论文高新开发区办公楼框架五层办公楼计算书.docx
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论文高新开发区办公楼框架五层办公楼计算书
高新开发区办公楼设计
前言
毕业设计是大学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。
本组毕业设计题目为《某办公楼设计》。
在毕设前期，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。
在毕设中期，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。
在毕设完成过程中，我主要主要进行手绘设计的优化，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。
毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，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。
在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。
在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。
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。
二零一二年九月二十日
内容摘要
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。
此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。
完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。
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.Thedesignofthestairsisalsobeapproachedbycalculatingtheinternalforceandreinforcingsuchcomponentsaslandingslab,stepboardandlandinggirderwhoseshopdrawingsarecompletedintheend.
Keywords:
frames,structuraldesign,anti-seismicdesign
第一部分：
毕业设计任务书
第二部分：
工程概况
第三部分：
框架侧移刚度的计算
第四部分：
重力荷载代表值的计算
第五部分：
横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
第六部分：
竖向荷载作用下框架结构的内力计算
（横向框架内力计算）
第七部分：
截面设计
第八部分：
楼板设计
第九部分：
楼梯设计
第十部分：
设计心得
参考资料
第一部分 工程概况
一建筑概况
1、工程名称：
郑州高新区办公楼。
2、建设地点：
郑州市高新开发区文化大道北，场地平面示意图见附图。
3、建筑规模：
本工程本工程地上五层，建筑面积5600m2，基底面积1100m2；地上五层为办公室，每层高为3.9m，室内外高差0.6m。
4、结构形式：
框架结构。
5、建筑结构安全等级为二级，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。
6、功能布置：
a.底层布置门厅、接待室、值班室、配电间、消防控制室。
b.二、三层每层各设100m2会议室1间，60m2间办公室2间。
c.顶层布置200m2活动室，其余为普通办公室。
d.其它各层房间为普通办公室。
e.各层均布置男女卫生间，并设前室。
f.屋面为上人屋面。
7、建筑设备：
本办公楼采用集中空调，水、电由市政提供。
8、建筑装修及材料：
a.外墙面：
外墙涂料。
b.内墙面：
内墙涂料。
卫生间及前室内墙面选用面砖。
c.顶棚：
吊顶部分用轻钢龙骨矿棉吸音板吊顶，其余采用内墙涂料。
d.楼、地面：
地板砖。
9、墙体材料：
外墙采用250厚加气混凝土砌块，内墙采用200厚加气混凝土砌块，标高-1.450以下墙体为250厚钢筋混凝土墙。
10、门窗：
a.建筑外窗抗风压性能为3级、气密性能为4级、水密性能3级、保温性能为3级、隔声性能为3级。
b.门窗制作安装应遵照《全国通用建筑标准设计》92SJ704。
二建筑参考资料
《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001、《建筑工程设计文件编制深度规定》（2003版）、《民用建筑设计通则》GB50352-2005、《办公建筑设计防火规范》GB50016-2006、《05系列工程建设标准设计图集》（05YJ）、《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001等。
第二部分 结构设计要求
一 结构方案的选择
1、确定结构体系；
2、确定结构楼屋盖的类型及基本形式；
3、根据工程地质条件及上部结构形式确定基础类型及埋深；
4、确定变形缝的设置及划分；
5、确定结构其它承重构件的类型。
二 结构平面布置
1、确定柱网尺寸及梁、板的平面布置；
2、确定基础平面布置；
三 结构计算
1、框架计算：
（1）确定框架结构计算简图；
（2）初步确定结构构件的截面尺寸；
（3）荷载计算：
注意传力途径，防止少算和漏算；
（4）竖向荷载作用下的内力计算；
（5）水平风荷载作用下的内力计算；
（6）内力组合，确定各构件控制截面上的控制内力；
2、基础设计计算
3、自选构件的设计计算
四 绘制结构施工图
1、基础平面布置图及基础配筋详图；
2、结构平面布置图；
3、框架梁、柱配筋图；
4、自选构件配筋详图
五 结构设计计算书书写整理
六 结构设计部分参考资料
（1）现行国家规范、规程，主要有：
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001、《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001、《02系列结构标准设计图集》DBJT19-01-2002、《钢筋混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》03G101-1修订版等。
（2）建筑结构综合设计手册，中国建筑工业出版社。
（3）各种教材及参考书。
七 建设场地工程地质概况
1、地形、地貌：
拟建场地地貌属山前冲洪积平原。
2、地质构成：
根据岩土工程勘察报告，按地层的成因、时代及物理力学性质差异，勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：
1）耕土，层厚0.40～0.70m；
2）粉质粘土，层厚3.20～3.70m，承载力标准值
kPa；
3）粉质粘土，层厚0～2.50m，承载力标准值
kPa；
4）粉质粘土，层厚3.60～4.60m，承载力标准值
kPa。
3、水文概况：
场地地下水类型为孔隙潜水，勘察期间测得地下水位埋深4.50m，场地水位年变幅1.0～1.5m。
4、岩土工程评价
根据地质勘察结果，场地地形平坦，由于场区地基土层层面坡度均小于10％，地基土的物理力学性能差异不大，因此地基属均匀性地基。
郑州地区属非自重湿陷性黄土地区。
八 建设场地附图
第一部分：
工程概况
建筑地点：
郑州市
建筑类型：
五层办公楼，框架结构。
建筑介绍：
建筑底面积约1030平方米，建筑总面积5150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，填充墙采用空心砖粉和加气混凝土砌块。
门窗使用：
大门采用钢门，门洞尺寸为3.4m×2.7m，窗为塑钢窗，洞口尺寸为2.1m×2.1m。
地质条件：
根据地质勘察结果，场地地形平坦，厂区地基土层层面坡度均小于10%地基土的物理力学性能差异不大，地基属于均匀性地基。
设防烈度为Ⅶ度。
柱网与层高：
