山东某职专教学办公楼的设计研究.doc

本 科 毕 业 设 计（论 文）
题 目
学 院
专 业
学生姓名
班 级
学 号
指导教师
二〇 年 月 日
毕业设计（论文）原创性声明
本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果.除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果.对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以
明确方式标明并表示了谢意
论文作者签名：
日期： 年 月 日
摘 要
本文的毕业设计主要讲述了山东某职专教学办公楼的设计.设计的内容包括建筑设计、结构设计两部分.毕业设计是土木工程专业的必修课程，设计采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑层数为四层，建筑总高度15.6m，总建筑面积3474.4㎡，底层占地面积为946.20㎡.根据设计要求，设防烈度为7度，设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等.根据任务书定出各层平面图及平面布置.本方案主体结构为双向承重框架，横向框架等跨.在进行荷载计算和构件截面估算后，选取了一榀框架进行计算，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；框架内力组合；框架梁柱配筋计算；楼梯配筋计算及基础配筋计算.框架受力钢筋主要采用Ⅲ级钢筋，箍筋主要采用Ⅰ级钢筋，楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯；由于柱网的限制，基础采用钢筋混凝土柱下独立基础.整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的合理性.
通过对教学办公楼楼层平面图、剖面图、构造图的绘制和结构的设计，熟悉了设计的全过程，掌握了结构设计计算的基本方法，创造性地完成了毕业设计任务.同时，对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解，从而提高了分析和解决实际问题的能力.关键词：
土木工程；钢筋混凝土结构；框架结构；楼梯；独立基础；恒载；活载；地震作用；建筑面积；荷载设计值；荷载效应；计算；概念设计；结构设计；设计理念.
Abstract
The paper mainly presents the design of an office building． This design includes building design, construction design ．Design project for graduation is civil engineering special field of study required course , It is that the market designs to originally design . This scheme adopts the cast-in-place frame structure of armored concrete . Structure rand order is four layer .Structure total height 15.6 meter and surfarce area 3474.4 suquare meter, the floor space of ground floor is 946.20㎡. According to the designing requirement , the earthquake intensity is7degrees to set up defences.Design project include structure part、constructure part、staire and foundation ,according to assignment book define every layer blueprline and plare arrange. The agent structure is a two-way bearing frame , horizontal frame ,etc.are stepped. In is it is it calculate and component section after estimating , choose one Pin frame calculate to load to go on, consideration substarece include select frame column section measurement and thread rigidity ;calculate dead loads and live loads and seismic action produce roof beam extremity and column extremity bending moment 、shear and axle power;Frame interral force make up; Mate steel;Stairs mate steel and foundation mate steel calcucate.This office building adoupt L model arragnge .Frame be subject to power steel adoptⅡleveland hoop steel adoptⅠlevel.Staire adopt steel concrete type of meter for chinese and foundation adopt linear leaf. The whole conceptual design accords with the design and structure demand basically, have certain creativity and rationality.
Through the design of the office building floor construction, and drawing floor plan ，constructed profile and constructional drawing, I am familiar with the principle design of construction, and controlled the basic methods of computation of the construction design,and my work is creative. at the same time, I have a deeper understanding of the first several years’ profession learning and the foundation knowledge. as a result, My ability that analyzing and solving the actual problems is increased.
Key word:
Civil engineering；Reinforced ；concrete；structure；frame ；structure；staires； leaf foundation dead loads； live loads； bending moment； surface area； design value of a load； load combination； computation； Concept design； construction design； design principle.
