土木工程毕业设计（论文）-白城伟业办公楼结构、施工设计.doc

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计前 言全套图纸加扣3012250582 本设计是按照长春工程学院土木工程学院2013年毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“白城伟业办公楼结构、施工设计”。本工程为框架结构。其主要优点是空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；缺点是框架节点应力集中显著，侧向刚度小，在强烈地震作用下水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，钢材和水泥用量较大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大。如今框架结构的技术日趋成熟，建筑的平面立面布置也越来越复杂，特别是西方发达国家，在高层框架结构设计中处于领先地位。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，可适合多种工艺与使用功能的要求。随着经济的高速发展，我国高层建筑发展迅速，设计思想在不断更新，并向发达国家学习。在我国大中城市中，各种高层框架结构随处可见。框架结构的研究，根据建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算中采用了弯矩二次分配法，计算结果合理且计算量较小，对水平荷载的计算中采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。本结构计算选用一榀横向框架为计算单元，采用手算方法。本设计主要通过工程实例来强化所学的专业知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计大体过程，通过查阅大量的相关设计资料和组内探讨学习，提高自己的动手能力和团结合作能力。鉴于编者水平有限，设计书中存在不少不足和错误，敬请老师批评和指正。编者 结构设计部分1 结构布置1.1 工程概括1.1.1 工程资料本工程为白城伟业办公楼，建筑面积为9323.304平米，结构类型采用九层混凝土框架结构，耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。1.1.2 建筑物功能与特点本办公楼为中等规模办公楼，位于白城市，采用“一”字型，建筑物平面简单，规则，该办公楼建筑立面上采用宽大明亮的顶梁玻璃窗，表现出简洁和现代感，还增加了立面的美观，具体建筑设计概况见表1-1表1-1 建筑设计概况序号项目内容1建筑功能办公2建筑特点平面结构简洁，立面造型美观3建筑面积总建筑面积（）9323.3044建筑层数地上9层5建筑层高首层、二层4.2m三至九层3.6m6建筑高度0.000绝对标高（m）230.3室内外高差（m）0.60m基底标高-2.700最大基坑深度2.1m女儿墙标高34.200建筑总高34.8007建筑平面横轴编号1-10轴纵轴编号A-D轴横轴距离（m）54.6m纵轴距离（m）19.2m8建筑防火防火分类为二级，室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓9 建筑防水防水分类为二级，卫生间楼地面采用SBS防水卷材，上卷300mm10建筑抗震建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，无错层，满足要求11屋面屋面形式为平屋顶；排水坡度3%，有组织内排水，EPS保温板，SBS防水卷材 1.1.3 场地工程地质条件概述：1.1.3.1 建筑场地 建筑场地位于市区内，场地地势平坦。由钻探资料探明场区地层由上而下分别为：杂填土：含有大量砖石碎块和人工垃圾，厚约1.3米；粘土：棕黄色，稍湿，呈可塑状态，厚约3.0米；淤泥质土：黑灰色，含有大量腐植质，呈流塑状态，厚约5.0米；粉细砂：呈中密状态，厚约2.1米。中砂：呈中密状态，未穿透。1.1.3.2 地下水情况本场区地下水属潜水，水位高程为-2.5米，略受季节的影响，但变化不大。根据该场区原有测试资料，地下水无腐蚀性。1.1.3.3 自然条件给水、电力管线由市区引入，中央锅炉房集中供热。基地环境见地段图，地势平坦。地区主导风向南西南，土壤标准冻结深度2.0m（白城市）。场地土质条件与地基承载力：场地土类型为类，地面粗糙度为C类。基本风压：0.65KN/m2、基本雪压：0.20KN/m2。抗震设防要求：按7度（基本地震加速度为0.10g）考虑，设计地震分组为第一组。1.2 结构选型 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构承重方案：纵横向承重框架体系结构布置：结构布置图见图2-11.3 梁、柱截面尺寸的初步确定1.3.1 梁的截面尺寸（1）边横框梁：=(1/101/18) =(1/101/15)8400mm=467mm840mm 取=650mm =(1/21/3) =(1/21/3)650mm=217mm325mm 取=250mm（2）纵框梁：=(1/101/18) =(1/101/18)7800mm=433mm780mm 取=700mm =(1/21/3) =(1/21/3)700mm=233mm350mm 取=300mm（3）走道横框梁：取h=500mm b=250mm（4）次梁: =(1/81/14)=(1/81/14)8400mm=600mm1050mm 取=600mm =(1/21/3) =(1/21/3)600mm=200mm300mm 取=250mm1.3.2 柱的截面尺寸估算（依据轴压比计算）=(1/61/12) =(1/21/3) (=1.25) ， ， n=9， (二级) F为负荷面积（取8.4m跨的中柱）=（8.4+3）0.57.8=44.46根据上述计算结果，本设计柱截面尺寸取值如下： 1-2层 ：700mm700mm 3-6层 ：600 mm600 mm 7-9层 ：500mm500mm 满足刚度及轴压比要求400mm， 400mm，且1/3满足构造要求1.3.3 楼板厚度（1）单向板：/30（2）双向板： 弹性法 /40， 塑性法 /40综上：取楼面板厚为=100 mm；（局部有110 mm和120mm）取屋面板厚为=120mm。