某办公楼毕业设计.doc

第1章 设计基本资料1.1 工程概况拟建一栋框架结构办公楼，总建筑面积约4082.4平方米。设计年限为50年。结构类型：主体结构-钢筋混凝土框架结构5层，底层高为3.95m，二至五层层高3m，室内外高差0.45m（共设3个台阶各0.15米）。基础选用独立基础。该办公楼主要用于商务办公。楼内设有两个楼梯，楼梯布置均已符合消防、抗震要求。1.2 设计条件1、基本风荷载（由指导老师规定）：0.55KN/m22、基本雪荷载（由指导老师规定）：0.2KN/m23、地质、水文及气象资料：(1)土质属二类场地土，地面粗糙度属B类。(2)海拔高度2.8m。(3)常年东南风。4、地震设计烈度（由指导老师规定）：按7度抗震防设，抗震等级为三级，抗震设计分组为第一组，设防基本地震加速度值为0.15g。表1.1 建筑底层一览表序号岩土名称土层深度厚度范围地基土承载力(kpa)压缩模量(mpa)1杂填土0.0-1.21.2/2粉土1.2-2.00.82505.03中粗砂2.0-4.82.83009.54砾砂4.8-15.010.235021.0材料：填充墙为240mm厚空心砌块，中间隔墙为120mm厚轻质空心隔墙。柱、梁、板均为C30；钢筋：HRB335 fy=300 N/mm³。831.3建筑设计任务及要求1、任务：根据施工概况进行建筑物的整体设计，将建筑物的各层平、立，剖，以及详图绘成电子图纸。2、要求：准确的描述设计的建筑物的功能，并结合所学过的知识进行设计、计算。1.4结构设计任务及要求1、任务：在完成建筑物的建筑设计之后，进行结构的承载力计算，进行建筑物各承重构件的正截面，斜截面等计算。2、要求：根据所学过的专业知识进行构件的计算，并且使建筑物可以满足所需要的功能，使用年限，经济指标，抗震要求等。第2章 建筑设计总说明2.1平面设计2.1.1平面布置1、总平面布置：根据所需要建设的批发楼所处的位置，将对所要建设的商业批发楼进行施工平面布置，详图见建施总平面布置图。2、建筑结构方案：对于建筑物的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构，和桩基础，具体见结构施工图。3、平面组合：对于办公楼来说，要保证其用途，并且符合经济合理的要求，在平面布置上符合抗震和消防的要求。在消防方面，楼梯的布置和走廊的长度、宽度均已符合设计规范要求。4、交通组织及防火疏散设计：在垂直的交通方面，在适合的位置都已设置了楼梯，并加设了消防通道。5、采光通风：对于该建筑物的性质，所以将窗台安排到适当的高度，以保证有足够的采光，通风畅通。2.1.2柱网布置纵向选择6.6m的柱距，横向选择6.3m的柱距，走廊选择3m的柱距。2.2剖面设计2.2.1房间各部分高度1、层高：底层至四层层高3m，顶层层高3m。2、室内外高差：0.45m。3、窗面及窗高: 窗面为5.5m，窗高为2.4m。2.2.2屋面构造说明现浇40厚细石混凝土防水层：SBS改性沥青防水卷材找平层：20厚1:3水泥砂浆找坡层：100-400厚（2%找坡）膨胀珍珠岩保温层：50厚水泥混凝土石制品结构层：130厚现浇钢筋混凝土楼板抹灰层：20厚混合砂浆纸筋石灰面2.2.3楼面构造说明面层：小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板抹灰层：20厚混合砂浆纸筋石灰面2.3墙体构造设计1、外墙面(1)240mm厚烧结空心砖及贴砖(2)保温层：80厚矿渣水泥(3)两面10mm厚混合砂浆抹灰2、内墙面(1)240mm厚烧结空心砖及贴砖(2)两面10mm厚混合砂浆抹灰2.4屋顶排水及楼梯剖面设计本建筑设计中屋面利用材料找坡2%，采用有组织排水（女儿墙外排水），为了满足各个落水管的排水面积不大于200m2,共设4个落水管。楼梯踏步面层要求耐磨、美观、防滑，便于清扫，踏步面层应设有防滑条，本设计采用在踏步边缘40mm处设10mm宽的1：1水泥钢砂防滑条。2.5立面设计墙体外墙为240mm厚空心砌块墙。墙底150高墙地砖踢脚。台阶室外台阶踏步高150mm，宽300mm,设3个踏步，满足室内外高差450mm。