本科毕业论文---合肥某中学办公楼设计生计算书.doc

安徽新华学院本科毕业设计目 录内容摘要1建筑设计3结构设计51 结构设计技术条件51.1 工程概况51.2 设计依据51.2.1 国家标准51.2.2 地质勘查报告51.2.3 气象资料61.2.4 地震资料61.3 结构主体布置61.3.1 平面、立体布置61.3.2 柱网布置61.3.3 沉降设置61.4 梁板的截面尺寸71.5 柱截面尺寸82 重力荷载计算92.1 屋面、露面荷载计算92.1.1 屋面及露面永久荷载标准值92.1.2 屋面均布活载92.1.3 楼面均布荷载102.1.4 楼面活荷载102.2 梁体荷载计算102.3 柱体荷载计算112.4 墙体荷载计算112.5 荷载总汇143 横向水平地震作用下框架内力和侧移计算163.1 水平地震作用下框架的侧向位移验算163.1.1 横向线刚度163.1.2 横向框架柱的侧移刚度D值183.1.3 横向框架自振周期183.1.4 横向地震作用计算233.1.5 横向框架抗震变形验算253.2 水平地震作用下横向框架的内力分析263.3 横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算303.3.1 风荷载标准值的计算303.3.2 各层风荷载值计算333.3.3 风荷载作用下的水平位移验算333.3.4 风荷载作用下框架结构的内力计算334 竖向荷载作用下框架结构的内力计算364.1 计算单元364.2 恒载计算374.3 活载计算394.4 荷载作用下的内力计算414.4.1 恒载等效计算414.4.2 活荷载等效计算434.4.3 荷载弯矩二次分配计算434.4.4 梁端剪力和轴力484.5 重力荷载作用内力计算514.5.1重力荷载代表值计算514.5.2重力荷载等效计算524.5.3 重力荷载弯矩二次分配计算524.5.4 梁端剪力和轴力计算555 内力组合565.1 框架梁内力组合565.2 框架柱内力组合616 截面设计656.1 承载力抗力调整系数656.2 横向框架梁截面设计666.2.1 梁的正截面设计666.2.2 梁的斜截面设计716.3 柱截面设计756.3.1剪跨比和轴压比验算756.3.2 柱正截面承载力计算766.3.3 柱斜截面受剪承载力计算797 板的设计827.1 设计资料827.2 楼面板布置827.3 弯矩计算837.4 截面设计858 楼梯设计868.1 踏步计算868.2 梯段板设计868.2.1确定板厚868.2.2荷载计算878.2.3 内力计算878.2.4 配筋计算878.3 平台板计算888.3.1荷载计算888.3.2 内力计算888.4 平台梁计算898.4.1荷载计算898.4.2 内力计算898.4.3 配筋计算899基础设计909.1 独立基础设计909.1.1基础参数选取909.1.2 基础底面积计算909.1.3 承载力验算919.1.4 抗冲切验算919.1.5 内力及配筋929.2 联合基础设计949.2.1 选型949.2.2 地基承载力验算959.2.3 抗冲切验算及配筋969.2.4 地震作用组合97参考资料100谢 辞101综 述102安徽新华学院本科毕业设计内容摘要本设计主要针对结构方案中框架10轴进行结构设计，在确定了框架平面布局之后，首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振周期，进而按底部剪力法计算水平地震作用下结构内力大小，接着用相同的方法求出了水平风荷载作用下的层间内力和位移。然后，计算竖向荷载作用下的结构内力，并进行内力组合，从而找出最不利的一组或几组内力组合，对结构构件进行配筋计算并绘图。此外，本设计还进行了楼梯和基础的结构设计，并对其进行配筋计算和施工图绘制。关键词：框架结构，抗震，永久荷载，可变荷载，截面设计，基础设计 ABSTRACTThis design mainly according to the structure scheme framework for structure design, 6 axis in determining the framework layout after that first between the layer of calculation, load represent value; then use the vertex displacement method, and then from the vibration periods according to horizontal seismic method for calculating the bottom shear structural internal force under the action of the size, and then used the same way and from the wind load level between layers of the internal force and displacement. Then, the calculated vertical load, the structural internal force, and force combination, so as