四层行政办公楼毕业设计.doc

昆明理工大学成人高等教育 毕 业 设 计（论文）姓 名： 学 号： 专 业：土木工程 年 级：2009级 学习形式： 函授 夜大 脱产 学习层次：高起本 专升本 高起专 函 授 站： 昆明站 昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 某行政办公楼 姓 名： 学 号： 专业、 年级： 土木工程 2009级 学习形式： 函授 夜大 脱产学 习 层 次：高起本 专升本 高起专 函 授 站： 昆明站 毕业设计（论文）内容：1、完成某行政办公楼建筑总平面布置图一张。2、完成某行政办公楼设计（图纸包括办公楼的各层平面图、屋面排水图、正立面、侧立面、剖面图、大样图（二至三个）及建筑设计总说明、门窗表、装修表、图纸目录等）二、结构设计部份（一）结构计算 （二）结构绘图1、某行政办公楼的结构方案确定。 1、基础平面布置图及配筋图2、构件截面尺寸确定、荷载计算。 2、各层结构平面布置图3、水平地震荷载及竖向荷载作用下的内力计算。 3、框架配筋图4、框架结构内力组合及框架梁、柱承载力计算。 4、楼梯配筋图（自选）5、框架柱下独立基础设计 5、结构设计总说明等6、楼梯设计（自选可不计算）专题（子课题）题目： KJ1 内容：KJ-1水平作用下框架内力分析、竖向作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计 设计（论文）指导教师（签字）： 主管教学院长（签字）： 年 月 日 目 录第一章 建筑设计.- 1 -1、工程概况.- 1 -2、设计依据.- 1 - 2.1、建筑规模.- 1 - 2.2、气象资料.- 1 - 2.3、抗震要求.- 1 -3、 设计做法.- 2 - 3.1、屋面做法.- 2 - 3.2、楼面做法.- 2 - 3.3、地面做法.- 2 - 3.4、内墙做法.- 2 - 3.5、外墙做法.- 3 - 3.6、选用材料.- 3 - 第二章、结构计算.- 4 -1. 结构选型.- 4 -1.1截面尺寸.- 4 -1.2刚度计算.- 6 -2.荷载计算.- 9 -2.1 恒载计算.- 9 -2.2、楼面荷载分配为等效均布荷载.- 9 - 2.3 活载计算.- 12 -2.4、风载计算.- 14 -2.5、地震荷载.- 14 - 3.内力计算.- 17 -3.1恒载作用下内力.- 17 -3.2 竖向活荷载作用下内力.- 25 -3.3 风载作用下的内力计算（D值法）.- 32 - 4.内力组合.- 44 -4.1 框架梁内力组合.- 44 -（1）组合参数.- 44 -（2）控制截面的选择.- 45 -4.2、框架柱内力组合.- 46 - 5.梁柱配筋计算.- 49 -5.1、框架梁配筋计算.- 49 -5.2框架柱的配筋计算.- 55 -（1）剪跨比和轴压比验算.- 56 -（2）柱正截面承载力计算.- 57 -（3）柱斜截面受剪承载力计算.- 59 - 6.楼梯配筋计算.- 62 - 6.1、建筑设计.- 62 - 6.2 楼梯梯段的计算.- 63 - 6.3、平台板计算.- 64 - 6.4、平台梁的计算.- 65 -（1）荷载计算.- 66 -（2）内力计算.- 66 -（3）纵向受力计算：.- 66 -（4）斜截面受力验算.- 67 - 7.基础设计.- 67 - 7.1 边柱独立基础.- 67 -（1）荷载计算.- 67 -（2）基地反力验算：.- 68 -（3）高度验算.- 69 -（4）基础底面配筋计算.- 70 - 7.2 中柱联合基础.- 72 -（1）荷载计算.- 72 -（2）基础底面积的确定.- 73 -（3）验算基础高度.- 74 -（4）冲切验算:.- 74 -（5）基础底板配筋计算.- 75 -结论.- 76 -总结与体会.- 77 -谢辞.- 78 -参考文献：.- 79 - 前言本毕业设计说明书是本科高等学校土木工程专业本科生毕业设计的说明书，本说明书全部内容共分二章，这二章里包含了荷载汇集、水平作用下框架内力分析、竖向作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计等，这些内容容纳了本科生毕业设计要求的全部内容，其中的计算方法都来自于本科四年所学知识，可以说是大学四年所学知识的一个很好的复习总结。