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1、本科毕业设计 河南省郑州市企业办公楼的设计学 院:城市建设学院专 业:土木工程学 号:1162学生姓名:郑健指导教师:唐红日 期:二一七年六月摘 要本设计的题目是：河南省郑州市企业办公楼的设计，结构建筑规模为6层框架结构，各层层高（底层层高）,建筑物总高度为 ,总建筑面积为。对本课题的研究将分为毕业实习、建筑设计、结构设计、毕业设计整理四个方面。毕业实习阶段，收集必要的设计原始资料，做好设计前的调查研究工作，参考同类型设计的文字及图纸资料。学习有关的国家法规及规范。建筑设计分为初步设计及施工图设计两个阶段，在此阶段将拟定建筑方案，确定建筑使用的材料及做法，确定建筑的总体形状及各种尺寸，绘出平、
2、立、剖、总平面图、详图、写出施工说明并列出门窗明细表。结构设计阶段主要是进行结构计算简图的确定、荷载计算、内力分析、内力组合、梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等；毕业设计整理阶段则是对毕业设计所需资料的装订，按学校毕业设计条例及教研室实施细则整理毕业设计成果，做好毕业答辩准备工作。关键词： 结构设计； 框架结构； 荷载； 配筋Abstract This design topic is the design of Zhengzhou city enterprise office building, construction scale of 6 storey
3、frame structure, each layer of (bottom height , the buildings height is , and the total construction area are .The study on this subject will be divided into graduation practice, architectural design, structural design, from four aspects of the design of finishing. The graduation practice stage, col
4、lecting the original design information necessary to do research work, before the design, drawings and documents with reference to the text type design. Learn about the national regulations and architectural design specifications. The design of the two stages of preliminary design and construction d
5、rawing, this stage will draw the construction plan, determine the use of materials and construction practices, to determine the overall shape and size, building paint Ping, Li, section, general layout, construction details, write instructions and lists the windows list. The structure design stage is
6、 mainly determined. The structure calculation diagram load calculation, internal force analysis, the combination of internal forces, beam, column reinforcement, plate design, stair design, foundation design and construction drawing design; finishing The stage is the information needed in the graduat
