XX大学办公楼设计

论文题目XX大学办公楼设计目录摘要 1关键词 摘要本设计是办公楼由建筑设计和结构设计两部分组成。本办公楼的建筑面积为3300m2，层数5层，结构体系为框架结构。办公楼形状采用的是比较常用的矩形形状，在平面布置时采用的是内走廊。建筑设计包括建筑设计总说明、建筑平面设计、立面设计和剖面设计；结构设计包括结构平面布置及计算简图确定，计算简图选取一榀框架进行荷载计算、内力计算、内力组合、框架梁、柱截面设计和配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。关键词：办公楼；框架结构；建筑设计；结构设计目录摘要 1关键词 41建筑设计部分 41.1工程概况 41.1.1工程名称及概况 41.1.2工程设计的相关资料 41.2办公楼的建筑说明 41.2.1设计思路 41.2.2楼地面 41.2.3屋面 51.2.4外墙面 51.2.5内墙面 52结构布置及计算简图 52.1板厚尺寸估算 62.2梁尺寸估算 62.2.1横梁截面尺寸估算 62.2.2纵梁截面尺寸估算 62.2.3次梁尺寸估算 62.3柱截面尺寸估算 62.4确定框架计算简图 72.5各层梁柱线刚度计算 73荷载计算 83.1恒荷载计算 83.1.1屋面框架梁线荷载标准值 83.1.2楼面框架梁线荷载标准值 93.1.3屋面框架节点集中荷载标准值 93.2楼面框架节点集中荷载标准值 103.3活荷载计算 113.3.1屋面活荷载计算 113.3.2楼面活荷载 113.4风荷载计算 113.5内力计算 113.5.1恒荷载作用下的内力计算 113.5.2恒荷载作用下的轴力计算 173.6活荷载作用下的内力计算 193.6.1等效荷载 194截面设计与配筋计算 234.1框架柱截面设计 234.1.1轴压比验算 234.1.2正截面受弯承载力计算 234.1.3斜截面受剪承载力计算 244.2框架梁截面计算 255楼梯设计 275.1踏步板计算 285.2平台板设计 285.3平台梁设计 296基础设计 306.1基地尺寸确定（内柱基础） 306.1.1基本组合： 306.1.2标准组合 306.1.3地基承载力修正 316.1.4基础底面尺寸估算 316.1.5地基承载力验算 316.2基础高度确定（防止冲剪破坏） 326.2.1地基净反力计算 326.2.2冲切验算 326.3基础底板配筋计算 32参考文献 33致谢 35中南大学网络教育毕业论文（设计）1建筑设计部分1.1工程概况1.1.1工程名称及概况工程名称：XX大学一号办公楼建设地点：长春市建筑面积：3311.8平方米建筑基底面积：660平方米建筑类型：框架结构层数：5层1.1.2工程设计的相关资料（1）地表以下1.0m为素填土，填土下层为3.5m厚粉质粘土，地基承载力标准值240kN/m2，再下为风化岩，地基承载力标准值为650kPa。地下水位在天然地表下2.0m。（2）场地类别：Ⅱ类场地（3）气温最热月平均33℃，最冷月平均-1℃，夏季极端最高41℃,冬季极端最低－10℃。（4）主导风向：全年为西北风,夏季为东南风。（5）雨雪条件，年终雨量1450mm，日最大降水强度19mm/d，最大积雪8mm。基本雪压0.30kN/m2。（6）建筑结构的安全等级为二级，结构设计正常使用年限为50年。（7）抗震设防烈度6度。（8）屋面荷载：不上人屋面为1.0KN/m2、上人屋面取标准值。1.2办公楼的建筑说明1.2.1设计思路我的毕业设计的选题是办公楼的设计，办公楼可以向教师和学生提供一个良好的办公的交流的场所，让教师的办公更加轻松和愉快，让学生和老师的交流更加方便和愉快，在办公楼的设计中，更加突出对教师办公环境的关注，是教师获得一个更加舒适的办公环境，更充分的利用现有的空间。办公楼的设计应该更加注重使用功能，不仅仅是作为一个办公的场所，而是既可以使教师舒适的办公也可以让老师获得充分的休息，并且能在轻松愉快的环境下和同学进行交流，这就是我毕业设计的研究方向，为了达到这三个目的，在建筑的布局上应加以改变1.3建筑构造说明1.2.2楼地面面层：水磨石地面10mm面层，20mm厚水泥砂浆打底结构层：120mm厚钢筋混凝土楼面板10厚纸浆石灰粉平1.2.3屋面保护层：40mm厚现浇细石混凝土防水层：sbs改性沥青防水层找平层：20mm厚1比2水泥砂浆找平保温兼找平层：140mm厚膨胀珍珠岩砂浆找平结构层：120mm厚钢筋混凝土屋面板10mm厚纸浆石