泊头市建设银行办公楼建筑结构设计毕业论文.doc

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）泊头市建设银行办公楼建筑结构设计毕业论文1设计总说明1.1工程概况本工程名称为泊头市建设银行办公楼设计，位于泊头市中华大街与滨湖路交叉口，其中中华大街为进出泊头市的重要主干路而滨湖路则为泊头市的次干路。东临静春胡公园，南隔中华大街与泊头市商贸中心区相邻，西与水岸美景小区隔滨湖路相望，北面风景秀丽的静春胡。建行办公楼占地0.97公顷，其中道路占地0.18公倾，建筑面积约为4207，共四层，一层主要为营业大厅、辅助办公室及一间多功能厅， 2至4层主要为办公室。建筑高度为18.6m,首层层高为4.2 m，其余标准层层高均为3.6m,主体为现浇混凝土框架结构。在进行建筑设计的过程中，以形式简单大方，外观规则，均匀对称为主要指导思想，该工程为规则的长方体，欧式风格，办公建筑在追求形式美观的同时，考虑到了造价是否经济，建成后是否适用，特别是维护保养和能耗等适用成本是否经济等问题。结构设计部分是整个设计的重点，主要的设计内容有：统计荷载，框架的抗震计算，横向荷载作用下框架的内力计算，竖向荷载作用下框架的内力计算，框架的内力组合，截面设计，楼面板的截面设计等。1.2 设计资料1.2.1 设计依据的国家规范1）建筑结构荷载规范GB50009-20062）混凝土结构设计规范GB50010-20023）建筑抗震设计规范GB50011-20024）建筑地基基础设计规范GB50007-20021.2.2 自然条件1）建筑结构安全等级：一级2）设计使用年限：50年3）地震设防烈度：7度4）设计基本地震加速度：0.10g5）建筑场地类别：类，地上部分为一类环境，地下部分为二b类环境6）建筑抗震设防类别：乙类7）建筑结构阻尼比：=0.038）框架结构的抗震等级：三级9）基本雪压：s0=0.50KN/10）地基承载力设计值：fak=120Kpa11）冻土层厚度：700mm1.2.3 工程做法1）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差900mm2）后砌填充墙采用粘土空心砖砌筑，内墙200 mm，外墙300 mm；楼盖及屋面采用现浇混凝土结构，楼板厚度取120mm.3）门窗表(大门为玻璃门，内门木门；窗为铝合金窗)表1-1 门窗表22 结构设计计算书2.1 结构布置及基本构件的确定2.1.1 梁截面尺寸的确定楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取120,框架梁截面高度按梁跨度的1/151/10估算,梁,柱,板的混凝土强度等级为C30(fc=14.3N/2,ft=1.43N/2)。表2-1 梁截面尺寸（）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）34跨（57跨）45跨 14C302505502504003007002505502.1.2 柱截面尺寸估算框架结构抗震等级是三级。其轴压比限值u=0.9,各层的重力荷载代表值近似取12KN/m2。由（图2-1）可知边柱及中柱的截面负载面积分别为：6.93.0m2和6.94.5 m2，由式N=fc A, AN/（ufc）,得柱截面面积为： 边柱：A1.26.93.0121035/(0.914.3)=1006992 中柱：A1.26.94.5121035/(0.914.3)=2618182取柱截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为353和405。根据上述计算结果综合考虑其他因素，本设计柱截面均取为5005002.1.3 基础的选用基础选用柱下独立基础,采用C30混凝土,基础埋深1.5m。结构平面布置图详见结构施工图，框架结构计算简图如（图2-1）。取柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-4层柱高度即为层高，取3.6m，底层柱高从基础顶面取至一层板底，即h1=4.2+0.9+0.6=5.7m为底层层高，室内外高差0.900m，从基础顶面到室外地坪为0.6m。2.1.4 结构平面布置图及结构计算简图：(图2-1) 2.2 重力荷载计算2.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面（不上人）： 30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66KN/ SBS防水层 0.4 KN/ 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/ 100厚膨胀聚苯板 0.2KN/ 120厚钢筋混凝土板 250.12=3.00 KN/ V形轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/ 合计 5.46 KN/ 14层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗沙打底） 0.55 KN/ 110厚钢筋混凝土板 250.12=3.00 KN/ V形轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/ 合计 3.80 KN/ 2.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 0.5 KN/楼面活荷载标准值 2.0 KN/屋面雪荷载标准值 Sk= rs0=1.00.2=0.2 KN/式中：r 为屋面积雪分布系数，取r =1.02.2.3 梁，柱，墙门，窗重力荷载计算梁，柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载：对墙，门，窗等可计算出单位面积上的重力荷载。计算结果见（表2-2）。外墙墙体为300厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5 KN/），则外墙单位墙面重力荷载为： 0.5+150.30+170.02=5.34 KN/内墙为200厚粘土空心砖，两侧均为20厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：150.20+170.022=3.68 KN/木门单位面积重力荷载为0.2 KN/；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4 KN/。