毕业论文设计--西安筑路机械厂办公设计计算书.doc

毕 业 设 计（论 文）西安筑路机械厂办公设计系别：建筑与土木工程学院专业名称：土木工程学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：孙立新完成日期 2015 年 4 月 3 日摘要本次毕业设计的题目是西安筑路机械厂办公楼设计。综合考虑建筑地理位置、建筑使用功能和建筑结构安全性能，办公楼采用钢筋混凝土框架结构。西北地区抗震设防为八度，进行结构方案选择时要考虑抗震要求。从结构的安全方面考虑，最好采用规则结构；同时要考虑建筑使用功能要求，并且在建筑立面效果要符合办公楼的特点。综合考虑，选取了本次设计的建筑方案与结构方案。本设计包括建筑设计和结构设计两大部分。建筑设计主要是确定建筑方案，包括平面、立面和剖面的设计；结构设计主要分为结构方案布置、荷载计算、内力计算、内力组合、截面设计、板设计、楼梯设计和基础设计。设计过程采用手算完成，最后上机进行校核。由于缺乏实际工程经验，设计过程中，对于平、立、剖建筑设计还存在一些问题；结构计算综合运用能力欠缺，设计时间紧张，设计中错误难免，敬请各位老师批评指正，谢谢！AbstractThe topic of this graduation designis thedesign of the office building ofXianroad construction machinery factory.Considering the buildinglocation,buildinguse function and theperformance of building structures,the reinforced concrete frame structurewithbuilding.The northwestareaof seismic fortificationis eight degrees,the structurescheme selectionshould be considered whenthe seismic requirements.Considering thesecuritystructure,the beststructure oftherules;at the same time to consider theuse of functional requirementsandconform to thecharacteristics ofbuildings,office buildings in thebuilding facadeeffect.Considering theselection ofconstructionscheme,the designandstructure of the program.The design includesarchitectural design and structural designof two parts.The architectural designis to determine theconstructionscheme,the designincludes the plane,elevation andprofiledesign;the structureis the structure layout,load calculation,internal force calculation,internal force combination,cross section design,board design,staircase designand foundation design.The design processiscompletedby hand,and finallyon thecheck.Due to the lack ofpractical engineering experience,the design process,theflat,verticalsection,there are still some problems inarchitectural design;structure calculationusingthe lack of capacity,the designtime,designisinerror,pleasethe teacher criticism,thank you.XXIII目 录1 引言12 建筑设计说明22.1 平面设计22.2 建筑剖面设计22.3 建筑体型和立面设计23 结构设计说明43.1工程概况43.2 设计资料43.3结构设计方案及布置43.4构件初估53.5荷载计算63.6 侧移计算及控制63.7 内力计算及组合63.8施工材料74 结构设计84.1楼盖设计84.2 次梁计算104.3 屋盖设计114.4楼梯设计135 荷载统计175.1 结构布置及计算简图175.2 荷载计算185.3 重力荷载代表值计算235.4 各层重力荷载代表值的计算266 横向框架内力计算286.1 框架侧移刚度的计算286.2 横向自振周期的计算296.3 水平地震作用及楼层地震剪力的计算296.4 多遇水平地震作用下的位移验算316.5水平地震作用下框架内力计算326.6 内力计算357 框架荷载效应组合457.1 结构抗震等级457.2 框架梁柱内力组合457.3 框架柱端弯矩和剪力调整558 截面设计578.1 框架梁578.2 框架柱62参考文献72致谢74XXV1 引言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，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。