某高校办公综合楼土木工程专业设计计算设计.doc

精选资料本科毕业设计说明书题 目： 某高校办公综合楼(方案五)院 (部)： 土木工程学院专 业： 土木工程班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：完成日期： 目 录ABSTRACT V2 建 筑 设 计 22.1.1工程概况 22.1.2荷载情况 22.1.3场地工程地质情况 22.2.1方案构思 32.2.2设计过程 32.2.3建筑做法 42.2.4设计依据42.2.5施工要求43 结 构 设 计 53.1 结构设计资料 53.2 结构布置及计算简图 73.2.1结构平面布置图 73.2.2主要构件选型及尺寸确定 73.2.3框架柱线刚度计算 83.3.荷载计算 103.3.1恒荷载计算 163.3.2可变荷载计算 163.3.3内力计算 173.3.1.1梁固端弯矩 163.3.1.2求各节点的分配系数 163.3.1.3内力计算 173.3.2活荷载作用下的框架内力分析 233.3.3风荷载作用下的内力计算及侧移验算 283.4框架的内力组合 363.5截面设计 443.5.1框架梁 443.5.2框架柱 473.5.3楼梯计算 513.5.4板的计算 553.5.5基础设计 593.5.6雨篷设计 664 施 工 组 织 设 计 70一、工程概况 70二、施工部署 71三、主要分部分项工程施工方法 73四、新技术、新工艺、新材料、新设备的应用 93附录 97结论 98致谢 100参考文献 101摘 要本文为某高校办公综合楼设计计算书。该楼建筑面积约为4563，根据建筑设计、抗震方面等的要求，确定合理的结构形式和结构布置方案，确定框架、基础的形式。根据要求采用了钢筋混凝土结构。本设计中选取一榀主框架以及楼面及屋面板进行截面设计及配筋计算。首先根据框架布局确定各构件尺寸，进行恒载、活载及风荷载的统计。然后采用分层法进行竖向荷载作用下的结构内力计算，水平荷载采用D值法进行计算。之后进行内力组合分析，找出最不利的一组内力，进行构件计算。楼板采用弹性理论设计，并进行柱下独立基础的配筋设计。除此之外，还进行了楼梯的设计计算。最后，根据计算结果，按照相应的构造要求，绘制了结构施工图，并写出了相应的设计说明。本设计的特点之一，运用了大学四年所学过的很多理论，计算中多种计算方法得到体现，如D值法，弯矩分配法，分层法等，使自己掌握了多方面的知识。关键词：框架结构；结构设计；内力计算；弹性理论；荷载；钢筋混凝土Designation for comprehensive office building of a university （Scheme Five） ABSTRACTA comprehensive office building was designed in this paper.The building area is about 4563.According to the supermarket design and the earthquake resistance,the reasonable structural scheme and structural foundation plan was determined.One lateral frame and slab was selected and calculated.First,depth and width of sections were determined,and dead load ,live load,wind load were determined.Then the internal forces of the structure under vertical load were calculated.The D-method was used for caculating the wind load.After the combination of internal forces,the most unfavorable combination of internal forces was identified.Then the necessary reinforcement in beams and columns was determined.The elastic theory was used for calculating slab.In addition,the single-foundation and combined foundation were designed.The stairway and canopy were also designed.Finally according to the calculated results and detail, blueprints of the structure had been completed.The advantage in this design was that many theories studied in university in four years was used.The many kinds of computational methods was manifested in the computation,like D-method,the moment assignment-method,delamination and so on,so which caused myself to grasp the various knowledge.Key Words: frame；structural design；internal force； elastic theory；lateral loads；reinforced concrete可修改编辑1 前 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。