to find out the most unfavorable a group or several groups of internal force of structural components combined, calculated and drawing for reinforcement. In addition, the design is based on the stairs and the structure design, and carries on the reinforcement calculation and construction drawing. KEY WORDS: frame structure, earthquake, permanent load, variable load, section design, the foundation design 建筑设计一般而言，一幢建筑物是由若干单体空间有机地组合起来的整体空间，任何空间都具有三度性。因此,在进行建筑设计的过程中,人们常从平面,剖面,立面三个不同方向的投影来综合分析建筑物的各种特征,并通过相应的图示来表达其设计意图。建筑的平面,剖面,立面设计三者是密切联系而又互相制约的。平面设计是关键,它集中反映了建筑平面各组成部分的牲及其相互关系,使用功能的要求,是否经济合理。除此之外,建筑平面与周围环境的关系,建筑是否满足建筑平面设计的要求,同时还不同程度地反映建筑空间艺术构思及结构布置关系等。一些简单的民用建筑,如办公楼,单元式住宅等,其平面布置基本上能反映建筑空间的组合。因此,在进行方案设计时,总是先从平面入手,同时认真分析剖面及立面的可能性和合理性,及其对平面设计的影响。只有综合考虑平,立,剖三者的关系,按完整的三度空间概念去进行设计,才能做好一个建筑设计。根据合肥地区的地理特点，考虑设计方案力求“功能适用、经济合理、造型美观、环境相宜”的原则，该大学会议接待中心采用框架结构，5层，造型力求美观，基础采用独立基础的形式，结构可靠，功能合理。该建筑西、南面各设有一个出入口，并设有三个楼梯和三个安全出口，一但发生事故可以迅速安全的进行疏散，满足消防、地震、建筑防火规范等的安全要求。建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分。外部体型和立面反映内部空间的特征，但绝不能简单地理解为体型和立面设计只是内部空间的最后加工，是建筑设计完成后的最后处理，而应与平、剖面设计同时进行，并贯穿于整个设计的始终。在方案设计一开始，就应在功能、物质技术条件等制约下按照美观的要求考虑建筑体型及立面的雏形。剖面设计确定建筑物各部分高度，建筑层数，建筑空间的组合与利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。它与平面设计是从两个不同的方面来反映建筑物内部空间的关系。剖面设计研究竖向空间的处理，本公寓剖面形状为矩形，矩形剖面简单、规整、便于竖向空间的组合，容易获得简洁而完整的体型，同时结构简单，施工方便。建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系。任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计技术水平又制约着建筑设计层次。因此，在做建筑设计的过程中，我们必须也要考虑到结构上的要求，二者必须同时兼顾，同行进行，从而创作出优秀的建筑设计作品。结构设计1 结构设计技术条件1.1 工程概况项目名称： 某中学办公楼设计建筑地点： 合肥市建筑面积： 6912m2 层高： 3.6m 层数： 5层1.2 设计依据1.2.1 国家标准（1）建筑结构荷载规范 GB500012001（2）混凝土结构设计规范 GB500102002（3）建筑抗震设计规范 GB500112001（4）建筑地基基础设计规范 GB500072002（5）高层建筑混凝土结构与设计规范 JGJ32002（6）建筑结构设计手册 （静力计算）（7）钢筋混凝土结构构造手册（8）建筑抗震设计手册 1.2.2 地质勘查报告场地范围内土质构成，自地表向下依次为：a层：杂填土，厚度 0.5m，地基承载力标准值 fk = 80kpa；b层：亚粘土，厚度 0.5 - 1.5 m，地基承载力标准值 fk = 180kpa；c层：粘土，厚度 5 - 7m，硬塑状，地基承载力标准值 fk = 240kpa；该建筑场地地势平坦，自然地表标高24.50m，实测最高地下水位21.00m，水质无侵蚀性。1.2.3 气象资料东南风，基本风压W0 = 0.35kN/m2 基本雪压 S0 = 0.60 kN/m21.2.4 地震资料地震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，II类场地。1.3 结构主体布置1.3.1 平面、立体布置 结构平面布置规则， 质量和刚度变化均匀。1.3.2 柱网布置采用大柱网，柱网尺寸：（6+2.4+6）m 6m ，6m6m1.3.3 沉降设置本工程由三个部分组成，由于结构形式的变化，现置有一道沉降缝，缝宽为80mm。