散水（1）100mm厚1：2：3细实混凝土撒1：1水泥沙子压实抹光（2）150mm厚3：7灰土（3）素土夯实向外坡度5第3章 结构设计3.1 结构柱网布置图2.1 结构柱网布置图3.2 结构构件截面尺寸初估3.2.1 板的截面尺寸AB、CD 短向跨度6300m 取板厚130mm 则h/L=130/6300=0.0206 满足要求 故可选h=130mmBC 短向跨度3m 取板厚100mm 则h/L=100/3000=1/30 满足要求 故可选h=100mm1、框架梁截面尺寸的确定横向框架梁，考虑抗震，L=6600，选h=(l/8-1/12)，取h=650mm， b=(1/2-1/30), 取b=300mm 纵向框架梁， 考虑抗震，L=6300， 选h=(l/8-1/12)，取h=600mm b=(1/2-1/3), 取b=300mm 走道梁，L=3000，选h=l/10L=300mm, 取h=500mm，b=250mm，此时h/b=2.0 梁截面尺寸及各层混凝土强度等级 表3.1层次混凝土强度等级横梁(b*h)纵梁(b*h)AB，CD跨BC跨2-5C30300*600250*400300*6001C30300*600250*400300*6003.2.2 梁的截面尺寸横向框架梁 L1：h=(1/81/12)L=825550mm 取600mm b=(1/21/3)h=300mm200mm 取300mm L3：h=(1/81/12)L=300200mm 取400mm b取250mm纵向框架梁 L2：h=(1/81/12)L=600375mm 取500mm b=(1/21/3)h=250mm150mm 取250mm L4：h=(1/81/12)L=490325mm 取500mm b取250mm3.2.3 柱的截面尺寸柱截面尺寸可根据柱的轴压比限值按下列公式估算： ，式中： N-柱组合的轴压设计值；F-简支状态计算的每层柱的负载面积，由本柱与相邻柱之间距离的一半来计算负荷面积；gE -折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1214KN/m2此处取14 KN/m；-考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，取1.3；n-验算截面以上楼层层数； AC -为柱截面面积；fC-混凝土轴心抗压强度设计值；-框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级，分别取0.7，0.8和0.9。b*h=500mm*500mm，N=10.6*6*6.6*5=2098.8KN，扩大1.1倍，有N=2308.7KNNAfc=500*500*0.8*14.3=2860KN > 2308.7KN 所以，符合要求。柱截面为正方形，取柱截面为b×h=500mm500mm，均满足上式要求。3.3计算单元的选取取轴线为计算单元，计算简图如图3.2图3.2 计算单元简图3.4 框架梁、柱线刚度计算及计算简图3.4.1 线刚度计算柱线刚度计算H1=3+0.5+0.45=3.95m；H2H5=3m表3.2 柱线刚度层次截（mm）柱高H(mm)E（N/mm2）（mm4）（N·mm）底层500×50039503.0×1045.2×1091.32×106E25层500×50030003.0×1045.2×1091.73×106E梁线刚度计算表3.2 梁线刚度跨度L(mm)截面(mm2)E（N/mm2）(mm4)边框架梁（N·mm）中框架梁（N·mm）6600300×6003.0×1045.4×1091.23×106E1.64×106E3000250×4003.0×1041.33×1096.67×105E8.89×105E3.4.2 计算简图令i底层柱=1，则其余各构件的相对线刚度为： i25层柱=(1.73×106E)/(1.32×106E)=1.31 i梁L1=(1.64×106E)/(1.32×106E)=1. 24 i梁L3=(8.89×105E)/(1.32×106E)=0.67图3.3框架结构梁，柱尺寸及相对线刚度第4章 荷载统计4.1 竖向恒载统计屋面现浇40厚细石混凝土 0.04m×22KN/m2=0.88KN/m2防水层:SBS改性沥青防水卷材 0.4KN/m2找平层：20厚1:3水泥砂浆 0.02m×20KN/m2=0.4KN/m2找坡层：100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 （0.1+0.14）/2×7=0.84KN/m2保温层：50厚水泥混凝土石制品 0.05m×6KN/m2=0.3KN/m2结构层：130厚现浇钢筋混凝土板 0.13m×25KN/m2=3.25KN/m2抹灰层：20厚混合砂浆纸筋石灰面 0.01m×18KN/m2=0.36KN/m2合计6.43KN/m2标准层楼面面层：小瓷砖地面(包括水泥粗砂打底) 0.6KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m×25KN/m2=2.5KN/m2抹灰层：20厚混合砂浆 0.02m×18KN/m2=0.36KN/m2 合计3.46 KN/m24.2 竖向活载统计根据荷载规范查得： 不上人屋面：0.5KN/m2 ；楼面 2.0KN/m2 (办公楼)雪荷载：0.2KN/m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大值。