本办公楼采用柱距为6.6m的柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.4m，层高取3.9m，如下图所示：
柱网布置图
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。
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。
框架结构的计算简图：
框架结构的计算简图
纵向框架组成的空间结构
横向框架组成的空间结构
本方案中，需近似的按纵横两个方向的平面框架分别计算。
梁、柱截面尺寸的初步确定：
1、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600×2/3=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=400*600。
2、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。
3、计算过程：
对于边柱：
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：
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700mm×700mm
梁截面尺寸（mm）
混凝土等级
横梁（b×h）
纵梁（b×h）
AB跨、CD跨
C30
600×600
400×600
柱截面尺寸（mm）
层次
混凝土等级
b×h
1
C30
400×600
2-5
C30
400×600
第二部分：
框架侧移刚度的计算
一、横梁线刚度ib的计算：
类别
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
I0
（mm4）
l
（mm）
EcI0/l（N·mm）
1.5EcI0/l（N·mm）
2EcI0/l（N·mm）
AB跨、BC、CD跨
3.0×104
600×600
5.40×109
7200
2.25×1010
3.38×1010
4.50×1010
二、纵梁线刚度ib的计算：
类别
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
I0
（mm4）
l
（mm）
EcI0/l（N·mm）
1.5EcI0/l（N·mm）
2EcI0/l（N·mm）
⑤⑥跨
3.0×104
400×600
5.4×109
4200
3.86×1010
5.79×1010
7.71×1010
三、柱线刚度ic的计算：
I=bh3/12
层次
hc（mm）
Ec（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
Ic
（mm4）
EcIc/hc
（N·mm）
1-5
4700
3.0×104
600×600
2.001×1010
12.77×1010
四、各层横向侧移刚度计算：
（D值法）
1、底层
①、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根）
K=0.352
αc=（0.5+K）/（2+K）=0.362
Di1=αc×12×ic/h2
=0.362×12×12.77×1010/47002
=25112
②、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
③、B-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
④、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
⑤、B-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
⑥、B-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
2、第二层：
①、A-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
②、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
③、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
④、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
⑤、B-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
⑥、B-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
⑦、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
⑧、C-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
⑨、B-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
3、第三层至第六层：
①、A-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
②、A-1、A-9、D-1、D-9、D-5、D-6（6根）
Di2=13778
③、B-1、C-1、B-9、C-9（4根）
Di3=22044
④、B-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
⑤、C-5、C-6（2根）
Di5=24456
∑D3-6=17681×12+13778×6+22044×4+27556×12+24456×2
=762600
4、顶层：
①、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
②、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
由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：
层次
1
2
3
4
5
顶
∑Di（N/mm）
923810
729530
762600
762600
762600
66364
∑D1/∑D2=923810/729530>0.7，故该框架为规则框架。
五、各层纵向侧移刚度计算：
同理，纵向框架层间侧移刚度为：
层次
1
2
3
4
5
顶层
∑Di（N/mm）
1035634
935623
942398
942398
942398
103102
∑D1/∑D2=1035634/935623>0.7，故该框架为规则框架。
第三部分：
重力荷载代表值的计算
一、资料准备：
查《荷载规范》可取：
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
②、1-5层楼面：
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
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）
④、梁柱密度25KN/m2
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块5.5KN/m3
二、重力荷载代表值的计算：
1、第一层：
（1）、梁、柱：
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
3600
600×600
25
1.17
4
29.25
497.25
纵梁
6600
400×600
25
1.17
20
29.25
819.00
6300
400×600
25
0.63
4
15.75
63.00
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
25
1.764
36
44.1
1587.6
（2）、内外填充墙重的计算：
横
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