土木工程毕业设计（论文）某社区服务中心建筑及结构设计.doc

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1、合 肥 工 业 大 学毕业设计题 目某社区服务中心建筑及结构设计学院名称：继续教育学院专 业：土木工程班 级:2012级本科学生姓名：指导老师：2014年05月摘 要本工程为某社区服务中心，主体6层，建筑面积约为4915。建筑方面：建筑设计是根据任务书所规定的任务，认真贯彻“适用、安全、经济，在可能条件下注意美观”的建筑方针，按照建筑功能要求，查阅相关文献进行办公楼的设计，设计包括总平面图设计、各层平面图设计、立面图设计和剖面图设计等。结构方面：结构设计是在完成建筑设计的前提下进行，结构形式为框架结构。结构设计是在满足使用要求的前提下，综合考虑安全可行、经济合理、技术先进、施工方便，及工程所在

2、的地区等因素，并查阅相关资料进行计算设计，设计计算包括各层平面结构布置、楼板的计算、楼梯的设计、框架的柱下独立基础设计。关键词：建筑设计，结构设计，框架结构AbstractThis project is a central office, the main 6 floors, floor area of approximately 6,000 square meters. Architecture: architectural design is based on the tasks stipulated in the specification, earnestly implement th

3、e applicable, security, economy, and attention to beauty in May under the condition of the construction policy, according to the architectural functional requirement, refer to the literature for the design of office building, including total floor plan design, each layer of floor plan design, elevat

4、ion and profile design, etc. Structure: structure design is completed in architectural design, under the premise of structure form is frame structure. Structure design is on the premise of meet the use requirements, considering safety and feasible, economic and reasonable, advanced technology, const

5、ruction is convenient, and the project area, and access to relevant data to calculate design, design calculation including the flat structure arrangement, calculation of floor of each layer, the design of stair, the framework of independent foundation under column design. Keywords: training center,

6、architectural design, structural design, frame structure 目 录摘 要IABSTRACTII1.建筑设计11.1工程概况11.2设计依据11.3设计布局11.3.1平面设计11.3.2立面与造型设计11.3.3 剖面设计12.结构设计22.1 工程概况22.2 设计资料22.2.4屋面做法：32.2.5楼面做法：32.2.6材料32.3梁柱面、梁跨度及柱高的确定32.3.1初估截面尺寸32.3.2尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算32.3.3计算跨度42.3.4柱高度42.4载荷计算52.4.1屋面均布恒载52.4.2楼面均布恒载52

7、.4.3屋面均布活载52.4.4楼面均布活荷载52.4.5梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱得抹灰重量）52.4.6墙体自重62.5载荷分层总汇62.6水平地震力作用下框架的侧移验算72.6.1横梁线刚度72.6.2横向框架柱的侧移刚度D值82.6.3横向框架自振周期82.6.4横向地震作用计算92.6.5横向框架抗震变动验算102.7水平地震作用下，横向框架得内力分析112.8竖向荷载作用下横梁框架的内力分析142.8.1荷载计算142.8.2用弯矩分配法计算框架弯矩172.8.3梁端剪力及柱轴力计算222.9 风荷载计算242.9.1 柱所分配的剪力：252.9.2计算柱端弯矩252.9.3算梁

8、端弯矩262.9.4计算梁端剪力262.9.5侧移验算292.10内力组合292.10. 1梁内力组合292.11截面设计352.11.1承载力抗力调整系数352.11.2横向框架梁截面设计362.11.3柱截面设计412.11.4节点设计472.12基础设计472.12.1地基承载力设计值和基础材料472.12.2边柱下基础设计482.13楼面板配筋计算532.13.1荷载计算：532.13.2计算跨度532.13.3弯矩计算532.13.4配筋计算542.14板式楼梯计算552.14.1楼梯板计算552.14.2平台板计算552.14.3平台梁计算563.结构电算57参考文献87致 谢88

9、1.建筑设计1.1工程概况(1）本工程为六层建筑，根据本地工程地质条件，地震设防烈度7度，框架为三级抗震。建筑工程等级为二级、耐火等级为二级，合理使用年限50年，屋面防水等级为二级。(2）地质条件：根据某地质队的工程地质勘察报告，本设计地基位于粘土层。(3）水文地质条件：地基地层无水。根据本地建筑经验及有关标准判定，本场地内无不良环境水文地质条件，地下水对混凝土无侵蚀性。1.2设计依据(1）本工程采用的主要国家规范、规程及省标准。民用建筑设计通则（JG1387）建筑地基基础设计规范（GB500072010）民用建筑设计防火规范（GB5004595）建筑工程设计文件编制深度规定（2003年）建筑

