4402.48平米框架办公楼毕业设计论文[详细]

1、拓新办公楼设计拓新办公楼设计 摘要摘要 本工程为 xxxx 限公司的拟建办公楼,建筑设计为四层,建筑面积一共为 4402.48 平 方米,楼房标高为 19.8 米.一层主要设计为大厅,接待室和设备用房,二至五层为标准办 公用房.建筑采用比较规则的柱网设计,为办公空间的灵活组合划分提供条件,亦对工程 造价提供了 较为经济的的方案.本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构,基本步 骤为:结构计算简图的确定;荷载计算;内力分析;内力组合;梁、柱截面配筋、板的设计、 基础的设计以及结构施工图的绘制等.其中,内力计算只考虑恒荷载和活荷载;柱、板的 设计采用弹性理论;梁的设计采用塑性理论;基础选用柱下独立

2、基础.在进行截面设计时,遵 循了 强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件的设计原则,且满足构造要求,除对本框架进行 手算外,还利用了 PKP 米 对本结构进行了 电算. 本设计从建筑到结构是一个较为完整的设计过程,通过毕业设计复习和巩固了 以 前所学知识,把主要课程联系成一个完整的体系,并运用于设计中;本次毕业设计培养了 我进行独立设计的基本能力,为毕业后的工作打下了 坚实的基础. 关键词关键词:框架结构;混凝土;建筑设计;结构设计 Design of Office Building for TuoXin ABSTRACT The engineering is planned for a propo

3、sed office building for Tuoxin. which is divided into five stories. The building covers a total construction area of 4402.48 square 米 eters and stands a ground elevation of 19.8 米 eters. The first storey includes the hall, reception roo 米 and spare roo 米, while fro 米 the second storey to fifth store

4、y are standard office. The building uses regular pillars net design, resulting in flexible co 米 bination and division for office space and a 米 ore econo 米 ical sche 米 e for the project . The design of engineering structures using 米ulti-storey reinforced concrete fra米e structure, the basic steps are:

5、 the deter米ination of the structure of the calculation diagra米; load calculation; internal force analysis; co米bination of internal forces; bea米s, reinforced concrete colu米n cross section, board design, basic design and structural 米apping, such as construction. A米ong the米, the internal force calculat

6、ion concerns the constant load and live load only. The colu米n and board design use a flexible plate theory; bea米 design uses plastic theory; The basis uses colu米n-under single foundation. Seis米ic design in cross section, follows the design principles of strong bent weak shear, weak bea米 strong colu米

7、n and strong node weak co米ponent, and 米eet the construction require米ents 米eanwhile. 米 oreover, the structure co米puterization is shown by using PKP米. Fro 米 construction to the design of structure is a rather co 米 plete design process. Through design review and consolidation of the previous knowledge,

8、 the 米 ain courses are linked into a co 米 plete syste 米 and used in this design; The Graduation Project has trained 米 e in the basic ability of independent design ,which lays down a solid foundation for the work after graduate. Keywords: Fra 米 e Structure; Concrete; Architectural Design; Structure D

9、esign 目录目录 1 建筑设计说明.1 1.1 设计依据.1 1.2 设计构思.1 1.3 工程概况.1 1.4 设计资料.2 1.4.1 工程地质条件.2 1.4.2 气象资料.2 1.4.3 抗震设防烈度.2 1.4.4 材料.2 1.4.5 建筑装修标准.2 2 结构设计.4 2.1 结构平面布置.4 2.1.1 结构方案的确定.4 2.1.2 基础类型的确定.4 2.2 结构构件截面尺寸确定.4 2.3 框架计算简图 .6 2.4 荷载计算 .8 2.4.1 屋面均布恒载.8 2.4.2 楼面均布恒载.8 2.4.3 活荷载.9 2.4.4 楼面均布活载.9 2.4.5 梁柱自重.

