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银行建筑工程钢结构综合办公楼设计书第1章 建筑设计建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。1.1 设计任务和要求1.1.1 设计任务本设计为济南某银行营业办公楼的钢结构设计，要求体现现代金融建筑的特点，并能体现节能的要求，建筑造型要简洁流畅。作为一个办公空间设计，要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。在设计中，既结合办公需求和工作流程，科学合理的划分职能区域，也考虑员工与领导之间、职能区域之间的相互交流。材料运用简洁,大方,耐磨,环保的现代材料,在照明采光上使用全局照明,能满足办公的需要.经过精心设计,在满足各种办公需要的同时,又简洁,大方,美观,能充分体现出企业的形象与现代感.1.1.2 设计要求建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求：（1） 满足建筑功能要求：（2） 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果；（3） 采用合理的技术措施；（4） 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。1.2 建筑物所处的自然条件1.2.1 气象、水文、地质资料：（1） 年平均气温20；极端最低温度10；极端最高温度38。（2） 平均年总降雨量1000mm，最大降雨量110 mm/日。（3） 基本风压：W0= 0.45 kN/m2。基本雪压：S0=0.3KNm2。（4） 主导风向：夏季主导风向：南、西南风冬季主导风向：东北风（5） 地下水：无侵蚀性，最高地下水位距地面8.0m；（6） 使用年限：50年（7） 由地质勘察报告知，该场地由上而下可分为四层：人工填土：主要为煤渣、石灰渣、混凝土块等，本层分布稳定，厚1.5米；粗砾砂：地基承载力标准值fak=300Kpa, 土层厚1米；卵石中密：地基承载力标准值fak=350Kpa, 土层厚5-7米；基岩表层中度风化。基坑开挖时，建议允许坡度值为1:0.35。地下水静止水位埋深为8m，可不考虑水质对基础的侵蚀性。最大冻深0.5m。（8） 抗震设防要求：6度，设计地震分组第二组，设计基本加速度值为0.05g。（9） 底层室内主要地坪标高为0.000，室外0.45。根据地质资料确定基础顶面离室内地面为1000mm。因此求得底层计算高度为4.5+1=5.5m。第2章 结构设计2.1 结构初步选择2.1.1 结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。2.1.2 主要构件选型及尺寸初步估算 本工程主梁和柱子采用Q235B钢材,焊接材料应与之相适应,手工焊采用E43系列焊条 楼板、梁柱截面尺寸估算（） 组合楼板：100厚混凝土板（） 梁柱截面初选，见表2.1.2构件尺寸（mm)截面积(cm2）截面特性(cm4）HBt1t2IxWxixIyWyiy主梁45020091497.4133700150018.618701874.38柱4004001321219.566900334017.522400112010.1表 2.1.12.1.3 确定结构计算简图根据结构设计的特点，可取一榀典型横向框架做为计算单元，这里取3轴框架进行计算，计算简图见2.1.3 图2.1.3框架计算简图2.2 荷载统计2.2.1 恒载标准值（1）屋面：100mm厚C30钢筋混凝土楼板： 0.1025=2.50KN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40KN/m2100mm厚膨胀珍珠岩保温层： 0.102.5=0.25KN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40KN/m24mm厚改性沥青防水： 0.01KN/m2 20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40KN/m2涂料： 0.005KN/m2合计 4.215KN/m2折算为线荷载：（2）楼面：100mm厚C30钢筋混凝土板： 0.1025=2.50KN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40KN/m23mm厚T910地砖： 19.80.003=0.06KN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40KN/m2涂料： 0.005KN/m2合计 3.365KN/m2折算为线荷载：（3）纵横墙：200mm厚加气混凝土砌块： 0.26.0=1.20KN/m28mm厚1：2.5水泥砂浆找平层（内外两层）： 0.08202=0.32KN/m28mm厚1：1：6水泥石膏砂浆（内外两层）： 0.08142=0.22KN/m2合计 1.74KN/m2纵横墙自重折算为沿梁分布的线荷载为： 将纵墙折算为柱的集中荷载2R：（4）顶层女儿墙：高度为1500mm，墙体高1400，加上100高混凝土压头，自重为： 2.2.2 活载标准值办公室楼面： 2.0KN/m2折算为沿梁线荷载：走廊楼面： 2.5KN/m2折算为沿梁线荷载：不上人屋面： 0.5KN/m2折算为沿梁线荷载：2.3 荷载计算2.3.1恒载统计计算( 1 )边柱节点集中荷载顶层及底层1/A柱：其余层：（2）中柱节点集中荷载顶层：其余层：（3）边跨均布恒荷载顶层：其余层：（4）中跨均布恒荷载：顶层：其余层：恒载标准值计算简图如下：图2.3.1 恒载标准值计算简图单位（集中荷载：KN 均布荷载KN/m）2.3.2 活载统计计算顶层及1/AA跨： 其余层：边跨 中跨 活载标准值计算简图如2.3.2所示：图2.3.2 活载标准值计算简图单位（集中荷载：KN 均布荷载KN/m）2.3.3 雪荷载作用 雪荷载标准值：0.35KN/m2准永久分区。