7、ion design of binding rules for the implementation of the graduation design according to the school regulations and the Department of finishing the design results, make preparations for the graduation replyKeywords: Structural Design; Frame work; Load; Reinforcement目录绪论41 设计依据5 建筑施工图设计依据5 结构设计依据52 结
8、构布置5 建筑设计资料5 结构布置及结构选型6 结构平面布置6 结构构件截面尺寸和材料选择7 确定框架计算简图7 荷载标准值计算9 恒荷载计算10 活荷载计算13 风荷载计算15 地震作用计算16 框架侧移计算223 内力分析23 恒荷载作用下的内力分析23 活荷载作用下的内力分析28 风荷载作用下的内力分析32 地震水平作用下的内力分析34 重力荷载代表值作用下的内力分析364 内力组合365 结构设计40 梁柱截面设计40 框架梁截面设计40 框架柱截面设计45 屋面板、楼板设计49 屋面板设计49 楼面板设计52 基础设计55 A柱基础设计55 中柱联合基础设计59 基底垫层设置62 楼
9、梯设计62 设计参数62 梯段板(TB)计算62 平台板设计64 平台梁设计64参考文献66致谢67绪论对于土木工程专业本科生而言，毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本毕业设计题目为河南省郑州市某企业办公楼的结构设计。在毕业设计前期，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，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，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
10、衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、计算书的书写以及外文的翻译，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、天正等绘图软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。在设计过程中我严格按照现行建筑设计规范和现行结构设计规范进行设计，并取一榀框架进行内力配筋计算，绘制建筑施工图和结构施工图，在设计的过程中我还参考了有关的教材和图集，房屋建筑学、混凝土结构、建筑抗震设计等，框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为
11、主，辅以一些计算软件的校正。由于我们的水平有限和经验的缺乏，以及资料的不足，敬请各位老师批评指正。1 设计依据 建筑施工图设计依据(1)民用建筑设计通则(GB503522005)；(2)建筑设计防火规范(GB500162014)；(3)屋面工程技术规范(GB503452012)；(4)房屋建筑制图统一标准(GB/T500012010)；(5)建筑装饰工程施工及验收规范(GB502102001)；以及相关现行的规范和图集。 结构设计依据(1)建筑结构荷载规范(GB500092012)；(2)混凝土结构设计规范(GB500102010)；(3)建筑抗震设计规范(GB500112010)；(4)建筑
