商业银行南区支行建筑结构设计毕业论文

1、商业银行南区支行建筑结构设计摘 要 本次为八层框架结构，建筑总高度28.6m，建筑面积约8000m2。通过对该幢建筑的建筑、结构设计，熟悉了单体建筑的准备、设计、施工全过程，绘制了建筑、结构设计图纸，我在计算书中详细介绍了此办公楼的建筑、结构设计的全过程。设计分为建筑设计和结构设计两部分。一、建筑设计在满足设计任务书提出的功能要求前提下，进行平面、立面及剖面设计，最后绘出建筑图。二、结构设计结构设计步骤分为七个部分：1、确定构件的几何尺寸，选择计算框架；2、计算水平荷载（地震、风载）作用下的梁柱内力；3、计算竖向荷载（恒载、活载）作用下的梁柱内力；4、内力调幅5、内力组合、调整与换算6、根据内

2、力组合中几种最不利的组合情况，进行柱、梁、楼梯、板、基础的配筋计算；7、根据结构计算，绘制施工图。关键词：框架结构，建筑设计，荷载，结构设计，抗震设计 southern commercial bank branch building design of building structureabstract the framework for the eight-storey structure, construction of a high degree of 28.6 m, building an area of about 6802.9 m2. through the building b

3、locks of buildings, structural design, construction of single familiar with the preparation, design and construction process, rendering the construction, structural design drawings, in the calculation of the book i described in detail the construction of office buildings, structural design the entir

4、e process. design is divided into architectural design and structural design in two parts. first, architectural design designed to meet the mandate of the functional requirements of the premise, a plane, elevation and profile design, the final building plans drawn. second, structural design structur

5、e is divided into seven parts: 1 to determine the geometry component, select calculation framework; 2, the calculation of the level of load (earthquakes, wind load) under the internal forces and beams; 3, calculated vertical load (dead load and live load) under the internal forces and beams; 4, inte

6、rnal forces am 5, the combination of internal forces, restructuring and conversion 6, according to several internal forces in the portfolio composition of the most disadvantaged circumstances, columns, beams and staircases, panels, calculated based on the reinforcement; 7, according to the structure

7、, drawing construction plans. key words: frame structure， architectural design， loads，construction design，anti-seismic design目 录前 言1第一章 荷载统计21.l 框架基本情况21.2 材料选用31.3 拟定梁柱截面尺寸41.4 荷载计算41.5 梁柱线刚度计算：111.6 风荷载及其作用下的侧移验算：12第二章 荷载作用下的框架内力分析152.2 恒荷载作用下的剪力计算。162.4 活荷载作用下框架的内力计算192.5 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算：21

8、2.5.1各楼层重力荷载代表值：212.5.2水平地震作用下的侧移验算：232.6 水平地震作用下横向框架的内力计算：25第三章 内力组合293.1 框架横梁内力组合，及两端剪力调整293.2 横向框架边柱内力组合293.3横向框架中柱内力组合293.4柱端弯矩设计值的调整29第四章 截面设计334.1 框架梁正截面配筋计算见下表：334.2 框架梁斜截面配筋计算见下表：354.3 框架柱正截面配筋计算见下表：354.4 框架柱斜截面配筋计算见下表：44第五章 楼板设计465.1 楼盖结构布置和划分46 5.2 设计荷载：465.3 弯矩计算：475.4 截面设计：48第六章 楼梯设计506.

9、1 楼梯结构平面布置图：506.2 楼梯板计算：506.3 平台板计算：516.4 平台梁的计算：52第七章 基础配筋计算547.1桩基础的设计及验算547.1.1 设计资料547.1.2.确定桩的规格数量及初定承台的尺寸577.1.3 单桩竖向承载力特征值577.1.4确定桩的数量587.1.5桩承台的设计587.1.6单桩承载力的验算587.1.7偏心荷载验算587.2承台的结构计算597.2.1台高度验算597.2.2柱对承台的冲切验算597.2.3角柱对承台的冲切验算607.2.4承台抗剪承载力验算607.3基础配筋计算617.3.1承台配筋617.3.2桩身配筋617.4 中桩的设计

10、（连体桩基）.637.4.1. 设计资料637.4.2. 确定桩的规格数量及初定承台的尺寸637.4.3. 单桩竖向承载力特征值647.4.4. 桩的数量647.4.5. 桩承台的设计657.4.6. 单桩承载力验算657.4.7. 偏心荷载验算657.5 承台的结构计算657.5.1. 承台高度验算657.5.2. 柱对承台的冲切验算667.5.3. 角柱对承台的冲切验算667.5.4. .承台抗剪承载力验算677.6 基础配筋计算677.6.1承台配筋677.6.2桩身配筋68结 论70参考文献71致 谢72 前 言本设计是按照河南科技大学建筑工程学院2013年毕业设计要求编写的毕业设计。

