土木工程毕业设计Word格式文档下载.doc
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某办公楼
目录
中文摘要 I
1设计概况 1
1.1工程概况 1
1.2设计原始资料 1
2建筑设计 3
2.1平面设计 3
2.2剖面设计 3
2.3立面设计 4
2.4建筑构造设计 4
3结构选型及计算简图 5
3.1结构选型 5
3.1.1钢筋混凝土结构特点 5
3.1.2框架结构特点 5
3.1.3确定结构选型 6
3.2结构布置 6
3.2.1结构平面布置的一般原则 6
3.2.2柱网布置 7
3.3.3框架梁布置和框架承重方案的确定 7
3.3梁柱截面尺寸的初步确定 7
3.3.1梁截面尺寸的初步确定 7
3.3.2柱截面尺寸的初步确定 7
3.4结构计算简图 9
4荷载计算 11
4.1恒荷载计算 11
4.1.1屋面框架梁线荷载标准值 11
4.1.2楼面框架梁线荷载标准值 11
4.1.3屋面框架梁节点集中荷载标准值 12
4.1.4楼面框架节点集中荷载标准值 12
4.1.5恒荷载作用下的结构计算图 13
4.2活荷载计算 14
4.3风荷载计算 15
4.4重力荷载代表值 16
5框架内力计算 18
5.1水平地震作用下的侧移验算 18
5.2水平地震作用下框架内力计算 24
5.3水平风荷载作用下的层间侧移验算 27
5.3.1梁的线刚度 27
5.3.2柱的线刚度 28
5.3.3横向框架柱侧移刚度 29
5.3.4框架的侧移验算 30
5.4风荷载作用下框架内力计算 31
5.5恒荷载作用下的荷载效应 33
5.5.1结构计算简图 33
5.5.2等效均布荷载的计算 33
5.5.3梁、柱端弯矩计算 35
5.5.4框架梁跨中弯矩计算 39
5.5.5恒荷载作用下的荷载效应 40
5.6活荷载作用下的荷载效应 43
5.6.1等效均布荷载的计算 43
5.6.2框架梁、柱端弯矩计算 44
5.6.3框架梁跨中弯矩计算 44
5.6.4活载作用下的内力图 48
6横向框架内力组合 51
6.1框架梁内力组合 51
6.2框架柱的内力组合 51
7框架结构配筋计算 52
7.1框架梁配筋计算 52
7.2框架柱配筋计算 54
8基础设计 61
8.1荷载计算 61
8.2基础底面尺寸 61
8.3基础高度验算 63
8.4底面配筋 63
结论 66
总结与体会 67
谢辞 69
参考文献 70
附录A 71
附录B 73
附录C 76
附录D 80
中文摘要
本次设计的任务是对某办公楼进行建筑和结构部分的设计，此次设计是学生综合应用所学的基本知识和专业知识的综合实践教学环节，以实际工程为课题。
其目的是，在教师的指导下，学生运用所学理论知识进行结构设计和施工设计。
设计中，根据建筑物的结构特点，同时考虑到材料、经济等条件，首先确定了本工程的结构型式为钢筋混凝土结构型式，结构体系为框架结构体系。
然后根据工程实际经验和结构设计的基本规范，分别对主梁、次梁和柱的截面以及板厚进行了初步估算。
据此运用PMCAD软件进行楼层、屋面结构平面布置并由程序生成第二层板配筋。
然后手算一榀框架荷载计算、PK-PM框架设计、内力计算及其组合、梁柱截面设计、基础配筋计算等。
中文关键词：
办公楼设计;
建筑设计,结构设计，框架荷载计算；
内力组合
1设计概况
1.1工程概况
1.2设计原始资料
1、冬季最冷月平均温度7℃，夏季最热月平均温度19.7℃，最高温度31.5℃，最低温度-7.8℃；
2、冬季主导风向西南平均风速2.2m/s，夏季主导风向西南平均风速2.2m/s，最大风速10m/s；
3、年平均降水量1000mm，月最大降水量204.5mm；
4、最大积雪厚度0.47m，基本雪压S0=0.3kN/m2，基本风压W0=0.3kN/m2，土体最大冻结深度0.09m；
5、地基条件：
表1-1建筑地层一览表
序号
岩土
深度
土层
（m）
厚度
范围
地基土
承载力（kPa）
压缩
模量
（MPa）
1
杂填土
0.0～1.8
1.8
---
2
淤泥质土
1.8～3.8
2.0
120
3.0
3
中粗砂
3.8～6.2
2.4
260
11.0
4
砾砂
6.2～25.0
18.8
320
23.0
拟建场地地形平坦，土质分布具体情况见表，Ⅱ类场地土，地下稳定水位距地表-2.0m，表中给定土层深度由自然地坪算起。
建筑地点冰冻深度-0.5m。
6、抗震设防烈度：
8度设防，抗震设计分组为第三组，设计基本地震加速度值为0.20g.