通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。目前，我国建筑中仍以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑业上。框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，对于自选商场类楼房是最常用的结构体系。多层建筑结构的设计，除了要根据建筑高度、抗震设防等级等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置指结构构件的平面布置和竖向布置。 建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了AutoCAD和结构设计软件PKPMCAD，基本上达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，后面采用建筑结构软件PKPMCAD进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。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。2 建 筑 设 计2.1 建筑设计资料2.1.1工程概况 本建筑为济南市东郊某高校办公综合楼，建筑层数五层，各层层高3.6米，局部层高为4.5米，建筑高度18.9米，总建筑面积约4563平方米。该工程采用钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度，设计地震分组第三组，二类场地，建筑耐火等级为二级。2.1.2荷载情况1、风荷载：主导风向夏季为西南风；冬季为东北风，基本风压0.45kN/m2（50年重现期）;地面粗糙度：B级；2、雪荷载：基本雪压值0.3kN/m2（50年重现期）；3、场地地震设防烈度6度，类场地，设计地震分组为第三组，环境类别为一类；4、其它荷载参见荷载规范。2.1.3场地工程地质情况 根据工程地质勘察报告，本工程所处场地具体情况如下：场地地面平坦，地层结构简单，层位稳定，比较均匀，最高地下水位距地面7m，最低地下水位距地面9m，地下水地混凝土无腐蚀性。 层号 岩土名称容重（KN/m3）承载力特征值（Kpa）平均层厚（m） 1 杂填土 1.0 2粉质粘土 18.2 160 1.8 3粉质粘土 18.6 200 12.3 4 粘土 18.8 200 未穿透2.2 设计说明2.2.1 方案构思设计采用目前国内通用的钢筋混凝土结构。本设计为总体规划中的单体建筑，设计中充分考虑到总体规划提出的要求、建筑高度、抗震设防烈度和周围环境的关系，确定本结构为规则有序的板式结构，建筑平面布置简单、规则、长宽比不大，对抗震有利，结构具有较好的整体性；同时考虑到结构不同使用功能的需求，要求建筑平面布置较为灵活，可以自由分割空间，选用框架结构；立面注意对比与呼应、节奏与韵律，体现建筑物质功能与精神功能的双重特性。根据日照间距和建筑面积的要求，总层数为五层。各层层高3.6m。根据防火规范，设置两部楼梯,一部电梯。本办公楼能够满足工作人员的生活，休闲运动的需要，使大家的生活质量得到很大的提升。2.2.2 设计过程遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程。建筑设计根据建筑用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先设计建筑平面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计；其次进行立面造型、剖面设计；最后设计楼梯，基础和雨篷。结构设计包括：确定结构体系与结构布置、根据经验对构件进行初估、确定计算单元和计算简图、荷载统计、内力计算与组合、构件与基础设计。2.2.3 建筑做法 详见建筑设计总说明2.2.4设计依据1、勘察设计院提供的工程地质勘察资料。2、主要设计规范：（1）、GB500072002建筑地基基础设计规范（2）、GB500092001建筑结构荷载规范（3）、GB500102002混凝土结构设计规范（4）、GB500112001建筑抗震设计规范（5）、GB500682001建筑结构可靠度设计统一标准（4）、03G101-1 混凝土结构施工平面整体表示方法制图规则和构成详图（4）、JGJ32002 高层建筑混凝土结构技术规程2.2.5施工要求1、除注明外，本工程所用的材料、性能、规格、施工及验收要求均参照国家标准的现行有关规范。2、钢筋长度不足，需要接长时，宜优先采用焊接或机械连接接头，在接头处钢筋直径35倍的区域内（不小于500mm），接头的钢筋截面积不超过总截面积的50%。3、建筑平面上钢筋混凝土柱与墙连接处，柱必须预埋拉筋与砖墙拉接。4、柱等竖向构件施工本层时必须注意预留上一层插筋。5、钢筋混凝土施工时应注意养护，保证混凝土在养护期间内经常处于湿润状态。6、基础工程结合拟建场地工程地质资料进行周密的施工组织设计，如控制地下水位等。7、施工的每一阶段都需要有隐蔽工程记录及有关人员验收达到设计要求后方可施工。3 结 构 设 计 算 书3.1 结构设计资料3.1.1 设计标高室内设计标高0.000，室内外高差450mm3.1.2 墙身做法墙身为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块填充墙，用M5混合砂浆砌筑3.1.3 内墙做法刷混凝土界面处理剂一道；8厚1:3水泥砂浆打底扫毛；8厚1:1:6水泥石膏砂浆刮平扫毛;7厚1:0.3：3水泥砂浆压实磨光;喷内墙涂料3.1.4 外墙做法：刷ML908界面处理剂一道；6厚1：3水泥砂浆打底扫毛；7厚1：2.5水泥砂浆刮平扫毛；刷素水泥浆一道；3厚T920瓷砖胶粘剂贴5厚陶瓷锦砖，用J924砂质勾缝剂勾缝。