建材有限公司办公楼设计计算书本科生学士学位论文.doc

建材有限公司办公楼设计 本科生毕业论文(设计)题 目 建材有限公司办公楼设计学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 完成时间： 2016年 3月29日 摘 要本工程为建材有限公司办公楼工程，采用框架结构，主体为五层，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为II类场地。主导风向冬季西北风，夏季东南风，基本风压0.40KN/M，基本雪压0.5KN/M。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进行了结构方案中横向框架第5轴抗震设计。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。对楼板进行了配筋计算，本设计采用边柱独立基础及中柱联合基础，对基础进行受力和配筋计算。施工组织设计就是针对施工安装过程的复杂性，用系统的思想并遵循技术经济规律，对拟建工程的各阶段、各环节以及所需的各种资源进行统筹安排的计划管理行为，本设计的施工组织设计重点在进度控制、质量控制和安全控制。关键词： 框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，计算配筋，施工组织ABSTRACTThis works for the Changsha zhuoer building materials limited company office building, a framework structure for a five-storey main, in the region earthquake intensity of 7 degrees near Lan site classification as Class II venues. Led to the southwest direction, the basic Pressure 0.40 KN / M, basic snow pressure 0.5KN/M. Floor roof were using cast-in-place reinforced concrete structure.The design and implement practical, security, economic, aesthetic, the design principles. With the architectural design, design seriously consider the influence of the various factors. According to the structural and architectural detail and the overall relationship.The design of the main structure of the program horizontal framework 5-axis seismic design. In determining the distribution framework, the first layer of representative value of the load, Then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seismic load calculation under size, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment, shear and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the Internal Forces. Identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations. Select the best safety results of the reinforcement and Mapping. In addition, the structure of the program indoor staircase design. Completion of the platform boards, boards of the ladder, platform beam component and the reinforcement of internal forces calculation and construction mapping. On the floor reinforcement calculation, the use of Independent foundation and unit foundation design, foundation caps for the force and reinforcement calculation. The construction organization design is the complexity that aims at the construction gearing process, using the thought of the system and follow economic regulation of technique, carry on the plan management behavior that orchestrates an arrangement to each stage,each