办公楼计算书.doc

太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书

毕业生姓名
：
邢雪琮
专业
：
土木工程
学号
：
060631002
指导教师

孟胜国
所属系（部）
：
建筑工程

二〇〇八年五月

太原理工大学阳泉学院

毕业设计评阅书

题目：办公楼

建筑工程 系　　土木工程 专业 姓名　邢雪琮 　　

设计时间：2008年3月24日~2008年6月15日

评阅意见：

成绩：

指导教师：　　　　　（签字）

职　　务：　　　　　

200 年　月　日

太原理工大学阳泉学院
毕业设计答辩记录卡

建筑工程 系　 土木工程　 专业 姓名　 邢雪琮　　　　　
答 辩 内 容
问 题 摘 要
评 议 情 况

　　　　　　　　　 记录员： （签名）
成 绩 评 定
指导教师评定成绩
答辩组评定成绩
综合成绩

注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。

专业答辩组组长：　　　　　（签名）
　　　　　　　　　 200 年　　月　　日

III

摘 要

本设计的内容为办公楼，设计内容主要包括两大部分：第一篇：建筑方案设计；第二篇：结构设计。本着安全，适用，美观和节约的原则进行设计。主体五层，采用外廊加内廊共同组成主体结构，整个建筑外形呈矩形布置，与周围其他建筑相互协调，既保持了足够的间距满足采光通风要求也体现了美观。在结构方主要采用框架结构，采用纵横墙承重方案，充分考虑大空间办公室的跨度进行梁板的设计，并对抗震进行了验算，在满足抗震，消防等方面进行了充分考虑。在选择材料方面优先考虑安全耐用，其次是价格合理经济实惠。整个建筑从方案选型到结构设计都严格按照设计手册及相关规范，在构造方面也进行充分考虑，以满足办公功能要求，有利于员工身心健康为宗旨。
在“建筑设计”部分中，主要针对设计初期的几个建筑方案从各个方面对它们进行比较，并选择最终方案。接下来，针对最终建筑方案，确定了其具体建筑构造、做法与材料。
在“结构设计”部分中，首先确定第⑤轴横向框架为本次手算的任务，明确其计算简图与各个计算参数；然后根据建筑做法确定其所受的恒载、活载、风载地震荷载，计算梁、柱、板与基础的内力进行内力组合后得到各截面的控制内力；最后进行各构件的配筋计算。

关键字：
办公楼，框架结构，现浇混凝土，抗震设计，正截面

Abstract

Design for the content of this office building, designed mainly include two major parts: first: building design; second: structural design. In security, application of the principle of conservation and aesthetic design. The main five-story, plus a gallery within the gallery, comprising the main structure, the building was rectangular shape layout, and other buildings around each other, not only to maintain adequate ventilation space to meet lighting requirements reflects the aesthetic. Structure, used mainly in the framework of the structure, using vertical and horizontal load-bearing wall of the programme, giving full consideration to the Office of the large space to beam span of the design and conduct a seismic checking, to meet the seismic, fire and other aspects were fully taken into account. In the choice of materials considered safe, durable priority, followed by the prices reasonable cost. Selection of the building from the programme to design the structure are strictly in accordance with the Design Manual and the relevant norms, the structure is also fully consider the office to meet the functional requirements and is conducive to physical and mental health staff for the purpose.
"Architectural Design" section, designed mainly for the early construction of several aspects of the programme from them to compare and select the final package. Next, for the final construction programme, identified the specific architectural structures, practices and materials.
"Design" section, first determine the first horizontal axis ⑤-based framework, the task of hand counting, with a clear diagram of its calculation of the various parameters, then under construction suffered its practice of the dead load and live load, Wind earthquake Loading, calculating beams, columns, plates and internal forces based on the combination of internal forces to get cross-section of the control of the internal forces and finally to each member of the reinforcement calculation.
Keyword：Office buildings, structural framework, in-situ concrete, seismic design, are cross-section

