唐山学院办公楼建筑结构设计毕业论文.doc

唐山学院办公楼建筑结构设计毕业论文目 录1 引言12 工程概况22.1工程名称22.2建设地点22.3设计资料22.4气象条件22.5地震烈度22.6工程地质条件23 设计依据34 结构布置44.1结构布置44.2框架结构承重方案的选择55 截面初估65.1框架梁截面尺寸65.2框架柱截面尺寸75.3板截面尺寸86 框架梁、柱线刚度的计算96.1梁的计算跨度96.2柱的高度96.3框架梁线刚度计算96.4框架柱线刚度计算107 荷载标准值计算117.1恒载标准值计算117.2活荷载标准值计算148 水平地震作用计算168.1重力荷载代表值的计算168.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算228.3 D值汇总258.4结构基本自振周期计算258.5水平地震作用及楼层地震剪力计算268.6多遇水平地震作用下的位移及最低水平地震剪力验算278.7框架地震内力计算289 风荷载作用下横向框架的内力分析349.1风荷载作用下的内力计算349.2框架侧移验算359.3水平风荷载作用下框架359.4横向水平风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩的计算：3610 内力计算及内力组合4210.1竖向荷载作用下横向框架的内力分析4210.2恒荷载作用下各层框架梁柱的荷载计算4310.3活荷载作用下各层框架梁柱的荷载计算4910.4重力荷载代表值作用下各层框架梁柱的荷载计算5110.5弯矩二次分配5310.6弯矩调幅6610.7弯矩及剪力换算至柱边6610.8内力组合6611 配筋计算6811.1框架梁截面设计6811.2框架柱截面设计7511.3节点计算8911.4楼板计算9211.5楼梯设计9911.6基础设计10412 结论113谢辞114参考文献115附录116II唐 山 学 院 毕 业 设 计1 引言本设计按照设计任务书进行建筑结构设计。题目为“唐山学院办公楼建筑结构设计”。在设计过程中参照了部分与本专业相关的建筑结构设计资料。本设计分为建筑设计与结构设计两部分。早期的中国传统生产方式中没有写字楼，只有行政管理的单位办公楼。改革开放后，随着中国经济实力的增强，我国行政办公建筑建设进入了一个新的时期，功能设施齐全的行政办公楼迅速崛起，办公楼的形式也由相互紧密联系的小建筑群向着多元化、生态化、智能化的高层办公建筑发展。最初的办公楼在布局上也相当简单。随着大家对工作环境和建筑功能要求的日益提高，办公楼作为一种公共建筑，其建筑形式从单面走廊式发展到内走廊式及现在更为复杂的框架核心式。建筑设计过程中，本设计参照了多种结构形式。通过对比各种建筑方案，最后选取了内走廊式布置。办公建筑作为一种公共建筑，对空间利用及功能分区要求较高。建筑设计中要考虑到建筑办公舒适度要求及办公建筑的经济、美观要求，以满足现代化办公的需要。结合自然条件，办公建筑应做到建筑外观大气、简洁，为当地建设增添一份特色。结构设计部分，办公楼建筑多使用框架结构，框架结构的优点在于能够形成较大的空前，能够按需要分割成小空间，平面布置灵活；框架结构的结构自重较轻，具有较好的整体性和抗震性能理论较为成熟，适合于办公楼这种对建筑平面灵活性较高的建筑类型。结构设计是对建筑设计的补充与修正，许多建筑新思想需要由结构设计来实现。对于结构设计需要从结构布置入手，本建筑属于钢筋混凝土框架结构，考虑抗震因素，结构设计一般经过结构布置、截面初选、荷载统计、地震作用分析、风载作用分析、竖向荷载作用内力计算、内力组合、截面设计、其他构件设计等几个步骤。在设计中需要用到软件辅助计算，如用excel表格进行数据处理，用CAD进行面积查询及荷载统计。手算过程中计算方法均参照有关规范条文，计算结果与PKPM设计软件进行对比及数据分析，保证手算结果的正确性。2 工程概况2.1工程名称 唐山学院办公楼2.2建设地点 唐山市路北区大学道以北唐山学院校园内2.3设计资料建设面积6132.54m2，设计使用年限为50年，结构形式为框架结构，6层，耐久等级：级；耐火等级：级；安全等级：二级。2.4气象条件基本风压：，地面粗糙程度为B类。基本雪压：。地下稳定水位距地坪：。场地标准冻结深度：。2.5地震烈度抗震设防类别为丙类，设防烈度为8度，地震分组为第一组，类场地土，抗震等级为二级抗震。2.6工程地质条件由唐山基础工程公司提供质勘察技术报告，场地地质情况如表一所示。场地土类型为中硬场地土；建筑场地类别为类。表2-1建筑地层一览表序号岩 土分 类土层描述土层深度厚度范围地基土承载力土层重度桩周摩擦力1杂填土由碎石、砖块、粘土等组成，松散0.50.517.52粉质粘土黄褐色，湿，可塑5.85.317018.5153圆砾黄褐色，石英长石质，混粒结构，湿，中密159.2480603 设计依据1、建筑结构荷载规范GB500092001；2、混凝土结构设计规范GB500102010；3、建筑抗震设计规范GB500112010；4、地基基础设计规范GB500072002；5、国家现行的有关规范、规程及标准。4 结构布置4.1结构布置该工程采用现浇钢筋混凝土结构体系。柱的混凝土强度等级为C35，梁的混凝土强度等级为C30，板的混凝土强度等级为C30，楼梯处混凝土强度等级为C35。