某市行政楼.doc

湖南科技学院学士学位论文
目 录

绪论 5
1 设计依据 6
1.1 工程概况 6
1.2 设计依据 6
2 建筑设计 7
2.1 平面设计 7
2.2 立面设计 7
2.3 建筑剖面设计 8
3 梁柱截面尺寸确定 9
3.1 柱截面设计 9
3.2 梁的截面设计 9
4 荷载计算 10
4.1 横梁线刚度的计算 10
4.2 恒载标准值计算 13
4.3 活载标准值计算 14
4.4 竖向荷载下框架荷载计算 14
5 风荷载 20
5.1 集中风荷载标准值计算 20
5.2 风荷载作用下的位移验算 21
5.3 风荷载作用下框架侧移计算 21
6 内力计算 23
6.1 恒载内力计算 23
6.2 活载内力计算 28
6.3 风荷载标准值组作用下的内力计算 31
7 内力组合 36
7.1 概述 36
7.2 框架梁柱的内力组合 36
8 截面设计与配筋计算 41
8.1 框架柱截面设计 41
8.2 框架梁截面配筋计算 45
9 板的计算 48
9.1 楼面板的计算 48
9.2 楼面板配筋计算 49
9.3 屋面板的计算 49
9.4 屋面板配筋计算 51
10 楼梯的设计 52
10.1 楼梯设计资料 52
10.2 踏步板（TB-1）计算 52
10.3 楼梯斜梁（TL—1）计算 53
10.4 平台板的配筋计算 54
10.5 平台板弯矩计算 54
10.6 平台梁计算 57
11 基础设计 59
11.1 地基承载力特征值 59
11.2 初步选择基地尺寸l，b 59
11.3 验算持力层地基承载力 59
11.4 计算基底净反力 59
11.5 抗冲切验算 59
11.6 配筋计算 60

某行政办公楼设计

摘 要

根据建筑住宅设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，在老师的指导下进行该行政楼的设计。行政楼采用的是现浇钢筋混凝土结构。该设计主要以满足结构的适用性，安全性，耐久性。按照先建筑后结构，先整体后局部的设计步骤设计。主要内容包括：梁柱截面尺寸确定，荷载计算，内力计算，内力组合，框架柱梁配筋计算，楼板设计，楼梯设计，基础设计等。并附有建筑平面图、恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；线刚度示意图。以及风荷载作用下的位移验算表格，恒荷载和活荷载作用下的梁柱内力组合表。
【关键词】：荷载；线刚度；钢筋混凝土结构；内力组合。

Design of an administrative office building

Abstract

According to building design specifications and other relevant standards and design requirements and provide geological data, the design of the building is under the guidance of the teacher. The administration building is used in cast-in place. The design of the main structure is to meet the applicability, safety, durability. After the first building in accordance with the design of the structure, the design steps of the local to the global. The main contents include: the beam column section size, load calculation, internal force calculation, internal force calculation, combination, the frame beam reinforcement design, stair design, foundation .With the building plans, constant load and live load under the framework moment, shear and axial bid; linear stiffness diagram. And under the action of wind load displacement calculation table, constant load and live load under the internal force of beams and columns combination table.
【Key Words】：Load; stiffness; reinforced concrete structure; combination of internal forces.

绪论
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——某行政楼设计。在毕业设计前期，我温习了《材料力学》、《混凝土结构设计》、《建筑结构抗震设计》等书籍，并参考了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕设设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到了老师的审批和指正，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天正、PKPM等绘图软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
由于框架结构设计的计算工作量非常，在计算过程中主要以手算为主，并使用一些计算软件加以修改。由于自己水平有限，在设计中难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