2建筑设计
2.1平面设计
建筑平面设计是建筑方案设计的主要内容，它对是否满足建筑物的使用功能起着决定性的作用。
建筑平面是表示建筑在水平各方向各部分的组合关系，能够较为集中的反映建筑物功能方面的问题，因此一般从平面设计入手。
但在平面设计过程中要结合建筑物的整体空间效果，密切联系建筑的立面和剖面，不断调整和修改平面。
再结合结构布置的要求，尽量使房间合理布置又满足结构设计的要求。
一栋建筑除满足各房间的使用要求外，还需要交通联系部分把各房间联系起来。
交通联系部分包括水平交通空间（走廊）、垂直交通空间（楼梯、电梯、台阶），交通枢纽空间（门厅、过厅）。
合理组织好建筑内部交通和对外联系是平面设计的主要内容，它直接影响到建筑的使用和人员的安全。
2.2剖面设计
剖面设计是确定建筑物竖向各房间的组合关系、空间的形状、尺度和建筑层次等。
它与平面一样和建筑使用、造价、节约用地等有密切的关系，应结合平面全面的进行考虑。
净高和层高净高为房间地面到顶棚或其它构件底面的距离，与房间的使用性质、活动特点、采光通风、空间观感有关，层高已由任务书给出，它是该层地平或楼面到该上层楼面的距离，即净高加上楼板层的结构厚度。
室内外高差为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮，将室内地面适当抬高，一般从建筑物使用方便的原则出发，室内外高差不宜过大，一般为0.45m-0.6m。
窗台高、窗高及门高一般情况考虑层间窗台高与工作面的协调，取值班室面对大厅的窗台高0.9米。
其它房间根据功能和空间观感协调窗台高度，宿舍及其余窗台高取1.2米；
窗高主要影响房间的采光均匀度，框架结构建筑宜在框架梁或在联系梁下直接设窗，不宜另设过梁。
2.3立面设计
建筑立面表示建筑物四周的形象。
立面设计是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下运用建筑造型和立面构图的规律进行的。
根据初步确定的建筑内部空间组合的平剖关系，如建筑的大小，高低，门窗的位置，大小等，描述出建筑各立面的基本轮廓，作为进一步调整，统一进行立面设计的基础。
首先推敲立面各部分总的比例关系，考虑作为一个整体的几个立面的统一，相邻的立面间的连接和协调，然后按建筑构图规律着重分析立面上墙面的划分和处理，门窗的安排和调整，最后对建筑入口、各部分装饰等做重点及细部加工。
2.4建筑构造设计
建筑构造设计是建筑设计的重要组成部分，是建筑平、立、剖的继续和深入，也是结构设计和施工的重要依据。
外墙框架结构的外墙只起维护作用，在保温隔热的同时要求质轻以减少结构负担，不宜采用普通砖石，宜采用轻质砌块或轻质板材。
本设计选用陶粒空心砌块，砌块直接砌于框架梁上，一般梁下直接设门窗，不另设过梁，外墙厚240mm。
内墙一般只起分隔空间作用，根据内墙两侧空间的使用要求来选择墙体材料、尺寸和构造方式，楼梯间应有足够的防水性能；
卫生间应具有防水、防潮性能等。
楼面采用现浇楼板，室内和走廊为陶瓷地砖楼面，卫生间为陶瓷锦砖，且卫生间地面比走廊低20mm,以防止水外溢，周围墙体用瓷砖做防水处理。
屋面不上人且有保温。
女儿墙高500mm，在端部做现浇砼压顶，采用有组织外排水。
将下部窗间构造柱伸入女儿墙，间距3600mm,以增强其抗震性能。
第84页
3结构选型及计算简图
3.1结构选型
3.1.1钢筋混凝土结构特点
钢筋混凝土结构由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。
（一）优点：
1、强度高、抗震性能好；
2、混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，使两者可靠地结合在一起。
3、耐火性、耐久性性能好；
4、可模性能好。
钢筋混凝土结构可根据需要浇制各种成各种形状和尺寸的结构。
（二）缺点：
1、普通钢筋混凝土本身自重比钢结构大。
自重过大对于大跨度结构、高层建筑以及结构的抗震都是不利的。
2、钢筋混凝土结构的抗裂性能较差，在正常使用时往往带裂缝工作。
3、建造较费工，现浇结构模板需耗用较多的木材，施工条件受限制，补强修复较困难，隔热隔声性能较差等等。
（三）规范要求：
地震设防烈度为6度时：
