某公司综合写字楼毕业设计.doc

基本资料某公司综合写字楼毕业设计第1章 基本资料1.1 研究的主要内容本课题通过综合写字楼的设计，从建筑方案的构思、立意到确定并完成建筑施工图的绘制，结构设计首先通过对建筑方案的分析，综合运用力学概念、材料性能、结构体系和施工技术水平，确定结构的总体方案，相应的分结构体系，以及它们之间的关系，并在此基础上掌握施工图阶段的结构设计的计算内容、方法及步骤，最后掌握结构施工图的绘制。本课题完成之后，使学生熟练掌握建筑设计和结构设计的方法和步骤，对于建筑工程设计的整个过程有了正确的理解，明确设计过程中应重点解决的问题和注意事项，为以后的实际工作打下良好的基础。1.1.1 工程概况经有关部门批准，东营市拟建某综合写字楼一幢。 工程建筑面积约为3500平方米，计划投资约为350万元人民币。根据城市规划的需要，该地块新建建筑不低于四层。该项目主要由专用办公室、商用办公室及一般办公室三大部分组成。门厅、卫生间及走廊等根据具体情况合理设计。1.1.2 设计技术资料及施工条件1.1.2.1 气象资料：夏季室外计算温度：34.5绝对最高温度：40冬季室外计算温度：-9绝对最高温度：-22最大降雨量：300mm基本风压值：0.55KN/m2主导风向：冬季：西北，夏季；东南基本雪压：0.20Kpa 最大冻深：500mm空气：含有盐雾1.1.2.2 工程地质及水文地质资料：地质条件（参考）：自然地表以下土层依次为：1.5m厚填土(fak=80kPa,qsik=20kPa)，1m厚粉质粘土(fak=130kPa,qsik=40kPa)，3m厚泥炭土(fak=50kPa,qsik=14kPa), 6m厚淤泥质粉质粘土(fak=75kPa,qsik=20kPa),2.5厚粉质粘土(fak=150kPa,qsik=44kPa)，14m厚粉质粘土未钻透(fak=220kPa,qsik=60kPa，qpk=700kPa)。各土层分布均匀。fak为地基承载力特征值，qsik为桩的极限侧阻力标准值，qpk为桩的极限端阻力标准值，桩基参数均为水下钻孔灌注桩。场地类别为III类。地基容许承载力设计值：90Kpa 地下水位：最高地下水位：自然地面下1m 地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀 地面土质：盐碱土 自然地面标高：绝对标高4.5米抗震设防烈度：7度 1.2.3 设计条件建筑面积：3500左右层数：五层开间尺寸：33005400层高：3.3m 其它自定1.1.3 设计要求1.1.3.1 根据资料完成综合写字楼的建筑设计和结构计算并上机校核结果1.1.3.2 根据结构计算，绘制出该工程的施工图1.1.4 建筑设计主要内容建筑设计要求：正确处理功能关系，合理进行空间组合 构造设计合理图面表达清晰合理，符合国家制图标准底层平面图 立面图 一个剖面图 （平、立、剖均机绘并A3打印）1.1.5 结构设计主要内容1.1.5.1 结构计算：结构方案选择及布置 计算简图及荷载分析计算框架结构内力计算梁柱内力组合梁柱设计计算楼梯设计计算基础设计计算1.1.5.2 施工图绘制框架梁、板配筋图 （梁用平法 机绘）框架配筋图及节点详图（手绘）楼梯施工图（手绘）基础平面图及详图。（手绘）1.2 有关要求1.2.1 中外文献查阅要求1. 2.1.1 标准图集:建筑做法通用图集1.2.1.2 各类规范:建筑制图标准 结构制图标准 荷载规范 混凝土结构设计规范 建筑地基与基础设计规范建筑抗震设计规范1.2.1.3 参考书及设计手册: 建筑抗震设计 多层及高层建筑结构设计1.2.2 外文翻译要求外文翻译汉字不小于5000字，使用“Times new Roman”字体。1.2.3 论文撰写要求1.2.3.1 根据设计资料完成综合写字楼的设计和结构计算 1.2.3.2 根据结构计算,绘制出该写字楼的施工图1.2.3.3 完成石油大学(华东)本科生毕业设计(论文)环节管理规定所规定的其他内容1.2.3.4 所有毕业设计内容材料严格按照书写和装订1.3 毕业设计（论文）进度安排4月02日至4月15日：建筑方案、建筑平、立、剖面施工图4月16日至5月13日：结构计算，完成初稿并上机校核5月14日至5月27日：结构计算书排版打印、上交通过检查，完善开题报告、完成英文翻译5月28日至6月17日：框架施工图绘制6月18日至6月23日：整理完善，准备答辩71设计资料和结构布置第2章 设计资料和结构布置2.1 设计资料1 工程地面条件：建筑场地类别为类。2 抗震设防烈度：7度，设计地震分组第二组；设计基本地震加速度值：0.1g。