框架结构办公楼毕业设计.doc

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1、中国石油大学（华东）毕业设计（论文）东营市华凌科技公司办公楼学生姓名：学 号：专业班级：土木工程03-1班指导教师： 2007年6月18日摘 要本课题为东营市华凌科技办公楼的设计，4层，建筑面积约3000m2，长42m，宽16.8m，高14.95m。采用钢筋混凝土框架结构。首先，根据设计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法，确定结构计算简图，进行荷载和内力计算，绘制了相应的内力图；其次，进行结构内力组合，确定结构控制截面的弯矩、剪力和轴力设计值。最后，根据已经计算出的结构控制截面的内力值，对梁、板、柱、基础等进行配筋计算，并绘制了相应的结构施工图。同时，本文采用PKPM软件进行电算，以保证计算

2、结果的可靠性，并达到同手算结果对比、分析的目的。关键词：框架结构；内力；配筋；控制截面ABSTRACTThe topic is the design of Hua Ling technology office building in DongYing city, four layers, the area of construction is about 3000m2, the length of the building is 42m, the width is 16.8m and the height is 14.95m. This building is reinforced concr

3、ete frame structure. First of all, according to architectural drawing of design, building material and method, determine schematic calculation, thus completing the load and internal forces calculation, drawing a map corresponding to the internal forces; Secondly, proceed the structure internal force

4、 combination, determine the structure control sectional bending moment, shearing force and ax force design value. Finally, according to already calculate structure control sectional internal force value, the beam, slab and columns, the foundation being reinforced, and the mapping of the correspondin

5、g structure construction plan. At the same time, we used the software PKPM to ensure the reliability of results, and achieve the purpose of analysis, contrast the result which was calculated by hand.Keywords：frame construction; internal force; reinforcement; control section目 录前 言1第1章 设计资料21.1 工程概况21

6、.2 设计标高21.3 气象资料21.4 工程地质资料21.5 抗震烈度21.6 墙身做法21.7 门窗做法21.8 所用材料2第2章 结构布置和计算简图3第3章 荷载计算53.1 恒载计算53.1.1 屋面框架梁线荷载标准值53.1.2 楼面框架梁线荷载标准值53.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值63.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值63.2 活荷载计算83.2.1 屋面活荷载83.2.2 楼面活荷载83.3 风荷载计算93.4 地震作用计算103.4.1 重力荷载代表值计算103.4.2 框架刚度计算123.4.3 结构基本周期的计算143.4.4 多遇水平地震作用标准值计算143.4

7、.5 横向框架弹性变形验算15第4章 内力计算164.1 恒荷载作用下的内力计算164.2 活荷载作用下的内力计算214.3 风荷载作用下的内力计算244.4 水平地震作用下的内力分析27第5章 内力组合30第6章 截面设计316.1 梁的配筋计算316.1.1 边跨梁配筋计算316.1.2 中跨梁配筋计算336.2 框架柱配筋计算336.2.1 框架柱的纵向受力钢筋计算336.2.2 斜截面受剪承载力计算35第7章 楼板设计与计算417.1 屋面板计算417.1.1 荷载计算417.1.2 按弹性理论计算417.2 楼面板计算427.2.1 荷载计算427.2.2 按弹性理论计算427.2.

8、3 截面设计44第8章 楼梯设计458.1 梯段板计算458.1.1 荷载计算458.1.2 截面设计458.2 平台板计算468.2.1 荷载计算468.2.2 截面设计468.3 平台梁计算478.3.1 荷载计算478.3.2 内力计算478.3.3 截面计算47第9章 基础设计499.1 设计资料499.2 基础梁配筋计算499.3 翼板的承载力计算559.3.1 边基础翼板的承载力计算559.3.2 中基础翼板的承载力计算55结 论57致 谢58参考文献59附 录60前 言 毕业设计大学四年最后的实践性演练，对我们的综合素质和毕业后实际工作能力、适应社会能力的提高有着不可忽视的作用。

9、在毕业设计过程中，能系统化的运用头脑里的知识框架，充分调动工作积极性，以及操作制图能力等。本次设计为钢筋混凝土框架结构，其中主要包括建筑设计和结构设计。遵循由建筑到结构，再到基础的设计过程。建筑设计根据地形及周边环境，合理布置建筑总平面，综合考虑各个部分的具体使用要求，统筹相互间的关系和位置，使建筑各部分人流组织通畅，建筑流线简捷、明确，以取得良好的使用效果、景观效果和经济效果。然后进行立面造型、剖面设计。结构设计包括确定结构体系与结构布置、根据经验对构件初估、确定计算单元计算模型及计算简图、荷载计算、内力计算、基础设计等内容。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

