南昌地区某机关办公楼建筑结构设计毕业设计论文.doc

南昌地区某机关办公楼建筑结构设计毕业设计论文第一章 建筑设计概述 1.1 工程名称:某机关办公楼 1.2 建筑地点:南昌地区, 建筑控制线范围57m26m，该工程为五层现浇钢筋混凝土框架结构。7度抗震设防烈度；抗震等级为三级；场地类别I类一组. 1.3 建筑规模:1) 建筑总面积: 51m14.7m5=3748.5m2 2) 建筑层数: 五层 3) 结构类型: 钢筋混凝土框架结构 4) 层 高: 3.9m 1.4 建筑功能：服务大厅（结合门厅做）：220.5 m2 大会议室：162 m2小会议室（6间）：54 m26=324 m2 领导办公室（6间）：36 m26=216 m2接待室（6间）：36 m26=216 m2 普通办公室（30间）：36m230=1080 m2机要室：36 m2 文印室：36 m2档案室：54 m2 机关餐厨：176.4 m2活动室：36 m26=216 m2 机房：18 m24=72 m2值班室：18 m2 收发室：18 m2楼梯间：18 m210=180 m2 储藏室：18 m2厕所：8.1 m29+18 m2 =90.9 m2 开水间：18 m24=72 m2 总建筑面积3748.5 m2，层高3.9m1.5框架承重方式选择： 承重方式有：横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。结构平面布置图如下：1.6 初定梁柱截面尺寸:1、边跨梁（AB，CD跨）：h = (1/81/12)L =(1/81/12)6000=500750,取h= 600,b= (1/21/3)h,取b = 250mm；2、中跨梁（BC跨）：取h = 600mm,b = 250mm； 连系梁：取h = 600mm,b = 250mm；3、柱截面尺寸：b=1/15H(底层柱高)=1/155900=393.33mm,取b=400mm h=(11.5)b=(400600),取h=500mm 角柱,中柱，边柱均取bh=400mm500mm4、现浇楼板厚120mm。5、根据地质资料确定基础顶面离室外地面为1550，故底层柱高为：h =3.9+0.45+1.55=5.9 ，其余柱高取建筑层高为h = 3.9 ；跨度取柱轴心间距AB=CD=6.0，BC=2.7。1.7 计算各梁柱的线刚度i梁：i = EI/L 柱：i = EI/h其中，梁应该考虑现浇板对梁截面线刚度的影响，取I=2I。，而柱直接取I=I。则有：梁：边跨: I。= 1/12bh3 = 1/120.250.63= 4.510-3m4中跨: I。= 1/12bh3 = 1/120.250.63= 4.510-3m4边柱: I。= 1/120.40.53= 4.1710-3 m4 中柱：I。= 1/120.40.53= 4.1710-3 m4 故有计算i：梁： 边跨 i = 2EI。/L =(24.510-3E)/6.0=1.510-3E m3 中跨 i = 2EI。/L =(24.510-3E)/2.7=3.3310-3E m3边 柱：底层 i = EI。/h =（4.1710-3E)/5.9=0.70710-3E m3 上层 i = EI。/h =（4.1710-3E)/3.9=1.0710-3E m3中 柱：底层 i = EI。/h =（4.1710-3E)/5.9=0.70710-3E m3 上层 i = EI。/h =（4.1710-3E)/3.9=1.0710-3E m31.8 号轴线一榀框架结构内力计算简图图2 KJ-11计算简图第二章 荷载设计值计算2.1 屋面框架相关荷载计算： 边跨恒载：三毡四油防水层 0.45KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40kN/m220220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20厚）： 14（0.02+0.22）/2=1.68kN/m2120mm厚现浇混凝土板： 0.12 25=3.0kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2合计： 5.65 kN/m2 设计值： kN/m2屋面板传给主梁荷载： 5.656.0=33.9KN/m主梁自重： （0.6-0.12）0.2525=3.0kN/m 设计值： kN/m边跨活载：屋面板的活载设计值：（不上人屋面） 1.40.5=0.7kN/m2边跨主梁活载设计值： 0.76.0=4.2kN边跨边节点恒载：边柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75kN/m梁侧粉刷： ( 0.6-0.1)170.02=0.17kN/m梁外侧贴面砖： 0.50.6=0.3kN/m1.5m高女儿墙自重： 0.241.519=6.84kN/m1.5m高女儿墙外侧贴面砖： 0.51.5=0.75kN/m屋面板传来的荷载： 合计：28.76 kN/m 设计值： kN/m顶层边节点集中荷载设计值： kN/m边跨边节点活载：顶层边节点活荷载设计值： kN/m中间跨恒载屋面板传来的荷载设计值： kN/m主梁自重设计值： kN/m中间跨活载中跨主梁活载设计值： kN/m中跨中节点恒载：中柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75 KN/m中柱纵向连系梁侧粉刷： 2（0.6-0.12）+0.25170.02=0.411 KN/m屋面传来荷载： KN/m合计：27.022 KN/m 设计值： KN/m顶层中节点集中荷载设计值： KN/m中跨中节点活载：中节点活载设计值： KN2.2 标准层框架相关荷载计算：边跨恒载： 30mm厚水磨石面层 