毕业设计办公楼框架结构设计.docx

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毕业设计办公楼框架结构设计

广州彩虹办公楼结构设计

GuangzhourainbowofficeBuildingstructuraldesign

2011届继续教育学院

专业土木工程

学号2-55

学生姓名

指导教师

完成日期2010年11月26日

毕业设计评语及成绩

学生

姓名

郭树礼

专业

土木工程

班级

08级专升本

学号

2-55

毕业设计（论文）题目

广州彩虹办公楼结构设计

指导教师姓名

指导教师

职称

讲师

指导教师评语：

专家评语：

签字：

年月日

答辩小组意见：

答辩小组组长签字：

年月日

成绩:

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题　　目

广州彩虹办公楼结构设计

专业

土工程

班级

08级专升本

学生姓名

郭树礼

承担指导任务单位

继续教育学院

导师姓名

导师职称

讲师

1．设计（论文）内容

毕业设计内容包括计算可能遇到的各种荷载，现浇楼板的配筋计算，任意选取一榀标准框架进行计算，包括强度、刚度和稳定性验算。

选定一个梁、柱截面计算配筋，进行较为完整的结构计算过程训练。

.2。

基本要求

结合具体的工程进行结构设计，工程由参加毕业设计的学生自选。

要求：

撰写2.0万字以上的计算说明书；绘制结构施工图纸不少于4张（2#）

3．主要技术指标（或研究方法）

主要完成结构简图、梁、板、柱、配筋的设计与计算，并最终成图。

4。

应收集的资料及参考文献

《建筑结构抗震设计》：

东南大学编著、清华大学主审。

北京：

中国建筑工业出版社，1998

《混凝土结构》上册：

第二版，天津大学、同济大学、东南大学主编，清华大学主审。

北京：

中国建筑工业出版社，1998

《建筑结构荷载规范》：

02—1—10发布，02—3—1实施中华人民共和国建设部主编，北京：

中国建筑工业出版社，2002.

5。

进度计划

2010年7月理解和熟悉设计课题，选题，确定基本结构设计方案。

2010年8月复习结构设计有关内容，借阅相关规范及资料

2010年8月编写设计计算书

2010年9月整理和编写设计论文

2010年10月画结构图

2010年11月打印论文，准备答辩

教研室主任签字

时　间

　　年　月日

毕业设计开题报告

题　　目

广州彩虹办公楼结构设计

专业

土木工程

班级

08级专升本

学生姓名

1.文献综述：

设计之前，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。

我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。

2.预期达到的目标：

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

3.研究方案：

本设计主要进行了结构方案中横向框架框架的抗震设计。

在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

接着计算竖向荷载（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并绘图。

4.进度计划：

2010年7月理解和熟悉设计课题，选题，确定基本结构设计方案。

2010年8月复习结构设计有关内容，借阅相关规范及资料

2010年8月编写设计计算书

2010年9月整理和编写设计论文

2010年10月画结构图

2010年11月打印论文，准备答辩

教研室主任签字

时　间

　　年　月日

摘要

本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。

在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。

是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并绘图。

关键词：

框架结构设计抗震设计

Abstract

Thepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframesofaxis2、3、7、8.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce（bendingmoment,shearingforceandaxialforce）inthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.

Keywords:

frames,structuraldesign,anti-seismicdesign

第1章

工程概况

建筑地点：

广州市

建筑类型：

六层办公楼，框架填充墙结构。

建筑介绍：

建筑面积约1000平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。

门窗使用：

大门采用钢门，其它为木门，门洞尺寸为1.2m×2.4m，窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.8m×2.1m。

地质条件：

经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为8度。

柱网与层高：

本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.4m，层高取3.6m，如图11柱网布置图所示：

图11柱网布置图

第2章框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力途径：

楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基，如图21传力布置图所示。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。

图21传力布置图

第3章框架结构的计算简图

虽然毕业设计要求框架只横向分析受力，实际的工程受力较为复杂，为了更好的理解知识，本设计对横纵均有受力简图，如图31纵向受力简图、图32横向受力简图图所示

图33纵向受力简图

图34横向受力简图

第4章梁、柱截面尺寸的初步确定

4.1梁截面尺寸的初步确定

梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。

本方案取1/12×7200=600mm，截面宽度取600×1/2=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300*600，如表41梁截面尺寸表所示。