4.3 梁，柱，墙，门窗重力荷载统计（1）梁自重：（横向框架梁）办公室：（300mm*600mm） 0.3×0.6×25=4.5 KN/m10mm厚水泥砂浆 0.01×17×(0.6-0.1)×2+0.3)=0.221KN/m合计 4.721KN/m走廊：（250mm*400mm） 0.25×0.4×25=2.5 KN/m10m厚水泥砂浆 0.01×17×(0.4-0.1)×2+0.25)=0.1445KN/m合计 2.64KN/m纵向框架梁（300mm*600mm） 0.3×0.6×25=4.5 KN/m10mm厚水泥砂浆 0.01×17×(0.6-0.1)×2+0.3)=0.221KN/m合计 4.721KN/m（2）柱自重：（500mm*500mm） 0.5×0.5×25=6.25 KN/m10mm厚水泥砂浆 0.01×17×0.5×4=0.34KN/m合计 6.59KN/m外墙240mm厚烧结空心砖及贴砖 0.24×18+0.5=4.82 KN/m保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16 KN/m两面10mm厚混合砂浆抹灰 0.01×17×2=0.34 KN/m合计 6.32KN/m内墙240mm厚烧结空心砖及贴砖 0.24×18+0.5=4.82 KN/m两面10mm厚混合砂浆抹灰 0.01×17×2=0.34 KN/m合计 4.66KN/m门窗自重铝合金门窗0.3 KN/m2 木门0.2 KN/m2 大门0.45 KN/m2第5章 竖向荷载作用下内力计算5.1 均布荷载AB，CD轴间框架梁(梁自重：4.721KN/m)屋面：恒荷：6.43×3×1-2×(3/6.6)2+(3/6.6)3×2=26.26KN/m 活荷：0.5×3×1-2×(3/6.6)2+(3/6.6)3×2=2.04 KN/m楼面：恒荷：3.46×3×1-2×(3/6.6)2+(3/6.6)3×2=14.131 KN/m 活荷：2.0×3×1-2×(3/6.6)2+(3/6.6)3×2=8.168 KN/mBC轴间框架梁(梁自重：2.64KN/m)屋面：恒荷：5/8×6.43×3×2=24.11 KN/m 活荷：5/8×0.5×3×2=1.875 KN/m楼面：恒荷：5/8×3.46×3×2=12.975 KN/m 活荷：5/8×2×3×2=7.5 KN/mAB，CD轴间框架梁均布荷载屋面：恒载=26.26+4.721=30.98 KN/m 活载=2.04 KN/m楼面：恒载=14.131+4.721+4.66=23.512KN/m活载=8.168 KN/mBC轴间框架梁均布荷载屋面：恒载=24.11+2.64=26.75KN/m 活载=1.875 KN/m楼面：恒载=12.975+2.64=15.615 KN/m活载=7.5 KN/m5.2 集中荷载5.2.1 恒荷载作用下内力计算，轴上AB，CD跨梁线荷载5层： 梁自重：4.721 KN/m 屋面板传给梁 6.43×3×1-2×(3/6.6)2+(3/6.6)3×2=26.26KN/m 26.26+4.721 = 30.98 KN/m14层： 23.512 KN/m ，轴AB，CD跨梁端剪力5层：0.5×30.98×6.6=102.23 KN；14层：0.5×23.512×6.6=77.59 KN，轴上BC跨梁线荷载5层：26.75 KN；14层：15.615 KN，轴上BC跨梁端剪力5层：0.5×26.75×3=40.125KN；14层：0.5×15.615×3=23.42 KNA，D轴之间荷载梁自重：2.64 KN/m；5层：6.43×5/8×3=12.06 KN/m；合计：2.64+12.06=14.7 KN/m轴传来的跨中集中荷载 102.23 KN14层(楼板传给梁)：5/8×3.46×3=6.49 KN/m +梁自重+墙荷载+门窗 6.46+2.64+6.32+0.3×2.7 = 16.26 KN/m轴传来的跨中集中荷载 77.59 KNA，D轴之间荷载梁自重：2.64 KN/m；5层：6.43×5/8×3=12.06KN/m；合计：2.64 + 12.06 =14.7 KN/m轴传来的跨中集中荷载 102.23 KN14层(楼板传给梁)：5/8×3.46×3=6.49 KN/m +梁自重+墙荷载+门窗 6.49 + 2.64 + 6.32 +0.3×2.7 = 16.26 KN/m轴传来的跨中集中荷载 77.59 KNB，C轴之间荷载5层：梁自重：2.64 KN/m屋面板传给梁 6.43×3×1-2×(3/3)2+(3/3)3+12.06=12.06 KN/m 合计：2.64+12.06=14.7KN/m轴传来跨中集中荷载 40.125 KN14层(楼板传给梁) 梁自重：2.64 KN/m3.46×3×1-2×(3/3)2+(3/3)3+6.49+2.64+4.66+0.2×1=13.99 KN/m轴传来跨中集中荷载 23.42 KNB，C轴之间5层：14.7 KN/m轴传来跨中集中荷载 40.125 KN14层：13.99 KN/m轴传来跨中集中荷载 23.42 KN轴，A轴集中荷载5层：P=(0.5×16.26×3 + 0.5×102.23)×2 = 151.01 KN15层：P=(0.5×16.26×3 + 0.5×77.59)×2 + 6.59 = 132.96 KN轴，B轴集中荷载5层：P=(0.5×14.7×3 + 0.5×40.125)×2 =84.23 KN14层：P=(0.5×14.7×3 + 0.5×23.42)×2 + 6.59 = 74.11 KN轴，C轴集中荷载5层：P=(0.5×14.7×3 + 0.5×40.125)×2 =84.23 KN 14层：P=(0.5×14.7×3 + 0.5×23.42)×2 + 6.59 = 74.11 KN轴，D轴集中荷载5层：P=(0.5×16.26×3 + 0.5×102.23)×2 = 151.01 KN15层：P=(0.5×16.26×3 + 0.5×77.59)×2 + 6.59 = 132.96 KN 图5.1 框架结构竖向荷载受力图(恒)5.2.2活荷载作用下内力计算，轴AB，CD跨梁线荷载5层：2.04KN/m ； 14层：8.168 KN/m，轴AB，CD跨梁端剪力5层： 0.5×2.04×6.6 = 6.732KN；14层：0.5×8.168×6.6 = 26.95KN，轴BC跨梁端剪力5层： 0.5×1.875×3 =2.81 KN；14层：0.5×7.5×3 = 11.25KND轴之间荷载5层：5/8×3×0.5 =0.94 KN/m轴传来跨中集中荷载6.732 KN14层：5/8×2×3 = 3.75 KN/m轴传来跨中集中荷载26.95 KNA，D轴之间荷载5层：0.94 KN/m；轴传来跨中集中荷载6.732KN15层：3.75 KN/m；轴传来跨中集中荷载26.95 KNB，C轴之间荷载5层：屋面板传给梁0.5×3×1 - 2×(3/3)2 + (3/3)3 + 0.94 = 0.94 KN/m轴传来跨中集中荷载2.81 KN15层：楼面板传给梁2×3×1 - 2×(3/3)2 + (3/3)3 + 3.75 = 3.75 KN/m轴传来跨中集中荷载11.25 KNC轴之间荷载5层：0.94 KN/m；轴传来跨中集中荷载2.81 KN14层：3.75 KN/m；轴传来跨中集中荷载11.25 KN轴，A轴集中荷载5层：P=(0.5×0.94×3 + 0.5×6.732)×2 = 9.55 KN14层：P=(0.5×3.75×3 + 0.5×26.95)×2 = 38.2 KN轴，B轴集中荷载5层：P=(0.5×0.94×3 + 0.5×2.81)×2 = 5.63 KN14层：P=(0.5×3.75×3 + 0.5×11.25)×2 = 22.5 KN轴，C轴集中荷载5层：P= 5.63 KN；14层：P= 22.5 KN轴，D轴集中荷载5层：P= 9.55 KN；14层：P= 38.2 KN图5.2 框架结构竖向荷载受力图(活)5.3 竖向荷载作用下弯矩剪力计算 图5.3 竖向荷载作用下的弯矩剪力计算梁 MA = 0；MA = 1/2ql2 + QBl + MBQB = (MA-MB) - 1/2ql2 / lMB = 0；MB = MA + 1/2ql2 - QAlQB = (MA-MB) - 1/2ql2 / l柱 MC = 0QD = -（MC+MD）/ h MD = 0Qc = -（MD+MC）/ h5.4 竖向荷载作用下的轴力计算，包括梁传来的荷载及柱自重柱上端轴力 = 与柱上端相连的梁在与柱连接处的剪力之和 + 作用在该处的集中力之和；柱下端轴力 = 柱上端轴力 + 上下端之间的柱子自重(活荷载作用下不加柱子自重)5.5 绘内力图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.610.390.330.50.17偏心矩偏心矩-112.45112.45-20.168.5943.85-30.47-46.17-15.6915.08-9.6421.92-12.523.322.12-3.1-4.7-1.5986.89-86.89100.8-63.39-37.38上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.2210.210.340.340.11-85.3585.35-11.732.4332.4320.48-15.46-25.04-25.04-8.134.2916.22-7.7310.24-23.08-12.52-16.26-16.26-10.265.338.628.622.7850.4632.39-82.8585.46-39.5-28.94-17.02上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.240.210.340.340.11-85.3585.55-11.732.4332.4320.48-15.46-25.04-25.04-8.116.2216.22-7.7310.24-12.52-12.52-9.38-9.38-5.933.15.035.031.6339.2739.27-78.5483.23-32.53-32.53-18.17上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.240.210.34 0.340.11-85.3585.35-11.732.4332.4320.48 -15.46 -25.04-25.04-8.116.2217.49-7.7310.24-12.52-13.255-9.879.87-6.243.265.285.281.7138.7840.05-78.8483.29-32.28-33.01-18.09 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.470.330.260.220.360.290.13-85.3585.35-11.734.9928.1622.19-16.2-26.51-15.46-9.5716.22-8.111.09-12.52-3.32-2.67-2.11-0.31-0.51-0.41-0.1847.8925.49-13.2879.93-39.54-15.87-21.4512.75-7.94图5.4 恒荷载作用下弯矩二次分配法计算图5.5 恒荷载作用下弯矩图图5.6恒荷载作用下的剪力图图5.7 恒荷载作用下轴力图4.7 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.610.390.330.50.17偏心矩偏心矩-7.417.410.714.522.88-2.21-3.44-1.175.63-1.111.44-4.56-2.76-1.761.021.560.537.39-7.397.66-6.44-1.35上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.240.210.340.340.11-29.6529.65-2.8111.2711.277.12-5.64-9.13-9.13-2.952.285.64-2.883.56-1.72-4.56-1.91-1.91-1.20.570.920.920.2911.6415-26.6128.74-9.93-12.77-5.47上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.240.210.340.340.11-29.6529.65-2.8111.2711.277.12-5.64-9.13-9.13-2.955.645.64-2.823.56-4.56-4.56-3.21-3.21