灰粉平1.2.4外墙面外刷防水涂料8mm厚混合砂浆找平12mm厚水泥砂浆打底200mm厚墙体层1.2.5内墙面20mm厚水泥砂浆打底200mm厚墙体层本工程做散水，宽度600mm，坡度2结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面，立面及剖面设计，主体结构为5层，层高均为3.9m，结构平面布置如图所示图2--1结构品面布置图2.1板厚尺寸估算采用现浇钢筋混凝土双向板，板厚要求如下：（1）大于80mm（2）双向板不小于1/50，单向板不小于1/40本设计中，双向板最大跨度为7.5m，取板厚为120mm2.2梁尺寸估算2.2.1横梁截面尺寸估算梁截面高度一般取=(1/12～1/8)，截面宽度=(1/3～1/2)。中跨梁：，取，。边跨梁：，取，。2.2.2纵梁截面尺寸估算纵向框架梁：，取，。纵向最小跨度为4米，根据梁净跨与高度比不宜小于4，取纵梁尺寸符合标准2.2.3次梁尺寸估算次梁：，取，。层次砼强度横梁纵梁次梁1—5c30400*200700*350400*2002.3柱截面尺寸估算（1）柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H,H为建筑层高（2）框架柱必须满足该建筑的轴压比限值柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H=4900/154900/20=326245柱组合的轴压比设计值计算柱截面尺寸可根据公式确定。地震为6度（0.05g）设防。查表可知该框架的抗震等级为四级，其轴压比限值[]=1。选一榀框架上的边柱、中柱进行计算,由公式得柱截面面积为：边柱：=1.25×=1.25×14×5×4×4=1400kN由估取边柱的尺寸为==400mm，则1400×1000/(14.3×400×400)﹤1中柱：=1.3×=1.3×14×5×4×2.5=910kN由估取中柱的尺寸为==400mm，则910×1000/(14.3×400×400)﹤1本设计所有主要边柱和中柱截面尺寸取==400mm。为方便施工，各柱截面从底层到顶层不变2.4确定框架计算简图框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，底层柱高从基础顶面算至第二层楼面，室内外高差为0.45米，基础顶面至室外地坪取-0.55米，所以底层柱高H为4.9米，其余各层为3.9米2.5各层梁柱线刚度计算其中在求梁截面惯性矩是考虑到现浇楼板作用，取取边跨（AB、DE跨梁）i=2EI/L=E×2××0.2×0.43/3m=7.11×10-4E（m3）中跨（BD跨梁）i=2EI/L=E×2××0.2×0.43/5m=4.27×10-4E（m3）上部各层柱：i=2EI/L=E×2××0.4×0.43/3.9m=5.47×10-4E（m3）底层各层柱：i=2EI/L=E×2××0.4×0.43/4.9m=4.35×10-4E（m3）梁柱线刚度见图图2--2梁柱线刚度其中底层柱使用c35混凝土，其他层使用c30，E分别是3.0×107KN/m2和3.15×107KN/m23荷载计算3.1恒荷载计算3.1.1屋面框架梁线荷载标准值40厚细石混凝土0.04×24=0.96SBS防水层0.2420厚1:2水泥砂浆平层20×0.02=0.4140厚憎水膨胀珍珠岩兼找坡（0.10+0.14）/2×7=0.84120厚现浇楼板25×0.12=315mm厚纸筋石灰抹灰0.015×16=0.24屋面恒载5,68跨框架梁自重0.2×0.4×25=2梁侧粉刷（2×0.28×0.02+0.24×0.02)×17=0.272边跨框架梁自重0.2×0.4×25=2梁侧粉刷（2×0.28×0.02+0.24×0.02)×17=0.272因此作用在顶层框架梁的线荷载为：3.1.2楼面框架梁线荷载标准值10厚水磨石地面0.6520厚水泥砂浆打底 