土木工程建筑工程毕业设计办公楼.docx

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土木工程建筑工程毕业设计办公楼

　　大学四年的学习生活即将结束

毕业设计将成为我们展示四年学习成果的一个最好平台

毕业设计是大学本科教育的一个重要阶段

可以将我们所学的理论知识付诸于实践

是毕业前的综合学习阶段

是对大学期间所学专业知识的全面总结

它涉及到房屋建筑学、高层建筑、抗震、混凝土、结构力学等多门课程

应用到了很多重要实用的专业知识

比如有底部剪力法、D值法、反弯点法和弯矩分配法等

又涉及钢筋混凝土的配筋和计算

几乎涉及到了所有专业知识

为了做好本次毕业设计

我对大学所学的专业知识进行了及时而全面的复习

查补了以前学习上的漏洞

并借阅了许多相关的书籍和规范

我会很好的把握这次毕业设计的机会

将以前所学的知识应用到实践中去

这无论对以后的学习还是工作都将起到莫大的帮助

　　我所选择的毕业设计题目是阜新市政府办公楼设计

采用框架结构

框架结构是目前应用最为广泛的结构形式之一

这种结构形式建筑平面布置灵活

可以做成较大空间的会议室

车间

住宅等

可以分割成小房间

或拆除隔断改成大空间结构

立面也富有变化

通过合理的设计

框架结构本身的抗震性能良好

能承受较大荷载

能承受较大变形

因此

我所设计的市政府办公楼非常适合选用这种结构形式

本次设计主要分为建筑设计和结构设计

建筑设计包括：

总平面图、平面图、立面图、剖面图及节点详图

结构设计包括：

梁板布置图和配筋图

根据民用建筑实用、经济原则

在可能的条件下

注意美观的原则

本设计首先考虑办公楼的实用性

经济性

充分显示现代建筑的特点

结构计算严格按照最新国家规范的要求进行

　　在毕业设计的三个月里

在指导教师的帮助下

经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文翻译

我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解

巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力

进一步掌握了Excel、Word、AutoCAD及天正等软件的使用

以上这些说明从不同方面达到了毕业设计的目的与要求

本次设计得到了指导教师们的大力帮助

在此特别表示感谢

尤其对我的指导教师孙芳锦老师表示感谢

由于框架结构设计的计算工作量很多

包括地震作用、风荷载作用、恒载作用、活载作用下的梁端、柱端剪力、框架梁、柱的内力组合以及内力值的调整

在计算过程中以手算为主

辅以一些Excel计算软件的校正

由于自己水平有限

难免有不妥和疏忽之处

敬请各位老师批评指正

二零一零年六月十五日

1设计基本资料

1.1初步设计资料

　　保定市徐水县拟兴建6层国土资源局

建筑面积约5283.24m2

长50.9m

宽17.3m

拟建房屋所在地的设计地震动参数αmax=0.08

Tg=0.35s

基本雪压S0=0.40KN/m2

基本风压ω0=0.45KN/m2

地面粗糙度为B类

　　年降雨量578mm

日最大降雨量85mm

常年地下水位于地表下-7.5m

水质无侵蚀性

地区表面为一般粘土层

下部为砂土

冻土深度-1.0M

承载力情况良好

土的重度为18KN/m3

孔隙比为0.8

液性指标为0.85

地基承载力特征值fak=230KN/m2

1.2设计任务

　　a建筑图纸：

总平面图

首层平面、标准层平面图

剖面图

屋面防水、主要立面图

各部分节点详图等

　　b结构图纸：

结构布置图、框架配筋图、梁柱截面配筋图等

　　c结构计算说明书：

　　1）计算一榀框架的内力及配筋

　　2）对典型楼板进行必要的设计验算

　　3）外文文献及翻译

1.3设计过程

　　1）确定结构体系与结构布置

　　2）根据经验对构件进行初估