0.65KN/m2120mm厚现浇混凝土板： 0.1225=3kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2合计： 3.77 kN/m2 设计值： kN/m2 楼面板传给主梁荷载： 3.776=22.62 KN/m主梁自重： （0.6-0.12）0.2525=3kN/m 设计值： kN/m边跨活载：楼面板活载设计值： kN/m2楼面主梁活荷载设计值： kN/m边跨边节点恒载：边柱纵向连系梁自重： 0.250.6256=22.5kN梁侧粉刷： (0.6-0.12)170.026=0.9kN梁外侧贴面砖： 0.60.56=1.8kN窗下墙体自重： 0.240.9186=23.328 kN楼面板传来荷载： 窗下墙体粉刷： 0.020.9176=1.836kN窗下墙体贴面砖： 0.50.96=2.7kN铝合金窗自重 0.452.46=6.48kN框架柱自重： 0.40.53.925=19.5kN框架柱粉刷： 0.90.023.917=1.193kN框架柱贴面砖： 0.53.90.4=0.78kN合计：148.957KN 设计值：边跨边节点活载楼层边节点活荷载设计值： 中跨恒载中跨主梁由楼面板传来的荷载设计值： kN/m中跨主梁自重设计值： kN/m中跨活载中跨主梁活载设计值： kN/m中跨中节点恒载：中柱连系梁自重： 0.250.6256=22.5kN中柱连系梁侧粉刷： 2(0.6-0.12)170.026=1.958kN楼面传来荷载： kN内纵墙自重： （6-1）(3.9-0.6-0.6) 0.2419=61.56kN内纵墙粉刷： （6-1）(3.9-0.6-0.6) 0.02172=9.18kN铝合金高窗及门重： 0.450.6(4.5-1-0.35)+0.512.4=2.051 kN合计：187.774kN 设计值：kN中跨中节点活载；中跨中节点活载设计值： kN 2.3 底层框架相关荷载计算边跨边节点 基础梁： bh=250mm400mm基础梁自重： 0.250.40625=15kN铝合金窗自重： 0.452.46=6.48kN窗下墙体自重： 0.240.9618=23.328kN 窗下墙体粉刷及贴面砖： （ 0.02 0.917+0.50.9）6=4.536kN框架柱自重及内侧粉刷外贴面： kN合计：80.817kN 设计值： kN中跨中节点基础梁自重： 0.250.4625=15kN内纵墙自重： kN 内纵墙粉刷： 0.02（3.9-0.6）176=6.732kN框架柱自重： 0.40.55.925=29.5kN框架柱粉刷： 1.30.023.917=1.724kN铝合金窗及门重： kN合计：129.246kN 设计值：kN2.4 作用于屋面梁和楼面节点处集中风载计算风压标准值计算公式为：w=w。因结构高度H=43.9+5.9=21.5 30 ,可取=1.0；对于矩形平面建筑结构迎风面=0.8，背风面=-0.5，可查荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。计算过程如表1所示。其中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积（计算宽度为6.0 ）。 表1 风荷载计算 层次Zw。kN/m2wkN/m2AP51.00.821.51.2760.450.4623.410.76441.00.817.61.20.450.43223.410.1131.00.813.71.1040.450.423.49.3621.00.89.81.000.450.3623.48.42411.00.85.91.000.450.3635.412.74451.0-0.521.51.2760.450.28723.46.71641.0-0.517.61.20.450.27023.46.31831.0-0.513.71.1040.450.24823.45.80321.0-0.59.81.000.450.22523.45.26511.0-0.55.91.000.450.22535.47.965第三章 框架内力计算及内力图的绘制3.1 恒载作用下内力计算图4 恒荷载作用下计算简图（kN/m）(kN)（1） 绘制结构计算简图，在每一个节点上绘制两个方框；（2） 计算转角分配系数，见下表，将分配系数写在图中的外方框相应杆件的位置；表2 转角分配系数计算表节点相对线刚度k相对线刚度之和k分配系数-0.5k/k左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁A51.071.52.57-0.208-0.292A41.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A31.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A21.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A11.070.7071.53.277-0.163-0.108-0.229B51.51.071.674.24-0.177-0.126-0.197B41.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B31.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B21.