四层钢筋混凝土框架结构办公楼设计毕业设计.doc

第1章 设计依据1.1 工程概况 办公楼为四层钢筋混凝土框架结构体系，位于绵阳市内。建筑面积约为3300m2。办公楼各层建筑平在图，剖面图，楼梯详图等请见建筑施工图。一层建筑层高为3.9m。二层到四层层高均为3.6m。室内外高差0.45m。建筑设计使用年限为50年。1.2 设计资料 1.2.1 工程地质条件 (1）根据地质勘查报告，拟建建筑场地平整，自地表向下依次为： 素填土：厚约1.2m，浅黄褐黄色，松散，稍湿湿，以粘性土为主， 另含少量基岩风化物。 粘土：厚2.03.6m，褐黄色，稍湿坚硬状（IL<0.00），含铁锰质氧 化物及少量钙质结核，韧性高，干强度高。 粉质粘土：厚1.03.1m ，褐黄色, 稍湿,硬塑状（IL<0.15），含铁锰 质氧化物及少量钙质结核，韧性高，干强度高。 含粘土卵石：厚1.14.3m , 褐黄色, 稍湿,以密实、中密为主，卵石 含量6080%左右，粒径一般为3 10cm，砂、砾石10%左右，粘土含量 1030%左右。该层呈层状分布于细粒土层之下，根据卵石的密实程度和 N120动探击数划分为两个亚类： 1含粘土中密卵石：N120动探击数一般为7-10击； 2含粘土密实卵石：N120动探击数一般>10击。 粉砂质泥岩：紫红色，中等风化粉砂泥质结构，岩石呈块状，岩体裂隙 不发育，岩性稍硬，揭露厚度0.7m。(2）地下水位较深，可不考虑，对砼无侵蚀性。表1-1 地基岩土物理力学参数表地层代号土名天然地基土重度（）孔隙比（e）凝聚力（c）内摩擦角（）压缩模量（Es）承载力特征值（fak）KN/m³度素填土1954.0100粘土20.80.58230.023.516.7220粉质粘土20.40.6014.416.69.52001中密卵石2235355002密实卵石234245800粉砂质泥岩25600 1.2.2 气象资料 （1）气温：年均气温为18OC，最高气温为32OC，最低气温为1OC。 （2）雨量：年降雨量1100mm，最大降雨量为190mm/d。 （3）基本风压：W。=0.3KN/m2，地面粗糙度为C类。 1.2.3 抗震设防烈度 抗震设防烈度为7度，设计地震分组为一组，场地特征周期为0.35S，设计基本地震加速度值为0.10g。场地第四系覆盖层厚度稳定，无不良地质现象，属抗震有利地段。场地稳定性良好，适宜建筑。场地土为类场地土。1.2.4 材料 梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁，柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB300， 板受力钢筋选用HRB335。 第二章 结构平面布置2.1 结构平面布置图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，本工程一、二、三层结构平面图如图2-1所示，四层如图2-2所示：图2-1 第一、二、三层结构平面布置图图2-2 第四层结构平面布置图2.2 框架梁柱截面尺寸确定2.2.1 框架梁截面尺寸初步估计（1） 横向框架梁（计算过程见表2-1） 表2-1位置跨度长l0（m)h=（1/81/12）l0(m)取h(m)b=(1/21/3)(m)取b(m)h×b(m)A-B跨8.71087.5725800400266.7350350×800B-C跨6.3787.5525650325216350350×650 （2）纵向框架梁（计算过程见表2-2） 表2-2位置跨度长l0（m)h=（1/81/12）l0(m)取h(m)b=(1/21/3)(m)取b(m)h×b(m)A跨4.5563375550275183250250×550B跨4.5563375550275183250250×550C跨4.5563375550275183250250×550 （3）纵向次梁（计算过程见表2-3） 表2-3位置跨度长l0（m)h=（1/81/12）l0(m)取h(m)b=(1/21/3)(m)取b(m)h×b(m)A跨4.5563375500250167200200×500B跨4.5563375500250167200200×500C跨4.5563375500250167200200×500 （4）楼梯次梁（计算过程见表2-4） 表2-4位置跨度长l0（m)h=（1/81/12）l0(m)取h(m)b=(1/21/3)(m)取b(m)h×b(m)楼梯4.5563375400200133.3200200×400 2.2.2 框架柱截面尺寸初步估计(1) 按轴压比要求初步估计框架柱截面尺寸框架柱的受荷面积如图2-3所示，框架柱选用C30混凝土，fc=14.3N/mm2,框架抗震等级为四级，轴压比=0.90。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时，可按公式2.1来计算，即： AC=bChCN/NfC （2.1）柱轴向压力设计值N按公式2.2估算，即： N=GqSn12 （2.2） （2）计算过程（见表2-5） 表2-5 参数位置宽长区域面积SnNN/NfC Nh×b（m)（m)（m2)（层)(kN)（mm2)（mm2)(mm)中柱D4.54.35+3.1533.7542480.63 192744.76 439.03 600×600（3/B)边柱C4.53.1514.17541041.86 80952.80 284.52 600×600（3/C)A2.254.5+3.1516.87541240.31 96372.38 310.44 600×600（1/B)E4.54.3519.57541438.76 111791.96 334.35 600×600（3/A)角柱B2.253.157.08754520.93 40476.40 201.19 600×600（1/C)角柱F（1/A)2.254.359.78754719.38 55895.98 236.42 600×600说明：由于边柱受偏心力荷载，角柱承受双向偏心荷载，受力复杂，所以取跟中柱一样的尺寸都为600mm×600mm。