10、结构荷载规范（GB500092010）建筑地基基础设计规范（GB500072010）混凝土结构设计规范（GB500102010）建筑设计防火规范（GBJ1687）建筑抗震设计规范（GB500112010）1.3设计布局本建筑为办公楼，因此在设计时考虑到实验室的布局灵活等特点采用框架结构。每个实验室都有自己的准备式以方便实验人员的设备供应。1.3.1平面设计实验楼均布置简明，结构对称便于施工。整个实验楼布置简单，又能充分发挥功能作用，造成结构建筑经济、适用。1.3.2立面与造型设计设计上着重突出，经济、美观的特征。通过柱网的延续，使整个建筑达到高度的统一。立面用了大型的门窗，看起来美观与周围建筑

11、群的和谐。1.3.3 剖面设计 剖面设计是确定建筑物竖向各房间的组合关系、空间的形状、尺度和建筑层次等。它与平面一样和建筑使用、造价、节约用地等有密切的关系，应结合平面全面的进行考虑。净高和层高 净高为房间地面到顶棚或其它构件底面的距离，与房间的使用性质、活动特点、采光通风、空间观感有关，层高已由任务书给出，它是该层地平或楼面到该上层楼面的距离，即净高加上楼板层的结构厚度。室内外高差 为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮，将室内地面适当抬高，一般从建筑物使用方便的原则出发，室内外高差不宜过大，一般为0.45m-0.6m。窗台高、窗高及门高 一般情况考虑层间窗台高与工作面的协调，取值班室面对大厅

12、的窗台高0.9米。其它房间根据功能和空间观感协调窗台高度，宿舍及其余窗台高取1.2米；窗高主要影响房间的采光均匀度，框架结构建筑宜在框架梁或在联系梁下直接设窗，不宜另设过梁。 底层层高3.6m,其余层高均为3.3。2.结构设计2.1 工程概况设计为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约4915m2，建筑物平面为一字形。底层层高3.6m，其它层为3.3m，室内外高差0.6m，因毕业设计未给定0.000标高所对应绝对标高，框架平面柱网布置如图2.1所示：图2.1 框架平面柱网布置2.2 设计资料1.地质条件:场地范围内土质构成，自地表向下依次为： A层：杂类土，厚0.5-1.5M fk=110Kpa B

13、层：粘土，厚约4M，硬塑 Ip=22 IL=0.21 e=0.55 fk=250Kpa C层：粉质粘土 厚约5M硬塑Ip=16 IL=0.18 e=0.74 fk=235Kpa2.水文资料:地下水为一般性上滞水，水位随季节变化，无侵蚀性3.气象资料:东南风向，基本风压W0=0.35KN/，基本雪压S0=0.50KN/。4.地震资料：抗震设防烈度为7度，II类场地。2.2.4屋面做法： 防水层：SBS改性沥青防水层找坡层：40mm水泥石灰砂浆结构层：100mm厚钢筋砼屋面板板底抹灰：粉底15mm厚2.2.5楼面做法：15mm厚水泥石地面 35mm厚水泥砂浆找平120现浇砼板 粉底（或吊顶）15m

14、m厚2.2.6材料砼强度等级为C30，纵筋HRB335 箍筋HPB2352.3梁柱面、梁跨度及柱高的确定2.3.1初估截面尺寸板厚：取=90mm 取120mm横梁：高=（）7200=900600 取700mm纵梁：高=（）6000=333500 取500mm次梁：高=（）4500=250375 取500mm梁宽：b=（） 且=11.5为了便于施工，统一取横梁的宽度b=300mm，纵梁、次梁取250 mm。2.3.2尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算（1）柱组合的轴压力设计值注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数按简支状态计算柱的负载面积折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14k

15、N/ m2 为验算截面以上的楼层层数（2）注： 为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则取0.9为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为C30混凝土，则取14.3kN/ mm 2（3）计算过程对于边柱： =1.34.57.2/2146=2486.484（kN）=2486.484103/0.914.3=193200（mm 2）对于内柱：=1.24.5（7.2+2.4）/2146=3193.344（kN）=3193.344103/0.914.3=248123.08（mm 2）因此：取柱bh=500mm600 mm即可满足设计要求2.3.3计算跨度框架梁的计算跨度以上柱柱形心线为准。2.3.4柱高度底层

16、高度h3.6m+0.6m+0.4m4.6m，其中3.6m为底层层高，0.6为室内外高差。其它柱高等于层高即3.3m，由此得框架计算简图2.3。（算到基础顶部标高） 图2.3 横向框架计算简图及柱编号2.4载荷计算2.4.1屋面均布恒载按屋面得做法逐项计算均布载荷，计算时注意：吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。防水层：SBS改性沥青防水层 0.35 kN/ m2 保护层：30mm细石砼 0.0324=0.72kN/m2 找坡层：40mm水泥石灰砂浆 0.0420=0.8 kN/m2 结构层：120mm厚钢筋砼屋面板 0.1225=3 kN/m2 板底抹灰：粉底15mm厚