图4-1 计算单元14层梁板布置图图4-2 计算单元5层梁板布置图图4-3 计算单元6层梁板布置图4.2框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载直接传至横向框架梁，再由横向框架梁传至框架柱，最后传至基础，纵向荷载以集中力的形式作用在框架柱，再由框架柱传至基础。5 截面初估5.1框架梁截面尺寸主梁截面：梁高为跨度的1/141/8，梁宽为梁高的1/31/2；且梁高不小于。表5-1 主梁截面初估表主梁编号梁跨度1/14L1/8L所取尺寸KL1120086150300400KL22400171300300400KL32700193338300400KL43000214375300400KL53300236413300400KL63600257450300500KL74500321563300500KL85400386675300500KL96000429750300600KL106300450788300600KL117200514900300700KL127800557975300700次梁截面：梁高为跨度的1/181/12，梁宽为梁高的1/31/2；且梁高不小于。表5-2 次梁截面初估表次梁编号梁跨度1/18L1/12L所取尺寸L12325129194250400L22550142213250400L33325185277250400L44284238357250400L55100283425250400L66000333500250400L76300350525250400L87200400600300500L96900383575300500L104050225338250400斜梁、挑梁及折梁截面尺寸按相邻主梁尺寸确定。表5-3 梁截面初估表次梁编号梁跨度尺寸TL11200300600ZL25006300600XL246863006005.2框架柱截面尺寸抗震设计中柱的截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，则柱截面初估由下式估算：式中：竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值分项系数，取为1.2；结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为，此处计算取；S柱承载楼面面积；n柱设计截面以上楼层数；一、二级抗震设计角柱为1.3，其余为1.0；由于水平力使轴力增大的系数，7度1.05，8度1.1，9度1.2；框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.65，二级框架取0.75，三级框 架取0.85。 抗震设防烈度为8度,建筑高度小于24m架结构，抗震等级为二级，故取。 本计算单元为六层（n=6），混凝土强度等级可以选用C35，；中柱：受力最大的中柱为首层2-B柱，其最大承载楼面面积取柱的尺寸。角柱：受力最大的角柱为首层1-B柱，其最大承载楼面面积为取柱的尺寸。为了达到统一和施工方便，而且符合建筑设计方案，取柱截面尺寸为。5.3板截面尺寸混凝土的板厚，民用建筑楼板中单向板最小厚度为，双向板最小板厚为，唐山地区结构施工中板厚一般不小于。混凝土规范中规定，对于单向板跨厚比不大于30；双向板的跨厚比不大于40。由此单向板板厚应取为；短跨不大于的双向板板厚应取为；短跨长度在以上的双向板板厚应取为。为了保证结构的整体性和足够的抗侧刚度和挠度，故板厚统一取。6 框架梁、柱线刚度的计算6.1梁的计算跨度外侧梁及内梁均以柱边缘为准，存在偏心，由于柱形心线与建筑轴线重合，故建筑轴线为结构计算跨度。6.2柱的高度计算框架选取10轴框架，首层柱高度，其中3.9m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地面高度，0.03m为面层厚度，其它柱高等于层高，即3.6m。图6-1 10轴框架计算简图 单位6.3框架梁线刚度计算混凝土强度C30，在框架结构中，有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取；对中框架梁取；对现浇楼面的独立边框架梁取。表6-1 框架梁线刚度计算表梁号砼砼弹性模量梁宽梁高梁跨截面惯性矩中框架边框架截面惯心矩梁线刚度截面惯心矩梁线刚度KL1C3030.30.41.21.63.282.46KL3C3030.30.42.71.63.23.562.42.67KL4C3030.30.431.63.23.22.42.4KL8C3030.30.55.43.136.263.484.72.61KL9C3030.30.665.410.85.48.14.05KL10C3030.30.66.35.410.85.148.13.86KL11C3030.30.77.28.5817.167.1512.875.366.4框架柱线刚度计算 表6-2 框架柱线刚度计算表层号砼砼弹性模量柱宽柱长柱高截面惯性矩柱线刚度强度等级1C353.150.60.64.8210.87.0625C353.150.60.63.610.89.456C353.150.60.63.910.88.727 