10、软件如PKPM的校正。设计时尽量做到安全、经济、适用的要求。通过本次毕业设计，涉猎了大量的知识，查阅资料的能力大大提高，手工绘图，上机制图的能力也逐渐巩固，由于时间相对紧张，让自己能够更加充分合理的利用时间，使自己能更加有信心面对将来的工作和学习，做好迎接未来挑战的准备。第1章 设计资料1.1 工程概况山东东营华凌科技公司办公楼，建筑总面积约为3000m2。采用钢筋混凝土框架结构，四层。1.2 设计标高室内设计标高0.00m，相当于绝对标高6.00m，室内外高差450mm。1.3 气象资料夏季室外计算温度：34.5，绝对最高温度：40，冬季室外计算温度：-9，绝对最高温度：-22，最大降雨量：

11、300mm，基本风压：0.45kN/m2，主导风向：冬季：西北，夏季：东南。基本雪压：0.2kN/m2 ，最大冻深：500mm。1.4 工程地质资料 地基允许承载力R=90kN/m2，土类型为粉质粘土，类场地，最高地下水位：自然地面以下1.2m；地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀。1.5 抗震烈度抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，类场地，设计地震分组为第二组。1.6 墙身做法外墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块：厚240mm；内墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块：厚200mm。1.7 门窗做法门厅处为铝合金门窗，其他均为木门、铝合金窗。1.8 所用材料混凝土C25：，；HPB235级钢筋：

12、；HRB335级钢筋：，=0.55。第2章 结构布置和计算简图结构平面布置如图2-1所示。各梁柱截面尺寸如下：图 2-1 结构平面布置边跨梁：，取，。中跨梁：，取，。纵向框架梁：，取，。柱:=，取。板厚：，取。结构计算简图如图2-2所示。底层层高为4.15m，各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2-2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。AB、CD跨梁：BC跨梁：上部各层柱：底层柱：注：图中数字为线刚度，单位：图 2-2 结构计算简图第3章 荷载计算3.1 恒载计算3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值 4厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 0.00410

13、=0.0420厚1:3水泥砂浆保护层 200.02=0.4水泥珍珠岩（最薄40mm）2%找坡 0.1244=0.496100厚憎水膨胀珍珠岩 0.14=0.4100厚现浇楼板 250.1=2.520厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.415mm厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24屋面恒载 4.476边跨框架梁自重 0.250.625=3.75梁侧粉刷 2（0.6-0.1）0.0217=0.34边跨框架梁总重 4.09边跨框架梁自重 0.250.425=2.5梁侧粉刷 2（0.4-0.1）0.0217=0.204中跨框架梁总重 2.704因此作用在顶层框架梁的线荷载为： 3.1.2 楼

14、面框架梁线荷载标准值 水磨石地面 0.65100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.515mm厚纸筋石灰抹底 0.01517=0.255楼面恒载 3.405边跨框架梁及梁侧粉刷 4.09边跨填充墙自重 0.25.5（3.6-0.6）=3.3填充墙粉刷自重 （3.6-0.6）0.02217=2.04中跨框架梁及梁侧粉刷 2.704 因此作用在中间层框架梁的线荷载为： 3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5 边柱纵向框架梁粉刷 （0.4-0.1）20.024.217=0.8568 1000高女儿墙自重 10.244.25.5=5.544 100

15、0高女儿墙粉刷 4.20.02172=2.856框架梁传来屋面自重 4.22.14.4760.5=19.739顶层边节点集中荷载 中柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5中柱纵向框架梁粉刷 0.8568纵向框架梁传来屋面自重 0.54.24.2/24.476=19.739 0.5(4.2+4.2-2.6)1.34.476=16.875顶层中节点集中荷载： 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 10.5边柱纵向框架梁粉刷 0.8568铝合金窗自重 2.42.30.5=2.76窗下墙体自重 0.93.80.245.5=4.5144窗下墙体粉刷 0.90.0221

16、73.8=2.3256窗边墙体自重 1.42.30.245.5=4.2504窗边墙体粉刷 1.40.0222.317=2.1896框架柱自重 0.40.43.625=14.4框架柱粉刷 0.920.023.617=1.1261纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016中间层边节点集中荷载 中柱纵向框架梁自重 10.5 中柱纵向框架梁粉刷 0.8568内纵墙自重 （3.6-0.4）0.24.25.5= 14.784墙粉刷 （3.6-0.4）0.022174.2=9.1392扣除门洞重加上门重 -2.11(1.78-0.2)=-3.318框架柱自重 14.4框架柱粉刷