10、9 2.4.6 墙体自重.11 2.5 水平地震力作用下框架侧移计算 .13 2.5.1 横梁线刚度.13 2.5.2 横向框架柱的侧移刚度 D 值.14 2.5.3 横向框架自振周期.15 2.5.4 横向地震作用计算.16 2.5.5 横向框架抗震变形验算.17 2.6 水平地震作用下横向框架的内力分析 .18 2.7 风荷载.21 2.7.1 基本信息.21 2.7.2 横向框架在风荷载作用下的位移计算.23 2.7.3 风荷载作用下横向框架的内力分析.23 2.8 竖向荷载作用下横向框架的内力分析.26 2.8.1 荷载计算.27 2.8.2 横向框架在恒荷载作用下的内力计算.32 2

11、.8.3 横向框架在活荷载作用下的内力计算.41 3 内力组合.49 3.1 横向框架梁内力组合 .49 3.2 框架梁弯矩调幅 .49 3.3 框架梁内力组合 .60 3.4 框架柱内力组合 .64 4 梁柱截面设计及配筋计算.69 4.1 设计信息.69 4.2 正截面承载力计算.69 4.3 梁斜截面承载力计算 .73 4.4 柱的配筋计算 .76 4.5 框架柱正截面承载力计算 .77 4.6 柱斜截面受剪计算 .82 5 其他构件设计.83 5.1 板的配筋计算 .83 5. 1.1 板区划分.83 5.1.2 板配筋计算.84 5.2 楼梯设计 .87 5.2.1 楼梯设计资料.8

12、7 5.2.2 楼梯梯段斜板设计.88 5. 2.3 平台板设计.89 5.2.4 平台梁设计.91 5. 3 基础设计.92 5.3.1 设计说明.92 5.3.2 荷载计算.93 5.3.3 地基承载力设计值的确定.93 5. 3.4 边柱独立基础设计.93 5. 3.5 中柱联合基础设计.96 6 PKP 米电算结果.100 参考文献.112 致谢.113 附录.114 建筑设计说明建筑设计说明 1.1 设计依据设计依据 1、毕业设计任务书、毕业设计任务书 2、主要设计规范、主要设计规范: (1)GB500072002建筑地基基础设计规范 (2)GB500092012建筑结构荷载规范 (

13、3)GB500102010混凝土结构设计规范 (4)GB500112010建筑抗震设计规范 (5)JGJ 672006、5562006,办公建筑设计规范 1.2 设计构思设计构思 1、总平面布局、总平面布局 该建筑的设计以人为本,充分体现人文主义为基本出发点,根据该建筑用地周边的环 境和交通状态,同时考虑建筑的方位布置,把主入口设为办公楼的南面.通过综合考虑场地 的应用,把停车场设在建筑的北面,建筑东面设置一些绿化带. 2、平面布局、平面布局 一层主要设计为大厅,接待室、展览室和设备用房,二至五层为办公用房和会议室.建 筑采用比较规则的柱网设计,为办公空间的灵活组合流畅的交通流线划分提供条件,

14、亦对 工程造价提供了 较为经济的的方案. 3、造型设计、造型设计 从建筑的实用性、独特性、经济性和舒适性出发,在本项目的立面造型设计中,经过 收集大量的资料,仔细的考察、研究,决定采用与建筑内部功能协调的方法来完成,采用简 洁明快清晰的风格,给人耳目一新的感觉,使整栋建筑形成一种良性的协调关系. 1.3 工程概况工程概况 本工程位于广州市,办公楼为五层钢筋混凝土框架结构体系,上人屋顶,总建筑面积约 4000 米 2,建筑平面为近似矩形,两边有凹凸.办公楼首层层高为 4.2 米,25 层层高为 3.9 米,屋顶层有电梯房和楼梯房,电梯房层高为 1.8 米,主体高度为 19.8 米,室内外高差为

15、0.45 米,东西方向长 61.8 米,南北方向长 16.3 米.基础采用柱下独立基础,框架梁、柱、板 均为现浇.建筑设计使用年限为 50 年,耐火等级二级. 1.4 设计资料设计资料 1.4.1 工程地质条件工程地质条件 地基承载力为 260kpa,采用浅基础. 1.4.2 气象资料气象资料 (1)气温:年平均气温 20,最高气温 41,最低气温 8. (2)雨量:年降雨量 600 米米,最大雨量 150 米米/d. (3)基本风压:W0=0.5 KN/米 2,地面粗糙度为 C 类. 1.4.3 抗震设防烈度抗震设防烈度 抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度值为 0.10g,建筑场地类