总体布置见图 1-1：111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111图1-1 总体平面布置图1.4 梁板的截面尺寸梁板采用C25砼，fc = 11.9N/mm2 KL1边 ：截面高度：h=L/12 L/8 =750mm500mm，取h=700mm 截面宽度：b=h/3 h/2 =300mm200mm，取b=300mmKL2 ： 截面高度：h=L/12 L/8 =750mm500mm，取h=700mm 截面宽度：b=h/3 h/2 =300mm200mm，取b=300mmKL1中：截面高度：h=L/12 L/8 =200mm300mm，取h=450mm(h400mm) 截面宽度：b=h/3 h/2 =225mm150mm, 取b=250mmL1边 ： 截面高度：h=L/18 L/12 =500mm333mm，取h=450mm 截面宽度：b=h/3 h/2 =200mm133mm，取b=250mm 板： hmax=72mm,取h=100mm 梁板截面尺寸见表 1-1，梁布置见图 1-2：表 1-1 梁板得截面尺寸KL1边/mmKL2/mmKL1中/mmL1边/mm板/mm300700300700250450250450100 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 图1-2 梁布置图1.5 柱截面尺寸柱采用 C30砼，fc = 14.3N/mm2 （1）柱组合轴压力设计值N=Fge n（2）ACN/(Nfc)查抗抗震规范 GB500112010，得框架柱轴压比限值N=0.85（3）截面计算边柱：增大系数取=1.3，负载面积为6 3 m2 ，各层重力荷载代表值取ge=12kN/mm2 ，层数n=5则 N= 1.36 3121035=1404000NAC=N/（0.8514.3）= 115508 mm2中柱：=1.25，负载面积为(6+6)/2（6+2.4）/2m2 ,ge=12kN/mm2 , n=5则 N= 1.256 （3+1.2）121035=1890000NAC=N/（0.8514.3）= 1554915mm2则柱取600mm600mm（为满足/0.7的需求）1至5层取600mm600mm2 重力荷载计算2.1 屋面、露面荷载计算2.1.1 屋面及露面永久荷载标准值屋面 ：二毡三油层 0.35kN/m2 冷底子油热玛蹄脂 0.05kN/m220mm厚水泥砂浆 0.0220=0.40kN/m240mm厚矿渣水泥 0.0416=0.64kN/m2 100mm厚现浇混凝土楼板 0.125=2.5kN/m2 水泥蛭石屋面保温层（平均厚120mm） 0.125=0.6 kN/m2 15mm厚板底粉刷层 0.01517=0.26kN/m2 小计： 4.8 kN/m2 屋面恒载标准值：4814.44.4=3317.76 kN2.1.2 屋面均布活载基本雪压 0.6 kN/mm2 （48+0.32）（14.4+0.32）0.6=437.4 kN2.1.3 楼面均布荷载水磨石地面 0.65kN/m2 25mm厚水泥砂浆找平层 0.2520=0.5kN/m2 100mm厚现浇混凝土楼板 0.125=2.5kN/m210mm厚板底粉刷层 0.0117=0.17kN/m2 共计： 3.82 kN/m2 楼面恒载标准值：(48+0.32)(14.4+0.32)3.82=2784.78 kN2.1.4 楼面活荷载楼面均布活载对于厕所和办公产所取2.0kN/m2，走道阳台取2.5kN/m2，为了方便计算，偏安全统一取均布活载为2.5kN/m2。楼面活载值：(48+0.6)(14.4+0.6)2.5=1822.5 kN2.2 梁体荷载计算包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量KL1边：bh=0.3m0.7m 长度：6m 根数：18根每根：自重: 25kN/m30.3(0.6-0.1)=3.75 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.01(0.6-0.1)2+0.317=0.221 kN/m 合计（每根） 3.97kN/m 故每根重为：3.97kN/m6m18=428.76 kNKL2：bh=0.3 m0.7m 长度：6m 根数：32根每根：自重: 25kN/m30.3(0.6-0.1)=3.75 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.01(0.6-0.1)2+0.317=0.221 kN/m 合计（每根） 3.97kN/m 故每根重为：3.97kN/m6m32=762.24 kNKL1中：bh=0.25 m0.45m 长度：2.4-0.32=1.8m 根数：9根每根：自重: 25kN/m30.25(0.45-0.1)=2.18 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.01(0.45-0.1)2+0.2517=0.16 kN/m 合计（每根） 2.35kN/m 故每根重为：3.97kN/m1.8m9=38.07 kNL1边：bh=0.25m0.45m 长度：6 m 根数：16根每根：自重: 25kN/m30.25(0.45-0.1)=2.18 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.01(0.45-0.1)2+0.2517=0.16 