12、地基基础设计规范(GB500072011)；(5)建筑结构可靠度设计统一标准(GB500682001)；(6)高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32010)；以及相关现行的规范和图集。2 结构布置 建筑设计资料(1) 设计题目：河南省郑州市某企业办公楼的结构设计 (2)建设地点：郑州市(3)建筑规模：6层框架结构，各层层高（底层层高）,建筑物总高度为 ,总建筑面积为。(4)设计标高：室内设计标高为，室内外高差为，基础顶面距离室外地面，基础采用柱下独立基础。(5)主要建筑装修做法：墙身做法：墙做法为240mm 厚加气混凝土砌块 采用M5混合砂浆砌筑 内外墙粉刷均为20mm厚1:3混合砂浆女儿墙墙
13、高 楼面做法：楼面为30mm厚细石混凝土 屋面做法(自上而下)：30mm厚细石混凝土保护层 20mm厚1：3水泥砂浆找平层100140mm厚1:8 水泥珍珠岩保温(2%找坡)30mm厚1：3 水泥砂浆找平层顶棚做法：10mm厚混合砂浆抹灰(6)工程地质资料本建筑场地类别为类。拟建场地地形平坦，土质分布具体情况见表表 建筑地层一览表序号岩土深度土层深度（m）厚度范围（m）地基土承载力（kPa）压缩模量（mPa）1杂填土-2粉土2003中粗砂3004砾砂350(7)使用活荷载基本风压w0=m2 (地面粗糙程度按C类)基本雪压s0=m2 (设计使用年限为50年)上人屋面活荷载为m2教室楼面，卫生间楼
14、面，走廊均为m2 楼梯活荷载为m2抗震设防烈度为6度，基本地震加速度值 结构布置及结构选型 结构平面布置一、建筑结构方案：对于建筑物的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构和桩基础，具体见结构施工图。二、平面组合：对于办公楼来说，首先要保证其用途，并且符合经济合理的要求，在平面布置上符合抗震和消防的要求，已经在办公楼适合的位置设置抗震缝。在消防方面，楼梯的布置和走廊的长度、宽度均已符合设计规范要求。三、交通组织及防火疏散设计：在垂直的交通方面，在适合的位置都已设置了楼梯，并加设了消防通道。考虑到防火疏散的要求，办公楼楼的走廊适当的放宽。四、 采光通风：根据该建筑物的性质，将窗台安排到离地面9
15、00mm的高度，以保证有足够的采光和通风 结构构件截面尺寸和材料选择(1) 主要构件选型梁板柱和楼梯形式：现浇钢筋混凝土墙体：办公楼外墙、内墙均采用加气混凝土砌块砌筑、外墙厚240mm，内墙厚200mm，女儿墙为240mm厚蒸压粉煤灰砖墙，高为 （2）材料选择所有现浇混凝土构件混凝土强度等级均为C35。主要受力钢筋为HRB335钢筋。分布筋和箍筋为HPB300钢筋。主要材料自重：a、钢筋混凝土：25KN/M3；b、混合砂浆：17KN/M3；c、加气混凝土砌体：M3；d、蒸压粉煤灰砖：19KN/M3；e、改性沥青防水卷材：M3；f、门：M3；g、铝合金窗：M3。（3）梁尺寸初步估算AB、CD跨主
16、梁：h=（1/12-1/8)l=（1/12-1/8)*7000=583875mm取h=650mm b=（1/3-1/2)h=（1/3-1/2)*650=217325mm取b=250mmBC跨主梁：取h=350mm，b=250mm纵向框架梁：h=（1/12-1/8)l=（1/12-1/8)*7000=583875mm取h=650mm ，b=250mm（4）柱尺寸初步估算对于多层框架，无论从受力的角度，还是柱的净高而言，都以底层最为不利。底层层高，柱截面高度取h=（1/15-1/20)H=(1/15-1/20)*4500=225-300mm。又对于抗震设防烈度为六度。房屋高度为30m，即抗震等级为
17、三级的框架结构，为保证柱要足够的延性，需要限制柱的轴压比，柱截面面积应该满足：，其中，预估轴力NV=(q取14KN/M2，n为6层，S为底层中柱的最大负荷面积，S=(7+7)/2*+7)/2=,N= 则A*6*14/*=,bc=hc=493mm 综合考虑取,bc=hc=550mm 确定框架计算简图作为毕业设计，本工程依据结构平面布置图仅选取一榀框架进行计算，其位置选定为结构平面图中的第轴线，梁的计算跨度取为梁两端柱几何中心线之间的距离。底层柱计算高度从基础顶面算至一层板顶。基础埋深收线应该满足地基承载力的要求，其次在构造上应该满足如下条件：基础埋深不小于建筑物总共高度的1/5。本建筑基础类型为
