洛阳综合办公楼毕业设计计算书.doc

前言毕业设计是大学本课教育培养目标的实现和检验所学知识掌握程度的重要阶段，是综合学习的阶段，是深化、综合、拓宽所学知识的一次实践机会，是对大学期间所学专业知识的全面总结。我所做的设计题目为 XX 综合办公楼 ，在设计前，我复习了房屋建筑学，土力学地基基础，结构力学，钢筋混凝土结构，多层及高层建筑结构设计建筑结构抗震设计等大学所学的主要专业课程，以便能够在设计中更好的综合考虑各方面的设计要点，同时阅读了关于抗震，混凝土结构，建筑荷载等若干设计,施工规范。并参考了以下文献：高等学校建筑工程专业毕业设计指导、土木工程专业设计指导、房屋建筑制图统一标准、建筑结构制图标准、建筑荷载规范、建筑地基基础设计规范、混凝土结构设计规范、建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范、建筑结构设计手册、建筑结构设计综合手册、钢筋混凝土结构构造手册、混凝土与砌体结构、高层建筑结构设计、土力学地基基础、建筑结构抗震设计、有关标准图集，相关教科书及其它专业书及相关规定、图集等进行建筑、结构设计并绘制施工图纸。毕业设计的这段时间，在教研室各位老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、外文的翻译以及到施工现场和已建好的同类工程的观看、分析，加深了对设计规范、建筑法规、施工手册等相关内容的理解与记忆。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力，从而从不同方面初步达到了毕业设计的目的与要求。在进行结构设计时，均采用手算。由于自己的水平有限，时间也比较紧迫，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2006年 6 月毕业设计（论文）题目: 洛阳市 XX 综合办公楼设计姓名: 院系: 建筑工程学院专业: 土木工程指导教师: 2006年 6 月 1 日1.设计资料1,工程名称:洛阳市 XX 综合办公楼。2、建设地点:洛阳市市区。3,工程概况: 建筑总高为 22.20m ，共 6 层，底层及二层层高 4.2m,三六层层高 3.3m；室内外高差 0.45m。4,主导风向:全年为西南风，基本风压W0=0.35KN/m25,地面粗糙类型： D 类6、地质条件：（1）地震烈度：8八度近震，场地类别：类。（2） 地质资料 基地埋深（m）土层厚度(m) 岩土名称地基土静荷载标准值(Kpa) 2.022.02杂填土1008.005.80粉质粘土14016.208.20粘土16020.704.50中密细砂-25.004.30基岩-7、建筑物安全等级：级8、材料选用：混凝土采用 C30钢筋：纵向受力钢筋采用热扎钢筋 HRB335 二级钢筋,其余采用热扎钢筋 HPB235 一级钢筋。墙体：外墙采用普通烧结粘土砖，其尺寸为 240mm 115mm 53mm,重度r=18KN/m3(684 块/m3)内隔墙采用普通烧结粘土砖，其尺寸为240mm115mm53mm，重度r=18KN/m3(684 块/m3)窗：钢塑门窗，r=0.35KN/m39、柱的平面布置如图 1.1 ，框架计算单元如图 1.2,框架柱轴向尺寸及节点编号如图 1.3 ，框架梁柱示意图如图1.4 结构平面柱网布置图图1.1 框架计算单元图1.21.2初估梁柱截面尺寸注：底层高度由梁轴线算至基础顶面，所以底层柱高取h=4200+450+600=5250mm,其余各层取层高 3300mm.1.2.1梁的截面尺寸取跨度较大者进行估算梁截面尺寸l=6600mm,h=(1/8 1/12)l=825mm550mm,取h=600mmb=(1/2 1/3)h=300mm200mm,取b=300mm故：框架梁初选截面尺寸为bh=300mm600mm第一梁的惯性矩为=1/12 b=1/12 300 =5.4 109 框架轴向尺寸及节点编号图1.3 框架梁柱示意图图1.41.2.2柱的截面尺寸按层高确定柱截面尺寸。取底层H=5300mmb=(1/15 1/20)H=350mm262.5mm初选柱截面尺寸 bh=700mm700mm第一柱的惯性矩为=1/12 b=1/12 700 =2 1010mm41.2.3梁柱线刚度计算右跨梁的线刚度：i=4.9104 KN*m=i右梁中跨梁的线刚度：i=10.8 KN*m=i右梁 二层柱的线刚度：i=14.3KN*m 底层柱的线刚度：i=11.3 KN*m 其余柱的线刚度：i=18.2KN*m 令i余柱1.0 则有相对刚度；i左梁4.9/18.20.27i右梁i中梁10.8/18.20.59 i层柱4.3/18.20.79i底柱=11.3/18.2框架梁、柱的相对线刚度如图 1.5 所示。作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。 