毕业设计商业广场办公楼设计.doc

目 录1.工程概况.3 2.结构布置及计算简图.43.荷载计算.53.1 恒荷载标准值计算.53.2 活荷载标准值计算.63.3 重力荷载代表值计算.64.结构基本自振周期计算.11 4.1 确定框架计算简图.11 4.2 梁柱线刚度计算.11 4.3 D值计算.125.多遇水平地震作用计算.136.水平地震作用下框架内力计算.157.恒荷载和活荷载作用下框架内力计算.187.1 计算单元的确定.18 7.2 荷载计算.18 7.3 内力计算.21 7.4 梁端剪力和柱轴力计算.258.框架内力组合.27 8.1 梁的内力组合和梁端剪力调整.27 8.2 跨间最大弯矩计算.28 8.3框架柱的内力组合.309.截面设计.32 9.1 框架梁截面设计.32 9.2 框架柱截面设计.3710.板截面设计.4211.楼梯设计.46 11.1 设计资料.47 11.2 楼梯板设计.47 11.3 平台板设计.48 11.4 平台梁设计.4812.基础设计.4913.经济技术指标分析.53鸣谢.59参考文献.邯郸市赵都新城中心商业广场办公楼设计学生：王现龙 指导老师：牛俊萍河北工程大学科信学院土木工程专业建工方向1 工程概况（1）、设计题目：邯郸市赵都新城中心商业广场办公楼设计该工程为邯郸市赵都新城中心商业广场办公楼，该办公楼为四层，总建筑面积约3900m . 其中一层设置门厅，值班室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；二层设置接待室，局长办公室及休息室，副局长办公室及休息室，办公室主任室，小会议室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；三层设置接待室，书记办公室及休息室，副书记办公室及休息室，小会议室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；四层设置展览厅，设备监控室，楼梯，卫生间，普通办公室若干。（2）、 设计资料： 1）建设地点：河北省邯郸市市区。 2）气候条件：邯郸市属于暖湿型气候，春季降水少，空气干燥，夏季热而多雨，秋季天高气爽，气候宜人，冬季寒冷干燥，雨日较少。 3）地质条件：场地工程地质较好，地质条件单一，地下水埋藏较深，一般水位15米以下。场地为冲积平原，地层主要为第四纪冲积层，沉积稳定，宜作建筑场地。土壤冻结深度-0.37米，地基土承载力特征值为260Kpa，场地土为二类土 4）地震烈度：按7度设防。 5）主要建筑材料均能满足要求，供应充足。 6）建筑单位要求： 建筑面积：3900左右 建筑层数：4层 结构形式：框架结构 使用要求：其中一层设置门厅，值班室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；二层设置接待室，局长办公室及休息室，副局长办公室及休息室，办公室主任室，小会议室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；三层设置接待室，书记办公室及休息室，副书记办公室及休息室，小会议室，资料室，楼梯，卫生间，普通办公室若干；四层设置展览厅，设备监控室，楼梯，卫生间，普通办公室若干。一层层高为4.0米，其它层层高为3.3米。 施工场地平整，水电、道路已通。2 结构布置及计算简图结构平面布置图如图2-1所示：图2-1 结构平面布置图2.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度，截面宽度，本结构中取：横向AB、CD跨框架梁： b=300mm h=600mm横向BC跨框架梁： b=250mm h=500mm2.2 柱截面尺寸估算 框架柱截面尺寸应根据公式估算。式中：，负荷面积×（1214） kN/ m2×层数，为轴压比，可根据规范查出。仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（8.03.6）m2 ，（8.05.1）m2，层数为4层；该框架结构抗震设防烈度为七度，建筑高度15.15m<30m，因此为三级抗震，其轴压比限值=0.85。C30混凝土 ，=14.3N/mm2边柱AC mm2中柱mm2取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面均为389 mm 389 mm，450mm450mm考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为450 mm 450 mm。2.3计算简图 采用独立基础，基础的埋深为1.6，基础高度取为0.6，框架见图2.1所示。取顶层柱的形心线作为轴线，1层、24层柱高度取层高分别为3.9m、3.3，底层标高从基础顶面取至板底，取5.0m。 