服务楼建筑方案a及结构设计.doc

摘要本科毕业设计服务楼建筑方案A及结构设计 学院（系）： 专 业： 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 摘要秦皇岛市综合服务楼是一栋现浇钢筋混凝土四层框架结构的建筑物，建筑面积约为5000m2，建筑高度为15.15m，基本风压0.45kN/m，基本雪压0.25kN/m。设计内容包括建筑与结构设计两部分。这个设计项目的建筑设计，进行了建筑物的平、立、剖的三方面的设计。服务楼属于公共建筑，既要求满足建筑布局，也要有抗震、采风通光等各方面的要求。结构设计，主要进行了结构布置及选型、荷载计算、内力计算、内力组合、按最不利内力进行各杆件配筋计算、基础计算。关键词框架结构；服务楼；建筑设计；结构设计I *本科生毕业设计（论文）AbstractTheServicesBuildingofChinainQinHuangdaoisacast-in-placereinforcedconcreteandfour-storyframeconstructionbuilding.Thefloorareaapproximatelyis5000m2,buildingheightis15.15m,thebasicwindpressureis0.45kN/m,thebasicsnowpressureis0.25kN/m.Designelementsincludetwoparts：architecturalandstructural.Thisarchitecturaldesignofthisproject,workingonthreeaspectsdesignwhichthebuildingplane,vertical,section.Theservingbuildingbelongstothepublicbuilding,notonlyberequestedtosatisfythearchitecturalcomposition,butalsovariousofrequests,forexample:resistingtoearthquakes,collectwindandpassesthelightandsoon.Thestructuraldesign,mainlyworkingonstructuralarrangementandselection,loadcalculation,internalforcecalculation,combinationofinternalforces,reinforcementcalculationofeachlinkinaccordancewiththemostunfavorableoftheinternalforces,foundationcalculation.Keywords：frame-structure;officebuilding;architecturedesign;structuredesigIII 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 工程概况11.3 设计资料11.4 主要结构材料21.5 设计内容21.6 设计方法2第2章 结构布置及计算简图的确定32.1 结构布置32.2 确定梁柱截面尺寸32.2.1 主梁32.2.2 次梁32.2.3 外柱42.2.4 内柱4第3章 荷载计算53.1 屋面及楼面的永久荷载标准值53.1.1 屋面(不上人）53.1.2 1-4层楼面53.1.3 卫生间楼板53.2 屋面及楼面可变荷载标准值53.2.1 屋面活荷载及楼面活荷载5第4章 构件计算74.1 双向板的计算74.1.1 一层楼板B174.2 双向板的配筋84.2.1一层楼板B194.3 次梁的计算134.3.1 一层次梁CL1134.3.2 一层次梁CL2154.3.3 一层次梁CL3164.3.4 一层次梁CL4174.3.5 一层次梁CL5194.3.6 三层次梁CL1204.3.7 三层次梁CL5214.3.8 四层次梁CL1224.3.9 屋面次梁CL123第5章 竖向荷载计算255.1 重力荷载计算255.1.1 屋面恒荷载255.1.2 楼面恒荷载255.1.3 底层墙自重255.1.4 二层墙自重265.1.5 三层墙自重265.1.6 四层墙自重265.1.7 主梁自重275.1.8 次梁自重275.1.9 柱自重275.1.10 女儿墙（0.5m高）275.1.11 屋面活荷载275.1.12 楼面活荷载（与前面统计相同）285.2框架侧移刚度计算285.2.1 横向框架侧刚度计算285.2.2 框架柱线刚度计算295.2.3 横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算315.3横向风荷载作用下框架结构内力365.3.1 风荷载标准值36第6章 竖向荷载作用下框架结构的计算396.1恒荷载的计算396.2活荷载的计算416.3用弯矩二次分配法计算弯矩436.3.1 计算梁柱线刚度436.3.2 计算弯矩分配系数436.3.3 内力计算44第7章 横向框架内力组合497.1 结构抗震等级497.2 框架的内力组合49第8章 框架截面设计558.1 框架梁558.1.1 梁正截面受弯承载力计算558.1.2 斜截面受剪承载力计算568.2 框架柱588.2.1 柱的剪跨比和轴压比验算588.2.2 柱的正截面承载力计算588.2.3 柱的斜截面承载力计算628.3 框架梁柱核心区截面的抗震验算63第9章 楼梯设计659.1 设计资料659.2 梯板设计659.2.1 荷载统计659.2.2 截面设计669.3 平台板设计669.3.1 荷载统计669.3.2 截面设计679.4 平台梁设计689.4.1 荷载统计689.4.2 截面设计689.5 斜截面受剪承载力69第10章 基础设计7110.1 设计资料7110.2 A柱基础设计7110.2.1 初步估计基础埋深7110.2.2 按轴心受压构件初步估计基础底面积7110.2.3 验算持力层地基承载力7110.2.4 抗冲切验算72结论75参考文献76致谢77V第1章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景本课题为办公楼建筑方案及钢筋砼框架结构设计，结构形式为多层钢筋混凝土框架结构，基础为独立基础,以实现大学4年专业知识的综合应用。