本组毕业设计题目为西安筑路机械厂办公楼。在毕业设计前期， 我温习了结构力学、钢筋混凝土、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等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、 专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，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。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写 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，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很重要同时工作量也比较大，本方案结构计算选用一榀框架为 计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距 二次分配法。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。802 建筑设计说明2.1 平面设计(1)建筑平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。建筑平面通常较为集中的反应建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的建筑，他们的平面布置基本上可以反应空间组合的主要内容。在平面设计中始终要从建筑整体空间组合效应来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，着眼于建筑空间的组合。 (2)使用部分的平面设计使用部分是指主要使用活动和辅助使用活动的面积，即各类建筑物中的使用房间和辅助房间。本设计中的办公室主要是南北朝向布置，普通办公室（23.76m2/间），套间办公室（47.5m2/间），接待室室（47.5 m2/间）。二五层为普通办公室（25 m2/间），套间办公室（47.5 m2/间），小会议室（35m2/间），大会议室（83 m2/间）；各层另按需设值班室、休息室等。房间的面积、形状和尺寸满足室内使用活动和家具、设备合理布置的要求；门窗的大小和位置，出入方便，疏散安全，采光通风良好；房间的构成使结构构造布置合理，施工方便，有利于房间之间的组合；室内空间以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，考虑人们的使用和审美要求。另外，除主要办公室及会议室的布置，本设计中按照一般要求每层布置了辅助用房，主要包括：值班室、文印室等，满足使用人员的要求。(3)交通联系部分的平面设计建筑物内部的交通联系部分可以分为：水平交通联系的走廊；垂直交通联系的楼梯；交通联系枢纽的门厅、过厅等。本设计的走廊布置在南北两侧办公室的中间，交通路线简洁明确，联系通行方便；人流通畅，紧急疏散时迅速安全； 满足一定的采光通风要求；力求节省交通面积，同时考虑了空间处理等造型问题。走廊的净宽度为2.4m，门厅、过厅等布置便于通行，满足人们停留和通行所必须的面积，楼梯共有三部，满足建筑使用要求和防火紧急疏散的要求。2.2 建筑剖面设计建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系。剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数、建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。房间的剖面形状取决于建筑物的使用要求和特点，同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术构思考虑，使之既满足使用又能达到一定的艺术效果。2.3 建筑体型和立面设计建筑体型和立面设计是建筑外形设计的两个主要组成部分。外部体形和立面反映内部空间的特征，并贯穿于整个设计始终。在方案设计一开始，就应在功能、物质、技术等条件制约下按照美观的要求考虑建筑体型及立面的雏形。体型和立面设计贯穿于整个建筑设计始终，它既不是内部空间被动地直接反映，也不是简单地在形式上进行表面加工，更不是建筑设计完成后的外形处理。建筑体型和立面设计侧重研究建筑物酌体量大小、组合方式、立面及细部比例及关系处理等。在满足使用功能和经济合理的前提下，运用不同的材料、结构形式、装饰细部、构图手法等进行创造。建筑体型和立面设计的要求有：反映建筑功能要求和建筑类型的特征；结合材料性能、结构构造和施工技术的特点；掌握建筑标准和相应的经济指标；适应基地环境和建筑规划的群体布置；符合建筑造型和立面构图的一些规律。3 结构设计说明3.1 工程概况西安筑路机械厂办公楼，主体五层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为4352.4，长为55.8m，宽为15.6m。底层高3.9m，2-5层层高3.3 m，室内外高差0.45m。抗震设防烈度为8度，二类场地，抗震等级为三级。3.2 设计资料(1)气象条件基本风压0.20kN/m2，基本雪压0.40kN/m2。(2)抗震设防抗震烈度为8度，II类场地，0.20g，T=0.35s。