0.02×20=0.4120厚钢筋混凝土楼板0.12×25=310mm厚纸筋石灰抹底0.01×16=0.16楼面恒载4.21中跨框架梁自重0.2×0.4×25=2中跨梁梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02)×17=0.272边跨框架梁自重0.2×0.4×25=2边跨梁梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02)×17=0.272边跨填充墙自重0.1×（3.9-0.4）×6=2.1填充墙粉刷自重（3.9-0.4）×0.01×2×17=1.19因此作用在中间层框架梁的线荷载为：3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值边柱纵向框架梁自重0.3×0.7×（2+2）×25=24.5边柱纵向框架梁粉刷（0.7-0.12）×2×0.02×7.75×17=3.061000高女儿墙自重1×0.2×4×6=4.81000高女儿墙粉刷4×0.02×17×2=2.72框架梁传来屋面自重0.5×4×5.68×0.5×4=22.72顶层边节点集中荷载中柱纵向框架梁自重0.35×0.7×（2+2）×25=24.5中柱纵向框架梁粉刷3.06纵向框架梁传来屋面自重0.5×4×0.5×4×2×5.68=45.44顶层中节点集中荷载：3.2楼面框架节点集中荷载标准值边柱纵向框架梁自重24.5边柱纵向框架梁粉刷3.06铝合金窗自重1.8×2.3×0.35=1.45窗下墙体自重0.2×0.9×(2-0.2+2-0.2)×6=3.89窗下墙体粉刷0.9×0.01×2×17×(2-0.2+2-0.2)=1.1窗边墙体自重(3.9-0.7-0.9)×0.2×(2.2-0.4)×6=4.97窗边墙体粉刷(3.9-0.7-0.9)×0.01×(2.2-0.4)×17=1.41框架柱自重0.4×0.4×3.9×25=15.6框架柱粉刷（0.4×2+0.2×2）×0.02×3.7×17=1.59纵向框架梁传来楼面自重0.5×4×4/2×4.21=16.84中间层边节点集中荷载中柱纵向框架梁自重24.5中柱纵向框架梁粉刷3.06内纵墙自重（4-0.4）×0.1×(3.9-0.7)×6=6.91墙粉刷（4-0.4）×0.01×2×17×(3.9-0.7)=3.92框架柱自重15.6框架柱粉刷1.59纵向框架梁传来楼面自重4.21×8=36.68中间间层中节点集中荷载3.3活荷载计算3.3.1屋面活荷载计算[4屋面活荷载2.0kn/m2,办公室楼面活荷载2.0kn/m2，走廊活荷载2.5kn/m23.3.2楼面活荷载3.4风荷载计算5]表2--SEQ表\*ARABIC2风荷载计算表层次Z（m）（kN/m2）A（m2）（kN）51.01.319.950.311.85.97941.01.316.050.315.67.0831.01.312.150.315.66.4721.01.38.250.315.65.7211.01.34.350.316.54.93风压标准值组计算公式为(2--1)因为结构高度H<30m，可取=1.0；=1.3；查询建筑结构荷载规范取0.3。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积3.5内力计算3.5.1恒荷载作用下的内力计算以一榀框架为例，恒荷载作用下的内力计算采用分层法[9]，中柱的线刚度采用框架梁实际的线刚度的0.9倍，按照固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载化为等效均布荷载顶层等效均布荷载为：标准层等效均布荷载为：用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kN·mkN·mkN·m用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kN·mkN·mkN·m力矩分配[6]图2--3恒荷载顶层力矩分配图图2--4恒荷载标准层力矩分配图图2--5恒荷载力矩底层分配图图2--6恒荷载顶层弯矩图图2--7恒荷载标准层弯矩图图2--8恒荷载底层弯矩图图2--9恒荷载弯矩表2--SEQ表\*ARABIC4恒荷载作用下BC梁端剪力计算层号q(kn/m)L(m)ql/2(kn)Vm=VAVB516.47432.94032.9432.94412.80425.60032.9432.94312.80425.60032.9432.94212.80425.60032.9432.94112.80425.60032.9432.94Vm=(M左-M右)/l(kn)（公式2—3）VA=ql/2+VM(KN)（公式2—4）VB=ql/2+VM(KN)（公式2—5）（2）柱剪力的计算方法VA=IM顶+M底l/h（公式2—6）VB=IM