3.1.5 楼面做法120厚钢筋混凝土楼板；20厚水泥砂浆；刷素水泥浆一道；15厚干硬水泥砂浆找平；5厚1：1水泥细砂浆粘贴陶瓷锦砖，稀水泥浆填缝；3.1.6 屋面做法120厚现浇混凝土楼板;20厚混合砂浆抹灰；1：8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚；1：3水泥砂浆20厚，两层；40厚现场喷涂硬质发泡聚氨酯；20厚水泥砂浆，4厚改性沥青卷材；10厚铺地缸砖，干水泥擦缝，每36留10宽缝，1：3石灰砂浆勾缝。3.1.7 门窗做法全部采用塑钢窗，除大厅处门用玻璃平开门，一层东西立面用玻璃推拉门，和电梯门外，其他室内门全部用实木平开门。3.1.8 地质资料属二类建筑场地3.1.9 基本雪压基本雪压为0.3kN/;3.1.10 基本风压基本风压为0.45kN/;（地面粗糙度属B类）3.1.11 冻土深度冻土深度为-0.5m.3.1.12 活荷载屋面活荷载为2.0kN/,楼面荷载为2.0kN/,走廊,门厅,楼梯活荷载为2.5 kN/3.2 结构布置及计算简图3.2.1 结构平面布置图3.2.2 主要构件选型及尺寸确定1） .尺寸估算公式梁高 梁宽柱高 柱宽 板厚 现浇板厚取120mm 柱：bh=400mm500m 梁：L1：（跨度为8000mm,6000mm取较大跨者进行计算） H=(1/8-1/12)8000=666-1000 取h=700mm B=(1/3-1/2)700=233-350 b=300mm L2:（跨度为3600mm） H=(1/8-1/12)3600=300-450 取h=450mm 取b=300mm3.2.3 框架梁柱线刚度计算 取 轴框架作为计算框架，考虑到楼板对梁的作用， 中框架梁I=2.0I0 (I0为不考虑楼板作用的梁截面惯性矩），梁柱均采用C25混凝土=3.0 AC跨梁选用L1：b=300mm,h=700mm I0=1/12bh3=1/120.30.73=0.810-2m4 i=EI/L=21.5EI0/L=21.50.810-2E/7.8=6.6104(m3)CD跨梁选用L2: b= 300mm, h=450mm I0=1/12bh3=1/120.30.453=2.2710-3m4 i=EI/L=2EI0/L=22.2710-3E/3.8=3.6104 (m3)DE跨梁选用L1: b= 300mm, h=700mm I0=1/12bh3=1/120.30.73=810-3m4 i=EI/L=2EI0/L=2810-3E/5.8=8.9104 (m3) 上部各层柱： i=EI/L=E3.61/120.40.53/4.55=2.75104 (m3) 底层柱： i=EI/L=E（4.2+0.45+0.5）1/120.50.53/3.6=3.5104 (m3) 注：计算线刚度时根据地质资料,确定基础顶离室外地面为500mm,室内外高差为 450mm,则底层高度为3.6+0.45+0.5=4.55m各梁柱构件的线刚度经计算如下图:3.3 荷载计算3.3.1.恒载计算:(1)屋面（细石混凝土防水屋面）120厚现浇混凝土楼板; 0.1225=3 kN/20厚混合砂浆抹灰； 0.0217=0.34 kN/1：8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚； 0.1287=0.896 kN/1：3水泥砂浆20厚，两层； 0.02202=0.8 kN/40厚现场喷涂硬质发泡聚氨酯； 0.047=0.28 kN/20厚水泥砂浆，4厚改性沥青卷材； 0.0220+0.05=0.45 kN/10厚铺地缸砖，干水泥擦缝，每36留10宽缝，1：3石灰砂浆勾缝。0.0121=0.21 kN/ 屋面恒载 合计 5.98kN/(2) 女儿墙: 墙高1200mm其中100mm混凝土压顶墙自重 _ 合计 3.12KN/m(3) 楼地面（铺地砖楼面） 120mm现浇钢筋混凝土楼板 20厚水泥砂浆抹灰层0.0217=0.34 kN/ 刷素水泥浆一道 15厚干硬性水泥砂浆找平层 5厚水泥细沙浆粘贴陶瓷锦砖 _ 合计 (4)框架梁自重 AC，DE跨梁重 抹灰 _ 合计 CD跨梁重 抹灰 _ 合计 (7)内墙自重填充墙自重 (4-0.4)（3.6-0.45）-1.21.81/20.27.5=15.39kN刷素水泥浆一道 10.260.05=0.51kN8厚1：3水泥砂浆打底扫毛 8厚1：1：6水泥石灰浆扫毛 10.260.00817=1.4kN7厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆压实抹光 10.260.00717=1.22kN _ 合计 24.93kN(8)外墙自重（贴面砖墙面）填充墙自重 (4-0.4)（3.6-0.4）-1.21.80.27.5=13.77kN 刷ML908截面处理剂一道 自重不计6厚1:3水泥砂浆打底扫毛 7厚1：2.5水泥砂浆刮平扫毛 9.180.00720=1.29kN3厚T920瓷砖胶粘剂贴5厚陶瓷锦砖，用J924砂质勾缝剂勾缝 钢塑窗自重 _ 合计 3.3.2可变荷载标准值的计算（1）根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001）查的 上人屋面活荷载标准值 走廊活荷载标准值 楼面活荷载标准值 （2）风荷载标准值（50年重现期）（3）雪荷载标准值（50年重现期） 注：屋面活荷载与雪荷载不能同时考虑，取两者中的较大值3.3.3内力计算 