目 录

第一篇：建筑设计…………………………………………………………………………………1
第一章：建筑概况 ……………………………………………………………………1
第二章：建筑技术条件资料 …………………………………………………………1
第一节：气象条件……………………………………………………………………1
第二节：工程地质条件………………………………………………………………1
第三章：建筑方案简要说明 …………………………………………………………2
第四章：室内装修 ……………………………………………………………………3
第五章：其他方面的处理 ……………………………………………………………4
第六章：总体设计 ……………………………………………………………………4
第二篇：结构设计…………………………………………………………………………5
第一章：设计准备 ……………………………………………………………………5
第一节：设计资料……………………………………………………………………5
第二节：框架结构承重方案的选择…………………………………………………5
第三节：建筑材料及主要构件做法…………………………………………………5
第四节：梁、柱截面尺寸的初步确定及计算简图 ………………………………6
第二章：框架侧移刚度的计算 ………………………………………………………8
第一节：横梁线刚度的计算 ………………………………………………………8
第二节：柱线刚度计算 ……………………………………………………………9
第三节：各层横向侧移刚度计算 …………………………………………………9
第三章：重力荷载代表值的计算 ……………………………………………………11
第一节：资料准备……………………………………………………………………11
第二节：重力荷载代表值的计算……………………………………………………12
第四章：横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 ………………………22
第一节：横向自振周期的计算 ……………………………………………………22
第二节：水平地震作用及楼层地震剪力的计算 …………………………………23
第三节：水平地震作用下的位移验算 ……………………………………………25
第四节：水平地震作用下框架内力计算 …………………………………………26
第五节：横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 …………………………29
第五章：竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ……………………………………32
第一节：计算单元的选择确定 ……………………………………………………32
第二节：荷载计算 …………………………………………………………………33
第三节：内力计算 …………………………………………………………………37
第四节：横向框架的内力组合 ……………………………………………………41
第五节：柱端弯矩设计值的调整 …………………………………………………42
第六节：柱端剪力组合和设计值的调整 …………………………………………47
第六章：截面设计 ……………………………………………………………………50
第一节：框架梁 ……………………………………………………………………50
第二节：框架柱 ……………………………………………………………………53
第七章：楼板设计………………………………………………………………………58
第一节：楼板类型及设计方法的选择 ……………………………………………58
第二节：设计参数 …………………………………………………………………58
第三节：弯矩计算 …………………………………………………………………60
第四节：截面设计 …………………………………………………………………60
第八章：楼梯设计 ……………………………………………………………………62
第一节：设计参数 …………………………………………………………………62
第二节：踏步设计 …………………………………………………………………62
第三节：踏步截面设计 ……………………………………………………………63
第四节：斜梁设计 …………………………………………………………………64
第五节：斜梁界面设计 ……………………………………………………………64
第六节：平台板设计 ………………………………………………………………64
第七节：平台梁设计 ………………………………………………………………65
第九章：基础设计 ……………………………………………………………………66
第一节：荷载设计值 ………………………………………………………………66
第二节：初步确定基础尺寸 ………………………………………………………67
第三节：计算地基承载力设计值 …………………………………………………67
第四节：确定基底宽度 ……………………………………………………………68
第五节：内力分析 …………………………………………………………………68
第六节：基础截面设计 ……………………………………………………………71
第七节：基础翼板设计 ……………………………………………………………72
参考文献 ………………………………………………………………………………74
科技资料原文 …………………………………………………………………………75
科技资料翻译 …………………………………………………………………………82
致 谢 …………………………………………………………………………………88

89

太原理工大学阳泉学院----毕业设计说明书

第一篇 建筑设计

第一章 建筑概况
一、设计题目：
阳泉市建设局办公楼
二、建筑地点：
阳泉市建设局院内
三、占地面积：1494.56m2,
建筑面积：5540.48m2
四、建筑地点及拟建基地平面图
280m
南 大 街

建设用地

170m

第二章 建筑技术条件资料
第一节 气象条件
一、基本风压
W0=0.40KN/m2
二、基本雪压
S0=0.35KN/m2
第二节 工程地质条件
一、建设场区基地土的勘察结果，地质情况见表

建设地区地层土分布情况一览表(标准值) 表1
序
号
岩 土
分 类
土层深度
(M)
厚度范围
(M)
地基承载力fk
(kpa)
桩端阻力qp(kpa)
桩周摩擦力
qs(kpa)
1
杂填土
0.0—0.5
05
110