截面校核 按构造要求框架柱截面的边长不宜小于400mm。 为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。取二层较短 柱高，Hn=3.6m，则：Hn/h=3.6/0.6=64 框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/10-1/15。 h(1/10-1/15)H0=(1/10-1/15)×4900mm=490mm-327mm(取底层柱 高为4900mm) 故：所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。 第三章 楼板设计及结构做法3.1 板的厚度确定本设计的所有板长宽之比均小于2，都为双向板，故该设计板厚h1/35×3150=90mm，取h=100mm。卫生间板厚取80mm。屋顶取120mm。3.2 板的恒荷载确定及结构做法 （1）不上人屋面恒荷载（120mm板厚）见表3-1 表3-1 不上人屋面恒荷载（板厚120mm)构造层面荷载（kN/m2)面层：40厚C20细石混凝土1防水层（柔性）：三毡四油0.4找平层：20厚水泥砂浆0.02×20=0.40找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.003找平0.04×14=0.56保温层：80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.16结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.17合计6.69取7.0（2）标准层楼面恒荷载（100mm板厚）见表3-2 表3-2 标准层楼面恒荷载（板厚100mm)构造层面荷载（kN/m2)板面装修荷载1.1结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1×25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.17合计3.77取4.0（3）标准层楼面恒荷载（100mm板厚）见表3-3 表3-3 卫生间恒荷载（板厚80mm)构造层面荷载（kN/m2)板面装修荷载1.1找平层：15厚水泥砂浆0.015×20=0.30结构层：80厚现浇钢筋混凝土板0.08×25=2.0防水层0.3蹲位折算荷载（考虑局部20厚炉渣填高）1.5抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.17合计5.37取5.53.3 板的活荷载确定活荷载的取值见表3-4 表3-4 活 荷 载 取 值 序号类别面荷载（kN/m2)1不上人屋面活荷载0.52办公楼一般房间活荷载23走廊、门厅、楼梯活荷载2.54卫生间活荷载2第四章 恒荷载作用下框架受力计算4.1 一榀横向框架简图确定由于各层的柱截面是不变的，故框架梁的跨度等于柱截面形心之间的距离。建筑图中的A、B、C轴之间的距离是按墙体定义的，取框架简图时框架梁的跨度是截面形心的距离，所以考虑柱偏心后，轴间距离见表4-1。 表4-1 横向框架轴间距离确定A、B轴间距离8700-200+200=8700mmB、C轴间距离6300-200-200=5900mm 图4-1 2轴线横向框架简图底层柱高从基础顶面算至二楼楼 面，根据地质条件，室内外高差为0.450m，基础顶面至室外地坪取0.55m，二楼楼面标高为+3.900m，故底层柱高为3.9+0.45+0.55=4.9m，其余各层都为3.6m。所以得到2轴横向框架简图如图4-1所示。4.2 第一层框架计算简图第一层楼面梁布置图如图4-2；第一层楼面板布置图如图4-3。且在图中标示出梁和板的名称。4.3 第2轴线第一层框架简图先分析图4-2和图4-3荷载传递，2轴线第一层框架计算简图如图4-4所示： 图4-4 2轴线第一层框架计算简图图中集中力作用点有A,B,C,D,E,F六个，分别由KL-4,LL-3,LL-2,KL-2,LL-1KL-1传递到相应点。且qAB三角形=qBC三角形；qDE三角形=qEF三角形；FLL-1=FLL-3；FKL-1=FKL-4；4.4 第2轴线第一层框架荷载分析计算 表4-2 分布荷载计算过程及结果荷载名称荷载描述板面（梁墙）荷载（kN/m2)抹灰层重（kN/m2)梁宽（m)梁高（m)板厚（m)墙宽（m)墙高(m)墙S(m)荷载最大值(kN/m)qAB三角形板D传递40.112.6qBC三角形板D传递40.112.6qCD三角形板C传递40.19.6qDE三角形板E传递40.111.8qEF三角形板E传递40.111.8qAC均布KL-9梁自重+抹灰层重+KL-9墙体重250.010.350.800.15.72.7517.32514.5175qCD均布KL-9梁自重+抹灰层重250.010.350.800.16.8175qDF均布KL-6梁自重+抹灰层重+KL-9墙体重250.010.350.650.15.32.9517.40513.2595分布荷载的计算结果及过程见表4-2，集中力计算结果及过程见表4-3到4-8。