荷载标准值计算7.1恒载标准值计算1、屋面层恒载不上人屋面：保护层：防水层自带 防水层：高聚物改性沥青防水卷材（两层） 找平层：1:3厚水泥砂浆砂浆 保温层：厚聚挤塑型苯乙烯泡沫塑料板 找坡层: 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡 结构层：厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：上人屋面：保护层：厚地砖 结合层： 20mm厚1：4干硬性水泥砂浆 防水层：高聚物改性沥青防水卷材 找平层：1:3厚水泥砂浆砂浆 保温层：厚聚挤塑型苯乙烯泡沫塑料板 找坡层: 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡 结构层：厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：注：因跨度不同，找坡层计算厚度也不同，计算中已考虑，此处不再说明。2、楼面层恒载普通楼面：厚陶瓷地砖地面 厚1：4干硬性水泥砂浆 厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：厕所楼面：厚地砖地面 厚1：4干硬性水泥砂浆 厚聚氨酯防水涂料 厚1：2水泥砂浆找平 最薄处厚细石混凝土找坡 厚钢筋混凝土现浇板 顶棚：轻钢龙骨石膏装饰吊顶 合计：楼梯楼板：规范规定框架结构楼梯自重为楼板自重的1.5倍，即 每层楼梯间的面积为 每层楼梯处重力荷载为 3、框架梁、柱自重梁截面截面1 自重 截面2 自重 截面3 自重 截面4 自重 截面5 自重 截面6 自重 柱截面 自重 柱侧抹灰 合计：4、墙、门窗荷载计算(1)墙体面重度普通外墙涂料层 厚钢丝网聚苯板抹灰外墙面 厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆内墙面 合计：勒脚外墙面砖外墙面 厚钢丝网聚苯板保温 厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆内墙面 合计：厕所外墙涂料层 厚钢丝网聚苯板抹灰外墙面 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：勒脚外墙面砖外墙面 厚钢丝网聚苯板保温 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：普通内墙粉刷石膏浆墙面（两层） 厚加气混凝土砌块 合计：厕所内墙粉刷石膏浆墙面 厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 合计：厕所隔墙厚加气混凝土砌块 面砖防水墙面 （两层） 合计：普通隔墙厚加气混凝土砌块 粉刷石膏浆墙面 合计：(2)木门单位面积荷载 (3)铝合金玻璃窗单位面积荷载 (4)玻璃门单位面荷载 (5)防火钢门单位面荷载 5、其它建筑构件(1)女儿墙高女儿墙高加气混凝土砌块 高钢筋混凝土压顶 每侧厚水泥砂浆抹灰 高双层防水卷材层 合计：上人屋面护栏高铁栏杆 高女儿墙 合计：(2)挑檐线重度 (3)铁艺屋顶面重度 (4)屋顶台阶 (5)钢雨篷 (6)电梯间 7.2活荷载标准值计算1、屋面和楼面标准值 由荷载规范查得：上人屋面 不上人屋面 走廊、楼梯 、门厅 办公室、会议室 厕所、盥洗室 0.8资料室、档案室 电梯机房 7.0 活动室 4.02、雪荷载标准值 按任务书给出的50年一遇的雪压采用唐山市基本雪压为，屋面活荷载与雪荷载不同时组合，两者中取较大值。8 水平地震作用计算该建筑物高度以剪切变形为主，质量和刚度沿高度均匀分布，采用底部剪力法计算水平地震作用。8.1重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值楼面活荷载标准值1、各楼层结构和构件标准值的计算表8-1 各层梁重力荷载计算梁类型梁号梁宽 梁高 梁线重度梁长 梁的重量根数总重同种梁重小计 15层框架梁KL13004002.100.61.2611.26974.97KL23004002.101.83.7813.78KL33004002.102.14.41939.69KL43004002.102.45.04210.08KL53004002.102.75.67211.34KL63005002.8538.55217.10KL73005002.853.911.12222.23KL83005002.854.813.68341.04KL93006003.605.419.4412233.28KL103006003.605.720.527143.64KL113007004.356.628.717200.97KL123007004.357.231.328250.566层框架梁KL23004002.101.83.7813.78571.50KL33004002.102.14.41835.28KL43004002.102.45.04210.08KL53004002.102.75.67211.34KL63005002.8538.55217.10KL73005002.853.911.12222.23KL83005002.854.813.68