郑州市某某建设有限公司综合办公楼毕业设计.doc

郑州大学毕 业 设 计 题 目：郑州市某某建设有限公司综合办公楼入 学 年 月姓 名学 号专 业指 导 教 师完成时间 年 月 日目 录内容摘要4第一部分 工程概况及设计条件 5（一）建筑概况和结构类型 5（二）设计依据 5（三）平面布置 6（四）材料强度 6（五）构件及其它尺寸 6第二部分 重力荷载代表值计算 11（一）屋面及楼面的永久荷载标准值 11第三部分 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 15（一）横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 15（二）横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算16（三）等效节点集中风荷载 16第四部分 内力计算 16第五部分 竖向荷载作用下框架内力计算 23 （一）竖向框架内力计算 23（1）计算单元的选择确定 23 （2）荷载计算 24（3）竖向和荷载作用下梁端弯矩塑性调幅 30第六部分 内力组合 30第七部分 荷载截面设计 32（一） 框架梁 32（1）梁的正截面受弯承载力计算 34（2）梁的斜截面受剪承载力计算 35（二） 框架柱 36（1）剪跨比和轴压比验算 36（2）柱正截面承载力计算 36 （3）柱斜截面受剪承载力计算 39（三）框架梁柱节点核心区截面抗震验算 42第八部分 楼板设计 43（一）荷载计算 43 （1）按弹性理论计算 43（2）单向板计算 45（3）双向板按弹性计算 46 (二）配筋计算 48第九部分 楼梯设计 49（一）梯段板计算 49（1）荷载计算 49 （2）内力计算50（二）平台板计算 51（1）荷载计算 51（2）内力计算 51（三）平台梁计算 52（1）荷载计算 52（2）内力计算 52（3）截面计算 53第十部分 基础设计 54 内容摘要 本设计拟建的是一个框架结构的多层行政办公楼，总共有5层，底层4.5米，其它层4.2米，总面积为4696平方米。为了满足疏散和消防要求，共设有两部楼梯，两部电梯。房屋建筑图用AutoCAD来绘制。 结构方案在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,再利用顶点位移法求出自震周期，并根据底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接下来计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算。关键词： 框架结构; 房屋建筑设计; 结构设计; 抗震要求结构计算书第一部分 工程概况与设计条件（一） 建筑概况和结构类型郑州市某行政办公楼，地面以上为5层，无地下室，首层层高4.5m，其他层高4.20m，出屋面层为电梯机房，层高3.30m；首层室内外地面高差为0.45m，建筑物总高度为21.3m；建筑沿X方向的宽度为45.9m，沿Y方向的宽度为20.60m。根据建筑的使用功能、房屋的高度与层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑，该结构采用现浇钢筋砼框架结构体系。外墙厚为200mm，内墙厚为200mm,墙体均采用煤矸石空心砖，外墙保温材料采用60mm阻燃聚苯乙烯泡沫塑料保温板，屋面保温材料采用100mm阻燃聚苯乙烯泡沫塑料保温板，水泥珍珠岩找坡，室内建筑地面的主要做法为水泥细砂浆贴地面砖。（二） 设计依据建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001建筑工程抗震设防分类标准GB502232008建筑结构荷载规范GB500092012混凝土结构设计规范GB5000102010建筑抗震设计规范GB500112010建筑地基基础设计规范GB500072011高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32010新编高层建筑结构设计包世华主编，中国水利水电出版社，2003建筑抗震设计郭继武编，中国建筑工业出版社，2002土木工程专业毕业设计指导梁兴文主编，科学出版社，2003混凝土结构设计规范算例规范编委会，中国建筑工业出版社2003建筑结构静力计算手册 有关结构专业图集：03G1011、03G1012（三）平面布置 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 45900 （四）材料强度混凝土柱C40 混凝土梁C30 混凝土板C30钢筋 梁柱钢筋HRB335 HRB400梁柱其他钢筋及板筋HRB335（五） 构件其他尺寸确定1.板厚：板的厚度按构造要求取h1=5100/30=170mm h2=2800/30=94mm 取板厚为180mm2.梁截面初选主梁：取h 综上取h=900取b=300mm。 所以 主梁尺寸 b×h=300mm×900mm次梁：取h=500mm 取b=200mm 次梁尺寸： 电梯次梁： 3.框架柱：该建筑抗震等级为II级，其轴压比限值µN=0.8，各层的重力荷载代表值近似取15KN/ 中柱、边柱、角柱的恒荷载与活荷载综合分项系数均取1.25， 则：中柱：边柱：角柱：根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1-3层 600mm×600mm4-5层 500mm×500mm4.