11、题目为“商业银行南区支行建筑结构设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部份。办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计始于欧美，二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对办公楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，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，

12、保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了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框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！ 鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请

13、老师批评和指正。第一章 荷载统计1.l 框架基本情况该框架柱网平面布置规则。仅选择中间位置的一榀横向框架kj-4进行设计计算，该榀框架的计算单元如图1-2. 图1-1. 结构平面柱网布置图 图1-2. 框架计算单元 kj-4的计算简图中，框架梁的跨度等于顶层截面形心轴线之间的距离，根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为600mm，所以底层柱高暂取h=4200+600=4800mm，其它各层柱高为建筑层高。二层为3900mm，其余各层为3000mm。 图1-3. 框架轴线尺寸1.2 材料选用混凝土：c30，ec=3.0*104n/mm2 fc=14.3 n/mm2；钢筋：梁柱纵筋采用hrb400

14、，箍筋采用hpb235。1.3 拟定梁柱截面尺寸 一.框架梁： 边跨（ab,cd） h=（1/81/12）l=625937.5 取h=650mm。b=（1/21/3）h=217325mm，取b=300mm （300x650），其惯性矩为 i=1/12bh3=1/12x300x6502=6.8656x109mm4 为了方便施工，中跨（bc）,bxh=300x650mm.二框架柱：根据柱的轴压力限值计算：柱组合轴力设计值n=fgn。 边柱组合的轴压力设计值：n=1.2x（3.75x3）x14x8=1512kn。中柱组合的轴压力设计值：n=1.2x（3.75+1.2）x3x14x8=1995.84k

15、n。边柱：a1.2n/fc=1.2x1512x103/14.3=126881mm2 中柱：a1.2n/fc=1.2x1995.84x103/14.3=167483mm2 统一取500mmx500mm。惯性矩为5004/12=5.2083x109mm4 三. 纵向框架梁bxh=300x650mm，i=6.8656x109mm4 四. 次梁：bxh=200x500mm。i=2.0833x109mm4 1.4 荷载计算 1.4.1 屋面荷载统计 一 . 屋面框架梁： 20mm厚1:3水泥砂浆抹平压光1x1分格 0.02x20=0.40kn/m2 3mm厚（两层）高聚物改性沥青防水卷材防水层 0.05

16、x2=0.1 kn/m2 30mm厚1:3水泥砂浆双向配筋6x6分格封宽10油膏嵌封 0.03x20=0.60 kn/m2 100mm厚憎水膨胀珍珠岩找坡2%，最薄40厚 0.10x250x10x0.001=0.25 kn/m2 40-200mm厚1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄40厚 （0.04+0.2）x7/2=0.84 kn/m2 120mm厚现浇钢筋混泥土屋面板 0.12x25=3 kn/m2 20mm厚板底抹灰 0.02x17=0.34 kn/m2屋面板均布恒荷载标准值 5.53 kn/m2ab跨屋面梁上恒荷载标准值 gwk1=3.0x5.53=16.59 kn/mbc跨屋面梁上恒

17、荷载标准值 gwk2=1.2x2x5.53=13.272 kn/m框架梁自重gwk3 梁自重 0.3x（0.65-0.12）x25=3.975 kn/m 梁抹灰 （0.65-0.12）x2x0.02x17=0.3604 kn/mgwk3 =4.3354 kn/m 屋面上人，活荷载标准值为2 kn/m3，则 ab跨屋面梁上活荷载标准值 q wk1=3.0x2=6 kn/mbc跨屋面梁上活荷载标准值 q wk2=1.2x2x2=4.8 kn/m二 . 屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载：女儿墙自重标准值：1100mm高，250厚，一面瓷砖贴面，一面抹灰20mm厚。自重为： 1.1mx（0.25x6

18、+0.5+0.02x17）=2.57 kn/m纵向框架梁自重标准值： 纵向框架梁自重 0.3x（0.65-0.12）x25=3.975 kn/m 抹灰 2x（0.65-0.12）x0.02x17=0.3604 kn/m 4.3354 kn/m次梁自重标准值： 次梁自重 0.2x（0.5-0.12）x25=1.9 kn/m 抹灰 2x（0.5-0.12）x0.02x17=0.2584 kn/m 2.1584 kn/ma轴纵向框架梁传来恒荷载标准值g wk1： 女儿墙自重 2.57x6=15.42 kn/m 纵向框架梁自重 4.3354x6=26.0124 kn/m 纵向框架次梁自重 2.1584

