办公楼建筑结构设计(毕业设计).docx
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大连华兴集团办公楼建筑结构设计
大连民族学院本科毕业设计
大连华兴集团办公楼建筑结构设计
学院（系）：
土木建筑工程学院
专业：
土木工程
学生姓名：
罗挺
学号：
2011111316
指导教师：
赵天雁
评阅教师：
徐蕾
完成日期：
2015年6月9日
大连民族学院
摘要
这次设计是按大连民族学院土木工程学院2015年毕业设计要求编写的毕业设计计算书。
题目为“办公楼建筑结构设计”，该建筑是一个四层的框架结构房屋。
结构形式为钢筋混凝土框架结构，底层层高为3.9m，其余各层层高为3.6m，室内外高差为0.45m。
设计内容包括建筑设计，结构设计等。
建筑设计部分包括平面设计、立面设计、剖面设计及细部构造的设计等。
除此之外，还运用了CAD和天正等来绘制办公楼的平面图、立面图和剖面图。
结构设计则含了梁、柱截面尺寸确定，水平荷载和竖向荷载作用下结构的内力以及侧移的计算，内力组合和截面设计。
然后，就是基础的设计。
基础设计包含基础选型、基础板配筋计算等。
在设计过程中，还运用了PKPM进行辅助计算，并拿电算与手算结果进行验算分析。
最后，按照任务书要求编写了本计算书。
对于这个设计，本着安全、适用、经济和美观的要求，平面布局分区明确，流线合理，互不干扰。
综合考虑了建筑物使用上的各种因素，从而解决了建筑物的外观造型、房间布置、配筋计算等很多关键问题。
通过这次设计，将大学所学的全部专业知识做了一次很好的衔接，发现各个学科之间不是独立存在的，而是融会贯通的，算得上是一次对大学所学知识的全面检阅。
关键词：
办公楼；框架结构；结构设计；柱下独立基础
ThebuildingstructuredesignofofficebuildingofDalianHuaxingGroup
Abstract
ThisdesignisaccordingtotheCivilEngineeringCollegeofDalianNationalitiesUniversity2015graduationdesigncalculationspreparedbythedesignrequirements.Thetitleisofficebuildingstructuredesign,whichisafourstoryframestructure..Structureofreinforcedconcreteframestructure,thebottomstorey3.9m.Therestofeachstoreyis3.6m,indoorandoutdoorelevationis0.45m.
Thedesignincludesarchitecturaldesignandstructuredesign..Architecturaldesignincludesgraphicdesign,facadedesign,profiledesignanddetailstructuredesign,etc.Atthesametime,drawingofficebuildingwithCADanditwassoftwaresuchasplan,elevationandprofile.Thestructuredesignmainlyincludesthedeterminationofthebeam,thecolumnsectionsize,theinternalforceandthelateraldisplacementcalculation,theinternalforcecompositionandthesectiondesignoftheframestructureunderthehorizontalloadandtheverticalload.Then,basicdesign..Basicdesignincludesbasictypeselection,basiclayout,foundationslabreinforcementcalculation,etc..Inthedesignprocess,thecomputeraidedcalculationofPKPMcanbecarriedout,andthecalculationresultsarecomparedwiththeresultsofthecalculation.Finally,thepreparationofthestatementinaccordancewiththerequirementsofthetaskbook.
Forthisdesign,inlinewithsafety,application,economicandaestheticrequirements,thelayoutoftheplaneisclear,streamlineandreasonable,notinterferewitheachother.Takingintoaccountthevariousfactorsofthebuildings,thekeyissuesofbuildingappearance,roomlayoutandreinforcementcalculationareresolved..Throughthisdesign,Universitywilllearnprofessionalknowledgeofalldoagoodinterface,betweenthevariousdisciplinesisnolongerexistindependently,butmastery,indeedconsideredisoneoftheknowledgeofthecomprehensivereview.