341.04KL93006003.65.419.446116.64KL103006003.65.720.525102.60KL113007004.356.628.71386.13KL123007004.357.231.324125.2815层次梁L22504001.752.554.4614.46166.91L32504001.753.335.8315.83L42504001.754.287.4917.49L52504001.755.18.9318.93L62504001.75610.50552.50L72504001.756.311.03444.10L83005002.857.220.52120.52L102504002.854.0511.54223.096层次梁L12504001.752.334.0828.16101.58L22504001.752.554.4614.46L32504001.753.335.8315.83L42504001.754.287.4917.49L52504001.755.18.9318.93L62504001.75610.50221.00L72504001.756.311.03111.03L83005002.857.220.52120.52L102504001.754.057.09214.18标准层挑梁折梁斜梁TL13006003.601.24.32312.9683.27ZL13006003.605.5920.12120.12ZL23006003.605.0118.04118.04XL13006003.604.2415.26115.26XL23006003.604.6916.88116.88表8-2 各层梁重力荷载汇总表层号框架梁次梁其他总计1层974.97166.9183.271225.152层974.97166.9183.271225.153层974.97166.9183.271225.154层974.97166.9183.271225.155层974.97166.9183.271225.156层571.5101.5883.27756.35表8-3 各层柱重力荷载计算层号柱宽 柱高 柱每米重量柱高 柱的重量根数小计1层6006009.8165.1250.26381909.802层6006009.8163.635.34381342.833层6006009.8163.635.34381342.834层6006009.8163.635.34381342.835层6006009.8163.635.34381342.836层6006009.8163.938.28311186.75表8-4 各层门窗重力荷载计算门窗编号宽高数量（个）门、窗重度重量1层2层3层4层5层6层1层2层3层4层5层6层M13.03.02000000.458.100.000.000.000.000.00M21.82.71000000.452.190.000.000.000.000.00M31.52.10000070.450.000.000.000.000.009.92M41.52.42222250.21.441.441.441.441.443.60M51.02.4131515141420.26.247.207.206.726.720.96M60.82.14444420.21.341.341.341.341.340.67M71.82.40001100.450.000.000.001.941.940.00M82.12.72222220.1521.721.721.721.721.721.72C12.42.19999920.4520.4120.4120.4120.4120.414.54C22.12.15555500.459.929.929.929.929.920.00C31.22.11111100.451.131.131.131.131.130.00C41.81.52222200.452.432.432.432.432.430.00C50.92.11111110.450.850.850.850.850.850.85C61.20.9222222222260.4510.6910.6910.6910.6910.692.92C71.52.13444430.454.255.675.675.675.674.25C81.81.200000140.450.000.000.000.000.0013.61C91.80.62222220.450.970.970.970.970.970.97C106.62.10002200.450.000.000.0012.4712.470.00TC12.43.01111110.453.243.243.243.243.243.24DC14.63.01111110.456.196.196.196.196.196.19DC25.03.01111100.456.776.776.776.776.770.00DC35.13.00000010.450.000.000.000.000.006.87MFM11.02.41111110.451.081.081.081.081.081.08各层门窗重量总计88.9881.0781.0795.0195.0161.39表8-5 各层楼板重力荷载计算层号普通楼板(m2)电梯机房(m2)厕所(m2)上人屋面(m2)不上人屋面(m2)总重(kN)1层633.3847.522618.466152层633.3847.522618.466153层633.3847.522618.466154层633.3847.522618.466155层323.3938.77330.1053081.799456层345.811673.741注：屋面板的容重不统一，在表中为考虑容重的折算屋面面积，屋面板的面密度计算详见荷载7.1恒载计算一章。