4.2柱截面尺寸的初步确定

4.2.1框架柱的截面尺寸

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N=βFgEn

注：

β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。

F按简支状态计算柱的负载面积。

gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。

n为验算截面以上的楼层层数。

（2）Ac≥N/uNfc

注：

uN为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8。

fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。

4.2.2计算过程

对于边柱：

如表42柱截面尺寸表

N=βFgEn=1.3×25.92×14×6=2830.464（KN）

Ac≥N/uNfc=2830.464×103/0.8/14.3=247418.18（mm2）

取700mm×700mm

对于内柱：

如表42柱截面尺寸表

N=βFgEn=1.25×34.56×14×6=3628.8（KN）

Ac≥N/uNfc=3628.8*103/0.8/14.3=317202.80（mm2）

取650mm×650mm

表41梁截面尺寸表

混凝土等级

横梁（b×h）

纵梁（b×h）

C30

300×600

250×400

300×600

表42柱截面尺寸表

层次

混凝土等级

b×h

C30

700×700

2-6

C30

650×650

第5章框架侧移刚度的计算

5.1横梁线刚度ib的计算

表51横梁线刚度ib表

类别

（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

（mm）

EcI0/l（N·mm）

1.5EcI0/l（N·mm）

2EcI0/l（N·mm）

AB跨、CD跨

3.0×104

300×600

5.40×109

7200

2.25×1010

3.38×1010

4.50×1010

BC跨

3.0×104

250×400

1.33×109

2400

1.67×1010

2.50×1010

3.34×1010

5.2纵梁线刚度ib的计算

表52纵梁线刚度ib表

类别

（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

（mm）

EcI0/l（N·mm）

1.5EcI0/l（N·mm）

2EcI0/l（N·mm）

⑤⑥跨

3.0×104

300×600

5.4×109

4200

3.86×1010

5.79×1010

7.71×1010

其它跨

3.0×104

300×600

5.4×109

7200

2.25×1010

3.38×1010

4.50×1010

5.3柱线刚度ic的计算

计算公式为：

I=bh3/12

表53柱线刚度ic表

层次

hc（mm）

Ec（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

EcIc/hc

（N·mm）

4700

3.0×104

700×700

2.001×1010

12.77×1010

2--6

3600

3.0×104

650×650

1.448×1010

12.40×1010

1层A-5柱

8300

3.0×104

700×700

2.001×1010

7.23×1010

5.4各层横向侧移刚度计算（D值法）

5.4.1底层

1A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根）

K=4.5/12.77=0.352

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.362

Di1=αc×12×ic/h2

=0.362×12×12.77×1010/47002

=25112

A-1、A-4、A-6、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9（8根）

K=3.38/12.77=0.266

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.338

Di2=αc×12×ic/h2

=0.338×12×12.77×1010/47002

=23447

3B-1、C-1、B-9、C-9（4根）

K=（2.5+3.38）/12.77=0.460

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.390

Di3=αc×12×ic/h2

=0.390×12×12.77×1010/47002

=27055

B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-7、C-7、B-8、C-8（9根）

K=（3.34+4.5）/12.77=0.614

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.426

Di4=αc×12×ic/h2

=0.426×12×12.77×1010/47002

=29552

5B-4、B-6、C-5、C-6（4根）

K=（3.34+3.38）/12.77=0.526

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.406

Di5=αc×12×ic/h2

=0.406×12×12.77×1010/47002

=28165

6B-5（1根）

K=3.34/12.77=0.262

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.337

Di6=αc×12×ic/h2

=0.337×12×12.77×1010/47002

=23378

∑D1=25112×9+23447×8+27055×4+29552×9+28165×4+23378

=923810

5.4.2第二层

1A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根）

K=4.5×2/（12.4×2）=0.363

αc=K/（2+K）=0.154

Di1=αc×12×ic/h2

=0.154×12×12.4×1010/36002

=17681

A-1、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9（6根）

K=3.38×2/（12.4×2）=0.273

αc=K/（2+K）=0.120

Di2=αc×12×ic/h2

=0.120×12×12.4×1010/36002

=13778

A-5（1根）

K=4.5/7.233=0.622

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.428

Di3=αc×12×ic/h2

=0.428×12×7.233×1010/83002

=5392

A-4、A-6（2根）

K=（4.5+3.8）/（12.4*2）=0.318

αc=K/（2+K）=0.137

Di4=αc×12×ic/h2

=0.137×12×12.4×1010/36002

=15730