Keywords:
OfficeBuilding,framestructure,structuredesign,columnindependentfoundation
II
目录
摘要 I
Abstract II
1前言 1
2建筑设计 2
2.1自然条件 2
2.2设备条件 2
2.3建筑规模 2
2.4建筑平面设计 3
3结构设计 7
3.1结构方案及布置 7
3.1.1轴网布置 7
3.1.2材料选择 7
3.2结构构件尺寸设计 7
3.3基础选型及埋深 8
3.4横向框架结构侧向刚度计算及验算 9
4设计计算 11
4.1重力荷载及水平荷载计算 11
4.2水平地震作用计算 14
4.3横向风荷载作用下框架结构内力和侧移验算 19
4.4竖向荷载作用下框架结构内力分析 23
5内力组合 33
5.1梁控制截面内力标准值 34
6框架梁柱配筋计算 42
6.1梁截面控制 42
6.1.1梁正截面受弯承载力的计算 42
6.1.2梁斜截面受剪承载力计算 43
6.2柱截面设计 44
6.3楼板设计 47
7基础设计 49
7.1基础的确定 49
7.2基础地面尺寸的确定 50
7.3基底净反力标准值计算及地基承载力验算 50
7.4基础的剖面设 51
7.5抗冲切验算 52
7.6配筋计算 53
结语 55
参考文献 56
致谢 57
1前言
整个毕业设计过程从前期选题到最终完稿共耗时近半年，期间从选题到初步设计再到详细的计算，最后做细节修改，综合运用了大学所学的全部知识，期间也获得了老师和同学的帮助。
毕业设计内容共分为几个大的版块：
计算书、建筑施工图、结构施工图。
计算书部分记录了选取的一榀框架全部手算过程和相应的示意图，其中包括了建筑设计说明、荷载计算、内力组合、梁柱及基础配筋计算等内容。
荷载计算部分包括结构选型，梁柱尺寸初步确定等，内及计算包括梁柱恒载，活载计算，运用弯矩二次分配法和D值法计算竖向和水平荷载。
内力计算完成后接着进行内力组合，组合时运用Excel表格编写相关公式进行。
然后根据内力组合结果进行一榀框架的梁柱配筋计算和基础尺寸及配筋计算。
建筑施工图则使用天正和CAD等绘图软件进行绘制，全套施工图包括了建筑平面图、立面图和剖面图，还有相应部位的详图。
房屋其他部分使用的是PKPM建模的方法进行辅助计算，生成结构施工图后，对照自己的手算结果和相关规范进行修改。
这次毕业设计回顾了大一到大四所学的全部专业知识，由于之前没有经验，难免出现纰漏，还望老师能提出宝贵的修改意见。
1
2建筑设计
2.1自然条件
地形比较平坦，抗震设防烈度：
7度；基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，抗震等级为3级。
场地类型是Ⅱ类。
大连基本风压为0.65kN/m2，地面粗糙度B类，基本雪压为0.4kN/m2。
全年主导风向为东南风。
场地标准冻结深度为-0.700m。
地下水位在-6.0m以下，而且地下水无侵蚀性。
场地地层一览表
序
号
岩土
分类
土层描述
土层低标高（m）
土层厚度（m）
地基土承载力
特征值（kPa）
1
杂填土
由碎石、砖块、粘土等组成，松散
0.5
0.5
80
2
粉质
粘土
黄褐色，湿，可塑
3.0
2.5
200
3
全风化
板岩
黄褐色，岩芯呈土状，
散体结构，岩体极破碎
6.5
3.5
300
4
强风化
板岩
黄褐色，稍湿，岩芯呈碎片状，岩体破碎
10.5
4.0
400
5
中风化板岩
黄褐色，稍湿，岩芯呈柱状，属较软岩,较完整
2000
说明：
对于多层框架结构，基础埋深的确定不需要考虑建筑高度的因素，通常是在地质条件允许的前提下，基础尽量浅埋。
所以，表1给出的地层结构尽量能实现浅基础。
2.2设备条件
上下水，电力由城市系统引用，由供热中心供暖。
2.3建筑规模
总建筑面积3213m2。
主体4层，一层层高3.9m,二至四层3.6m。
设有室外停车场，每万平方米50个标准停车位，每个标准停车位30平米。
不考虑地下人防设施。
房间组成大概包括有门厅，接待室，值班室，档案室，办公室，会议室，仓库，厕所，休息厅，资料室等。
2.4建筑平面设计
室内外高差450mm，设三级台阶，每级台阶高150mm。
建筑内外墙均采用加气混凝土砌块，，外墙厚度为300mm,内墙为200mm。
内墙面采用20mm厚混合砂浆抹灰。
根据规范，办公室门宽1.2m，门高2.2m。
所有窗台高均为900mm，窗户尺寸根据窗地比要求和具体建筑尺寸要求确定。
屋面采用卷材防水，按上人屋面考虑，女儿墙高度为0.9米。
本设计设置三个安全出口，正门入口宽3.6m，一层走廊两侧逃生门为1800mm×2400mm，走廊宽为2.7m。
消防楼梯两部，楼梯间尺寸3750×6300mm，楼梯梯井为100mm，踏步宽270mm，梯段宽1800mm，楼梯高度3900mm，平台宽1800mm。