kN/m 合计（每根） 2.35kN/m 故每根重为：2.35kN/m6m16=235.6 kN2.3 柱体荷载计算底层：KZ-1 截面 0.6m0.6m室内外高差 0.45m，底层柱埋置深度0.5 m则底层柱计算长度：3.6 m +0.45 m +0.5 m = 4.55 m根数： 94=36 根 自重： 25kN/m30.60.6=9 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.010.6417 kN/m3=0408 kN/m故每根重为： （4.55-0.1-0.1）（9+0.408）=40.92 kN其它层：KZ-2 截面0.6m0.6m 长度3.6m 根数364=144根自重： 25kN/m30.60.6=9 kN/m抹10厚混合砂浆： 0.010.6417 kN/m3=0408 kN/m故每根重为： （3.6-0.1-0.1）（9+0.408）=32.928 kN梁柱自重见表 2-1：表2-1 梁柱自重梁（柱）编号截面（m2）长度（m）根数每根重量（KN）总重（KN）KL1边0.30.661823.82428.76KL20.30.663223.82762.24KL1中0.250.451.894.2338.07L1边0.250.457.21614.1235.6KZ-10.60.64.353640.821473.12KZ-20.60.63.514432.9284741.632 2.4 墙体荷载计算墙体偏安全考虑，按不扣除门窗洞口所占体积计算，墙体高度按楼层高度减梁高度考虑，外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面，内墙墙厚200mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用蒸压粉煤加气混凝土砌块（5.5 kN/m3）砌筑。外墙：单位面积外墙墙体重量为： 5.50.24=1.32 kN/m2 单位面积墙贴面重量为： 0.5 kN/m2 单位面积15mm厚砂浆找平层： 0.01520=0.3 kN/m2 单位面积15mm厚粉刷层： 0.01517=0.255 kN/m2 共计： 2.38 kN/m2内墙：15mm厚粉刷层(两侧)： 0.015172=0.51 kN/m2 15mm厚找平层： 0.015202=0.6 kN/m2 200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块： 0.25.5=1.1 kN/m2 共计： 2.21 kN/m2卫生间：15mm水泥砂浆找平层： 0.01520=0.3 kN/m2 200mm厚墙自重： 0.25.5=1.1 kN/m2 5mm厚陶瓷锦砖： 0.12 kN/m2共计： 1.52 kN/m2女儿墙：瓷砖贴面 0.5 kN/m2 15mm厚找平层： 0.01520=0.3 kN/m215mm厚粉刷层： 0.01517=0.255 kN/m2 240mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块： 0.245.5=1.32 kN/m2 共计： 2.375 kN/m2底层：外墙： 纵墙：高：3.6+0.45-0.6=3.45m 共16片 净长：6-0.32=5.4m 则：5.43.45102.38=709.43kN横墙：高：3.6+0.45-0.6=3.45m 共4片 净长：6-0.32=5.4m 则：5.43.4542.38=177.36 KN高：3.6+0.45-0.45=3.6m 共1片净长：2.4-0.32=1.8m 则：1.83.62.38=15.42 KN内墙： 纵墙：高：3.6-0.45-0.6=3.45m 共14片 净长：6-0.32=5.4m 则：5.43.45142.38=620.75kN横墙：高：3.6-0.45-0.6=3.4m 共9片 净长：6-0.32=5.4m 高：3.6-0.45+0.45=3m 共2片净长：2.4-0.32=1.8m 高：3.6-0.45+0.45=3m 共2片净长：6-0.32=5.4m 则：(5.43.49+1.832+5.432)2.38=516.65kN 其它层：外墙： 纵墙：高：3.6-0.6=3.0m 共16片 净长：6-0.32=5.4m 则：5.43162.38=616.90kN横墙：高：3.6-0.6=3.0m 净长：6-0.32=5.4m 共4片 高：3.6-0.45=3.15m净长：2.4-0.32=1.8m 共1片 则：(5.434+1.83.15)2.38=167.72kN 内墙： 纵墙：高：3.6-0.6=3.0m 共14片 净长：6-0.32=5.4m 则：5.43142.21=501.228kN横墙：高：3.6-0.6=3.0m 净长：6-0.32=5.4m 共9片 高：3.6-0.45=3.15m净长：2.4-0.32=1.8m 共2片 则：(5.439+1.83.152)2.21=422.46kN女儿墙：高： 1.2m 净长：68+20.3=48.6m 共2片62+2.4+20.3=15m 共2片 则：(48.61.22+151.22)2.375=362.52kN墙自重见表 