　　3）确定计算模型及计算简图

　　4）荷载计算

　　5）内力计算及组合

　　6）构件设计

　　7）编写设计任务说明书

　　8）图纸绘制

1.4建筑设计

1.4.1工程简况

　　该工程为框架结构体系多层办公楼

主体为6层

高25.2M

建筑面积约5283.42m2

1～6层层高均为3.6m

局部突出电梯间为3.6m

1.4.2平面设计

　　由于本建筑冬季气温较低

因此采用内廊式办公楼

走廊净宽为2.4m

柱网为7.2m×7.2m

首层设有值班室

接待室

配电室

档案室

资料室

食堂

开水间

传达室等；2~6层是标准层

设有办公室

会议室

活动室

咖啡厅

杂物室

单人办公室；顶层设有大会议室

局长办公室和图书阅览室

为了办公的舒适

每层均设有开水间

1.4.3立面设计

　　建筑物高度25.2m

高宽比H/B=1.46<4

可以采用底部剪力法计算水平地震作用

顶层设电梯机房

屋面为上人屋面

女儿墙高为1.2m

　　本建筑的窗一般采用双层塑钢窗

且为平推窗

因为双层窗具有保温的作用

而推拉窗在高层建筑中使用起来比平面方便

可使之免于受风的破坏

窗的尺寸为2.4m×1.5m和1.2m×1.5m

　　为了避免地坪层受潮

使室内外地坪标高差为600mm

为了解决这个600mm的高差

使人容易上到地坪层

在门厅前做了三个台阶

台阶是供人们正常出入的

由于台阶伸出屋面

为了防雨而在其上设置了雨蓬

1.4.4剖面设计

　　建筑主体为6层

层高均为3.6m

室内外地坪高差为600mm

为了室内装修和阻隔结构层中需要

进行吊顶

这样楼中各种电线

保温管等都从吊顶中穿过

为了避免上下层之间固体传声

在吊顶中加入吸音材料

2结构布置及计算简图

2.1结构布置及梁、柱截面尺寸的初选

2.1.1结构平面布置方案

　　根据办公楼的结构型式、受力特点和建筑使用要求及施工条件等因素综合考虑

本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构

主体结构6层

层高为3.6m

建筑物总高为25.2m

根据办公楼的使用功能要求

并考虑柱网的布置原则

本工程主体柱网为7.2m×7.2m

　　填充墙内墙采用200mm厚的加气混凝土砌块砌筑

外墙采用300mm厚的加气混凝土砌块砌筑

门为木门和玻璃门

窗为塑钢窗

图2-1平面结构布置图

Fig.2-1Flatdistributionofthestructure

图2-2结构计算简图

Fig.2-2Drawingofthestructuraldesign

2.1.2梁截面尺寸初选

　　楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构

楼板厚度按跨度的1/45估算

取楼板厚度为120mm

梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求

截面高度按一般取梁跨度l的1/12～1/8估算

为防止梁产生剪切脆性破坏

梁的净跨截面高度之比不宜小于4

由此估算梁的截面尺寸见表2-1

表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级

其设计强度C35（fc=16.7N/m2

ft=1.57N/m2）

C30（fc=14.3N/m2

ft=1.43N/m2）

　　表2-1梁截面尺寸及各层混凝土强度等级

　　Form2-1Thesectionalsizeofaroofbeamoftheformandgradeofintensityofeverylayerconcrete

`混凝土强度等级横梁b×h

　ABCDBC　纵梁

　b×h次梁

b×h2-6C30350×750250×450350×750300×6001C35350×750250×450350×750300×6002.1.3柱截面尺寸初选