1 设计依据
1.1 工程概况
本工程为多层行政楼，采用框架结构，建筑物总长46.94米，总宽16.1米。主体6层，高度21.45米，每层层高为3.3米，女儿墙高1.2米。
设计标高：室内外高差：450mm。
墙身做法：外墙采用240厚的灰砂砖，内隔墙采用240厚水泥空心砖。
楼面做法：楼面（水磨石楼面），100厚现浇钢筋砼楼板，20厚板底抹灰。
屋面做法（上人屋面）：见建筑设计部分。
门窗做法：铝合金窗和木门。
地质资料：工程地质
建筑场地的地质钻孔资料如下表：
表1-1 地质资料
土层

压缩系数
压缩模量E

粘土Ⅰ
120～150
0.055
38.7

8～10
淤泥
60～70
0.240
11.3

6～7
粘土Ⅱ
180～200
0.024
76.4
700~900
25～30
中砂层
250～340

1700~1900
25～35
设计使用年限：50年，建筑结构安全等级：二级。地上部分为一类环境，地下部分为二b类环境
基本风压：0 =0.30KN/m2
雪压：0.25 KN/m2，屋面积雪分布系数取1.0，地面粗糙度类别为B类。
最高气温39度；最低气温2度。
上人屋面活荷载为2.0KN/m2，楼面活荷载标准值2.0 KN/m2 。
最高气温39℃，最低气温2℃
主导风向：夏季东南风，冬季西北风
1.2 设计依据
(1) 湖南科技学院土木与环境工程学院土木工程毕业设计（论文）任务书
(2) 相关建筑设计规范
2 建筑设计
2.1 平面设计
该建筑物总长度为46.94m，总宽度为16.1m，共6层，占地面积755.73 m2，总建筑面积为4534.40m2,主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构。

图2-1 建筑平面图

2.2 立面设计
建筑物总高21.45米，屋面为上人屋面，女儿墙1.2米高。
结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。建筑立面上结构构件或门窗作用有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。在本设计中，正立面中所有的窗尺寸都是一样的，给人以特别整齐的感觉。
房屋外部形象反映建筑类型内部空间的组合特点，美观问题紧密地结合功能要求，同时，建筑物所在地区的气候、地形、道路、原有的建筑物以及绿化等基地环境，也是影响建筑物立面设计的重要因素。
2.3 建筑剖面设计
建筑共八层，室内外地坪高差为0.45m，为了室内装修和保温等因素，进行吊顶，这样楼中各种电线都从吊顶中穿过，为了避免上下层之间固体传声，在吊顶中加入吸音材料。

3 梁柱截面尺寸确定
3.1 柱截面设计
该结构选用C30的混凝土，选用二级钢筋HRB335。
由公式

式中 取0.8
取14.3×103 kN/m2
从而得到
N=15×（×7＋×2.1）×（×4.5＋×4.5）=307KN
可得
A===161014mm2
b=h==401mm.
取b=h=400mm.
3.2 梁的截面设计
梁的截面宽度b: 框架梁取300mm,楼面连系梁取250mm。
梁的截面高度h取值如下：
框架梁： h1=（~）L
AB跨：h1=L==583mm 取h1=600mm
CD跨：h2=L= =583mm 取h2 =600mm
BC跨：在AB和CD之间，考虑到整体性，故也取h1=600mm
连系梁： H2L h3=L==175mm
取h3=500mm
综上可知，各梁的截面如下：
框架梁： b1×h1=300mm×600mm（AB跨、BC跨、CD跨）
连楼面系梁： b3×h3=250mm×500mm
4 荷载计算
4.1 横梁线刚度的计算
根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：
边框架梁 =1.5
中框架梁 =2
底层柱高是从基础顶面一直算到二层楼面，因此基础的顶端高度根据所提供的地质条件、室内外的高差，定为1m，所以底层柱高为4.3m， 取结构图中9号轴线的一榀框架进行计算，由此可绘出计算简图如4—1所示：

图4.1.1框架示意图

=EI/l=/7=
= EI/l=/2.1=
= EI/l=/7=
= EI/l=/4.3=
= EI/l=/4.3=
= EI/l=/3.3=
= EI/l=/3.3=
令=1.0，则其余各杆件相对线刚度为
=/=0.96
=/=3.2
=/=0.96
=/=0.8
=/=0.8
=/=1.0

图4.1.2 线刚度示意图

4.2 恒载标准值计算
（1）屋面
防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0KN/m2
防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4KN/m2
找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20 KN/m2=0.30KN/m2
找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找坡 0.04m×14 KN/m2 =0.56 KN/m2
保温层：80厚矿渣水泥 0.08m×14.5 KN/m2 =1.16 KN/m2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25 KN/m2=3 KN/m2
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17 KN/m2=0.17 KN/m2

合计 6.59 KN/m2
（2）各层走廊楼面
水磨石地面：
10mm面层+20mm水泥砂浆打底+素混凝土结合层一道 0.65 KN/m2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m×25 KN/m2=3 KN/m2
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17 KN/m2=0.17 KN/m2

合计 3.82 KN/m2
（3）标准层楼面
大理石面层:水泥砂浆擦缝+30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥+水泥砂浆结合层一道 1.16 KN/m2
结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m×25 KN/m2=3 KN/m2
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17 KN/m2=0.17 KN/m2

合计 4.33 KN/m2
（4）梁自重
b×h=300mm×600mm
梁自重 25 KN/m3×0.3m×(0.6m-0.12m)=3.6kN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.27kN/m
b×h=250mm×500mm
梁自重 25KN/m3×0.25m×(0.5m-0.12m)=2.38kN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.21kN/m

合计 6.36kN/m
基础梁b×h=250mm×400mm
梁自重 25 KN/m3×0.25m×0.4m=2.5kN/m
（5）柱自重
b×h=400mm×400mm
柱自重 25 KN/m3×0.4m×0.4m=4kN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.27kN/m
合计 4.27kN/m
（6）外纵墙自重
标准层
墙 0.24m×0.9m×18 KN/m3=3.89kN/m
铝合金窗 2.1m×0.35 KN/m3=0.74kN/m
水刷石外墙面 0.5 KN/m3×（0.9m+0.6m）=0.75kN/m
水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m3×（0.9m+0.6m）=0.54kN/m

合计 5.92 kN/m
底层：
纵墙 (4.3m-2.1m-0.6m-0.4m)×0.24m×18 KN/m3=5.2 kN/m
铝合金窗 2.1m×0.35 KN/m3=0.74kN/m
水刷石外墙面 0.5 KN/m2×（0.9m+0.6m）=0.75kN/m
水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2×（0.9m+0.6m）=0.54kN/m
合计 7.23 kN/m
（7）内隔墙自重
标准层：
纵墙 3.3m×0.24m×9.8 KN/m3=14.26kN/m
水泥粉刷内墙面 2×0.36 KN/m3×3.3m=2.38kN/m
门 0.2 KN/m2×2.1m=0.42kN/m

合计 17.06kN/m
底层：
隔墙 (4.3m-2.1m-0.6m-0.4m)×0.24m×9.8KN/m3=2.82 kN/m
水泥粉刷墙面 2×0.36 KN/m2×3.3m=2.375kN/m
铝合金窗 2.1m×0.35 KN/m3=0.74kN/m
合计 5.935 kN/m

4.3 活载标准值计算
屋面和楼面活荷载标准值
查阅《荷载规范》和设计要求，可以得出
屋面：2.0 KN/m2
楼面：2.0 KN/m
4.4 竖向荷载下框架荷载计算
A-B轴间框架梁
板传至梁上的梯形荷载，为简化计算近似等效为均布荷载，荷载传递如下图所示

图4.4.1板传荷载示意图
屋面板传荷载：
恒载6.59KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=27.5kN/m
活载2.0 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=7.45kN/m
楼面板传荷载：
恒载4.33 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=16.1kN/m
活载2.0 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=7.45kN/m
梁自重25 KN/m3×0.25m×0.4m=2.5kN/m
A-B轴间框架梁均布荷载为
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m+27.5kN/m=30kN/m
活载=板传荷载
=7.45kN/m
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m+16.1kN/m=18.6kN/m
活载=板传荷载
=7.45kN/m
B-C轴间框架梁
屋面板传荷载
恒载6.59 KN/m2×1.05m××2=8.64kN/m
活载2.0 KN/m2×1.05m××2=2.63kN/m
楼面板传荷载：
恒载4.33 KN/m2×1.05m××2=5.68kN/m
活载2.0 KN/m2×1.05m××2=2.63kN/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
=2.5kN/m+8.64kN/m=11.14kN/m
活载=板传荷载
=2.63kN/m
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m+5.68kN/m=8.18kN/m
活载=板传荷载
=2.63kN/m
C-D轴间框架梁
恒载6.59KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=27.5kN/m
活载2.0 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=7.45kN/m
楼面板传荷载：
恒载4.33 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=16.1kN/m
活载2.0 KN/m2×2.25m×(1-2×0.322+0.323)×2=7.45kN/m
梁自重25 KN/m3×0.25m×0.4m=2.5kN/m
C-D轴间框架梁均布荷载为
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m+27.5kN/m=30kN/m
活载=板传荷载
=7.45kN/m
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m+16.1kN/m=18.6kN/m
活载=板传荷载
=7.45kN/m
柱纵向集中荷载的计算
A轴柱纵向集中荷载的计算
女儿墙自重（做法：墙高1200mm,100mm的混凝土压顶）；
0.24m×1.2m×18KN/m3+25KN/m3×0.1m×0.24m+(1.2m×2+0.24m)×0.5KN/m2=7.104kN/m
顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载
=7.104kN/m×4.5m+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+6.59KN/m2×5/8×3.5m×4.5m=107.09kN
顶面柱活荷载=板传活载
=2.0 KN/m2××3.5m×4.5m=19.69kN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传活载
=5.92kN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+ 4.33 KN/m2××3.5m×4.5m
=77.15KN
标准层柱活载=板传活载
=2.0 KN/m2××3.5m×4.5m=19.69kN
基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重
= 7.23 KN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)=39.89kN
B轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+1.05m×(1-2×0.22+0.23)×6.59KN/m2×4.5m
+6.59KN/m2×2.25m××4.5m=80.85kN
顶面柱活荷载=板传活载
=2.0 KN/m××2.25m×4.5m+1.05m×(1-2×0.22+0.23)×2.0 KN/m2×4.5m
=21.43kN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
= 17.06kN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+1.05m×(1-2×0.22+0.23)
×3.82 KN/m2×4.5m+4.33 KN/m2×2.25m××4.5m=124.35kN
标准层柱活载=板传活载
=1.05m×(1-2×0.22+0.23)×2.0 KN/m2×4.5m+2.0 KN/m2×2.25m××4.5m
=21.6KN
基础顶面恒载=底层纵墙自重+基础梁自重
=5.935 kN/m ×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)=39.58kN
C轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+1.05m×(1-2×0.22+0.23)×6.59 KN/m2×4.5m
+6.59 KN/m2×2.25m××4.5m=80.85kN
顶面柱活荷载=板传活载
=2.0KN/m2××2.25m×4.5m+1.05m×(1-2×0.22+0.23)×2.0KN/m2×4.5m
=21.43kN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=17.06kN/m ×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+1.05m×(1-2×0.22+0.23)
×3.82 KN/m2×4.5m+4.33 KN/m2×2.25m××4.5m=124.35kN
基础顶面恒载=底层纵墙自重+基础梁自重
=5.935kN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)=39.58kN
D轴柱纵向集中荷载的计算
女儿墙自重（做法：墙高1200mm,100mm的混凝土压顶）；
0.24m×1.2m×18KN/m3+25KN/m3×0.1m×0.24m+(1.2m×2+0.24m)×0.5KN/m3
=7.104kN/m
顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载
=7.104kN/m×4.5m+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+6.59KN/m2××3.5m×4.5m
=107.09kN
顶面柱活荷载=板传活载
=2.0 KN/m2××3.5m×4.5m=19.69kN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板板活载
= 5.92kN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)+ 4.33 KN/m2××
3.5m×4.5m=77.15kNN
标准层柱活载=板传活载
=2.0 KN/m2××3.5m×4.5m=19.69kN
基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重
= 7.23 kN/m×（4.5m-0.4m）+2.5kN/m×(4.5m-0.4m)=39.89kN
框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下图所示（图中值为标准值）。

图4.4.2竖向受荷总图
5 风荷载
5.1 集中风荷载标准值计算
为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处集中荷载标准值为
Wk=βzμsμzω0(hi+hj)B/2
式中 ω0—基本风压 ω0=0.30KN/m2；
μz—风压高度变化系数，地面粗糙度为B类；
μs—风荷载体型系数，根据建筑物的体型可查得为1.3；
βz—风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0.08n(n是建筑物层数)估算，大约为0.48s>0.25s,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，βz=1+§νφ/μz;
Hi—下层柱高；
Hj—上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；

表5.1.1集中风荷载标准值
离地高度
Z/m
μz
βz
μs
/(kN/)
/m
/m
/kN
19.25
1.215
1.32
1.3
0.30
3.3
2.4
8.02
15.95
1.149
1.26
1.3
0.30
3.3
3.3
8.38
12.65
1.069
1.2
1.3
0.30
3.3
3.3
7.43
9.35
1.0
1.13
1.3
0.30
3.3
3.3
6.54
6.05
1.0
1.06
1.3
0.30
3.3
3.3
6.14
3.75
1.0
1.04
1.3
0.30
3.75
3.3
6.43

5.2 风荷载作用下的位移验算
（1）侧移刚度D的计算
表5.2.1 横向2—6层D值的计算

构件名称

(kN/m)

A轴柱

0.32

16925

B轴柱

=8.33

0.81

42842

C轴柱

=8.33

0.81

42842

D轴柱
=3.2

0.62

32793
=135402KN/m

表5.2.2 横向底层D值得计算
构件名称

A轴柱
=1.24

0.38

9124
B轴柱
=5.41

0.73

17529
C轴柱
=5.41

0.73

17529
D轴柱
=4.24

0.68

16328
=60510KN/m

5.3 风荷载作用下框架侧移计算
水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：

式中 —第j层的总剪力；
—第j层所有柱的抗侧刚度之和；
—第j层的层间侧移；
第一层的层间侧移值求出后，就可以计算各楼板标高处的侧移值得顶点侧移值，各层楼板标高处侧移值是该层以下各层侧移之和。顶点位移是所有层间侧移之和。
J层侧移 =
顶点侧移
表5.3.1框架在风荷载作用下侧移的计算
层次

6
8.02
8.02
135402
0.00005
1/66000
5
8.38
16.40
135402
0.00012
1/27500
4
7.43
23.83
135402
0.00018
1/18300
3
6.54
30.37
135402
0.00022
1/15000
2
6.14
36.51
135402
0.00027
1/12200
1
6.43
42.94
60510
0.00071
1/4648
μ==0.00794
侧移验算：
层间层移最大值 1/4648<1/550(满足要求)

6 内力计算
6.1 恒载内力计算
为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：
（1）恒载作用；
（2）活载作用于A—B轴跨间；
（3）活载作用于A—B轴跨间；
（4）活载作用于A—B轴跨间；
（5）风荷载作用于（从左到右）；
对于（1）（2）（3）（4）等4种情况，框架在竖向荷载的作用下，采用迭代法。
对于第（5）种情况，框架结构在水平荷载作用下，采用D值法。
在内力分析前，还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载荷载作用下各杆端的固定弯矩。
恒载标准值作用下的内力计算
由前述的刚度比可根据下式求得各杆端的弯矩分配系数如图6-1。

均布恒载的固端弯矩构成节点不平衡弯矩：

根据上述公式计算梁