目 录
1 设计资料 ………………………………………………………………………
2 结构选型与布置………………………………………………………………………
2.1结构选型 ………………………………………………………………………
2.2结构布置 ………………………………………………………………………
3 结构计算简图及梁柱线刚度计算…………………………………………………
3.1 梁、柱截面尺寸估算………………………………………………………………
3.2 确定框架计算简图…………………………………………………………………
4 荷载计算 ………………………………………………………………………
4.1 恒载标准值计算……………………………………………………………………
4.2 活荷载标准值计算…………………………………………………………………
4.3 竖向荷载下框架受荷总图…………………………………………………………
4.4风荷载计算 ………………………………………………………………………
5 内力计算 ………………………………………………………………………
5.1 恒荷载作用下框架的内力…………………………………………………………
5.2 活荷载作用下框架的内力…………………………………………………………
5.3 活荷载(屋面取雪载时)作用下框架的内力……………………………………
6 内力组合 ………………………………………………………………………
6.1 内力组合 ………………………………………………………………………
7 框架梁柱截面设计 ………………………………………………………………………
7.1 框架横梁截面设计………………………………………………………………………
7.2 框架柱截面设计 ………………………………………………………………………
8 连系梁截面设计 ………………………………………………………………………
8.1 荷载计算 ………………………………………………………………………
8.2 内力计算 ………………………………………………………………………
8.3 截面承载力计算………………………………………………………………………
9 板的截面设计 ………………………………………………………………………
9.1 、计算 ………………………………………………………………………
9.2 计算 ………………………………………………………………………
9.3 的计算 ………………………………………………………………………
10 楼梯设计 ………………………………………………………………………
10.1 设计资料 ………………………………………………………………………
10.2 踏步板设计 ………………………………………………………………………
10.3 梯段梁设计 ………………………………………………………………………
10.4 平台板设计 ………………………………………………………………………
10.5 平台梁设计 ………………………………………………………………………
11 基础设计 ………………………………………………………………………
11.1 作用于基础顶面上的荷载计算…………………………………………………
11.2 F柱独立基础的计算………………………………………………………………
11.3 G轴柱独立基础的计算…………………………………………………………
11.4 H轴柱独立基础的计算…………………………………………………………
12施工设计编制依据……………………………………………………………………
13工程概况 ………………………………………………………………………
13.1 总体概况 ………………………………………………………………………
13.2 设计概况 ………………………………………………………………………
13.3 工程、水文及气象概况…………………………………………………………
13.4 施工条件 ………………………………………………………………………
13.5 工程特点 ………………………………………………………………………
13.6 主要分项工程工程量………………………………………………………………
14施工部署及方案 ………………………………………………………………………
14.1 总体部署 ………………………………………………………………………
14.2 施工方案 ………………………………………………………………………
15施工总平面布置 ………………………………………………………………………
16施工准备工作 ………………………………………………………………………
17主要工程项目施工方法…………………………………………………………………
17.1 土方与基础工程施工方案…………………………………………………………
17.2 主体结构施工方案 ……………………………………………………………
17.3 主要装饰工程施工方案……………………………………………………………
18文明施工措施 ………………………………………………………………………
19雨季施工措施 ………………………………………………………………………
20安全技术措施 ………………………………………………………………………
结 论 ………………………………………………………………………
谢 辞 ………………………………………………………………………
参考文献 ………………………………………………………………………
1 设计资料
(1)工程名称：山东省某职专教学办公楼.
(2)工程概况：建筑总高15.6米，共4层，每层层高3.6米，室内外高差0.30米，具体情况参见图1.
(3)基本风压：0.85KN/m2，地面粗造程度为A类.
(4)基本雪压：0.55KN/m2
(5)抗震设防烈度：7度设防
2 结构选型与布置
2.1结构选型
为了使结构的整体刚度较好，梁柱、楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构，基础为柱下独立基础.
2.2结构布置
本设计为双向梁柱抗侧力体系，柱距见图1.根据结构布置，板厚，本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重，节省材料，楼面板、屋面板的厚度均取为120mm.
3 结构计算简图及梁柱线刚度计算
3.1 梁、柱截面尺寸估算
3.1.1 梁截面尺寸估算
框架梁截面高度，次梁截面高度，梁截面宽度，本结构中取：
框架梁： h=800mm b=300mm
次梁： h=500mm b=250mm
连系梁： h=450㎜ b=200㎜
3.1.2柱截面尺寸估算
柱截面尺寸根据公式　　估算，仅估算底层柱.该框架结构抗震设防七度，建筑高度15.6m<24m，因此为二级抗震，其轴压比限值=0.80.各层重力荷载代表值近似取=18 KN/m2，边柱和中柱负荷面积分别为8.74.05 m2 ，8.75.25m2
层数n=4，C30混凝土 ，=14.3Mpa
因此 边柱
中柱
取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为456mm456mm,490 mm490mm，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500 mm 500mm.
3.2 确定框架计算简图
3.2.1 选取计算单元
选取⑥轴线的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋.
3.2.2 梁柱线刚度计算
各跨梁的线刚度计算见表1 .
各层柱线刚度计算见表 2.
令，则其余各杆件的相对线刚度为：

