同济大学土木工程本科毕业设计-框架结构设计计算书终稿

装订线TONGJI UNIVERSITY毕业设计（论文）课题名称上海某生物技术公司办公楼副标题D楼框架结构设计院(系)土木工程学院（建筑工程系）专 业土木工程姓名陈恩慈学号指导教师吴善能日期2013年6月14日装订线毕业设计（论文）报告纸上海某生物技术公司办公楼D楼框架结构设计 学 生 陈恩慈(专业：土木工程学院土木工程专业)指导教师 吴善能(单位：土木工程学院建筑工程系)【设计总说明】 1建筑设计总说明1.1 工程概况本建筑是上海某生物技术公司办公楼，地处上海市浦东新区。经上级主管部门和城建部门批准，该公司拟建造一栋总建筑面积为1800 m2的三层现浇钢筋混凝土框架结构办公楼。1.2 设计资料1 本建筑设计使用年限：50年。2 建筑结构重要性等级：二级。抗震设防烈度7度，抗震设防类别为丙类，设计地震分组为第一组建筑场地四类。3 楼面和屋面活荷载标准值为2.0kN/m2。4 风荷载设计参数：基本风压为0.55kN/m2，地面粗糙度类别为C。5 雪荷载设计参数：基本雪压为0.20kN/m2。6 工程地质资料地下水位在地表以下0.55m处。按工程地质勘察报告，场地地层特性为：第层素填土：平均厚1.6 m。第层粉质粘土：褐黄色，平均层厚2.50m,压缩系数a0.34MPa-1，中压缩性，土质相对较好，容许承载力f 95kN / m2。第层淤泥质粉质粘土:灰色，平均层厚6.30m，流塑，高压缩性，容许承载力f 75kN/m2。第层淤泥质粘土：灰色，平均层厚3.96m，流塑，高压缩性，容许承载力f 65kN/m2。第层淤泥质粉质粘土：灰色，平均层厚3.30m，流塑，高压缩性，容许承载力f 60kN/m2。第层粉质粘土：灰色，平均层厚8.30m，软塑，高偏中压缩性，容许承载力f 75kN/m2。1.3 平面设计1.3.1 总平面设计从总平面布置的基本原则考虑，本建筑采用“一”字体型。主入口设在南面并靠近西面，为了满足防火、紧急时刻人员疏散要求，本建筑在东面设一侧门。1.3.2 主要房间设计主要房间是各类建筑的主要部分，是供人们学习、生活的必要房间，由于建筑物的类别不使能不同，对主要房间的设计也不同。但主要房间设计应考虑的基本因素仍然是一致的，即要求有适宜的尺寸，足够的使用面积，适用的形状，良好的采光和通风条件，方便的内外交通联系，合理的结构布置和便于施工等。因此，本建筑的柱网平面布置为6.3 m 8.1m。1.3.2 辅助房间设计在本建筑中，辅助房间主要为卫生间。卫生间的设计在满足设备布置及人体活动的前提下，应设在人流交通线上与走道机楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处。为遮挡视线和缓冲人流，卫生间应设置前室，前室内设洗手盆和污水池。在卫生间面积较小时，为以便随手关门，卫生间的门设置为弹簧门。在本建筑中，每层设男、女卫生间各一间，设在建筑物的东部，前室设2个洗手盆，1个污水池；男卫生间设单间3个，小便池3个，污水池1个；女卫生间设单间4个，洗手盆2个，污水池1个。单间尺寸均为10001400m，内开门。1.3.3 交通联系空间的平面设计1 水平交通空间的平面设计走廊起着联系各个房间的作用，走廊宽度的确定，应符合防火、疏散和人流畅通的要求。本建筑走廊轴线尺寸为2700mm，走廊两端各设一窗户以自然采光。所有门窗均为铝合金门窗。2 垂直交通空间的平面设计楼梯是多层房屋的垂直联系和人流疏散的主要措施。由于该建筑物是办公楼，按防火要求和疏散人流，该建筑物在西南和东北角共设两部楼梯，两个楼梯均采用平行双跑。另在该建筑东部设一升降电梯。1.4 剖面设计1.4.1 层高确定本建筑为三层，底层层高为4.5m，二、三层高为4.2m，主体结构建筑高度为14.45m，其中女儿墙高度为1.1m，室内外高差0.45m；出屋面楼梯间处建筑高度为17.05m，其中女儿墙高度为0.7m。室内地面标高为0.000m。1.4.2 室内外高差确定为防止室内受室外雨水的流渗，室内与室外应有一定的高差，且高差不宜过大，若过大便不利于施工和通行，故设计室内外高差为0.45m，设置3个踏步，每级踏步高150mm，宽300mm。平台面宽1m，应做成向外倾斜2的流水坡，以免雨水渗入室内。1.4.3 屋面排水设计本建筑设计中屋面利用结构找坡（3），采用有组织内排水。因30.15% 且大于受力钢筋的15%。板中垂直于横向框架梁的构造钢筋A8200，伸出框架主梁700 mm。