建筑工程专业毕业设计计算书四层框架结构办公楼设计.doc
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1、目 录引言11.建筑设计21.1工程概况21.2设计资料21.3建筑平面设计41.4 建筑立面设计71.5 建筑剖面设计92.结构设计92.1 概述92.2框架结构平面布置112.3框架结构的计算单元和计算简图142.3.1计算单元142.3.2确定计算简图152.3.3梁柱截面尺寸的确定162.4荷载作用计算182.5 框架侧移刚度计算242.5.1.横向框架侧移刚度计算242.5.2.纵向框架侧移刚度计算262.6水平荷载作用下框架结构的内力分析282.6.1.横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算282.6.2 纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算312.7 竖向荷载作用下框架
2、结构的内力分析342.7.1 横向框架内力计算342.7.2 横向框架内力组合432.8 现浇钢筋混凝土楼板设计492.8.1 矩形板B1设计492.8.2 矩形板B2设计562.9 框架梁、柱构件截面设计622.9.1框架梁截面设计622.9.2 框架柱截面设计652.9.3框架梁、柱结点构造要求732.10 现浇钢筋混凝土独立基础设计802.11现浇钢筋混凝土楼梯设计88结论109参考文献110致 谢111引言三年本科学习马上就是结束,毕业设计作为学习里最后一个环节,毕业设计是至关重要的,它是把在课堂学到的专业知识运用到工作实践上去,为我们在工作岗位作好强实的专业基础。毕业设计和其他学习环
3、节不同,它要求在我们指导老师的指导下,独立系统地完成一项工程设计,解决与之相关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法,具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用。本论文的内容是徐州市森海公司四层框架结构办公楼设计,侧重于结构计算,考虑结构的抗震设计,以此介绍框架结构体系的基本设计计算方法。框架结构体系一般在商场和办公楼中被广泛应用,其特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载,墙仅起维护作用,其整体性和抗震性均好于混合结构,且平面布置灵活,可提供较大的使用空间,也可构成丰富多变的立面造型。需要时可用隔断分
4、隔成小房间,或拆除隔断改成大房间。如果采用轻质隔墙和外墙,就可大大降低房屋自重,节省材料。框架结构构件类型少,易于标准化、定型化;可以采用预制构件,也易于采用定型模板而做成现浇结构,有时还可以采用现浇柱及预制梁扳得半现浇半预制结构。现浇结构的整体性好,抗震性能好,在地震区应优先采用。在设计中,一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去,熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文;另一方面,由于现代化建筑一般都具有密度大,高度高,功能多,设备复杂,装修豪华,防火要求和管理自动化水平高,需要各工种交叉配合。因此,通过这次毕业设计,扩大学生对本专业知识面也是十分重要的。由于毕业设计是
5、一种初步的尝试,涉及专业比较多,加上条件和水平所限,不可避免地存在疏漏与错误,敬请老师批评指正。1.建筑设计1.1工程概况一、 设计题目:徐州森海公司办公楼二、 地点:徐州市南区三、 设计要求:门厅、值班室、大小办公室、会议室、展示室1.2设计资料 (一)气象资料徐州市自然条件及气候条件:年平均温度 13.9最热月平均气温 26.8 最高气温 39.8 最冷月平均气温 -0.7 最低气温 -13 土壤冻结最大深度 24cm 年平均降雨量 927cm 日最大降雨量 213.0cm 相对湿度 平均71%(冬季61%,夏季70%) 主导风向 全年主导风向为偏东风 平均风速 3m/s 最大风速 19.