表1 梁线刚度的计算
类别
EC
bh
I0
L
ECI0/L
1.5ECI0/L
2ECI0/L

(N/mm2)
(mm×mm)
(mm4)
(mm)
(N×mm)
(N×mm)
(N×mm)
边横梁AB
3.0×104
300×800
4.5000×109
7800
2.75×1010
4.575×1010
6.5×1010
边横梁BC
3.0×104
250×400
1.3333×109
2400
1.58×1010
2.52×1010
3.36×1010
表2 柱线刚度计算的计算
层次
EC
bh
I0
h
ECI0/h
(N/mm2)
(mm×mm)
(mm4)
(mm)
(N×mm)
1
3.0×104
500×500
5.2083×109
4800
3.0515×1010
2--4
3.0×104
500×500
5.2083×109
3900
4.6286×1010
框架结构的相对线刚度如图2所示,作为以下计算的依据.
3.2.3 确定结构计算简图（KJ--6）
图2 计算简图
4 荷载计算
4.1 恒载标准值计算
4.1.1 屋面
20mm水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 KN/m2
抹灰层：12厚板地抹灰 0.01220=0.24 KN/m2
合计 3.64KN/m2
4.1.2 各层楼面
25mm水泥砂浆面层 0.2520=0.5 KN/m2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =2.75 KN/m2
抹灰层：12厚板底抹灰 0.01220=0.24KN/m2
合计 3.74 KN/m2
4.1.3 梁自重
bh=800 mm 300 mm
梁自重 250.3（0.80-0.12）=5.1 KN/m
抹灰层：98ZJ001顶2—12厚粉刷石膏砂浆 0.122（0.80-0.12+0.3）=0.2352KN/m
合计 5.335 KN/m
bh=250 mm 500 mm
梁自重 250.25（0.50-0.12）=2.375 KN/m
抹灰层：98ZJ001顶2—12厚粉刷石膏砂浆 0.122（0.50-0.12+0.25）=0.1512KN/m
合计 2.5262 KN/m
4.1.5 柱自重
bh=500 mm500 mm
柱自重 250.500.50=6.25 KN/m
抹灰层：98ZJ001内墙2 0.020. 5417=0.68 KN/m
合计 6.93 KN/m
4.1.6墙自重
标准层
200厚灰砖墙 18
20厚水泥粉刷墙面 17（3.6-0.65）0.022=2.006 KN/m
合计 12.626 KN/m
底层
200厚灰砂砖 18×（4.5-0.65）×0.2=13.68 KN/m
20水泥粉刷墙面 17（4.5-0.65）0.022=2.584 KN/m
合计 16.264KN/m
女儿墙自重（100mm混凝土压顶20厚水泥砂浆外墙面）墙高1100mm
0.21.118+0.20.125+（1.22+0.2）0.0220=5.5 KN/m
4.2 活荷载标准值计算
4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值
上人屋面 2.0 KN/m2
楼面 教室 2.0 KN/m2
走廊 2.5 KN/m2
4.2.2 风、雪荷载标准值
风压：0.85KN/m2
雪压：0.55KN/m2
屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值.
4.3 竖向荷载下框架受荷总图
AB梁上所承担的板的﹤2，按双向板设计，BC梁上的板的，按双向板设计.本结构楼面荷载的传递示意图见图3.
4.3.1B-C轴间框架梁
屋面板传荷载：
图3 板传荷载示意图
恒载 3.641.35×25/8=6.1425 KN/m
活载 2.01.3525/8=3.375KN/m
雪载 0.551.3525/8=0.928KN/m
楼面板传给荷载：
恒载 3.741.3525/8=6.311 KN/m
活载 2.51.3525/8=4.2188 KN/m
梁自重标准值： 4.6386 KN/m
B—C轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载
=4.6386+6.1425=10.781 KN/m
活载=板传荷载=3.375 KN/m
雪载=板传荷载=0.928 KN/m
楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载
=4.639+6.311=10.95KN/m
活载=板传荷载=4.2188 KN/m
4.3.2 A—B轴间框架梁
屋面板传荷载：
恒载 3.64×2.175×2×（1-2）=13.8503 KN/m
活载 2.0×2.175×2×（1-2）=7.61 KN/m
雪载 0.55×2.175×2×（1-2）=2.093 KN/m
楼面板传荷载：
恒载 3.74×2.175×2×（1-2）=14.23 KN/m
活载 2.0×2.175×2×（1-2）=7.61 KN/m
梁自重： 4.639 KN/m
轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载
=4.639+13.8503=18.489 KN/m
活载=板传荷载=7.61KN/m
活载=板传荷载=2.093KN/m
楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载
=4.639+14.23=18.869KN/m
活载=板传荷载=7.61 KN/m
4.3.3A轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱
顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载
5.59+4.639（9-0.55）+3.642.1754.3525/8+3.62.175 （1-2）7.8+2.98057.8/42 = 289.365KN
顶层柱活载=板传荷载
=0.53.695/8+0.71747.8 =16.56 KN
雪载时顶层柱活载=板传荷载
=0.7179
=6.453 KN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载