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B11.51.070.7071.674.947-0.152-0.108-0.071-0.169（3） 计算各杆端弯矩，并写在图中相应杆端，计算公式为：ql2/12梁端弯矩计算 屋面=122KN. m 122KN. m =11.676KN. m 11.676KN. m标准层=84.706KN. m 84.706KN. m=7.383KN. m 7.383KN. M(4)计算节点不平衡弯矩恒载引起的节点不平衡弯矩：屋面122KN. m 122-11.676=110.324KN. m标准层84.706KN. m 84.706-7.383=77.323KN. m(5) 计算近端转角弯矩，并写在相应杆件的位置上 为加快迭代过程的收敛速度，一般都从不平衡弯矩较大的节点开始，此处迭代顺序按进行，迭代时远端弯矩取最新值，若远端节点还尚未进行迭代则取为零。以下是循环详细过程：第一次循环：节点 -0.208（-122）=25.376kN.m -0.292（-122）=35.624kN.m节点 -0.177(110.324+35.624)=-0.177145.948=-25.833kN.m -0.126(110.324+35.624)=-0.126145.948=-18.389kN.m -0.197(110.324+35.624)=-0.197145.948=-28.752kN.m节点 -0.147(-84.706+25.376)=-0.147（-59.33）=8.722kN.m -0.147(-84.706+25.376)=-0.147（-59.33）=8.722kN.m -0.206(-84.706+25.376)=-0.206（-59.33）=12.222kN.m节点 -0.141（77.323+12.222-18.389）=-0.14171.156=-10.033kN.m -0.101（77.323+12.222-18.389）=-0.10171.156=-7.187kN.m -0.101（77.323+12.222-18.389）=-0.10171.156=-7.187kN.m -0.157（77.323+12.222-18.389）=-0.15771.156=-11.171kN.m节点 -0.147(-84.706+8.722)=-0.147（-75.984）=11.17kN.m -0.147(-84.706+8.722)=-0.147（-75.984）=11.17kN.m -0.206(-84.706+8.722)=-0.206（-75.984）=15.653kN.m节点 -0.141（77.323+15.653-7.187）=-0.14185.789=-12.096kN.m -0.101（77.323+15.653-7.187）=-0.10185.789=-8.665kN.m -0.101（77.323+15.653-7.187）=-0.10185.789=-8.665kN.m -0.157（77.323+15.653-7.187）=-0.15785.789=-13.469kN.m节点 -0.147(-84.706+11.17)=-0.147（-73.536）=10.81kN.m -0.147(-84.706+11.17)=-0.147（-73.536）=10.81kN.m -0.206(-84.706+11.17)=-0.206（-73.536）=15.148kN.m节点 -0.141（77.323+15.148-8.665）=-11.817kN.m -0.101（77.323+15.148-8.665）=-8.464kN.m -0.101（77.323+15.148-8.665）=-8.464kN.m -0.157（77.323+15.148-8.665）=-13.158kN.m节点 -0.163(-84.706+10.81)=12.045kN.m -0.108(-84.706+10.81)=7.981kN.m -0.229(-84.706+10.81)=16.922kN.m节点 -0.152（77.323+16.922-8.464）=-13.039kN.m -0.108（77.323+16.922-8.464）=-9.264kN.m -0.071（77.323+16.922-8.464）=-6.09kN.m -0.169（77.323+16.922-8.464）=-14.495kN.m第二次循环：节点 -0.208（-122+8.722-25.833）=-0.208（-139.111）=28.935kN.m -0.292（-122+8.722-25.833）=-0.292（-139.111）=40.620kN.m节点 -0.177(110.324+40.620-7.187)=-0.177143.757=-25.445kN.m -0.126(110.324+40.620-7.187)=-0.126143.757=-18.113kN.m -0.197(110.324+40.620-7.187)=-0.197143.757=-28.32kN.m节点 -0.147(-84.706+28.935+11.17-10.033)=8.031kN.m -0.147(-84.706+28.935+11.17-10.033)=8.031kN.m -0.206(-84.706+28.935+11.17-10.033)=11.255kN.m节点 -0.141（77.323+11.255-18.113-8.665）=-8.714kN.m -0.101（77.323+11.255-18.113-8.665）=-6.242kN.m -0.101（77.323+11.255-18.113-8.665）=-6.242kN.m -0.157（77.323+11.255-18.113-8.665）=-9.703kN.m节点 -0.147(-84.706+8.031+10.81-12.096)=11.46kN.m -0.147(-84.706+8.031+10.81-12.096)=11.46kN.m -0.206(-84.706+8.031+10.81-12.096)=16.06kN.m节点 -0.141（77.323+16.06-6.242-8.665）=-11.065kN.m -0.101（77.323+16.06-6.242-8.665）=-7.926kN.m -0.101（77.323+16.06-6.242-8.665）=-7.926kN.m -0.157（77.323+16.06-6.242-8.665）=-12.321kN.m节点 -0.147(-84.706+11.46+12.045-11.817)=10.734kN.m -0.147(-84.706+11.46+12.045-11.817)=10.734kN.m -0.206(-84.706+11.46+12.045-11.817)=15.042kN.m节点 -0.141（77.323+15.042-7.926-9.264）=-10.6kN.m -0.101（77.323+15.042-7.926-9.264）=-7.593kN.m -0.101（77.323+15.042-7.926-9.264）=-7.593kN.m -0.157（77.323+15.042-7.926-9.264）=-11.802kN.m节点 -0.163(-84.706+10.734-13.039)=14.183kN.m -0.108(-84.706+10.734-13.039)=9.397kN.m -0.229(-84.706+10.734-13.039)=19.926kN.m节点 -0.152（77.323+19.926-7.593）=-13.628kN.m -0.108（77.323+19.926-7.593）=-9.683kN.m -0.071（77.323+19.926-7.593）=-6.366kN.m -0.169（77.323+19.926-7.593）=-15.152kN.m第三次循环：节点 -0.208（-122+8.031-25.445）=-0.208（-139.414）=28.998kN.m -0.292（-122+8.031-25.445）=-0.292（-139.414）=40.709kN.m节点 -0.177(110.324+40.709-6.242)=-0.177144.791=-25.628kN.m -0.126(110.324+40.709-6.242)=-0.126144.791=-18.244kN.m -0.197(110.324+40.709-6.242)=-0.197144.791=-28.524kN.m节点 -0.147(-84.706+28.998+11.46-8.714)=7.785kN.m -0.147(-84.706+28.998+11.46-8.714)=7.785kN.m -0.206(-84.706+28.998+11.46-8.714)=10.91kN.m节点 -0.141（77.323+10.91-18.244-7.926）=-8.751kN.m -0.101（77.323+10.91-18.244-7.926）=-6.268kN.m -0.101（77.323+10.91-18.244-7.926）=-6.268kN.m -0.157（77.323+10.91-18.244-7.926）=-9.744kN.m节点 -0.147(-84.706+7.785+10.734-11.065)=11.356kN.m -0.147(-84.706+7.785+10.734-11.065)=11.356kN.m -0.206(-84.706+7.785+10.734-11.065)=15.914kN.m节点 -0.141（77.323+15.914-6.268-7.593）=-11.192kN.m -0.101（77.323+15.914-6.268-7.593）=-8.017kN.m -0.101（77.323+15.914-6.268-7.593）=-8.017kN.m -0.157（77.323+15.914-6.268-7.593）=-12.462kN.m节点 -0.147(-84.706+11.356+14.183-10.6)=10.256kN.m -0.147(-84.706+11.356+14.183-10.6)=10.256kN.m -0.206(-84.706+11.356+14.183-10.6)=14.372kN.m节点 -0.141（77.323+14.372-9.025-8.017）=-10.526kN.m -0.101（77.323+14.372-9.025-8.017）=-7.54kN.m -0.101（77.323+14.372-9.025-8.017）=-7.54kN.m -0.157（77.323+14.372-9.025-8.017）=-11.721kN.m节点 -0.163(-84.706+10.256-12.702)=14.206kN.m -0.108(-84.706+10.256-12.702)=9.412kN.m -0.229(-84.706+10.256-12.702)=19.958kN.m节点 -0.152（77.323+19.958-7.54）=-13.641kN.m -0.108（77.323+19.958-7.54）=-9.692kN.m -0.071（77.323+19.958-7.54）=-6.372kN.m -0.169（77.323+19.958-7.54）=-15.166kN.m（6）计算杆端弯矩 图5 恒荷载作用下迭代法计算（kN.m）图6 恒荷载作用下最后杆端弯矩（kN.m）（7）绘制内力图图7 恒载作用下M图（kN.m）图8 恒载作用下V图（kN） 图9 恒载作用下的N图（kN）3.2 活载作用下的内力计算图10 活荷载作用下计算简图（kN/m）(kN)（1）绘制结构计算简图，在每一个节点上绘制两个方框；（2）计算转角分配系数，见下表，将分配系数写在图中的外方框相应杆件的位置；表3 转角分配系数计算表节点相对线刚度k相对线刚度之和k分配系数-0.5k/k左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁A51.071.52.57-0.208-0.292A41.