主要依据是材料力学、结构力学等力学基础，地基基础、钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、结构抗震等专业知识,毕业设计任务书，以及建筑结构荷载规范GB50009-2001和建筑抗震设计规范GB50011-2010等设计规范。通过本设计，熟悉建筑结构设计的步骤及过程，掌握常用结构设计规范和常用设计图集的应用，掌握多层钢筋混凝土框架结构设计的特点及优点，熟悉多层钢筋混凝土框架结构中各构建的设计计算，掌握节点的设计和具体构造。1.2 工程概况本工程为某服务楼建筑方案及钢筋砼框架结构设计。结构形式为钢筋混凝土框架结构。设计使用年限为50年。1.3 设计资料1工程地质条件：场地地层属风化地层，岩土层共分为4层，由上至下分别为素填土、粉质粘土、全风化花岗岩、强风化花岗岩。素填土层厚0.40-3.0m，平均厚度为1.38m，层顶高程为19.19-22.75m。粉质粘土层厚0.40-4.50m，平均厚度为1.84m，层顶高程为16.19-26.56m。全风化花岗岩层厚0.60-2.70m，平均厚度1.28m，层顶埋深0.00-6.00m，层顶高程为13.59-26.90m。强风化花岗岩层顶埋深1.20-7.80m，层顶高程为10.07-22.28m。砂质粘土允许承载力标准值为140kPa。全风化花岗岩允许承载力标准值为300kPa。强风化花岗岩允许承载力标准值为500kPa。常年地下水位低于-10 m，水质对混凝土无侵蚀作用。场地类别为类。 2基本风压：，地面粗糙程度为C类地区，常年主导风向为东北风，年最高温度为35 最低温度为-15 。3基本雪压：。4抗震设防烈度：7度，设计地震分组为第二组。5建筑物类型：丙类。6抗震等级设计：三级。1.4 主要结构材料1混凝土强度等级： C30。2钢筋：级，级，级钢筋。1.5 设计内容1初步的建筑方案设计。2结构方案的设计与结构布置。3构件截面初设计。4结构体系在竖向荷载和水平荷载作用下的内力分析。5结构侧移计算及截面验算。6梁、柱、楼面板的设计。7基础的设计。8节点的设计。9简单的概预算。1.6 设计方法本次毕业设计采用人工手算方式进行，关键环节采用了如下计算方法：1楼盖设计：弹性理论方法。2次梁设计：弹性理论方法。3结构自振周期：顶点位移法。4水平地震作用：底部剪力法。5框架结构竖向荷载作用下的受力分析：弯矩二次分配法。6框架结构水平荷载作用下的受力分析：D值法。83第2章 结构布置及计算简图的确定 第2章 结构布置及计算简图的确定2.1 结构布置根据该工程的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，主楼结构共4层，底层高3.9m，2至4层层高3.75m，填充墙外墙采用200 mm厚大空页岩砖，内墙采用200 mm厚大空页岩砖。门为钢门、窗为铝合金窗。楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，普通楼板厚度：故取120 mm厚，楼梯平台板部分楼板取70mm厚。图2.1 首层结构布置图图2.2 标准层结构布置图2.2 确定梁柱截面尺寸2.2.1 主梁故取h=550mm，b=300mm。2.2.2 次梁故取h=450mm，b=200mm。2.2.3 外柱2.2.4 内柱近似取柱截面为正方形，则中柱和边柱的截面宽分别为408mm和476mm，综合考虑中柱和边柱的长宽取500500mm。第3章 荷载计算 第3章 荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值3.1.1 屋面(不上人） 高聚物改性沥青卷材防水屋面 2.2kN/m2 100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 4.96kN/m23.1.2 1-4层楼面瓷砖地面（包括水泥砂浆打底） 0.55kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2合计 3.3kN/m23.1.3 卫生间楼板水泥砂浆防水露面 1.61kN/m210厚混合砂浆 0.0117=0.17kN/m290厚钢筋混凝土板 0.0925=2.25kN/m2合计 4.03kN/m23.2 屋面及楼面可变荷载标准值3.2.1 屋面活荷载及楼面活荷载不上人屋面 0.5kN/m2门厅，餐厅，ktv包房 2.5kN/m2健身房 4.0kN/m2储藏室 5.0kN/m2走廊，休息室 2.0kN/m2配电室 7.0kN/m2厨房 4.0kN/m2楼梯 3.5kN/m2厕所 2.5kN/m2第4章 构件计算 第4章 构件计算4.1 双向板的计算图4.1 楼板平面布置图4.1.1 一层楼板B1，计算跨度：，查表得表4-1 楼板弯矩板qgM1M2M1M2一层楼板B173.9611.4673.51-16.747-11.164续表4-1一层楼板B273.968.5342.725-11.875-8.082一层楼板B35.63.968.6643.004-14.607-9.738一层楼板B43.53.963.71.41-5.613-3.82一层楼板B53.53.963.672.122-5.566-3.827一层楼板B69.83.9627.95112.579-34.903-28.146一层楼板B73.53.963.71.141-5.613-3.82一层楼板B84.93.9616.2817.654-22.487-18.117一层楼板B93.54.846.151.896-9.036-6.15一层楼板B103.54.846.151.896-9.036-6.15一层楼板B113.53.964.9191.534-8.083-5.501一层楼板B124.93.966.6112.075-9.599-6.534一层楼板B133.53.964.9191.534-8.083-5.501三层楼板B15.63.968.6643.004-14.607-9.738三层楼板B25.63.967.2512.292-10.358-7.05三层楼板B112.83.964.6781.427-7.324-4.985四层楼板B13.53.967.252.125-11.399-7.599四层楼板B23.53.965.0051.514-8.082-5.501屋面板B10.75.955.141.73-10.16-6.26屋面板B20.75.953.831.06-7.21-4.91屋面板B40.75.952.650.73-5-3.41屋面板B50.75.952.620.79-4.97-3.41屋面板B60.75.958.594.8-16.87-13.61屋面板B70.75.952.650.74-5-3.414.2 双向板的配筋混凝土取C30，钢筋HPB300，则ft=1.43N/mm2，fc=14.3N/mm2，fy=270N/mm2，而h0=12020=100mm，b=1m，=1.0,。