3 基本风压0.55 kN/m2，基本雪压0.20 kN/m2。4 活荷载：屋面活荷载0.5 kN/m2，楼面开间活荷载2.0 kN/m2，楼面走廊活荷载2.5 kN/m2。5 地基承载力特征值R=90 kN/m2。2.2 结构布置本设计为东营市某写字楼，根据该建筑的使用功能及建筑设计的要求，室内设计标高0.000，室内外高差为0.45 m。柱网布置：标准为5.4m 3.3m，局部为5.4m4.2m,平面布置为一字形，五层，层高为3.3m，走廊宽为2.1m。柱网的布置见图21示。图2-1 结构布置图2.3 确定框架计算简图框架的计算简图如图2-2示。其中底层柱高从基础底面算至二楼楼面。其余各层的柱高为从本层楼面算至上一层楼面。初定室内外高差为0.45m，基础顶面至室外地面的高度为0.6m，、则底层柱高为3.3m +0.6m +0.6m4.5m，其余各层柱高为3.3m图2-2 框架的计算简图梁板柱截面尺寸确定第3章 梁板柱截面尺寸确定混凝土的强度等级为：梁、板、柱采用C25混凝土，Ec=28.010KN/m=11.9N/m,=1.27N/m。3.1 梁的截面尺寸按结构中梁的最大跨度l=5400mm进行截面计算AB跨梁高h（1/151/10）l360540 取h500mm 宽b（1/31/2）h166250 取b250mmBC跨梁高h350mm，宽b250mm梁的惯性矩， 3.2 板的截面尺寸由规范规定，民用建筑的现浇楼板的最小厚度为60mm，故板厚取100mm。3.3 柱的截面尺寸框架柱截面尺寸的选取受到最小截面、侧移限值和轴压比等诸多因素影响。采用通过满足轴压比限值的方法进行截面的估计。按轴压比确定，抗震等级为三级的框架柱的轴压比限值为0.9。 N的估计值 N123.33.75148.5kN 故取柱截面尺寸为 bh400mm400mm柱的惯性矩为 荷载计算第4章 荷载计算4.1 恒荷载计算4.1.1 屋面框架梁线荷载标准值SBS防水卷材 0.30 20厚1:2水泥砂浆找平 0.02200.40100140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩保温层 （0.1+0.14）/270.8480厚现浇钢筋混凝土楼板 0.08252.0015厚纸筋石灰抹底 0.015160.24屋面恒荷载 3.78边跨框架梁自重（） 0.250.525=3.13梁侧粉刷 2（0.5-0.08）0.02170.29中跨框架梁自重 0.250.35252.19梁侧粉刷 2（0.35-0.08）0.02170.18因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： 4.1.2 楼面框架梁线荷载标准值大理石板 0.2820厚水泥砂浆坐浆 0.02200.4020厚水泥砂浆找平 0.02200.4080厚钢筋混宁土楼板 0.08252.0015厚纸筋石灰抹底 0.015160.24楼面恒荷载 3.32边跨框架梁自重及梁侧粉刷（） 3.42边跨填充墙自重 0.24（3.3-0.5）19=12.77墙面粉刷 （3.3-0.5）0.022171.90中跨框架梁自重及梁侧粉刷 2.37 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载标准值为：4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 0.250.53.325=10.31粉刷 1.22600高女儿墙自重 0.60.243.3199.03粉刷 0.60.0223.3171.35连系梁传来屋面自重 0.53.30.53.33.7810.29顶层边节点集中荷载标准值 中柱连系梁自重加粉刷 11.53中柱连系梁传来屋自重0.53.30.53.33.7810.29 0.5(3.3+3.3-2.1) 0.52.13.78=8.93顶层中节点集中荷载标准值 4.