毕业设计_办公楼建筑结构设计.docx

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湖北文理学院建筑工程学院毕业设计

13 届本 科生毕业论文（设计） 存档编号

本 科 毕 业 设 计

办公楼建筑结构设计

学

院

建筑工程学院

专

业

土木工程

2013年3月11日

摘 要

本工程为南方某市办公楼建筑结构设计。

建筑面积约4500m2，占地面积约 m2，五层，总高18.000m，采用框架结构，柱下独立（联合）基础，设计基准期50年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度。

以建筑设计方案为基础，综合考虑行政办公楼的使用功能要求、建筑物重要性等级、地质条件、抗震设防要求、施工条件及材料供应情况等方面的条件，参照有关设计规范、资料的规定或建议，并通过调查研究，参考以往相近工程的经验。

按照“安全、经济、实用、美观”的设计原则，采用简单、实用的建筑体型和立面设计，对建筑物的平面布置、结构构造等项目进行合理设计，力求做到建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性，创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。

设计出符合现代化建筑风格的建筑设计方案，绘出建筑施工图。

按照设计的建筑方案和结构设计的弹塑性理论进行结构计算，通过手算与机算的结果，绘出结构施工图。

关键词：

办公楼；钢筋混凝土框架；结构设计

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ABSTRACT

Thisprojectisthearchitecturalandstructuraldesignofafive-floorclassroombuildinginacityofsouthChina,ofwhichareaisabout4500m2positionareaisaboutm2,andhighthis18.000m.It’sportalframeconstruction,usingtheindependent（combine）foundationunderthecolumns.Thedesigndatumtimeis50years,thestructuresecuritygradeistwolevels,theearthquakeresistancefortificationintensityis7degrees.Thearchitecturaldesign“issuitableinlinewiththefunction,theeconomyisreasonable,themodellingisartistic,theenvironmentissuitable”theprinciple,takethenationalcorrespondingstandard,thestandardasthebasis,hascompletedtheconstructionplanedesignwhichthedesignprojectdescriptionrequests,andcarriedoninthisfoundationhassetupthesurface,thesectionplane,thebuildingdetaildesign,anddrewuptheconstructionchartconstructiondrawing.Structuraldesigninlinewith“safe,suitable,durable”theprinciple,hascarriedontheverticalloadcollection,thehorizontalloadcollection,theendogenicforcecomputation,theendogenicforcecombination,thestructureearthquakeresistancecheckingcalculation,theboard,thebeam,thecolumn,thestair,thefoundationcomponentdesign,andcomplecttheconstructiondrawing.

Keyword:

classroombuilding;reinforcedconcreteframe;structuraldesign

目 录

第1章工程概况 1

1.1工程名称 1

1.2建筑规模 1

1.3建筑特点 1

1.4建筑设计资料 1

第2章框架结构布置及简图 3

2.1框架结构布置 3

2.2梁柱截面的确定 5

第3章荷载计算 6

3.1恒荷载计算 6

3.1.1屋面框架梁线荷载标准值 6

3.1.2楼面框架梁线荷载标准值 6

3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值 7

3.1.4楼面框架节点集中荷载标准值 7

3.2活荷载计算 9

3.3风荷载计算 10

3.4地震作用计算 11

第4章内力计算 16

4.1恒荷载作用下的框架内力计算 16

4.2活荷载作用下的框架内力计算 20

4.3风荷载作用下的框架内力计算 23

4.4地震力作用下的框架内力计算 25

第5章内力组合 28

第6章配筋计算 29

6.1框架梁的配筋计算 29

6.1.1正截面受弯承载力计算 29

6.1.2斜截面受弯承载力计算 30

6.2框架柱截面设计 30

6.2.1剪跨比和轴压比验算 31

6.2.2柱正截面承载力计算 31

6.2.3柱斜截面承载力计算 33

6.3屋面板设计 37

6.4楼板设计 39

第7章基础设计 42

7.1边柱基础 42

7.2中柱基础 45

结 论 49

致 谢 51

参考文献 52

5程

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第1页

第1章 工程概况

1.1工程名称：

南方某市办公楼

1.2建筑规模

1）建筑总面积约4500m2，占地面积约887.4m2，五层，总高18.000m；

2）上人屋面；

3）钢筋混凝土框架结构；

4）层高:

首层3m，标准层3m

1.3建筑特点

（1）一层设有门厅和值班室，每层均有两个隐蔽盥洗室，一间会议室，两间大办公室（面积约40m2），八间小办公室（面积约28m2）

（2）建筑能满足办公需求，并且外形保证美观大方。

1.4建筑设计资料

（1）气象资料：

①全年主导风向：

东北风；冻土深度：

0.2米；

0

②风荷载基本值：

w=0.3kN/m2（离地面10米高值）

0

③雪荷载基本值：

s=0.4kN/m2

④室外计算温度：

冬季极端气温-17.30C，夏季极端气温410C，最热月平均气温

27.60C，最冷月平均气温4.30C

○5降水量：

年降水量1108.6mm，日最大降水量262.7mm

○6年平均相对湿度：

75﹪

（2）工程地质资料：

拟建场地原始地形为湖塘洼地，后经人工填筑而成，地形平坦，场地分层情况如下：

第1层为杂填土，土层厚2m；第2层为灰色粘土，土层厚8m；第3层为褐色粉质粘土（未揭穿）。

土的物理力学性质如下表所示。

6程

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第2页

土层名称

水含量

重力密度

孔隙比

液限

塑限

塑限指数

液限指数

饱和度

粘聚力

内摩擦角

压缩模量

承载力

摩擦力

端承力

W

%

ｒ

KN/m

3

e

WL

%

WP

%

IP

IL

Sr

%

C

KPa

Θ

度

ES

MPa

fkKPa

qsKPa

qpKPa

杂填土

16.0

灰色粘

土

38.2

18.9

1.0

38.2

18.4

19.8

1.0

95.6

12

20

4.64

110

17

褐色粉

质粘土

26.7

19.6

0.75

32.7

17.7

15.0

0.6

96.5

18

20

7.0

220

28.2

992

（3）水文地质资料

拟建场地范围内，地下水分布主要有两种类型：

○1浅部填土中的上层滞水，主要受大气降水及地表排水控制，地下水位埋深

为1.5—2.0m之间；

○2承压孔隙含水层:

拟建场地范围内，地下水对混凝土无侵蚀性。

（4）抗震设防要求

该地区基本烈度为7度（近震）。

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7程

学院毕业设计

第3页

第2章 结构布置和计算简图

2.1框架结构布置

框架计算简图如2.1所示。

框架计算单元如设计书上所示，取出④号轴线上的一榀框架计算。

假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴之间的距离。

底层柱从基础顶面算到二楼楼面，基础顶面根据地质条件，室内外高差，定位-0.45m，二楼楼面标高为3.00m，故底层柱高为3.45m。

其余各层柱高为

3.00m。

有次绘出框架的计算简图，如图2.1、2.2所示。

图2.1框架平面布置与计算单元简图

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8程

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第4页

图2.2框架剖面及结构计算简图

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2.2梁柱截面的确定

边跨梁（AB、CD跨）：

9程学院毕业设计 第5页

取h=

1l=

12

1´7200=600mm,取h=600mm，取b=250mm。

12

中跨梁（BC跨）：

取h=400mm，b=250mm。

柱截面均为b´h=400mm´400mm，现浇楼板厚100mm。

AB、CD跨梁：

i=2E´1´0.25´0.63/7.2=12.50´10-4E（m3）

c 12 c

BC跨梁：

i=2E

´1´0.25´0.43/3.0=8.89´10-4E（m3）

c 12 c

上部各层柱：

i=E´1´0.4´0.43/3=7.11´10-4E（m3）

c 12 c

底层柱：

i=E

´1´0.4´0.43/3.45=6.18´10-4E（m3）

c 12 c

Nmax=966.62kN,则轴压比

N

m=N

=966.62´103= <

fcA

11.9´4002

0.51

[0.9],故满足要求。

1程0

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第6页

第3章 荷载计算

3.1恒荷载计算

3.1.1屋面框架梁线荷载标准值：

20mm厚1：

2水泥砂浆找平

100～140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩

100mm厚现浇钢筋混凝土楼板



0.02´20=0.4kN/m2

0.10+0.14´7.2=0.86kN/m2

2

0.10´25=2.5kN/m2

四层做法防水层

0.25kN/m2

屋面恒荷载

边跨（AB、CD跨）框架梁自重梁侧粉刷

中跨（BC跨）框架梁自重梁侧粉刷

4.01kN/m2

0.25´0.6´25=3.75kN/m}4.09kN/m

2´（0.6-0.1）´0.02´17=0.34kN/m

0.25´0.4´25=2.5kN/m}2.7kN/m

2´（0.4-0.1）´0.02´17=0.20kN/m

因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：

g5AB1=g5CD1=4.09kN/mg5BC1=2.7kN/m

g5AB2=g5CD2=4.01´3.9=15.64kN/mg5BC2=4.01´3.0=12.03kN/m

3.1.2楼面框架梁线荷载标准值：

水磨石面层



0.65kN/m2

100mm厚现浇钢筋混凝土楼板

0.10´25=2.5kN/m2

20mm厚石灰砂浆抹底

0.02´17=0.34kN/m2

楼面恒荷载

3.49kN/m2

1程1

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第7页

边跨框架梁及梁侧粉刷边跨填充墙自重

4.09kN/m

0.24´5.5´（3-0.6）=3.17kN

}4.80kN/m

填充墙粉刷自重 （3-0.6）´0.02´2´17=1.63kN

中跨框架梁及梁侧粉刷

因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：

gAB1=gCD1=4.09+3.17+1.63=8.89kN/mgBC1=2.7kN/m

gAB2=gCD2=3.49´3.9=13.61kN/mgBC2=3.49´3=10.47kN/m

2.7kN/m

3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值：

边柱梁自重

粉刷

1m高女儿墙自重粉刷

梁传来屋面自重



0.25´0.60´3.9´25=14.63kN

0.02´（0.60-0.10）´2´4´17=1.36kN

1´3.9´0.24´19=17.78kN

0.02´1´2´3.9´17=2.65kN

1´3.9´1´3.9´4.01=15.24kN

2 2

顶层边节点集中荷载中柱梁自重

粉刷

梁传来屋面自重

G7A=G7D=53.66kN

0.25´0.40´3.9´25=9.75kN

0.02´（0.40-0.10）´2´3.9´17=0.80kN

1´（3.9+3.9-3.0）´1.25´4.01=12.03kN

2

1´3.9´1.95´4.01=15.25kN

2

顶层中节点集中荷载

3.1.4楼面框架节点集中荷载标准值

边柱梁自重

粉刷钢窗自重

窗下墙体自重

G7B=G7C=37.83kN

14.63kN

1.36kN

1.8´2.1´0.45=1.70kN