　　1）柱的轴压比设计值按照公式1-1计算：

　　（2-1）

　　式中：

　　β：

考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数

边柱取1.3

等跨内柱取1.2

不等跨取1.25；

　　F：

按照简支状态计算柱的负载面积；

　　g：

折算后在单位面积上的重力荷载代表值

近似取；

　　n：

验算截面以上楼层层数；

　　2）框架柱验算

（2-2）

由计算简图2-1可知边柱和中柱的负载面积分别为7.2×3.6m2和7.2×4.8m2

由公式（2-2）得第一层柱截面面积为：

边柱

中柱

如取柱截面为正方形

则边柱和中柱截面高度分别为410.4mm和410mm

　　根据上述计算结果并综合考虑其它因素

本设计中柱截面尺寸取值如下：

1层

2～6层

　　框架结构平面布置如图2-1所示

计算简图如图2-2所示

取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线

梁轴线取至板底

2-6层柱高度即为层高3.6m；基础选用独立基础

基础埋深取2.5m

底层柱高度从基础顶面取至一层板底

即

3重力荷载代表值计算

3.1屋面及楼面的永久荷载标准值

　　1）顶层上人屋面

　　30厚细石混凝土保护层

　　5mm厚的焦油聚氨酯防水涂料

　　20厚水泥砂浆找平层

　　150厚水泥蛭石保温层

　　120厚钢筋混凝土板

　　V型轻钢龙骨吊顶

　　合计

　　2）1～5层楼面

　　瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）

　　100厚钢筋混凝土板

　　V型轻钢龙骨吊顶

　　合计

3.2屋面及楼面可变荷载标准值

　　上人屋面均布活荷载标准值

　　楼面活荷载标准值

　　屋面雪荷载标准值

式中：

μr为屋面积雪分布系数

取

3.3梁、柱墙门重力荷载标准值计算

　　梁、柱可根据截面尺寸

材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载

计算结果见表3-1

表3-1梁、柱重力荷载标准值

Form3-1Roofbeam

postgravityloadstandardvalue

层次构件b

mh

mγ

KN/m3βG

KNli

mnGi

KNΣGi

KN

1边横梁0.350.75251.057.3836.616791.462679.46中横梁0.250.40251.052.6251.8839.9次梁0.300.60251.054.7257.014463.05纵梁0.350.75251.057.3836.6281385.05柱0.600.60251.109.95.68362024.3522024.352

2

~

6边横梁　　　　0.35　　　　0.75　　　　25　　　　1.05　　　　7.383　　　　6.75　　　　16　　　　791.46　　　　2679.46中横梁0.250.40251.052.6251.95839.9次梁0.300.60251.054.7257.014463.05纵梁0.350.75251.057.3836.6281385.05柱　　　　0.45　　　　0.45　　　　25　　　　1.10　　　　5.569　　　　3.6　　　　36　　　　721.74721.74注：

1）表中β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荷载；n为构件数量

　　2）梁长度取净长；柱长度取层高

3.4墙重力荷载标准值计算

外墙为300mm厚加气混凝土砌块（加气混凝土砌块密度为15KN/m3）

外墙面贴瓷砖（0.5KN/m2）

内墙面为20mm厚抹灰

则外墙单位墙面重力荷载为：

内墙为200mm厚加气混凝土砌块

两侧均为20mm厚抹灰

则内墙单位墙面重力荷载为：

木门单位面积重力荷载为0.2；铝合金门窗单位面积重量取0.4

3.5重力荷载代表值

　　集中于各质点的重力荷载Gi

为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量

各可变荷载的组合值系数按规范规定采用：

无论是否为上人屋面

其屋面上的可变荷载均取雪荷载

简单的计算过程如下：

顶层重力荷载代表值包括：

屋面恒载、50%屋面荷载、梁自重、半层柱自重、半层墙自重

　其它层重力荷载代表值包括：

楼面荷载、50%楼面均布活荷载、梁自重、

　　　　　　　　　　　　　　楼面上下个半层的柱自重、墙自重

第一层：

楼板面积：

柱：

外墙面积：

铝合金门窗：

内墙面积：

内墙木门铝合金门窗：

木门：

第二~五层：

第六层：

机房：

建筑物总重力和在标准值为:

图3-1各质点重力荷载代表值

Figure3-1variousparticlesgravityloadrepresentativeplants

4框架侧移刚度计算

4.1框架梁的线刚度计算

表4-1横梁线刚度计算表

Form4-1Linerigidityibreckonerofthecrossbeam

类别层次EC

N/mm2bmmh

mmI0

mm4l

mmEc×I0/l

N·mm1.5Ec×I0/l

N·mm2.0Ec×I0/l

N·mm边横梁13.15×10435075072005.768×10108.652×101011.54×10102~63.0×10435075072005.493×10108.24×101010.986×1010走道梁13.15×1042504001.333×10924001.7496×10102.6244×10103.5×10102~63.0×1042504001.333×10924001.6661×10102.5×10103.334×1010

表4-2柱线刚度ic计算表

Form4-2Threadrigidityicreckonerofthepost

层次hc

mmEc

N/mm2）b×h

mm2I0

mm4EcI0/hc

N·mm156803.15×104600×6001.08×10105.9894×10102~636003.0×1044450×4503.417×102.8475×1010

图4-1C-10柱及与其相连梁的相对线刚度

Figure4-1C-10columnanditsconnectedLiang'srelativestiffness

根据梁、柱线刚度比的不同

结构平面布置图中的柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等

现以第2层C-10柱的侧移刚度计算为例

说明计算过程

其余柱的计算过程从略

计算结果分别见表4-3和表4-4

第2层C-3柱及与其相连的梁的相对线刚度如图4-1所示

图中数据取自表4-1和表4-2

图4-1C-10柱及与其相连梁

的相对线刚度

得：

表4-3中框架各柱侧移刚度D值（N/mm）

Form4-3TheframepostsideofChinamovesrigidityDvalue

层次边柱（14根）

αcDi1中柱（14根）

αcDi2ΣDi15.02810.7154188653.85740.65861736850726225.15380.7204189973.9540.6641175135111403~62.51040.6674148681.92610.617913765400862

表4-4边框架柱侧移刚度D值（N/mm）

Form4-4TheframepostsidemovesrigidityDlue

层次A-1

D-1

A-10

D-10

　　αcDi1B-1

C-1

B-8

C-10

　　αcDi2ΣDi

12.89330.5613148023.77110.653417*********22.96560.5972157483.86530.659173781325043~61.44460.5645125761.88280.613713672104992　将上述不同情况下得到的同层框架柱侧移刚度相加

即得框架各层层间侧移刚度∑Di

如表4-5所示

表4-5横向框架层间侧移刚度（N/mm）

Form4-5Thesidemovesrigidityamongthehorizontalframelayer

层次123456∑Di505854643644635390635390635390635390　　由表可知

　　故该框架为规则框架

5横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算

5.1横向水平地震作用下框架的内力和侧移计算

5.1.1横向自振周期计算

　　按公式5-1

　　　　　　　　　　　　　　　　（5-1）

　　将折算到主体结构的顶层

即

　　结构顶点的假想位移由公式5-2～公式5-4

计算过程间表5-1

其中第6层的Gi为G7与Ge之和

　　　　　　　　　　　　　　　　　（5-2）

　　　　　　　　　　　　　　　（5-3）

　　　　　　　　　　　　　　　　（5-4）

表5-1结构顶点的假想位移计算

Form5-1Theimaginationdisplacementofthesummitpinnacleofthestructureiscalculated

层次Gi

kNVGi

kN∑Di

N/mm△ui

mmui

mm611065.0311065.0363593017.4428.9512374.24323439.27363593036.9411.5412374.24335813.51663593056.41374.6312374.24348187.75963539075.8318.2212374.24360562.00264364494.1242.4114448.5975010.592505854148.3148.3　　按公式5-5