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重加粉刷 11.53铝合金窗自重 2.11.90.41.60窗下墙体自重 0.240.92.91911.9 粉刷 20.020.92.9171.77窗边墙体自重 0.40.24(3.3-0.5) 219=10.21 粉刷 0.40.02(3.3-0.5) 4171.52框架柱自重 0.40.43.32513.2 粉刷 0.43.30.021720.90连系梁传来楼板自重 0.53.30.53.33.329.04中间层边节点集中荷载 中柱连系梁自重加粉刷 11.53内纵墙自重 0.2（3.3-0.4-1）（3.3-0.5）1.920.22粉刷 （3.3-1.4）（3.3-0.5）0.022173.62门加门上的墙体自重 0.1512.1+0.70.219=2.98框架柱自重加粉刷 14.1连系梁传来楼面自重 0.53.70.53.33.32=9.04 0.5(3.3+3.3-2.1) 1.053.32=7.84中间层中节点集中荷载 4.1.5 恒荷载作用下的结构计算简图如图（4-1）所示图4-1 恒荷载作用下的结构计算简图 图4-2 活荷载作用下的计算简图4.2 楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的计算简图如图（4-2）所示各值计算如下：各层上的活荷载均考虑满布的情况，即活荷载不进行折减。顶层： 其他层： 4.3 各层重力荷载代表值的计算4.3.1五层：女儿墙自重 210.3820.76屋面恒荷载 3.783.312.9160.91框架梁自重3.425.42+2.372.1+3.423.3445.14柱自重 （13.2+0.9）/2428.2外墙自重 14.673.348.41填充墙自重 0.2（3.3-0.5）19+1.95.42/262.7 0.2（3.3-0.5）19+1.93.341.38： 407.504.3.2其他层：楼面自重 3.323.312.9=141.3框架梁自重 45.41框架柱自重 （13.2+0.9）456.40外墙自重 14.673.3296.82填充墙自重 0.2（3.3-0.5）19+1.95.42125.420.2（3.3-0.5）19+1.93.3=82.76 547.82 结构重力荷载代表值计算，顶层，其他层，则： 内力计算第5章 内力计算5.1 水平地震荷载作用下的内力计算框架在横向水平地震作用下（左右往复运动）的内力用D值法，以地震从右向左作用为例，近似按各楼层水平地震作用为倒三角形分布情形，确定柱的反弯点，计算柱端弯矩，根据节点平衡条件，将节点处柱端弯矩之和按节点处两侧梁的线刚度比例分配，可求得梁端弯矩设计值，然后计算梁端地震剪力设计值，并将节点两侧梁端剪力之差求得柱的地震轴向力。5.1.1 梁、柱的线刚度计算梁、柱的相对线刚度i按式计算，对于梁考虑楼板的作用对边跨梁I1.50，中跨I2.0I0梁的线刚度计算 ： 柱的线刚度计算： 梁、柱的相对线刚度如图（5-1）所示图5-1 梁、柱的相对线刚度5.1.2横向框架抗侧刚度计算 列表如下:表5-1 横向框架抗侧刚度计算表层次位置25层柱A1.470.4248556柱B2.7680.581117231层位置柱A1.900.5004828柱B3.570.73170595.1.3 横向水平荷载作用下框架内力和位移计算横向地震作用下的周期计算，用顶部剪力法进行计算。各层的重力荷载代表值为： 将各楼层的重力荷载代表值作为水平地震力产生的楼层剪力： 则各楼层的重力荷载代表值作为水平地震力产生的楼层水平位移为： 则周期计算如下 ， 5.1. 水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中结构高度小于40米，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可以用底部剪力法进行计算。结构总水平地震作用： 因为，故不用考虑顶部附加水平地震作用，各层水平地震作用按下式（5-1）计算 （5-1）列表计算如下：表5-2 水平地震作用计算层次/m517.4411.767164.60.23541.841.8414.1636.438973.60.29552.594.3310.8636.436873.60.22640.2134.527.5636.434773.20.15727.9162.414.2636.432673.00.08815.7178.0各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：（图5-2）5.1.5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按式（5-2）和（5-3）计算 （5-2） （5-3）图5-2 水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布水平地震作用下框架结构位移计算列表如下表5-3 水平地震作用下框架结构计算表层次/kNN/mmmmmmmm541800405581.03118.1633000.00031494300405582.32517.1333000.000703134500405583.31614.8133000.001002162400405584.00411.4933000.001211178000237747.4877.4942000.001785.1.6水平地震作用下框架内力计算框架柱端剪力和弯矩分别按（5-4）、（5-5）、（5-6）计算 （5-4） （5-5） （5-6）各柱反弯点高度比按（5-7）确定。 （5-7）计算表如下：表5-4 各柱反弯点高度计算表(边柱)层次mkNN/mm边柱/kNKy53.341.84055885568.8181.470.3810.91218.18743.394.340558855619.8931.470.426.25939.38933.313540558855628.3741.470.4542.13551.49823.316240558855634.2591.470.556.52856.52814.217823774482836.1481.90.691.09360.729表5-5 各柱反弯点高度计算表(中柱)层次mkNN/mm中柱/kNKy53.341.8405581172312.0822.7680.4417.54322.32843.394.3405581172327.2572.7680.4540.47649.47133.3135405581172338.8762.7680.564.14664.14623.3162405581172346.9412.7680.577.45277.45214.217823774705952.8523.570.55122.08899.890 梁端弯矩、剪力、轴力按下式计算 （5-8） （5-9） （5-10） （5-11）水平地震作用下的弯矩图、梁端剪力图及柱的轴力图见下图（图5-3和图5-4）。图5-3 水平地震作用下结构的弯矩图图5-4 水平地震作用下的梁端剪力图及柱轴力图5.2 竖向荷载作用下的框架内力计算5.2.1 横向框架内力计算计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为3.3m，如下图所示：图5-5 横向框架内力计算计算单元5.2.2荷载计算恒荷载计算图（5-6）中，代表横梁自重，图5-6 恒荷载计算简图对第五层 为房间和走廊板传给横梁的梯形和三角形荷载 为边纵梁、中纵梁传给柱的荷载 集中力矩： 14层： 活载计算简图如图（5-7）图5-7 活载计算简图对第五层： 14层： 将上述计算结果汇总如下表5-6 荷载计算汇总荷载类型层次恒53.422.3712.477.9432.230.752.422.311418.092.3710.966.9761.6769.334.635.20活5-1.621.051.362.540.020.0414-6.615.255.4511.350.080.17梁柱转动刚度以及相对转动刚度计算如下表5-7 梁柱转动刚度以及相对转动刚度计算表位置转动刚度S相对转动刚度框架梁边跨2.27中跨1.00框架柱底层1.54其他层1.20将梁上的梯形荷载转化为线荷载： 恒荷载 5层： 14层： 活荷载 5层： 14层： 5.2.3 恒、活荷载作用下的梁端固端弯矩值计算恒荷载作用 5层 边跨 中跨 14层 边跨 中跨 活荷载作用 5层 边跨 中跨 14层 边跨 中跨 5.2.4 梁端、柱端弯矩计算梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算，由于荷载和结构的对称性，可以计算半跨框架，恒、活荷载作用下的弯矩计算过程如图（图5-8、图5-9），所得弯矩图从略。各计算分配系数见下图。图5-8 恒荷载作用下的弯矩计算图5-9 活荷载作用下的弯矩计算各荷载下的剪力计算如下表表5-8和表5-9表5-8恒荷载作用下的剪力计算层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱532.66.66-1031.633.66.6663.877.971.0185.17469.386.15-0.99068.370.36.15207.0222.6231.0245.2369.386.15-0.96068.270.36.15352.1366.2390.9405.0269.386.15-1.02068.370.46.15496.2510.8550.2565.2169.386.15-1.31068.070.66.15640.4654.5710.8724.9表5-9 