17、0.021173.6=1.224纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016 0.5(4.2+4.2-2.6)1.33.405=12.837中间间层中节点集中荷载 恒载作用下的计算简图如图3-1所示。图 3-1 恒载作用下的计算简图3.2 活荷载计算3.2.1 屋面活荷载 3.2.2 楼面活荷载 活荷载作用下的结构计算简图如图3-2所示。图 3-2 活载作用下的计算简图3.3 风荷载计算 风压标准值计算公式为（3-1）因结构高度H=14.85m30m，可取=1.0；=1.3；=0.45。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表3-1所示。其中z为框架

18、节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图3-3所示。表3-1 风荷载计算层次Z（m）（kN/m2）A（m2）（kN）41.01.314.850.4511.760.745.0931.01.311.250.4515.120.746.5521.01.37.650.4515.120.746.5511.01.34.050.4516.0650.746.95图 3-3 风荷载作用下的结构计算简图3.4 地震作用计算3.4.1 重力荷载代表值计算 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为： 屋面梁处：=结构和构件自重+50%雪荷载 楼面梁处：=结构和构件自重+50%活荷载 其中结

19、构和构件自重取楼面上下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层一半）的结构和构件自重，各质点的重力荷载代表值及质点高度如图3-4所示。图 3-4 质点重力荷载代表值及质点高度各层荷载为：=屋面恒载+0.5屋面雪荷载+屋盖纵横梁自重+屋面下半层的柱及墙体自重+女儿墙自重=4.47642.2417.04=3221.69=0.241(16.8+42)25.5+0.02(0.24+2)(16.8+42)217=244.80=0.217.0442.24=143.95=0.40.425(1.8-0.1)42=285.6=0.2525(0.6-0.1)(7.02-0.4)21+0.022(0.6-0.1)(7.02

20、-0.4)2117+0.2525(0.6-0.1)(7.2-0.1-0.12)+ 0.022(0.6-0.1)(7.2-0.1-0.12)17+0.2525(0.4-0.1)(2.4-0.2)11+0.022(0.4-0.1)(2.4-0.2)1117+0.2525(0.4-0.1)(4.2-0.4)28+0.022(0.4-0.1)(4.2-0.4)1728+0.2525(0.4-0.1)(4.2-0.2-0.28)8+0.022(0.4-0.1)(4.2-0.2-0.28)817+0.2525(0.7-0.1)(8.4-0.4)2+0.022(0.7-0.1)(8.4-0.4)217=43

21、4.4375+47.2668+21.8125+2.3732+45.375+4.9368+199.5+21.7056+55.8+6.071+60+6.528=905.80=0.2(1.8-0.6)(7.02-0.4)115.5+0.022(1.8-0.6)(7.02-0.4)1715+0.24(1.8-0.6)(7.02-0.4)45.5+0.2(1.8-0.6)(7.2-0.1-0.12)5.5+0.022(1.8-0.6)(7.2-0.1-0.12)17+0.24(1.8-0.4)(4.2-0.4-2.4)145.5+0.24(1.8-0.4)(4.2-0.2-2.4-0.28)45.5+0

22、.24(1.8-0.4)(2.4-0.2-1.5)5.52+0.022(1.8-0.4)(2.4-0.2-1.5)172+0.2(1.8-0.4)(4.2-0.4)135.5+0.2(1.8-0.4)(4.2-0.2-0.28)35.5+0.022(1.8-0.4)(4.2-0.4-2.4)1417+0.02(1.8-0.4)(4.2-0.2-0.28)2174+0.022(1.8-0.4)(4.2-0.4)1713+0.022(1.8-0.4)(4.2-0.2-0.28)173+0.2(1.8-0.7)(8.4-0.4)5.5+0.022(1.8-0.7)(8.4-0.4)17+0.24(1

23、.8-0.7)(8.4-0.4-4.8)5.5+0.022(1.8-0.7)(8.4-0.4-4.8)17=96.122+81.029+41.944+9.214+5.696+36.221+9.757+76.076+17.186+18.659+14.166+47.029+10.624+9.68+5.984+4.646+2.394+2.587+1.333=490.35=+0.5+=3221.69+244.80+0.5143.95+905.8+285.6+490.35=5220.22同理得：=5984.88=6132.683.4.2 框架刚度计算考虑到现浇楼板的作用，中框架梁，边框架梁（为不考虑楼板

