本科毕业设计---某办公楼建筑结构设计办公楼工程框架结构.doc

摘 要本工程为大同市某办公楼建筑结构设计办公楼工程，采用框架结构，主体为三层，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为II类场地。主导风向为东南，基本风压0.55KN/m2，基本雪压0.25 KN/m2。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计主要进行了结构方案中横向框架第9轴抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。 关键词：框架结构、抗震设计、荷载计算、内力计算、计算配筋 Abstract The Datong City in an office building in building structure design of office building, a framework structure, the main body of three layer, local seismic fortification intensity is 7 degrees, near the earthquake site classification as class II venues. The dominant wind direction to the southeast, the basic pressure 0.55KN/m2, basic snow pressure 0.25 KN/m2. Floor and roof of cast-in-place reinforced concrete structure.This design mainly carries on the structure plan in the horizontal frame ninth axis seismic design. After determining the frame layout of the first layer between the representative value of the load calculation, and then demand the use of vertex dis- placement from the earthquake cycle, then according to the bottom shear method to calculate the horizontal seismic load under size, then calculated under the action of horizontal load structure internal force (bending moment, shearing force and axial force). Then the internal force of the structure under the vertical load (constant load and live load) is calculated. Is to find the most unfavorable combination of a group or a few groups of internal forces. Select the most secure results for calculation of reinforcement and drawing.In short, the application, safety, economy, ease of use is the principle of this design. The reasonable and feasible construction scheme is the important basis for field construction.本工程为大同市某办公楼建筑结构设计办公楼工程，采用框架结构，主体为三层，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为II类场地。主导风向为东南，基本风压0.55KN/M，基本雪压0.25 KN/M。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。Keywords: frame structure,/eismic design、oad calculation、 internal force calculation、calculation and reinforcement.目 录1 建筑设计11.1工程概况11.2柱网尺寸21.3平面布置21.4功能分区21.5剖面设计21.6工程做法22 结构布置及计算简图42.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选42.1.1梁柱截面尺寸初选42.1.2 结构布置62.2框架结构的计算简图73 重力荷载代表值的计算83.1荷载计算83.1.1屋面及楼面恒荷载计算83.1.2屋面及楼面活荷载计算93.1.3梁，柱，墙，重力荷载的计算104 板的配筋计算114.1屋面板的配筋114.1.1双向板部分的屋面板114.1.2单向板部分的屋面板134.2楼面板计算144.2.1双向板部分楼面板计算144.2.2单向板部分楼面板计算155 框架侧移刚度的计算175.1框架梁柱的线刚度计算175.1.1计算模型175.1.2梁柱线刚度计算175.1.3梁柱的线平均刚度186 横向水平荷载的作用下框架侧移和内力计算216.1横向风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算216.1.1风荷载标准值216.1.2风荷载作用下的水平位移验算216.1.3风荷载作用下的框架结构的内力计算226.2水平地震力作用下各层的总重力荷载代表值计算246.2.1框架的的抗震等级246.2.2场地和特征周期值246.2.3重力代表值246.3 水平地震作用下框架内力合侧移的计算266.3.1横向自振周期266.3.2水平地震作用下框架内力计算287 竖向荷载作用下内力计算327.1 框架结构的荷载计算327.1.1板传荷载计算327.1.2 A轴柱纵向集中荷载计算：347.1.3 B柱纵向集中力计算：357.1.4框架柱自重：357.2恒荷载作用下框架的内力357.2.1恒荷载作用下框架矩计算357.2.2根据梁柱相对线刚度算出各节点的弯矩分配系数367.2.3恒荷载作用下的弯矩计算根据简图377.2.4恒荷载作用下的边跨框架的轴力计算，包括连梁传来的荷载及柱自重377.2.5弯矩分配及传递387.3活荷载作用下框架的内力427.3.1活荷载作用下框架的内力427.3.2活荷载作用下框架内力计算438 框架结构的内力组合488.1框架结构梁内力组合488.1.1框架结构梁内力组合488.1.2梁端截面组合的剪力设计值调整538.2框架结构柱的内力组合558.2.1框架结构住的内力组合558.2.2柱段弯矩设计值调整618.2.3柱端剪力设计值调整629 框架柱正、斜截面配筋计算649.1框架柱的截面设计：649.1.1 轴压比验算（A）：649.1.2截面尺寸复核649.1.3框架柱正截面承载力计算649.1.4柱的斜截面承载力计算659.2框架梁正，斜截面配筋计算669.2.1框架梁正截面配筋计算669.2.2框架梁斜截面配筋计算6910 楼梯计算7110.1梯段板设计7110.2平台板设计7111.3平台梁设计7211 基础配筋计算7411.1基础配筋计算7411.1.1基础类型7411.1.2确定截面尺寸7411.1.3验算基础尺寸7411.1.4基础受冲切承载力验算7511.1.5基础底板配筋计算75参考文献76致 谢77山西大同大学煤炭工程学院2015届本科生毕业设计1 建筑设计1.1工程概况1.建筑名称本设计为大同市区某办公楼建筑,用于公司员工办公， 2. 建筑规模每层建筑面积1058平方米建筑总面积约3176平方米。3.结构形式 本工程采用框架结构。4.层数整体层高为三层，建筑高度为10.8m。5. 门窗选型办公建筑设计规范JGJ67-2006规定：办公室门洞宽度不小于0.8m,高度不小于2m,因此本设计中办公室门宽度为0.9m,高度为2.1m。办公建筑设计规范JGJ67-2006规定：办公室窗地比不小于1:6，因此，本设计室外窗户尺寸为C2:1.2m2.1m C3:0.9m2.1m 办公建筑设计规范JGJ67-2006规定：当走道长度大于40m时，走道最小净宽为1.8m,本设计中走道最小净宽为1.95m。6.场地地震效应：建筑物所在地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05m/ s2,设计地震分组为第一组，拟建场地土类型中软场地土，类建筑场地。 地质水文情况：场地平坦，周围无相邻建筑物。自上而下土层分布情况为：（1）填土（Qml）,褐黄色，松散，湿，以粘性土为主，局部含快石和植物根系，层厚1m，不宜作为拟建建筑物的基础持力层。（2）粉质黏土（Qal+pl）, 褐黄色，可塑，湿，含褐色铁锰氧化物结核，层厚1m，fak=200kPa，ES=7.7Mpa。（3）粉质黏土（Qal+pl）, 褐黄色，硬塑，湿，含褐色铁锰氧化物结核，该层未穿透，fak=200kPa，ES=7.7Mpa。场地土15m深度范围内无液化土层。7. 楼梯设计民用设计通则GB 50352一2005规定：墙面至扶手中心线或扶手中心线之间的水平距离即楼梯梯段宽度除应符合防火规范的规定外，供日常主要交通用的楼梯的梯段宽度应根据建筑物使用特征，按每股人流为0.55十0-0.15) m的人流股数确定，并不应少于两股人流。0一0.15m为人流在行进中人体的摆幅.公共建筑人流众多的场所应取上限值。梯段改变方向时，扶手转向端处的平台最小宽度不应小于梯段宽度，并不得小于1.20m，当有搬运大型物件需要时应适量加宽。因此本设计中梯段宽1.7m,平台宽1.6m。1.2 柱网尺寸综合考虑建筑的使用功能，以及受力等多方面因素，本建筑柱网采用：，。1.3平面布置形式及变形缝的设置本建筑主体采用矩形形式。建筑总长65.35m，在7轴和8轴之间设有伸缩缝缝。 1.4功能分区建筑内，自西向东有两部楼梯间。在建筑内共有四十间办公室，分布在各层，展览室在一层北部，小会议室在二三层各一间中会议室在二层，大会议室在三层。保健室设在一二层，每层有阅览室，棋牌室，健身房，娱乐室供员工休息。1.5剖面设计层高:主体一层为3.6米，其余为3.6米，建筑总高度：11.7米，主体建筑高度：10.8米。室内外高差为0.45米1.6工程做法1. 楼地面构造做法：（楼12A，地12A） 1）810（1015）厚地砖，干水泥擦缝2）20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉3) 水泥浆一道（内掺建筑胶）2外墙构造做法：（外墙9D）1）外涂12）6厚1:2.5水泥砂浆找平3）9厚1:3专用水泥砂浆打底扫毛或划出纹道4）3厚专用聚合物砂浆底面刮糙，或专用界面甩毛5）喷湿墙面3.内墙构造做法:（内墙3C）1）面浆饰面2）15厚1:2.5石灰膏砂浆打底抹平3）素水泥浆一道甩毛（内掺建筑胶）4.顶棚构造做法：（棚5A3）1）面浆饰面2) 2厚面层耐水腻子刮平3）3厚底基防裂腻子分遍刮平4) 素水泥浆一道甩毛5.屋面构造做法：（屋16）有保温隔热隔汽不上人屋面1）20厚1:3水泥砂浆面层2）10厚低标号砂浆隔离层3）防水层4）20厚1:3水泥砂浆找平层5）保温或隔热层6) 最薄30LC5.0轻集料混凝土2%找坡层7）20厚1:3水泥砂浆找平层8）1.2厚聚氨酯防水涂料隔汽层（G5）9）钢筋混凝土屋面板2 结构布置及计算简图2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选2.1.1梁柱截面尺寸初选 主体结构共3层，层高均为3.6m，内外墙的做法：外墙砌370厚红砖，内墙砌200厚红砖，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。板厚取100 mm：1.梁截面尺寸的估算：1）.主梁：(1).横跨主梁：L=6900，取600，取250故框架横跨主梁的截面尺寸为bh=250600(2).纵跨主梁：L=7200 ,取600，取250mm.故框架纵跨主梁的截面尺寸为bh=2506002）.次梁： L=6900,取500，取200故框架次梁的截面尺寸为bh=200500表2-1 估算梁的截面尺寸（）及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横跨主梁（bh）纵跨主梁（bh）次梁（bh）13C302005003006002004002 柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：1）柱组合的轴压比设计值按照公式21计算： (21)式中：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值: 为验算截面以上楼层层数；2.框架柱验算 (22)由计算简图11可知边柱和中柱的负载面积可知：中柱： 边柱： 边柱：中柱：根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为 。 故初选柱的尺寸为 ；图2-12.1.2 结构布置图2-2 框架结构的计算简图2.2框架结构的计算简图图2-33 重力荷载代表值的计算3.1荷载计算3.1.1屋面及楼面恒荷载计算1. 楼地面构造做法：（楼12A，地12A） 1）810（1015）厚地砖，干水泥擦缝2）20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉3) 水泥浆一道（内掺建筑胶）地面楼面4）60厚C15混凝土垫层5）素土夯实4）现浇钢筋混凝土楼板或预制楼板现浇叠合层 合计： 2外墙构造做法：（外墙9D）1）外涂12）6厚1:2.5水泥砂浆找平3）9厚1:3专用水泥砂浆打底扫毛或划出纹道4）3厚专用聚合物砂浆底面刮糙，或专用界面甩毛5）喷湿墙面 合计： 3.内墙构造做法:（内墙3C）1）面浆饰面2）15厚1:2.5石灰膏砂浆打底抹平3）素水泥浆一道甩毛（内掺建筑胶） 合计： 4.顶棚构造做法：（棚5A3）1）面浆饰面2) 2厚面层耐水腻子刮平3）3厚底基防裂腻子分遍刮平4) 素水泥浆一道甩毛 合计：5.屋面构造做法：（屋16）有保温隔热隔汽不上人屋面1）20厚1:3水泥砂浆面层2）10厚低标号砂浆隔离层3）防水层4）20厚1:3水泥砂浆找平层5）保温或隔热层6) 最薄30LC5.0轻集料混凝土2%找坡层7）20厚1:3水泥砂浆找平层8）1.2厚聚氨酯防水涂料隔汽层（G5）9）钢筋混凝土屋面板 合计： 3.1.2屋面及楼面活荷载计算1. 根据荷载规范查得 ：不上人屋面： 楼 面： (办公楼)走 廊: 2.雪荷载 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.3.1.3梁，柱，墙，重力荷载的计算1.梁自重：1）纵梁：bh=250600纵梁自重： 2）横梁、走道梁：bh=250600横梁、走道梁自重：3）次梁：bh=200500次梁自重： 2.柱自重： 承重柱：bh=450450柱自重： 4 板的配筋计算4.1屋面板的配筋4.1.1双向板部分的屋面板1.荷载设计值板的永久荷载设计值 荷载组合：由可变荷载控制的组合（1.2组合）： 由永久荷载控制的组合（1.35组合）： 采用1.35组合： 2.计算跨度内跨 边跨 各区格板计算跨度列于表4-1表4-1项目/区格A/mmB/mm37003600700070003.弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定在作用下的跨中弯矩值于内支座铰接时在作用下的跨中弯矩之和。混凝土泊松比取0.2。A区格板： 周边固支时：查表得、方向的跨中弯矩系数分别为0.0371、0.0049，支座弯矩系数分别为-0.082、-0.057；周边简支时，查表得、方向的跨中弯矩系数分别为0.0921,、0.0196。于是， B区格板： 周边固支时：查表得、方向的跨中弯矩系数分别为0.0397、0.0042，支座弯矩系数分别为-0.0826、-0.057；周边简支时，查表得、方向的跨中弯矩系数分别为0.0950,、0.0181。于是，表4-2 按弹性理论计算的弯矩值项目/区格AB3.73.67.07.00.530.513.983.761.301.13-7.52-7.530-7.53-5.2700-4.99截面设计：截面有效高度：一类环境类别板的最小混凝土保护层厚度15，假定选用10钢筋，则方向跨中截面的，支座截面.，方向跨中截面的，支座截面 截面设计用的弯矩：因楼盖周边有梁与板整浇，故所有区格的跨中弯矩及A-A支座弯矩减少20%。截面配筋计算结果及实际配筋列于下表： 最小配筋率验算：，此值大于 ，并小于0.2%，满足要求。表4-3 截面实际配筋表截面 项目配筋实有跨中A区格方向7068.4257方向8048.478.5B区格方向70162.7257方向8042.978.5支座A-B80288.3314B-B80288.73144.1.2单向板部分的屋面板1. 内力计算梁截面，板的计算跨度2400-250=2250，取1m宽板作为计算单元，计算简图如下：2.弯矩设计值支座： 跨中：3.正截面受荷承载力计算环境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度15，假定纵向钢筋直径为10，板厚100，则截面有效高度，板宽b=1000，C30混凝土：=1.0，=14.3，HPB300钢筋，=270。板配筋计算的过程列于下表：表4-4 实际配筋表截面支座跨中弯矩设计值-3.181.590.0340.0170.0350.017149.8772.03实际配筋最小257257最小配筋率验算：，此值大于 ，并小于0.2%，满足要求。4.2楼面板计算4.2.1双向板部分楼面板计算1.荷载设计值恒荷载：活荷载：荷载组合： 2.计算跨度内跨 边跨3.弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定在作用下的跨中弯矩值于内支座铰接时在作用下的跨中弯矩之和。混凝土泊松比取0.2。表4-5项目/区格AB3.73.67.07.00.530.515.124.881.771.6-7.87-6.72-7.53-4.67005.454.截面设计截面有效高度：一类环境类别板的最小混凝土保护层厚度15，假定选用10钢筋，则方向跨中截面的，支座截面.，方向跨中截面的，支座截面 截面设计用的弯矩：因楼盖周边有梁与板整浇，故所有区格的跨中弯矩及A-A支座弯矩减少20%。截面配筋计算结果及实际配筋列于下表： 最小配筋率验算：，此值大于 ，并小于0.2%，满足要求表4-6 截面实际配筋表截面 项目配筋实有跨中A区格方向80194.3257方向7066.2678.5B区格方向80184.58257方向7059.7078.5支座A-B80256.86314B-B80302.463144.2.2单向板部分楼面板计算1.荷载计算恒荷载：活荷载： 荷载组合：由可变荷载控制的组合（1.2组合）： 由永久荷载控制的组合（1.35组合）： 2.计算跨度梁截面，板的计算跨度2400-250=2250，取1m宽板作为计算单元，计算简图如下：3.弯矩计算支座： 跨中：4.正截面受荷承载力计算环境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度15，假定纵向钢筋直径为10，板厚100，则截面有效高度，板宽b=1000，C30混凝土：=1.0，=14.3，HPB300钢筋，=270。板配筋计算的过程列于下表：表4-7截面支座跨中弯矩设计值-2.571.280.0280.0140.0280.014120.759.7实际配筋最小257257最小配筋率验算：，此值大于 ，并小于0.2%，满足要求。5 框架侧移刚度的计算5.1框架梁柱的线刚度计算5.1.1计算模型图3-1 各梁柱线刚度（单位）取一品框架作为计算单元梁、柱截面尺寸柱截面尺寸拟定。梁截面尺寸拟定。基础埋深1.1m，基础厚0.5m。5.1.2梁柱线刚度计算计算梁的线刚度时，考虑到现浇楼板的作用，一边有楼板的梁截面，惯性矩取I=1.5I。，两边有楼板的梁的惯性矩取I=2I。（I。为按矩形截面惯性矩）。线刚度计算公式（）,各梁柱的线刚度如图3-1所示。梁采用C30混凝土，1.梁的线刚度i由于左跨梁=右跨梁i边梁中跨梁i中跨梁2.柱的线刚度底层柱：（AD轴）i底柱 其余各层柱i余柱 令i余柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为i边梁i中跨梁i底柱计算结果于图5-2图5-2 梁柱相对线刚度5.1.3梁柱的线平均刚度1. 底层 （3-1） （3-2） （3-3）由公式（3-1）（3-2）（3-3）可求得框架柱的侧向刚度1)A,D梁柱线刚度为： 2)B,C梁柱线刚度为： 2. 标准层（2-3层） （3-4） （3-5）由公式（3-3）（3-4）（3-5）可求得框架柱的侧向刚度D1)A,D梁柱线刚度为： 2)B,C梁柱线刚度为： 故横向框架的侧移刚度见表51，52表51 横向框架首层D值构件名称D值数量A7379.063751653.441B11392.892779750.174C11392.882779750.174D7379.063751653.441262807.23表52 横向框架首层D值构件名称D值数量A10732.74775129.18B19169.287134184.96C19169.287134184.96D10732.74775129.18418628.286 横向水平荷载的作用下框架侧移和内力计算6.1横向风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算6.1.1风荷载标准值风荷载标准值计算公式 式中 -风荷载标准值 -基本风压（）-风荷载体型系数-风压高度变化系数表6-1 风荷载计算层次31.01.311.251.0330.5520.1614.4121.01.37.651.00.5525.9218.5311.01.34.051.00.5527.5419.69图6-1 风荷载6.1.2风荷载作用下的水平位移验算根据图 等效节点集中荷载所示的水平荷载由公式（6-1）计算层间剪力，然后根据轴线，框架的层间侧移刚度按公式（6-2）（6-3）计算各层的层间位移，相对位移和绝对位移。 表6-2 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层 数 314.4114.41418628.280.0340.1531/105882218.5318.53418628.280.0440.1191/81818119.6919.69262807.230.0750.0751/54000由表6-2所示，风荷载作用下框架的最大层间位移位1/54000，远小于1/550，满足规范的要求。6.1.3风荷载作用下的框架结构的内力计算所取9轴线框架共有2根中柱，2根边柱，各柱分配到的剪力按公式（6-4）（6-5）计算 （6-4） （6-5）表6-3 各层边柱柱端弯矩层33.614.41418628.28107327.740.3691.3741.330.420.55860.771423.618.53418628.28107327.740.4751.3741.710.40.6841.02614.0519.69262807.237379.0630.5531.7752.150.561.2040.946表6-4 各层中柱柱端弯矩层33.614.41418628.2819169.280.6605.3242.380.551.3091.07123.618.53418628.2819169.280.8085.3243.050.551.67751.372514.0519.69262807.2311392.8820.8536.8793.450.551.89751.5525表6-5 梁端弯矩剪力及柱轴力层 边柱 中柱边中边梁走道梁柱轴力30.7711.0710.7710.2766.90.150.7950.7952.40.663-0.15-0.51321.58462.68151.58460.6926.90.3671.98951.98952.41.66-0.517-0.96811.633.231.630.83336.90.3572.39672.39672.42.00-0.874-1.643注：柱轴力的负号表示拉力柱轴力中的负号表示拉力，当左风作用时候，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。，单位为 ;,N单位为；L单位为m，风荷载作用。图6-2 风荷载下弯矩图图6-3 风荷载作用下框架结构梁端剪力轴力图6.2水平地震力作用下各层的总重力荷载代表值计算6.2.1框架的的抗震等级 由设计资料，抗震设防烈度为7度，房屋高度12.35m30m。可知该框架结构抗震等级为三级。6.2.2场地和特征周期值 由设计资料可知该场地为类场地，地震分组为第一组，则查得特征周期。6.2.3重力代表值1.顶层重力代表值 活荷载 不上人屋面 雪荷载 取大值 恒荷载 屋面板自重 柱自重 纵向框架梁自重 横向框架梁自重 次梁自重 纵墙自重 恒墙自重 女儿墙自重 恒活 2.二层重力荷载代表值 活荷载 办公室 走廊 合计 恒荷载 楼面板自重 柱自重 纵向框架梁自重 横向框架梁自重 次梁自重 纵墙自重 横墙自重 恒活 1. 底层重力荷载代表值 活荷载 恒荷载 楼面板自重 柱自重 纵向框架梁自重 横向框架梁自重 次梁自重 纵墙自重 横墙自重 恒+0.5活 6.3 水平地震作用下框架内力合侧移的计算6.3.1横向自振周期1.质点重力荷载见图6-1图6-4 结构质点重力荷