注：抹灰算上下两层，厚为0.01m。计算相关简图见图4-5到图4-10。 表4-3 FKL-4集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)窗宽（m)窗高（m)窗S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251721.83.614.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FKL-4KL-4梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计10.0755FKL-4计算63.76725抹灰（kN/m)0.153墙体（kN/m)7.11q梯形最大板B传（kN/m)6.3q梯形合计6.3 表4-4 FLL-3集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251700004.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FLL-3LL-3梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计2.136FLL-3计算46.467抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)0q梯形2板B传（kN/m)12.6 表4-5 FLL-2集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251712.12.114.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FLL-2LL-2梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计9.719333333FLL-2计算78.0045抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)7.583333333q梯形板A传（kN/m)4.8板B传（kN/m)6.3 表4-6 FKL-2集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251712.12.114.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FKL-2KL-2梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计10.40883333FKL-2计算80.52725抹灰（kN/m)0.153墙体（kN/m)7.443333333q梯形板A传（kN/m)待添加的隐藏文字内容14.8板F传（kN/m)5.9 表4-7 FLL-1集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251700004.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FLL-1LL-1梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计2.136FLL-1计算45.307抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)0q梯形2板F传（kN/m)11.8 表4-8 FKL-1集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)窗宽（m)窗高（m)窗S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251721.83.614.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载4FKL-1KL-4梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计10.0755FKL-1计算63.18725抹灰（kN/m)0.153墙体（kN/m)7.11q梯形最大板F传（kN/m)5.94.5 第2轴线第一层框架最终计算简图分析总结上述计算得出的荷载及集中力大小，如表4-9所示。整理据，可以画出第2轴第一层框架最终恒荷载计算简图如图4-11所示。 表4-9 恒荷载第一二三层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布12.60 12.60 9.60 11.80 11.80 14.52 6.82 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-113.26 63.77 46.47 78.00 80.53 45.31 63.19 4.6 第2轴线第二、三层框架在恒荷载作用下计算第二、 三层楼面梁布置图如图4-2；第二、三层楼面板布置图如图4-3。