基础选用 基础，基础埋深 基础埋深取为1.7m基础高度取0.8m 框架计算简图如上所示，取顶层柱的形心作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底2-5层柱高即为层高，层底柱高从基础顶面取至一层板底即 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 5100 45900 横梁线刚度计算表类 别层 次Ec/(N/mm2)b×h/(mm×mm)I0/mm4L/mmEcI0/L/(N.mm)1.5 EcI0/L/(N.mm)2 EcI0/L/(N.mm)边横梁152.80×104300×90018.225×10984006.075×10109.12×101012.15×1010510010.02×101015.03×101020.04×1010走道梁152.80×104200×6003.6×10928003.6×10105.4×10107.2×1010柱线刚度计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)b×h/(mm×mm)Ic/mm4165503.25×104600×6001.08×10105.359×10102342003.25×104600×6001.08×10108.358×10104542003.25×104500×5000.521×10104.032×1010柱的侧移刚度一般层： 底层： 轴处框架柱侧移刚度=9.12/5.359=1.701 =(0.5+1.701)/(2+1.701)=0.595=N/ mm=9.12/8.358=1.09 =1.09/(2+1.09)=0.353=N/ mm=9.12/4.032=2.263 =2.263/(2+2.263)=0.531=N/ mm B轴处框架柱侧移刚度=(12.15+7.2)/ 5.359=3.612 =(0.5+3.612)/(2+3.612)=0.733=N/ mm=(12.15+7.2)/8.358=2.315 =2.315/(2+2.315)=0.537=N/ mm=(12.15+7.2)/4.032=4.8 =4.8/(2+4.8)=0.706=N/ mm C轴处框架柱侧移刚度=(7.2+20.4)/5.359=5.151 =(0.5+5.151)/(2+5.151)=0.791=N/ mm=(7.2+20.4)/8.358=3.303 =3.303/(2+3.303)=0.623=N/ mm=(7.2+20.4)/4.032=6.845 =6.845/(2+6.845)=0.774=N/ mm D轴处框架柱侧移刚度=15.03/5.359=2.805 =(0.5+2.805)/(2+2.805)=0.688=N/ mm=15.03/8.358=1.752 =1.752/(2+1.752)=0.467=N/ mm=15.03/4.032=4.957 =4.957/(2+4.957)=0.713=N/ mm表10 框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱中柱16根4根16根4根452.2630.531182064.9750.713244464.8000.706242056.8450.7442653793394231.090.353250881.7520.467331912.3150.537389880.8220.2914427814154511.7010.595111482.8050.688128913.6120.733137335.1510.7911482152593横向框架层间侧移刚度层次12345525931415451415459339493394=>0.7=>0.7故该框架为规则框架。第二部分：重力荷载代表值计算1、 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人） 4厚SBS改性沥青防水层 0.35 20厚1：3水泥砂浆防水层 201.：10水泥珍珠岩找坡层（平均厚度取150mm） 4100厚阻燃聚苯乙烯泡沫塑料保温板 0.52厚SBS改性沥青隔气层 0.0520厚1：3水泥砂浆找平层 20180厚现浇钢筋混凝土层面板 2520厚混合砂浆抹面刮大白 17 合计： 6.691-5层楼面瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55180厚现浇混凝土板 2520厚混合砂浆抹面刮大白 17合计： 5.392、 屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0楼面活荷载标准值 2.0屋面雪荷载标准值 0.353、 板梁柱、墙、窗、门重力荷载计算梁柱课根据荷载尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载。