19、x3.75=8.094 kn/m 屋面恒荷载传来 6.0x3.75-（2.25+3.75）x1.5 x5.53=74.655 kn/m g wk1=124.18 kn/mb轴纵向框架梁传来恒荷载标准值g wk2：纵向框架梁自重 4.3354x6=26.0124 kn/m 纵向框架次梁自重 2.1584x3.75=8.094 kn/m 屋面恒荷载传来 6.0x3.75-（2.25+3.75）x1.5 x5.53+(6x1.2-1.2x1.2)x5.53=106.508 kn/m g wk1=140.61 kn/ma轴纵向框架梁传来活荷载标准值q wk1: q wk1=6x3.75-（2.25+3

20、.75）x1.5x2=27 kn b轴纵向框架梁传来活荷载标准值q wk2: q wk2=6x3.75-（2.25+3.75）x1.5x2+（6x1.2-1.2x1.2）x2=38.52 kna轴纵向框架梁中心往外偏移柱轴线100mm，以及由此产生的节点弯矩，则 m wk1=124.18x0.1=12.418 knm m wk2=27x0.1=2.7 knm 1.4.2 楼面荷载统计 一 .楼面框架梁：楼面均布恒荷载：室内10mm厚铺地砖 0.01x19.8=0.20 kn/m225mm厚1:2干硬性水泥砂浆结合层 0.025x20=0.5 kn/m2120mm厚现浇混凝土板 0.12x25=

21、2.5 kn/m220mm厚板底抹灰 0.02x17=0.34 kn/m2楼面其他荷载折合成均布荷载 0.50 kn/m2楼面均布恒荷载标准值 （38层）4.04 kn/m2 （2层）3.54 kn/m2走廊 20mm厚磨光大理石 0.02x28=0.56 kn/m222mm厚1:2水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kn/m2120mm厚现浇混凝土板 0.12x25=2.5 kn/m220mm厚板底抹灰 0.02x17=0.34 kn/m2楼面均布恒荷载标准值 3.80 kn/m2 内隔墙自重：200mm厚加气混凝土砌块 0.20x6=1.2 kn/m2 20mm厚抹灰 0.02x17x

22、2=0.68 kn/m2 内隔墙自重标准值 （38层）4.418 kn/m2 （2层）6.11kn/m2 ab跨楼面梁上恒荷载标准值 （38层）gk1=3.0x4.04=12.12kn/m （2层） gk1=3.0x3.54=10.62kn/m（38层）gk3=4.418+4.3354=8.75 kn/m （2层） gk3=6.11+4.3354=10.45kn/m bc跨楼面梁上恒荷载标准值 （28层）gk2=1.2x2x3.8=9.12kn/m （28层）gk4=4.3354 kn/m 办公楼楼面活荷载标准值： 28层办公楼楼面活荷载标准值为2.0kn/m2 ab跨楼面活荷载标准值 qk1

23、=3.6x2.0=7.2 kn/m bc跨楼面活荷载标准值 qk2=1.2x1.2x2.0=4.8 kn/m 二. 楼面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载。 外纵墙自重标准值： 墙重 （38层）（6x2.35-1.5x2.1x2）x2.34=18.252 kn/m （2层）（6x3.25-1.5x2.1x2）x2.34=30.888 kn/m 窗中 1.5x2.1x0.45x2=2.835 kn 玻璃幕墙 （2层）6x3.9x1.5=3.51 kn 内墙自重标准值：墙重 （38层）（6x2.35-1.5x2.4）x1.88=19.74 kn （2层）（3x3.25）x1.88=18.33 kn 门

24、重 1.5x2.4x0.2=0.72 kna轴纵向框架梁传来恒荷载标准值gk1：外纵墙重 （38层）18.252 kn （2层）35.1 kn 纵向框架梁自重 4.3354x6=26.01 kn次梁自重 2.1584x3.75=8.094 kn楼面恒荷载传来 （38层）6x 3.75-(2.25+3.75)x1.5x4.04=54.54 kn (2层)6x3.75-(2.25+3.75)x1.5x3.54=47.79 kn (38层) gk1=106.896 kn （2层）gk1=116.994 knb轴纵向框架梁传来恒荷载标准值gk1：内纵墙重 （38层）19.74kn （2层）18.33