(3)工程地质条件1、地下水：勘探深度12m未见地下水，当采用浅埋基础时，可不考虑地下水对基础的影响。2、地基土的湿陷性：拟建场地土为非自重湿陷性黄土，地基湿陷性等级为级。3、不良地质现象：在拟建场地未发现不良地质现象破坏痕迹，可以建筑。4、地基土的承载力标准值：黄土状土为165kpa；漂石混合土1为240kpa；卵石2为260kpa；黄土状土为170kpa；卵石为280kpa；黄土状土为180kpa。5、场地的地震效应：场地土类型属中硬场地土，建筑场地类别为类，场地特征周期为0.35s。由于地下水位深度大于12m。因此，地面下12m深度范围内存在的沙土可不考虑液化影响。6、建筑地基处理方案的建议：黄土状土适于做持力层，但其承载力较低，应进行地基处理，建议采用灰土垫层法或砂石垫层法，厚度不宜小于2m。3.3 结构设计方案及布置钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结 构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优 点。 因此这次设计的办公楼采用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方 案。本次设计的办公楼楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，现浇楼板， 一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要考虑承受横向地震作用。在房屋的 纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行 于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。3.4 构件初估3.4.1 柱截面尺寸的确定框架柱的截面尺寸 ， ，为第 层层高。本结构中层高为3.3m，故 =（180320）mm。框架柱截面尺寸还应根据公式估算。式中： ， 负荷面积（1214）kN/ m层数， 为轴压比。仅估算底层柱,本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（7.2 3.3）m ，（7.2 4.5）m，层数为5层；该框架结构抗震设防烈度为8度，建筑高度20.1m m = 148.16kN m按第一类 T 型截面计算=0.9887选配220+225 As=1610mm取4.3 屋盖设计屋面做法：(上人屋面)4mm 厚 APP 卷材防水层 0.35kN/m20mm 厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m120mm 厚水泥膨胀珍珠岩 0.1210=1.20kN/m20mm 厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m100mm 厚钢筋混凝土 0.1025=2.5kN/m恒载小计 4.79kN/m4.3.1板型划分图4-3 屋面板结构布置图4.3.2 荷载分析(1)gk2=4.79kN/m(2)板活荷载标准值为：2.0kN/m (3)板的恒荷载设计值：g=1.2gk2=5.748kN/m , qk=1.4qk2=1.42.0=2.8kN/m4.3.3 板弯矩计算根据不同支撑情况，整个屋盖可分为1，2双向板与3单向板1 区格板：l01/l02=0.545g=5.75kN/m q=1.4qk=1.42.0=2.8kN/mp=g+q=8.56kN/m q/2=1.0kN/m g，=g+g/2=6.75kN/m单位板跨中弯矩：m1=(0.053+0.20.0153)6.753.6+(0.0892+0.20.0210)0.353.6=4.686+0.4236=5.101kNm m2=(0.0153+0.20.053)6.753.6+(0.0210+0.20.0892)0.353.6=2.126+0.176=2.30kNmkNm=-0.07858.563.6=-6.191kNm2 区格板：l01/l02=0.545g=5.75kN/mq=1.4qk=1.42.0=2.8kN/mp=g+q=8.56kN/m q/2=0.35kN/m g，=g+g/2=6.75kN/mm1=(0.0399+0.20.0093) 6.753.6+(0.0892+0.20.0210)0.353.6=3.3+0.424=3.72kNmm2=(0.0093+0.20.0399) 6.753.6+(0.0210+0.20.0892)0.353.6=1.342+0.176=1.518kNmkNmkNm3区格板：gk=4.79KN/mqK=0.5kN/mp=1.2gk+1.4qk=8.56kN/m跨中弯矩系数=1/10支座弯矩系数=-1/143区格板跨中：=3.72kNm 支座：=-2.654kNm4.3.4 屋面板的配筋计算双向板配筋：板保护层厚度取 20mm，选用8钢筋作为受力钢筋。则短跨方向跨中截面有效高度：h0X =100-20-4=76mm长跨方向跨中截面的有效高度：h0y =100-20-8-4=68mm支座处 h0 =76mm。截面弯矩设计值不考虑折减。