又有min=max0.2,0.45ft/fy=0.24%则 Asmin=minbh=0.24%1000120=288mm24.2.1一层楼板B1跨中，l01方向：M1=11.467 kNm则则故实配钢筋取：8B110，As=457mm2。l02方向： M2=3.51 kNm则则故取As=Asmin=288 mm2则实配钢筋取：B8170，As=296 mm2支座，l01方向： M1=-16.747 kNm 则 则故实际配筋取：B875，As=671 mm2。l02方向： M2=-11.164 kNm则则故实际配筋取：B8110，As=457 mm2。由此可类推其他楼板配筋，结果见表4-1。表4-2 楼板配筋楼板 项目h0/mmM/kNmAs/mm2实际配筋实际As/mm2一层楼板B1跨间l01方向10011.467444.9B8110457l02方向1003.51132.4B8170296支座l01方向100-16.747662B875671l02方向100-11.164429B8110457一层楼板B2跨间l01方向1008.534326.1B8150335l02方向1002.725100.6B8170296支座l01方向100-11.875459.8B8100503l02方向100-8.082308.3B8160314一层楼板B3跨间l01方向1008.664331.2B8150335l02方向1003.004111.2B8170296支座l01方向100-14.607571.8B885592l02方向100-9.738375.7B8130387一层楼板B4跨间l01方向1003.7137.7B8170296l02方向1001.14142.4B8170296支座l01方向100-5.613211.9B8170296续表4-2l02方向100-3.82143B8170296一层楼板B5跨间l01方向1003.67137.7B8170296l02方向1002.12279.4B8170296支座l01方向100-5.566211.9B8170296l02方向100-3.827143B8170296一层楼板B6跨间l01方向10027.9511162.9B10/12801198l02方向10012.579488.4B10/1219504支座l01方向100-34.9031507.1B12751508l02方向100-28.1461162.9B10/12801198一层楼板B7跨间l01方向1003.7137.7B8170296l02方向1001.14142.4B8170296支座l01方向100-5.613211.9B8170296l02方向100-3.82143B8170296一层楼板B8跨间l01方向10016.281641.9B875671l02方向1007.654291.5B8170296支座l01方向100-22.487911.2B1075924l02方向100-18.117719.9B870719一层楼板B9跨间l01方向1006.15233B8170296l02方向1001.89684.7B8170296支座l01方向100-9.036346B8140359l02方向100-6.1584.7B8170296一层楼板B11跨间l01方向1004.919201.3B8170296l02方向1001.53458.3B8170296支座l01方向100-8.083308.3B8160314l02方向100-5.501206.6B8170296一层楼板B12跨间l01方向1006.611248.9B8170296l02方向1002.07579.4B8170296支座l01方向100-9.599368.3B8130387l02方向100-6.534248.9B8130296续表4-2一层楼板B14跨间l01方向1004.687174.8B8170296l02方向1001.42753B8170296支座l01方向100-7.324280.7B8170296l02方向100-4.985185.4B8170296一层楼板B15跨间l01方向1007.252275.7B8170296l02方向1002.29284.7B8170296支座l01方向100-10.358398.6B8125402l02方向100-6.926263B8170296三层楼板B1跨间l01方向1008.664331.2B8170335l02方向1003.004111.2B8170296支座l01方向100-14.607571.8B885592l02方向100-9.738375.7B8130387三层楼板B2跨间l01方向1007.251275.7B8170296l02方向1002.29284.7B8170296支座l01方向100-10.358398.6B8125402l02方向100-7.05263B8170296三层楼板B11跨间l01方向1004.687174.8B8170296l02方向1001.42753B8170296支座l01方向100-7.324280.7B8170296l02方向100-4.985185.4B8170296四层楼板B1跨间l01方向1007.25275B8170296l02方向1002.21583.8B8170296支座l01方向100-11.399440.5B8110457l02方向100-7.599289.3B8170296四层楼板B2跨间l01方向1005.005190.7B8170296l02方向1001.51458.3B8170296支座l01方向100-8.082308.3B8160314l02方向100-5.501206.6B8170296续表4-2屋面板B1跨间l01方向1005.14196B8170296l02方向1001.7363.6B8170296支座l01方向100-10.16390.7B8125402l02方向100-6.26238.3B8170296屋面板B2跨间l01方向1003.83143B8170296l02方向1001.0637.1B8170296支座l01方向100-7.21275.4B8170296l02方向100-4.91190.7B8170296屋面板B4跨间l01方向1002.65100.6B8170296l02方向1000.7326.5B8170296支座l01方向100-5191B8170296l02方向100-3.41137.7B8170296屋面板B5跨间l01方向1002.62100.4B8170296l02方向1000.7926.8B8170296支座l01方向100-4.97190.7B8170296l02方向100-3.41137.7B8170296屋面板B6跨间l01方向1008.59328.3B8150335l02方向1004.8185.4B8170296支座l01方向100-16.87666.8B875671l02方向100-13.6530.2B890559屋面板B7跨间l01方向1002.65100.6B8170296l02方向1000.7426.5B8170296支座l01方向100-5191B8170296l02方向100-3.41137.7B81702964.3 