本毕业设计说明书根据任务书要求以及最新相关规范编写，内容全面、明确，既给出了各类问题解决方法的指导思想，又给出了具体的解决方案，并且明确地给出了各类公式及符号的意义和必要的说明。本说明书概念清晰、语言流畅，每章都有大量的计算表格，并且对重点说明部分配置图解。应该说本说明书很好地完成了本次毕业设计的任务要求、达到了本次毕业设计的预定目标。 I 摘要本工程为某行政办公楼，主体结构为钢筋混凝土框架结构。总建筑面积约为3600，层高3.3m，建筑层数4层。采用独立基础，室内外高差为0.45.m。本设计综合运用所学的专业知识，根据设计任务书的要求进行了钢筋混凝土结构办公楼的建筑、结构和施工组织设计。设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面，其次进行立面造型、剖面设计。建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求。结构设计密切联系建筑设计，以现有的有关规范为依据，主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设计等内容。本工程采用钢筋混挺土框架结构体系（纵横向混合承重），选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载采用分层法计算，水平荷载作用采用D值法计算。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求，由于本工程位于8度抗震设防区，计算时考虑了抗震的要求。关键词： 建筑设计；混凝土框架结构设计； 抗震设计，阅微阁小说 II 第一章 建筑设计1、工程概况： 本工程建筑面积约为3600，主体层数4层。根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，地质情况如下：地表面到0.60m为回填土含腐殖质，承载力特征值为80 kN/m，0.601.70m为粘性素填土，承载力的特征值为130 kN/m，1.704.00m为一般亚粘土，对混泥土无腐蚀性，其承载力的特征值为220kN/ m，可作为天然地基持力层。平均地下水位-5.0m以下，土壤冻结深度不考虑。抗震设防烈度为8度，抗震等级为二级，场地为I类一组Tg=0.25s。经现场勘察及资料收集证实，场地内无不良地质现象。该地区基本风压值0.45KN/m2，全年主导风向：西北，基本雪压值0.35kN/m2。 2、设计数据2.1建筑规模建筑面积：3600建筑层数：4层结构形式：钢筋混凝土框架结构2.2气象资料基本风压值：0.45KN/m2基本雪压值：0.35kN/m22.3抗震要求抗震设防烈度为8度，抗震等级为二级，场地为I类一组Tg=0.25s，水平地震影响系数最大值为0.08。3.设计做法3.1屋面做法l 三毡四油防水l 保温层膨胀珍珠岩l 20厚1：3水泥砂浆找平 l 刷冷底子油一道l 120厚钢筋砼屋面板l 15厚板底抹灰l 加吊顶装修3.2楼面做法l 10厚水磨石面层l 20厚1：3水泥砂浆打底l 120厚钢筋砼楼板l 15厚板底抹灰l 加吊顶装修3.3地面做法l 10厚水磨石面层l 20厚1：3水泥砂浆打底l 素水泥浆结合层一道l 60厚C10砼l 素土夯实3.4内墙做法l 15厚1：3水泥砂浆l 2厚1：0.1石灰细纱面3.5外墙做法l 10厚1：3水泥砂浆l 5厚1：2.5水泥砂浆抹面3.6选用材料l 砼：梁板用C30, 柱子用C35l 钢筋：梁柱箍筋和板用二级钢筋，纵筋用三级钢筋 第二章 结构计算1. 结构选型 本设计采用钢筋混凝土框架结构，各层层高均为3.9m，基础采用独立基础，室外地坪标高为-0,45m，故底层柱子长度为4.35m。计算时将第榀横向框架作为计算框架。1.1截面尺寸 边跨（AB、CD跨）梁：h=（1/121/8）L=550mm825mm b=（1/31/2）h 取h=700mm，b=250mm中跨（BC跨）梁：取h=500mm，b=250mm 边柱（A、D轴）连系梁：取bh=250mm600mm 中柱（B、C轴）连系梁：取bh=250mm600mm 柱截面尺寸根据式估算。