5B-1、C-1、B-9、C-9（4根）

K=（2.5+3.38）×2/（12.4×2）=0.474

αc=K/（2+K）=0.192

Di5=αc×12×ic/h2

=0.192×12×12.4×1010/36002

=22044

6B-2、B-3、C-2、C-3、C-4、B-7、B-8、C-7、

C-8（9根）

K=（3.34+4.5）×2/（12.4×2）=0.632

αc=K/（2+K）=0.240

Di6=αc×12×ic/h2

=0.240*12*12.4*1010/36002

=27556

B-4、B-6（2根）

K=（3.34×2+4.5+3.38）/（12.4×2）=0.587

αc=K/（2+K）=0.227

Di7=αc×12×ic/h2

=0.227×12×12.4×1010/36002

=26063

8C-5、C-6（2根）

K=（3.34+3.38）×2/（12.4×2）=0.542

αc=K/（2+K）=0.213

Di8=αc×12×ic/h2

=0.213×12×12.4×1010/36002

=24456

9B-5（1根）

K=3.34×2/（12.4×2）=0.269

αc=K/（2+K）=0.119

Di9=αc×12×ic/h2

=0.119×12×12.4×1010/36002

=13663

∑D2=17681×9+13778×6+5392+15730×2+22044×4+27556

×9+26063×2+24456×2+13663

=729530

5.4.3第三层至第六层

1A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（12根）

Di1=17681

2A-1、A-9、D-1、D-9、D-5、D-6（6根）

Di2=13778

3B-1、C-1、B-9、C-9（4根）

Di3=22044

4B-2、B-3、B-4、B-5、C-2、C-3、C-4、B-6、B-7、B-8、C-7、C-8（12根）

Di4=27556

5C-5、C-6（2根）

Di5=24456

∑D3-6=17681×12+13778×6+22044×4+27556×12+24456×2

=762600

5.4.4顶层

D-5、D-6（2根）

K=3.38×2/（12.4×2）=0.273

αc=K/（2+K）=0.120

Di1=αc×12×ic/h2

=0.120×12×12.4×1010/36002

=13778

C-5、C-6（2根）

K=（3.38×2+3.34）/（12.4×2）=0.407

αc=K/（2+K）=0.169

Di2=αc×12×ic/h2

=0.169×12×12.4×1010/36002

=19404

∑D顶=13778×2+19404×2=66364

如表54横向框架梁的层间侧移刚度表所示：

表54横向框架梁的层间侧移刚度表

层次

顶

∑Di（N/mm）

923810

729530

762600

66364

∑D1/∑D2=923810/729530>0.7，故该框架为规则框架。

5.5各层纵向侧移刚度计算

同理，纵向框架层间侧移刚度，如表55纵向框架层间侧移刚度表所示：

表55纵向框架层间侧移刚度表

层次

顶层

∑Di（N/mm）

1035634

935623

942398

103102

∑D1/∑D2=1035634/935623>0.7，故该框架为规则框架。

第6章重力荷载代表值的计算

6.1资料准备

6.1.1屋面永久荷载标准值（上人）

30厚细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/m2

三毡四油防水层0.4KN/m2

20厚矿渣水泥找平层14.5×0.02=0.29KN/m2

150厚水泥蛭石保温层5×0.15=0.75KN/m2

120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2

V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2

（二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层）

合计5.35KN/m2

6.1.21-5层楼面永久荷载标准值

木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm）0.7KN/m2

120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2

V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2

合计3.95KN/m2

6.1.3屋面及楼面可变荷载标准值

上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/m2

楼面活荷载标准值2.0KN/m2

屋面雪荷载标准值SK=urS0=1.0×0.2=0.2KN/m2

（式中ur为屋面积雪分布系数）

6.1.4梁柱密度

梁柱密度25KN/m2

6.1.5蒸压粉煤灰加气混凝土砌块

梁柱密度5.5KN/m3

6.2重力荷载代表值的计算

6.2.1第一层

（1）、梁、柱：

如表61梁重力荷载代表值、表62柱重力荷载代表值所示

表61梁重力荷载代表值

类别

净跨

（mm）

截面

（mm）

密度（KN/m3）

体积

（m3）

数量

（根）

单重

（KN）

总重

（KN）

横梁

6500

300×600

1.17

29.25

497.25

1700

250×400

0.17

4.25

38.25

纵梁

6500

300×600

1.17

29.25

819.00

3500

300×600

0.63

15.75

63.00

表62柱重力荷载代表值

类别

计算高度（mm）

截面

（mm）

密度（KN/m3）

体积

（m3）

数量

（根）

单重

（KN）

总重

（KN）

柱

3600

700×700

1.764

44.1

1587.6

（2）内外填充墙重的计算：

横墙：

AB跨、CD跨墙：

墙厚240mm，计算长度6500mm，计算高度3600-600=3000mm。

单跨体积：

0.24×6.5×3=4.68m3

单跨重量：

4.68×5.5=25.74KN

数量：

总重：

25.74×17=437.58KN

BC跨墙：

墙厚240mm，计算长度1700mm，计算高度3600-600=3000mm。

单跨体积：

（1.7×3-1.5*2.4）×0.24=0.36m3

单跨重量：

0.36×5.5=1.98KN

数量：

总重：

1.98×2=3.96KN

厕所横墙：

墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3600-120=3480mm。

体积：

0.24×4.8×3.48=4.009m3

重量：

4.009×5.5=22.0495KN

横墙总重：

437.58+3.96+22.0495=463.5895KN

纵墙：

①②跨外墙：

单个体积：

[（6.5×3.0）-（1.8×2.1×2）]×0.24=2.8656m3

数量：

总重：

2.8656×12×5.5=18

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