6、3m/s基本风压值 0.35kN/m2 夏季平均风速折算成距地面2m处数值: 2.1m/s 积雪最大厚度 24cm 基本雪压 0.35kN/m2(二)其他条件抗震设防参数 7度,第一组,设计地震基本加速度值为0.2g抗震设防类别 丙类设计使用年限 50年结构安全等级 二级结构重要性系数 1.0环境类别 地面以上一类设计依据 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑结构荷载规范GB50009-2006建筑抗震设计规范GB50011-2008建筑地基基础设计规范GB50007-2002办公楼建筑设计规范JGJ67-2006 建筑设计防火规范GB50016-2006民用建筑设计通则GB
7、50352-2005(三)基本地形及地质水文资料 (1)气候:具有大陆性气候特点,属温带气候,四季分明,雨量充沛。(2)气象要素:风向常年以东南风最多,东北风较少,夏季主导风向为东南风。年平均风速3m/s,最大风速18m/s;年平均温度13.9摄氏度左右,最热月为七月,月平均26.8摄氏度左右,最冷月为一月,月平均-0.7摄氏度。日极端最高温度39.8摄氏度,日极端最低-23摄氏度;年平均结冰期为2个月,从12月到次年的2月;年最大降雪量30-50厘米;年平均降雨量927毫米,年最大降雨量1434.4毫米,一日最大降雨量180.0毫米,一小时最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多,占全
8、年的60%。(3)工程地质:对建筑物有较大影响的是第四纪地层,本工程地质条件能满足一般建筑物的要求,需注意冲沟、岩脉,建筑物总平面布置应尽量避开,以免导致建筑物倾斜、拉裂。本工程地基土体的平均容重取20.0kN/;粘土的孔隙比及液性指数均大于0.85 ;地基承载力特征值取180kN/。(4)水文地质:本地区地下水靠天然降水补给,地下水由东、东南、西、西北方向流动,与地形坡度一致。(5)地震工程地质:地质运动以断裂运动为主,褶皱运动为辅,断层裂缝较多,老的断层有三条:峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象,地壳运动比较活跃,尤其是花石沟断层比较明显,裂隙地面可见。根据有关方面分析:虽
9、然断层较多,但断层并无应力积聚条件,故历史上从未发生过较大地震(最大三级),国家地震局和省地质局确定为7度设防区。1.3建筑平面设计本设计是行政办公楼,地上4层(局部5层);室内外高差0.90m, 建筑物高度(室外地面至主要屋面板的板顶):21.60m。应根据建筑使用性质、建设规模与标准的不同,确定各类用房。一般由办公用房、公共用房和服务用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置,应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求,结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深,并为今后改造和灵活分隔创造条件。 (1)房间使用面积、形状、大小的确定一个房间使用面积基本包括:家具
10、、设备所占的面积;人们使用家具、设备所占活动面积;以及行走、交通所需的面积。本设计中办公室开间取6m, 进深取6m和8m。厕所对称的布置在建筑朝向较差的一面,并设置前室,前室内置两个洗手盆。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光,卫生洁具数量按规范要求:男厕所每40人设一具大便器,每30人设一具小便器,女厕所每20人设一具大便器,每40人设一具洗手盆。(2)门窗大小及位置的确定办公室门洞口宽不应小于1000mm,高不应低于2m,根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm,开启方向朝房间内侧;大厅的门采用两个双扇双向弹簧门。(3)窗的大小及位置的确定房间中窗的大小和位置的确定,主要
11、是考虑到室内采光和通风的要求。本次设计中,办公室的窗户,考虑规范要求窗地比1:6,窗宽取为1500mm,高度取为1800mm。厕所内开窗高600mm。(4)交通联系部分的平面设计总则:交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全疏散的要求,而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。平面设计中对交通联系部分作以下要求: 通路线简洁明确,以利于联系通行方便; 宽度合理,人流畅通,以利于紧急疏散安全迅速; 应满足一定的采光和通风要求; 交通面积力求节省,同时兼顾空间造型的处理等。水平交通联系部分走道走道是连结各个房间、楼梯和门厅等各部分,以解决建筑中水平联系和疏散问题。走道的宽度应符合人流通畅和防
12、火要求,通常单股人流的通行宽度约为550600mm。在通行人数较多的公共建筑中,应按其使用特点、平面组合要求、通过人流的多少及调查分析或参考设计资料确定走道的宽度。设计楼梯时,还应使其符合建筑设计防火规范、民用建筑设计通则和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求,多层建筑应设封闭楼梯间,且应靠外墙设置,能直接天然采光和自然通风,楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。考虑结构楼梯平面形式的选用,主要依据其使用性质和重要程度来决定。坡度和踏步尺寸:民用建筑舒适的坡度范围是2635,踏步尺寸可用以下公式计算b+h=450mmb+2h=600mm620mm其中b为踏步宽,h为踏步高。民用建筑设