25、kn 纵向框架梁自重 4.3354x6=26.01 kn次梁自重 2.1584x3.75=8.094 kn楼面恒荷载传来 （38层）6x 3.75-(2.25+3.75)x1.5x4.04=54.54 kn (2层)6x3.75-(2.25+3.75)x1.5x3.54=47.79 kn（38层）(6x1.2-1.2x1.2)x4.04=23.27 kn (2层)(6x1.2-1.2x1.2)x3.54=20.39 kn (38层) gk2=131.654 kn （2层）gk2=120.614 kn a轴纵向框架梁传来活荷载标准值qk1： qk1=6x3.75-(2.25+3.75)x1.5

26、x2=27 knb轴纵向框架梁传来活荷载标准值qk2： qk2=6x3.75-(2.25+3.75)x1.5 x2+(6x1.2-1.2x1.2)x2=38.52 kn a轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩： (38层)mk1=106.896x0.1=10.7knm mk2=27x0.1=2.7 knm (2层) )mk1=116.994x0.1=11.7knm mk2=27x0.1=2.7 knm 因为结构规则对称，c轴荷载统计与b轴一样 d轴荷载统计与a轴一样 所以c.d轴荷载统计不再列举。1.4.3梁间恒荷载活荷载弯矩图梁间恒荷载简图如图1-4所示： 图1-4.梁间恒荷载简图 梁间活荷载简图

27、如图1-5所示：将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载： 三角形作用时 pe=5/8p=0.625p 梯形荷载作用时 pe=(1-2a12+a13)p a1=0.5xl01/l02 l01/l02-分别为长跨短跨的计算长度l01=3m,l02=7.5m 所以a1=0.2. pe=0.928p 梁间恒荷载转化后简图如图1-6所以。梁间活荷载转化后简图如图1-7所以。 图1-5.梁间活荷载简图图1-6.梁间恒荷载简图图1-7梁间活荷载简图 1.4.4柱自重: 底层柱自重： 0.5x0.5x28x4.8=33.6kn二层柱自重： 0.5x0.5x28x3.9=27.3kn三八层柱自重： 0.5x0.5

28、x28x3.0=21.0kn混凝土容重去28kn/m3以考虑柱外抹灰。1.5 梁柱线刚度计算： 在求梁截面惯性矩时，考虑到现浇楼板的作用，取i=2i0(i0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。 ab跨梁 iab=2eci0/lab=2x6.8656x109mm4ec/7500mm=18.31x105ec m3bc跨梁 ibc=2eci0/lbc=2x6.8656x109mm4ec/2400mm=57.21x105ec m3 底层柱 i1=2eci0/h1=5.2083x109mm4ec/4800mm=10.85x105ec m3二层柱 i2=2eci0/h2 =5.2083x109mm4ec

29、/3900mm=13.35x105ec m3其余层柱 i=2eci0/h=5.2083x109mm4ec/3000mm=17.36x105ec m3 内力分析时，一般只要梁柱相对线刚度比，为了方便计算，取ab跨梁线刚度作为基础值1，算得各杆件的相对线刚度比，标于图1-8括号内。 图1-8. 梁柱线刚度1.6 风荷载及其作用下的侧移验算： 根据荷载设计规范，洛阳市，50年基本风速重现期内基本风压w0=0.4kn/m2。风振系数z：房屋总高度不大于30m，且高度比不大于1.5，故脉动风压引起的结构振动效应较小，不考虑风振作用，去z=1.0. 风荷载体型系数us=0.8-(-0.5)=1.3. 风压

30、高度系数uz：根据规范c类指有密集建筑群的城市市区，故按c类取值，查表8.2.1可得如下表1-1所示： 表1-1离地面高度4.28.111.114.117.120.123.126.1 uz0.650.650.650.650.690.740.780.83 根据wk=zus uz w0.则有：w1k=1x1.3x0.65x0.4=0.338w5k=1x1.3x0.69x0.4=0.3588w2k=1x1.3x0.65x0.4=0.338w6k=1x1.3x0.74x0.4=0.3848w3k=1x1.3x0.65x0.4=0.338w7k=1x1.3x0.78x0.4=0.4056w4k=1x1.