17、0.01517= 0.255kN/m2 共 计 5.13kN/m2屋面恒载标准值为：（126.6+0.25）（7.22+2.4+0.25）5.13=5336.5kN2.4.2楼面均布恒载15mm厚水泥石地面 0.0156.5=0.0975 kN / m2 35mm厚水泥砂浆找平 0.03520=0.7 kN / m2120现浇砼板 0.1225=3 kN / m2 粉底（或吊顶）15mm厚 0.0150.17=0.255 kN / m2共计 4.05 kN / m2楼面恒载标准值为：（126.6+0.25）（7.22+2.4+0.25）4.05=5070.3kN2.4.3屋面均布活载计算重力载

18、荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.5 KN/ m2由于屋面雪荷载0.5KN/ m2= 0.5 KN/m2则屋面均布活荷载取0.5 kN / m2则屋面荷载标准值为 0.5（124.5+0.25）（7.22+2.4+0.25） =665.4kN2.4.4楼面均布活荷载楼面均布活荷载对实验室的一般房间为2.0kN/m2，走廊处为2.35KN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.35（124.5+0.25）（7.22+2.4+0.25）=3127.4kN2.4.5梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱得抹灰重量）梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。例: 则每根的重量为：其它梁柱自重见表2.2 表2

19、.2 梁柱自重 编号截面m2长度m根数每根重量kN0.30.77.2003041.40.30.72.4001541.40.30.74.505241.40.30.76.0441.40.250.54.51226.3编号截面长度m根数每根重量kN0.50.64.66027.20.50.63.3605=30024.42.4.6墙体自重墙体均为240厚填充墙，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。单位面积墙体重量为： 0.265.5=1.375kN/m2墙体自重计算见表2.3 表2.3 墙体自重 墙体每片面积（m2）片数重量kN底层纵墙64.52.941489底层横墙16.82.9151086标准层纵墙

20、64.52.641489标准层横墙16.82.61510862.5载荷分层总汇顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载50楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下： 第六层： 第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：建筑物总重力荷载代表值 为：质点重力载荷值见图2.4图2.4 质点重力荷载值2.6水平地震力作用下框架的侧移验算2.6.1横梁线刚度混凝土C30，Ec=3107 kN/ m2在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，

21、增大梁的有效刚度，减小框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的便框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0，若为装配楼板，带现浇层的楼面，则对边框架梁取I=1.2I0，对中框梁取I=1.5I0。横梁的线刚度计算结果列于表2.4：表2.4 横梁线刚度 梁号截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁kNm kNm0.30.77.20014.910322.351038.31040.30.72.40014.910329.810-311.11040.30.76.00014.91032.810-32.51040.30.74.50014.91033.7210-33

22、.131040.250.54.5006.310-39.4510-35.610412.610-37.561042.6.2横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2.5表 2.5 柱线刚度 柱号截面柱高度惯性矩线刚度(kNm)0.50.64.65.2110-33.591040.50.63.35.2110-35.13104 表2.6 横向框架柱侧移刚度D值计算 项目柱 层 类型数 根数底层边框架边柱2.330.65147984边框架中柱3.030.70159364中框架边柱3.070.701593622中框架中柱4.00.751709422849596二至六层边框架边

23、柱2.10.51 161354边框架中柱2.720.58183494中框架边柱2.750.581834922中框架中柱3.580.6420247229870482.6.3横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期 。式中：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取0.8框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定点位移，然后由

24、求出，再用求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2.7：表 2.7 横向框架顶点位移层间相对位移 610064100649870480.010.268512942230069870480.0230.258412942359489870480.0360.235312942488909870480.0490.199212942618329870480.0620.150113724755568495960.0880.088 2.6.4横向地震作用计算在类场地，7度设防烈度，结构的特征周期和地震影响系数为：=0.35（s）=0.08由于，应考虑顶点附加地

25、震作用。由于固按计算按底部剪力法求得的基底剪力，若按：分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分析法求得的结果，特别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入n = =0.080.70+0.07=0.126 结构横向总水平地震作用标准值：=注：为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代表值得85% 顶点附加水平地震作用： 各层横向地震剪力计算见表2.8

26、，其中：表2.8 格层横向地震作用及楼层地震剪力 层次63.323.85100642400260.233560.62560.6253.319.95129422581920.251603.31164.543.316.05129422077190.201483.61648.133.312.15129421572450.153368.12016.323.38.25129421067720.104250.22266.514.65.7013724596990.058139.52406.1注：表中第五层中加入了横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2.5（a）水平地震作用 （b）地震剪力图2.5横向框架各