-2.031.161.891.890.613.713.7-27.3828.73-11.8-11.8-5.16上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.380.380.240.210.340.340.11-29.6529.65-2.8111.2711.277.12-5.64-9.13-9.13-2.955.646.08-2.823.56-4.56-4.83-3.38-3.38-2.141.221.981.980.6413.5313.97-21.4928.79-11.71-11.98-5.12上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.410.330.260.220.360.290.13-29.6529.65-2.8112.169.787.71-5.9-9.66-7.78-3.485.64-2.953.86-4.56-0.2-0.09-1.1-0.88-0.690.150.25-7.98-6.3816.78.61-25.5827.46-14.474.45-3.99图5.8 活荷载作用下弯矩二次分配法计算 图5.9 活荷载作用下弯矩图图5.10 活荷载作用下剪力图 图5.11 活荷载作用下轴力图第6章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1 重力荷载代表值多层及高层房屋集中到楼盖及屋盖处的重力荷载代表值为：Gi=恒荷载+0.5活荷载。为简化计算，楼面以下本层的柱、墙自重及楼面荷载集中在楼盖处；顶层的柱、墙自重（取一半），屋面荷载、女儿墙全部集中在屋盖处。顶层总重G4屋面 6.43×50.4×16.2=5249.97梁 (6.3×4.721×32)+6.6×4.721×18+3×2.64×9=1583柱（一半） 0.5×6.59×9×4=118.62墙（一半）3×0.5×(50.4+16.2)×2×6.32+4.66×(50.4+(50.4-2.1×2-5.8)+6.6×18)=2727.84活荷载 0.5×0.5×50.4×16.2=204.12 =9884.44 KN标准层总重G3和G2楼面 3.46×50.4×16.2=2825.02墙3×0.5×(50.4+16.2)×2×6.32+4.66×(50.4+(50.4-2.1×2-5.8)+6.6×1.8)×2=5455.68梁 (6.3×4.721×32)+6.6×4.721×18+3×2.64×9=1583.柱 6.59×9×4=237.24活荷载 0.5×2.0×50.4×16.2=816.48 =10918.31 KN底层总重G1楼面 3.46×50.4×16.2=2825.02墙 2×3.95×(50.4+16.2)×2×6.32+4.66×(50.4+(50.4-2.1×2-5.8)+6.6×18)=7627.15梁 (6.3×4.721×32)+6.6×4.721×18+3×2.64×9=1583.89柱 6.59×9×4=237.24活荷载 0.5×2.0×50.4×16.2=816.48 =10264.76KN建筑物总重力荷载代表值：Gi = 10264.76 + 10918.31×3 + 9884.44 = 52904.13 KN计算柱的侧移刚度一般层底层计算简图及公式D值计算：表6.1横向框架柱侧移刚度D计算层次层高 (m)柱根数N/mm2-53 边柱2 0.9460.3211628959834中柱2 1.4580.422136281 3.95 边柱2 1.240.5371199341531中柱2 1.910.6168775D1/D2>0.7,该框架为规则框6.2横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算6.2.1 横向自振周期的计算运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：式中计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7；故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表6.2：表6.2框架位移计算层号51098.271098.27598340.0180.33541213.152311.42598340.0380.31731213.153524