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1、摘 要本工程为大庆市翰海高层办公楼，建筑面积796.3 m2，占地面积1000 m2，主体10层，总高度36.6m，采用框架结构，桩基础，设计基准期50年，结构安全等级为三级，抗震设防烈度为7度。建筑设计本着“功能适用，经济合理，造型美观，环境相宜”的原则，以国家相应规范、标准为依据，完成了设计任务书所要求的建筑平面设计，并在此基础上进行了立面、剖面、建筑详图设计，共画出建筑图4张。结构设计本着“安全，适用，耐久”的原则，进行了竖向荷载汇集，水平荷载汇集，内力计算，内力组合，结构抗震验算，板、梁、柱、楼梯、基础等结构构件的设计，共画出结构图4张。关键词：高层办公楼；框架结构；桩基础Abstra
2、ctThe engineering is the hanhai building of Da Qing province.the build area is 796.3 square metres and the qross building area is 1000 . It has 10 floor and the gross height is 36.6 The build adopt framework structure , the design base year is 50 years , the safe grade is the second, and the earthqu
3、ake intensity sale is 7 . the architectural design is on the principle of function applicable , economic feasible , model fair and environment harmonious . Besides , the design is on the base of building conde and building regulation of our country .I have finished architectural plan design that the
4、 design description require .And on the base of which , I have finished block diagram , profile view and architectural plan , The gross archintectural drawing are four pieces . The structure design is on the principle of safe . applicable and permanent . And on the base of it . I have done vertrical
5、 load collect , horizontal load collect , stress calculate , stress coalesce . struct earthquake-resistant design .Besides .I have designed beam floor slab column stair rain roof and foundation and so on . The gross construction drawing are four pieces . Key words : office building；framework；foundat
6、ion目 录第一章 建筑设计部分11.2 平面设计11.3 立面设计21.4 剖面设计21.5 交通防火设计21.6 建筑装饰材料3第二章 结构设计部分42.1 工程概况42.2 结构布置及计算简图42.3 重力荷载计算92.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算122.5 横向框架内力计算212.6 横向框架内力组合282.7 截面设计392.8 楼板设计472.9基础设计50结 论57参考文献58致 谢59第1章 建筑设计1.1 建筑方案设计1.1.1 结构选型任何结构形式的建筑在使用时都会同时受到垂直荷载和水平荷载的作用。对于高层建筑来说，随着建筑高度的增加，水平作用的影响不断增
7、大，并逐渐成为主要的控制因素。同时，垂直作用的影响虽然也相对减小，但侧向位移迅速增大，使高层建筑的设计不仅要求结构有足够的强度，而且更重要的是要求结构有足够的刚度，把水平作用所引起的侧向位移限制在一定范围内，确保建筑物的安全。本工程选用框架结构体系，框架是由柱子和与柱子相连的横、纵梁所组成的承重骨架。其优点是建筑平面布置灵活，可以形成较大空间，能满足各类建筑不同的使用功能和生产要求。对于刚度较小的框架结构体系，其高宽比宜小于4。1.2 平面设计本例为框架结构,体型仍采用传统的矩形棱柱体，从几何观点来看对侧移颇为敏感，而由于它的几何形体所具有的固有强度，使结构更为有效或者造价更可能降低，而房屋又
8、能建得更高，总之，它是较为经济的体型。平面布置采用核心式，对于高层办公楼来说是比较经济和功能合理的。结构左右对称，电梯间置于中心。高层办公建筑的主要垂直交通是电梯，对于电梯的选则及其在建筑物中的分布，将决定高层办公楼的合理使用，提高效率和降低造价。因此在平面设计中，主要考虑以下几个方面：一是集中,电梯是出入建筑物被常使用的交通工具，所以设置在容易看到的地方，从运行效率，缩短候梯时间以及降低建筑费用来考虑，电梯应集中设置。二是使用方便,电梯间要有足够的前室,以免造成人流拥挤。三是分隔,电梯布置在建筑物的中间，在两侧还有疏散楼梯,免去人流高峰时相互影响，这也是较重要的。办公楼的布局方式常见的有以下