活荷载作用下的剪力计算层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱53.040.55-0.1502.893.190.554.46.28412.392.76-0.37012.0212.762.7621.8733.15312.392.76-0.26012.1312.562.7639.4559.91212.392.76-2.07012.1212.662.7657.0286.68112.392.76-0.34012.0512.732.7674.52113.52内力组合第6章 内力组合6.1框架粱的内力组合根据以上内力计算结果，即可进行框架结构梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中。控制截面的选取如下图（图6-1）所示。6.1.1结构抗震等级结构抗震等级由结构类型、地震烈度、房屋高度等因素决定。本工程的抗震等级为三级。6.1.2 框架粱内力组合粱的弯矩及剪力组合表见附表（附表A1）表中的梁端弯矩M经调幅后的弯矩值，调幅系数为0.8。对于梁，弯矩以梁下边受拉为正，反之为负；剪力以绕杆端顺时针为正，反之为负；对于柱，弯矩以柱左边受拉为正，反之为负；轴向力以受压为正，反之为负。6.2 框架柱的内力组合柱的弯矩及轴力组合见附表(附表A2)柱的剪力组和见表（6-1）图6-1 控制截面的选取柱的剪力组合：表6-1 柱的剪力组合柱层次荷载类别竖向荷载竖向荷载和地震作用恒载活载左震右震1.2+1.2(+1.2(+1.40.5)+1.30.5)+1.3A5-13.18-2.189.01-9.01-18.87-28.84-5.414-15.12-3.3219.89-19.89-22.79-45.995.723-14.94-3.2128.38-28.38-22.42-56.7517.042-15.35-3.3234.26-34.26-23.07-64.9524.131-7.95-1.7246-46-11.95-70.3749.23B510.981.812.08-12.0815.70-1.4529.96412.842.7427.35-27.3519.24-18.5052.61312.762.6638.88-38.8819.04-33.6467.45213.622.8646.94-46.9420.35-42.9679.0815.961.2567.27-67.278.90-79.5595.35 截面设计第7章： 截面设计梁的截面设计时，一般先进行截面下部钢筋设计而后进行上部钢筋设计。设计梁下部的正弯矩钢筋时，应由梁的跨中及支座截面最大正弯矩值，根据单筋T形梁截面计算确定；设计梁的上部负弯矩钢筋时，则由梁支座负弯矩值根据双筋矩形截面设计计算确定。用、进行柱的正截面受压承载力计算以确定柱的纵向钢筋；而用剪力V进行斜截面受剪承载力计算。并考虑轴压力N对柱受剪承载力的提高，以确定柱的箍筋。7.1框架梁的截面设计这里仅以第一层梁为例，说明计算方法和过程，其他层梁的配筋计算结果见后表。7.1.1 AB梁的正截面承载力计算从附表A1中分别选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯距换算为支座边缘控制截面的弯距进行配筋计算。AB跨：支座 跨间 当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计翼缘的确定：梁的计算跨度：对AB（CD）跨取为5.4m，按计算跨度考虑：按梁（肋）净距考虑：按翼缘厚度考虑： ，这种情况不起控制作用。取梁内纵向钢筋选HRB335（） 采用C25混凝土 下部跨间截面按单筋T形截面计算。 由于： =728.2889.39故属第一类T形截面选用318，=max0.2%,=0.2%;满足要求。将下部跨间截面的318钢筋伸入支座，作为支座负弯距作用下的受压钢筋，再算相应的受拉钢筋，即支座A上部钢筋。A上部钢筋计算：说明富裕，且达不到屈服。可近似取 实取318+216，。支座上部实取318+216，=max0.2%,=0.2%;满足要求。7.1.2 AB梁斜截面受剪承载力计算=143.36kN=max0.2%,=0.2%;满足要求。BC跨梁支座处截面：实配钢筋318+216 配筋率=max0.2%,=0.2%;满足要求。7.1.4 BC跨梁的斜截面承载力计算=111.9kN,故截面尺寸满足要求。验算是否配箍HRB235， 求解得出 若选用两肢箍8150，则有，可以。