18、柱下钢筋混凝土独立基础，按照设计资料提供的地质条件，基础埋深为15=，取基础埋深为。假设基础高度为，则底层柱高为H1=+层柱的计算高度为H=。框架计算简图如图所示（其中计算长度l0为两柱中心线间的距离） 图 框架计算简图(2)计算几何参数计算梁截面惯性矩时，因楼板和梁整浇在一起，刚度增加，所以应对梁的惯性矩予以修正(中框架为2I0；边框架为。其中I0为不考虑梁翼缘作用的梁截面惯性矩)。各杆件截面的惯性矩(a)梁(b)柱各杆件的线刚度(a)梁 (b)柱为了计算简便，在计算其他参数时一般采用相对线刚度。如令BC 跨梁的线刚度为1，则其他梁、柱相对BC 跨梁的线刚度相对值可算出。梁、柱的相对线刚度计
19、算出来后，将其标在框架计算简图相应的位置(如图中括号里的数据所示)。 荷载标准值计算本设计计算单元中现浇板均为双向板，板的荷载传递如图所示，板面传递给框架梁和节点的恒载均按此受荷面积计算，框架梁节点的受荷面积如图所示，其中边节点（A、D轴线）的受荷面积为： 中节点（B、C轴线）的受荷面积为： 图 板面荷载传递平面图 图 框架节点集中荷载受荷面积 恒荷载计算(1)作用在框架梁上的分布荷载屋面结构层 30mm厚细石混凝土保护层 24=m2三毡四油防水层 m220mm厚1：3水泥砂浆找平层 20=m2 120150mm厚1:8水泥珍珠岩保温(2%找坡) +/2=m2100mm厚钢筋混凝土板 25=m
20、215mm厚混合砂浆抹灰 17=m2合计 m2楼面结构层30mm厚细石混凝土 24=m2100mm厚现浇钢筋混凝土板 25=m210mm厚混合砂浆抹灰 17=m2合计 m2（2）框架梁自重(含粉刷)（a）边跨(AB、CD 跨)框架梁自重25+2（b）中跨(BC 跨)框架梁自重25+2（3）作用在顶层框架梁上的线荷载荷载作用下顶层框架计算简图如图所示AB跨（CD）框架梁自重梯形荷载(峰值)： 屋面框架梁上的梯形和三角形荷载可等效为均布荷载，其中等效系数为： 等效后顶层框架上均布恒载计算如图所示 图恒载作用下顶层框架计算简图 图顶层框架等效均布荷载计算简图AB跨（CD跨）： BC跨： （4）楼面横
21、梁竖向线荷载计算 楼面恒载合计: m2 边跨AB跨（CD跨）梁自重 ： m 中跨BC跨梁自重： m 边跨梁上墙体自重： （）=m 边跨梁上墙体粉刷自重： （）217=m 梁自重合计： m 作用在楼面层框架梁上的线荷载 梁重+墙重： 板传来的荷载（峰值）： 楼面框架梁上等效均布荷载计算如下（同屋面梁） AB跨（CD跨): BC跨：（5） 屋面框架节点集中荷载计算A(D)轴线节点荷载 A(D)轴线纵向梁自重（梁重+粉刷层重）： *25+（）*2*17= 1000mm高女儿墙自重（梁重+粉刷层重）： *19+*2*17= A(D)轴线纵向梁传来的屋面板自重： 2)2*= 则顶层边节点A(D)轴线节点
22、集中荷载： B(C)轴线节点荷载 B(C)轴线纵向梁自重（梁重+粉刷层重）： *25+（）*2*17= 1000mm高女儿墙自重（梁重+粉刷层重）： *19+*2*17= B(C)轴线纵向梁传来的屋面板自重： 2)2*+*2)*= 则顶层边节点B(C)轴线节点集中荷载： (6) 楼面框架节点集中荷载计算A(D)轴线节点荷载 A(D)轴线纵向梁自重（梁重+粉刷层重）： 铝合金窗： *= A(D)纵向梁上墙体自重（墙重+粉刷层重）：）*（ A(D)轴线纵向梁楼面自重： 2)2*= 则中间层边节点A(D)轴线节点集中荷载： B(C)轴线节点荷载 B(C)轴线纵向梁自重（梁重+粉刷层重）： 扣除门洞部
23、分墙体重： *= *= B(C)纵向梁上墙体自重（墙重+粉刷层重）：）*（ B(C)轴线纵向梁楼面自重： 2)2*+*2)*= 则中间层边节点A(D)轴线节点集中荷载： 本层柱自重： *25= 底层柱重：*25= 恒载作用下结构计算简图如图(a)所示。 对于作用在框架梁上的梯形荷载，为了计算简便可按竖向荷载相等的原则，把梁上的荷载转化为等效的均布荷载，等效结果见图（b）所示。图（a）恒载作用下框架计算简图 图（b）框架等效均布荷载计算简图 活荷载计算(1)活荷载取值：查建筑结构荷载规范(GB50009-2012)，上人屋面活荷载为 kN/m2，教师楼面、走廊、卫生间均为m2，楼梯 kN/m2。