门和窗的尺寸表如下，
名称
门窗编号
门窗尺寸
说明
窗
C1
5500×2100
塑钢窗
C2
2400×2100
塑钢窗
门
M1
1800×2400
玻璃门
M2
1000×2000
钢铁门
M3
900×2000
钢铁门
M4
1800×2400
防火门
平面设计，立面设计及剖面设计如下，
58
3结构设计
3.1结构方案及布置
3.1.1轴网布置
3.1.2材料选择
楼盖、屋盖、梁、柱、基础采用的都是现浇钢筋混凝土结构，梁柱等级为C35（fc=16.7kN/m2），其他各构件的混凝土强度的等级都是C30（fc=14.3kN/m2）。
框架结构梁、柱受力纵筋及板筋均采用HRB335，箍筋、架立钢筋等采用HPB300
3.2结构构件尺寸设计
参考《混凝土结构设计》，梁宽不小于200mm，梁高不大于4倍梁宽，一般情况下，框架的截面尺寸可按下式估算：
h=（1/8~1/18）l,b=（1/3~1/2）h。
据此选择梁截面。
横向框架梁（最大跨度6300mm）：
h=（1/8~1/18）l×6300,取为600mm
b=（1/3~1/2）h×600，取为300mm
纵向框架梁（最大跨度7500mm）：
h=（1/8~1/18）l×7500,取为600mm
b=（1/3~1/2）h×600，取为300mm
走道梁（最大跨度2700mm）：
h=（1/8~1/18）l×2700，取为400mm
b=（1/3~1/2）h×400，取为300mm
考虑次梁作用，区格板的边长为6.3/3.75<2，应按双向板计算。
楼板厚度应大于等于l/40=3750/40=93.75,取100mm。
边柱及中柱的负载面积分别为7.5×3.15和7.5×4.5，各层重力荷载近似ge=12kN/m2
边柱：
==113505mm2
中柱：
==155913mm2
如果取柱截面为正方形，则边柱和中柱分别为337×337mm和395×395mm，考虑到上部结构墙厚较大，所以柱截面尺寸统一取500mm×500mm。
3.3基础选型及埋深
基础选柱下独立基础，基础埋深取1.2米，基础高度为0.8米。
底层柱计算高度从基础梁顶面取至一层板底。
H1=1.2-0.8+0.45+3.9=4.75m
图3.1横向框架计算简图
梁
跨
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm）
计算跨度
lb（mm）
截面惯性矩
I0（mm4）
ib=2EcI0
/Lb
ib=1.5EcI0
/Lb
AB、CD
3.15×104
300×600
6300
5.4×109
5.4×1010
4.05×1010
BC
3.15×104
300×400
2700
1.600×109
3.73×1010
2.8×1010
3.4横向框架结构侧向刚度计算及验算
1.框架梁、柱线刚度计算
表3.1梁线刚度（N.mm）
表3.2柱线刚度（N.mm）
楼
层
层高hi
（mm）
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm）
Ic
（mm4）
ic=ECI0
/hi
1
4750
3.15×104
500×500
7.626×109
5.057×1010
2
3600
3.15×104
500×500
5.208×109
4.557×1010
3-4
3600
3.15×104
500×500
5.208×109
4.557×1010
2.框架侧向刚度计算
柱侧向刚度按D=计算，
第一层边柱：
k=5.4/3.418=1.067,=k/2+k=（0.5+1.58）/（2+1.58）=0.511
D11=0.58×（12×3.1418×1010）/（4.8×103）3=13743.8
第一层中柱k=（5.4+3.73）/3.418=1.805,=（0.5+2.727）/（2+2.7270）=0.606
D12=16298.9
则第一层一榀横向中框架的总侧向刚度为：
D1=（10343+12158.8）×2=45003.6N/mm
第二层边柱：
K=1.185，=0.372，D21=15696.3
第二层中柱：
K=2.004，=0.5005，D22=21118.3
则第二层一榀横向中框架的总侧向刚度为：
D2=73629.2N/mm
其余各层略，具体结果如下表，
表3.3一榀横向中框架的侧向刚度N/mm
楼
层
ic
层高
hi（mm）
中框架边柱
中框架中柱
∑𝐷
K
ac
Di1
K
ac
Di2
4
4.557
3600
1.185
0.372
15696.3
2.004
0.5005
21118.3
73629.2
3
4.557
3600
1.185
0.372
15696.3
2.004
0.5005
21118.3
73629.2
2
4.557
3600
1.185
0.372