9、四种，单间办公室、成组式办公室、开放式布局、“景观”办公室和综合型办公室。本例的办公用房，主要是单间式办公用房。房间的采光基本是采用自然采光，辅以人工采光。1.3 立面设计建筑立面是由许多部件组成的，这些部件包括门窗、墙柱、雨蓬、勒脚等。立面设计就是恰当地确定这些构件的比例关系和尺寸大小以及材料色彩等。通过节奏的韵律、形的变换、面的虚实对比、线的方向变化等，求得外形的变化与统一和内部空间与外形的协调统一。1.4 剖面设计剖面设计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，它和房屋的使用，造价和节约用地等
10、有密切关系。 采光和通风的设计也影响到剖面设计的效果，室内光线的强度和照度是否均匀，和平面中窗户的高度和位置有关外，还和房间里光线的照射有关。房间里光线的照射深度，主要是靠侧窗的高度解决，本例中大部分都是自然采光,辅助以人工采光。1.5 交通防火设计本设计中每一层都按防火规范进行了设计,在高层建筑中要有固定的灭火装置的设备室。通风，空调机房.等应采用耐火极限不低于3.00小时的隔墙和2.00小时的楼板与其它部位隔开。隔墙的门应采用甲级防火门。电梯井内严禁敷设可燃气体和易燃，可燃液体管道，也不应敷设与电梯无关的电缆，电线等。电梯井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其它洞口，电梯门不应采用栅栏
11、门。管道井等竖向管的井壁应为耐火等级限不应低于1.00小时的非燃体。井壁上的检查门应采用丙级防火门。用于疏散楼梯间的防火门，应采用单向弹簧门，并应向疏散方向开启。本例中设有消防电梯，前室面积不小于9平方米，并设防烟，排烟设施，通向前室和楼梯间的门均应设乙级防火门，应向疏散方向开启。消防电梯与客梯兼用，但符合消防电梯的要求。1.6 建筑装饰材料装饰是建筑物不可缺少的有机组成部分，具有使用功能和装饰性能两重性，装饰的功能主要有以下几个方面：保护建筑物的各种构件；利用材料纹理、色彩改变空间观感。办公楼中所用的装饰材料：外墙墙面采用水刷石材料，具有强度高、耐蚀性好，品种多等特点。地面砖采用强度大、硬度
12、高、耐磨性好的材料 ，不易起尘的，质地密实、密实，吸水性一般较小，抗冲击韧性高。玻璃幕墙是一种新型非承重外墙，赋予建筑物的最大好处是将建筑美学，建筑功能和建筑结构等因素有机的结合。玻璃幕墙建筑效果较好，自重轻，从不同的角度和时间进行观察，会呈现出不同的色调变化，给人以动态的美。第2章 结构设计2.1 工程概况瀚海高层办公楼是10层的办公楼，建筑面积796.3m2，位于抗震设防烈度，7度区，场地类别为类，设计地震分组为第二组。基本雪压So=0.45KN/m2,基本风压为W0=0.55KN/m2,地面粗糙度为C类，该房屋为丙类建筑。图2-1 建筑平面图图2-2 结构平面图2.2 结构布置及计算简图
13、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，其标准层建筑平面和结构平面示意图分别见图2-1和2-2。主体结构共10层，1楼层高为3.9m，其他层均为3.3m。楼电梯出屋面，层高3.0m。2.2.1框架结构杆件截面尺寸初估楼板厚100mm。梁截面高度取梁跨度的1/121/8，梁宽为梁高的1/2-1/3，表1-1中给出了各层梁、柱和板的截面尺寸混凝土强度等级。设计强度：C40(fc=19.1N/mm2,ft=1.71N/mm2), C35(fc =16.7N/mm2, ft =1.57N/mm2)。表2-1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁(b
14、h)纵梁(bh)次梁(bh)、轴-轴A、D轴B、C轴210C354006003006004006003006002504001C40400600300600400600300600250400该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值；各层的重力荷载代表值近似取14kN/m2。边柱：B=1.3 A=7.23=21.6m2 n=10.fc=19.1mm2 a=0.507m中柱：B=1.25 A=中柱 mm2 n=10, fc=19.1如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为600mm和700mm。板最小厚度不应小于80m按双向板跨度的1/50考虑板厚考虑到保证结构的整体性初选顶板取150mm
15、。2.2.2 计算简图及刚度参数1层层高3.9m,2-10层柱高度均为3.3m。图2-3 框架结构计算简图2.2.3横向侧移刚度计算横向框架梁柱刚度计算分别见表2-2，2-3表2-2 横梁线刚度计算表类别层次104/(N/mm2)bh/mmmm109/mm4/m/边横梁13.254006007.263.910105.8510107.810102-103.154006007.23.7810105.6710107.561010边横梁-13.253006005.462.92510104.38810105.8510102-103.153006005.42.83510104.2510105.671010
16、走道梁、13.254006007.22.78.667101013101017.33310102-103.154006007.28.4101012.6101016.81010走道梁-13.253006005.42.76.510109.7510101310102-103.153006005.46.310109.45101012.61010表2-3 柱线刚度计算表类别层次/mm/(N/mm2)bh/mmmm/mm4/N.mm边柱139003.251046006001.0810109.0101021033003.151046006001.08101010.31010中柱139003.251047007