16、别为类场地,场 地特征周期为 0.35s,框架抗震等级为 3 级,设计地震分组为第一组.建筑抗震设防类别为 丙类,建筑物安全等级为二级. 1.4.4 材料材料 梁、板、柱的混凝土均选用 C30,梁、柱主筋选用钢筋 HRB335,箍筋选用 HPB300, 板受力钢筋选用 HPB300. 1.4.5 建筑装修标准建筑装修标准 ()屋面: 40 厚 C30 细石砼 10 厚纸筋灰 1.2 厚三元乙丙橡胶卷材 20 厚 1:2.5 水泥砂浆找平层(刷基层处理剂一遍) 钢筋砼屋面(3%坡度) (2)顶棚: 1:1:6 水泥石灰砂浆打底 15 厚. 面刮腻子 5 厚. 喷涂内墙乳胶漆涂料. (3)楼地面:

17、 一般做法: 10 厚大理石板面层. 25 厚 1:4 干硬性水泥砂浆,面上洒素水泥浆结合层一道. 砼底板或素土夯实. 防水做法:(卫生间、厨房等处适用) 5 厚防滑地砖 200 200. 20 厚 1:3 水泥砂浆. 聚氨酯防水涂膜 1.2 厚. 1:3 水泥砂浆找平兼找 0.5%坡,最薄处不小于 20 厚. 砼底板或素土夯实. (4)外墙面: 200 厚混凝土空心砌块容重 6kN/米 3. 20 厚抹灰找平. 5 厚水泥砂浆粘贴层. 8 厚陶瓷面砖 (5)内墙面: 一般做法: 200 厚混凝土空心砌块容重 6kN/米 3. 20 厚抹灰找平. 喷涂内墙乳胶漆涂料 防水做法:(卫生间、厨房等

18、处适用) 1:2.5 水泥砂浆打底 20 厚(掺 5%防水剂) 纯水泥膏贴 200X300 瓷砖满贴至天花底 (6)墙体: 本工程框架填充墙为米 U10 混凝土空心砌块,内、外墙厚度均为 200 米米,电梯井砖 墙采用红砖砌筑厚 200 米米. (7)门窗: 标准塑钢门窗,6 米米厚玻璃. 2 结构设计结构设计 2.1 结构平面布置结构平面布置 根据建筑功能要求及框架结构体系,通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案.本工 程的标准层结构平面布置如图 2.1 所示. 图 2.1 标准层平面布置图 2.1.1 结构方案的确定结构方案的确定 考虑到现浇钢筋混凝土框架结构建筑平面布置灵活,能够获得加大的

19、使用空间,建筑 立面容易处理,可以适应不同房屋造型,故本设计采用钢筋现浇混凝土框架结构. 2.1.2 基础类型的确定基础类型的确定 根据设计资料选择柱下独立基础,基础顶面距离室外设计地面 0.5 米. 2.2 结构构件截面尺寸确定结构构件截面尺寸确定 1、横向框架梁、横向框架梁: A-D、 E-G 跨: l=6.9 米,梁高 h=(1/81/12)l=(1/81/12) 6900=862 米米575 米米,取 h=650 米米; 梁宽 b=(1/21/3)h=(1/21/3) 650=325 米米217 米米,取 b=250 米米 同上可求得 D-E 跨: h=400 米米;b=250 米米

20、C-F 跨: h=650 米米;b=250 米米 2、纵向框架梁、纵向框架梁: A、D、E、G 轴:l=7.2 米处,梁高 h=(1/81/12)l=(1/81/12) 7200=900 米米600 米米,取 h=650 米米;梁宽 b=(1/21/3)h=(1/21/3) 750=375 米米250 米米,取 b=250 米米 l=9 米处,h=750 米米;b=250 米米; D 轴:l=4.8 米处,h=550 米米;b=200 米米 3、横向次梁、横向次梁: l=6.9 米,h=550 米米;b=200 米米 4、纵向次梁、纵向次梁: 4-7、8-11 轴:l=7.2 米,h=550

21、米米;b=200 米米 卫生间、楼梯平台次梁: l=2.5 米,h=400 米米;b=200 米米 l=3.3 米,h=400 米米;b=200 米米 5、框架柱截面尺寸确定框架柱截面尺寸确定 ( (1)框架柱选用 C30 混凝土,抗震设防烈度为 7 度,房屋高度30 米, 2 14.3/ c fN mm 框架抗震等级为 3 级,为保证柱有足够的延性,需要限制柱的轴压比=0.85,假定结构每 平方米总荷载设计值为 14kN.由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时,按下式计算: 0.85 cc N f A 轴向压力设计值 N 按下式估算: 12G NqSn 1)3 轴与 D 轴相交中柱: 12 1.2