2
粘 土
0.5—1.5
1.0
170

10

3
粗 砂
1.5—4.5
3.0
250

25
4
砾 砂
4.5—

340
2400
30
1)地下稳定水位距地坪－8 M以下；
2)表中给定土层深度由自然地坪算起。
(2)地下水位在地表下8米，无侵蚀性。
(3)冻结深度为地表下0.7米处。
(4) 地震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度值为0.01g。
(5) 建筑场地类别：Ⅱ类场地土；
场地土类型为中硬场地土；
(6) 防火等级：二级
3．各种用房的活荷载标准值见现行《建筑结构荷载规范》
第三章 建筑方案简要说明
一、朝向
因地段条件限制，本建筑布置应朝南或者朝北，考虑周围的原有建筑以及采光的要求，故本建筑选择正立面朝东南。
二、通风
房间都选用自然通风。
三、采光
均采用自然采光。
四、开间模数
根据我国自己的实践，建议采用3M的建筑模数，采用这些模数的优点有三(1)能满足办公工作的正常需要；
(2)与工业化生产紧密结合起来，考虑结构构件的互换性，有利于预制构件的大量生产；
(3)与我国统一的标准窗采用0.3m为倍数的尺度结合起来
故：本建筑物采用的模数3M
五、开间与进深
普通办公室开间均采用6.6m，进深均采用6m，能满足正常教学的使用要求。
六、层高
根据资料可知，办公室的层高均为3.6m。
七、顶棚
所有办公室均采用吊顶，其余均匀采用水泥沙浆抹灰。
八、地面：
各楼地面均采用水磨石地面，主要楼梯布置在主门厅内，成为视线的焦点，能起到及时分散人流的作用，也可增加大厅的气氛，按照防火规范的要求，两楼梯之间的距离不宜大于35m。
九、墙裙
为便于清洁，离地面1.0m内的墙面作墙裙。
十、墙体采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。
十一、防火处理
每层设有防火栓，正立面开一个大门，侧立面设两个小门，楼内设两部主要楼梯，一部电梯梯，能够满足人流的疏散要求。
因本建筑为框架结构，柱距较小，荷载较大，地基承载力偏低，为增加基底面积或增强整体刚度，以减少不均匀沉降，可采用柱下条形基础。
第四章 室内装修
一、室内装修
大厅内悬挂花岗岩板，可增加大厅气氛，卫生间贴白色釉面砖，具有表面光滑，容易擦洗、耐用、吸水率低等特点，其余均为仿瓷涂料。
二、室外装修
外墙面装修的主要作用在于，除保护墙体不受外界侵袭以外，主要是通过饰面的质感，线型及色彩以增强建筑物的艺术效果，因本建筑不同于商店等商业性建筑，不需要用来招揽顾客的华丽的外表，介于本建筑的性质，外装饰主要是色彩涂料，主要入口处，室外台阶为大理石台阶。
第五章 其他方面的处理
一房间采暖处理
本建筑处于我国北方地区，冬季采暖是个值得注意的问题，保暖措施：建筑物外墙均采用250墙，窗均采用铝合金窗。
二、安全防火处理
本建筑要求耐火等级为Ⅱ级，《规范》要求防火分区间的最大允许长度不超过15m，最大面积不超过250m2,本建筑最大的分区长度为：10.2m，最大面积为：10.2×15=153m2，符合防火要求，本建筑与周围建筑物相邻的距离主体＞13m，附属＞60m，均符合防火要求，对于超过60m2以上的房间，均设置两个以上的门，为防止突发性火灾或减少危害程度，各层均设有消防栓。
三、走廊宽度
决定走廊宽度的因素包括交通量，建筑物的长度以及门是外开还是内开等，我国教学楼的走廊宽度一般在2.0m到2.6m之间变化为最多，其他走廊根据需要而定，中间走廊，净宽可采用1.8m到2.0m之间比较合适，有时，因走廊上部空间需布置通风管，占用走道空间较大，走廊轴线宽度一般为2.4m到3.0m之间，本建筑有通风管道，采用2.4m。
四、基础防潮
本建筑地下常水位低于基础的埋深，且滞水的可能，故地下水不会直接侵入基础，基础的地板只受到土层中潮气的影响，只需做防潮处理即可，即在基础外墙面设置防潮层，具体做法为：在外墙外侧先抹20mm厚1：2.5水泥砂浆(高出散水300mm以上)，然后涂冷底子油一道和热沥青两道(至散水底)，最后在外侧回填。隔水层，因为在北方，隔水尽量用2：8灰土，其宽度不少于500mm，如在南方，常用矿渣作为隔水层。
第六章 总体设计
基于周围建筑物的总体特征以及本建筑物的性质，采用矩形的平面布置，从外观上体现一种庄重严肃的感觉。