计算配筋量时，取内力臂系数= 0.95则As筋计算结果下见表 4-73 区格板配筋计算表截面m(kNm)选配钢筋实配钢筋（mm）跨中3.720.04720.9812281.58150335支座-2.6540.03280.9892196.98200251表4-7 屋面板的配筋计算截面h0(mm)m(kNm)As（mm）配筋实有 As（mm）跨 中1区 格l01方向765.1013368150335l02方向682.3015282002512区 格l01方向763.722458150335l02方向681.5181008200251支座1-276-8.163538121507541-176-6.197409122005052-276-4.696310102003931-276-4.696310102003934.4 楼梯设计 图4-4 楼梯结构平面布置图取1号楼梯进行计算，底层层高 3.9m，踏步尺寸150mm300mm 。采用C30混凝土。板采用HPB235级钢筋。楼梯均布活荷载标准值 q = 2.5kN/m4.4.1 梯段板设计取板厚120mm，约为板斜长 1/30。板倾斜角 tan=150/300=0.5，cos=0.894，取 1m宽板带计算。(1) 荷载计算恒荷载水磨石面层 (0.3+0.15)0.65/0.3=0.98kN/m 三角形踏步 0.50.30.1525/0.3=1.88kN/m 混凝土斜板 0.1225/0.894=3.36kN/m 板底抹灰 0.0217/0.894=0.38kN/m小计 6.6kN/m总荷载设计值 P=1.26.6+1.42.5=11.42kN/m(2)截面设计1板水平计算跨度 ln=3600mm，弯矩设计 m = 1/10pl2= 0.111.42 3.6 = 14.80 板有效高度 h0=120-20=100mm选配 12150AS =754mm分布筋每级踏步一根 84.4.2 平台板设计设平台板厚 h=80mm，取 1m 宽板带计算恒荷载水磨石面层 0.65kN/m80mm 厚混凝土板 0.0825=2.0kN/m 板底抹灰 0.0217=0.34kN/m 小计 2.99kN/m（1） 荷载计算平台板的荷载计算：总荷载设计值 p=1.22.99+1.42.5=7.09kN/m（2） 截面设计计算跨度l0= 1.8 0.24 / 2 + 0.12 / 2 = 1.74弯矩设计 m = =2.145kN m板的有效高度 h0=80-20=60mm 4.4.3 平台梁设计设平台梁截面尺寸为 200mm350mm(1) 荷载计算恒荷载梁自重 0.20(0.35-0.08)25=1.62kN/m 梁侧粉刷 0.02(0.35-0.08)217=0.19kN/m 平台板传来 2.991.74/2=2.60kN/m梯段板传来 6.63.6/2=11.88kN/m小计 16.29kN/m活荷载2 .5(3.6/2+1.74/2)=6.675kN/m总荷载设计 p=1.216.29+1.46.675=28.89kN(2) 截面设计计算跨度：l0=1.05ln=1.05(3.6-0.24)=3.528m弯矩设计值m=1/8pl02=1/828.893.5282=44.95kNm剪力设计值V=1/2pl0=1/228.893.528=50.96kN截面按倒 L 型计算bf =b+5h=240+580=590mm，梁有效高度 h0=350-35=315mm。经判别属第一类 T 型截面 选配 316 AS =603mm配置8 200箍筋，则斜截面受剪承载力50960N斜截面抗剪满足要求且钢筋满足构造要求5 荷载统计5.1 结构布置及计算简图图5-1 结构布置及计算简图楼面及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，选择 3号轴线对应一榀框架进行计算，楼板厚度取100mm，主梁载面高度按梁跨度的l/121/8估算，次梁截面高度按跨度的1/121/18，截面宽度统一按梁高的 1/21/3 确定。由此估算的梁载面尺寸见表 5-1。C30(fc=14.3N/mm，ft=1.43N/mm)表5-1 梁截面尺层次砼强度横梁(b h)纵梁(b h)AB(CD)跨BC 跨次梁1-5C30300 600250 500250 500300 600柱截面尺寸：柱截面可取，Hi为层高；柱截面高度可取，并按下述方法进行初步估算。a) 框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以 1214 的放大系数。b) 对于有抗震设防要求的框架结构,为保证柱有足够的延性,需要限制柱的轴压比, 柱截面面积应满足下列要求。 A N / fc根据上述规定并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取值统一取 500 500mm。基础距离室外地平 0.5m，室内外高差为 0.45m，框架结构计算简图如图所示，取顶 层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-5 层柱高度即为层高 3.3m，底层 柱高度从基础顶面取至一层板底，即 h1=3.9+0.45+0.5=4.85m。图5-2 框架计算简图5.2 荷载计算5.2.1 恒载标准值计算(1) 屋面框架线荷载标准值40mm厚APP卷材防水层 0.35kN/m20mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m120mm厚水泥膨胀珍珠岩 0.1210=1.20kN/m20mm厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m100mm厚钢筋混凝土 0.1025=2.5kN/m恒载小计 4.79kN/m梁自重：边跨梁bh=300600mm梁自重 0.30.625=4.5kN/m抹灰层 (0.6-0.1)20.0217=0.34kN/m 合计