=278.385 KN
标准层柱活载=板传荷载
=5.7399.0
=51.651 KN
基础顶面恒载=基础梁自重+底层墙自重
=2.5（9.0-0.55）+16.264（9.0-0.55）
=100.93 KN
4.3.4 B轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=4.639（9.0-0.55）+3.392.1754.352×5/8+3.39×1.35×0.9646×9.0+2.98×6/2
=129.42KN
顶层柱活载=板传活载
=2.0×2.175×4.35×2×5/8+2.0×1.35×0.9646×9.0
=46.312 KN
雪载时顶层柱活载=板传活载
=0.55×2.175×4.35×2×5/8+0.2×1.35×0.9646×8.7
=12.735 KN
标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重
=4.639×（8.7-0.55）+2.9805×6/2+3.49×1.35×0.9646×8.7+3.49×2.175×4.35×2×5/8+13.696×（8.7-0.55）+13.696×6/4
=259.729KN
标准层柱活载=板传活载
=2.0×2.175×4.35×2×5/8+2.0×1.35×0.9646×8.7
=46.312 KN
基础顶面恒载=墙自重+基础梁自重
=2.5（8.7-0.55）+16.264（8.7-0.55）+16.264×6/4
=177.32 KN
4.3.5 C轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱荷载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载
=5.5×8.7+4.639×（8.7-0.55）+3.39×1.35×0.9646×8.7
=124.064 KN
顶层柱活载=板传荷载=2.0×1.35×0.9646×8.7=22.685KN
雪荷载顶层柱荷载=板传活载=0.22658
标准层恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=13.696×（8.7-0.55）+3.305×（8.7-0.55）+3.49×1.35×0.9646×8.7=178.097KN
标准层活载=板传活载=2.5×1.35×0.9646×8.7=28.323KN
基础顶面恒载=墙自重+基础梁自重16.264×（8.7-0.55）+2.5×（8.7-0.55）=152.926KN
4.4风荷载计算
风压标准值计算公式为
因结构高度，可取；对于矩形平面；可查《建筑结构荷载规范》.将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表2.1所示.表中为框架节点至室外地面的高度，为一品框架各层节点的受风面积，计算结果如图2.5所示.
表 2.1 风荷载计算
层次