3.2 屋面板设计3.2.1 荷载永久荷载标准值：二毡三油加绿豆砂0.35kN/m220 mm水泥砂浆面层 0.0220=0.4kN/m260mm泡沫混泥土0.066=0.36kN/m240mm细石混凝土0.0424=0.96kN/m200 mm钢筋混凝土板 0.1025=2.5kN/m220 mm混合砂浆天棚抹灰 0.0217=0.34kN/m24.91kN/m2永久荷载设计值： g=1.24.91=5.892kN/m2可变荷载设计值： q=1.42.0=2.8kN/m2合计 g+ q=8.692kN/m23.2.2正截面受弯承载力计算及配筋取1m 宽板按连续梁进行计算，由于中间跨与边跨均与次梁固接，故板的计算长度为：中间跨：l0= ln=2.7-0.2=2.5m；边跨：l0= ln=2.7-0.2/2=2.6m。截面内力及配筋计算：b=1000mm，h=100mm，h0=100-20=80mm计算结果如表3.2所示。表3.2 屋面板配筋计算表截面端支座边跨跨中离端第二支座中间支座中间跨跨中弯矩系数M-1/161/14-1/11-1/141/16M=M(g+q)l02/(kNm)-3.674.20-5.34-3.883.40受压区高度x/ mm3.283.764.813.453.03As/mm2173.6199.0255.0183.6160.2选配A8200A8200A8200A8200A8200实际As/mm2251.3251.3251.3251.3251.3配筋率/%0.250.250.250.250.25min=max0.2%,0.45ftfy=max0.2%,0.451.43270=0.23%，配筋满足最小配筋率要求说明：离端第二支座实际配筋率小于理论计算所需配筋，但误差小于5%，故仍选用。3.2.3构造钢筋短边支座处钢筋伸出支座700 mm。沿板长度方向分布钢筋A8250，实际=0.2%0.15% 且大于受力钢筋的15%。板中垂直于横向框架梁的构造钢筋A8200，伸出框架主梁700 mm。3.3 雨棚板设计3.3.1 荷载永久荷载标准值：二毡三油加绿豆砂0.35kN/m220 mm水泥砂浆面层 0.0220=0.4kN/m2100 mm钢筋混凝土板 0.1025=2.5kN/m220 mm混合砂浆天棚抹灰 0.0217=0.34kN/m23.59kN/m2永久荷载设计值： g=1.23.59=4.308kN/m2可变荷载设计值： q=1.40.7=0.98kN/m2合计 g+ q=5.288kN/m2或考虑荷载为：永久荷载+作用在板端1.0kN施工或检修荷载。取两种情况中最不利的情况进行计算。3.3.2正截面受弯承载力计算及配筋取1m 宽板按悬挑梁进行计算，板悬挑长度为1.2m。b=1000mm，h=100mm，h0=100-20=80mm弯矩设计值为：故取M=4.302kN。板的有效高度。选配A8200（实际），纵向分布筋为A8250。满足要求。4次梁设计4.1 楼盖次梁设计图4.1 CL1示意图4.1.1荷载永久荷载设计值：由板传来 3.8882.7=10.5kN/m次梁自重1.225(0.40-0.10)0.2=1.80kN/m梁侧抹灰 1.217(0.40-0.10)0.022=0.24kN/mg=12.54kN/m可变荷载设计值： q=2.82.7=7.56kN/m合计 g+ q=20.10kN/m4.1.2正截面受弯承载力计算及配筋计算跨度：次梁与主梁整浇，故次梁计算跨度取净跨。边跨计算长度：l0= ln=6.40-0.30=6.10m；中间跨计算长度：l0= ln=6.30-0.30=6.00m。次梁正截面内力及配筋计算：b=200mm，bf=1400mm，h=400mm，h0=400-35=365mm计算结果如表4.1所示。表4.1 楼盖次梁正截面抗弯配筋计算表截面端支座边跨跨中离端第二支座中间支座中间跨跨中弯矩系数M-1/241/14-1/11-1/141/16M=M(g+q)l02/(kNm)-31.1653.42-67.99-51.6945.23受压区高度x/ mm31.187.3972.2953.426.24As/mm2247.7410.7574.3424.4347.1选配2C142C162C14+1C183C142C16实际As/mm2307.9402.1562.3461.8402.1bh0或bfh0/(mmmm)20036514003652003652003651400365配筋率/%0.380.500.700.580.50min=max0.2%,0.45ftfy=max0.2%,0.451.43360=0.2%，配筋满足最小配筋率要求说明：次梁边跨跨中及支座实际配筋率小于理论计算所需配筋，但误差小于5%，故仍选用。