24、因为活荷载取值均小于 kN/m2，故可采用活荷载满布计算。 （2）屋面框架梁上竖向线荷载计算峰值计算 AB、CD 跨： BC跨： 等效荷载计算 AB、CD 跨： BC跨： （3）楼面框架梁上竖向线荷载计算 峰值计算 AB、CD 跨： BC跨： 等效荷载计算 AB、CD 跨： BC跨： （4）屋面框架节点集中荷载计算顶层A(D)节点集中荷载： 顶层B(C)节点集中荷载： （5）楼面框架节点集中荷载计算中间层A(D)节点集中荷载： 中间层B(C)节点集中荷载：活载满布情况下框架计算简图如图所示。图（a）活载作用下框架计算简图 图（b）框架等效均布荷载计算简图 风荷载计算风荷载计算单元为宽，沿竖向分
25、布的单位面积荷载计算公式为：其中，基本风压w0=m2。分迎风面和背风面计算分布荷载，然后转化成节点荷载。由荷载规范查得风载体型系数： =(迎风面) =(背风面)根据建筑结构荷载规范对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋和基本自振周期T1大于 的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。而本工程的高度为30 m，故风振系数=。根据地面粗糙度为C类，可查得风压高度变化系数如表：其中，均布荷载：表 风荷载计算层数高度Z（m）Z/Hzq1(z)(kN/m)q2(z)(kN/m)(s=(s=623 5 4 3 2 15 由上表可得风荷载沿房屋高度的分布如下图 示。在框架
26、分析时，应按静力等效原理将分布荷载转化为节点集中荷载，等效转化具体计算过程如下： (对于顶层，要把高的女儿墙考虑进去)等效集中荷载作用下框架计算见图 所示。图风荷载沿高度分布（kN/m） 图等效节点集中风荷载（kN） 地震作用计算(1)重力荷载代表值计算重力荷载代表值是指一个变形缝范围内楼层所有恒荷载与活荷载标准值的组合值，即恒荷载+活荷载。具体计算结果如下：柱自重统计第26层各层柱自重及抹灰： 4025+10=第1层柱自重及抹灰： 4025+4010=梁自重统计第16层各层梁自重及抹灰：350mm高梁：10 =650mm高梁：20 =4（7+7+）25+21721 +2 合计 墙体门窗重第2
27、6层墙体门窗总重：A轴线外墙重：外墙抹灰： 2外墙窗重： 213=合计 B轴线内墙重： 内墙抹灰： 2 内墙门窗重： 12=合计 C轴线与B轴线相同，均为D轴线与A轴线相同，均为。轴线、外墙重：外墙抹灰：2外墙窗重： 22=合计 轴线内墙自重及抹灰：8轴线内墙自重：8内墙抹灰： 217门重： 2=合计： 其他位置内墙自重：872+7（）2=故26层墙体门窗总重为：2+2+2+6+2+=为便于计算：取底层墙体总重与标准层相同，即第一层墙体门窗总重为1#楼梯间恒荷载统计表 楼梯参数踏步个数（个）踏步高（m）踏步宽（m）梯段宽（m)梯段长水平投影（m)223梯段斜板厚（m）梯段高（m）平台板总宽（m
28、）平台板厚度（m）平台梁尺寸300350梯段板荷载：踏步： 251/222+2217=斜板： 25+17)2=平台板荷载： 2+=平台梁荷载 栏杆自重 2=合计 2#楼梯恒载同1#楼梯取为,故楼梯总恒载为3=楼面层恒荷载(25层)楼梯所占面积 +2=荷载值 屋面恒荷载屋面层： =屋面女儿墙及压顶： 2+梁 柱 625+217 =墙 合计 活荷载统计屋面活荷载 +=楼梯间活荷载： (32+第25层楼面活荷载 +72) =经统计,各层重力荷载代表值为：G6=2+2+2+2)=G5=+=G2= G3= G4= G5 =G1=2+2+2+ = 所以各质点的重力荷载代表值如图(a)所示 (2)柱抗侧移刚