2 楼盖设计2.1 荷载收集及组合2.1.1 恒载（1）屋面（不上人）: 30厚1:2水泥砂浆保护层 0.0320kN/m =0.60kN/mSBS改性沥青防水卷材 0.3 kN/m20厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m1:10水泥珍珠岩找坡层（i=3%） 0.33.5 =1.05 kN/m140厚聚苯乙烯（EPS）保温板 0.140.5=0.07kN/mSBS改性沥青防水卷材隔气层 0.25kN/m20厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m25 kN/m=3.0kN/m 合计: 恒载标准值: 6.325kN/m（2）楼面（100厚）:10厚水磨石面层 0.65kN/m（包括20厚1:3水泥砂浆找平层） 100厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.10m25 kN/m=2.5kN/m 合计: 恒载标准值: 3.41kN/m（3）楼面（120厚）:10厚水磨石面层 0.65kN/m（包括20厚1:3水泥砂浆找平层）120厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.12m25 kN/m=3.0kN/m 合计: 恒载标准值: 3.91kN/m（4）楼面（110厚-卫生间、盥洗室）:瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m 4厚SBS改性沥青防水卷材（上卷300mm） 0.35 kN/m20厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m110厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.11m25 kN/m=2.75kN/m 合计: 恒载标准值: 4.31kN/m2.1.2 活载（1）屋面：均布0.5 kN/m，白城雪载0.2 kN/mmax=0.5 kN/m（2）楼面：办公室、会议室、配电间：2.0kN/m卫生间、盥洗室、走廊、前室：2.5 kN/m楼梯：3.5 kN/m 库房：5.0 kN/m2.1.3 荷载组合 办公室、会议室、配电间（100）：max=6.89 kN/m1.23.41+1.42.0=6.89 kN/m1.353.41+1.40.72.0=6.56 kN/m卫生间、盥洗室（110）走廊（100）：max=7.59 kN/m1.23.41+1.42.5=7.59 kN/m1.353.41+1.40.72.5=7.05kN/mmax=8.67 kN/m1.24.31+1.42.5=8.67 kN/m1.354.31+1.40.72.5=8.27kN/m库房（100）： max=11.09kN/m1.23.41+1.45.0=11.09 kN/m1.353.41+1.40.75.0=9.05kN/m前室（120）：max=8.19 kN/m1.23.91+1.42.5=8.19 kN/m1.353.91+1.40.72.5=7.73kN/m198图2-1 标准层板结构布置图2.2 板内力计算（标准层）2.2.1 单向板M中=1/8(g+q) M支=1/12(g+q) （1）B9（走道板-100厚）取1米宽板带为计算单元，L=3000mm 图2-2 板跨中受力简图M中=1/8(g+q) =1/87.59=8.54 kN/mM支=1/12(g+q) =1/127.59=5.69 kN/m （2）B11（办公楼板-100厚）取1米宽板带为计算单元，L=1500mm 图2-3 板支座受力简图M中=1/8(g+q) =1/86.89=1.94 kN/mM支=1/12(g+q) =1/126,89=1.29 kN/m2.2.2 双向板塑性法 公式法：（1）B1（办公楼板-100厚）n=7800/3900=2， =0.25， =2； 图2-4 B1计算简图 （2）B2（办公楼板-100厚）n=7800/3900=2， =0.25， =2； 图2-5 B2计算简图（3）B5（库房楼板-100厚） n=4800/3900=1.23， =0.66， =2； 图2-6 B5计算简图 （4）B6（办公、会议楼板-100厚） n=8400/3900=2.154， =0.22， =2； 图2-7 B6计算简图 （5）B7（办公楼板-100厚） n=8400/3900=2.154， =0.22， =2； 图2-8 B7计算简图 （6）B8（前室楼板-120厚）n=6900/5000=1.38， =0.53， =2； 图2-9 B8计算简图 （7）B10（配电间楼板-100厚）n=2800/1500=1.87， =0.29， =2； 图2-10 B10计算简图 （8）B12（楼梯前室楼板-100厚） n=4800/3100=1.55， =0.42， =2； 图2-11 B12计算简图 （9）B13（库房楼板-100厚） n=3900/1400=2.79， =0.13， =2； 图2-12 B13计算简图 2.2.3双向板弹性法 （10）B3（卫生间楼板-110厚）图2-13 B3计算简图跨内：=0 =0.2支座：（11）B4（盥洗室楼板-110厚） 图2-14 B4计算简图跨内：=0 =0.2支座：2.2.4 配筋计算 混凝土强度为C30（）钢筋为HPB300（） 一类环境以B1为例： 故B1配筋如下：验算最小配筋率：满足要求各区格板跨及支座弯矩已求得，查表得钢筋配置面积间距，楼面板配筋如下表2-1表2-1 楼面板配筋表截面h0/mmM(KNm)As（mm2）选配钢筋实配面积（mm2）跨中B-1l1方向754.85248.9251l2方向651.2169.8251B-2l1方向753.36170.3251l2方向650.8448.3251B-3l1方向859.70449.6503l2方向753.71188.6251B-4l1方向855.98270.3314l2方向751.8291.1 251B-5l1方向755.00256.9314l2方向653.30194.6251B-6l1方向753.46175.5251l2方向650.7643.6251B-7l1方向755.03258.5314l2方向651.1164.0251B-8l1方向9510.98452.5503l2方向855.82262.8314B-9758.54452.7503B-10l1方向750.6934.3251l2方向650.2011.4251B-11751.9497.2251B-12l1方向752.02101.3251l2方向650.8548.9251B-13l1方向750.734.8251l2方向650.095.1251支座B1-B2759.70519.9604B1-B9755.69294.1314B2-B2756.72350.4387B2-B38512.01499.5503B2-B4756.72350.4387B2-B9755.69294.1314B3-B48517.56865.0870B4-B9859.39434.3503B5-B6756.92361.5387B5-B137510.00537.5604B6-B6756.92361.5387B6-B77510.06541.1604B6-B9755.69294.1314B6-B12756.92361.5387B6-B13756.92361.5387B7-B9755.69294.1314B7-B107510.06541.1604B8-B119511.64430.8503B9-B10755.69294.1314B9-B11755.69294.1314B9-B12755.69294.1314B10-B11751.3868.9251B12-B13754.04205.9251经验算，均满足最小配筋率要求3 楼梯结构设计 现浇整体板式楼梯结构布置图如图3-1所示。现取T2标准层楼梯进行设计计算。层高3.6m，踏步尺寸为bh=300150（mm），台阶数，面层为20mm厚混合砂浆抹灰，底面为15mm厚混合沙浆抹灰。金属栏杆重0.1KN/m，楼梯活荷载标准值=3.5KN/m,混凝土为C25（f11.9N/mm,f1.27N/mm）,钢筋为HPB300级（f270N/mm）。图3-1 楼梯平面布置图 图3-2 楼梯梯段板图3.1 梯段板计算取1m宽板带，计算简图如右图所示 图3-3 楼梯梯段板计算简图取板厚为140mm3.1.1 荷载计算（1）恒荷载计算：梯段板自重(140厚): 踏步板抹灰重(20厚)： 板带抹灰重(15厚)： 金属栏杆重： 合计： （2）活荷载： 内力组合：P=g + q=3.1.2 内力计算跨中最大弯矩：Ml12.993.515.91 kNm3.1.3 配筋计算（C25）hha14025115mm，b=1000mm；梯段板受力筋选配（=561 mm），支座负弯矩钢筋为，另配的分布钢筋。3.2 平台板计算取1m宽板带，计算简图如右图所示平台板厚，取h=80mm图3-4 楼梯平台板计算简图3.2.1 荷载计算（1）恒荷载计算：平台自重（80厚）： 0.08m251.02.0kN/m板面抹灰重(20厚)： 0.02m201.00.4kN/m板底抹灰重(15厚)： 0.015m171.00.255kN/m 合计： （2）活荷载： 内力组合： P=g + q=3.2.2 内力计算最大弯矩：M(gq) l8.092.24 4.06kNmhha802555mm， b=1000mm；平台板受力筋选配（=296mm），支座负弯矩钢筋为另外配的分布钢筋。3.3 平台梁计算 (PL1)计算跨度： 图3-5 平台梁计算简图截面尺寸 ，=(1/21/3) 取h=400mm，b=200mm3.3.1 荷载计算 平台板传来均布恒荷载： 梯段板传来均布活荷载： 平台梁自重： 1.20.2（0.40.08）25 1.92kN/m平台梁侧抹灰： 1.22（0.40.08）0.015170.20kN/m合计： gq33.66kN/m3.3.2 内力计算 跨中最大弯矩：M(gq) l33.663.88550.80kNm支座最大剪力: V33.663.7=62.27kN3.3.3 截面配筋计算（1）受弯承载力计算 (按倒L型截面计算)= min()=min()=648mm，=80mmhha400（25+10+20/2）355mm M=194.32KNm M 属于第一类T型截面=0.052；选用（603mm）（2）受剪承载力计算验算截面尺寸：211.23kNV；满足要求验算是否按计算配置箍筋：=63.12KN V，故按构造沿梁全长配置箍筋双肢箍验算最小配箍率：，满足要求4 一榀横向框架的结构设计 图4-1 一榀横向框架局部结构计算简图4.1 梁柱线刚度计算4.1.1 计算简图如下图4-2所示，取顶层柱的形心线作为框架柱轴线，梁轴线取至板底。桩基础埋深d=2.1m2.0m（白城市冻深）且H/18=1.875(高规抗倾覆要求)（1）柱高底层：基础顶面至一层板底=4.2+0.15=4.35m（室内地面以下150mm处做地梁）二层：层高=4.2m；三九层：层高=3.6m（2）跨度为便于计算，跨度取轴线间距图4-2 一榀横向框架计算单元4.1.2 梁柱线刚度表4-1 梁线刚度计算表类别层次bh（mm）/mm（中榀)（边榀）边横梁1、23.153006506.86678002.7735.5464.160393.002506505.7212.2004.4003.300走道梁1、23.153005003.12530003.2816.5624.922393.002505002.6042.6045.2083.906边横梁1、23.153006506.86684002.5755.1503.863393.002506505.7212.0434.0863.065表4-2 柱线刚度计算表层次（mm）bh（mmmm）143503.35 7007002.001 15.410 242003.25 7007002.001 15.484 3536003.25 6006001.080 9.750 636003.15 6006001.080 9.450 7936003.15 5005000.521 4.557 图4-3 一榀横向框架梁柱线刚度简图（1.0）4.1.3 柱侧移刚度计算根据梁柱线刚度比的不同，将柱分为： 中框架柱：中柱、边柱边框架柱：中柱、边柱楼电梯间柱 计算公式：底层其余层现以3层C-6柱的计算为例，其余柱见表4-3、4-4、4-5 图4-4 一榀横向框架梁柱线刚度简图（2.0、1.5）表4-3 中框架柱侧移刚度计算表层次边柱中柱A轴（6根）D轴（4根）B轴（6根）C轴（4根）DDDD790.9660.326137550.8970.310130802.1080.513216462.0390.5052130834992860.4660.189165380.4320.178155751.0170.337294880.9830.33028875453956450.4510.184166110.4190.173156180.9850.330297920.9340.3182870845572230.5100.203183260.4740.192173331.1140.358323191.0770.3503158749959020.3580.152160110.3330.143150630.7820.281295990.7560.2742886144935610.3600.364355720.3340.357348880.7860.462451490.7600.45744660802518表4-4 边框架柱侧移刚度计算表层次边柱中柱A轴（A1、A10）D轴（D10）B轴（B1、B10）C轴（ C10）DDDD790.7240.266112240.6730.252106331.5810.442186501.5300.433182708865160.3490.149130380.3240.140122500.7630.276241500.7380.26923538110164450.3380.145130900.3140.136122780.7390.270243750.7150.2632374311095130.3830.161145350.3550.151136320.8350.295266320.8080.2882600012196620.2690.119125350.2490.111116920.5870.227239110.5740.2232348910807310.2700.339331290.2510.334326400.5890.421411420.5700.41640654221836表4-5 楼电梯间框架柱侧移刚度计算表层次边柱中柱D1D5、D6C1C5、C6DDDD790.4480.18377220.6730.252106331.3050.395166671.8150.476200858582560.2160.09885750.3240.140122500.6300.240210000.8750.30426600107275450.2100.09585760.3140.136122780.6100.234211250.8490.2982690310806330.2370.10695690.3550.151136320.6900.257232010.9590.3242925011853420.1660.07781110.2490.111116920.4840.195205400.6730.2522654410512310.1670.308300990.2510.334326400.4870.397387970.6770.44042999220174表4-6 一榀横向框架层间侧移刚度汇总计算表层次123456789D1244528662552740090674736674736671395524404524404524404D2/D3=0.8950.7，故该框架为规则框架结构。4.2 荷载收集 4.2.1 梁柱重力荷载标准值计算（见下表） 4.2.2 墙体重力荷载计算（单位面积）表4-7 梁柱重力荷载标准值计算表层次构件b/mh/m/KN/m3g/KN/ml/mnGi/KNGi/KN12边横梁0.30.65251.054.331 7.88270.271840.860.30.65251.054.331 8.48291.06中横梁0.30.5251.053.150 3875.6纵梁0.350.7251.055.513 7.8281203.93柱0.70.7251.113.475 4.35321875.720.70.7251.113.475 4.2321811.0436边横梁0.250.65251.053.609 7.88225.2251562.7150.250.65251.053.609 8.48242.55中横梁0.250.5251.052.625 3863纵梁0.30.7251.054.725 7.8281031.94柱0.60.6251.059.900 3.6321140.4879梁同36层柱0.50.5251.16.875 3.63279219次梁0.250.6251.053.281 7.88204.75425.250.250.6251.053.281 8.48220.500（1）外墙（300厚）2厚真石漆： 80厚A2级酚醛保温板： 20厚水泥砂浆找平： 200厚炉渣砼空心砌块： 20厚混合砂浆抹灰： 合计： （2）内墙（200厚）2厚乳胶漆： 20厚混合砂浆抹灰： 200厚炉渣砼空心砌块： 20厚混合砂浆抹灰： 2厚乳胶漆： 合计： （3）女儿墙（600高100厚）2厚真石漆： 80厚A2级酚醛保温板： 20厚水泥砂浆找平： 100厚钢筋砼： 20厚水泥砂浆找平： 50厚A2级酚醛保温板： 20厚混合砂浆抹灰： 合计： 4.2.3 门窗重力荷载计算（单位面积）（1）门1）木门：； 2）钢铁门：（2）窗 钢框玻璃窗：4.2.4 恒荷载计算图4-5 一榀横向框架恒载计算简图横梁自重（）、板传来（）、纵框梁传给柱（）（1）九层（包括女儿墙）（2）七、八层（包括梁自重和其上横墙自重，视为均布）（其他荷载同九层）（3）三六层（同理） （4）一、二层（同理，层高4.2m） 表4-8 横向框架恒荷载汇总表层次93.6092.62524.668187.50243.91252.29195.879.3759.7947、89.9222.62513.299126.557189.984194.958131.5316.3286.577369.9222.62513.299125.910189.337193.338123.20412.59112.3201、211.9283.15013.299140.909204.006208.980145.88321.13621.8824.2.5 活荷载计算图4-6 一榀横向框架活载计算简图（1）九层（不上人屋面） （在屋面雪荷载作用下，结果为屋面活荷载的1/2.5）（2）七、八层（楼面活荷载为，故结果为九层的4倍）（3）三六层（同理）（4）一、二层（同理，层高4.2m）表4-9 横向框架活荷载汇总表层次91.950（0.78）9.506（3.802）15.356（6.142）15.941（6.376）10.091（4.036）0.475（0.190）0.505（0.202）7、87.838.02461.42463.76440.3641.9012.108367.838.02461.42463.76440.3643.8024.0361、27.838.02461.42463.76440.3645.7046.055注：括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况4.3 恒荷载作用下框架内力分析取4轴线横向一榀框架进行计算。房间内布置有次梁，其楼面荷载直接传给该框架；其余楼面荷载通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给该框架，作用于各个节点上；外侧纵向框架梁与框架柱中心线不重合，故在该节点上还作用有集中力矩。4.3.1 梁固端弯矩（以顶层为例）将梯形荷载折算成固端等效均布荷载 ：AB跨：MAB=129.69kNmBC跨： MBC=1.97kNmCD跨：MCD=152.45kNm表4-10 梁固端弯矩汇总表层次梁固端弯矩跨内实际荷载等效均布荷载AB跨BC跨CD跨ABBCCD9 0.25 0.23 0.89 0.90 129.69 1.97 152.4525.582.63 25.93 8 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 7 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 6 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 5 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 4 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 3 0.25 0.23 0.89 0.90 110.36 1.97 129.09 21.77 2.63 21.95 2 0.25 0.23 0.89 0.90 120.53 2.36 140.88 23.77 3.15 23.96 1 0.25 0.23 0.89 0.90 120.53 2.36 140.88 23.77 3.15 23.96 4.3.2 弯矩分配系数（以顶层节点为例）分配系数=i/i；以顶层节点为例：A9节点 下柱：； 右梁： ;B9 节点 左梁：；下柱：；右梁：；，其余层节点弯矩分配系数见下表4.3.3 内力计算 弯矩二次分配计算过程见附录1所示，所得弯矩图见附录1所示，节点弯矩不平衡是由于纵向框架梁