框架梁柱的相对线刚度图1.5（1） 1.3荷载计算 1.3.1恒载标准值计算 屋面 防水层（刚性）30厚c20细石混凝土防水 1.0 kN/ 防水层（柔性）三毡四油小石子 0.4 kN/ 找平层：15厚水泥砂浆 0.01520 kN/ 找坡层：40厚水泥石灰焦渣3 0.04140.56 kN/ 保温层：80厚矿渣水泥 0.0814051.16 kN/ 120 厚现浇钢筋混凝土板 0.12 25=3 kN/ 10 厚混合沙浆 0.01 17=0.17 kN/ 合计 6.59 kN/ 各层走廊楼面：水磨石地面10mm厚面层+20mm水泥砂浆打的+素水泥浆结合层一道 0.65 kN/结构层：120厚现浇混凝土板 0.12253 kN/ 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01250.17 kN/合计 4.33 kN/走廊楼面 3.82 kN/ 合计 3.82KN/m(3)梁自重bh=300mm600mm 梁自重 25kN/m3 0.3m(0.6m 0.12m) 3.6KN/m抹灰层： 10 厚混合砂浆 0.01 (0.6 0.12+0.3) 2 17 0.27KN/m 合计 3.87KN/mbh=300mm400mm 梁自重 25kN/m3 0.25m(0.5m 0.12m) 3.28KN/m抹灰层： 10 厚混合砂浆 0.01 (0.5 0.12+0.25) 2 17 0.22KN/m 合计 3 KN/m柱自重 b h=700 700 柱自重 抹灰层： 10 厚混合砂浆 0.01m 0.7m 4 17N/m3 0.476KN/m合计 12.73KN/m外纵墙自重标准层纵墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 7.26 KN/m二层 纵墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 6.73 KN/m底层纵墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 9.76 KN/m6内纵墙自重标准层 纵墙+水泥粉刷内墙面 13.6 KN/m二层 纵墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 18.14 KN/m底层纵墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 23.68 KN/m7内隔墙自重标准层 隔墙+水泥粉刷内墙面 8.29KN/m二层 隔墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 11.06 KN/m底层隔墙+铝合金窗+水刷石外墙面+水泥粉刷内墙面 14.43 KN/m1.3.2活载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值根据建筑结构荷载规范查得：1上人屋面： 2.0 kN/ 楼面：走廊 2.5 kN/、其它 2.0 kN/。 餐厅： 2.5 kN/ 阅览室：2.0 kN/会议室： 2.0 kN/ 浴室厕所： 2.0 kN/2 雪荷载 ： Sk =1.0 0.35=0.35 kN/ 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。1.3.3竖向荷载下框架受荷总图取C D,E F 轴间框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。 荷载的传递示意图1.6 荷载的传递示意图1.6其中板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。=3.45*0.5/3.6=0.26 1-2 2+ 3=1-2 0.26+0.26=0.88屋面板传荷载：恒载6.59 3.3 （ 1-2 0.26+0.26） 2=38.75KN/m活载 2.0 3.3 （ 1-2 0.26+0.26） 2=11.76KN/m 楼面板传荷载恒载4.333.3（ 1-2 0.26+0.26 ） 2=25.43KN/m活载 2.0 3.3（ 1-2 0.26+0.26） 2=11.76KN/m梁自重 3.87KN/mC D 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载 =梁自重+ 板传荷载 3.87+38.75=42.62KN/m 活载=板传荷载 11.76KN/m楼面板：恒载 =梁自重+ 板传荷载 3.87+25.43=16.04KN/m 活载=板传荷载 11.76KN/mD E 轴间框架梁（楼过道）恒载6.59 1.05 5/8 2=8.65KN/m 活载 2.1 1.05 5/8 2=2.63KN/m 楼面板传荷载恒载 3.87 1.05 5/8 2=5.01KN/m 活载 2.5 1.05 5/8 2=2.63KN/m梁自重 3.87KN/mD E 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载 =梁自重+ 板传荷载 3.87+8.65=12.52KN/m 活载=板传荷载 3.82KN/m 楼面板：恒载 =梁自重+ 板传荷载 3.87+5.805=16.04KN/m 活载=板传荷载 3.28KN/m （ 3 ） C 轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱： 女儿墙自重（做法：墙高 500mm ， 100mm 的混凝土压顶）0.24 0.6 18+25 0.1 0.24+ （ 0.6 2+0.24 ） 0.5=3.912KN/m顶层柱恒载 =女儿墙及天沟自重+ 梁自重 +板传荷载+ 次梁自重 =6.676.9+3.87 （ 6.9-0.7+3.3-0.35 ） +38.75 3.3=209.31 KN顶层柱活载 =板传荷载=11.76 3.3=38.81 KN标准层柱恒载 =墙自重+ 梁自重 +板传荷载+ 次梁自重=7.26（ 6.9-0.7 ） +8.29 （ 3.3-0.35 ） =69.47KN标准层柱活载 =板传荷载=11.76 6.6/2=38.81 KN二层柱恒载 =墙自重+ 梁自重 +板传荷载+ 次梁自重=6.73（ 6.9-0.7 ） +11.06 （ 3.3-0.35 ） =74.36KN二层柱活载 =板传荷载=38.81 KN基础顶面恒载 =底层外纵墙自重+ 基础梁自重=9.76（6.9-0.7）+14.43（3.3-0.35）+3（6.9-0.7+1.65-0.35）=130.53KNEF跨同CD跨。（ 4 ） D 轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载 =梁自重+ 板传荷载+次梁自重 =3.87（ 6.9-0.7+3.3-0.35 ） +38.75 3.3 +8.651.05 =181.45 KN顶层柱活载 =板传荷载=2.63 1.05 +11.763.3 =41.574KN二层柱恒载 =墙自重+ 梁自重 +板传荷载+ 次梁自重=3.87 （ 6.9-0.7+3.3-0.7+1.05 ） +38.75 3.3+8.65 61.05+18.14 （ 6.9-0.7 ） +11.06 （ 3.3-0.35 ）=291.91 KN二层柱活载 =板传荷载=11.76 3.3+3.28 2.1/2=42.25 KN标准层柱恒载 =墙自重+ 梁自重 +板传荷载+ 次梁自重=9.85+127.88+9.08+13.6（ 6.9-0.7 ） +8.29 （ 3.3-0.35 ） =255.59KN标准层柱活载 =板传荷载=42.25 KN基础顶面恒载 =底层外纵墙自重+ 基础梁自重=9.76（6.9-0.7）+14.43（3.3-0.7）+3（6.9-0.7+1.05-0.35）=124.83KNE轴纵柱同D轴纵柱同.F轴纵柱同C轴纵柱. 恒荷载作用下框架受荷简图（标准值）图1.8五 抗震验算（一）水平地震作用的计算1. 该建筑高度为22.70m，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法进行计算。抗震设防烈度8度，近震，场地类别为II类场地。作用于屋面粱及各层楼面粱处的重力荷载代表值为： 屋面粱处：GEW=结构和构件自重50%雪荷载屋面粱处：GEi=结构和构件自重50%活荷载 其中结构和构件自重取楼面上、下1/2层高范围内（屋面粱处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵、横梁自重，楼板结构层及构造层、纵横墙体及柱等自重） 2. 各楼层重力荷载代表值G6=纵粱自重横梁自重柱自重楼面自重纵墙自重横墙自重门窗过粱重0.5活载=6.67 KN/m（6.9m6+7.2）26.59 KN/m（6.9m6+7.2）（6.62+2.1）3.87 KN/m（6.9m0.7m）223.87 KN/m（6.6m2+2.10.73）3.87（7.2-0.7）312.73（3.3/2-0.6）247.26 KN/m（6.9-0.7）12+7.26（7.2-0.7）8.29KN/m（6.60.7）238.29 KN/m（2.1-0.7）213.6（6.9-0.7）11+0.5【2.06.62（6.96+7.2）+2.5（6.96+7.2）2.1】=648.32+4900.19+527.87+51.08+94.38+1124.95+23.21+84.32+769.1=8223.42KN 取8220KNG3G5=主粱自重柱自重屋面自重墙自重0.5活载=4.33 KN/m（6.96m+7.2m）（6.6-0.7）23.82 KN/m（6.9m6+7.2m）（2.1-0.7）3.87 KN/m（6.9m0.7m）243.87（7.2-0.7）33.87 KN/（6.6m2+2.1-0.73）3（6.6-0.7）1312.73（3.3-0.7）247.26（6.9-0.7）127.26（7.2-0.7）+8.29（6.6-0.7）24+13.6（6.9-0.7）11+13.6（7.2-0.7）+0.51519=2483.17259.91575.8675.47+51.08+230.1+794.35+540.1+47.19+1173.86+927.52+88.4+769.1=8016.15KN 取8010KNG2=纵粱自重横梁自重柱自重楼面自重纵墙自重横墙自重门窗过粱重0.5活载=2483.17+259.91+575.86+75.47+51.08+230.1+12.73（3.3/2+4.2/2-0.6）24+6.7343.721/2+7.2643.721/2+13.6（6.9-0.7）121/2+18.14（6.9-0.7）121/2+8.29（6.6-0.7）91/2+11.06（6.6-0.7）91/2+769.1 =3675.59+962.39+611.36+1180.73+513.74+769.1=7712.91KN 取7700KN G1=纵粱自重横梁自重柱自重楼面自重纵墙自重横墙自重门窗过粱重0.5活载=2483.17+259.91+575.86+75.47+51.08+230.1+12.73（4.2/2+5.3/2-0.6）24+（6.73+9.76）43.721/2+（18.14+23.68）（6.9-0.7）121/2+（11.06+14.43）9+769.1=3675.59+1269.91+720.61+1555.7+769.1=7990.91 KN取7990KN质点重力荷载代表值见图 图7 各质点的重力荷载代表值3.