框架梁纵向钢筋计算列表汇总如下：表7-1 框架梁纵向钢筋计算表层次截面实配钢筋（）5支座A-36.090402305216(402)10.51B-31.270420285216(402)10.51AB跨中38.350.012-398216(402)-0.51支座B右-17.390.075402234216(402)10.51BC跨中-8.010.027-80216(402)-0.513支座A-130.270.05763813318+214(1017)0.730.87B-110.230.042763683318(763)10.65AB跨中84.210.018-597318(763)-0.66支座B右-60.540.26402678318(763)0.50.81BC跨中-12.410.042-130216(402)-0.511支座A-175.630.1517631080318+216(1165)0.651B-152.780763948318+216(1165)0.651AB跨中91.820.02-664318(763)-0.66支座B右-100.50.4334021133318+216(1165)0.351.27BC跨中-15.640.054-168216(402)-0.51 框架梁箍筋数量计算汇总表表7-2 框架梁箍筋数量计算表层次粱端加密区（）非加密区（）实配筋实配筋5AB左53.34276.030.06861000.5761500.15B右25.00234.30.06461000.5761500.153AB左133.5276.030.14781001.0181500.269B右75.15234.30.19081001.0181500.2691AB左143.4276.030.16681001.0181500.269B右111.9234.30.25381001.0181500.269注：1.框架梁的加密区取1.5倍的梁高；2.由于BC跨较小，故全长布置加密箍筋。7.2框架柱的截面设计7.2.1剪跨比和轴压比验算表7-3给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果。注意表中的和N都不考虑承载力抗震调整系数。由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。7-3 框架柱的剪跨比和轴压比验算层次bh0NA柱540036511.967.838.424.850.079440036511.9113.361.335.060.236340036511.9132.876.654.570.402240036511.9144.786.594.570.575140036511.9174.193.855.080.598B柱540036511.967.540.064.90.077440036511.9123.569.954.840.223340036511.9148.589.954.520.36240036511.9176.5105.434.580.486140036511.9223.2127.124.810.8437.2.2正截面承载力计算以第一层B柱为例说明。根据B柱内力组合表，并与柱端弯距的调整值比较后，进行配筋计算。B节点左，右梁端弯距（取左右震中的较大值） =181.38+93.5=274.88B节点上，下柱端弯距 =147.23+132.38=279.61 / =1.02 1.1梁=302.37，=27.49在节点出将其按弹性弯距分配给上，下柱端，即 取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即400/30=13mm，故取=20mm。柱的计算长度：水平菏载产生的弯距设计值总弯距设计值的75%，底层。 因为，故应考虑偏心距增大系数。取 取 =1.13 对称配筋 为大偏压情况。 = =615再按及相应的M一组计算。节点上，下柱端弯距 此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，且取。 同理可求得 故为小偏心受压。 N=799.38KN0.3=571.20KN取N=571.20KN。 = =-0.0810故该层柱应按构造配制箍筋。柱的加密区箍筋选用3肢10100，由表可得第一层柱底轴压比n=0.843,由规范6.3.12 ，则最小体积配箍率 取10，=78，则,根据构造要求，加密区箍筋为310100，加密长度取，500mm、1/6柱高以及柱的截面高度中的较大值，取600mm,非加密区还应满足s10d=200mm,故箍筋取310150。计算结果汇总如下: 框架柱的正截面计算即纵筋配筋见附表B1,框架柱的斜截面计算即箍筋配筋见（表7-4）。表7-4框架柱箍筋数量表柱层次N加密区配筋非加