15696.3
2.004
0.5005
21118.3
73629.2
1
5.057
4750
1.067
0.511
13743.8
1.805
0.606
16298.9
60085.4
表3.4一榀边框架的侧向刚度N/mm
楼
层
ic
层高
hi（mm）
中框架边柱
中框架中柱
∑𝐷
K
ac
Di1
K
ac
Di2
4
4.557
3600
0.889
0.308
12995.9
1.503
0.429
18101.4
62194.6
3
4.557
3600
0.889
0.308
12995.9
1.503
0.429
18101.4
62194.6
.2
4.557
3600
0.889
0.308
12995.9
1.503
0.429
18101.4
62194.6
1
5.057
4750
0.801
0.464
12479.7
1.355
0.553
14873.4
54706.2
3.横向框架侧向刚度比验算
楼层和上部相邻楼层的侧向刚度比验算
层次
1
2
3
4
Di
469924.8
566164.0
566164.0
566164.0
Di-1/Di
0.830
1.00
1.00
1.00
各层的侧向刚度比均大于0.7，且与上部相邻层侧向刚度比平均值大于0.8，满足规范。
4设计计算
4.1重力荷载及水平荷载计算
1.重力荷载计算
（1）屋面及楼面的永久荷载标准值
屋面（上人）：
保护层：
40厚C20细石混凝土保护层0.04×24=0.96kN/m2
防水层：
1.5厚合成高分子防水卷材0.33kN/m
2.0厚合成高分子防水涂膜一道0.4kN/m
找平层：
25厚1:
3水泥砂浆找平层0.025×20=0.5kN/m2
找坡层：
1:
6水泥焦渣找坡0.04×14=0.56kN/m2
保温层：
210厚发泡聚苯板保温层0.5kN/m2
结构层100mm厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m2
抹灰层：
15厚板底抹灰0.015×20=0.3kN/m
6.05kN/m2
1~3层楼面
瓷砖地面：
0.55kN/m2
100mm厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m2
15mm厚抹灰0.015×20=0.3kN/m2
3.35kN/m2
（2）屋面及楼面的可变荷载标准值
上人屋面均布活载标准值2.0kN/m2
楼面活荷载标准值（房间）2.0kN/m2
楼面活荷载标准值（走廊）2.5kN/m2
屋面雪载标准值Sk=1.0×0.4=0.4kN/m2
（3）梁、柱、墙、门、窗等重力荷载计算
由于考虑进了板的自重，故计算梁自重时应从梁截面高度中减去板的厚度。
第一层单位长度的柱梁重力荷载计算：
边横梁：
0.3×0.5×25+0.02×17×2×0.5=4.09kN/m2
走道梁：
0.3×0.3×25+0.3×0.02×17×2=2.454kN/m2
次梁：
0.3×0.3×25+0.3×0.02×17×2=2.454kN/m2
纵梁：
0.3×0.5×25+0.02×17×2×0.5=4.09kN/m2
柱：
0.50×0.5×25+0.5×0.02×17×4=8.3105kN/m2
第一层柱梁净长度：
边横梁：
Ln=6.3-0.5=5.8m
走道梁：
Ln=2.7-0.5=2.15m
次梁：
Ln=6.3+0.4-0.3×2=6.35m
纵梁：
Ln=7.5-0.5=7.00m
柱：
4.75m
其他层计算结果如下:
表4.1框架梁、柱重力荷载标准值
楼层
构件
b（m）
hn（m）
r（kN/m3）
gl（kN/m）
ln（m）
g0（kN）
1
边横梁
0.3
0.5
25
4.09
5.8
23.415
走道梁
0.3
0.3
25
2.454
2.15
50276
次梁
0.25
0.3
25
2.454
6.35
15.58
纵梁
0.3
0.5
25
4.09
6.95
28.426
柱
0.5
0.5
25
6.93
4.75
39.477
2
边横梁
0.3
0.5
25
4.09
5.8
23.620
走道梁
0.3
0.3
25
2.454
2.20
5.4
次梁
0.3
0.3
25
2.454
6.125
15.031
纵梁
0.3
0.5
25
4.09
7.0
28.63
柱
0.5
0.5
25
6.93
3.5
24.255
3-4
边横梁
0.3
0.5
25
4.09
5.8
23.620
走道梁
0.3
0.3
25
2.454
2.20
5.4
次梁
0.3
0.3
25
2.454
6.125
15.031
纵梁
0.3
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