雪荷载不与活荷载同时组合，取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。2.3.4 地震作用 本工程抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第二组，可不考虑地震作用。根据以上荷载情况和结构布置图，荷载按下面原则取值：次梁传递的荷载为集中荷载加在次梁连接处，主梁自重（初步设计和内力设计时结构自重折算为均布荷载）和主梁上墙体荷载按均布荷载加在主梁上，外墙荷载按集中荷载加在梁柱节点处2。2.3.5 风荷载作用 (1)风压标准值计算 风压标准值计算公式为： 风载体型系数按荷载规范取，本地区基本风压为：w0=0.45KN/m2楼高H30m故不考虑风振系数，即风振系数取1.0；地面粗糙类别为B类3。查表得风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为-0.53故查表并计算求得框架受风荷载作用如表2.2.5所示：楼层距地面高度(m)风压高度系数z风压标准值Wk (KN/m2)线风压(KN/m)集中风压Wj(KN)726.551.360.7962.86614.617622.951.300.7602.7369.850519.351.2360.7232.6039.371415.751.1560.6772.4378.773312.151.0600.6202.2328.03528.551.00.5852.1067.58214.951.00.5852.10614.22 图2.2.5 框架受风荷载作用图(标准值)单位（集中荷载：KN 均布荷载KN/m）（2）框架受风荷载作用侧移计算1 框架梁柱的线刚度计算：梁的线刚度主梁HN450200914 I=337106mm46900跨： 2400跨： 柱的线刚度柱HW4004001321 I=669106mm4底层： 其余层： 框架梁柱的截面特性和线刚度如下图，括号内的为线刚度。其中惯性矩单位106mm4 线刚度单位E103N.mm ，E=2.06105。 图2.3.5 截面参数示意图2 框架柱的侧移刚度D的计算表2.3.3 27层D值的计算 D中柱B、C轴柱边柱A、D轴柱 表2.3.4 底层D值的计算 D中柱B、C轴柱A轴柱边柱1/A、D轴柱 3 框架在风荷载作用下的侧移计算结果见下表：楼层距地面高度(m)集中风压Wj(KN)j层总剪力Vj(KN)j层抗侧刚度和 (KN/m)j层层间侧移j726.5514.61714.617358580.0004622.959.85024.467358580.0007519.359.37133.838358580.001415.758.77342.611358580.0012312.158.03550.646358580.001428.557.58258.228358580.001614.9514.2272.448393510.00184 侧移验算层间侧移最大值 0.0018/4.95=0.00041/400，满足要求；柱顶侧移最大值 0.0081/26.55=0.00041/500，满足要求。2.4 内力计算及内力组合2.4.1恒荷载作用下的框架内力分析恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法，结构内力可用力矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一结构计算。（1）梁固端弯矩计算顶层AB跨：= BC跨：= 中间层： AB跨：=BC跨：底层：1/AA跨：AB跨：BC跨：（2）求各节点的分配系数：除底层柱外，其余柱的线刚度均乘以0.9节点分配系数顶层：A7点： B7点： 中间层：A6点： B6点： 底层：1/A点： A1点： B1点： C1点同B1点 D1点： （3）分层法及力矩分配法计算各杆件弯矩顶层：中间层：底层：（4）梁的剪力计算（设剪力顺时针为正） 顶层： AB跨： 同理 跨中 BC跨： 同理 跨中 中间层：AB跨： 同理 跨中BC跨： 同理 跨中 底层：1/AA跨： 同理 跨中 AB跨： 同理 跨中BC跨： 同理 跨中 CD跨： 同理 跨中（5）柱的剪力计算(设剪力顺时针为正）顶层： 同理 同理 中间层： 同理 同理 底层： 同理 同理 同理 同理 （6） 柱的轴力计算（设轴力压为正）1/A轴柱A轴柱B轴柱C轴柱同B轴柱D轴柱除底层外其余同A轴柱恒载作用下的弯矩图如下：图2.4.1 恒载作用下的弯矩图单位KNm恒载作用下的剪力图轴力图如下：图2.4.1 恒载作用下的剪力图、轴力图单位KN2.4.2 活荷载作用下的框架内力分析（1）梁固端弯矩计算顶层： 中间层： 底层： （2）分层法及力矩分配法计算各杆件弯矩 同横载（3）梁的剪力计算(设弯矩剪力均为顺势针为正） 顶层： AB跨： 同理 跨中 BC跨： 同理 跨中 中间层：AB跨： 同理 跨中BC跨： 同理 跨中 底层：1/AA跨： 同理 跨中 AB跨： 同理 跨中BC跨： 同理 跨中 CD跨： 同理 跨中（4）柱的剪力计算 （设剪力顺时针为正） 顶层： 同理 同理 中间层： 同理 同理 底层： 同理 同理 同理 同理 （5）柱的轴力计算（设轴力压为正）1/A轴柱A轴柱B轴柱C轴柱同B轴柱D轴柱除底层外其余同A轴柱活载作用下的弯矩图如下：图2.4.2 活载作用下的弯矩图单位KNm活载作用下的剪力图轴力图如下：图2.4.2 活载作用下的剪力图、轴力图单位KN2.4.3 风荷载作用下框架的内力分析采用D值法：反弯点位置：y=y0+y1+y2+y3柱上弯矩，柱下弯矩。 (1) 框架柱的反弯点高度查表计算如下表：边柱A轴柱反弯点高度 层号h/my0y1y2y3yyh/m73.60.2130000.2130.76763.60.350000.351.2653.60.40000.41.4443.60.4130000.4131.48733.60.450000.451.6223.60.5000-0.050.451.6215.50.5890000.5893.24 边柱D轴柱反弯点高度 层号h/my0y1y2y3yyh/m73.60.2130000.2130.76763.60.350000.351.2653.60.40000.41.4443.60.4130000.4131.48733.60.450000.451.6223.60.500-0.050.451.6215.50.650-0.03600.6143.377 中柱B、C轴柱反弯点高度 层号h/my0y1y2y3yyh/m73.60.4020000.4021.44763.60.450000.451.6253.60.4520000.4521.62743.60.50000.51.833.60.50000.51.823.60.50000.51.815.50.550000.553.025 1/A轴柱反弯点高度 层号h/my0y1y2y3yyh/m15.50.600000.603.30(2) 风荷载作用下框架柱剪力和梁柱端弯矩计算 A、D轴柱剪力和梁柱端弯矩层号Vi(KN)DDimVim(KN)yh(m)Mc上(KNm)Mc下(KNm)Mb总(KNm)714.6173585873810.2063.0090.7678.522.318.52624.4673585873810.2065.041.2611.796.3514.1533.8383585873810.2066.971.4415.0610.0421.41442.6113585873810.2068.7781.48718.5513.0528.59350.6463585873810.20610.4331.6220.6616.933.71258.2283585873810.20611.9951.6227.7519.4344.651D72.4483935197550.24817.963.37738.1360.6572.75A72.4483935158050.14810.6873.2424.1534.6221.79 21.79 B、C轴柱剪力和梁柱端弯矩层号Vi(KN)DDimVim(KN)yh(m)Mc上(KNm)Mc下(KNm)B轴Mb左C轴Mb右(KNm)B轴Mb右C轴Mb左(KNm）Mb总(KNm714.61735858178550.4987.2791.44715.6710.534.0711.615.67624.46735858178550.49812.1841.6224.1219.749.0125.6434.65533.83835858178550.49816.8511.62733.2527.4213.7839.2152.99442.61135858178550.49821.221.838.238.217.0648.5665.62350.64635858178550.49825.2221.845.445.421.7461.8683.6258.22835858178550.49828.9971.852.1952.1925.3772.2297.59172.4483935170180.17812.923.02531.9839.0821.8862.2884.16 1/A轴柱剪力和梁柱端弯矩 层号Vi(KN)DDimVim(KN)yh(m)Mc上(KNm)Mc下(KNm)Mb总(KNm)172.4483935197550.24817.963.339.5159.2739.51(3) 风荷载作用下框架柱轴力梁端剪力、柱轴力计算层号梁端剪力(KN)柱轴力(KN)1/A、A跨V1/AAAB跨VABBC跨VBCCD跨VCDVBC-VAB1/A轴N1/AA、D轴NA、-NDB、C轴NB、-NC7-1.82-9.67-1.82-7.841.827.846-3.35-21.37-3.35-18.023.3518.025-5.1-32.68-5.1-27.585.127.584-6.62-40.47-6.62-33.856.6233.853-8.04-51.55-8.04-43.518.0443.512-10.15-60.18-10.15-50.0410.1550.041-8.88-6.33-51.90-13.71-45.572.556.3345.57（4）右风荷载作用下的弯矩图如下：（KNm） 图2.4.3 