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A31.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A21.071.071.53.64-0.147-0.147-0.206A11.070.7071.53.277-0.163-0.108-0.229B51.51.071.674.24-0.177-0.126-0.197B41.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B31.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B21.51.071.071.675.31-0.141-0.101-0.101-0.157B11.51.070.7071.674.947-0.152-0.108-0.071-0.169（3） 计算各杆端弯矩，并写在图中相应杆端，计算公式为：ql2/12梁端弯矩计算 屋面=11.572KN. m 11.572KN. m =0.936KN. m 0.936KN. m标准层=46.288KN. m 46.288KN. m=3.427KN. m 3.427KN. M(4)计算节点不平衡弯矩恒载引起的节点不平衡弯矩：屋面11.572KN. m 11.5720.936=10.636KN. m标准层46.288KN. m 46.2883.427=42.861KN. m（5）计算近端转角弯矩，并写在相应杆件的位置上 为加快迭代过程的收敛速度，一般都从不平衡弯矩较大的节点开始，此处迭代顺序按进行，迭代时远端弯矩取最新值，若远端节点还尚未进行迭代则取为零。以下是循环详细过程：第一次循环：节点 -0.208（-11.572）=2.407kN.m -0.292（-11.572）=3.379kN.m节点 -0.177（10.636+3.379）=-2.481kN.m -0.126（10.636+3.379）=-1.766kN.m -0.197（10.636+3.379）=-2.761kN.m节点 -0.147（-46.288+2.407）=6.451kN.m -0.147（-46.288+2.407）=6.451kN.m -0.206（-46.288+2.407）=9.039kN.m节点 -0.141（42.861+9.039-1.766）=-5.018kN.m -0.101（42.861+9.039-1.766）=-3.594kN.m -0.101（42.861+9.039-1.766）=-3.594kN.m -0.157（42.861+9.039-1.766）=-5.587kN.m节点 -0.147（-46.288+6.451）=7.753kN.m -0.147（-46.288+6.451）=7.753kN.m -0.206（-46.288+6.451）=10.864kN.m节点 -0.141（42.861+10.864-3.594）=-7.068kN.m -0.101（42.861+10.864-3.594）=-5.063kN.m -0.101（42.861+10.864-3.594）=-5.063kN.m -0.157（42.861+10.864-3.594）=-7.871kN.m节点 -0.147（-46.288+7.753）=5.665kN.m -0.147（-46.288+7.753）=5.665kN.m -0.206（-46.288+7.753）=7.938kN.m节点 -0.141（42.861+7.938-5.063）=-6.449kN.m -0.101（42.861+7.938-5.063）=-4.619kN.m -0.101（42.861+7.938-5.063）=-4.619kN.m -0.157（42.861+7.938-5.063）=-7.181kN.m节点 -0.163（-46.288+5.665）=6.622kN.m -0.108（-46.288+5.665）=4.387kN.m -0.229（-46.288+5.665）=9.303kN.m节点 -0.152（42.861+9.303-4.619）=-7.227kN.m -0.108（42.861+9.303-4.619）=-5.135kN.m -0.071（42.861+9.303-4.619）=-3.376kN.m -0.169（42.861+9.303-4.619）=-8.035kN.m第二次循环：节点 -0.208（-11.572-6.451-2.481）=4.265kN.m -0.292（-11.572-6.451-2.481）=5.987kN.m节点 -0.177(10.636+5.987+3.594）=-3.578kN.m -0.126(10.636+5.987+3.594）=-2.547kN.m -0.197(10.636+5.987+3.594）=-3.983kN.m节点 -0.147(-46.288+4.265-5.018+7.753）=5.775kN.m -0.147(-46.288+4.265-5.018+7.753）=5.775kN.m -0.206(-46.288+4.265-5.018+7.753）=8.093kN.m节点 -0.141（42.861+8.093-2.547-5.063）=-6.112kN.m -0.101（42.861+8.093-2.547-5