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土木工程毕业设计计算书 作者： 日期：2 河北工业大学城市学院2013届本科毕业设计说明书河北工业大学城市学院毕业设计说明书(论文) 作 者： 聂永青 学 号： 097145 系 ： 土木工程系 专 业： 土木工程 题 目： 天津市某高校办公楼设计-4 指导者： 李艳艳 副教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2013 年 6 月 5 日79毕业设计（论文）中文摘要天津市某高校办公楼设计-4摘要:本次毕业设计是天津市某高校办公楼设计。该工程位于天津市，办公楼的结构形式为钢筋混凝土框架结构。建筑面积6600平方米左右，五层，首层层高为3.9m，二至五层层高为3.9m。此办公楼包括教室、办公室、多功能报告厅、多媒体教室、资料室、茶水间、机房、会议室、门厅等。建筑结构设计使用年限为50年，耐火等级为二级。本次毕业设计要求学生对办公楼的建筑、结构进行设计，并满足相关规范要求。设计成果：建筑设计施工图，结构设计施工图，毕业设计总说明本次毕业设计包括建筑设计部分和结构设计部分。建筑设计部分主要包括建筑物平面，立面，剖面，各部位做法，各节点详图，房间布置等方面。结构设计方面包括基础设计，结构布置，结构部件的配筋（梁板设计，楼梯间计算，内力组合，基础设计，抗震计算，框架配筋等方面）。最后要进行结构合理性分析，说明原因，提出改进方法措施，然后重新进行结构计算。 关键词：框架结构 办公楼 结构设计 建筑设计 基础设计毕业设计（论文）外文摘要Title A university in tianjin office building design Abstract：This graduation design is a university in tianjin office building design. The project is located in tianjin, building structure form for reinforced concrete frame structure. Construction area of 6600 square metre, five layers, layer upon layer of 3.9 m high, two to five layers of high is 3.9 m. This building including classrooms, offices, multi-function hall, multimedia classroom, reference room, tea room, computer room, conference room, hallway, etc. Building structure design of use fixed number of year for 50 years, fireproof rank for level 2.This graduate design requires the student to the office building design, structure, and meet the relevant specification requirements.Designs: building construction drawing design, structure construction drawing design, graduation design total instructionsThis graduate design includes architectural design and structural design. Mainly includes the architectural design from the building plane, elevation, section, each place, each detail drawings, room, etc. Based design, structure design including structural arrangement, structural components of reinforcement (beam slab design, stair calculation, internal force combination, foundation design, seismic calculation of framework of reinforcement, etc). Finally analyze the rationality to structure, the reasons and put forward