link that draws up to set up engineering and various resources need, the construction organization design point ofwith this design controls in the progress,the quality control and safe control. KEY WORDS:Frame Structure,Seismic Design ，Load Calculation， Internal force calculation， Calculation reinforcement，start construction to organize第一章 绪 论毕业设计是大学四年中的最重要阶段，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。该毕业设计题目为建材有限公司办公楼设计。在设计前期，我温习了结构力学、土力学与基础工程、混凝土结构、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、砌体规范、地基规范等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。在结构设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析。在设计过程中，本组成员齐心协力，发挥了大家的团队精神。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和天正、PKPM 计算出图（并有一张手画基础图），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12周里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、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，PKPM 等专业软件。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。第二章 建筑结构设计计算2.1 设计概况2.1.1 设计依据该办公楼位于湖南长沙市，为建材有限公司办公楼。五层，全框架结构，占地面积1458.54m2,建筑面积5394.6m2,长66.6m（不包含室外楼梯），宽21.9m。各层房间设置要求见表1-1。 表1 房间组成表层别房间名称数量轴线面积 （m2）备注一层大厅116524接待室247.235办公室4220.8值班室127.235陈列室182.8大型会议室2220.8资料室155.2二层办公室4220.8大型会议室1110.4小型会议室247.235资料室1276财务室2110.4厂部办公室174.52打字室127.235休息室1118.32高级会议室155.2三层办公室627.72中型会议室247.52小型会议室223.76清洁室223.76配电房127.72大型办公室161.38管理室133.66打字室227.72存储室223.76四层办公室627.72中型会议室247.52小型会议室223.76清洁室223.76配电房127.72大型办公室161.38管理室133.66打字室227.72存储室223.76五层办公室627.72中型会议室247.52小型会议室223.76清洁室223.76配电房127.72大型办公室161.38管理室133.66打字室227.72存储室223.76各层楼梯间、卫生间每层2间27.72走廊按方案需求设置2.1.2 地质、水文及气象资料（1） 地形：地形较为平坦，临城市主要道路。（2）土壤性质：第一层素填土，厚度0.51.0米，灰褐色，fk=26kpa；第二层，粘土，褐黄色，厚1.6米，fk=280kpa；粘土层以下是砂土，厚度较大，紫色，fk=580kpa；类场地土。（3） 地下水位：场地稳定水位高程地表下1.5米，地下水无侵蚀性。（4） 建筑结构安全等级为二级；地震设防烈度为：7度，水平地震影响系数最大值=0.08，场地类别：类；设计地震分组为第一组：特征周期值= 0.35s。（5） 全年主导风向为东南风，基本风压W0=0.40 kN/m2。（6） 基本雪压s=0.5 kN/m2,土壤最大冻结深度0.50m。1.3 参考资料（1） 教材：房屋建筑学、砼结构、结构力学、土力学及基础工程、抗震结构设计等。（2） 土木工程专业毕业设计手册（3） 工民建专业毕业设计指南（4） 砼结构设计（5） 办公建筑设计规范JGJ67-89（6） 建筑制图标准2.2 总平面图设计总平面图见图1-1。本楼采用“一”字型布置，其主要出入口、门厅位于临街道路侧，坐北朝南，底层走廊两侧出口加强了人员的疏散。主要房间的设计考虑以下几点： （1） 主要房间的布置宜使用方便，影响较小，面朝南；（2） 相同功能的房间分开设置，满足各使用功能单元；（3） 房间布置应兼顾建筑结构要求。2.3 平面设计（1） 该设计采用内廊式组合，使平面紧凑、组合灵活，走廊面积相对比例较小，满足使用要求，又节约用地，主要房间开间4.2m，进深6.6m。由于建筑要求有200人大会议室，为使内部柱子减少，扩展视眼，局部柱距增加为6m。纵、横向定位轴线均与柱轴线重合，为使外墙、走廊墙壁平齐，纵梁轴线与柱轴线发生偏移（在荷载计算中采用单向偏向计算），满足美观与使用要求。（2） 大厅位于人流集散的交通枢纽，起着室内外空间的过渡作用。大厅面积主要根据建筑物的性质、规模、功能要求及其空间处理确定，面积为87.12 m2满足使用要求。（3） 楼梯采用三跑式，室内设两座，中间楼梯宽度为2.43m，旁边楼梯为1.335m，符合规范要求。