且在图中标示出梁和板的名称。由于二、三层跟第一层完全相同，所以计算过程省略，详细请参考第一层。4.7 第2轴线第四层框架在恒荷载 作用下计算第四层楼面梁布置图可参考第一层，如图4-2；第四层楼面板布置图由于板传递荷载不同，参考图4-12，只是改荷载值。在图中标示出梁和板的名称。 表4-10 第四层恒载作用下分布荷载计算荷载名称荷载描述板面（梁墙）荷载（kN/m2)抹灰层重（kN/m2)梁宽（m)梁高（m)板厚（m)荷载最大值(kN/m)qAB三角形板d传递70.1222.05qBC三角形板d传递70.1222.05qCD三角形板c传递70.1216.8qDE三角形板e传递70.1220.65qEF三角形板e传递70.1220.65qAC均布KL-9梁自重+抹灰层重+KL-9墙体重25170.350.850.126.6357qCD均布KL-9梁自重+抹灰层重25170.350.850.126.6357qDF均布KL-6梁自重+抹灰层重+KL-9墙体重25170.350.650.124.8177集中力荷载计算过程及结果如表4-11到4-16所示。 表4-11 FKL-4集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)窗宽（m)窗高（m)窗S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251721.83.614.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FKL-4KL-4梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计5.9655FKL-4计算58.499775抹灰（kN/m)0.153女儿墙（kN/m)3q梯形最大板B传（kN/m)11.025q梯形合计11.025 表4-12 FLL-3集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251700004.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FLL-3LL-3梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计2.136FLL-3计算73.62765抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)0q梯形2板B传（kN/m)22.05 表4-13 FLL-2集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251712.12.114.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FLL-2LL-2梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计2.136FLL-2计算69.099525抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)0q梯形板A传（kN/m)8.4板B传（kN/m)11.025 表4-14 FKL-2集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251712.12.114.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FKL-2KL-2梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计2.9655FKL-2计算71.704775抹灰（kN/m)0.153墙体（kN/m)0q梯形板A传（kN/m)8.4板F传（kN/m)10.325 表4-15 FLL-1集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)门宽（m)门高（m)门S（m2)门个数（个）一跨长（m)0.20.50.1251700004.5A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FLL-1LL-1梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2q均布合计2.136FLL-1计算71.59765抹灰（kN/m)0.136墙体（kN/m)0q梯形2板F传（kN/m)20.65 表4-16 FKL-1集中力计算过程及结果相关参数梁宽（m)梁高（m)板厚（m)梁墙容重（kN/m)抹灰容重（kN/m)窗宽（m)窗高（m)窗S（m2)窗个数（个）一跨长（m)0.250.550.1251721.83.614.5续表4-16A传1.2B传1.575F传1.475双边2板荷载7FKL-1KL-4梁传递集中力q均布梁自重（kN/m)2.8125q均布合计5.9655FKL-1计算57.484775抹灰（kN/m)0.153女儿墙（kN/m)3q梯形最大板F传（kN/m)10.325综上所述，可整理得出第四层荷载如表4-17所示。 