第二篇 结构设计
第一章 设计准备
第一节 设计资料
一、建筑物等级：二级；
二、 耐火等级：二级；
三、自然条件：基本风压0.4kN/m2,基本雪压0.35 kN/m2，年最高温度39℃，最底温度4℃；
四、地质条件：场地标准冻结深度为-0.7m；场地土类型为中硬性场地土；建筑场地类别为Ⅱ类；
五、抗震等级为三级；地震设防烈度为7度，第一组，设计基本地震加速度为0.01g；
六、柱网与层高：本教学楼采用内廊式，边跨为6.0m,中间跨为2.4m，层高均为3.6m，；
七、室内设计标高为±0.000，室内外、高差450mm；
第二节 框架结构承重方案的选择
竖向荷载的传力途径：楼板的均布活荷载和恒载经次梁间接或直接传给框架梁上，再由框架梁传至框架柱，最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，并综合考虑各种因素的影响，本办公楼采用纵横向框架梁混合承重方案，两个方向的梁均承受楼面荷载。本教学楼的柱网布置接近正方形，采用这种方案具有较好的整体工作性能，对抗震有利。
第三节 建筑材料的选用及主要构件作法
一、材料
混凝土强度等级是C30，(Ec=3×104 N/mm2, fc=14.3 N/mm2,ft=1.43 N/mm2),纵筋HRB335级 (fy=300N/mm2),HPB400(fy=360N/mm2)箍筋HPB235级(fy=210N/mm2)；
二、 主要构件作法
屋面作法(不上人)： 三毡四油防水层：
冷底子油两道；
20厚1:2水泥砂浆找平层；
150厚水泥蛭石保温层；
20厚1:2水泥砂浆找平层；
1100150厚膨胀珍珠岩找坡(3％);
220厚现浇钢筋混凝土板：
20厚板底抹灰：
楼地面：
水磨石地面；
20厚1:3水泥砂浆找平层；
120厚现浇钢筋混凝土板；
20厚板底抹灰；
第四节 截面尺寸的初步确定及计算简图
一、计算简图

柱网布置图

横向框架结构的计算简图
二、梁、柱截面尺寸的初步估算
1.框架柱的的截面尺寸的初步确定
根据柱的轴压比限值确定，按下列公式计算：

式中：柱组合的轴压力设计值(kN)；
考虑地震作用组合后轴压力增大系数，边柱：1.3，不等跨内柱：1.25；等跨内柱1.3；
按简支状态计算柱的负载面积(m2)；
折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12 kN/m2；
验算截面以上的楼层层数；

式中：框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查《抗震规范》可知取0.9；
混凝土轴心抗压强度设计值；
对于边柱：
=1.3×6.6×3×12×4=1235.52 kN
=1235.52×103÷(0.9×14.3)=96000mm2
取：500mm×500mm
对于中柱：
=1.3×6.6×4.2×12×4=11729.73 kN
=1729.73×103÷(0.9×14.3)=134400mm2
取：500mm×500mm
柱的截面尺寸(mm)
层次
混凝土等级
×
1～5
C30
500×500
2. 框架柱的的截面尺寸的初步确定
梁截面高度一般取=(1/8～1/12)，其中 为梁的跨度；梁的截面跨度取=(1/2～1/3);且抗震设计中，梁宽不宜小于柱宽的1/2且不应小于250mm，本方案取6000mm,可得=(750～500)mm,取=500mm,=(250～167)mm,取=250mm,且/=500/250＜4,＞1/2×500=250mm
柱的截面尺寸(mm)
混凝土等縧
横梁(×)
纵梁(×)
AB跨
BC跨
C30
250×500
250×300
300×600

第二章 横向框架侧移刚度的计算
第一节 横梁线刚度的计算
一、梁的线刚度
混凝土为C30，Ec=3×1010N/mm2 , Ec-混凝土弹性模量
在框架结构中，有现浇层楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑I0这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，现浇楼面得边框架取I=1.5I0(I0为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取I=2.0I0
二、横梁线刚度Ib的计算
横向框架柱的梁线钢度ib见下表
类别
Ec
(N/mm2)
截面
b×h
惯性距Io=bh3/12
跨度L（mm）
EcI0/L N·mm）
1.5EcI0/L (N·mm)
2EcI0/L (N·mm)
AB、CD
3.0×104
250×500
2.60×109
6000
1.3×1010
1.95×1010
2.6×1010
BC跨
3.0×104
250×300
5.61×109
2400
7.1×1010
1.1×1010
1.48×1010
第二节 柱线刚度的计算
横向框架柱的柱线钢度ic见下表
层数
hC (mm)
Ec(N/mm2)
b×h (mm×mm)
IC=bh3/12 (mm4)
KC=EIC/h
N·mm
1～5
3600
3.0×104
500×500
0.521×1010
4.34×1010
第三节 各层横向侧移刚度的计算(D值法)
柱的侧移刚度按下式计算：
=
梁、柱的线刚度见下图：

