋强度 (N/mm2): FYW = 300 边缘构件箍筋强度 (N/mm2): JWB = 270 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向分布筋配筋率 (%): RWV = 0.30 墙最小水平分布筋配筋率 (%): RWHMIN = 0.00 梁抗剪配筋采用交叉斜筋时，箍筋与对角斜 筋的配筋强度比: RGX = 1.00 （7）设计信息 . 结构重要性系数: RWO = 1.00 钢柱计算长度计算原则(X向/Y向): 有侧移/有侧移 梁端在梁柱重迭部分简化: 不作为刚域 柱端在梁柱重迭部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应: 否 柱配筋计算原则: 按双偏压计算 柱双偏压配筋时是否进行迭代优化: 是 按高规或高钢规进行构件设计: 否 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁按压弯计算的最小轴压比: UcMinB = 0.15 梁保护层厚度 (mm): BCB = 20.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 20.00 剪力墙构造边缘构件的设计执行高规 7.2.16-4： 是 框架梁端配筋考虑受压钢筋： 是 结构中的框架部分轴压比限值按纯框架结构 的规定采用: 否 当边缘构件轴压比小于抗规6.4.5条规定的 限值时一律设置构造边缘构件: 是 是否按混凝土规范B.0.4考虑柱二阶效应: 否 次梁设计是否执行高规5.2.3-4条: 是 柱剪跨比计算原则: 简化方式 支撑按柱设计临界角度(Deg): ABr2Col= 20.00 （8）荷载组合信息 . 恒载分项系数: CDEAD = 1.20 活载分项系数: CLIVE = 1.40 风荷载分项系数: CWIND = 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H = 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V = 0.50 温度荷载分项系数: CTEMP = 1.40 吊车荷载分项系数: CCRAN = 1.40 特殊风荷载分项系数: CSPW = 1.40 活荷载的组合值系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合值系数: CD_W = 0.60 重力荷载代表值效应的活荷组合值系数: CEA_L = 0.50 重力荷载代表值效应的吊车荷载组合值系数:CEA_C = 0.50 吊车荷载组合值系数: CD_C = 0.70 温度作用的组合值系数: 仅考虑恒载、活载参与组合 CD_TDL = 0.60 考虑风荷载参与组合: CD_TW = 0.00 考虑地震作用参与组合: CD_TE = 0.00 砼构件温度效应折减系数: CC_T = 0.303.2可变荷载标准值选用2活荷载标准值选用见下表：表3-2 活荷载标准值（kN/m2）办公室会议室实验室上人屋面走廊门厅卫生间盥洗室一般资料档案室非上人屋面及阳台楼梯贮藏室2.02.50.53.55.03.3上部永久荷载标准值选用3.3.1楼面恒载（1）地砖楼面 8mm地砖面层 0.008m22 kN/m=0.18 kN/ 20mm水泥砂浆粘合层 0.02m20 kN/m = 0.4 kN/ 2mm水泥浆一道 0.002m20 kN/m=0.04 kN/ 30mm保温砂浆 0.03m5 kN/m =0.15 kN/ 20mm水泥砂浆找平层 0.02m20 kN/m = 0.4 kN/ 水泥砂浆结合层一道 0.01 kN/ 140mm现浇板 0.14m25kN/m = 3.5 kN/ 20mm混合砂浆板底抹灰 0.02m17kN/m =0.34 kN/合计5.5 kN/ （2）阳台栏板高500mm，厚100，楼板140mm楼板5.60.140.925=17.64kN栏板0.90.520.125+0.80.520.125=4.2kN面层+抹灰0.95.60.0217+0.85.61.38+0.90.540.120=11.5kN合计33.34kN33.34/(0.95.6)=6.6kN/，取7kN/3.3.2屋面恒载保温防水屋面 40mm刚性防水层 1 kN/ 20mm白灰砂浆隔离层 0.34 kN/ 4mmSBS防水卷材 0.1 kN/ 刷底胶剂一道 0.1 kN/ 25mm水泥砂浆找平层 0.5 kN/ 35mm挤塑聚苯板保温层 0.56 kN/ 隔气层 0.1 kN/ 15mm水泥砂浆找平层 0.3 kN/ 140mm现浇板 3.5 kN/ 20mm板底抹灰 0.4 kN/合计7.0 kN/ 3.3.3卫生间 面层 0.62 kN/ 卫生间填料 3 kN/ 防水找平层 0.7 kN/ 140mm现浇板 3.5 kN/ 20mm板底抹灰 0.34 kN/合计8.5 kN/ 3.3.4梁间荷载（1）墙体填充墙材料：加气混凝土砌块 5.5kN/m,蒸压粉煤灰砖：16kN/m墙厚:240mm 20mm水泥粉刷墙面0.36kN/第一标准层： 3.40.245.5+0.3623.4=6.94kN/m 取7.0kN/m第二标准层： 2.50.245.5+0.3622.5= 5.1kN/m 取5.5kN/m 女儿墙梁间荷载：161.30.24+0.022021.3=6.04kN/m 取6.5kN/m玻璃幕墙： 1.8kN/3.9m=7.02kN/m 取7.2kN/m（2）楼梯结构自重： 附加层：合计139.2/19.8=7.03kN/m 取7.2 kN/m梁间活载 3.53.96/19.8=4.13kN/m 取4.2 kN/m3.4简图输出本设计采用pkpm结构设计软件计算，导算后的荷载简图及