　　　　　　　　　　　　　　（5-5）

计算基本周期T1

其中μT的量钢为m

取YT=0.7

则

5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算

　　本设计中

结构主体高度不超过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：

　　因

所以应考虑顶部附加水平地震作用

顶部附加地震作用系数δn经查表

计算得：

　　各质点的水平地震作用按公式5-6

　　　　　　　　　　　　（5-6）计算

将上述δn和FEK代入可得

　　具体计算过程见表5-2

各楼层地震剪力按公式5-7

　　　　　　　　　　　　　　　　　（5-7）

　　计算

结果列入表5-2

表5-2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

Form5-2Cutthestrengthreckonerineveryparticlehorizontalhorizontalearthquakefunctionandfloorearthquake

层次Hi

mGi

KNGiHi

KN·mGiHi／

∑GiHiFi

KNVi

KN27.28517.0514105.120.01331.88×3=95.6495.64623.6810430.07246984.060.231558.47590.35520.0812374.243248474.80.232562.071152.42416.4812374.243203927.520.191461.491613.91312.8812374.243159380.250.149360.831974.7429.2812374.243114832.980.107260.082238.8215.6814448.5982067.990.077185.952420.77各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图5-1

图5-1横向水平地震作用及楼层地震剪力

Fig5-1crosswisehorizontalearthquakefunctionandfloorearthquakeshearingforce

5.1.3多遇水平地震作用下的位移验算

　　水平地震作用下框架结构的层间位移△ui和顶点位移ui分别按公式5-8和公式5-9

　　　　　　　　　　　　　　　　（5-8）

　　　　　　　　　　　　　　　　　（5-9）

计算

计算过程见表5-3

表中还计算了各层的层间弹性位移角

表5-3横向水平地震作用下的位移验算

Form5-3Displacementcheckingcomputationsunderhorizontalhorizontalearthquakefunction

层次Vi

KN∑Di

N/mm△ui/mmui/mmhi/mmθe=6590.3563563900.9316.6736001/387451152.4263563901.8115.7436001/198441613.9163563902.5413.9336001/141731974.7463563903.1111.3736001/115822238.826436443.478.2636001/103612420.775058544.794.7956801/1186　　由表5-3可见

最大层间弹性位移角发生在第3层

其值为1/1036〈1/550

满足要求

其中限值

5.1.4水平地震作用下框架内力计算

　　以图2-1中⑩轴线横向框架内力计算为例

说明计算方法

其余框架内力计算从略

　　框架柱端剪力及弯矩分别按公式5-10和公式5-11

　　（5-10）

　　　　　　　　　　　　　　　（5-11）计算

其中Dij取自表4-3

∑Dij取自表4-5

层间剪力取自表5-2

各柱反弯点高度比y按公式5-12

　　　　　　　　　　　　　　　　（5-12）

确定

本例中底层柱需考虑修正值y2

第2层柱需考虑修正值y1和y3

其余柱均无修正

具体计算过程及结果见表5-4、表5-5

表5-4各层边柱端弯矩及剪力计算

Form5-4Curvedsquareofpostendofeverysidelayerandcuttingstrengthcalculated

层

次hi

mVi

KN∑Dij

N/mm边柱Di1

N/mmVi1

NKy

mMijb

KN·mMiju

KN·m63.6590.356353901736816.143.85740.4526.1431.9553.61152.426353901736831.503.85740.556.756.743.61613.916353901736844.123.85740.579.4179.4133.61974.746353901736853.983.85740.597.1697.1623.62234.826436441751360.813.9540.5033110.18109.4515.682420.775058541376565.871.92610.603695225.88148.274　　　　　　　　　　　　　　表5-5各层中柱端弯矩及剪力计算

Form5-5Curvedsquareofpostendofeverymiddlelayerandcuttingstrengthcalculated

层次hi

mVi

kN∑Dij

N/mm中柱Di1

N/mmVi1

NKy

mMijb

KN·mMiju

KN·m