图2-2 横向框架计算简图3 荷载计算3.1 恒荷载标准值计算 3.1.1 屋面 30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/m2 三毡四油防水层 0.4 KN/m2 20厚矿渣水泥找平层 14.5×0.02=0.29 KN/m2 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75 KN/m2 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m2 吊顶 （或粉底） 0.25 KN/m2 （二层9mm纸面石膏板、有厚50mm0岩棉板保温层） 合计 5.35 kN/m23.1.2 各层楼面 大理石面层，水泥砂浆擦缝 30mm厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒两道素水泥 1.16KN/m2 水泥砂浆结合层一道 120厚钢筋混凝土板 3.0 KN/m2 吊顶（或粉底） 0.25KN/m2 合计 4.41kN/m23.2 活荷载标准值计算3.2.1 屋面和楼面活荷载标准值上人屋面 2.0 kN/ m2楼面 2.0 kN/ m23.2.2 雪荷载标准值=0.25 kN/ m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3重力荷载代表值计算表3.1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b(m)h(m)r(kn/m³)g(kn/m)hi(m)n(个)Gi(kn)Gi(kn)1L0.30.3251.054.7257.2301020.62064.76L0.250.5251.053.283.015147.6L0.30.6251.054.7254.028529.2L0.250.5251.053.284.028367.3624L0.30.6251.054.7257.2903061.86194.28L0.250.5251.053.283.045442.8L0.30.6251.054.7254.0841587.6L0.250.5251.053.284.0841102.0810.450.45251.055.325.06015961596240.450.45251.055.323.31803160.083160.08注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力；n为构件数量。2）梁长、柱长均取净长，梁高取净高。 墙体为240mm厚粘土空心砖、外墙面贴瓷砖0.5kn/，内墙面为20mm厚抹灰，则单位墙面的重力荷载为：0.5+0.24×15+0.02×17=4.44kN/ 木门单位面积重力荷载为0.2，玻璃门及铝合金窗单位面积重力荷载为0.4。 一层的计算 门的计算：M-1 （2.1m×1.2m） 20个 2.1×1.2×20×0.2=10.08kNM-2 （2.1m×1.5m） 2个 1.5×2.1×2×0.2=1.26kNM-3 （2.8m×3.6m） 4个 2.8×3.6×4×0.4=16.128kN 合计 27.468KN 窗的计算： C-1（2.1m×1.5m） 24个 2.1×1.5×24×0.4=30.24kN 合计 30.24kN 墙的重量的计算： 17.4×1.2×2×4.44+17.4×2.7×2×3.94 +7.2×3.9×23×3.94=3100.23KN 横墙重量 4.0×1.2×48×4.44+4.0×2.7×40×3.94=3065.47KN 纵墙重量 楼板的重量的计算： 楼板的重量: 4.41×17.4×56=4297.1KN 二层的计算 门的计算：M-1（2.1m×1.2m） 24个 2.1×1.2×24×0.2=12.096kN 合计 12.096kN 窗的计算：C-1（） 28个 2.1×1.5×28×0.4=35.28kNC-2（1.8m×1.5m） 2个 1.5×1.8×2×0.4=2.16kN 合计 49.536kN 墙的重量的计算：7.2 ××3.3×27×3.94+3.0×1.2×4.44×2 +3.0×2.1×3.94×2=2609.2KN 横墙重量4.0×3.3×28×3.94+4.0×1.2×27×4.44 +4.0×2.1×27×3.94=2925.24KN 纵墙重量 楼板的重量的计算：楼板的重量: 4.41×17.4×56=4297.1KN 三层的计算 门的重量与二层相同：12.096kN 窗的重量与二层相同：49.536KN 墙的重量的计算： 7.2 ××3.3×27×3.94+3.0×1.2×4.44×2 +3.0×2.1×3.94×2=2609.2KN 横墙重量4.0×3.3×28×3.94+4.0×1.2×27×4.44 +4.0×2.1×27×3.94=2925.24KN 纵墙重量 楼板的重量与二层相同：4297.1KN (4) 四层的计算 门的计算：M-1（2.1m×1.2m） 17个 