improvement measures, and structure calculation again.Keywords： Frame structure office building structure design architectural design basis for design目 次1 引言 52 工程概况 53 建筑的设计概况 63.1 框架结构的受力特点 73.2 框架结构的适用范围 73.3 建筑的平立面设计 83.4 建筑基本单元设计 83.5 建筑工程做法 94 结构的设计概况 114.1 结构的方案 114.2 结构构件截面尺寸的初步确定 124.3 荷载统计 145 结构设计电算结果 165.1 总信息 165.2 周期振型地震力 325.3 结构位移 495.4 薄弱层验算结果 546 楼梯的设计 556.1 1号楼梯首层楼梯 556.2 1号楼梯标准层楼梯 616.3 2号楼梯 67结 论 72参考文献 73致 谢 74附图A：梁的弹性挠度图75附图B：板的配筋面积图77附图C：结构平面布置图791 引言毕业设计的目的和意义就在于让我们更加完整和系统的掌握所学的专业知识，查漏补缺，更好的与将来的工作衔接。在课程设计的过程中，我们需要把四年来学的知识融会贯通，查阅与专业相关的各种资料。并且要慢慢学会利用所学的理论知识来解决所遇到的实际问题，做到学以致用。在这个的过程中，也可以积累一定的经验，开拓自己的视野。通过毕业设计,这样我们在信息搜索,设计安排,分析和计算、施工图纸、口语表达能力和其他方面有全面的培训,有从事相关工作的基本技术素质和技能。高校办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现出建筑和结构设计的很多重要的方面，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计始于欧美，二十世纪后得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对办公楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。2 工程概况该办公楼位于天津市，建筑面积约为6600m2，采用钢筋混凝土框架结构，层高3.63.9m，首层3.9m,标准层3.6m。此办公楼根据使用功能要求分为教室，资料室，办公室，会议室，计算机房，语言实验室，报告厅，教室休息室，茶水间，传达室等。办公楼的交通体系包括出入口、门厅、以及与之相联系的水平交通道走廊，垂直交通道楼梯。建筑等级：耐久等级二级，耐火等级二级设计使用年限：50年场地类别：类，丙类建筑抗震设防烈度：7度设计基本地震加速度值为：0.15g设计地震分组：第二组抗震等级：三级结构类型：框架梁，柱，楼板全为现浇钢筋混凝土基本风压：0.5 kN/m2，基本雪压：0.4 kN/m23 建筑的设计概况3.1 框架结构的受力特点框架结构是由框架梁，柱，楼板等主要构件组成的，其特点是柱网布置灵活，便于获得较大使用空间。框架梁和框架柱既要承受竖向荷载，也承受风，地震作用等水平荷载，在这些荷载的共同作用下，一般情况下框架底部柱弯矩，轴力，剪力最大，往上逐渐减小，底部框架柱多属小偏心受压构件，顶部几层柱则可能为大偏心受压构件；当荷载条件大致相同时各层框架梁的弯矩和轴力较接近，变化不大。水平荷载作用下框架结构的水平侧移由两部分组成：一部分属剪切变形，这是由框架整体受剪，梁柱杆件发生弯曲变形而产生的水平位移。一般底层层间变形最大，向上逐渐减小。另一部分是弯曲变形，这是由框架在抵抗倾覆弯矩时发生的整体弯曲，由柱子的拉伸和压缩而产生的水平位移。当框架结构高宽比不大于4时，框架水平侧移中弯曲变形所占的比例很小，位移曲线呈剪切型。框架的抗侧力刚度较小。3.2 框架结构的适用范围框架结构的主要缺点是侧向刚度较小，当房屋层数过多时，会产生过大的侧移，容易引起非结构构件破坏如隔墙，装饰等等，而不能满足使用要求。因此，框架结构适用于非抗震设计时的多层及高层建筑，抗震设计时的多层及小高层建筑（7度区以及7度区以下），7度区以下，不大于3层的多层建筑可不采用框架结构。在非地震区，钢筋混凝土结构一般不超15层。国外一般认为框架30层以下是经济的，钢筋混凝土框架15层以下是经济的。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。这是因为单跨框架的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现塑性绞（在强震下不可避免），出现连续倒塌的可能性较大，这就违背了“大震不倒”的设计意思。3.3 建筑的平立面设计3.3.1 总平面要求建筑平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的，即有机地组合内部使用空间，使其更能满足使用者的要求，虽然本设计是从平面设计入手，但是着眼于建筑空间的组合，结合本工程的具体特点进行设计。