2-2：表 2-2 墙体自重墙体每片面积片数重量底层纵墙外墙5.43.4516709.431330.18内墙5.43.4514620.75底层横墙外墙5.43.454177.36709.431.83.6115.42内墙5.43.49393.271.83.6230.855.43.6292.53其它层纵墙外墙5.4316616.901118.13内墙5.4314501.23其它层横墙外墙5.434154.22590.181.83.15113.58内墙5.439322.221.83.15225.065.43.15275.18女儿墙纵墙48.61.22277.02362.52横墙151.2285.502.5 荷载总汇顶层:重力荷载代表值 = 层面恒载 +50% 屋面雪载 + 梁自重 + 半层柱自重 + 半层墙自重 + 女儿墙自重顶层恒载 Q1：3317.76kN顶层活载 Q2：437.4kN顶层梁自重 Q3：18KL1边+ 36KL2+ 9L1中+ 16L1边=1823.82+3623.82+94.23+1614.1=1464.67kN顶层柱自重 Q4：3632.93=1185.48kN顶层墙自重 Q5：1118.13+590.18=1708.31kN女儿墙自重 Q6： 362.52kNG5=Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=3317.76+0.5437.4+1464.67+0.51185.48+0.51708.31+362.52= 6810.55kN24层:重力荷载代表值=楼面恒载 +50% 楼面活载 + 纵横梁自重 +楼面上、下各半层的柱及纵横墙自重楼面恒载 Q1：2784.78kN楼面活载 Q2：1822.5kN梁自重 Q3：1464.67kN柱自重 Q4：1185.48kN墙体自重 Q5：1708.31kN G2 G4 = Q1 +1/2Q2+Q3+1/2 (Q4+ Q4)+ 1/2(Q5+ Q5)=2874.78+0.51822.5+1185.48+1708.31=6589.82 kN底层；重力荷载代表值=楼面恒载 +50% 楼面活载 + 纵横梁自重 +楼面上、下各半层的柱及纵横墙自重楼面恒载 Q1：2784.78kN楼面活载 Q2：1822.5kN梁自重 Q3：1464.67kN柱自重 Q4：（40.92+32.93）36/2=1329.30kN墙体自重 Q5：(1330.18+709.43)+(1118.13+590.18)/2=1873.96kN G1 = Q1 +1/2Q2+Q3+Q4+ Q5=2784.78+0.51822.5+1464.67+1329.30+1873.96=8363.96kN 各层重力荷载代表值见图 2-1： 11111111111111111111111111111111111111111111111图2-1 各层重力荷载代表值3 横向水平地震作用下框架内力和侧移计算3.1 水平地震作用下框架的侧向位移验算3.1.1 横向线刚度 在框架结构中，现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性行矩时，对现浇楼面的边框架取 I=1.5I0(I0为梁的截面惯性矩)，对中框架取I=2.0I0，横向框架计算简图见图3-1 ，横向线刚度计算见表3-1。 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111图3-1 一榀框架计算简图表3-1 横向刚度计算梁号L截面( m2)跨度l(m)惯性矩I0 =bh3/12(m4)边框架梁中框架梁Ib =1.5 I0(m4)Kb =EIb /l(kN.m)Ib =1.5 I0(m4)Kb =EIb /l(kN.m)KL1边0.30.66KL20.30.66KL1中0.250.452.4L1边0.250.4563.1.2 横向框架柱的侧移刚度D值柱线的刚度见表 3-2： 表3-2 柱线刚度 柱号Z截面( m2 )柱高度( m )惯性矩线刚度Ic=bh3/12(m4)ic=EIc/h(kN.m)KZ14.550.0108KZ23.60.01083.1.3 横向框架自振周期梁的跨度取轴线间距，即边跨6m，中间跨2.4m，底层柱地下埋深0.5m，则底层柱高4.55m，其它层柱高3.6m，混凝土弹性模量Ec，柱C30，Ec = kN/m2,梁C25，Ec = kN/m2 。底层中框架中柱： 底层中框架边柱： 底层边框架中柱： 底层边框架边柱： 25层边框架中柱： 25层边框架边柱： 25层中框架中柱： 25层中框架边柱： 各层柱侧移刚度D值见表 3-3：表 3-3 横向框架柱侧移刚度D值柱型 项目D(N/mm)根数底层中框架中柱22680.43 14 317526.02 724957.12 中框架边柱18408.99 14257725.86 边框架中柱20615.85 482463.40 中框架边柱16810.46 467241.84 二至五层中框架中柱28728.31 14402196.34 809545.48 中框架边柱18229.17 14255208.38 边框架中柱23572.38 494289.52 中框架边柱14462.81 457851.24 底层刚度最小，其层间刚度与上一层之比： =724957.12/809545.