一榀框架中板的传力方式见下图： （1）ED轴间框架梁 屋面板传均布荷载： 恒载 活载 楼面板传均布荷载 恒载 活载 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=4.85+19.57=24.42活载=6.55KN/m 楼面梁：梁自重+板传荷载= 活载：（2）DC轴间框架梁 屋面板传均布荷载： 恒载： 活载：楼面传均布荷载：恒载：活载：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 = 活载=板传荷载=5KN/m楼面梁:恒载=梁自重+墙自重= 活载=板传荷载=5KN/m （3）CA轴间框架梁 屋面：恒载：5.984（1-2+）=21.29KN/m 活载：24（1-2+）=7.12KN/m 楼面：恒载：3.914（1-2+）=13.92KN/m 活载：24（1-2+）=7.12KN/m屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=4.85+21.29=26.14 活载=板传荷载=7.12KN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载= 活载=板传荷载=7.12KN/m（4）柱纵向集中荷载计算：a.E轴柱：顶层柱恒载=板传荷载+梁自重+女儿墙自重=顶层柱活载=其余各层恒载=板传荷载+梁自重+墙自重=其余各层柱活载：b.D轴柱：顶层柱恒载=板传荷载+梁自重=2.81（4-0.4）+5.9825/82+5.981.8（1-20.45+0.45）=39.49KN顶层柱活载=225/82+21.80.672=9.82KN其余各层恒载=板传荷载+梁自重+墙自重=2.81（4-0.4）+24.93+0.760.5+3.9125/82+3.911.80.672=54.64KN其余各层柱活载=9.82KN c.C轴柱：顶层柱恒载=板传荷载+梁自重=顶层柱活载=其余各层恒载=板传荷载+梁自重+墙自重=2.81（4-0.4）+25.31+3.911.80.672+3.9125/82=54.64KN其余各层柱活载：9.82KN d.A轴柱：顶层柱恒载=板传荷载+梁自重+女儿墙自重=3.124+4.85（4-0.4）+5.9825/82=44.89KN顶层柱活载=225/82=5KN其余各层恒载=板传荷载+梁自重+墙自重=24.37+（2.81+0.04）（4-0.4）+3.9125/82=44.41KN其余各层柱活载：5KN （6）荷载作用下的结构计算简图（括号内为活载）：风压标准值计算公式为wk=zzs w0 因结构高度H=18m30m,可取z=1.0,对于矩形平面s=1.3; z查荷载规范，将风荷载换算成作用于框架每层节点的集中荷载，计算过程列于下表，表中z为框架节点离室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积表3.1风荷载计算层次zs hi(m)zW0hj(m)PW(KN)51.01.33.61.220.45 2.48.5641.01.33.61.140.453.69.6031.01.33.61.040.453.68.7621.01.33.61.000.45 3.68.4241.0 1.3 4.05 1.00 0.45 3.6 8.95注：地面粗糙程度为B类 风荷载图3.3.内力计算3.3.1恒荷载作用下的内力分析 恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法，结构内力可用力矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一结构计算。3.3.1.1梁固端弯矩顶层各跨：= =132.53 kN.m=21.37kN.m = =68.46 kN.m其余层： = =95.16kN.m=15.15kN.m= =49.53kN.m3.3.1.2求各节点的分配系数节点分配系数顶层： 标准层： 底层： 3.3.1.3内力计算 弯矩的计算过程如下图，将相邻两层由分层法求得的内力叠加，作为原框架结构的内力，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得。对于柱子，柱子之间的弯矩只分配不传递。框架梁在实际恒荷载分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如下： 顶层边跨框架梁在恒载作用下的弯矩图 中跨框架梁在恒载作用下的弯矩图 标准层边跨框架梁在恒载作用下的弯矩图恒载弯矩图（梁端弯矩已调幅，括号内为梁在柱边缘出弯矩值） 恒载下轴力图 恒载下剪力图3.3.2.活荷载作用下的框架内力分析本工程采用满布荷载近似法考虑活荷载不利布置的影响，内力分析方法采用分层法计算，分层法除底层以外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且传递系数，由1/2改为1/3，以考虑假设的柱上下端与实际情况的出入。3.3.2.1梁固端弯矩 顶层/楼层：= 3.3.2.2 求各节点分配系数各节点的分配系数同活荷载作用下的相同直接应用即可。3.3.2.3内力计算弯矩的计算过程如下图，将相邻两层由分层法求得的内力叠加，作为原框架结构的内力，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得。 框架梁在实际活荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如下： 框架梁弯矩图 活荷载弯矩图（KNm）（梁端弯矩已调幅，括号内为梁在柱边缘的弯矩值） 活荷载框架梁的剪力 3.3.3风荷