哈尔滨市江海证券公司综合办公楼设计.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计（论文）

本科学生毕业设计

哈尔滨市江海证券公司综合办公楼设计

院系名称： 土木与建筑工程学院
专业班级： 土木工程(建工)09-1班
学生姓名：
指导老师：
职 称： 讲 师、高级工程师

黑 龙 江 工 程 学 院

二〇一三年六月

The Graduation Design for Bachelor's Degree

Design of Jiang Hai Company Comprehensive Office building in Harbin

Heilongjiang Institute of Technology
2013--06 Harbin

摘 要

本文为某高校科研楼设计计算书。该楼建筑面积6300左右，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

I

ABSTRACT

A building of university was designed in this paper.The building area is about 6300 .According to the university 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 calculating 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 were used. The many kinds of computational methods was manifested in the computation, like D-method, the moment assignment-method, delaminating 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

II

目 录

摘要……………………………………………………………………………………I
ABSTRACT…………………………………………………………………………………II
第1章 绪 论……………………………………………………………………………1
1.1研究意义与研究目的…………………………………………………………… 1
第2章 建筑设计 …………………………………………………………………………3
2.1设计任务和设计要求…………………………………………………………… 3
2.1.1 设计任务…………………………………………………………………… 3
2.1.2 设计要求 …………………………………………………………………3
2.2 建筑物所处的自然条件………………………………………………………… 3
2.2.1 气象条件…………………………………………………………… 3
2.2.2 地形、地质及地震烈度…………………………………………………… 4
2.2.3 水文……………………………………………………………………… 4
2.3 建筑物功能与特点…………………………………………………………… 4
2.3.1 平面设计 …………………………………………………………………4
2.3.2 立面设计………………………………………………………………… 4
2.3.3 防火……………………………………………………………………… 4
2.3.4 抗震 ………………………………………………………………………4
第3章 结构设计……………………………………………………………………… 5
3.1 结构方案选型及布置…………………………………………………………… 5
3.1.1 柱网布置 …………………………………………………………………5
3.1.2 结构形式选择…………………………………………………………… 5
3.1.3 楼板形式选择 ……………………………………………………………5
3.1.4 各层结构平面布置……………………………………………………… 5
3.2 荷载统计………………………………………………………………………… 6
3.2.1材料选用 …………………………………………………………………7
3.2.2拟定梁柱尺寸……………………………………………………………… 7
3.2.3 荷载计算 …………………………………………………………………8
3.2.4 梁柱线刚度计算 …………………………………………………………14
3.3荷载作用下的框架内力分析 ……………………………………………………16
3.3.1风荷载作用下的框架内力分析及侧移验算…………………………… 16
3.3.2 恒荷载作用下的内力分析………………………………………………22
3.3.3 可变荷载作用下框架内力分析…………………………………………29
3.4 框架内力组合……………………………………………………………………35
3.5 截面设计…………………………………………………………………………46
3.5.1框架梁……………………………………………………………………46
3.5.2 框架柱………………………………………………………………… 49
3.6 雨蓬设计 …………………………………………………………………53
3.6.1 雨篷板计算 ………………………………………………………………53
3.6.2 雨篷梁计算……………………………………………………………… 54
3.6.3 雨篷的抗倾覆验算 ………………………………………………………55
3.7 板的设计 ………………………………………………………………………56
3.7.1 设计资料 …………………………………………………………………56
3.7.2 板的配筋计算 ……………………………………………………………56
3.8基础设计 …………………………………………………………………………62
3.8.1 基础选型……………………………………………………………… 62
3.8.2 A轴基础设计 …………………………………………………………62
3.8.2.1 荷载统计………………………………………………………… 62
3.8.2.2 确定基础底面尺寸……………………………………………… 63
3.8.2.3 基础高度验算 ……………………………………………………64
3.8.2.4 配筋计算………………………………………………………… 64
3.8.3 B、C轴柱下联合基础…………………………………………………… 65
3.8.3.1 荷载统计………………………………………………………… 65
3.8.3.2 确定基础底面尺寸 ………………………………………………66
3.8.2.3 基础高度验算 …………………………………………………67
3.8.2.4 配筋计算 …………………………………………………………68
致谢……………………………………………………………………………………69
参考文献…………………………………………………………………………………70

黑龙江工程学院本科生毕业设计（论文）

第1章 绪 论

在此次毕业设计中，设计内容包括建筑设计、结构设计两部分。
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，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。结构计算的目的在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的安全性和使用性要求。
本毕业设计题目为《哈尔滨市江海证券公司综合办公楼设计》。在设计前期，我温习了《房屋建筑制图统一标准》、《房屋建筑学》、《多层及高层建筑结构设计》、《混凝土结构》、《结构力学》、《土力学》、《地基与基础》、《建筑结构抗震设计》、《土木工程施工》、《高层建筑施工新技术》等知识，并借阅了《建筑结构荷载规范》、《混凝土规范》、《建筑抗震设防分类标准》、《砌体结构设计规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。
在建筑设计中，通过查找各种资料并结合自己工程本身的功能和特点初步确定建筑方案。在设计过程中，要考虑它的使用功能，建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观。
在结构设计中，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析(主要包括结构的布置和选型、一榀框架的设计、基础的设计、楼板的设计、雨蓬的设计)。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入、手画图和PKPM及AutoCAD计算出图。
在设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、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。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求，其目的与要求就是让我们在将来的工作岗位中能够胜任本职工作。
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，辅以一些计算软件的校正。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。

第2章 建筑设计

建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应 考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。
2.1设计任务和设计要求
2.1.1 设计任务
本设计的主要内容是机关培训中心综合楼的设计，作为一个办公、休闲、娱乐及住宿的空间设计，要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。在设计中，既结合办公需求和工作流程，科学合理的划分职能区域，也要考虑职能区域之间的相互交流。材料运用简洁，大方，耐磨，环保的现代材料，在照明采光上使用全局照明，能满足办公的需要。经过精心设计，在满足各种办公及休闲需要的同时，又简洁，大方，美观，能充分体现出机关培训中心综合楼的形象与现代感。
2.1.2 设计要求
建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求：
⑴ 满足建筑功能要求；
⑵ 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果；
⑶ 采用合理的技术措施；
⑷ 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。
2.2 建筑物所处的自然条件
2.2.1 气象条件
建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。
2.2.2 地形、地质及地震烈度
基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。
地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在 6 度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点是7、8、9度地震烈度的地区。本工程为6度设防，在设计中按6度抗震设防采取构造措施。
2.2.3 水文
水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深为 7m 9m，对建筑物的影响很小，可不考虑地下水对基础混凝土的侵蚀。
2.3 建筑物功能与特点
该拟建的建筑位于济南市。
设计内容：此楼为科研楼，以办公和培训为主，此建筑总建筑面积为5500㎡。
2.3.1 平面设计
建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向8.4m×8横向6.3m、2.1m、6.3m，满足建筑开间模数和进深的要求。
2.3.2 立面设计
该建筑立面为了满足采光和美观需求，采用塑钢窗。外墙面根据《建筑做法说明》选用仿花岗石喷墙涂料，不同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美感。
2.3.3 防火
防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧，每层两侧及中间设 3 个消火栓，最大间距29m，满足间距50m 的要求。
2.3.4 抗震
建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。
本章小结
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；最后设计楼梯和卫生间。本设计满足建筑单位的使用要求，技术措施合理，同时，通风、采光、消防等技术指标均满足相应的规范和规定。

第3章 结构设计

3.1 结构方案选型及布置
3.1.1 柱网布置
柱网尺寸首先应最大限度地满足建筑使用功能的要求，然后根据造价最省的原则，充分考虑加工、安装条件等因素综合确定。由于结构的层数较少且跨度不是很大，所以采用较大柱网尺寸，在节约造价的同时提高房屋的利用率。综合考虑以上条件，柱网尺寸取纵向8.4m，横向6.3m+2.1m。
3.1.2 结构形式选择
建筑物的结构形式应满足传力可靠，受力合理的要求。本建筑的层数为地上六层，局部两层，采用框架结构完全可以满足结构方面以及抗震方面的要求，较为理想；而且框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，并结合建筑设计图纸方案，建筑的结构形式选定位为钢筋混凝土框架结构。
3.1.3 楼板形式选择
楼板的方案选择首先要满足建筑设计的要求、自重小，保证楼盖有足够的刚度要求。常见形式有钢筋混凝土现浇楼板、预制楼板等。预制楼板整体刚度较差。综合考虑造价、施工水平及室内顶棚抹灰等，选择钢筋混凝土现浇楼板较为合适。
3.1.4 各层结构平面布置
本工程平面为L形，且水平和竖向均为规则布置，没有大的刚度突变，可采用横向承重方案，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则按构造要求布置较大的连系梁。各层的结构平面布置图如图3.1、图3.2和图 3.3 所示。

图 3.1 底层结构平面布置图

图 3.2 标准层结构平面布置图

图 3.3 顶层结构平面布置图

3.2 荷载统计
该框架柱网平面布置规则，仅选择中间位置的一榀横向框架 KJ—3 进行设计计算，该榀框架的计算单元如图3.1、图3.2、图3.3中的阴影范围。
KJ—3 的计算简图（见图3.4）中，框架梁的跨度等于顶层柱截面形心轴线之间的距离， 根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，底层柱高从基础顶面算至二层楼板底，为4.85m，其余各层的柱高为建筑层高，各层均为3.9m。

图 3.4 KJ-3计算简图

3.2.1材料选用
混凝土：，，；钢筋：梁柱纵筋采用，箍筋采用。
3.2.2拟定梁柱尺寸
⑴框架梁：边跨，取；，取；中跨。
⑵框架柱：要求，

则
，取。
⑶纵向框架梁：。
⑷次梁：
3.2.3 荷载计算
⑴屋面框架梁：

20mm 厚1:3水泥砂浆抹平压光1×1m分格
3mm厚（一层）高聚物改性沥青防水卷材防水卷材防水层（SBS、APP)
涂胶黏剂一层
3mm厚（一层）高聚物改性沥青防水卷材防水卷材防水层（SBS、APP)
30mm厚1:3水泥砂浆Φ4@200双向配筋6×6分格封宽10油膏嵌封
100mm厚憎水膨胀珍珠岩找坡2%最薄40厚
1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄40厚
120mm 厚现浇钢筋混凝土屋面板
20mm 厚板底抹灰

屋面板均布恒荷载标准
AB跨屋面梁上恒荷载标准值
BC跨屋面梁上恒荷载标准值 （单向板）
AB跨框架梁自重：
框架梁自重：
框架梁抹灰（10厚混合砂浆）

BC跨框架梁自重：
框架梁自重：
框架梁抹灰（10厚混合砂浆）

屋面不上人，活荷载标准值为，则
AB跨屋面梁上活荷载标准值
BC跨屋面梁上活荷载标准值 （单向板）
⑵屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载：
女儿墙自重标准值：800mm高200mm厚，一面瓷砖贴面，一面抹灰20mm 厚，自重为

纵向框架梁自重标准值：
纵向框架梁自重
抹灰

纵向框架梁自重标准值
次梁自重标准值：
次梁自重
抹灰

次梁自重标准值
A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：
女儿墙自重
纵向框架梁自重
纵向次梁自重
屋面恒荷载传来

B轴纵向
框架梁传来恒荷载标准值：
纵向框架梁自重
纵向次梁自重
屋面恒荷载传来

A轴纵向框架梁传来活荷载标准值：
屋面活荷载传来
B轴纵向框架梁传来活荷载标准值：
屋面活荷载传来

A轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线，应考虑100mm的偏心，以及由此产生的节点弯矩，
则
A轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩：
，
B轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩：
，
⑶楼面框架梁：
室内
楼面均布恒荷载：
10mm厚铺地砖，稀水泥浆填缝
25mm厚1:2干硬性水泥砂浆结合层
120mm厚现浇混凝土板
20mm厚板底抹灰

楼面均布恒荷载标准值

走廊
20mm厚磨光大理石
20mm 1:2水泥砂浆找平层
120mm厚现浇混凝土楼板
20mm厚板底抹灰

楼面均布恒荷载标准值

内隔墙自重：
200mm厚加气混凝土砌块
墙面抹灰及处理

内隔墙自重标准值

外墙自重：
200mm厚加气混凝土砌块
墙面抹灰及处理

AB跨楼面梁上恒荷载标准值

BC跨楼面梁上恒荷载标准值 BC跨为单向板，为0

AB跨楼面梁上活荷载标准值
BC跨楼面梁上活荷载标准值 BC跨为单向板，为0
⑷楼面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载：
外纵墙自重标准值：
墙重
窗重

合计
内纵墙自重标准值：
墙重
门重

合计
A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：
外纵墙重
次梁上墙重
纵向框架梁自重
纵向次梁自重
楼面恒荷载传来:

B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：
内纵墙重
次梁上墙重
纵向框架梁自重
纵向次梁自重
楼面恒荷载传来:

A轴纵向框架梁传来活荷载标准值：
楼面活荷载传来
B轴纵向框架梁传来活荷载标准值：
楼面活荷载传来

A轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩：
，
B轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩：
，
梁间恒荷载简图如图 3.5所示。梁间活荷载简图如图3.6所示。

图 3.5 梁间恒荷载简图

图 3.6 梁间活荷载简图

⑸柱自重
底层柱自重
其它层柱自重
混凝土容重取以考虑柱外抹灰。
3.2.4 梁柱线刚度计算
在求梁柱惯性矩时，考虑到现浇板的作用，取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）
AB跨梁
BC跨梁
底层柱
其它层柱
内力分析时，一般只要梁柱相对线刚度比，为了计算方便，去AB跨梁线刚度作为基础值1，算的各杆件的相对线刚度比，标于图3.7括号中。

图 3.7 梁柱线刚度

3.3荷载作用下的框架内力分析
3.3.1风荷载作用下的框架内力分析及侧移验算
⑴风荷载：基本风压，风载体型系数，风压高度系数按C类粗糙度查表，查得高度变化系数如表3.1所示。
表 3.1 B类粗糙度风压高度变化系数表
离地面高度/m

5-10

15

20

30

1.00

1.14

1.25

1.42
《荷载规范》规定，对于高度大于30m且高度比大于1.5的高柔房屋，应采用风振系数取以考虑风压脉动的影响，本工程房屋高度，故取=1.0。
各层迎风负荷宽度为8.4m，则各层柱顶集中风荷载标准值如表3.2所示。
表3.2 柱顶风荷载标准值

层数

5

1.0

1.3

19.95

1.25

0.45

24.78

18.10

4

1.0

1.3

16.05

1.16

0