一层层高3.9m,其他层层高3.6 m，台阶踏步采用b=300mm,h=150 mm,级数由相应层高控制，平台宽度D=1.5 m,梯间进深6.6 m，开间5.1 m。见楼梯详图图建施9/10。（4） 走廊，依据功能使用要求及防火疏散规定，该方案走廊净宽15.36 m。（5） 卫生间，每层两间，布置在建筑纵向左端。卫生间根据使用人数确定坐式大便器、小便槽数目；在各卫生间内设置前室，作为盥洗室。（6） 根据设计任务要求，每层设立大办公室、一般办公室（见各层平面图）。 总平面图2.4 剖面设计（1） 由建筑使用要求确定主体为五层，建筑物高度为18.9 m。一层设有大空间会议，为了不产生压抑感，而使人们感到亲切、舒适的空间感观，层高设为3.9 m。其他层层高为3.6m。房间内横梁高为600mm，走廊内横梁高为500mm。走廊净高为3.4m/3.1 m。为保证室内具有充足的天然采光，纵墙侧窗规格主要为1800mm1500 mm，窗台高度为900 mm，纵梁高度为500 mm，则0.9+1.8+1.5=4.1m，满足各自要求。 （2） 为了防止室外雨水倒灌，防止建筑因沉降而使室内地面标高过低，为了满足建筑使用及增加建筑美观，要求室内外地面有一定高差，取室内外高差为620mm。 屋顶采用不上人屋面，女儿墙高度为1080 mm。 （3） 楼梯，本设计中采用踏步高h=150 mm,宽度b=300 mm，一层楼梯斜度为arctg（1830/3300）=29.010,其他层楼梯斜度为arctg（1830/3300）=29.010，均小于380。为使踏步面层耐磨、防滑，设防滑条（材料：1:1水泥金刚砂，高8 mm，宽10 mm）。栏杆采用不锈钢钢管，扶手高度为1083 mm。 室内楼梯间均为封闭式防火楼梯（一层玻璃防盗门，其他层设普通玻璃门），都设有窗户，便于采光。本设计为了减少地震时将会产生较大的扭转以及其他复杂应力，而首先破坏的可能性，故将楼梯间设置在内框架中，以保证抗震要求。 （4） 内、外墙体采用240 mm240 mm 120 mm的粘土砖，M5混合砂浆砌筑。 （5） 屋顶采用有组织排水屋面，屋面坡度为2，沿沟坡度为1%。屋顶结构组成为： 三毡四油撒铺绿豆砂 （刷冷底子油一遍） 20厚水泥砂浆找平层 20厚（最薄处）水泥加气混凝土渣找2%坡 100厚加气混凝土砌块 110厚钢筋砼92.5 立面设计正立面、背立面窗户成组排列，墙面外装饰采用水刷石，大小间隔，庄重中灵活，而更显亲切。门窗表见建施图1/10。2.6 结构体系、结构布置2.6.1 结构体系的选择2.6.1.1 框架结构的选择 框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。由于该设计水平荷载较多（地震力、风荷载等），总高度小于24m，属多层建筑，且处于70C抗震设防烈度区，类场地土，又为公用综合办公楼，比较砖混结构、框架-剪力墙结构，砖混结构满足不了使用功能要求和抗震设防要求；框架-剪力墙结构性能好，但造价较高。选择框架结构，由钢筋砼梁、柱等杆件刚接而成的框架体系则具有承载力高、整体性强、抗震性能好、平面布置灵活、易形成较大空间、施工方便等优点。2.6.1.2 基础形式 本框架设计层数不多，上部结构的荷载较小，地基坚实均匀，再综合考虑现场的工程地质条件、水文条件、施工条件及经济技术条件，选择柱下独立基础较为合适。 在考虑冻土深度和地沟的设置问题后，由基础埋置深度d=H/12=20000/12=1667mm，初步设定d=2000mm=2.0m。2.6.2 结构布置2.6.2.1柱网的确定本框架采用小柱网形式（即一个开间为一个柱距），柱网布置为内廊式，主要开间4.2m（会议室为7.2 m，楼梯间为5.1m，存储室、清洁室为3.6 m），进深统一为6.6 m。见结构计算图1。2.6.2.2选择框架的布置选择横向承重方案，框架沿房屋横向布置，纵向设置连系梁。2.7 结构设计总说明（1） 本设计采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，框架的抗震等级为三级。（2） 本框架结构采用的混凝土强度等级和钢筋级别如下：结构的混凝土强度等级为C25，框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335级（二级），板的钢筋及梁、柱箍筋采用HPB235级（一级），其余各构件采用的钢筋级别按本条说明的钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内。（3） 混凝土保护层厚度：本工程上部结构为一类环境，上部结构的板的纵向受力钢筋的保护层厚度为20mm，次梁的纵向受力钢筋的保护层厚度为25mm，框架梁的纵向受力钢筋的保护层厚度单排钢筋为35mm，双排为60mm，柱的保护层厚度为40mm，施工中应采取措施保证；混凝土中的水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性的要求。（4） 钢筋的锚固和连接：除设计图纸中另有表示或说明外，下部钢筋伸入支座的锚固长度为：板钢筋伸入支座的长度为120mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时，伸入支座内的长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处伸至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处-10mm；对HPB235级钢筋深入支座内长度不小于15d，末端应有半圆弯钩。当钢筋直径小于或等于20mm时，其连接方式采用搭接，搭接长度分别为32d（HPB235级）、40d（HRB335级）。钢筋直径d22mm时，一律采用等强度对焊焊接。