楼梯重重力荷载=楼梯洞口面积（50.11m2）楼梯板面重度（5.76kN/m2），计算在此不与体现。墙体荷载统计详见附表1、附表2、附表3、附表4。2、各层恒荷载汇总结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件自重，计算结果见下表。表8-6 各层恒载汇总表层号梁重楼板重楼梯女儿墙及挑檐柱重墙重窗重其它合计1层1225.152618.466288.631909.802164.4588.9812.157703.342层1225.152618.466288.631342.831530.7581.070.007086.903层1225.152618.466288.631342.831530.7581.070.007069.544层1225.152618.466288.631342.831482.0895.010.007052.175层1225.153081.799288.63223.921342.831482.0895.01274.977511.256层756.351673.741185.401186.75954.1261.3924.593741.20注：表中其它项包括铁艺屋顶、屋面台阶、雨篷、电梯四种结构自重。3、雪荷载标准值的计算第六层：坡屋面：81.950.20.35=16.74kN平屋面:第五层：平屋面：挑檐：第一层：雨篷：4、楼面活荷载标准值的计算电梯机房： 资料室： 露台：阳台：走廊：厕所、盥洗室：楼梯间：普通办公室：12层：34层：同理可求得：5层：481.547kN表8-7 楼面活荷载汇总：单位1层2层3层4层5层1705.881705.881711.541711.54791.375、重力荷载代表值计算表8-8 重力荷载代表值计算层号恒荷载标准值雪荷载标准值楼面活载标准值重力荷载代表值1层7703.34 6.87 1705.88 8559.72 2层7086.90 0.00 1705.88 7939.84 3层7069.54 0.00 1711.54 7925.31 4层7052.17 0.00 1711.54 7907.94 5层7511.25 136.29 791.37 7975.08 6层3741.20 97.76 3790.08 图8-1 各层重力荷载代表值8.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算底层D值计算： 表8-9 首层柱D值柱位置数量Z5B0.55 0.41 1.00 2.86Z5D0.92 0.49 1.00 3.37Z5E0.95 0.49 1.00 3.37 Z5F0.57 0.42 1.00 3.37 Z6B0.73 0.45 1.00 3.37Z6D1.23 0.54 1.00 1.95 Z6E1.08 0.51 1.00 1.87 Z6F0.57 0.42 1.00 1.52 Z9B0.73 0.45 2.00 1.64 Z9D1.23 0.54 2.00 1.95 Z9E1.27 0.54 2.00 1.97 Z9F0.76 0.46 2.00 1.67 Z8C0.54 0.41 1.00 1.50 Z8F0.54 0.41 1.00 1.50 Z7E0.57 0.42 1.00 1.52 Z7F0.57 0.42 1.00 1.52 Z11B0.73 0.45 1.00 1.64 Z11D1.23 0.54 1.00 1.95 Z11E1.27 0.54 1.00 1.97 Z11F1.61 0.59 1.00 2.13 Z11G0.85 0.47 1.00 1.73 Z12A0.45 0.39 1.00 1.42 Z12B1.18 0.53 1.00 1.93 Z12D1.23 0.54 1.00 1.95 Z12E1.52 0.57 1.00 2.09 Z12G1.01 0.50 1.00 1.83 Z1/12E0.76 0.46 1.00 1.66 Z1/12G0.76 0.46 1.00 1.66 Z13B0.55 0.41 1.00 1.50 Z13D0.92 0.49 1.00 1.78 Z13E0.88 0.48 1.00 1.75 Z13F0.51 0.40 1.00 1.46 Z12-14A0.45 0.39 1.00 1.42 25层D值计算： 表8-10 25层柱D值柱位置数量Z5B0.410.1711.48Z5D0.690.2612.25Z5E0.710.2612.30Z5F0.430.1811.54Z6B0.540.2111.87Z6D0.920.3212.76Z6E0.810.2912.51Z6F0.430.1811.54Z9B0.540.2121.87Z9D0.920.3222.76Z9