17、002.0101016.6710102-1033003.151047007002.0101019.091010图2-4 C-6柱及与其相连梁的相对线刚度根据梁柱线刚度比的不同，图2-1中的柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼电梯间柱等。现以第2层C-6柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表68。第2层B-6柱及与其相连的梁相对线刚度如图2-4所示，图中数据取自表4和5。可得梁柱线刚度比为 N/mm表2-4 中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(9根)中柱(10根)3100.5500.216245400.9570.324680839016902
18、0.5590.218247670.9720.3276878791105310.650.434308171.1310.52168501962363表2-5 边框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次A-1,A-8,D-1,D-8B-1,B-8,C-1,C-83100.550.216245400.9570.1906456835643220.5590.218247670.9720.3279355437421610.650.434308171.1310.52168521397352表2-6 楼、电梯间框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次C-2,C-5D-2，D-4，D-53100.7180.264555550
19、.4130.1711942216937620.7290.267561930.2550.1131283515078310.8480.473622550.4880.39728197209101表2-7 横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次12310156881614360521427498由表2-7知，/1436052/15688160.9150.7，故该框架为规则框架。2.2.4 纵向框架侧移刚度计算纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同。柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向的截面特性有关外，还与纵梁的线刚度有关。纵梁线刚度ib的计算过程见表2-8。结构中柱为正方形纵、横向柱线刚度相同。表2-8 纵梁
20、线刚度ib计算表类别层次/(N/mm2)bh/mmmm/mm4/m/纵梁A.D 13.151044006007.21097.23.1510104.7310106.310102-103.01044006007.21093.010104.510106.01010纵梁B.C 13.151043006005.41092.363.5410104.72510102-103.01043006005.41092.253.37510104.51010表2-9 纵向中框架（B、C列）柱侧移刚度D值(N/mm)层次B-1,B-8（4根）C-53100.4360.179203340.3540.153159711293
21、320.4470.183207900.3620.1533226011542010.5250.406288240.4250.38150151165447层次中柱（7根）C-2、C-3、C-4、C-63100.4710.19401350.4130.1713596242479320.4830.195409190.4230.1743670143323710.5670.416546610.4960.39952471592511表2-10 纵向边框架（A、D列）边柱侧移刚度D值(N/mm)层次A-1、A-10、D-1、D-10（4根）D-53100.4360.179203560.5820.22525606
22、10703020.4480.183207910.5970.2302609510925910.5260.208147860.70.4443155890702层次中柱（7根）D-2、D-3、D-4、D-63100.8730.304345190.7270.2663030636285720.8950.309351320.7460.2723085936936011.050.509360000.8760.47833961388621表2-11 横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次1231012372811027276100761由表2.10知，/1027276/12372810.830.7，故该框架为规则
23、框架。2.3 重力荷载计算2.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(上人)： 15厚水泥砂浆混凝土找平层 200.0150.66kN/m2 30厚C20细石混凝土保护层 250.03=0.75kN/m2 三毡四油防水层 200.020.4kN/m215厚水泥砂浆找平层 150.150.75kN/m230厚水泥焦渣找坡层 0.0314=0.42 kN/m2150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5 kN/m210厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17 kN/m2V型轻钢龙骨吊 0.25 kN/m 合计 5.42kN/m219层楼面瓷砖地面