4.1.3斜截面受剪承载力及箍筋计算表4.2 楼盖次梁斜截面抗剪配筋计算表截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧中间支座内侧剪力系数V0.500.550.550.550.55V=V(g+q)ln/kN61.3167.4466.3366.3366.33Asvs=V-0.7ftbh01.25fyvh000000选配（双肢箍）A6200A6200A6200A6200A6200实际Asv/s0.2830.2830.2830.2830.283配箍率/%0.140.140.140.140.14min=0.24ftfyv=0.241.43270=0.13%，因此配筋满足最小配箍率要求4.2 屋盖次梁设计4.2.1荷载永久荷载设计值：由板传来 5.8922.7=15.908kN/m次梁自重1.225(0.40-0.10)0.2=1.80kN/m梁侧抹灰 1.217(0.40-0.10)0.022=0.24kN/mg=17.95kN/m可变荷载设计值： q=2.82.7=7.56kN/m合计 g+ q=25.51kN/m4.2.2正截面受弯承载力计算及配筋计算跨度：次梁与主梁整浇，故次梁计算跨度取净跨。边跨计算长度：l0=ln=6.40-0.30=6.10m；中间跨计算长度：l0=ln=6.30-0.30=6.00m。次梁正截面内力及配筋计算：b=200mm，bf=1400mm，h=400mm，h0=400-35=365mm计算结果如表4.3所示。表4.3 屋盖次梁正截面抗弯配筋计算表截面端支座边跨跨中离端第二支座中间支座中间跨跨中弯矩系数M-1/241/14-1/11-1/141/16M=M(g+q)l02/(kNm)-39.5567.80-86.29-65.6057.40受压区高度x/ mm40.099.4095.0469.447.94As/mm2318.49522.73755.02551.70441.62选配2C162C14+1C182C16+1C222C16+1C143C14实际As/mm2402.1562.3782.3556.1461.8bh0或bfh0/(mmmm)20036514003652003652003651400365配筋率/%0.500.700.980.700.58min=max0.2%,0.45ftfy=max0.2%,0.451.43360=0.2%，配筋满足最小配筋率要求4.2.3斜截面受剪承载力及箍筋计算表4.4 屋盖次梁斜截面抗剪配筋计算表截面端支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧中间支座内侧剪力系数V0.500.550.550.550.55V=V(g+q)ln/kN77.8085.5984.1884.1884.18Asvs=V-0.7ftbh01.25fyvh00.0380.1020.0900.0900.090选配（双肢箍）A6200A6200A6200A6200A6200实际Asv/s0.2830.2830.2830.2830.283配箍率/%0.140.140.140.140.14min=0.24ftfyv=0.241.43270=0.13%，因此配筋满足最小配箍率要求5楼梯设计5.1 1#楼梯设计布置情况：底层层高4.5m，采用两跑楼梯，踏步尺寸为（160.71260），每跑14级；二、三层层高4.2m，采用两跑楼梯，踏步尺寸为（161.54260），每跑13级，如图6.1。（a）底层楼梯平面图（b）二、三层楼梯平面图图5.1 1#楼梯平面图5.1.1 梯段板设计A. 底层梯段板h=(1/351/25)l=3380/353380/25=97135mm,取板厚h=120mm；板倾斜角的正切 tan =160.71/260=0.618，cos =0.851。取1m宽板带计算。a. 荷载计算表5.1 梯段板荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载水磨石面层(0.1607+0.26)0.65/0.26=1.052三角石踏步0.50.260.160725/0.26=2.001混凝土斜板0.1225/0.851=3.525板底抹灰0.0217/0.851=0.400小计6.978活荷载2.0恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：b. 截面设计板水平计算跨度 ，弯矩设计值为：板的有效高度。选配A890（实际），分布筋每级踏步一根A8。满足要求。B. 二、三层梯段板h=(1/351/25)l=3120/353120/25=89125mm,取板厚h=120mm；板倾斜角的正切 tan =161.54/260=0.621，cos =0.8494。