顶+M底l/h（公式2—7）表2--SEQ表\*ARABIC5恒荷载作用下柱剪力计算表层号层高M顶M底VAM顶M底VB53.925.4516.1410.6612.618.335.3743.912.2713.666.656.4773.4533.913.6613.777.0377.043.6023.913.4615.477.426.877.83.7614.910.185.733.255.062.731.593.5.2恒荷载作用下的轴力计算表2--SEQ表\*ARABIC6恒荷载作用下的轴力计算表层号总剪力柱轴力ABBDA柱B柱VAVBVB=VDN顶N底N顶N底551.4162.1932.9451.4151.41+57.8=109.2162.94+32.94=95.8895.88+73168.88437.7941.7125.6109.21+37.79=141141+72.94=213.94168.88+41.71+25.6=236.19236.19+89.26=325.45337.4142.0925.6213.94+37.41=251.35251.35+72.94=324.69325.45+42.09+25.6=393.14393.14+89.26=482.4237.4642.0425.6324.69+37.46=361.75361.75+72.94=434,69482.4+42.04+25.6=550.04550.04+89.26=639.3137.0442.4625.6434.69+37.04=471.73471.43+72.94=544.67639.3+42,46+25.6=707.36707.36+89.26=796.62图2--10恒荷载作用下的框架剪力图图2--11恒荷载作用下的框架轴力图3.6活荷载作用下的内力计算3.6.1等效荷载以一榀框架为例，恒荷载作用下的内力计算采用分层法，中柱的线刚度采用框架梁实际的线刚度的0.9倍，按照固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载化为等效均布荷载顶层等效均布荷载为：标准层等效均布荷载为：用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kN·mkN·mkN·m用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kN·mkN·mkN·m图2--12活荷载顶层力矩分配图图2--13活荷载标准层力矩分配图图2--14活荷载底层力矩分配图图2--15活荷载顶层弯矩图图2--16活荷载标准层弯矩图图2--17活荷载底层弯矩图4截面设计与配筋计算基本数据：混凝土强度：C30=14.3；=1.43C35=16.7；=1.57钢筋强度：HPB235=210；HRB335=3004.1框架柱截面设计[10]4.1.1轴压比验算底层柱：轴压比：，满足要求。4.1.2正截面受弯承载力计算柱同一截面分别承受正、反向弯矩，故采用对称配筋。B轴柱：底层：从柱的内力组合可见，，为大偏心，选用M大，N小的组合。最不利组合为：在弯矩中没有由水平荷载产生的弯矩，柱的计算长度L0=1×H=4.9m。，20mm，ea取两者的最大值ea=20mm，取因为，所以取偏心距，故为大偏压==-255.43由于纵向受力钢筋采用HRB335,对于四级抗震框架结构最小配筋率0.2%，，每侧实配216114（）。4.1.3斜截面受剪承载力计算底层B轴柱：最不利内力组合剪跨比，所以取1.75bh0/(1+λ)=1.75×(3+1)×1.57×400×365=100.28Kn>V故仅需按构造配置箍筋。柱箍筋加密区的体积配箍率为：=λv/=0.09×16.7/210=0.72%﹥0.4%，取三肢箍加密区取。柱上端加密区的长度取，取800mm，柱根取1600mm，非加密区取。A柱同B柱一样，由内力组合表得，2-5层A柱及B柱的控制内力较底层更为可靠，所以令它们的配筋与底层相同。4.2框架梁截面计算现浇框架横梁正截面和斜截面的配筋计算，按受弯构件进行，梁的下部纵筋一般不在跨中截断。为了减小框架梁端塑性区范围内截面的相对受压区高度，塑性铰区截面底部必须配置受压钢筋，受压钢筋的面积除按计算确定外，与顶面受拉钢筋面积的比值还应满足以下要求：/0.3。式中和分别是梁端塑性铰区顶面受拉钢筋面积和底面受压钢筋面积[13]。梁截面尺寸为=400mm，=200mm。