24、翼缘作用的梁截面惯性矩）。计算过程表3-2、3-3、3-4所示。表 3-2 梁的刚度类别砼强度等级截面跨度惯性矩边框架中框架(m)L(m)(10-3m4 )(10-3m4 )(kNm)(10-3m4 )(kNm)边跨梁C250.250.67.024.56.752.699.03.59中跨梁C250.250.42.61.331.9952.152.662.86注：表 3-3 柱的刚度层号砼强度等级截面高度惯性矩线刚度K(kN/m)(m)H(m)(kNm)边框架边柱（）2-4C250.40.43.62.131.661.620.4486.8914.152.131.441.870.6126.14边框架中柱

25、（）2-4C250.40.43.62.131.662.920.5939.1214.152.131.443.360.727.23中框架边柱（）2-4C250.40.43.62.131.662.160.5197.9814.152.131.442.490.6666.68中框架中柱（）2-4C250.40.43.62.131.663.890.6610.1514.152.131.444.480.7697.12表 3-4 框架总刚度层号(kN/m)(kN/m)2-427.5636.48135.66172.5537.225124.5628.92123.56131.2430.8283.4.3 结构基本周期的计

26、算 本楼的主体总高度为14.85m，且楼房的质量和刚度可采用底部剪力法计算水平地震作用，为此必须先确定其基本周期。现用能量法计算，并考虑非承重填充墙刚度的影响，取折减系数。其计算过程列于表3-5。表 3-5 能量法计算基本周期层号(kN/m)=(m)45220.2237.2250.01400.1660866.333143.77435984.8837.2250.03010.1519909.305138.15425984.8837.2250.04620.1218729.15488.83516132.6830.8280.07570.0757463.96335.10123322.7-0.1660-29

27、68.755405.864得，=20.6=0.444s3.4.4 多遇水平地震作用标准值计算7度第二组地震和类场地，s。 =0.444s1.4s所以不考虑顶部附加水平地震作用，结构的总重力荷载为23322.7，所以底部剪力为各楼层水平地震作用标准值按下式计算（3-2）楼层的地震作用标准值 和地震剪力标准值 的计算如表3-6。表 3-6 地震作用标准值和地震剪力标准值层次45220.2214.9578042.29517.76517.7635984.8811.3567928.39450.66968.4225984.887.7546382.82307.721276.1416132.684.15254

28、50.62168.85144523322.7-217804.11445-3.4.5 横向框架弹性变形验算多遇地震作用下，横向框架层间的弹性验算结果列于表3-7，其中楼层间的地震剪力应取标准值。表 3-7 层间弹性位移计算层号层间剪力层间刚度层高4517.7637.2251.3913.61/25881/5503968.4237.2252.6023.61/138421276.1437.2253.4283.61/10501144530.8284.6874.151/885从表中验算知，故多遇水平地震作用的变形验算满足要求。第4章 内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算以一榀中框架为例，恒载作用下的内力

29、计算采用分层法，这里以顶层为例说明分层法的计算过程，其他层（中间层、底层）计算过程与顶层相同。中柱的线刚度采用框架梁柱实际线刚度的0.9倍，按照固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效为均布荷载。顶层等效均布荷载为：用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kNmkNmkNm标准层等效均布荷载为： 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kNmkNmkNm表 4-1 分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算结果（kN/m）节点单元ABG分配 系数位置A下柱A上柱AB端BA端B下柱B上柱BG端GB端顶层0.294-0.70

30、60.5510.229-0.22-中间层0.2270.2270.5460.4480.1860.1860.18-底层0.2290.2210.550.4510.1880.1810.18-固端 弯矩顶层-82.2682.26-5.62-2.81中间层-88.5488.54-4.64-2.32底层-88.5488.54-4.64-2.32弯矩分配法计算过程如图4-1，计算所得结构顶层弯矩图见图4-2。图 4-1 弯矩分配法计算过程图 4-2 顶层弯矩图将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架在恒载作用下的弯矩图。叠加后框架内各节点弯矩不一定达到平衡，为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，

31、修正后恒载作用下的弯矩图如图4-3所示。并求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-4所示。考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，跨中弯矩乘以1.1的系数，以备内力组合时用。图 4-3 弯矩图（单位：kNm）图 4-4 梁剪力、柱轴力图（单位：kN）4.2 活荷载作用下的内力计算以一榀中框架为例，用分层法计算。 顶层等效均布荷载为：用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kNmkNmkNm 标准层等效均布荷载为：用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：kNmkNmkNm将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架在恒载作用下的弯矩图。