现浇混凝土房屋适用的最大高度≤60m（适用于框架结构）
≤130m（适用于剪力墙结构）
3.1.2框架结构特点
框架结构体系是用梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构将荷载传至基础。
适用于多层、高度不是很大的高层建筑，框架结构实为空间结构，由横向框架和纵向框架组成。
一般把主要承受楼板荷载的框架称为主框架。
根据楼板的布置方式，可分为下列三种承重方案：
横向承重框架方案、纵向承重框架方案、纵横向承重框架方案。
（一）优点：
1、框架结构形成可灵活布置建筑空间，使用较方便。
2、适用于空间较大的建筑物及立面较复杂的建筑物。
3、结构比较轻巧，施工比较方便、经济。
4、框架结构比砖混结构整体性好。
1、随着建筑物高度的增加，水平作用使得框架低部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用。
因此层数受到限制。
2、框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧移。
3、由于框架结构体系截面较小、抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移和层间位移都较大，容易产生震害。
建筑物的最大高度≤60m，层数在15至20层为宜，抗震墙间距最大≤18m。
3.1.3确定结构选型
本工程部分空间较大，总高度不大，竖向荷载较大，水平荷载较小，因此采用钢筋砼框架结构。
框架结构体系具有建筑平面布置灵活，易于满足功能使用要求的优点，可以根据需要隔断分隔成小空间，或拆除隔断改成大空间。
而且钢筋砼结构造价不高，其材料来源丰富，可浇注成各种断面形状，还组成多种结构体系，既节省钢材，承载能力也不低。
3.2结构布置
3.2.1结构平面布置的一般原则
建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状，结构的抗震刚度要求均匀，且宜使抗侧刚度中心与质量中心重合。
建筑的开间、进深尺寸和构件类型应尽量减少规格，以利于建筑工业化。
建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，还必须考虑有利于抵抗水平作用和坚向荷载，受力明确、传力直接。
建筑平面的长宽比不宜过大，一般小于6，以避免两端相距太远，振动不同步，产生扭转等复杂的振动而使结构受到损害。
建筑不面突出部分长度L应可能小。
平面凹进时，应保证楼板宽度B足够大。
3.2.2柱网布置
框架柱的布置应使整个建筑体型规则、均匀，避免有较大的外挑和内收，结构的承载力和刚度宜自上而下逐渐的减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
3.3.3框架梁布置和框架承重方案的确定
框架梁是框架和框架结构在地震作用下的主要耗能构件，框架结构一般呈“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的受力性能，所以框架梁的延性对结构抗震耗能能力有较大影响。
一般框架梁直接地布置在框架柱上，力求规则、均匀、对称，所以结构刚度较大，整体性较好。
根据楼板的平面布置及竖向荷载的传递路径，框架的承重方案可分为横向、纵向和纵横向框架混合承重三种方案。
根据本工程的特点，本工程采用横向框架承重方案最为合理，在横向上布置框架主梁。
3.3梁柱截面尺寸的初步确定
3.3.1梁截面尺寸的初步确定
①纵向框架梁：
h=（/10～1/18）L=433～780mmb=（1/4～1/2）h
取h=500mmb=250mm
②横向边（中）跨框架梁：
取h=600mmb=250mm
③次梁：
取h=450mmb=250mm
④现浇楼板厚100mm
3.3.2柱截面尺寸的初步确定
柱子的截面尺寸：
bc=（/20～1/15）Hhc=（1～2）bc
其中：
H底层层高；
bc柱截面宽度；
hc柱截面高度；
取bchc=450mm450mm。
首层柱取C30，其它各层柱取C25。
抗震等级为四级的轴压比限值为0.9。
假定结构每平方米总荷载设计值为12kN，则首层边柱轴向力设计值：
N=1.3×