24、(包括水泥粗砂打底) 0.55kN/m2100厚现浇钢筋混凝土板 250.12.5kN/m210厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17 kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 3.47kN/m22.3.2 屋面及楼面的可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 kN/m2式中：为屋面积雪分布系数，取。2.3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表2-12。外墙体为400mm厚蒸压
25、粉煤灰加气混凝土砌块，水刷石外墙面(0.5kN/m2)，内墙面为20mm厚石灰粗砂粉刷层，则外墙单位墙面重力荷载为0.5+8.50.4+170.024.24kN/m2内墙体为200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为1.615+170.0222.295kN/m2木门单位面积重力荷载为0.2kN/m2；钢铁门为0.4kN/m2；玻璃门为0.4kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2，只在计算竖向荷载是考虑到门窗自重，总理荷载代表值计算中采用简化方法考虑其自重。图2-5 各质点的重力荷载代表值表2-12 梁、柱重力荷载标准值图层次构件b/m
26、h/m/(kN/m2)g/(kN/m)/mn/kN/kN1边横梁、0.40.6251.056.35.354134.823062.63边横梁-0.30.6251.054.7255.3512303.35中横梁.0.40.6251.056.32.0225.2中横梁-0.30.6251.054.7252.0656.7次梁0.250.45251.052.955.77512204.44边纵梁0.40.6251.056.36.614582.12中纵梁0.30.6251.054.7256.514430.0边柱0.60.6251.093.916561.6中柱0.70.7251.012.253.916764.42
27、-10次梁0.250.4251.052.955.77514238.52892.66边柱0.60.6251.093.316475.2中柱0.70.7251.012.253.316646.82.3.4 重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值计，采用简化的方法，各楼层楼面取建筑面积计算恒载，取楼板净面积计算楼面荷载；各根梁取梁截面高的减板厚的尺寸计算梁重，各柱取楼层高减板厚计算柱自重;各墙段根据门窗的大小采用有门窗的墙体按无洞墙体重乘以相应的折减系数，外围护墙纵向乘以折减系数0.6，外围护墙横向乘以和内墙纵向乘以0.85，内墙横向乘以1.0最后将各楼面（含梁）及上下各半层的墙柱恒荷载100
28、%楼面活荷载50%相加，计算结果见图2-5。表2-13 构件自重计算层号构件各构件自重1板（740.88-136.35）3.47=2097.7墙（249.48+97.155）4.24+（258.57+417.3）2.295=3020.85梁柱3062.632-9板704.88-139.2303.47=2087.7墙9211.1+82.2104.24+（255.26+353.1）2.295=2639.82梁柱2892.610板601.655.42=3260.9墙2731.11梁柱2892.611板58.373.47=202.5墙172.74.24+871.152.295=895.5各质点重力荷载
29、代表值： 2.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.4.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.4.1.1 横向自震周期计算 将折算到主体结构顶层即结构顶点假象侧移由以下公式计算：，表2-14 结构顶点假想侧移计算层次/kN/kN/(N/mm)/mm/mm107582.87582.814274985.31309.899836115943.8142749811.17304.588836124304.8142749817.03293.417836132665.8142749822.88276.386836141026.8142749828.7253.55836149387.8
30、142749833.2224.84836157748.8142749840.45191.63836166109.8142749846.31151.152836174470.8143605251.86104.818646.5383117.33156881652.9852.98结构顶点的假想侧移计算过程如上表，其中第10层的为与之和。按公式计算基本周期，其中的量纲为m，取，则2.4.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算结构高度33.6m40m，质量和刚度眼高度分布比较均匀，变形以剪切型为主故可用底部剪力法 计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按以下公式计算 kN因ss,所以应考虑顶部附加水
31、平地震作用。顶部附加地震作用系数计算如下各质点的水平地震作用计算，将上述和代入可得具体计算过程见表2-15。各楼层地震剪力计算结果列入表2-16。表2-15 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次/m/kN/kN.m/kN/kN36.6662.324240.180.01747.402847.40281033.66831.83229549.490.16446.144493.5468930.38361253338.30.177493.5468987.093682783612257470.158440.56721427.661723.78361189794.70.133370.8572179