右风荷载作用下的弯矩图单位KNm（5） 右风作用下的剪力图、轴力图如下：图2.4.3 右风荷载作用下的剪力图、轴力图单位KN 2.5 荷载组合2.5.1 柱的内力柱编号层号内力恒载活载风载Nmax相应的M Nmin相应的MMmax相应的N最不利荷载左风右风1.351.4(0.70.6)1.21.41.20.9*1.4()1.351.4(0.70.6)A轴柱7M上41.55 4.93 -8.52 8.52 68.08 37.93 66.81 68.08 68.08 M下31.01 11.89 -2.31 2.31 55.46 33.98 55.10 55.46 55.46 N61.21 4.67 -1.82 1.82 88.74 70.90 81.63 88.74 88.74 V-20.16 -4.67 3.01 -3.01 -34.32 -19.98 -33.87 -34.32 -34.32 6M上31.01 11.89 -11.79 11.79 63.42 20.71 67.05 63.42 67.05 M下31.01 11.89 -6.35 6.35 58.85 28.32 60.19 58.85 60.19 N146.86 28.89 -3.35 3.35 229.39 171.54 216.85 229.39 229.39 V-17.23 -6.60 5.04 -5.04 -33.96 -13.62 -35.34 -33.96 -35.34 5M上31.01 11.89 -15.06 15.06 66.17 16.13 71.17 66.17 71.17 M下31.01 11.89 -10.04 10.04 61.95 23.16 64.84 61.95 64.84 N232.51 53.11 -5.10 5.10 370.22 271.87 352.36 370.22 370.22 V-17.23 -6.60 6.97 -6.97 -35.58 -10.92 -37.77 -35.58 -37.77 4M上31.01 11.89 -18.55 18.55 69.10 11.24 75.57 69.10 75.57 M下31.01 11.89 -13.05 13.05 64.48 18.94 68.64 64.48 68.64 N318.16 77.33 -6.62 6.62 510.86 372.52 487.57 510.86 510.86 V-17.23 -6.60 8.78 -8.78 -37.10 -8.38 -40.05 -37.10 -40.05 3M上31.01 11.89 -20.66 20.66 70.87 8.29 78.23 70.87 78.23 M下31.01 11.89 -16.90 16.90 67.71 13.55 73.49 67.71 73.49 N403.81 101.55 -8.04 8.04 651.42 473.32 622.66 651.42 651.42 V-17.23 -6.60 10.43 -10.43 -38.49 -6.07 -42.13 -38.49 -42.13 2M上31.01 11.89 -27.75 27.75 76.83 -1.64 87.16 76.83 87.16 M下31.01 11.89 -19.43 19.43 69.84 10.01 76.68 69.84 76.68 N489.46 125.77 -10.15 10.15 792.55 573.14 758.61 792.55 792.55 V-17.23 -6.60 12.00 -12.00 -39.81 -3.88 -44.11 -39.81 -44.11 1M上2.38 5.15 -24.15 24.15 28.55 -30.95 39.77 28.55 39.77 M下1.19 2.58 -34.62 34.62 33.22 -47.04 48.30 33.22 48.30 N636.48 158.12 -6.33 6.33 1019.52 754.91 970.98 1019.52 1019.52 V-0.65 -1.40 10.69 -10.69 -11.23 14.19 -16.01 -11.23 14.19 柱编号层号内力恒载活载风载Nmax相应的M Nmin相应的MMmax相应的N最不利荷载左风右风1.351.4(0.70.6)1.21.41.20.9*1.4()1.351.4(0.70.6)B轴柱7M上-20.19 -2.39 -15.67 15.67 -16.44 -46.17 -7.50 -16.44 -46.17 M下-17.04 -6.35 -10.53 10.53 -20.38 -35.19 -15.18 -20.38 -35.19 N73.31 8.70 -7.84 7.84 114.08 77.00 108.81 114.08 114.08 V10.34 2.43 7.28 -7.28 10.23 22.60 6.30 10.23 22.60 6M上-17.04 -6.35 -24.12 24.12 -8.97 -54.22 1.94 -8.97 -54.22 M下-17.04 -6.35 -19.74 19.74 -12.65 -48.08 -3.58 -12.65 -48.08 N184.56 44.96 -18.02 18.02 308.35 196.24 300.83 308.35 308.35 