4
1.0
1.3
14.7
1.066
0.85
19.89
13.79
3
1.0
1.3
11.1
1.015
0.85
23.87
15.747
2
1.0
1.3
7.5
1.00
0.85
23.87
15.51
1
1.0
1.3
3.9
1.00
0.85
24.87
16.16

4.4.2 框架柱抗侧刚度D
4.4.2.1 横向D值计算
各层柱的D值及总D值见表3~表4.
表 3 横向2~4层中框架D值计算
构件名称

A轴柱

0.461
16352
B轴柱

0.587
18173
C轴柱

0.65
9687
=16352+18173+9687=44212
表5 横向底层框架D值计算
构件名称

A轴柱

0.392
5878
B轴柱

0.351
6112
C轴柱

0.166
2589
=5878+6112+2589=14579
5 内力计算
5.1 恒荷载作用下框架的内力

图5 恒载示意图（kN·m）
5.1.1 固端弯矩计算
将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果如下
屋面：KN·m KN·m
KN·m
MBC=-3.66 KN·m
楼面：KN·m
MBA =97.98KN·m
=-5.01 KN·m
MCB=5.01 KN·m
顶层
上柱顶
上柱底
下柱顶
下柱底
右梁
左梁
上柱顶
上柱底
下柱顶
下柱底
右梁
左梁
上柱顶
上柱底
下柱顶
下柱底
分配系数

0.4

0.6
0.55

0.3

0.24
0.56

0.44

弯矩值

-193
178.1

-5.55
5.45

分配

67.26

105
-106

-64.86

-62.7
13.65

7.15

传递

38.89
-54
51.84

-34.9
6.83
-33.35

4.775
再分配

18.2

35.3
-8.65

-8.293

-6.03

传递

10.55
-4.2
19.15

-3.5

-2.517

再分配

1.63

2.78

1.4097

1.708

传递

0.85

1.497

0.905

0.854
再分配

-0.89

-0.646

-0.32

传递

-0.42

最终结果

109.67
54.83
-109.2
156.3

-87.36
-43.68
-68.78
-12.34

12.3
6.156
标准层

分配系数

0.284
0.284

0.43
0.35

0.23
0.23

0.19
0.286

0.357
0.357

弯矩值

-128
128.2

-4.25
4.25

分配

36.41
36.41

55.4
-53.1

-34.9
-34.88

-28.8
2.9053

3.626
3.626

传递
18.21

18.21
-27
27.7
-17.4

-17.4
1.453
-14.41
1.813

1.813
再分配

7.538
7.538

11.5
-0.51

-0.33
-0.334

-0.28

传递
3.769

3.769

5.733
-0.17

-0.17

再分配

-2.01

-1.32
-1.319

-1.09

传递

-1

-0.66

-0.66

最终结果
23.98
44.95
47.95
27.98
-87
107.1
-18.3
-38.5
-38.54
-19.3
-43
-10.253
2.813
3.926
4.626
2.813
底层

分配系数

0.306
0.229

0.47
0.373

0.246
0.184

0.197
0.314

0.392
0.294

弯矩值

-138
138.2

-5.25
4.25

分配

39.24
29.36

59.6
-57.4

-37.8
-28.3

-30.3
3.4218

4.272
3.204

传递
19.62

14.68
-29
29.81
-18.9

-14.1
1.711
-15.15
2.136

1.602
再分配

8.776
6.568

13.3

传递
4.388

3.284

6.668

再分配

-3.13

-2.06
-1.542

-1.65

传递

-1.6

-1.03

-0.77

再分配

0.478
0.358

0.73

传递
0.239

0.179

最后弯矩
26.24
46.49
38.29
19.14
-95
109.2
-22.9
-42.9
-32.84
-18.9
-34.5
-7.476
3.136
4.252
3.234
1.622
图7 恒载作用下力矩分配法计算 （KN·m）