具体计算结果如下表 梁柱重力荷载标准值（板底梁）层次类别b(m)h(m)(KN/m2)g(KN/m)li(m)nGi(KN)Gi(KN)1框架梁0.30.90251.057.0888.4201190.782687.445.1361301.36中次梁0.20.60251.053.155.12151.489边次梁0.20.6251.053.157.4232.13电梯次梁0.20.5251.052.6252.225211.68柱0.60.6251.059.456.550402475.95163.342、3框架梁0.30.9251.057.0888.4201190.782687.445.1361301.36中次梁0.20.6251.053.155.12151.489边次梁0.20.6251.053.157.4232.13电梯次梁0.20.5251.052.6252.225211.68柱0.60.6251.059.454.2401587.64275.044-5框架梁0.30.9251.054.7256.920652.052687.445.4461499.72中次梁0.20.6251.052.9535.79151.49边次梁0.20.6251.052.9537.3518390.682电梯次梁0.20.5251.052.6252.25212.403柱0.50.5251.056.574.2401103.763791.2板重力荷载标准值板面积（8.42+2.8+0.6）（5.19+0.6）=20.246.5=939.3 m屋面板恒荷载标准值939.36.69=6263.85KN楼面板恒荷载标准值939.35.39=5046.66KN楼面板活荷载标准值939.32.0=1872.6 KN雪荷载939.30.35=328.76 KN墙体重力荷载标准值粘土砖空心砌块 15聚苯乙烯泡沫塑料 0.5水泥粉刷墙面 18石灰纸筋粉刷墙面 17外墙体为200mm厚粘土空心砖，外墙面做60mm厚保温苯板，外墙刷水泥粉刷为20mm厚，内粉刷为20mm厚石灰纸筋，粉刷则外墙单位墙面重力荷载为0.215+0.60.5+0.0218+0.0217=4.0内墙为200mm厚粘土空心砖，双面粉刷为20mm 厚石灰纸筋粉刷则内墙单位墙体重力荷载为0.215+0.0217+0.0217=3.68外墙长度为2(8.42+2.8+0.32)+2(5.19+0.32)=48.24+93=141.24m底层、外墙高为6.55-0.9=5.65m2、3层外墙高为4.2-0.9=3.3m4、5层外墙高为4.2-0.9=3.3m底层外墙面积（除门窗洞口）141.245.65-10.5-86.4-8.64-3.6=688.87m底层外墙重力荷载标准值688.874.0=2755.47KN二五层外墙面积（除门窗洞口）141.243.3-103.68-5.4-3.6=353.42 m二三层外墙重力荷载标准值353.424.0=1413.65 KN底层内墙高为6.55-0.9=5.65m二三层内墙高为4.2-0.9=3.3 m四至五层内墙高为4.2-0.9=3.3 m底层内墙长为（8.4-0.6）82+（5.1-0.6）82=196.8m二五层内墙长为（8.4-0.6）82+（5.1-0.6）82=196.8m底层内墙面积（除门窗洞口）196.8 5.65-2.218=1072.32m底层内墙重力荷载标准值1072.323.68=3946.14KN二五层内墙面积（除门窗洞口）196.8 5.65-2.218=1072.32m二五层内墙重力荷载标准值1072.323.68=3946.14 KN门窗重力荷载标准值查荷载规范得钢框玻璃窗 0.45钢铁门 0.45木门 0.2门、窗重力荷载构件标号尺寸(mm×mm)KN/m2G/KN构件标号尺寸(mm×mm)KN/m2G/KN门M-13.03.60.44.32窗C-11.81.00.40.72M-21.82.40.41.73C-22.42.40.42.3M-31.02.20.40.081m高女儿墙自重 141.2414.0=564.96 KN出屋面各构件重力荷载标准值 柱：30.6254=108 KN 梁：(7.5-0.6)X0.3X0.55X4X25=113.85 KN 墙：(7.5+6-1.2)X3X2X4.75-(1.5X2.1+1.5X1.5)X4.75=91.2 KN板： 0.1X25=164.025KN门窗：（1.52.1+1.51.5）0.45=2.43 KN合计： 479.505 KN出屋面重力荷载标准值 479.5052=959.01KN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值=5163.34+2755.47+3946.14+5046.66+1872.6/2=17847.91KN=4275.04+5046.66+1413.65+3946.14+1872.6/2 =15617.8 KN=3791.2+5046.66+1413.65+3946.14+1872.6/2=14283.9KN=3791.2+6263.85+1413.65+3946.14+328.76+564.96+1872.6/2=17244.86KN =959.01KN G6=959.01KN =17244.86KN =14283.9KN =15617.8 KN =15617.8 KN=17847.91KN第三部分 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（一） 横向水平地震作用框架结构的内力和侧移计算查规范的郑州地区7度区，II类场地，一组，丙类建筑，多遇地震（1） 横向自振周期计算将折算到主体结构的顶层即：=959.01结构顶点侧移由，（）=；计算，计算过程见下表，其中第5层的为和之和。