27、层水平地震作用和地震剪力2.6.5横向框架抗震变动验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表2.9，层间弹性相对转角均满足要求 表 2.9 横向变形验算 层次层间剪力层间刚度层间位移层高层间相对弹性转角6560.629870480.0005683.31/686651164.59870480.0011793.31/330841648.19870480.0016703.31/233532016.39870480.0020423.31/191222266.59870480.0022953.31/170312406.1 8495960.0028314.61/13932.7水平地震作用下，横向框架得内力分

28、析以中框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同。故不再在赘述。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表2.10表 2.10 框架柱剪力及弯矩计算表 层 次654321层 高3.63.63.63.63.65.20层间剪力560.621164.51648.12016.32266.52406.1层间刚度987048987048987048987048987048849596A轴柱（Q）1834918349183491834918349159361022313742452.752.752.752.752.753.070.350.450.450.450.500.6527

29、.945.164.479.479.967.013.6536.8552.6564.9379.95124.4B轴柱（P）2024720247202472024720247170941124334146493.583.583.583.583.584.00.450.500.500.500.500.5523.5946.864.380.089.795.919.346.864.380.089.7117.2注：框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表2.11 表2.11 地震作用下框架深端弯矩及柱轴力 层次65432 1AB跨7.2007.2007.2007.2007.2007.20025.7458.66103.261

30、32.05144.83147.2518.1650.8985.5111.1130.7142.95.7513.6923.5930.3934.4436.2BC跨2.4002.4002.4002.4002.4002.4005.4215.225.633.239.142.65.4215.225.633.239.142.63.018.4414.2218.4421.7223.67柱轴力5.7519.4443.0373.42107.86144.062.747.9917.3629.3142.0354.65中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见图2.6，剪力及柱轴力见图.27图2.6地震作用下框架弯

31、矩图（kNm）图2.7 地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）2.8竖向荷载作用下横梁框架的内力分析2.8.1荷载计算第一至六层梁的均布线荷载边跨横梁自重（包括抹灰） 57.2/8=7.11kN/m均布恒载 57.2/8=7.11kN/m中跨横梁自重（包括抹灰） 12.6/3.6=3.5kN/m均布恒载 12.6/3.6=3.5kN/m 顶层节点荷载边节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.390.6255=29.25 kN纵向框架梁传来屋面自重 0.52.455.13=27.1共计 83.47kN顶层节点荷载边节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.390.6255=29.25 kN纵向框架梁传来屋面自重

32、 0.5（2.4+3.6）55.13=63.2kN共计 92.45kN 中节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.290.5255=18.13 kN纵向框架梁传来屋面自重 0.5（2.4+2.6）55.13=53.13 kN共计 71.26kN第一、二、三、四、五层集中荷载边节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.390.6255=29.25 kN纵墙自重（包括抹灰） 0.295.55（3.3-0.5）=27.12kN柱自重（包括抹灰） 0.50.63.325=26.244 kN纵向框架梁传来楼面活载 0.52.454.05=25.78 kN共计 P = 108.39 kN边节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.3

33、90.6255=29.25 kN纵墙自重（包括抹灰） 0.295.55（3.3-0.5）=27.12kN柱自重（包括抹灰） 0.50.63.325=26.244 kN纵向框架梁传来楼面活载 0.5（2.4+3.6）54.05=60.0 kN共计 P = 113.36 kN中节点：纵梁自重（包括抹灰） 0.290.5255=18.13 kN纵向框架梁传来屋面自重 0.5（2.4+2.6）54.05=50.48 kN共计 P = 68.61 kN框架节点活荷载集中值：顶层集中活载：边跨： 纵向框架梁传来屋面活载 0.52.450.5=3.375 kN共计 3.375kN边跨： 纵向框架梁传来屋面活

34、载 0.5（2.4+3.6）50.5=7.88 kN共计 7.88kN中跨：纵向框架梁传来屋面活载 0.5（2.4+2.6）50.5=5.31 kN共计 5.31kN一致五层集中活载：边节点：纵向框架梁传来楼面活载 0.52.452.5=16.87共计 16.87kN边节点：纵向框架梁传来楼面活载 0.5（2.4+2.6）52.5=33.13共计 33.13kN中节点：纵向框架梁传来 0.5（2.4+2.6）52.5=32.5共计 32.5kN 见图2.8 框架竖向荷载示意（a）恒载示意（b）活载示意2.8.2用弯矩分配法计算框架弯矩（1）根据上图计算恒载固端弯矩 顶层 标准层 （2）分配系数计算考虑框架计算性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如图2.9所示，切断的横梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的转动刚度比值计算.例：L柱顶层节点。（3）传递系数远端固定，传递系为1/2 （4）弯矩分配恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2.10，框架的弯矩图见图2.11表2.12 框架的弯矩分配计算 图2.9恒荷载作用下框架弯矩图(kN/m) 图2.10活荷载作用下框架弯矩图(kN/m