建筑应根据使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。根据设计任务书中建筑总面积要求，同时考虑到柱网的简单性，在满足办公楼设计要求的前提下，根据功能分析进行平面组合设计。首先确定组合方式，便于给某些教室提供较大的教学空间，使得内部的划分比较灵活。普通教室宜设计成单间式和大空间式，一楼和二楼有大型的多媒体放映厅，会议室和报告厅。卫生间尽可能的布置在建筑的次要面，或朝向较差的一面。楼梯的设置也满足疏散要求。3.3.2 建筑平立面选型（1）框架结构：适用于非地震地区层数较少的建筑，一般为5-15层优点是结构布置灵活、活泼，地震力较小缺点是刚度较小，P-效应明显框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。 框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。 （2）框剪结构：适用于10-40层的办公楼、旅馆建筑。优点是刚度大。缺点是不经济。框架-剪力墙结构，简称为框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。 框剪结构的变形是剪弯型。众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。 水平荷载主要由剪力墙来承受。从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。经从全面分析，决定采用框架结构。3.4 建筑基本单元设计3.4.1 房间尺寸选择本工程的设计任务对各种房间的面积都作出了具体的要求。根据规范要求，框架结构的柱网布置一般为6-9m，而房间的开间与进深（或进深与开间）的比例一般在1:1到2:1之间，1.5:1为较为适宜的比例。本工程几种房间的尺寸如下：普通教室：7.2m7.2m，长宽比例：1；7.8m7.2m，长宽比：1.1机房：14.4m7.2m，长宽比例：2办公室：7.2m7.2m，长宽比例：1多功能报告厅：7.8m14.4m，长宽比例：1.8多媒体教室：7.8m14.4m，长宽比例：1.8 会议室：7.8m14.4m,长宽比例：1.8各个房间尺寸均较适宜。3.4.2 洗手间设计本工程属于高校办公楼建筑，应在每层都设有公共洗手间。对于公共洗手间，均应设置洗手间前室，以设置洗手盆和污水池。而为了保证必要的使用空间，前室的深度应不小于1.5-2.0m。本工程洗手间的柱网尺寸为7.2m7.8m，取前室深度为2.4m。男、女卫生间的尺寸均为3.9m7.2m。另外，卫生间的标高应比楼层标高低50mm。3.4.3 走道设计本工程采用了单内廊组合，其特点是使用房间和交通联系部分分开，房间大门开向室内，给走道以足够的空间。通过走道相互联系。这样各房间基本上不被交通穿越，保持了良好的独立性，满足通畅交通的要求。内走道宽定为2.4m，符合了规范要求的2.4m -3m的规定。两楼梯之间走道的最长长度为18.3m，满足了建筑设计防火规范GB500102006规定的35m要求。3.4.4 楼梯设计楼梯是房屋各层间的垂直交通部分，各楼层人流疏散的必经通路。楼梯设计的主要内容是根据交通量的大小和建筑防火安全疏散的规定确定楼梯的梯段宽度。楼梯的宽度包括梯段和平台两部分的宽度，梯段的宽度和数量主要根据使用的性质、使用的人数和防火规范来确定。根据建筑设计防火规范和高层民用建筑防火设计规范,梯段的宽度通常不小于1100mm1200mm。该设计中设置了两部结构相同的双跑楼梯，左边和右边楼梯间净尺寸7.2m3.65m，梯段宽1.825m，中间楼梯为双分平行楼梯，楼梯间净尺寸8.15m7.2m，梯段宽2.475m，满足安全疏散和建筑防火的要求。此外民用建筑设计通则（GB50352-2005）规定：根据上述规定该楼梯的平台宽度：左边和右边为2400mm。一至五层踏步高为150mm,踏步宽为300mm。首层踏步数为 26，一跑13，二跑13，齐平台布置。其余两层踏步数为24，两跑均为12。栏杆取 1000mm高度，满足规范不小于 900mm的要求；二，三层楼梯梯段距上侧楼板 3600mm，满足梯段净高2.2m的要求。3.5 建筑工程做法3.5.1 外墙 框架结构的外墙仅起维护作用，在保温和隔热的同时还要求质轻从而减少结构的负担，不宜采用普通砖石，宜采用轻质砌块或轻质板材。此结构是钢筋混凝土框架结构，外墙采用300mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，砌块砌于框架梁上，M5混合砂浆砌筑，外贴100mm厚聚苯板外墙保温材料,并在-0.060处做防水砂浆防潮层。