取1m宽板带计算。a. 荷载计算表6.2 梯段板荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载水磨石面层(0.1615+0.26)0.65/0.26=1.054三角石踏步0.50.260.161525/0.26=2.019混凝土斜板0.1225/0.8494=3.532板底抹灰0.0217/0.8494=0.400小计7.005活荷载2.0恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：b. 截面设计板水平计算跨度 ，弯矩设计值为：板的有效高度。选配A8100（实际），分布筋每级踏步一根A8。满足要求。5.1.2 平台板设计A. 底层半平台设板厚h=80mm，取1m宽板带计算。a. 荷载计算表5.3 平台板荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载水磨石面层0.6580mm厚混凝土板0.0825=2.0板底抹灰0.0217=0.34小计2.99活荷载2.0恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：b. 截面设计平台板计算跨度 ，弯矩设计值为：板的有效高度。按最小配筋率配筋，选配A8200（实际）。B. 二、三层半平台设板厚h=80mm，取1m宽板带计算。a. 荷载计算同底层半平台，总荷载设计值为：b. 截面设计平台板计算跨度 ，弯矩设计值为：板的有效高度。按最小配筋率配筋，选配A8200（实际）。C. 平台板设板厚h=80mm，取1m宽板带计算。a. 荷载计算同半平台，总荷载设计值为：b. 截面设计平台板计算跨度 ，弯矩设计值为：板的有效高度。按最小配筋率配筋，选配A8200（实际）。5.1.3 平台梁设计A. 底层半平台处平台梁设平台梁截面尺寸为150mm350mm。a. 荷载计算表6.4 平台梁荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载梁自重0.15(0.35-0.08)25=1.013梁侧粉刷0.02(0.35-0.08)217=0.184平台板传来2.991.64/2=2.452梯段板传来6.9783.38/2=11.793小计15.442活荷载2.0(3.382+1.402)=4.78恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：b. 截面设计平台梁计算跨度为： 弯矩设计值为：剪力设计值为：图5.2 1#楼梯平台梁计算简图截面按倒L形梁计算，梁的有效高度。选配2C14（实际）配置A6200箍筋，则斜截面受剪承载力：满足要求。B. 二、三层半平台处平台梁设平台梁截面尺寸为150mm350mm。表6.5 平台梁荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载梁自重0.15(0.35-0.08)25=1.013梁侧粉刷0.02(0.35-0.08)217=0.184平台板传来2.991.90/2=2.841梯段板传来7.0053.12/2=10.928小计14.966活荷载2.0(3.382+1.402)=4.78恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：，略小于。故采用与A中平台梁相同配筋。C. 二层楼面处平台梁设平台梁截面尺寸为150mm350mm。表6.6 平台梁荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载梁自重0.15(0.35-0.08)25=1.013梁侧粉刷0.02(0.35-0.08)217=0.184平台板传来2.991.53/2=2.287梯段板传来6.9783.38/2=11.793小计15.277活荷载2.0(3.382+1.412)=4.79恒荷载分项系数为；活荷载分项系数。总荷载设计值为：，略小于。故采用与A中平台梁相同配筋。D. 三层楼面及屋面处平台梁设平台梁截面尺寸为150mm350mm。表6.7 平台梁荷载计算表荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载梁自重0.15(0.35-0.08)25=1.013梁侧粉刷0.02(0.35-0.08)217=0.184平台板传来2.991.53/2=2.287梯段板传来7.0053.12/2=10.928小计14.412活荷载2.0(