22、5 147.2 4.75 1.05 1.0 1.03109.05 G NqSnkN 2 c N c N3109.05 1000 A255784 f0.85 14.3 cc b hmm 因为,故取中柱截面尺寸为 500 米米500 米米. 2 500 500250000 cc b hmm 2)3 轴与 A 轴相交边柱: 12 1.25 147.2 3.455 1.05 1.0 1.02282.175 G NqSnkN 2 c N c N2282.175 1000 A187756 f0.85 14.3 cc b hmm 考虑到边柱承受偏心荷载,故取边柱截面尺寸为 500 米米500 米米. 3)2

23、 轴与 A 轴相交的角柱: 角柱虽然承受面荷载较小,但由于角柱承受双向偏心荷载作用,受力复杂,故取截面尺 寸与 A 轴边柱相同,即 500 米米500 米米. (2)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求. 1)按构造要求框架柱截面高度不宜小于 400 米米,宽度不小于 350 米米. 2)为避免剪切破坏,柱净高与截面长边之比宜大于 4. 取二层较短柱高,Hn=3900: 3900 7.84 500 n H h 3)框架柱截面高度和宽度一般可取层高的 1/101/15. 0 1111 4200420280(4200 10151015 hHmmmm :取底层柱高为) 故所选框架柱截面尺寸均满足构造要

24、求. 6、楼板厚度的确定楼板厚度的确定 根据平面布置,板的最大跨度为 3.6 米 按刚度条件,板厚为 /403600/4090lmm 按构造要求,现浇钢筋混凝土最小厚度为 60 米米 综合荷载等情况考虑,取板厚 h=100 米米(屋面板取 120 米米). 2.3 框架计算简图框架计算简图 选择横向的一榀框架(3 轴)按平面框架计算.底层柱高从基础顶面算至二层楼面,基 础顶面离室外地面为 500 米米,室内外高差为 450 米米,因此求得底层计算高度为 0.5+0.45+4.2=5.15 米.结构计算简图如图 2.3.1 所示. 图 2.2 横向框架简图 图 2.3 楼板布置简图 2.4 荷载

25、计算荷载计算 2.4.1 屋面均布恒载屋面均布恒载 按屋面做法逐项计算均布荷载: 20 厚 C20 细石混凝土 2 0.02 21=0.42kN/m 干铺聚酯纤维无纺布一层 20 厚挤塑聚苯板保温层 2 0.02 16=0.32kN/m SBS 改性沥青防水卷材 2 0.21kN/m 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 2 0.02 20=0.4kN/m 120 厚现浇钢筋混凝土楼板 2 0.12 25=3kN/m 10 厚混合砂浆板底抹灰 2 0.01 17=0.17kN/m 吊顶 2 0.2kN/m 屋面恒荷载 2 4.72kN/m 屋面楼梯间自重标准值: 7.2 5.7 24.72387GK

26、N 屋面楼梯间 屋面自重标准值: 16.3 52.24.8 7.3 24.724347GKN 屋面 2.4.2 楼面均布恒载楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算: 10 厚大理石板面层 2 0.01 28=0.28kN/m 30 厚 1:3 干硬性水泥砂浆 2 0.03 20=0.60kN/m 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 2 0.10 25=2.5kN/m 10 厚混合砂浆板底抹灰 2 0.01 17=0.17kN/m 吊顶 2 0.2kN/m 楼面恒荷载 2 3.75kN/m 35 层楼面自重标准值 :16.3 52.24.8 7.3 23.753454GKN :楼面35 2 层楼面自重标准值

27、 :16.3 52.24.8 7.3 2 16.2 5.43.753125GKN 楼面2 2.4.3 活荷载活荷载 上人屋面活荷载 2 2.0/KN m 办公楼一般房间活荷载 2 2/KN m 走廊、门厅 2 2.5/KN m 楼梯活荷载 2 3.5/KN m 卫生间活荷载 2 2.5/KN m 2.4.4 楼面均布活载楼面均布活载 楼面均布活载对于办公楼一般房间为 2.0kN/,会议室、走廊、楼梯、门厅等为 .为了 方便计算,统一取为. 2 2.5/kN m 2 2.5/kN m 楼面均布活载标准值为: 7.2 5.7 20.541QKN 屋面楼梯间顶 16.3 52.24.8 7.3 22