13、计通则建议住宅建筑适宜的踏步尺寸为 b=250mm300mm h=156mm175mm建筑楼梯模数协调标准GBJ101-87规定踏高不宜大于210mm,不宜小于140mm,各级踏高应该相同,踏宽可采用220、240、260、280、300、320等,亦可采用250mm。本设计选取现浇板板式楼梯。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定,一般按每股人流宽度0.55m+00.15m计算,并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m,楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率,、节省空间、便于人流
14、疏散等方面考虑。因而本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm。楼梯坡度小于30%。楼梯扶手的确定,楼梯的扶手应坚固适用,且在两侧都设有扶手。在楼梯的起始及终结处,扶手均自其前缘向前伸出300mm,且出于安全因素,扶手末端向下布置。考虑到防火疏散,两个楼梯间距楼梯梯段宽。按规范要求,单面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.5m,考虑到柱截面尺寸和基础布置,适当放大取走道宽2.0.m,净宽1.55m(1.60m,1.675m),可让三人并行通过。这座办公楼采用:“一”字形建筑平面以利于抗震,而且有利于自然采光和自然通风。在框架结构的平面布置上 ,柱网布置既要满足建筑平面布置和使用功能
15、的要求,又要使结构受力合理,构件种类少,施工方便。柱网布置还应与建筑平面布置互相协调,一般常将柱子设在纵横建筑墙交叉点上,以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。框架结构的柱网布置方式有,内廊式、外廊式、等跨式、对称不等跨式等。本多层框架办公楼采用内廊式柱网布置,也就是中间为走廊,两边为办公楼,走廊的跨度取2.4m,两边房间的开间和进深均采用常用的开间和进深尺寸,即3.6m、7.2m和6.3m,因而横向的柱跨度分别为6.3m、2.4m、6.3m;纵向柱跨度均为7.2m。本办公楼根据建筑使用功能的要求,首层设有门厅、值班室、展示室等。主楼体设在建筑物中央,正对着门厅以利于工作人员与来访人员的垂直交通
16、。另外,考虑到建筑物的防火和疏散。在建筑物的西侧部分设置辅助楼梯,从而满足安全疏散的距离的要求。首层平面图如下:图1.1 首层建筑平面布置图1.4 建筑立面设计建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计的任务是恰当确定立面中各组成部分和构件的比例和尺度,运用节奏韵律、虚实对比等规律,设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面。建筑立面设计是一个由粗到细的过程,主要从以下几点入手:尺度和比例。立面组成部分的尺度要正确,比例要协调;节奏和虚实。节奏感可以通过门窗的排列组合、墙面构件的划分表现;虚实对比则通过形体的凹凸光影效果实现;材料质感和色彩配置;细部处理。如檐口和入口处理等。考虑设计的是行政办公
17、楼,立面尽量简洁,采用横向分隔条装饰。紧密结合了房屋内部空间组合的平剖关系,绘制整个立面的基本轮廓,同时考虑了工程技术和施工工艺的限制,着重分析了各个立面上墙面的处理,门窗的调整安排,最后对入口门廊、建筑顶层等进一步作重点及细部处理。(一) 追求尺度正确和比例协调 在建筑设计图集中查找相应部位的尺度,如踏步高取150mm,楼梯栏杆高900mm,以满足人们生活习惯和安全的需要。在建筑物的突出部分也尽量使比例协调,满足人们的视觉习惯以及结构上的要求。(二) 考虑材料质感和色彩配置 在立面轮廓的比例关系、门窗排列、构件组合以及墙面划分基本确定的基础上,较为合理地对材料质感和色彩进行了选择和配置,以使
18、建筑立面进一步取得丰富和生动的效果。使整个建筑与周围环境相互融合。(三) 注重细部处理突出建筑物立面中的重点,既是建筑造型的设计手法,也是房屋使用功能的需要。总之,建筑立面设计,就是根据初步确定的房屋平、剖面的内部空间组合关系,绘出建筑各个方向立面的基本轮廓作为设计基础。推敲立面各部分的体量和总的比例关系,同时考虑几个立面之间的统一,相邻立面之间的协调。调整各个立面上的墙面处理和门窗,以满足建筑立面形式美的原则。最后对入口、雨篷、建筑装饰等进行重点及细部处理。1.5 建筑剖面设计 建筑剖面图反映出的是建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。建筑的剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑
19、的层数及建筑空间的组合关系。剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系,以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系,也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究,才具体确定下来。在建筑物的层高时,考虑到建筑空间比例的要求,一般房间高度与进深的合适比例为1:2,本座办公楼的进深为6.3m,又考虑到提供足够的房间净高度,以避免净高低的房间给人压抑的感觉。因此综合考虑之后决定标准层的层高采用办公楼常用的3.9m,而首层的层高考虑到首层人员比较集中,为了提供比较宽敞和明亮的使用空间,再加上首层有很多设备管道,所以首层采用较高的层高4.2m,
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