（5） 后砌隔墙与框架柱的连接：在砌筑的相应位置，在柱内预埋26插筋，沿高度300-500mm一道，埋入长度200mm，伸出柱外长度500mm；后砌隔墙采用MU10粘土空心砖、M5混合砌浆。（6） 在结构施工时，其他各工种如电气、管道等均应配合施工，不得在结构施工后随意开洞。（7） 本说明中未尽事宜，应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系，协商解决。2.8 结构设计2.8.1 柱截面、板厚及柱高度的确定2.8.1.1 初估截面尺寸 柱根据公式： 取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面尺寸分别为：边柱：336 mm； 中柱：382 mm 331.5 根据上述估算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸统一取值为：500 mm 500 mm梁：根据 h= (1/81/12) b=(1/21/4) h 估算L1：h= (1/81/12) 6900=860580， 取h=600mm b=(1/21/4) 600=300200, 取b=300mmL2： h= (1/81/12) 2400=300200, 取h=500mm b=(1/21/4) 500=250167, 取b=300mmL3： h= (1/81/12) 4000=500333, 取h=500mm b=(1/21/4) 500=250167, 取b=300mmL4： h= (1/81/12) 3900=487325, 取h=500mm b=(1/21/4) 500=250167, 取b=300mmL5： h= (1/81/12) 6000=750500, 取h=600mm b=(1/21/4) 500=250167, 取b=300mmL6： h= (1/81/12) 10800=1350900, 取h=900mm b=(1/21/4) 900=450225, 取b=350mmL7： h= (1/81/12) 8000=1000666, 取h=700mm b=(1/21/4) 700=350178, 取b=350mm图1：框架平面柱网布置图2：框架梁编号图2 框架梁编号2.8.1.2 板厚本结构采用双向板，板厚1/40=1/404000=110mm (:柱的短跨)。考虑到板的挠度、裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素，取板厚h=120mm。2.8.1.3 柱高度底层柱高度h=4.5+0.45+1.0=5.95m，其中：4.5m为底层层高，0.45m为室内外高差，1.0m为基础顶面至室外地面的高度。其他柱高度等于层高，即：二、三、四、五、层为3.6m。由此得框架计算简图（图3）89图1：框架平面柱网布置图3 横向框架计算简图及柱编号2.8.2 荷载计算2.8.2.1 屋面恒荷载标准值（不上人屋面）三毡四油撒铺绿豆砂（刷冷底子油一遍） 0.4 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2 20厚（最薄处）水泥加气混凝土渣找2%坡 60.02=0.12 kN/m2 100厚加气混凝土砌块 60.1=0.6 kN/m2 110厚钢筋砼现浇板 250.11=2.75 kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN/m2 合计 4.52 kN/m2屋面恒荷载标准值为 五层：（66.6+0.24）（16.2+0.247）4.52=4968.92 kN2.8.2.2 楼面恒荷载标准值 瓷砖地面（包括水泥砂浆打底） 0.55 kN/m2 110厚钢筋砼现浇板 25 0.11=2.75 kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN/m2 合计 3.55 kN/m2 楼面恒荷载标准值为： 一、二、三、四层：（66.6+0.24）（16.2+0.24）3.55=3901 kN 2.8.2.3 屋面活荷载标准值计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载（标准值：Sk=0.5 kN/m2） 五层：（66.6+0.24）（16.2+0.24）0.5=549.42 kN2.8.2.4 屋/楼面活荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 0.5 kN/m2 楼面活荷载标准值（房间） 2.0 kN/m2屋面雪荷载标准值 0.5 kN/m22.8.2.5 梁、柱重力荷载计算 梁：因计算屋、楼面恒荷载时，已考虑了板的自重，故在计算梁的自重时，应在梁截面高度中减去板的厚度。 表3 梁柱表 编号bh跨度每根重量数目L10.30.66.403.8531413=137L20.30.51.903.1021+213+9=93L30.30.53.503.10482+442+16=200L40.30.53.403.1085=40L50.30.65.503.8555=25L60.350.99.587.0825=10L70.350.77.505.3322=4弧形梁0.30.56.283.0624=8Z10.500.505.956.59134=52Z20.500.503.606.59522+442=192例：L1： L1自重 0.3 （0.6-0.11）25=3.67 kN/m 抹灰 （0.6-0.11）2 0.01 17=0.18 kN/m 合计 3.85 kN/mZ1： Z1自重 0.50.525=6.25kN/m 抹灰 0.540.01 17=0.34 kN/m 合计 6.59 kN/m2.8.2.6 