框架自振周期的计算 框架自振周期的计算可采用假想顶点位移法，对于教学楼可按下列经验公式计算=1.70.7=1.44s 式中：H房屋主体结构的高度（m） H=21.60（m）B房屋震动方向的长度（m），在计算横向水平作用时，为房屋宽度取15.30m在计算纵向水平作用时，为房屋长度取48.60m4水平地震作用地震剪力计算多遇地震作用下，设防烈度8度，查表,类场地一区，查表Tg0.35sn0.08T1+0.07 （Tg/T1）0.9（0.35/1.44）0.90.160.045因为1.4Tg1.40.3 T1 =1.44S,考虑顶部附加水平地震作用，即n0.1852。对于多质点体系，结构底部总横向水平地震作用的标准值Fn=nFEK=F6=0.1851824.7=337.9KN作用在各质点的横向水平地震作用如表2其中=1486.77 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 表2 层次GiHiGiHi/GiHiFi(KN)Vi(KN)6822022.71865940.271402.91402.915801019.41553940.226336.01738.924801016.1 1289610.187278.031016.953801012.81025280.1492210531238.48277009.5731500.106157.601396.08179905.3423470.06190.691486.77框架横向水平地震作用及楼层地震剪力如图 （a）水平地震作用 （b）层间剪力分布（二）水平地震力作用下框架的侧移验算右跨梁的线刚度：i=4.9104 KN*m=i右梁中跨梁的线刚度：i=10.8 KN*m=i右梁 二层柱的线刚度：i=14.3KN*m 底层柱的线刚度：i=11.3 KN*m 其余柱的线刚度：i=18.2KN*m 1 框架柱的侧移刚度D值 横向36层D值的计算 表4 构件名称C轴柱（8根） =0.27 0.1224066D轴柱（8根）=0.860.3060165E轴柱（8根）=0.270.3060165F轴柱（8根）=0.860.1224066D240662KN/m+601652 KN/m =168462KN/m 横向二层D值的计算 表5构件名称C轴柱（8根）0.340.1514592D轴柱（8根）1.10.3534048E轴柱（8根）0.340.3534048F轴柱（8根）1.10.1514592D145922 KN/m +340482KN/m=97280KN/m 横向底层D值的计算 表6 构件名称C轴柱（8根）0.430.3818344D轴柱（8根）1.390.4923654E轴柱（8根）1.390.4923654F轴柱（8根）0.430.3818344D183442+23654283996KN/m 横向水平地震作用框架侧移计算 表8层次Gi (KN)VGi (KN)Di（KN/m）Ui(m)Ui/mm68220822016846248.81461.8580101623016846296.314134801024240168462143.91316.73801032250168462191.41172.8277003995097280410.7981.4179904794083996570.7570.7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mmGi/mmGiHi/KNmGiHi/GjHjFi/KNVi/KN622.782201865940.271402.91402.91519.480101553940.226336.01738.92416.180101289610.187278.031016.95312.880101025280.149221.531238.4829.57700731500.106157.61396.0815.37990423471.06190.691486.77横向水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩标准值 表11 柱层H(m)Vi(KN)Dij（KN/m）Di1Vi1Ky（KNm）M上（KNm）边柱63.3402.911684622406657.560.270.73138.6652.2953.3738.9216846224066105.560.270.79275.1973.1543.31016.9516846224066145.280.270.80383.5495.8833.31238.4816846224066176.930.270.0.85496.2987.5824.21396.089728014592209.410.340.92809.1670.3615.31486.778399618344324.700.431.222099.51-378.60中柱63.3402.9116846260165143.90.860.53251.68223.1953.3738.9216846260165263.90.860.59513.81357.0643.31016.9516846260165363.20.860.60719.14479.4233.31238.4816846260165442.310.860.65948.75510.8724.21396.089728034048488.631.100.801641.8410.4515.31486.778399623654418.691.391.092418.77-199.72注： 