V9.47 3.53 12.18 -12.18 6.01 28.42 0.47 6.01 28.42 5M上-17.04 -6.35 -33.25 33.25 -1.30 -67.00 13.45 -1.30 -67.00 M下-17.04 -6.35 -27.42 27.42 -6.19 -58.84 6.10 -6.19 6.10 N295.81 81.22 -27.58 27.58 502.11 316.36 492.06 502.11 502.11 V9.47 3.53 16.85 -16.85 2.09 34.95 -5.42 2.09 34.95 4M上-17.04 -6.35 -38.20 38.20 2.86 -73.93 19.68 2.86 19.68 M下-17.04 -6.35 -38.20 38.20 2.86 -73.93 19.68 2.86 19.68 N407.06 117.48 -33.85 33.85 693.10 441.08 679.15 693.10 693.10 V9.47 3.53 21.22 -21.22 -1.58 41.07 -10.93 -1.58 41.07 3M上-17.04 -6.35 -45.40 45.40 8.91 -84.01 28.76 8.91 28.76 M下-17.04 -6.35 -45.40 45.40 8.91 -84.01 28.76 8.91 28.76 N518.31 153.74 -43.51 43.51 886.93 561.06 870.51 886.93 886.93 V9.47 3.53 25.22 -25.22 -4.94 46.67 -15.97 -4.94 46.67 2M上-17.04 -6.35 -52.19 52.19 14.61 -93.51 37.31 14.61 37.31 M下-17.04 -6.35 -52.19 52.19 14.61 -93.51 37.31 14.61 37.31 N629.56 190.00 -50.04 50.04 1078.14 685.42 1057.92 1078.14 1078.14 V9.47 3.53 29.00 -29.00 -8.12 51.96 -20.73 -8.12 51.96 1M上-11.14 -4.48 -31.98 31.98 7.43 -58.14 21.28 7.43 -58.14 M下-5.57 -2.24 -39.08 39.08 23.11 -61.40 39.73 23.11 -61.40 N735.52 225.43 -45.57 45.57 1252.15 818.83 1224.08 1252.15 1252.15 V3.04 1.22 12.92 -12.92 -5.55 21.74 -11.09 -5.55 21.74 柱编号层号内力恒载活载风载Nmax相应的M Nmin相应的MMmax相应的N最不利荷载左风右风1.351.4(0.70.6)1.21.41.20.9*1.4()1.351.4(0.70.6)1/A轴柱1M上35.40 2.97 -39.51 39.51 83.89 -12.83 96.00 83.89 96.00 M下17.70 1.48 -59.27 59.27 75.13 -61.74 97.79 75.13 97.79 N69.56 1.27 -8.88 8.88 102.61 71.04 96.26 102.61 102.61 V-9.65 -0.81 17.96 -17.96 -28.91 13.56 -35.23 -28.91 13.56 柱编号层号内力恒载活载风载Nmax相应的M Nmin相应的MMmax相应的N最不利荷载左风右风1.351.4(0.70.6)1.21.41.20.9*1.4()1.351.4(0.70.6)D轴柱1M上-23.19 -8.89 -38.13 38.13 -72.05 -81.21-87.07 -72.05 -87.07 M下-11.60 -4.44 -60.65 60.65 -70.96 -98.83-95.93 -70.96 -98.83 N578.57 158.12 13.71 -13.71 947.54 713.48 910.79 947.54 947.54 V6.32 2.42 17.96 -17.96 25.99 32.72833.26 25.99 33.26 2.5.2 梁的内力楼层截面内力恒载活载风载1.2 1.4活载1.21.4左风1.21.4右风1.2恒载0.91.4（活载风载）1.35恒载1.40.6风载1.35恒载1.40.7活载最不利荷载左风右风1.20.91.4（）1.20.91.4（）1.351.40.61.351.40.61.351.40.71.351.4(0.70.6）1.351.4(0.70.6）71M-41.55 -4.93 8.52 -8.52 -56.76 -37.93 -61.79 -45.34 -66.81 -48.94 -63.25 -60.92 -53.77 -68.08 -68.08 V49.56 5.88 -1.82 1.82 67.70 56.92 62.02 64.59 69.17 65.38 68.43 72.67 71.14 74.20 74.20 2M39.45 4.64 2.33 -2.33 53.84 50.60 44.08 56.12 50.25 55.21 5