梁内纵向钢筋选HRB335级（==300N/mm），。梁混凝土采用C30（＝14.3N/mm,=1.43N/mm,=2.01N/mm）。底层：AB梁（200mm400mm）梁跨中弯矩为正，下部受拉，则按T型截面进行配筋计算，跨中截面kN.m,现浇板可作为受压翼缘，其计算宽度：当按跨度考虑时mm；当按梁间距考虑时mmkN.m>214.64kN.m，属于第一类T形截面。mm查表得：下部实配414（s=615mm）。上部按构造要求配筋，截面一侧的最小配筋率为0.2%。=0.2%×400×200=160mm，选配216，=402mm。底层：BD梁（200mm400mm）梁跨中弯矩为正，下部受拉，则按T型截面进行配筋计算，跨中截面=13.32kN.m,现浇板可作为受压翼缘，其计算宽度：当按跨度考虑时mm；当按梁间距考虑时mmkN.m>13.32kN.m，属于第一类T形截面。mm查表得：下部实配214（s=308mm）上部按构造要求配筋，截面一侧的最小配筋率为0.2%。=0.2%×400×200=160mm，选配216，=402mm。A支座:kN.m按矩形截面计算：mm，实配214,216，mm下部按构造要求配筋，截面一侧的最小配筋率为0.2%。=0.2%×400×200=160mm，选配214，=308mm。B支座:kN.mmm，实配214,216，mm下部按构造要求配筋，截面一侧的最小配筋率为0.2%。=0.2%×400×200=160mm，选配214，=308mm。框架梁的正截面配筋计算见下表：5楼梯设计踏步尺寸采用150mm×270m共需13个踏步，梯段长3240mm，活荷载标准值2.5kN/m，踏步面层采用30mm水磨石，底面为20mm厚混合砂浆抹面。混凝土为C30，梁中受力筋为Ⅱ级，其余钢筋采用Ⅰ级钢。本工程采用现浇板式楼梯，楼梯间的开间6.0m，进深5.0m，层高3.9m。楼梯倾斜角，,得，取1m宽板带计算。5.1踏步板计算（1）荷载计算恒载：混凝土斜板0.12×25÷0.874=3.43kN/m水磨石面层1×÷0.27=1.01kN/m三角形踏步1×0.5×0.28×0.15×25÷0.27=1.94kN/m底面抹灰重0.02×17÷0.874=0.39kN/m合计：6.77kN/m活载：2.5kN/m总荷载设计值：（2）截面设计板的水平计算跨度，板的有效高度选配，，分布筋5.2平台板设计取1m板宽计算，设平台板厚100mm。（1）荷载计算恒载：平台板自重kN/m水磨石面层0.65kN/m板底抹灰重kN/m合计：3.49kN/m活载：2.5kN/m总荷载设计值：（2）截面设计平台板的跨度板的有效高度选配，。5.3平台梁设计平台梁截面为400mm×200mm。（1）荷载计算恒载：梁自重0.2×（0.4-0.1）×25=1.5kN/m梁的侧面粉刷0.02×（0.4-0.1）×2×17=0.204kN/m平台板传来3.49×1.76/2=3.07kN/m梯段板传来6.77×3.24=10.97kN/m合计：15.74kN/m活载：2.5×（3.24/2+1.76/2）=6.25kN/m总荷载设计值：（2）截面设计平台梁的跨度：剪力设计值：截面按倒L形计算：梁的有效高度：应按第一类T形截面配筋计算，选配下部，上部配置的箍筋，则斜截面受剪承载力：满足要求。6基础设计地基承载力为特征值为650kPa，建筑场地复杂，现采用柱下独立锥形基础，将基础埋深暂定为1～4米之间。设计条件：基础采用混凝土C30，N/mm，N/mm；垫层为C10，厚100mm；钢筋HRB335，=300N/mm。6.1基地尺寸确定（内柱基础）6.1.1基本组合：=36.04kN.m=9.66kN=1307.46kN6.1.2标准组合36.07/1.3=27.72kN.m9.66/1.3=7.43kN1307.46/1.3=1005.74kN6.1.3地基承载力修正选择基础埋深=1500mm，地基承载力特征值为650kPa。根据设计资料提供，查表知承载力修正值[11]：，土的重度=18(kN/m)，土的加权平均重度=20(kN/m)。承载力特征值：（先不考虑对基础宽度进行修正）6.1.4基础底面尺寸估算先按轴心受压估算基底面积：但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大20%～40%，取1.4。则=1.28×1.4=1.79m，取=1.5m，=1.5m，满足要求。6.1.5地基承载力验算mkN