2.1×1.2×17×0.2=8.57kNM-2（2.1m×1.5m） 2个 2.1×1.5×2×0.2=1.26kN 合计 9.83kN 窗的重量的计算C-1 ( 2.1m×1.5m） 24个 2.1×1.5×24×0.4=30.24kNC-2 （1.8m×1.5m） 2个 1.8×1.5×2×0.4=2.16kNC-3 （4.0m×3.3m） 4个 4×4.0×3.3×0.4=21.12kN 合计 53.52kN 墙的重量的计算： 7.2×3.3×24×3.94+3.0×1.2×4.44×2 +3.0×2.1×3.94×2=2328.36KN 横墙重量 4.0×3.3×28×3.94+4.0×1.2×21×4.44 +4.0×2.1×21×3.94=2598.8KN 纵墙重量 板的计算：屋面板的重量：5.35×17.4×56=5213.04KN 女儿墙的重量计算 女儿墙的做法与外墙类似，去单位面积上的重量为4.44kn/. 女儿墙的面积为 0.9×(14.4×2+40×17×2)=148.32 女儿墙的重量为 148.32×4.44=658.54 kn表3.2 各层梁、柱、门窗、墙板的重力荷载标准值(kN)项次层次梁柱门窗墙板12064.76159657.76165.74297.122064.7631602849.5365534.444297.132064.763160.0849.5365534.444297.142064.763160.0849.5364927.165213.043.31重力荷载代表值的计算重量荷载代表值取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合之和，各层的重力荷载代表值取各楼层标高上下各楼层的一半。 重力荷载代表值：（1）永久荷载标准值Gki 一层永久荷载标准值Gk: Gk=2064.76+4297.1×(1596+1653.36+57.7+49.536+6165.7+5534.44)=13590.2kN 二、三层永久荷载标准值Gk: Gk2_=2064.76+4297.1+1/2+(1053.36×2+49.536×2+5534.44×2)=12999.2kN 四层永久荷载标准值Gk: Gk=2064.76+5213.04+1/2×(63.35+1053.36+4927.16)=10299.7kN（2）.可变荷载组合值. 一层到三层. S=17.4×56=974.4 Qki=S×2.0=974.4×2.0=1978.8kn Ei=0.5 四层 Qki=974.4×0.2=194.88. Ei=0.5（3）.各层的重力荷载代表值 Ge=Gk+eQk=13590.2+0.2×1948.8=14564.6kN Ge=12999.9+0.5×1948.8=13973.6kN Ge=12999.2+0.5×1948.8=13973.6kN Ge=10299.7+0.5×197.88=10397.14kN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算结果如下图所示：4 结构基本自振周期计算4.1 确定框架计算简图框架的计算单元如图1-1所示，选取轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面至室外地面的高度为0.6 m，室内外高差为0.45m，因此基顶标高为-1.05m，二层楼面标高为3.9 m，故底层框架柱高为5.05m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.3 m。由此可绘出框架的计算简图，如图4-1所示。4.2 梁柱线刚度计算：对于现浇楼板：中框架梁取 边框架梁取各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算如下：因该榀框架结构对称，故只需计算半边结构表4-1 梁线刚度的计算层数类别14L-1300×6007200L-2250×5003000L-3300×6004000/L-4250×5004000/表4-2 柱线刚度的计算层次/15000243300框架结构的相对线刚度如图4-1所示 图4-1 计算简图 4.3 D值计算：表4-3 各层柱的D值及总D值计算层柱类型项目根数一层边框架边柱3.15/2.04=1.540.5856794边框架中柱（3.9+3.15）/2.04=3.460.7371484中框架边柱4.5/2.04=2.20.64626726中框架中柱（4.5+5.2）/2.04=4.750.7876382685661824层边框架边柱3.15×2/2×3.1=1.00.33112734边框架中柱(3.9+3.15)×2/2×3.1=2.270.53181054中框架边柱4.5×2/2×3.1=1.450.421434726中框架中柱(4.5+5.2)×2/2×3.1=3.130.61208372622374284.4 结构基本自振周期计算用假想顶点位移计算结构基本自振周期，计算结果见表4-4。表4-4 假想顶点侧移计算结果层次GiDi（N/mm） (m)ui（m）4103971039722374280.0050.0953139742437122374280.010.092139743834522374280.020.08114565529108566180.060.06结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数=0.6，则结构基本自振周期为：s5 多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为七度第一组，场地土为类，设计基本地震加速度为0.15g，故： 。 KN由于，故式中：衰减指数，在区间取0.9阻尼调整系数，取1.0所以， 。=0.31s1.4=0.49s故不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响。质点i的水平地震作用标准值、楼面地震剪力及楼面层间位移的计算过程见表5-1。其中：表5-1 ，和的计算层 (kN)(m)(kN·m)/(kN)(kN)(kN/m)(m)41039714.9154915.30.351404.551404.5522374280.000631397411.6162098.40.371484.812889.3622374280.00132139748.3115984.20.261043.383932.7422374280.00181145655.07282.50.01768.2214000.968660180.0046注：1）.只加入主体的顶层即第4层； 2）.顶端存在鞭端效应，表中计算时将顶端剪力值扩大了三倍，但增大的剪力部分不往下传递。表5-2 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（KN）D i（N/mm）（u）i （mm）hi（mm）e=（u）i /hi41404.5522374280.633001/555632889.3622374281.333001/256423932.7422374281.833001/183514000.968660184.650001/1087楼层最大位移与楼层层高之比：，满足位移要求。6 水平地震作用下框架内力计算柱端弯矩计算采用D值法，先分别计算各轴柱反弯点位置，计算结果见表6-1表6-1 各轴框架柱反弯点位置层次轴边柱的反弯点高度比轴中柱的反弯点高度比40.420000.420.450000.4530.450000.450.500000.5020.500000.500.500000.5010.550000.550.550000.55框架各柱剪力由公式求得，具体计算过程见表6-2。根据反弯点高度，由公式，可求得柱端弯矩，计算结果见表6-2。表6-2 横向水平地震作用下框架A柱剪力和柱端弯矩的计算层次hi（m）Vi（KN）D ij（N/mm）轴A柱Di1（N/mm）Vi1（KN）ky（m）（KN·m）（KN·m）43.34214223742820837393.130.4570.857.933.32890223742820837273.130.544.5544.5523.33933223742820837373.130.561.0561.0515.0400185660187638364.750.558199表6-3 横向水平地震作用下框架B柱剪力和柱端弯矩的计算层次轴B柱y43.34214223742814347391.450.4274.654 33.3289022374281434719 1.450.4534.528.2 23.33933 223742814347251.450.5041.2541.25 15.04001 8566018626729 2.20.5562.25 79.75 与中柱交接的梁 ，与边柱交接的梁 由此得梁端弯矩，计算过程见表6-3、6-4。横向水平地震作用下得弯矩图如图6-1所示。结合平衡条件，可得到横向水平地震作用下的剪力图和轴力图，如图6-2所示。横向水平地震作用下框架梁剪力的计算过程见表6-4。表6-4 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算层次边梁中梁柱轴力MlbMrblVbMlbMrblVb边柱N中柱N474.6 32.8 7.2 -14.9 37.95 37.953.0 25.3 -14.9 -10.4 388.5 47.53 7.2 -18.89 54.92 54.92 3.0 36.6 -33.79 -28.11269.45 49 7.2 -16.45 56.6 56.6 3.0 37.7 -50.24 -49.36 1103.5 65.9 7.2 -23.35 76.15 76.15 3.0 50.8 -73.77 -76.63 图6-1 地震作用下框架梁柱弯矩图（单位：kN）图6-2 地震作用下框架梁端剪力及柱轴力（单位：kN）7 恒荷载和活荷载作用下框架内力计算：7.1 计算单元的确定：计算单元宽度为4.0m，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。7.2 荷载计算： 7.2.1恒荷载计算 7.2.1.1屋面框架梁线荷载标准值 屋面恒荷载 5.35kN/m2 边跨(AB、BC跨)框架梁自重 ： 4.725kN/m 中跨（BC跨）框架梁自重： 3.28kN/m 因此作用在屋顶框架梁上的线荷载为： =4.725kN/m =3.28kN/m =5.35×4.0=10.7kN/m =5.35×3.0=8.03kN/m·7.2.1.2楼面框架梁线荷载标准值楼面恒荷载 4.41KN/m2边跨框架梁自重及梁侧粉刷 ： 4.725kN/m边跨填充墙自重： 0.24×(3.3-0.5)×19=12.768 kN/m中跨框架梁自重及梁侧粉刷： 3.28kN/m 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：=4.725+12.768=17.493kN/m=3.28kN/m=4.41×2.0=8.82kN/m=4.41×1.5=6.62kN/m7.2.1.3屋面框架节点集中荷载标准值a.A轴框架梁传来恒荷载标准值： 女儿墙自重标准值：900mm高240mm厚 0.9×4.0×0.24×19=16.42KN 粉刷： 0.9×0.02×2×4.0×17=2.45KN 边柱纵向框架梁自重：0.3 ×0.6×4.0×25=18.0KN 粉刷：0.02×(0.6-0.1)×2×4.0×17=1.36KN连系梁传来屋面自重：0.5×4.0×0.5×4.0×5.35=21.4kN顶层边节点集中荷载=59.63 KN/2=29.82KN由建筑图知，=75mm得=29.82×0.075=2.24kN.m b.B轴框架梁传来恒荷载标准值： 纵向框架梁自重： 0.25×0.5×4.0×25=12.5KN 粉刷：0.02×(0.5-0.1)×2×4.0×17=1.1KN连系梁传来屋面自重：0.5×（4.0+4.0-3.0）×1.5×5.35=20.06kN 0.5×4.0×2.0×5.35=21.4kN顶层中节点集中荷载=55.06KN/2=27.53KN=27.53×0.075=2.07kN.m7.2.1.4楼面框架节点集中荷载标准值a：A轴框架梁传来恒荷载标准值： 边柱纵梁自重及粉刷： 18.0+1.36=19.36KN 铝合金窗自重： 2.1×1.5×2×0.4=1.26KN 窗下墙体自重： 3.1×1.0×0.24×19=14.14KN 粉刷： 1.0×3.1×0.02×2×17=2.1KN 窗边墙体自重： 0.95×1.8×0.24×19=7.8kN 粉刷 ： 0.95×1.8×2×0.02×17=1.16kN 框架柱自重 ： 0.45×0.45×3.3×25=16.7KN 粉刷： 0.02×3.3×17×1.8=2.0kN 连系梁传来楼面自重： 0.5×4.0×0.5×4.0×4.41=17.64kN 中间层边节点集中荷载=82.16 KN/2=41.08KN=41.08×0.075=3.08kN.m b.B轴框架梁传来恒荷载标准值： 纵向框架梁自重及粉刷： 12.5+1.1=13.6KN 内纵墙自重： 4.0×3.3×0.24×19=60.2KN 粉刷： 4.0×3.3×0.02×2×17=9.0KN 门重： 2.1×1.2×（3.94-0.2）=9.4KN 框架柱自重： 16.7KN 粉刷： 2.0KN连系梁传来楼面自重：0.5×（4.0+4.0-2.5）×1.5×4.41=18.2kN 0.5×4.0×2.0×4.41=17.64kN 中间层中节点集中荷载=127.94KN/2=63.97KN=63.97×0.075=4.8kN.m7.2.2屋面活荷载计算：屋面为上人屋面，查得屋面活荷载标准值：2.0 kN/m2=1.0×4.0=4.0KN/m=1/4×4.0×7.2×1.0=7.2KN =1/2×3.0×4.0×1.0+1/4×4.0×7.2×1.0×1/2=9.6 KN7.2×0.075=0.54 kN.m9.6×0.075=1.44kN.m7.2.3楼面活荷载计算 楼面活荷载标准值 ：2.0kN/m2=1.0×3.0=3.0KN/m=1/2×4.0×1.5×1.0=3.0KN =6.75KN3.0×0.075=0.23kN.m6.75×0.075=0.5kN.m7.3内力计算7.3.1恒荷载作用下的内力分析 恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法，结构内力可用力矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一结构计算。7.3.1.1梁固端弯矩 恒载： 顶层各跨：= =×14×=60.48 kN.m=×8.3×=6.23kN.m =×8.3×=3.11kN.m其余层：