31、3x0.65x0.4=0.338w8k=1x1.3x0.83x0.4=0.4316 转化为集中风载（受荷面积与计算单元相同） 8层：fw8k=6x(3+1.1)x0.4316/2=5.31kn7层：fw7k=6x3x(0.4316+0.4056)/2=7.53kn6层：fw6k=6x3x(0.4056+0.3848)/2=7.11kn5层：fw5k=6x3x(0.3848+0.3588)/2=6.69kn4层：fw4k=6x3x(0.3588+0.338)/2=6.27kn3层：fw3k=6x3x(0.338+0.338)/2=6.08kn2层：fw2k=6x3.9x(0.338+0.338)

32、/2=7.91kn1层：fw1k=6x4.8x(0.338+0.338)/2=8.52kn柱的侧移刚度仅计算kj-4，计算过程如下：底层柱侧移刚度dk-=ib/icc=(0.5+k-)/(2+k-)d=12cic/h2边柱1/0.59=1.695(0.5+1.695)/(2+1.695)=0.5940.594x12x1.085x3x1010/48002=10052中柱(1+3.12)/0.59=6.983(0.5+6.893)/(2+6.893)=0.8330.833x12x1.085x3x1010/48002=14096底层d=（10052+14096）x2=48296n/mm二层柱侧移刚度

33、dk-=ib/2icc=k-/(2+k-)d=12cic/h2边柱2/(2x0.73)=1.3701.730/(2+1.730)=0.4070.407x12x1.085x3x1010/39002=12860中柱2(1+3.12)/ (2x0.73)=5.6445.644/(2+5.644)=0.6530.653x12x1.085x3x1010/39002=20633二层d=（12860+20633）x2=66986n/mm三八层柱侧移刚度dk-=ib/2icc=k-/(2+k-)d=12cic/h2边柱2/(2x0.95)=1.0531.053/(2+1.053)=0.3450.345x12x

34、1.085x3x1010/30002=23957中柱2(1+3.12)/ (2x0.95)=4.3374.337/(2+4.337)=0.6840.684x12x1.085x3x1010/30002=47497三八层d=（23957+47497）x2=142908n/mm根据所示的水平荷载由公式(1-1)计算层间剪力，然后根据轴线，框架的层间侧移刚度，按公式(1-2),(1-3)计算各层的层间位移，相对侧移和绝对侧移。 (1-1) (1-2) (1-3)表1-2 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层85.3114.290.0000371/81081712.8414.290.0000901/3

35、3333619.9514.290.0001401/21428526.6414.290.0001861/16129432.9114.290.0002301/13043338.9914.290.0002731/10989246.906.700.0007001/5571155.424.830.0011481/4181框架总侧移u=0.00280m层间侧移最大值为1/4181,小于1/550,满足侧移限值。 第2章 荷载作用下的框架内力分析 2.1 恒荷载作用下的框架的弯矩计算： 梁端固端弯矩可按以下方法求得： 图2-1 恒载作用下的受荷简图 则：首层：ma1b1=-1/12x20.31x7.52=-

36、95.2 mb1a1=95.2 mb1c1=-1/12x10.04x2.42=-4.8 mc1b1=4.8 二层：ma2b2=-1/12x20x7.52=-93.75 mb2a2=93.75 mb2c2=-1/12x10.04x2.42=-4.8 mc2b2=4.8 三八层：maibi=-1/12x19.74x7.52=-92.5 mbiai=92.5 mbici=-1/12x12.63x2.42=-6.1 mcibi=6.1 弯矩二次分配法比分层法作了更进一步的简化。在分层法中，用弯矩分配法计算分层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。而弯矩二次分配法假定

37、任一节点的不平衡弯矩只影响至与该节点相交的各杆件的远端。因此可将弯矩分配法的循环次数简化到一次分配、一次传递、再一次分配。所以本框架设计采用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为1/2。各节点分配两次即可。 计算过程如图2-4所示： 恒荷载作用下的弯矩图如图2-3所示： 2.2 恒荷载作用下的剪力计算。 图2-2梁： 柱： 恒荷载作用下剪力图如图2-5所示：2.3 恒荷载作用下轴力计算结果如图2-6所示： 图2-3. 恒荷载作用下的弯矩图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.487 0.513 0.197 0.187 0.616 12.42 -92.50 92.50 -6.10 39.00 41.08

38、-17.02 -16.16 -53.22 13.62 -8.51 20.54 -7.03 26.61 -2.49 -2.62 -7.90 -7.50 -24.72 50.13 -62.55 88.12 -30.69 -57.43 0.328 0.328 0.344 0.166 0.158 0.158 0.518 10.70 -93.75 93.75 -4.80 27.24 27.24 28.57 -14.77 -14.05 -14.05 -46.08 19.50 14.74 -7.38 14.28 -8.08 -7.29 23.04 -8.81 -8.81 -9.24 -3.64 -3.47 -3.47 -11.37 37.93 33.17 -81.80 89.63 -25.60 -24.82 -39.21 0.355 0.272 0.373 0.172 0.164 0.126 0.538 10.70 -93.75 93.75 -4.80 29.48 22.59 30.98 -15.30 -14.59 -11.21 -47.86 13.62 18.15 -7.65 15.49 -