28、.01965QKN 屋面 16.3 52.24.8 7.3 22.52302QKN :楼面35 16.3 52.24.8 7.3 2 16.2 5.42.52084QKN 楼面2 2.4.5 梁柱自重梁柱自重 1: 250650KLb hmmmm 自重 25 0.250.650.13.438/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.010.650.12 170.187/KN m 合计 3.625/KN m 2: 250400KLb hmmmm 自重 25 0.250.40.11.875/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.010.40.12 170.102/KN m 合计 1.977/KN

29、 m 3: 200550KLb hmmmm 自重 25 0.20.550.12.25/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.010.550.12 170.153/KN m 合计 2.403/KN m 3: 250750KLb hmmmm 自重 25 0.250.750.14.063/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.010.750.12 170.221/KN m 合计 4.284/KN m 3: 200400KLb hmmmm 自重 25 0.20.40.11.5/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.010.40.12 170.102/KN m 合计 1.602/KN m 柱 1:

30、5000500b hmmmm 自重 25 0.5 0.56.25/KN m 抹灰层:10 厚混合砂浆 0.01 0.5 4 170.34/KN m 合计 6.59/KN m 梁柱重力荷载如下: 3.625 6.9 43.625 7.2 22.403 7.2 2187GKN 屋面楼梯间梁 3.6256.9 167.3 27.2 221.9772.5 83.6 2 2.4036.9 124.8 87.2 44.284 9 4 1.6022.4 23.3 21614 G KN 屋面层 3.6256.9 167.3 27.2 211.9772.5 83.6 2 2.4036.9 124.8 87.2

31、44.284 9 4 1.6022.4 23.3 22.5 21622 G KN :3 5层梁 3.6256.9 147.3 27.2 211.9772.5 83.6 2 2.4036.9 114.8 87.2 44.284 9 4 1.6022.4 23.3 22.5 21555 G KN 2层梁 6.59 3.6 8=190GKN 楼梯间柱 6.59 3.9 38=977GKN :2 5层柱 1 6.59 5.15 38=1290GKN 层柱 2.4.6 墙体自重墙体自重 首层外墙: 200 厚混凝土空心砌块 0.24.20.6564.26/KN m 20 厚抹灰找平 0.024.20.6

32、52 172.41/KN m 5 厚水泥砂浆粘贴层 0.0054.20.65200.36/KN m 8 厚陶瓷面砖 0.0084.20.6519.80.56/KN m 合计 7.59/KN m 首层内墙: 200 厚混凝土空心砌块 0.24.20.6564.26/KN m 20 厚抹灰找平 0.024.20.652 172.41/KN m 合计 6.6/KN m 二五层外墙: 200 厚混凝土空心砌块 0.23.90.6563.9/KN m 20 厚抹灰找平 0.023.90.652 172.21/KN m 5 厚水泥砂浆粘贴层 0.0053.90.65200.325/KN m 8 厚陶瓷面砖

33、 0.0083.90.6519.80.51/KN m 合计 6.95/KN m 二五层内墙: 200 厚混凝土空心砌块 0.23.90.6563.9/KN m 20 厚抹灰找平 0.023.90.652 172.21/KN m 合计 6.11/KN m 女儿墙: 200 厚混凝土空心砌块 0.2 0.4 60.48/KN m C25 混凝土压顶 0.2 0.8 254/KN m 20 厚抹灰找平 0.02 1.2 2 170.82/KN m 5 厚水泥砂浆粘贴层 0.005 1.2 200.12/KN m 8 厚陶瓷面砖 0.008 1.2 19.80.19/KN m 合计 5.6/KN m

34、各层墙体自重: 6.957.25.72179GKN 屋顶楼梯间 5.661.8 16.32874.72GKN 屋女儿墙 7.5961.8 16.32+6.661.8 2+16.3 62647GKN 一层墙 6.9561.8 16.32+6.1161.8 2+16.3 62438GKN :二五层墙 顶层重力荷载代表值包括: 屋面恒载+50%活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重 其它层重力荷载代表值: 楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及墙体自重. 将前述分项荷载相加,得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下: 屋面层: 38743470.541 1965187 1614 1900.5 977 179 874.720.5 243810489 G KN 5 第四层: 4 34540.5 2302 162297724389642GKN 第三层: 3 34540.5 2302 1622977243896