查阅建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第6.1.2条及第6.3.7条可知该框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值=0.9；重力荷载代表值近似取13KN/。边柱的受荷载面面积积为3.0m6.0m。中柱受荷截面面积为3.0m4.8m。由此可得第一层柱截面面积为： 边柱 =60719 中柱 =77844取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为246mm和279mm，根据计算，本设计中柱截面尺寸取之如下：bh=500mm500mm。 1.2刚度计算 考虑得到现浇楼板的作用，在求梁截面惯性矩时取：中跨I=2，边跨I=1.5，为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。刚度计算如下： 边跨梁： =1.5=1.5=0.01429 (E=3.0) E=3.00.01429=428750 KN =59549KNm 中跨梁： 2=0.00521 E=3.00.00521=156300 KN =21708 KNm 柱 ： EIc3.151060.005208333=16406.2 KNm2 底层： 其余层： 修正后：底层ic=39063KNm2,其余层ic=0.945573=41016 KNm2半框架线刚度图如下： 结构布置图如下：计算简图如下：2.荷载计算2.1 恒载计算（1）屋面恒载三毡四油防水 0.35 KN/m2保温层膨胀珍珠岩 0.8 KN/m220厚水泥砂浆找平 0.02200.4 KN/m2120厚钢筋砼板 0.12253.0 KN/m215厚板底抹灰 0.015200.3 KN/m2钢丝网抹灰吊顶 0.45 KN/m2合计 5.3 KN/m2屋面恒载设计值为： 5.31.2=6.36 KN/m2（2）楼面恒载面层（10厚水磨石面层，20厚水泥砂浆打底 0.65 KN/m2 120厚刚砼板 3.0 KN/m2 15厚板底抹灰 0.3 KN/m2 钢丝网抹灰吊顶 0.45 KN/m2合计 4.4 KN/m2楼面恒载设计值为： 4.41.2=5.28 KN/m22.2、楼面荷载分配为等效均布荷载短向分配系数： 长向分配系数： （1）横向框架梁上线荷载 边跨4层:梁重及抹灰0.250.725+（0.72+0.25）0.0117=4.66KN/m 屋面板传给梁 5.30.7256.0=23.06 KN/m 合计 27.72 KN/m31层：梁重及抹灰重 4.66 KN/m楼面板传给梁 4.40.7256.0=19.14 KN/m墙重（200厚加气混凝土砌块，15厚双面抹灰） (5.50.24+170.0152）（3.9-0.7）=4.67 KN/m 合计 28.47 KN/m中跨4层：梁重及抹灰重 0.250.525+（0.52+0.25）0.0117=3.34 KN/m 屋面板传给梁 5.30.6252.4=7.95 KN/m 合计 11.29 KN/m 31层：梁重及抹灰重 3.34 KN/m 屋面板传给梁 4.40.6252.4=6.6 KN/m 合计 9.94 KN/m（2）横向框架柱上的集中荷载 A、D 轴上之线荷载4层：梁及抹灰重 0.250.625+（0.62+0.25）0.0117=4.00KN/m 0.5m女儿墙自重 0.50.2419=2.28 KN/m 屋面板传给梁 5.30.6253.0=9.94KN/m 合计 16.22 KN/m31层：梁及抹灰重 4.00 KN/m 楼面传给梁 4.40.6253.0=8.25 KN/m 墙重 0.245.56(3.9-0.6)-1.52.18/6=3.24 KN/m 铝合金窗 8/60.22KN/m 合计 15.71 KN/m B、C轴上梁之线荷载4层： 梁及抹灰重 4.00 KN/m 屋面传给梁 5.30.6253.0+5.30.7251.2=14.55 KN/m合计 19.55 KN/m31层：梁及抹灰重 4.00 KN/m 楼面传给梁 4.40.6253.0+4.40.7251.2=12.01KN/m 铝合金窗 /6=0.18 KN/m 木门 