广州花都区炭步镇办公-学位论文.doc

塔里木大学

本 科 生 毕 业 设 计

设计题目：广州市花都区炭步镇办公楼

学生姓名：刘乐乐
指导教师：张龙菊
专业班级: 土木16-2班
所在学院：水利与建筑工程学院

提交日期: 2016 年 5 月 18 日

塔里木大学本科生毕业设计诚信承诺书
1.本人郑重地承诺所呈交的毕业设计，是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。
2.本人在毕业设计中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。
3.本人承诺在毕业设计选题和设计内容中没有抄袭他人设计成果和伪造相关计算数据等行为。
4.在毕业设计中对侵犯知识产权和违反科学研究道德的行为，由本人承担相应的法律责任。

毕业设计作者签名：
年 月 日

塔里木木大学毕业论文
目 录
目 录 Ⅰ
前 言 Ⅱ
1 建筑设计部分 1
1.1工程概况 1
1.1.1工程名称及概况 1
1.1.2工程设计的相关资料 1
1.2办公楼的建筑说明 1
1.2.1设计思路 1
1.2.2建筑功能空间 2
1.2.3建筑平面设计 2
1.2.4使用部分的平面设计 2
1.2.5交通联系部分的平面设计 2
1.2.7建筑剖面设计 3
1.3建筑构造说明 3
1.3.1楼地面 3
1.3.2屋面 4
1.3.3外墙面 4
1.3.4内墙面 4
2结构设计部分 4
2.1工程概况 4
2.2结构布置及计算简图 4
2.2.1板厚尺寸估算 5
2.2.2梁尺寸估算 5
2.2.3柱截面尺寸估算 5
2.2.4确定框架计算简图 6
2.2.5各层梁柱线刚度计算 6
2.3荷载计算 7
2.3.1恒荷载计算 8
2.3.2活荷载标准值计算 10
2.4内力计算 10
2.4.1恒荷载作用下的内力计算 10
2.4.2风荷载计算 16
2.4.3内力计算 18
2.4.4风荷载作用下的框架内力计算 27
2.5内力组合 32
2.6截面设计与配筋计算 45
2.6.1框架柱截面设计 45
2.6.2框架梁截面设计 49
2.7 基础设计 53
2.7.1基地尺寸确定 54
2.7.2基础高度确定（防止冲剪破坏） 55
2.7.3基础底板配筋计算 56
总 结 57
致 谢 59
参考文献 60
毕业设计图纸目录 61

前 言

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、综合教学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本组毕业设计题目为《广州市花都区炭步镇商业办公楼》。在结构前期，我复习了《结构力学》、《土力学与基础工程》、《混凝土结构》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《结构荷载规范》、《地基基础规范》等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。在结构设计中期，我们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。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和PKPM 计算出图，并得到老师的审批和指正使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。结构设计的这段时间里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算，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。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练掌握了AutoCAD，PKPM，天正等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。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。

摘要：本设计是广州市花都区炭步镇办公楼由建筑设计和结构设计两部分组成。本办公楼的建筑面积为5634.6m2，层数6层，结构体系为框架结构。办公楼形状采用的是比较常用的矩形形状，在平面布置时采用的是内走廊。建筑设计包括建筑设计总说明、建筑平面设计、立面设计和剖面设计；结构设计包括结构平面布置及计算简图确定，计算简图选取一榀框架进行荷载计算、内力计算、内力组合、框架梁、柱截面设计和配筋计算等。
关键词：办公楼、框架结构、建筑设计、结构设计。
1 建筑设计部分
1.1工程概况
1.1.1工程名称及概况
工程名称：广州市花都区炭步镇办公楼
建设地点：广州市
建筑面积：5634.6平方米
建筑基底面积：939.6平方米
建筑类型：框架结构
层数：5层
1.1.2工程设计的相关资料
（1）地质状况良好，地耐力基本满足建设要求。
（2）场地类别：Ⅱ类场地。
（3）年平均气温22℃左右，最高温度38.1℃，最低温度0.4℃ 。
（4）主导风向：夏季多为东南及偏南风，年平均风速为2.1米/秒。
（5） 雨雪条件：近20年年平均降水量1871.9毫米，主要集中在4月至九月。
（6）建筑结构的安全等级为二级，结构设计正常使用年限为50年。
（7）抗震设防烈度6度。
（8）屋面荷载：不上人屋面为1.0 KN/m2、上人屋面取标准值。
1.2办公楼的建筑说明
1.2.1设计思路
我的毕业设计的选题是广州市花都区炭步镇办公楼的设计，在办公楼的设计中，更加突出对办公环境的关注。
办公楼的设计应该更加注重使用功能，不仅仅是作为一个办公的场所，而是既可以使员工舒适的办公也可以让员工获得充分的休息，并且能在轻松愉快的环境下进行办公，这就是我毕业设计的研究方向，为了达到这三个目的，在建筑的布局上应加以改变
1.2.2建筑功能空间
主要功能空间如下：办公室、会议室、接待室、档案室、大厅、财务室、陈列室、警卫室、休息室、卫生间。
1.2.3建筑平面设计
下图为底层平面

图 1--1 底层平面图
1.2.4使用部分的平面设计
办公楼中主要的房间有文印室、办公室、接待室、厕所等，还有一些辅助房间。
1.2.5交通联系部分的平面设计
楼梯：
本办公楼采用两部双跑楼梯，梯间宽4300mm,梯段宽2100mm,平台宽1900mm。
走廊：
走廊是建筑物中最大量使用的交通联系部分。走廊的宽度应符合人流和消防安全的要求。规定，当走廊为内走廊时，其净宽度不得小于2100mm；而当为外走廊时，其净宽度不得小于1800mm。本办公楼楼设计中我所选用的是内走廊，其净宽度为3000mm。
1.2.6建筑立面设计
立面设计满足房间的使用要求和技术经济条件下运用建筑造型和立面构图的一些规律，具体详见建筑立面图
本建筑屋面排水采取有组织排水，材料找坡，按2排水坡度把屋面降水有组织地排到天沟，设落水管。

图 1--2 正立面图
1.2.7建筑剖面设计
剖面图的设计是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数，建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构，构造关系等。在设计剖面时，剖到尽可能多的楼梯和门窗等比较重要的部位，使剖面能很好的反映内部结构的布置，楼地面的装修以及梁柱之间相互关系等。为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，本建筑将使内地坪提高到室外地坪450mm，层高为3.6m,窗台高度为900mm。

1.3建筑构造说明
1.3.1楼地面
面层：水磨石地面10mm面层，20mm厚水泥砂浆打底
结构层：120mm厚钢筋混凝土楼面板
10厚纸浆石灰粉平
1.3.2屋面
保护层：40mm厚现浇细石混凝土
防水层：sbs改性沥青防水层
找平层：20mm厚1比2水泥砂浆找平
保温兼找平层：140mm厚膨胀珍珠岩砂浆找平
结构层：120mm厚钢筋混凝土屋面板
10mm厚纸浆石灰粉平
1.3.3外墙面
外刷防水涂料
8mm厚混合砂浆找平
12mm厚水泥砂浆打底
200mm厚墙体层
1.3.4内墙面
20mm厚水泥砂浆打底
200mm厚墙体层
2结构设计部分
2.1工程概况
拟建6层商业办公楼，建筑面积5346平方米，基本风压0.5 KN/m2
2.2结构布置及计算简图
根据该房屋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，主体结构为5层，层高均为3.9m，结构平面布置如图所示

图 2--1结构品面布置图
2.2.1板厚尺寸估算
混凝土双向板，板厚要求如下：
（1）大于80mm
（2）双向板不小于1/50，单向板不小于1/40
本设计中取板厚为120mm
2.2.2梁尺寸估算
横梁截面尺寸估算：
梁截面高度一般取=(1/18～1/8)l ，截面宽度=(1/3～1/2)。
中跨梁：，取，。
边跨梁：，取，。
纵梁截面尺寸估算:
纵向框架梁：，取，。
次梁尺寸估算:
层次
砼
横梁
纵梁
1-6
C30

2.2.3柱截面尺寸估算
（1）柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H, H为建筑层高
（2）框架柱必须满足该建筑的轴压比限值
柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H=3600/15---3600/20=240-180
柱组合的轴压比设计值计算柱截面尺寸可根据公式 ， 确定。地震为6度（0.05g）设防。查表可知该框架的抗震等级为四级，其轴压比限值[]=1。选一榀框架上的边柱、中柱进行计算,由公式得柱截面面积为：
,由估取柱尺寸为h=b=500mm
2.2.4确定框架计算简图
各层柱高为3.6m

框架计算简图

2.2.5各层梁柱线刚度计算
其中在求梁截面惯性矩是考虑到现浇楼板作用，取取
边跨:
i=2EI/L=E×2××0.3×0.63/7.2=1.5×E（）
中跨:
i=2EI/L=E×2××0.3×0.63/3m=3.6×E（）
各层柱：
i=2EI/L=E×2××0.5×0.53/3.6m=2.89×E（）

梁柱线刚度见图:

图 2--2梁柱线刚度

2.3荷载计算
2.3.1恒荷载计算
1）屋面
找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.3
防水层：（刚）40厚C20细石砼防水 1.0
防水层：（柔）三毡四油 0.4
找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.30
找坡层：40厚水泥石灰焦渣找平 0.04×14=0.56
保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16
合计 6.89
2）各层走廊楼面
水磨石地面 0.65
结构层：120厚现浇板 0.12×25=3
抹灰层:10厚混合砂浆 0.01×17=0.17
合计 3.82
3）标准层楼面
大理石面层
30厚1:3干硬性水泥砂浆 1.16
水泥砂浆结合层
结构层:120厚现浇板 0.12×25=3
抹灰层：10厚混合砂浆

合计 4.33
4）梁自重

自重
10mm抹灰层
合计

自重
10mm抹灰层
合计
基础梁
自重
5）柱自重

自重
10mm抹灰层
合计
6)外纵墙自重
标准层：
纵墙
铝合金窗
水刷石外墙面
水刷石内墙面
合计
底层：
纵墙（基础梁）
铝合金窗
水刷石外墙
水刷石内墙
合计
7）内纵墙自重
标准层：
纵墙
水泥粉刷内墙面
合计
8）内隔墙自重
标准层：
内隔墙
铝合金窗
水泥粉刷墙面
合计
底层:
内隔墙
铝合金窗
水泥粉刷墙面
合计
9）栏杆自重

2.3.2活荷载标准值计算
1）屋面合楼面活荷载标准值
上人屋面
楼面：阅览室
走廊
2）雪荷载标准值
广州不计算雪荷载

2.4内力计算
2.4.1恒荷载作用下的内力计算
等效荷载：
以一品框架为例，本结构楼面荷载的传递示意图如下

1）A-B轴间框架
屋面板传荷载：
恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载:
活载：
梁自重：
A-B轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=3.81+25.89
=29.7kN/m
活载=板传荷载
=7.515kN/m
2）B-C轴间框架
屋面板传荷载：
恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载:
活载：
梁自重：
B-C轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=3.81+12.92
=16.73kN/m
活载=板传荷载
=3.75kN/m
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=3.81+8.12
=11.93kN/m
活载=板传荷载
=3.75kN/m
2）C-D轴间框架
屋面板传荷载：
恒载：
活载：
楼面板传荷载：
恒载:
活载：
梁自重：
C-D轴间框架梁均布荷载为：
屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=3.81+25.89
=29.70kN/m
活载=板传荷载
=7.515kN/m
楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载
=3.81+16.27
=20.08kN/m
活载=板传荷载
=7.515kN/m
4)A轴柱纵向集中荷载计算：
女儿墙自重（做法：墙高1400mm，的100mm的砼压顶）

琉璃瓦自重：
现浇天沟自重：

合计：
顶层柱荷载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载
=
=126.96kN/m
顶层柱活载=板传荷载
=
=16.91kN/m
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=
=74.91kN/m
标准层柱活载=板传荷载
=
=16.91kN/m
基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重
=
=38.8kN/m

B轴柱纵向集中荷载的计算：
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=209.8kN/m
顶层柱活载=板传荷载
=
=25.35kN/m
标准层柱恒载=梁自重+板传荷载
=137.5kN/m
标准层柱活载=板传荷载
=
=90.19kN/m
基础顶面恒载=基础梁自重
=
=8kN/m
C轴柱纵向集中荷载的计算：
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=209.8kN/m
顶层柱活载=板传荷载
=
=25.35kN/m
标准层柱恒载=梁自重+板传荷载
=137.5kN/m
标准层柱活载=板传荷载
=
=90.19kN/m
基础顶面恒载=基础梁自重
=
=8kN/m
7)D轴柱纵向集中荷载的计算：
顶层柱荷载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载
=
=112.31kN/m
顶层柱活载=板传荷载
=
=16.91kN/m
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=
=76.8kN/m
标准层柱活载=板传荷载
=
=12.65kN/m
基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重
=
=38.8kN/m

框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下

2.4.2风荷载计算

风荷载计算表
层次

Z（m）
(kN/m)

A()

6
1
1.3
22.05
0.5
1.26
16.2
13.27
5
1
1.3
18.45
0.5
1.19
16.2
12.53
4
1
1.3
14.85
0.5
1.14
16.2
12.00
3
1
1.3
11.25
0.5
1
16.2
10.53
2
1
1.3
7.65
0.5
1
16.2
10.53
1
1
1.3
4.05
0.5
1
16.2
10.53
风压标准值计算公式
因为结构高度H30m,可取，取。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其中Z为框架节点至室外地面的高度，A为一品框架各层节点的受风面积。
风荷载作用下的位移验算：
1）侧移刚度D

构件名称

A轴柱
0.54
0.213
17099
B轴柱
1.76
0.468
37570
C轴柱
1.76
0.468
37570
D轴柱
0.54
0.213
17099

2）风荷载作用下框架侧移计算

第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是以下各层曾间侧移之和。
j层侧移
顶点侧移

层次

6
13.27
13.27
109338
0.0001
1/36101
5
12.53
25.80
109338
0.0002
1/18018
4
12.00
37.80
109338
0.0003
1/12004
3
10.53
48.33
109338
0.0004
1/9000
2
10.53
5886
109338
0.0005
1/7204
1
10.53
69.39
109338
0.0006
1/5998
侧移计算：

曾间侧移最大值 1/5998<1/550(满足要求)

2.4.3内力计算

为简化计算，分为以下几种单独作用：
(1)恒载作用
(2)活载作用
(3)风载作用
对（1），（2）情况采用迭代法计算，对（5）情况采用D值法计算。

恒载作用下的内力计算:

求节点各杆端的弯矩分配系数:

均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩：

根据上述公式计算的梁固端弯矩如图：
右梁
左梁

右梁

左梁

右梁

左梁

右梁

左梁

-31.07
-0.171
-128.3
128.3
-0.094
37.57
-0.225
-12.55
12.55
-0.225
-115.76
-0.094
-128.3
128.3
-0.171
109.26

-0.329

5.31
-4.03

-0.181

-9.65
28.22

-0.181

11.79
-20.70

-0.329

下柱
10.22

3.79
-5.58

-7.76

-13.36
31.68

22.70

13.24
-19.58

-39.82

7.30

4.20
-5.97

-10.75

-14.29
31.93

25.49

13.34
-20.04

-37.67

8.08

4.26
-6.03

-11.50

-14.44
32.12

25.69

13.42
-20.01

-38.55

8.19
12.05
4.28
-6.06

-11.62
-9.50
-14.51
32.13

25.84
7.45
13.42
-20.03

-38.51
-5.57

8.24
12.06

-11.67
-9.51

25.85
7.47

-38.53
-5.57

12.14

-9.57

7.47

-5.64

12.10

-9.93

7.72

-5.42
上柱

12.93

-10.21

9.01

-7.99

-0.198

-0.133

-0.133

-0.198

-75.51
-0.103
-86.75
86.75
-0.069
77.80
-0.165
-8.95
8.95
-0.165
-77.80
-0.069
-86.75
86.75
-0.103
75.51

-0.198

6.72
-5.30

-0.133

-12.67
11.18

-0.133

4.68
-4.16

-0.198

下柱
12.93

6.30
-5.15

-10.21

-12.32
9.57

9.01

4.00
-2.82

-7.99

12.10

6.33
-4.97

-9.93

-11.87
9.27

7.72

3.88
-2.93

-5.42

12.18

6.28
-4.93

-9.57

-11.79
9.26

7.47

3.87
-2.90

-5.64

12.06
11.33
6.27
-4.93

-9.51
-10.27
-11.78
9.24

7.47
10.59
3.87
-2.90

-5.57
-12.70

12.05
11.34

-9.50
-10.27

7.45
10.60

-5.57
-12.71

11.36

-10.26

10.55

-12.76

11.09

-10.25

10.61

-12.36
上柱

12.39

-9.85

10.77

-14.48

-0.198

-0.133

-0.133

-0.198

-75.51
-0.103
-86.75
86.75
-0.069
77.80
-0.165
-8.95
8.95
-0.165
-77.80
-0.069
-86.75
86.75
-0.103
75.51

-0.198

6.45
-5.11

-0.133

-12.22
13.37

-0.133

5.59
-7.53

-0.198

下柱
12.39

5.77
-5.32

-9.85

-12.72
13.16

10.77

5.51
-6.43

-14.48

11.09

5.91
-5.32

-10.25

-12.72
13.09

10.61

5.48
-6.64

-12.36

11.36

5.90
-5.33

-10.26

-12.74
13.15

10.55

5.50
-6.61

-12.76

11.34
11.59
5.89
-5.33

-10.27
-10.14
-12.74
13.14

10.60
10.09
5.49
-6.61

-12.71
-11.31

11.33
11.57

-10.27
-10.12

10.59
10.07

-12.70
-11.30

11.51

-10.09

10.00

-11.23

11.30

-10.19

10.12

-10.88
上柱

12.50

-9.90

10.55

-13.17

-0.198

-0.133

-0.133

-0.198

-75.51
-0.103
-86.75
86.75
-0.069
77.80
-0.165
-8.95
8.95
-0.165
-77.80
-0.069
-86.75
86.75
-0.103
75.51

-0.198

6.50
-5.14

-0.133

-12.28
13.09

-0.133