表2-2 梁柱重力荷载标准值层数构件b/mh/mKN/gKN/liKN/nGi/KNGi/KN14边横梁0.250.55251.053.6095.110184.059922.711中横梁0.250.40251.052.6252.5532.813次梁0.250.55251.053.6095.16110.435纵梁0.30.7251.055.5137.316595.4041柱0.500.50251.16.8755.720783.750783.75024柱0.500.50251.16.8753.620495.000495.000注:（1）式中为考虑梁,柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数:g表示单位长度重力荷载；n为构件数量。 （2）梁长度取净长，柱长度取层高。图2-1框架结构平面图及计算简图2.2.4 重力荷载代表值1），楼面恒荷载标准值为：7.86（6.02+3.0）3.8=29.4153.8=1651.860KN2），屋面恒荷载标准值为：29.4155.46=2373.462KN3），楼面均布活载：29.4152.0=869.400KN4），屋面均布活载：29.4150.2=86.940KN5），门窗重：底层：窗面积129.150（外），门面积29.106（内），洞口3.780（内）二层：窗面积 86.184（外），门面积33.516（内），洞口3.780（内）三层：窗面积114.576（外），门面积33.516（内），洞口3.780（内）顶层：窗面积 98.301（外），门面积33.516（内），洞口3.780（内）底层门窗重：129.1500.4+29.1060.2=57.506KN2层门窗重：86.1840.4+33.5160.2=41.177KN3层门窗重：114.5160.4+33.5160.2=52.534KN顶层门窗重：98.3010.4+33.5160.2=46.024KN6），墙体自重：底层：外墙自重：（29.45.12-129.15）4.44=738.927KN 内墙自重：（610+7.85+3.3）4.2-29.106-3.784.28=1698.193KN 738.927+1698.193=2437.120KN2层：外墙自重：（29.44.22-86.184）4.44=698.181KN 内墙自重：（613+7.85+3.3）4.2-33.516-3.784.28=2002.886 KN 698.181+2002.886=2701.067 KN3层：外墙自重：（29.44.22-114.576）4.44=572.121KN 内墙自重：（613+7.85+3.3）4.2-33.516-3.784.28=2002.886 KN 572.121+2002.886=2575.007 KN顶层：外墙自重：（29.44.22-98.301）4.44=644.381KN 内墙自重：（613+7.85+3.3）4.2-33.516-3.784.28=2002.886 KN 644.381+2002.886=2647.267 KN7）梁柱自重（见表2-2）8）荷载分层总汇：顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，梁自重，半层柱自重，半层墙及门窗自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活载，梁自重，楼面上下各半层的柱及墙体门窗的自重。将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：G1=1651.860+0.5869.4+922.711+（783.75+495+57.506+41.177+3133.825+3099.047）/2=6814.424KN，G2= 3099.271+495+（41.177+52.534+2701.067+2575.007）/2=6279.164KN，G3=3099.271+495+（52.534+46.024+2575.007+2647.267）/2=6254.687KN，G4=2373.462+86.940.5+922.711+（495+2647.267+46.024）/2=4933.789KN计算简图见(图2-1)。2.3横向侧移刚度计算 梁的线刚度ib=EcIb/L,其中Ec为混凝土弹性模量，L为梁的计算跨度，Ib为梁截面惯性矩，对于现浇楼面，中框架梁：Ib=2Ec I0/L，边框架梁：Ib=1.5Ec I0/L，I0为梁矩形截面惯性矩。柱的侧移刚度计算，根据梁柱线刚度比不同，图1.1中的柱分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱，现以2层A-1柱为例说明计算过程，其余柱的计算过程见表2-4表2-6。表2-3 横梁线刚度ib计算表类别层次EcN/2bhI0/4L/Ec I0/L/N1.5Ec I0/L/N2Ec I0/L/N边横梁1-43.01042505503.46610960001.73310102.60010103.4661010走道梁1-43.01042504001.33310930001.33310102.00010102.6661010表2-4 柱线刚度Ic计算表层次hc/EcN/2bhIc/4Ec Ic/ hc/N157003.01045005005.2081092.74110102-436003.01045005005.2081094.341010第2层A-1柱及其相连的梁的相对线刚度如图2-2所示 : 2.600 4.34 2.600 A-1柱及其相连梁的相对线刚度 图2-2 N/表2-5 中框架柱侧移刚度D值(N/mm2)层次边柱(10根)中柱(10根)DiKcDi1KcDi22-40.7260.266106901.4940.4601719922311210.9680.49583921.9920.69010579151768表2-6 边框架柱侧移刚度D值(N/mm2)A-1,A-9,D-1,D-9B-1,B-9,C-1,C-9DiKcDi1KcDi22-40.5990.23092421.1210.359144269210010.8990.48377421.4940.571967569200表2-7 楼梯间框架柱侧移刚度D值(N/mm2)层次C-3，C-4，C-6，C-7D-3，D-4，D-6，D-7DiKDi1KDi22-41.1310.361145070.3630.15461898278411.5080.57297040.4840.396671565676将上述不同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，如下表2-8示。表2-8 横向框架层间侧移刚度ib计算表层次1234Di286643397996397996397996由表2-8可见，D1/D2=373654/527548= 0.780.7，故该框架为规则框架。