127.85.1/25=1551.42kN。
考虑地震荷载作用取增大系数为1.1，则Nv=1.1×
1551.42=1706.56kN，从而轴压比为：
==0.59<
[]=0.9（3-1）
同上首层中柱：
N=1.25×
127.8（5.1+2.1）/24=2106kN
Nv=1.1×
2106=2316.6kN
==0.8<
[]=0.9
同上上层边柱：
127.85.1/24=1241.14kN
1241.14=1365.25kN
==0.57<
同上上层中柱：
127.8（5.1+2.1）/24=1684.8kN
1684.8=1853.28kN
==0.77<
因此柱截面取450㎜×
450㎜满足要求。
3.3.3.柱网布置
柱网布置图见图3-1。
图3-1结构的柱网布置图
3.4结构计算简图
1.计算梁柱的线刚度
边跨梁：
i=2.0×
E×
1/12×
0.25×
0.6/5.1＝10.21×
10E（m）
中跨梁：
0.6/2.1＝24.8×
上柱：
i=E×
0.45×
0.45/3.7＝6.45×
下柱：
0.45/4.8＝9.49×
2.柱高的确定
标准层：
h=3.7m；
底层：
h=3.7+0.6+0.5=4.8m；
取④轴线处的一榀框架并计算各梁、柱线刚度，得计算简图见图3-2所示
图3-2结构计算简图
（图中的数字为梁柱的线刚度，单位为10-4E（m3），
E为混凝土的弹性模量）
4荷载计算
4.1恒荷载计算
4.1.1屋面框架梁线荷载标准值
屋面均布恒载：
防水卷材两层：
0.05×
2=0.1kN/㎡
1：
3水泥砂浆找平0.02×
20=0.4kN/㎡
100mm厚膨胀蛭石保温层：
0.1×
1.5=0.15kN/㎡
8水泥炉渣找坡层：
0.08×
18=1.44kN/㎡
100mm钢筋混凝土整浇层：
0.10×
25=2.5kN/㎡
吊顶或粉底：
0.34kN/㎡
共计5.43kN/㎡
边跨（AB，CD）跨框架梁自重：
0.25×
0.6×
25=3.125kN/m
梁侧粉刷：
2×
（0.6-0.12）×
0.015×
17=0.1938kN/m
共计3.32kN/m
中跨（BC跨）跨框架梁自重：
0.25×
（0.60.12）×
共计3.32kN/m
因此作用在顶层框架梁上的线荷载为：
G4AB1=g4CD1=3.32kN/mg4BC1=3.32kN/m
G4AB2=g4CD2=5.43×
3.9=21.18kN/mg4BC2=5.43×
2.1=11.403kN/m
4.1.2楼面框架梁线荷载标准值
楼面恒载标准值：
20厚水理石地面：
0.02×
28=0.56kN/㎡
30厚水泥砂浆找平：
0.03×
20=0.6kN/㎡
100mm厚钢筋混凝土整浇层：
0.1025=2.5kN/㎡
0.34kN/㎡
共计4.5kN/㎡
边跨梁及梁侧粉刷：
3.32kN/m
边跨填充墙自重：
0.24（3.6-0.6）5.5=4.092kN/m
墙面粉刷：
（3.6-0.6）×
17×
2=1.581kN/m
共计5.673kN/m
中跨框架梁及梁侧粉刷：
3.32kN/m
因此，作用在中间层框架梁的线荷载为：
gAB1=gCD1=3.32+5.673=8.993kN/mgBC1=3.32kN/m
gAB2=gCD2=4.5×
3.9=17.55kN/mgBC2=4.5×
2.1=9.45kN/m
4.1.3屋面框架梁节点集中荷载标准值
边柱联系梁自重：
0.25×
0.5×
7.8×
25=29.25kN
粉刷：
0.015×
（0.5-0.12）×
2×
17=1.909kN
0.9m女儿墙自重：
7.8×
0.24×
5.673×
0.7+7.8×
0.2×
25=16.794kN
0.9×
17=3.58kN
联系梁传来屋面自重：
3.9×
3.9×
5.43/2=41.296kN
次梁传来荷载：
3.32×
5.1/2+（1.2+5.1）×
5.43/4=41.82kN
顶层边节点集中荷载：
G4A=G4D=134.649kN
中柱联系梁自重：
0.015×
17＝1.909kN
次梁自重：
3.32×
（5.1/2+2.1
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