29、度D值的计算梁柱线刚度计算过程见表，D值计算见表表 梁柱线刚度计算构件截面（mm）跨度（m）EIbib梁74885715343柱6358339466表 梁柱D值计算线刚度K2-6层边柱16337中柱197521层边柱7560中柱8261(3)自振周期计算基本自振周期按经验公式计算：(4)计算底部剪力经判别场地类别为类，设计地震分组为第一组，得Tg=。本建筑按多遇地震6度设防设计，设计地震基本加速度为，水平地震影响系数最大值max=。因为TgT15Tg=，且建筑结构的阻尼比=，查地震影响系数曲线得地震影响系数 总横向水平地震作用标准值：(5)计算横向地震作用本工程条件符合底部剪力法计算，横向水平
30、地震作用计算步骤如下：因T1=，所以顶部附加地震作用系数n=0。质点i的水平地震作用标准值计算公式：每一层的水平地震作用计算过程见表。计算结果如图(b)所示。地震水平作用于整栋建筑物，应将地震作用按柱刚度转化到计算单元的那一榀框架上(轴线框架)，转化后地震作用下框架计算简图如图所示。表 水平地震作用计算层数654313211图重力荷载代表值及横向水平地震 图水平地震作用下框架计算简图 框架侧移计算层间弹性相对弹性转角验算过程见表。表 层间弹性相对弹性转角验算层数层间剪力Vi层间刚度(KN/M) 层间位移(m) 层高Hi层间相对弹性转角63608901/240053608901/13854360
31、8901/1029315393608901/83723608901/75011582101/500（层间相对弹性转角满足）由于有突出屋面的屋顶间(消防水箱、楼梯间)、女儿墙等，在采用底部剪力法时，它们的地震作用效应，宜乘以增大系数3，来考虑突出屋面附属结构的地震内力，但此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计入。突出屋面附属结构的地震作用效应:F8=故顶层层间剪力Vi=由表可见，最大层间弹性位移角发生在底层，其值为均满足要求，说明所选框架柱数量及截面满足工程要求。3 内力分析总的来说，作用于框架上的荷载分为两大类，即水平作用和竖向作用。对于一般多、高层建筑结构，可不考虑竖向作用和
32、框架侧移的相互影响，故可采用弯矩二次分配法计算。水平作用考虑框架节点转动，采用D值法分析。各种作用下的内力计算分述如下： 恒荷载作用下的内力分析(1)固端弯矩计算根据“结构力学”的知识，分别求出每层每跨梁在不同荷载形式作用下梁两端的固端弯矩，然后(注意考虑节点的偏心弯矩)进行叠加，总的固端弯矩标注于表中。各杆的固端弯矩为：(2)节点分配系数计算(以第六层A节点为例)(由图可以计算出)(3)弯矩分配、传递结构对称，取一半计算，具体计算过程和结果参见图(4)画内力图根据计算结果先画出各杆件弯矩图(如图所示)，括号里弯矩值为框架梁在恒荷载作用下经过调幅(调幅系数一般取，这里取后的弯矩，其中跨中弯矩是
33、在等效均布荷载作用下由平衡条件计算所得。杆件弯矩求出后按力的平衡可求出剪力和轴力，恒荷载作用下的框架内力如图所示。各跨两端剪力、轴力计算见表、剪力计算简图如图所示轴力计算公式如下：顶层： 柱顶轴力=梁端剪力+节点集中荷载 柱底轴力=柱顶轴力+柱自重其他层：柱顶轴力=上一层柱底轴力+梁端剪力+节点集中荷载 柱底轴力+柱顶轴力+柱自重 表梁端剪力计算表（恒载）层数边跨弯矩（kN/m）中跨弯矩（kN/m）边跨中跨654321 表柱轴力计算表（恒载）层数梁端剪力/kN节点集中荷载/kN柱轴力/kNA、D轴B、C轴A柱（D柱）B柱（C柱）654321(其中有公式：) 弯矩图（kN/m） 剪力图（kN）
34、轴力图（kN）图恒载作用下的内力 活荷载作用下的内力分析楼面活荷载作用位置具有随机性，因此计算内力时应该分析活荷载在不同位置作用下框架的内力，然后进行内力组合得出活荷载最不利位置下框架各杆件的内力。计算方法有两种：活荷载逐层逐跨布置法和最不利位置法。前面已述及，在楼面活荷载不大(小于等于 kN/m2)情况下可采用满布的方法，从而使计算过程得以简化，为减小误差，内力求出后将跨中弯矩乘以扩大系数，就能满足工程精度的要求。具体计算方法同恒荷载计算，计算过程和结果参见表，活荷载作用下的框架内力如图所示。各杆的固端弯矩为： 表梁端剪力计算表（活载）层数边跨弯矩（kN/m）中跨弯矩（kN/m）边跨中跨654321 表柱轴力计算表（活载）层数梁端剪力/kN节点集中荷载/kN柱轴力/kNA、D轴B、C轴A柱（D柱）B柱（C柱）654321