2.4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.4.1 横向自振周期计算结构顶点的假想位移由式 求得，式中为集中在k层楼面处的重力荷载代表值，为把集中在各楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载尔的第i层的层间剪力；为第i层的层间侧移刚度；，为i,k层的层间侧移；s为同层框架柱的总数。表2-9 结构顶点的假想侧移计算层次/KN /KN N/44933.7894933.78939799618.96251.4936254.68711188.47639799642.26232.5326279.16417467.64039799665.56190.2716814.42435747.293286643124.71124.71按式计算基本周期，其中量纲为m，取=0.7，则T1=1.70.70.25140.5=0.6S2.4.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算因结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值为： 经查建筑抗震设计规范GB50011,场地类别是类，设计地震分组为第一组时，特征周期=0.35s,且当设防烈度为7度时，水平地震影响系数最大值=0.08，则满足5，所以有：因为1.4=1.43.5=0.49s0=1.83m=61.83+53.832.24-0.5（20+20.12）2.242+0.520.121.95（2.24-1.95/3）=112.64KN.m =0.75112.64=84.480 KN.m右震： =65.60KN0=65.60-58.62=6.9800=2.12m=245.05+63.832.24-0.5（20+20.12）2.282+0.520.121.95（2.24-1.95/3）=322.20KN.m=0.75322.20=241.65KN剪力计算：AB净跨 =6.0-0.5=5.5m左震： =63.83KN =155.43KN =61.83+63.830.25=77.79 KN.m =-219.63+155.430.25=-180.77 KN.m右震: =65.60KN =153.78KN =-245.05+65.600.25=-71.80 KN.m =25.84+153.780.25=64.29 KN.m =77.79+180.77=258.5671.8+64.29=136.09 KN.m 则： =1.1136.09/5.5+90.71=117.93KN =1.1258.56/5.5+90.710=142.42KN =0.85117.93=100.24KN =0.85142.42=121.06KN（1）框架柱内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果和玩具设计值的调整见表2-65.9,注意在考虑地震作用效应的组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合。表2-18 横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面位置内力SGkSQkSEkrRE1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkMmaxNNminMNmaxM4柱顶M57.08 5.96（3.51） 727.64 26.0079.983.02 76.84 83.0226.0083.02N193.50 12.84 （4.98）77.11 169.46 183.32274.07 250.18 274.07169.46274.07柱底M-47.64 -9.36 （-8.7）14.88 -32.28 -61.3 -73.67 -70.27 -73.67 -32.58-73.67N218.25 12.84 （4.98）77.11 191.73 205.6 307.48 279.88 307.48191.73307.483柱顶M44.94 12.04 （12.43）748.79 -1.53 93.6172.71 70.78 93.61-1.5372.71N476.01 64.23 （56.37）724.26 458.79 477.43 706.84 661.13 477.43458.79706.84柱底M-45.60 -10.98 33.90 -12.93 -79.03 -72.54 -70.09 -79.03-12.93-72.54N500.76 64.23 （56.37）724.26 452.40 499.7 740.26 690.83 499.7452.4740.262柱顶M46.50 11.19 757.60 -9.89 109.92 73.97 71.47 109.92-9.2773.97N757.52 115.62 （107.76）749.09 727.89 8301138.27 1070.89 830727.891138.27柱底M-54.76 -13.18 53.17 -3.6-114.19-87.11 -84.16 -114.19-3.6-87.11N782.27 115.62 （107.76）749.09 751.65853.761171.68 1100.59 853.76751.651171.681柱顶M28.62 6.89 764.86 -36.67 98.2445.53 43.99 98.24-36.6745.53N1038.60 166.94 （159.08）781.28 988.88 1157.95 1569.05 1480.04 1157.95988.881569.05柱底M-14.31 -3.45 6120.46 109.88 -140.67 -22.77 -22.00 -140.67109.88-22.17N1071.10 166.94 （159.08）781.28 1020.081189.15 1612.93 1519.04 1189.151020.081612.93表2-19 横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整层次4321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底98.93144.9883.89175.84830853.761157.951189.15表2-20横向框架A柱剪力组合层次SGkSQkSEkrRE1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkrREvc（Mcb+Mcl）/Hn4-29.09-4.26（-3.39）11.81-18.35-44.45-43.53-40.8755.883-25.15-6.39 （-6.5）22.97-3.59-54.35-40.34-39.136