表4-17 恒荷载作用下第四层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布22.0522.0516.80 20.65 20.65 6.64 6.64 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-14.82 58.50 73.63 69.10 71.70 71.60 57.48 4.8 第2轴线第四层框架最终计算简图分析总结上述计算得出的荷载及集中力大小，如表4-17所示。整理据，可以画出第2轴第四层框架最终恒荷载计算简图如图4-13所示。4.9 2轴线横向框架在恒荷载作用下的计算简图汇总前面各层的计算简图，画出恒荷载作用下的横向框架计算简图如图4-14所示。第五章 活荷载作用下框架受力计算5.1 2轴线下一榀横向框架简图确定由于活荷载和恒荷载的荷载平面传递方式相同，所以活荷载下的楼面梁布置图，楼面板布置图可以参考图4-2，4-3，4-12。分析图中荷载传递方式，2轴线所有层的框架简图如图5-1所示。5.2 分布荷载计算分布荷载的计算结果及过程见表5-1及5-2，集中力计算结果及过程略。计算过程跟恒荷载作用下的相似，所以参考图4-5到图4-10。 表5-1 第一二三层活载作用下分布荷载计算荷载名称荷载描述板面（梁墙）荷载（kN/m2)板厚（m)荷载最大值(kN/m)qAB三角形板D传递20.16.3qBC三角形板D传递20.16.3qCD三角形板C传递2.50.16qDE三角形板E传递20.15.9qEF三角形板E传递20.15.9 表5-2 第四层活载作用下分布荷载计算荷载名称荷载描述板面（梁墙）荷载（kN/m2)板厚（m)荷载最大值(kN/m)qAB三角形板d传递0.50.121.575qBC三角形板d传递0.50.121.575qCD三角形板c传递0.50.121.2qDE三角形板e传递0.50.121.475qEF三角形板e传递0.50.121.475 集中力荷载不在全部给出过程，具体过程可参考恒载，也可见附件表格数据。这里直接给出整理后的数据见表5-3，表5-4。 表5-3 第一二三层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布6.36.36.00 5.90 5.90 0.00 0.00 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-10.00 9.2118.4319.11 18.82 17.85 8.92 表5-4 第四层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布1.58 1.58 1.20 1.48 1.48 0.00 0.00 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-10.00 2.34.61 4.28 4.21 4.46 2.23 5.3 2轴线横向框架在活荷载作用下的最终计算简图汇总前面各层的计算简图，画出活荷载作用下的横向框架计算简图如图5-2所示。第六章 重力荷载作用6.1 重力荷载取值依据 对于楼层，重力荷载取100%恒荷载和50%楼面活荷载，对于屋面，重力荷载取100%恒荷载和50%雪荷载（基本雪压为0.30kN/m2）。6.2 第一二三层重力荷载取值确定根据表4-9及表5-3可以得到2轴框架下第一二三层重力荷载作用的相关取值，详细请见表6-1（详细过程见附件表格公式） 表6-1 重力作用下第一二三层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布15.75 15.75 12.60 14.75 14.75 14.52 6.82 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-113.26 68.37 55.68 87.56 89.94 54.23 67.65 计算雪荷载过程见附件表格，这里给出计算结果见表6-2。 表6-2 雪荷载作用下第四层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布0.95 0.95 0.72 0.89 0.89 0.00 0.00 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-10.00 1.38 2.77 2.57 2.53 2.68 1.34 根据表6-2的结果以及表4-16可以得到重力荷载下的数据见表6-3。 表6-3 重力荷载作用下第四层数据整理qAB三角形qBC三角形qCD三角形qDE三角形qEF三角形qAC均布qCD均布22.52 22.52 17.16 21.09 21.09 6.64 6.64 qDF均布FKL-4FLL-3FLL-2FKL-2FLL-1FKL-14.82 59.19 75.01 70.38 72.97 72.94 58.15 6.3 2轴线横向框架在重力荷载作用下的最终计算简图汇总前面各层的计算简图，画出重力荷载作用下的横向框架计算简图如图6-1所示。第七章 2轴线横向框架在恒荷载作用下的内力计算7.1 用弯矩二次分配法计算弯矩根据“图4-14恒荷载作用下横向框架的计算简图”，用弯矩二次分配法计算2轴线框架在恒载作用下的弯矩。7-1-1 计算各框架梁柱的截面惯性矩 表7-1