墙体自重 外墙：为240mm厚粘土空心砖，外墙面为水刷石（0.5 kN/m2），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为： 0.5+0.2415+0.0217=4.44 kN/m2 内墙：为240mm厚粘土空心砖， 两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为： 0.2415+0.022 17=4.28 kN/m2外墙窗户为钢框玻璃窗，单位面积重量为0.45 kN/m2，门为铝合金门，单位面积重0.35 kN/m2，玻璃幕墙1.0 kN/m2，尺寸见表4 表4 墙体计算门窗表 层别编号尺寸（bh）数量重量一C1（铝合金）1.52.845.9DXC13.52.823101.4DXC21.92.849.6M11.83.049.7M21.83.012.4M3（铝合金）0.92.7159.9M4（铝合金）1.82.167.9二四C1（铝合金）1.52.144.4DXC13.52.12479.4DXC23.141.22.725.1MQ110.83.0132.4MQ21.93.6213.68MQ35.53.6119.8M3（铝合金）0.92.12214.6M4（铝合金）1.82.134.0五C1（铝合金）1.52.144.4DXC13.52.1826.5MQ110.83.0132.4MQ21.93.0211.4MQ35.53.0116.5M3（铝合金）0.92.1117.3M4（铝合金）1.82.145.3墙体自重计算：一层：纵墙：（1.03.5236.344.54-1.52.842.40.34）4.44（3.54.0243.44.03-0.92.1151.82.16）4.28=2201.54 kN横墙：（6.9-0.37）3.941.94.024.44（6.9-0.37）3.9125.374.02 4.28=2012.18kN二层：纵墙： （0.93.520+6.343.64-1.52.14）4.44+(3.53.124+3.43.13-0.92.13+10.32.7)4.28=1578.36kN横墙：（6.9-0.37）3.044.44+（6.9-0.37）3.016+5.373.124.28=1832.49 kN三层：纵墙：（0.93.520+6.343.64-1.52.14）4.44+（3.53.120+3.43.13+10.32.7-0.92.123-1.82.1）4.28=1610.38 kN横墙：（6.9-0.37）3.044.44+（6.9-0.37）3.016+5.373.124.28=1832.49 kN四层：纵墙：（0.93.520+6.343.64-1.52.14）4.44+（3.53.120+3.43.13+10.32.7-0.92.123-1.82.1）4.28=1610.38 kN横墙：（6.9-0.37）3.044.44+（6.9-0.37）3.019+5.373.124.28=2084.11 kN五层：纵墙： （3.53.14+6.343.14-1.52.14+3.54.016-3.143.53.53-1.82.44）4.44+（3.53.18+3.43.13+10.33.12-0.92.111）4.28=1582.73kN横墙：（15.964.02-2.44.02）4.442+（6.9-0.37）3.08+5.373.13 4.28=1848.13kN女儿墙：五层：3.50.98+5.10.92.9+3.40.92+10.3（2.9+0.9）+15.960.924.44=499.5 kN2.8.2.7 荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱及纵、横墙体自重。第五层：G5=2588.9+499.5+286.40.5+（3.856.413+3.11.99+3.13.516+3.13.48+3.855.55）+0.5（6.593.660）+（1582.73+1848.13）=6035.88 kN第四层：G4=2609.4+2033.3+0.5263.0+0.5（34.6+0.24）（16.20.24）2.0+（3.856.431+3.11.921+3.13.544+3.13.48+3.855.55+7.089.582+5.337.52+3.066.282）+2403.43+0.5（6.593.670）+（1610.38+2084.11）=12186.47 kN第三层：G3=3901+0.5（64.2416.442+18.3615.54）2.0+（3.856.4031+3.101.9021+3.103.5044+3.13.48+3.855.55+7.089.582+5.33+7.52+3.066.282）+2677.59+0.5（6.593.6070+1832.49+1610.38）=13317.85 kN第二层：G2=3901+2397.53+（3.856.4031+3.101.921+3.103.548+3.103.408+3.855.55+7.089.582+5.337.52+3.066.282）+2551.78+0.5（6.593.672+1578.36+1832.49）=13276.16kN第一层：G1=3901+2397.53+（3.856.431+3.101.921+3.103.548+3.103.48+3.855.55+7.089.582+3.066.282）+2559.49+0.5（6.595.9572+2201.54+2012.18）=14149.07 kN建筑物总重力荷载代表值为=6035.88+12186.47+13317.85+13276.16+14149.07=58965.43kN质点重力荷载值见图42.8.3 水平地震力作用下框架的侧移验算2.