0.24´0.9´3.6´19=14.77kN

1程2

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粉刷窗边墙体自重

2´0.02´0.9´3.6´17=2.20kN

0.6´（3.9-2.1）´0.24´19=4.92kN

粉刷

框架柱自重

粉刷

梁传来楼面自重

0.6´（3.9-2.1）´2´0.02´17=0.73kN

0.4´0.4´3´25=12kN

0.78´0.02´3´17=0.80kN

1´3.9´1´3.9´3.49=13.27kN

2 2

中间层边节点集中荷载

中柱梁自重

粉刷内纵墙自重

粉刷

扣除门洞中加上门重框架柱自重

粉刷

梁传来楼面自重

GA=GD=66.38kN

9.75kN

0.80kN

3.6´（3-0.4）´0.24´19=42.68kN

3.6´（3-0.4）´2´0.02´17=6.36kN

-2.1´1.0´（5.24-0.2）=-10.58kN

12kN

0.80kN

1´（3.9+3.9-3.0）´1.25´3.49=10.47kN

2

中间层中节点集中荷载

GB=GC=72.28kN

1程3

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图3.1恒荷载作用下的计算简图

3.2活荷载计算

3.2.1屋面活荷载

p5AB=p5CD=0.5´3.9=1.95kN/m

p5BC=0.5´3.0=1.5kN/m

P5A=P5D=0.5´3.9´3.9/2´0.5=1.9kN

P5B=P5C=0.25´3.9´3.9´0.5+0.5´（3.9+3.9-3.0）´1.25´0.5=4.06kN

3.2.2楼面活荷载

PAB=PCD=2.0´3.9=7.8kN/m

PBC=2.5´3.0=7.5kN/m

PA=PD=0.25´3.9´7.2´2.0=14.04kN

程14

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第10页

PB=PC=14.04+0.25´（3.9+3.9-3.0）´3.0´2.5=23.04kN

活荷载作用下的结构计算简图如图3.2所示

图3.2活载作用下的计算简图

3.3风荷载计算

风压标准值计算公式为w=bZmSmZw0（3-1）

因结构高度H=18m<30m，可取b=1.0；m=1.3；w=0.3kN/m2。

将风荷载换算

Z S 0

成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表3.1所示。

其中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图3.3所示。

表3.1风荷载计算

层次

bZ

mS

mz

Z（m）

w0（kN/m2）

A（m2）

PW（kN

）

7

1.0

1.3

0.74

22.2

0.3

12

3.46

6

1.0

1.3

0.74

19.2

0.3

12

3.46

5

1.0

1.3

0.74

16.2

0.3

12

3.46

4

1.0

1.3

0.74

13.2

0.3

12

3.46

3

1.0

1.3

0.74

10.2

0.3

12

3.46

2

1.0

1.3

0.74

7.2

0.3

12

3.46

1

1.0

1.3

0.74

4.2

0.3

15.6

4.50

程16

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第11页

图3.3风荷载作用下的结构计算简图

3.4地震作用计算

3.4.1重力荷载代表值计算

作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为：

屋面梁处：

GEW=结构和构件自重+50%雪荷载

楼面梁处：

GE1=结构和构件自重+50%活荷载

其中结构和构件自重取楼面上下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层一半）的结构和构件自重，各质点的重力荷载代表值及质点高度如图3-4所示。

图3-4质点重力荷载代表值及质点高度

各层荷载为：

G5=屋面恒载+0.5屋面雪荷载+屋盖纵横梁自重+屋面下半层的柱及墙体自重+女儿墙自重

8kN

G儿儿儿

G儿儿儿

G儿

G儿

G儿

=4.01×51×17.4=3558.47kN

=0.24×1.2×（17.4+51）×2×5.5+0.02×（0.24+2）×（17.4+51）×2×17=320.8

=0.4×17.4×51=354.96kN

=0.4×0.4×25×（1.5-0.1）×60=313.6kN

=0.25×25×（0.6-0.1）×（7.2-0.48）×21+0.02×2×（0.6-0.1）×（7.2-

0.48）×21×17+0.25×25×（0.6-0.1）×（7.2-0.24）+ 0.02×2×（0.6-0.1）×（7.2-

0.24）×

程17

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第12页

17+0.25×25×（0.4-0.1）×（2.4-0.2）×11+0.02×2×（0.4-0.1）×（2.4-

0.24）×11×17+0.25×25×（0.4-0.1）×（3.45-0.4）×28+0.02×2×（0.4-

0.1）×（3.45-0.4）×17×28+0.25×25×（0.4-0.1）×（3.45-0.2-

0.28）×8+0.02×2×（0.4-0.1）×（3.45-0.2-0.28）×8×17+0.25×25×（0.7-

0.1）×（8.4-0