32、叠加后框架内各节点弯矩不一定达到平衡，为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后恒载作用下的弯矩图如图4-5所示。并求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-6所示。考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，跨中弯矩乘以1.1的系数，以备内力组合时用。图 4-5 弯矩图（单位：kNm）图 4-6 梁剪力、柱轴力图（单位：kN）4.3 风荷载作用下的内力计算以一榀中框架为例，内力计算采用D值法，以左风为例计算，右风符号相反。计算过程如表4-2、4-3、4-4所示。表 4-2 风荷载作用下边柱的弯矩和剪力层号边柱剪力K45.090.221.12.160.452.21.8311.64

33、0.222.62.160.4585.04.2218.190.224.02.160.57.27.2125.140.235.82.490.5510.913.3表 4-3 风荷载作用下中柱的弯矩和剪力层号中柱剪力K45.090.281.43.890.452.82.3311.640.283.33.890.55.95.9218.190.285.13.890.59.29.2125.140.276.74.480.52613.314.7表 4-4 梁端弯矩和柱轴向力标准值层次边跨梁中跨梁柱轴力边柱中柱42.20-1.82-0.571.15-1.15-0.890.570.3236.27-5.35-1.663.5

34、4-3.54-2.722.231.38211.10-9.51-2.946.33-6.33-4.875.163.32116.89-13.93-4.398.79-8.79-6.769.555.69注：弯矩单位为（kNm），力的单位为（kN）最后绘制风荷载作用下框架的弯矩图（图4-7）及风荷载作用下的框架梁剪力、柱轴力图（图4-8）。图 4-7 风荷载作用下的框架弯矩图（kNm）图 4-8 风荷载作用下的框架梁剪力、柱轴力图（kN）4.4 水平地震作用下的内力分析一般情况下，只按楼层地震剪力标准值分析求得梁的柱内力标准值即可，但也可采用楼层剪力标准值直接分析求出内力标准值，供以后内力组合之用，现采用

35、后一方法。以一榀中框架为例，将楼层地震剪力标准值按各柱的D值分配求得各柱的剪力标准值，近似按各楼层水平地震作用为倒三角形分布情形确定各柱的反弯点，计算柱端的弯矩标准值。根据节点平衡条件，将节点处逐段弯矩之和按节点两侧梁的线刚度按比例分配，求得梁端标准值。然后计算梁端的地震剪力标准值，并由节点两侧梁端剪力标准值之差求得柱的地震轴向力标准值，计算结果分别列于表4-5、4-6、4-7。以左震为例计算，右震符号相反。表 4-5 水平地震作用下边柱的弯矩和剪力层号边柱层间剪力K4517.760.02111.12.160.4522.018.03968.430.02120.82.160.45840.534.

36、221276.150.02127.42.160.549.249.2114450.02231.32.490.5558.571.5表 4-6 水平地震作用下中柱的弯矩和剪力层号中柱层间剪力K4517.760.02714.13.890.4528.022.93968.430.02726.43.890.547.547.521276.150.02734.83.890.562.662.6114450.02536.24.480.52671.279.0表 4-7 梁端地震弯矩和柱地震轴向力的标准值层号边跨梁中跨梁柱轴力边柱中柱421.98-18.07-5.7011.33-11.33-8.725.73.01355

37、.15-46.91-14.5430.93-30.93-23.7920.2412.26283.12-70.93-21.9446.99-46.99-36.1442.1926.461105.82-87.56-27.5555.43-55.43-42.6469.7341.56注：弯矩单位为（kNm），力的单位为（kN）最后绘制地震作用下的框架弯矩图（4-9）及地震作用下的框架梁剪力、柱轴力图（4-10）。图 4-9 地震作用下的框架弯矩图（kNm）图 4-10 地震作用下的框架梁剪力、柱轴力图（kN）第5章 内力组合根据上节内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中由于对称性，每层有五个控制截面，即图5-1所示梁中的1、2、3、4、5号截面。柱则分为边柱和中柱（即A柱、B柱），每个柱每层有两个控制截面，故柱的控制截面编号为1、2、3、4、5、6、7、8号截面，如图5-1所示。内力组合表见附录。图 5-1 框架梁柱各控制截面第6章 截面设计根据内力组合结果，即可选择各截面的最不利内力进行截面配筋计算。6.1 梁的配筋计算 混凝土C25，钢筋HRB335级，