次梁的计算4.3.1 一层次梁CL11）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1)251.2=2.1kN/m合计： G=17.572+2.1=37.24kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：选材：混凝土C30，bh=200450mm，钢筋HRB 400(纵筋)，HPB 300(箍筋)。则fc=14.3N/mm2，fy=fy=360 N/mm2（纵），fy=270 N/mm2（箍），ft=1.43 N/mm2，1=1.0，c=1.0，bf=l0/3=2400mm，hf=100mm，h0=h-as=450-35=415mm又故为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：6C20，As=1884mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则 采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.2 一层次梁CL21）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1)251.2=2.1kN/m合计： G=15.332+2.1=32.75kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁Cl1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：3C25，As=1473mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.3 一层次梁CL31）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1)251.2=2.1kN/m合计： G=12.532+2.1=27.15kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：4C20，As=1256mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.4 一层次梁CL41）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1)251.2=2.1kN/m合计： G=13.382+2.1=28.85kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中： 支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则： 故实际配筋：5C18，As=1272mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.5 一层次梁CL51）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1) 251.2=2.1kN/m合计： G=11.962+2.1=26.03kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中： 支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：4C20，As=1256mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.6 三层次梁CL11）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1) 251.2=2.1kN/m合计： G=15.332+2.1=32.75kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁Cl1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：3C25，As=1473mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.7 三层次梁CL51）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.10251.2=2.1kN/m合计： G=10.842+2.1=23.78kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则： 故实际配筋：3C22，As=1140mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.8 四层次梁CL11）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1) 251.2=2.1kN/m合计： G=11.962+2.1=26.03kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则：故实际配筋：4C20，As=1256mm2。箍筋：而 故需按计算配置箍筋：则采用A8200，实有：箍筋配筋率：故满足。4.3.9 屋面次梁CL11）荷载统计自重： 0.2(0.45-0.1) 251.2=2.1kN/m合计： G=7.472+2.1=17.04kN/m2）内力计算剪力：弯矩，跨中：支座：与次梁CL1相同，均为第一类T型梁，以bf代替b，则则故实际配筋：3C18，As=763mm2。箍筋：而 故需按构造配置箍筋，选取A8200，则箍筋配筋率：故满足。第5章 竖向荷载计算 第5章 竖向荷载计算5.1 重力荷载计算5.1