各种情况下值及相应的K值的计算公式
楼 层
简 图
K

一 般 层

K=

=

底 层

K=

=

一、底层
1.边跨边柱A-1,A-19,D-1,D-19(4根)
k=i2/ic=1.95/4.34=0.445 1.95
=(0.5+k)/(2+k)=0.387 4.34
Di1=×12×ic/h2=0.387×12×4.34×1010/55502=6543.3 N/mm
2.边跨中柱A-3,A-5,A-7,A-9,A-11,A-13,A-15,A-17,D-3,D-5,D-7,D-9,D-11,
D-13,D-15,D-17 (16根)
k=i2/ic=2.6/4.34=0.599 2.6
=(0.5+k)/(2+k)=0.423 4.34
Di2=×12×ic/h2=0.423×12×4.34×1010/55502=7151.96 N/mm
边跨中柱B-1,B-19,C-1,C-19(4根)
k=（1.95+1.1）/4.34=0.703 1.95 1.1
=(0.5+k)/(2+k)=0.445 4.34
Di2=×12×ic/h2=0.445×12×4.34×1010/55502=7523.93 N/mm
3.中跨中柱B-3,B-5,B-7,B-9,B-11,B-13,B-15,B-17,C-3,C-5,C-7,C-9,C-11,
C-13,C-15,C-17(16根)
k=ib/ic=(2.6+1.48)/4.34=0.94 2.6 1.48
=(0.5+k)/(2+k) =0.490 4.34
Di3=×12×ic/h2=0.490×12×4.34×1010/55502=8284.78 N/mm
二、中间层（2-5层）
1.边跨边柱A-1,A-19,D-1,D-19(4根) 1.95
k=1.95×2/4.34×2=0.445 4.34
=k/(2+k)=0.182 1.95
Di1=×12×ic/h2 =0.182×12×4.34×1010/36002=7313.7 N/mm
2.边跨中柱A-3,A-5,A-7,A-9,A-11,A-13,A-15,A-17,D-3,D-5,D-7,D-9,D-11,
D-13,D-15,D-17 (16根) 2.6
k=2.6×2/4.34×2=0.599 4.34
=k/(2+k)=231 2.6
Di2=×12×ic/h2 =0.231×12×4.34×1010/36002=9282.78 N/mm
边跨中柱B-1,B-19,C-1,C-19(4根) 1.95 1.1
k=（1.95+1.1）×2/4.3482=0.703 4.34
=k/(2+k)=0.260 1.95 1.1
Di2=×12×ic/h2=0.260×12×4.34×1010/36002=10448.15 N/mm
3.中跨中柱B-3,B-5,B-7,B-9,B-11,B-13,B-15,B-17,C-3,C-5,C-7,C-9,C-11,
C-13,C-15,C-17(16根) 2.6 1.48
k=ib/ic=(2.6+1.48)/4.34=0.940 4.34
=k/(2+k) =0.320 2.6 1.48
Di3=×12×ic/h2=0.320×12×4.34×1010/36002=12859.26 N/mm
将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层侧移刚度见下表：
横向框架层间的侧移刚度
层 次
1
2
3
4
5
（N/mm）
303256.76
425321.64
425321.64
425321.64
425321.64
由上表可见，303256.76/425321.64=0.71＞0.7，故该框架为规则框架。
第三章 重力荷载代表值的计算
第一节 资料准备
一、屋面永久荷载标准值(不上人)
三毡四油防水层 0.4kN/m2
冷底子油两道 0.05kN/m2
20厚1:2水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m2
150厚水泥蛭石保温层 0.15×5=0.75kN/m2
100150厚膨胀珍珠岩找坡(3％) (0.10+0.15)÷2×7=0.88kN/m2
20厚1:2水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.00kN/m2
20厚板底抹灰 0.02×20=0.4kN/m2
合 计： 6.28 kN/m2
二、1～4楼地面
水磨石地面 0.65kN/m2
20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.50kN/m2
20厚板底抹灰 0.02×20=0.4kN/m2
合 计： 3.95kN/m2
三、屋面及楼面可变荷载标准值
不上人屋面均布荷载标准值 0.5kN/m2
楼面活荷载标准值 2.0kN/m2
屋面雪荷载标准值 0.35kN/m2
四、钢筋混凝土密度 25kN/m2
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块密度 5.5kN/m2
密度木门单位面积的重力荷载 0.2kN/m2
铝合金单位面积的重力荷载 0.4kN/m2
第二节 重力荷载代表值的计算
一、第一层
1.梁
类别
净跨（mm）
截面 (mm)
密度（kN/m3）
体积
（m3）
数量 （根）
单重 （kN）
总重 （kN）
横梁