0.41.02.1/6=0.14 KN/m墙重0.245.56(3.9-0.6)-1.01.2-1.02.1/6=2.70 KN/m 合计 14.93 KN/m 边柱上集中荷载4层： 连梁传来集中荷载 16.2262/2=97.32KN 合计 97.32 KN 偏心弯矩 97.320.175=17.02KNm31层：连梁传来集中荷载 15.7162/2=94.26KN 柱及其粉刷自重 251.15=25.88 KN 合计 120.14 KN 偏心弯矩 120.140.175=21.02 KNm 中柱上集中荷载4层： 连梁传来集中荷载 19.5562/2=117.3KN 合计 117.3KN 偏心弯矩 117.30.175=20.53 KNm31层：连梁传来集中荷载 14.9362/2=85.8KN 柱及其粉刷自重 25.88KN 合计 111.68 KN 偏心弯矩 111.680.175=19.54KN2.3 活载计算（1）屋面荷载 雪荷载 0.35 KN/m2 不上人屋面 0.7 KN/m2 取大者 0.7KN/m2（2）楼面荷载 一般用房 2.0 KN/m2 走廊、门厅、楼梯 2.5 KN/m2（3）横向框架梁上线荷载 边跨 4层 0.70.7256.0=3.05KN/m 31层 2.00.7256.0=8.7 KN/m中跨 4层 0.70.6251.22=1.05 KN/m 31层 2.50.6251.22=3.75 KN/m（4）横向框架柱上线荷载 A、D轴上梁的线荷载 4层 0.62530.7=1.37 KN/m 31层 0.62532=3.75 KN/m B、C轴上梁的线荷载 4层 0.62530.7+0.7251.20.7=1.92 KN/m 31层 0.62532.0+0.7251.22.5=5.93 KN/m 边柱上的集中荷载 4层 0.51.3762=8.22 KN 偏心弯矩：1.44KNm 31层 0.53.7562=22.5 KN 偏心弯矩：3.94KNm 中柱上的集中荷载 4层 0.51.9262=11.52 KN 偏心弯矩：1.03KNm 31层 0.55.9362=35.58 KN 偏心弯矩：6.23KNm2.4、风载计算该地区基本风压值：=0.45 KN/，k=由于建筑总高度低于30m，故=1.0；对于矩形平面=1.3；地面粗糙度类别取C类，按规范线性插值取用，如下表：层数一层二层三层四层高度13.20.740.740.7610.828则各楼层处的线荷载设计值为： 12层 =6（1.01.30.740.45）1.4=3.64 KN/m 3 层 =6（1.01.30.7610.45）1.4=3.74 KN/m 4 层 =6（1.01.30.8280.45）1.4=4.07 KN/m 换算成作用在各楼层处的集中荷载（各楼层处各取上下相邻层高的一半计） 1 层 ： =3.64（0.54.35+0.53.9）=15.02 KN/m 2层： =3.64（0.53.9+0.53.9）=14.20 KN/m 3 层： =3.74（0.53.9+0.53.9）=14.59KN/m 4 层： =4.070.53.9=7.94 KN/m2.5、地震荷载 本设计的抗震等级为二级，采用底部剪力法计算地震荷载。 设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组，类场地，特征周期=0.25s。自振周期有以下 =0.22+0.035=0.48s8度设防多遇地震的水平地震影响系数最大值为=0.08，则有关系数为： 0.48s， =0.25s， 5， =0.9，=1.0 所以=0.06021（1）各楼层重力荷载代表值Gi 4层：屋面 0.5雪荷载 0.50.35616.8=15.12 KN 屋面板重 616.85.3=534.24 KN 连梁重 250.250.661.14=99 KN 横向框架梁重 250.25(0.76.62+0.52.4)1.1=77.55KN 柱子重 0.525.884=51.76 KN填充墙及门窗 63.30.7-2.181.5 63.3-0.7-1.81.5 2 63.3-0.6-1.01.2-1.02.1 2 1.02.10.22=38.43KN 合计 G4=816.1 KN 32层：楼面0.5活荷载 0.5(6.6+6.6)62+0.52.462.5=104.4 KN楼面板重 616.84.4=443.52 KN 连梁重 99 KN 横向框架梁重 77.55 KN 柱子重 51.76 KN填充墙及门窗 38.43 KN 合计 G3+G2 =814.66 KN 1层： 柱子重 66.84KN填充墙及门窗 63.3-0.72.781.5 63.3-0.7-2.781.5 63.3-0.7-1.81.5 63.3-0.6-1.01.21.02.1 0.25.520.5 2.72.10.2 =46.48 KN 其余同42层： 724.47KN 合计 G1=839.79 KN （2）总水平地震作用 底层柱高为3.3m，各楼层重力荷载代表值为：G4=816.1KN ，G2=G3=814.66KN，=839.79KN；各质点的高度分别为：=3.3m ,=6.6m ,=9.9m ,=13.2 m 。则 G总 =4099.87KN 所以：结构总水平地震作用标准值=0.85G=0.850.060214099.87=209.83KN 其中0.85为等效质量系数（3） 各楼层处的水平地震作用 =0.48s1.4=0.35s， 所以：顶部附加地震作用系数=0.08T1+0.07=0.108，又 =38284.39KNm 则 (=1,2,5) 所以 =209.83=16.93KN =209.83=29.1KN =209.83=41.84KN =209.83=67.38KN3、内力计算3.1恒载作用下内力采用分层法计算恒载，考虑框架的对称性，取半榀框架计算，则中跨梁由于计算长度的减半而线刚度加倍为21708243416KNm。各杆件的弯矩分配系数按转动刚度计算，如下表：楼层边柱顶点中柱顶点上下右左上下右顶层0.4080.5920.5340.3680.098中间层0.290.290.420.3910.26902690.071底层0.2940.280.4260.3960.2720.260.072底层柱和各层梁的弯矩传递系数都为1/2，上层各柱的传递系数为1/3。(1)顶层弯矩边跨固端弯矩： =q/12=119.75KNm中跨分别为：固端 M= -q/3=-5.42KNm 滑动端 M=- q/6=-2.71KNm偏心弯矩分别为-17.02KNm，20.53KNm。弯矩分配过程如下：（2）中间弯矩 边跨固端弯矩：=q/12=122.99KNm 中跨分别为：固端 M=q/3=4.77KNm 滑动端 M= q/6=2.39KNm偏心弯矩分别为21.02KNm，19.54KNm。弯矩分配过程如下：（3）底层弯矩 边跨固端弯矩：=q/12=122.99KNm 中跨分别为：固端 M=q/3=4.77KNm 滑动端 M= q/6=2.39KNm 偏心弯矩分别为21.02KNm，19.54KNm。弯矩分配过程如下：（4）不平衡弯矩在分配（5）恒载弯矩图括号内的数值为梁端负弯矩调幅后的数值，调幅系数取0.85。弯矩图左右两边对称。（6）梁端剪力及柱轴力计算 梁端剪力V=（荷载引起剪力）+（弯矩引起剪力）=0.5+（）/L柱子轴力 N=V（梁端剪力）+p（节点集中力）梁端剪力及柱轴力计算表层号（KN）(KN)(KN)(KN)AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱499.7913.55-2.04097.75101.8313.55195.38221.26219.13145.01-1.7398.06101.523102.4911.93-0.790101.7103.2811.93639.48665.36648.89674.77-0.62101.87103.112102.4911.93-0.690101.8103.1811.93861.52887.4863.75889.63-0.59101.9103.0811024911.93-0.790101.7103.2811.931083.481109.361078.711104.59-0.67101.82103.16注：每一层剪力中，上面一行为调幅前的值，下面一行为调幅后的值； 计算轴力时，需用到柱子的自重25.88KN。3.2 竖向活荷载作用下内力 与恒荷载相比，活荷载相对较小，为方便起见，可以不考虑不利布置，只按满跨布置一种情况计算，但最后跨中弯矩应乘以扩大系数1.1。竖向活荷载作用下的内力计算方法同恒荷载下的一样。活荷载图如下： （1）顶层弯矩 边跨固端弯矩： =-13.18KNm 中跨固端弯矩：=-0.5KNm 滑动端弯矩：=-0.25KNm偏心弯矩分别为1.44KNm，2.02KNm。弯矩分配过程如下：(2)中间弯矩 边跨：=37.58KNm 中跨：=-1.8KNm =-0.9KNm偏心弯矩分别为3.94KNm，6.23KNm。弯矩分配过程如下：（3）底层弯矩 边跨：=37.58KNm 中跨：=-1.8KNm =-0.9KNm 偏心弯矩分别为3.94KNm，6.23KNm。弯矩分配过程如下： （4）节点不平衡弯矩在分配 （5）活荷载弯矩图弯矩图左右两边完全对称。梁端括号内的值为调幅后的值，跨中括号内的值为调幅后乘以扩大系数1.1之后的值。调幅系数取0.85。（6）梁端剪力与柱轴力计算梁端剪力V =（荷载引起剪力）+（弯矩引起剪力）=0.5ql+()/L柱子轴力N=V(梁端剪力)+P（节点集中力）活载下梁剪力与柱轴力计算层号（KN）(KN)(KN)N(KN)AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱410.981.26-1.2509.7312.231.2618.1318.1323.7523.75-1.079.9112.05331.324.5-2.81028.5134.134.5120.84120.84163.34163.34-2.3928.9333.71231.324.5-2.89028.4334.214.5172.21172.21233.13233.13-2.4528.8733.77131.324.5-3.24028.0834.564.5223.28223.28303.27303.27-2.7528.5734.07注：每层第二行的值为调幅后的值 因为在恒载中计算轴力时已经算柱自重，所以这里对于同一根柱子有=。3.3 风载作用下的内力计算（D值法）（1）各层柱D值计算一般层：K=（i1+i2+i3+i4）/2ic， =K/（2+K）底层： K=（i1+i2）/ic， =（0.5+K）/（2+K）各层柱D值计算层柱K顶层A5954959549410161.450.42015951696520.229B59549217085954921708410161.980.497188750.271C21708595492170859549410161.980.497188750.271D5954959549410161.450.420159510.229中间层A5954959549410161.450.42015951696520.229B59549217085954921708410161.980.497188750.271C21708595492170859549410161.980.497188750.271D59549217085954921708410161.450.420159510.229底层A59549390631.520.57412444522900.238B5954921708390632.080.632137010.262C2170859549390632.080632137010.262D59549390631.520.574124440.238（2）各柱剪力计算：柱子剪力计算表（单位：KN）层号4321Vi4.037.277.278.334.0318.6425.9134.24V边柱中柱边柱中柱边柱中柱边柱中柱0.9231.0924.2695.0515.93370228.1498.971（3）各柱反弯点高度比计算: 柱反弯点高度比计算表柱4321边柱KA=KD=1.45yn=0.373Y1=y2=y3=0Y=yn=0.373KA=KD=1.45yn=0.473Y1=y2=y3=0Y=yn=0.473KA=KD=1.45yn=0.5Y1=y2=y3=0Y=yn=0.5KA=KD=1.52yn=0.624Y1= y3=0y2=0Y=yn=0.5中柱KB=KC=1.98Yn=0.399Y1=y2=y3=0Y=yn=0.399KB=KC=1.98Yn=0.499Y1=y2=y3=0Y=yn=0.499KB=KC