结构顶点的假想侧移计算层次Gi/KNVGi/KN/(N/mm)518203.8718203.87933940.202.89414283.932487.77933940.352.69315617.848105.571415450.342.34215617.863723.371415450.452.00117847.9181571.28525931.551.55 计算第一自振周期T1,其中的量纲为m，取=0.7，则:T1=1.7×0.7×(2.89/1000)1/2=0.064s（2） 水平地震作用及楼层地震剪力计算 结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值计算如下：=0.85×（17847.91+15617.8+15617.8+14283.9+18203.87) =0.85×81571.28=69335.59KN不考虑顶部附加水平地震作用。（三） 横向风荷载作用下框架内力和位移计算（1） 风荷载标准值基本风压由荷载规范查得=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面）C类地区，查表得=0.44，查表得=1.375取设计图中整栋楼的横向框架，其负载宽度为21.3m，由下式得沿房屋高度的分布风荷载标准值q(z)=21.3×0.65zsz=13.845zsz.根据各楼层的标高处的高度Hi,查表得出z代入上式得各楼层标高处的q(z)。 沿房屋高度分布风荷载标准值层次HiHI/Hzzq1(z)/(KN/M)q2(z)/(KN/M)521.310.8681.38134.2221.39417.10.8030.8031.34430.8119.26312.90.6060.7401.29927.4417.1528.70.4090.7401.21325.6216.0114.50.2120.741.12723.8114.88（四）等效节点集中风荷载荷载规范规定：对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构应采用风振系数z来考虑风压脉动的影响。H=21.3m<30m。H/B=21.3/20.2=1.82<1.5。由此风荷载可忽略不计。 第四部分 内力计算内力计算： 计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为5.1m 。由于房间内布置又次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图 中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和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15层的纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 荷载计算 恒载计算注：、´、 ´´横梁（包括上面的墙重）板传给横梁的梯形荷载、´、´纵梁直接传给柱的恒载，包括梁自重楼板重和纵梁所承担的墙重。对5层：= ´´= 6.431KN/m ´= 4.134 KN/m =5.88×(3.6-0.35)=19.11 KN/m=5.88×（+6.891×7.2+5.88×(3.6+7.2) ×1.8×+3.281×7.2×=156.68 KN´=5.88×(×3.6×1.8×2)+6.891×7.2+5.88×(2.4+6.0) ×1.8×+3.281×6.0×=142.01 KN=5.88×(×3.6×1.8×2)+6.891×7.2+5.88×(3.6+7.2) ×1.8×+3.281×7.2×+5.88×(1.35×7.2) =213.83 KN´=5.88×(×3.6×1.8×2)+6.891×7.2+5.88×(2.4+6.0) ×1.8×+3.281×6.0×+5.88×(1.35×7.2)=199.17 KN对34层：=6.431+2.28×(3.6-0.7)=13.043 KN/m´=4.134 KN/m ´´=6.431 KN/m=4.04×(3.6-0.35)=13.13 KN/m=4.04××3.6×1.8×2+6.891×7.2+2.93×(7.2-0.7) ×(3.6-0.75)+4.04×(3.6+7.2) ×1.8×+3.281×7.2×+2.28×7.2×(3.6-0.5) ×+24.75=228.35 KN=4.04××3.6×1.8×2+6.891×7.2+2.28×(7.2-0.7)×(3.6-0.75)+ 4.04×(3.6+7.2) ×1.8×+3.281×7.2×+2.28×7.2×(3.6-0.5) ×+24.75+4.09×1.35×7.2=256.06 KN´=4.04××3.6×1.8×2+6.891×7.2+2.93×(7.2-0.7)×(3.6-0.75)+ 4.04×(2.4+6.0) ×1.8×+3.281×6.0×+24.75=192.21 KN´=4.04××3.6×1.8×2+6.891×7.2+2.28×(7.2-0.7)×(3.6-0.75)+ 