3.5.2 内墙 内墙一般仅起分隔空间的作用，根据内墙两侧空间的使用要求来选择墙体材料、构造方式和尺寸，楼梯间应有足够的防水性能；卫生间应有防水、防潮的性能等。本设计内墙选用250厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，墙体两侧均有20mm厚抹灰。3.5.3 楼面（除卫生间外） 10 mm厚铺水磨石楼面，20mm 厚 1：4干硬性水泥砂浆结合层，120 mm厚钢筋混凝土现浇板，20mm厚混合沙浆板底抹灰，轻型龙骨吊顶。 3.5.4 卫生间楼面 10 mm厚铺水磨石楼面，20 mm厚 1：4干硬性水泥砂浆结合层，15mm厚聚氨酯防水层，20mm厚 1：3水泥砂浆找坡层，100mm厚钢筋混凝土现浇板，20mm厚板底抹灰，轻型龙骨吊顶 。3.5.5 地面（除卫生间外）10mm厚铺水磨石楼面，20mm厚 1：3 水泥砂浆找平层，60 mm厚C15混凝土，150mm厚3:7灰土垫层，素土夯实。3.5.6 底层卫生间地面 10 mm厚铺水磨石楼面，20mm 厚 1：4干硬性水泥砂浆结合层，15 mm厚聚氨酯防水层，20mm 厚 1：3水泥砂浆找坡层，60 mm厚 C15 混凝土，150mm厚3：7灰土垫层，素土夯实。3.5.7 屋面 20 mm厚 1：3 水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，15mm 厚水泥砂浆找平层，40 mm厚水泥石灰焦渣砂浆3找坡，50mm 厚膨胀珍珠岩保温层，120mm厚钢筋混凝土现浇板，20 mm厚混合砂浆板底抹灰，轻型龙骨吊顶。 3.5.8 散水 20mm 厚水泥沙浆，70 mm厚 C10混凝土，素土夯实。3.5.9 台阶 台阶踏步均为高 150mm，宽 300mm，面层做法同室内楼梯踏步。教学楼台阶与首层过道相连，过道做 3%的排水坡度，台阶做 C10混凝土台阶，素土夯实。3.5.10 防潮层 采用 60mm厚细石混凝土，内配三根6钢筋。 3.5.11 门窗工程 在本工程中，采用铝合金窗，局部采用造型窗。入口门和紧急疏散门均采用双扇玻璃夹板门，门的净宽满足疏散要求。门厅前后门均采用多扇组合玻璃门。根据建筑设计规范的要求，玻璃面积小于1.5平方米时采用6厚普通浮法玻璃，大于1.5平方米时采用安全玻璃。所有门均为乙级防火门。4 结构的设计概况4.1 结构的方案4.1.1 建筑类别根据建筑抗震设计规范GB500112010第3.0.1条和3.1.3条规定，确定本建筑为丙类建筑，按本地区抗震设防烈度采取抗震措施。4.1.2 建筑材料柱采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335；梁采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335；基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335；板的分布筋，架立筋，受力筋均为HRB335。填充墙材料：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。4.1.3 结构体系本工程为地上5层，建筑总高度为19.300m，属多层结构。框架体系可以承担竖向荷载且能提供较大空间，同时还可以承担部分水平力，因此本工程采用框架结构体系。4.2 结构构件截面尺寸的初步确定4.2.1 框架梁框架结构的主梁截面高度h按（1/8 -1/12）l确定，次梁截面高度h按（1/12 1/18）l确定，l为梁计算跨度。梁的宽度b按（1/3-1/2）h确定。梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4。各梁截面尺寸如下：a横梁:主梁L1（三跨连续梁）h=(1/12-1/8)7200=600-900,取800，b=300 次 梁CL1 h=(1/18-1/12)7200=400-600,取500，b=250 b 纵梁：主梁L1 h=(1/12-1/8)8400=700-1050,取800，b=300 次梁CL2 h=(1/18-1/12)3900=216-325，取300，b=150 平台梁的截面尺寸取h=500，b=2504.2.2 框架柱框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算： （1-1） 式中：柱的组合的轴压力设计值；按简支状态计算的柱的负载面积； 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kN/；考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；验算截面以上楼层层数；柱截面面积；混凝土轴心抗压强度设计值；抗震设计规范GB 50011-2010 6.3.7规定轴压比限值：其中：14 kN/，5，0.9，1.3，1.25。