32、8.518620.48361170564.40.119331.81962130.338517.18361142973.10.10278.842409.178413.8836111538.180.081225.86042635.038310.5836187790.50.061170.09242805.1327.2836160199.20.042117.11282922.24313.98646.533721.350.02466.92162989.165各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图2-6。图2-6 横向水平地震作用及楼层地震剪力2.4.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震
33、作用下框架结构的层间位移和顶点位移的计算过程见表2-16。表中还计算了各层的层间弹性位移角。由表2-16知，最大层间弹性位移角发生在第3层，其值1/11911/550，满足要求。2.4.1.4 水平地震作用下框架内力计算以轴线横向框架内力计算为例进行计算，其余框架内力计算结果如下。底层柱需考虑修正值y2，第2层柱需考虑修正值y1和y3其余柱均无修正。具体计算过程及结果见表2-16。梁端弯矩、剪力及柱轴力计算过程见表2-17和2-18。由表2-16可见层间最大弹性位移角发生在第二层，其值为1/16211/550满足要求水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图2-7所示。2.4.2 横
34、向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算2.4.2.1 风荷载标准值基本风压kN/m2，由荷载规范查得(迎风面)和(背风面)。C类地区，查得；s，表2-16 横向水平地震作用下的位移验算层次/kN/(N/mm)/mm/mm/mm10493.546814274980.34574314.2285633001/95449987.093614274980.69148513.8828233001/477281427.66114274981.00011413.1913333001/329971798.51814274981.25990912.1912233001/261962130.33814274981.4
35、9235810.9313133001/221152409.17814274981.6876939.43895233001/195542635.03814274981.8459147.75125933001/178732805.1314274981.9650685.90534633001/167922922.24314360522.0349143.94027833001/162112989.16515688161.9053641.90536439001/2046kN.s2/m2，得 仍取中轴线横向框架，其负载宽度为7.2m，得沿房屋高度的分布风荷载标准值根据各楼层标高处的高度查得，代入上式可得各
36、楼层标高处的， 沿房屋高度的分布图2-7。表2-17 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/m/(kN/m)(kN/m)1033.61.01.0471.4874.9393.087930.30.9021.0041.466.6442.9038270.8030.9521.4324.3192.699723.70.7050.8991.4023.9932.496620.40.6070.8461.3683.6662.291517.10.5090.7821.3343.3052.066413.80.4110.741.2853.0121.883310.50.3130.741.2172.8531.78327.20.214
37、0.741.1482.6911.68213.90.1160.741.082.5321.583图2-7 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动系数的影响。本房屋高度33.6m30m,且1.5，沿房屋高度在1.081.489范围内变化，即风压脉动的影响较大。因此，该房屋应考虑风压脉动的影响。框架结构分析时，应按静力等效原理图将图2-8(a)的分布风荷载转化为节点集中荷载，如图2-8(b)所示。例如，第6层的集中荷载的计算过程如下： +图2-8风荷载计算2.4.2.2 风荷载作用下水平位移验算根据图2-8 (
38、b)所示的水平荷载，按公式 计算层间剪力，然后依据表2-4求出轴线框架的层间侧移刚度，再按公式，计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表2-19。表2-18 风荷载作用下框架层间剪力即侧移计算层次12345678910/kN16.1914.4315.316.2717.7819.6321.4123.1624.8826.22/kN195.27179.08164.65149.35133.08115.395.6774.2651.126.22/(N/mm)198636187164185246185246185246185246185246185246185246185246/mm0.9830.9570.8890.8060.7180.6220.5160.4000.1760.142/mm0.9831.942.8293.6354.3534.9755.4195.8916.1676.309/1/39671/34481/37121/40941/45961/53051/63951/82501/119561/23239由表可见，风荷载作用下框架的最大层间位移为1/3967远小于1/550;满足规范要求。2.4.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作