4.04×(2.4+6.0) ×1.8×+3.281×6.0×+24.75+4.09×1.35×7.2=219.92 KN 对1 2层：=13.043 KN/m ´=4.134 KN/m ´´=6.431 KN/m =13.13 KN/m=239.24-35.64+48.51=252.11 KN =266.95-35.64+48.51=279.82 KN´=203.10-35.64+48.51=215.97 KN ´=230.81-35.64+48.51=243.68 KN=252.11×0.1=25.21 KN.m ´=´=215.97×0.1=21.60 KN.m 活载计算对5层： =3.6×2=7.2 KN/m=3.6×1.8××2×2+(3.6+7.2) ××1.8×2=32.40 KN=12.96+1.35×7.2×2+(3.6+7.2) ××1.8×2=51.84 KN ´=3.6×1.8××2×2+ (2.4+6.0) ××1.8×2=28.08 KN´=3.6×1.8××2+ (2.4+6.0) ××1.8+1.35×7.2 ×2=47.52 KN同理，在屋面雪荷载作用下：=0.35×2=0.70 KN/m=5.67 KN =9.07 KN ´=4.91 KN ´=8.32 KN对3-4层： =3.6×2.34=8.424 KN/m=3.6×1.8××2+(3.6+7.2) ××1.8 ×2.34=37.91 KN=3.6×1.8××2+1.35×7.2 +(3.6+7.2) ××1.8 ×2.34=60.65 KN´=3.6×1.8××2+(2.4+6.0) ××1.8 ×2.34=32.85 KN´=3.6×1.8××2+1.35×7.2 +(2.4+6.0) ××1.8 ×2.34=55.60 KN对12层： =8.424 KN/m =37.91 KN =60.65 KN ´=32.85 KN ´=55.60 KN=37.91×0.1=3.79 KN.m ´=´=32.85×0.1=3.29KN.m横向框架恒载汇总表层次KN/m´KN/m´´KN/mKN/mKNKN´KN´KN KN.m´KN.m513.0434.1346.43113.13228.35256.06192.21219.92003413.0434.1346.43113.13239.24266.95203.10230.8111.9610.161213.0434.1346.43113.13252.11279.82215.97243.6825.2121.60横向框架活载汇总表层次 KN/mKNKN´KN´KN KN.m´KN.m57.20(0.70)32.40(5.67)51.84(9.07)28.08(4.91)47.52(8.32)00348.42437.9160.6532.8555.601.901.64128.42437.9160.6532.8555.603.793.29注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨A柱B柱C柱D柱=-=-=-582.415.5846.87-0.094.42-0.4482.3292.5047.5947.311949.081984.722214.952250.591764.291799.931574.041609.68482.415.5846.87-0.144.53-0.4282.2792.6647.5047.292306.232341.872610.202645.842078.242113.881860.071895.71382.415.5846.87-0.053.36-0.2882.3691.4048.8147.152663.472712.273004.193052.992393.502442.302145.962194.76282.415.5846.870.512.390.1782.9289.8750.2346.703047.303096.103422.683471.482736.212785.012457.432506.23182.415.5846.870.433.82-1.2282.8491.3847.4148.093431.053512.573842.683924.203076.103157.622770.292851.81注：V以向上为正；N以受压为正表6-1-4 活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨A柱B柱C柱D柱=-=-=-=522.74017.69-0.050.91-0.0522.6923.7016.7317.74354.20（310.13）495.84（433.85）422.77（379.48）295.50（258.90）422.74017.690.010.95-0.0422.7523.6816.7017.73414.86（370.78）580.17（518.18）495.07（451.78）346.08（309.48）322.74017.69-0.020.70-0.0522.7223.4616.9417.74475.49（431.43）664.28（602.29）567.61（524.32）396.67（360.07）222.74017.690.070.450.4422.8123.1217.6817.25536.21（492.14）748.05（686.06）640.89（597.60