粱端剪力及柱轴力标准值 表12层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N652.2916.326.610.4069.64153.552.1106.28-10.40-95.885211.8166.116.642.11189.93418.812.1289.88-52.51-247.774371.07115.816.673.77309.89683.342.1472.97-126.28-399.203471.12146.996.693.65383.76846.252.1585.72-219.93492.072566.65176.796.6112.64424.07935.132.1647.24-332.57-534.601430.56134.336.685.59449.93992.152.1686.70-418.16-601.11 注：Vb（Mb左Mb右）/l (KN) J柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。 由上表可得地震作用下得框架弯矩图，粱端剪力及柱得轴力图分别如下图8，图9所示。（a）梁端剪力及柱轴力图 （b） 框架弯矩图（KNM）左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图六风荷载作用下框架内力和侧移的计算1.侧移刚度值D （和地震作用时的侧移刚度值等同）2.风荷载标准值：基本风压：= 0.35KN/ 风振系数:因房屋总高度小于30m，所以1.0风载体型系数：风压高度系数：按B类地区，查GB50009-2003表得，得表如下沿房屋高度分布风荷载标准值 表1 层次离地高度Z/mHi/HQ1（z）/（KNm）Q2（z）/（KNm）622.20.851.231.001.4430.902518.90.821.200.851.3580.849415.60.741.150.701.1740.734312.30.741.110.551.1340.70829.00.741.070.411.0930.68314.80.741.020.221.0420.651 表2离地高度Z/m（m）（m）（KN）22.20.851.231.30.253.32.46.6818.90.821.201.30.253.33.37.2815.60.741.151.30.253.33.312.6012.30.741.111.30.253.33.312.169.00.741.071.30.254.23.313.324.80.741.021.30.255.34.213.94 等效节点集中风荷载 （KN） 风荷载沿房屋高度分布图（单位：KN） 框架结构分析时，应按静力等效原理将上图的分布风荷载转化为节点集中荷载，如上图所示。（2）风荷载作用下的水平位移验算根据等效节点集中风荷载图所示的水平荷载，计算层间剪力Vi, 然后根据上表。计算各层的相对刚度和绝对刚度。计算结果见下表： 风荷载作用下框架层间剪力及侧移的计算层次123456（KN）8.046.666.086.307.284.57（KN）38.8730.8324.1718.0911.794.51D（N/mm）8399697280168462168462168462168462/mm0.460.320.140.110.070.03/mm0.460.780.921.031.101.13/1/115221/103131/235711/300001/471431/110000风荷载作用下最大层间位移角为1/10313远小于1/550，满足规范要求。风荷载下内力的计算： 风荷载下梁端弯矩、剪力与轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N60.530.173.30.213.660.783.31.35-0.21-1.1459.312.903.33.705.862.663.32.58-3.91-2.26416.325.093.36.4911.515.223.35.07-10.40-3.68318.775.863.37.4615.667.103.36.90-17.86-4.24220.046.254.26.2618.978.604.26.56-24.17-4.54163.0919.685.315.6228.5312.945.37.82-39.74-12.34风荷载下各层柱端弯矩及剪力计算层次HVi(KN)Dij（KN/m）边柱中柱Di1Vi1KyDi2Vi2Ky63.34.51168462240660.590.270.7310.864.02601651.610.860.532.897.005