C30混凝土： fc14.3 N/mm ， ft1.57 N/边柱： 中柱： 角柱：= =柱净高与截面边长尺寸之比宜大于4取柱截面为正方形，为方便计算取柱截面尺寸为： 边柱取柱截面尺寸为750750。4.2.3 板根据混凝土结构设计规范GB50010-2002第10.1.1规定，民用建筑楼板最小厚度为60mm而且，根据经验可知，为了使单向板具有一定的刚度，其厚度应不小于板跨度的1/40L（连续板）、1/35L（简支板）或者1/12L（悬臂板）。为了使双向板具有一定的刚度，其厚度应不小于板跨度的1/50L（连续板）、1/45L（简支板）。故而，h(1/40) 4500=112.5mm（双向板）。综上，取h=120mm。4.3 荷载统计1. 屋面恒荷标准值 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.4 kN/ m2 三毡四油防水层 0.4 kN/ m2 15 厚水泥砂浆找平层 0.3 kN/ m2 40 厚水泥石灰焦渣砂浆3找坡 0.56 kN/ m2 50 厚膨胀珍珠岩保温层 0.125 kN/ m2 120 厚钢筋混凝土现浇板 3 kN/ m2 20 厚混合砂浆板底抹灰 0.34 kN/ m2 轻型龙骨吊顶 0.12 kN/ m2共计 5.245kN/ m2 2.除卫生间外楼面做法： 10 厚铺水磨石楼面 0.65 kN/ m2 20 厚 1：4干硬性水泥砂浆结合层 0.4 kN/ m2 120 厚钢筋混凝土现浇板 3 kN/ m2 20 厚混合沙浆板底抹灰 0.34 kN/ m2 轻型龙骨吊顶 0.12 kN/ m2共计 4.51 kN/ m23. 一至五层卫生间楼面做法： 10 厚铺水磨石楼面 0.65 kN/ m2 20 厚 1：4干硬性水泥砂浆结合层 0.4 kN/ m2 15 厚聚氨酯防水层 （0.00009815=0.00147 kN/ m2 ）忽略 20 厚 1：3水泥砂浆找坡层 0.4 kN/ m2 100 厚钢筋混凝土现浇板 2.5 kN/ m2 20 厚板底抹灰 0.34 kN/ m2 轻型龙骨吊顶 0.12 kN/ m2共计 4.41 kN/ m24. 一般外墙贴瓷砖墙面 0.5 kN/ m235厚膨胀珍珠岩保温砂浆 70.035=0.245 kN/ m2300厚粉煤灰空心砌块 70.3=2.1 kN/ m2 20厚1:3水泥砂浆抹灰 200.02=0.4 kN/ m2内墙涂料 可忽略共计 3.245 kN/ m2 5. 一般内墙双面涂料 可忽略250厚粉煤灰空心砌块 70.25=1.75 kN/ m2双面20厚1:3水泥砂浆抹灰 2020.02=0.8 kN/ m2共计 2.55 kN/ m26. 女儿墙20厚1:3水泥砂浆抹灰 200.02=0.4 kN/ m2300厚粉煤灰空心砌块 70.3=2.1 kN/ m2瓷砖贴墙面 0.5 kN/ m2共计 3kN/ m2墙体洞口墙高线恒载标准值/（KN/m）一般外墙有洞口2.8m/3.1m3.245*2.8*0.8=7.3/3.245*3.1*0.8=8.0无洞口2.8m/3.1m3.245*2.8/3.1=9.1/10.1一般内墙有洞口2.8m/3.1m2.55*2.8/3.1=7.1/7.9无洞口2.8m/3.1m2.55*2.8=7.2/8.0无洞口3.1m/3.4m2.55*3.1/3.4=7.9/8.7女儿墙无洞口1.0m3*1=3对于有门窗的内外墙，开洞率取80%。7. 楼梯间本设计采用板式楼梯根据经验可得：楼梯间恒载取：7.5 kN/m2 楼梯间活载取：3.5 kN/m28. 各标准层楼（屋）附加面荷载类别标准值/(kN/m2)教室2.5卫生间2.5楼梯间3.5办公室、会议室2.0机房2.0走廊2.5茶水间2.0警卫室2.0资料室2.5报告厅3.05 结构设计电算结果5.1 结构设计信息 总信息 . 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 26.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0 竖向荷载计算信息: 按模拟施工3加荷计算 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 1.00 墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 是 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.50 地面粗糙程度: C 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.47 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 5 各段体形系数: