沧州市某办公楼设计方案设计计算.doc

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1、毕业设计 沧州市某办公楼设计方案一学 号：姓 名：专 业：土木工程系 别：土木工程系指导教师：二一四年五月摘 要毕业设计是土木工程专业教学中的重要部分。其主要目的是培养学生综合应用所学基础理论和专业知识、基本技能，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、计算机应用和外文阅读能力。毕业设计特别应强调理论联系实际,提高学生分析、解决工程实际问题的能力,注重培养学生踏实、细致、严格、认真和吃苦耐劳的工作作风。通过毕业设计，使学生对一般工业与民用建筑的土建设计与施工内容有比较全面的了解,熟悉有关规范、规程、定额、手册和工具书，为今后独立工作打下基础。此毕业设计包括建筑设计和结构设计两部分。

2、本办公楼为六层钢筋混凝土框架结构，长49.2m，宽17.4m，高26.4m。本工程以手算优先，用结构专业辅助软件PKPM进行验算。根据配筋面积进行绘图。第轴框架为本次手算的任务，明确其计算简图与各个计算参数；然后根据建筑做法确定其所受的恒载、活载、风载、地震作用，计算梁、柱、板与基础的内力进行内力组合后得到各截面的控制内力；最后进行各结构构件的配筋计算。关键词：设计；荷载计算；框架结构；结构配筋。iABSTRACTGraduate design is the most important step in the teaching of Civil Engineering Major. Its

3、main purpose is to cultivate students ability of comprehensive application using their basic theory and professional knowledge, basic skills, and to further improve students ability of the engineering drawings, theoretical analysis, structural design, computer application and reading ability in fore

4、ign language. The graduation design must be paid great attention to link theory with practice and improve students capability of analysis and solving practical problem about engineering, it also emphasize to train students working style in down-to-earth effort, attentiveness, strict and hard-work. T

5、he graduation design enables students to understand construction design and construction contents of industrial and civil building comprehensively and also makes students familiar with relevant standards, procedures, quotas, manual and reference books, which make a foundation for the future work.The

6、 graduation design including two parts: building design and structure design. This office building is designed into six layer reinforced concrete frame structure, 49.2 m long, 17.4 m width, 26.4m high. This project is preferred to hand computation, with the help of auxiliary equipment software PKPM

7、to calculate the whole area of steel bar. The picture is drawled in accordance with the area of rebar frame.The framework is the task of the hand count, making its calculation diagram and all the calculated parameters clear; And then makes it to be sure that the constant load, live load, wind load,

8、earthquake effect, calculation beams and columns, board and foundation of the internal force redistribution of the force after each section of combination to get control internal force based on the construction practice; finally，The calculation of reinforcement to the structural members.Key words: S

9、tructural design;Load calculation;Reinforced concrete frame; Structural reinforcement.vi目 录摘 要iABSTRACTii目 录iii1绪论12工程概况22.1工程基本设计资料22.2设计简介22.3设计依据：22.4工程概况：22.5建筑设计方案32.5.1屋面工程32.5.2楼面工程32.5.3地面工程33结构布置方案43.1布置图43.2框架结构承重方案的选择43.3计算简图选取43.4柱尺寸的确定53.5梁尺寸确定63.6板厚确定64荷载统计74.1资料准备74.2恒载的计算84.3活载计算94.4

10、重力荷载代表值95横向框架侧移刚度计算115.1 横梁线刚度的计算115.1.1梁的线刚度115.1.2柱的线刚度115.1.3柱的侧移刚度126横向水平地震作用下框架结构侧移和内力计算136.1横向自振周期的计算136.1.1框架子振周期计算136.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算136.2水平地震作用下的位移计算146.3框架柱端计算156.3.1框架柱端剪力及弯矩156.3.2梁端弯矩剪力及柱轴力167横向框架竖向荷载的内力计算197.1 横向框架内力计算197.1.1计算单元197.1.2荷载计算197.2活载计算217.3弯矩分配与内力计算228横向框架内力组合328.1抗震等级

11、328.2框架梁内力组合及调整328.3框架柱内力组合338.3.1跨间弯矩计算338.3.2梁的内力组合表368.3.3柱的内力组合表419截面设计469.1 框架梁截面设计469.1.1梁的正截面受弯承载力计算469.1.3梁的斜截面受剪承载力验算609.2 框架柱截面设计619.2.1框架柱剪跨比和轴压比验算619.2.2柱正截面承载力计算619.2.3柱斜截面受剪承载力计算639.3框架变形验算659.3.1梁的极限抗弯承载力计算：659.3.2柱的极限抗弯承载力计算：6610基础配筋计算7210.1选取内力7210.2地基承载力验算7310.2.1按第一组荷载验算7310.2.2按第

12、二组荷载验算7310.3基础抗冲切验算（取设计值）7410.3.1柱与基础交接处受冲切承载力验算：7410.3.2基础第一变阶处7410.3.3基础底面配筋计算7411板式楼梯计算7611.1标准层楼梯计算：7611.1.1梯斜板7611.1.2截面设计：7711.1.3平台板计算7711.1.4平台梁计算：7811.1.5靠近墙平台梁7912雨篷设计8012.1荷载：8012.2荷载组合8012.3内力计算80结 论81致 谢82参考文献83北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）1绪论此次毕业设计我的做的课题为沧州市某政府办公楼设计，我要在设计过程中运用大学期间学到的各项知识，并利用EXCEL

13、、CAD、天正建筑、天正结构、PKPM等相关软件进行计算，通过这个过程我不仅能学到设计相关的知识，还能了解框架结构的特点和设计方法等。这对我以后的工作学习有很大的帮助。可以培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。要养成搜集资料和查阅资料的以及分析资料的习惯，锻炼自我外文翻译能力，毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养我们初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。本工程

14、为沧州市某政府办公楼，位于沧州市。主体为：钢筋混凝土框架结构，共六层，抗震设防烈度为7度，场地类别为类场地。基本风压：、基本雪压：。屋盖、楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构。依据建筑设计规范要求，贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则，充分考虑影响设计的各种因素，设计合理可行的建筑结构方案，包括确定层高，构件尺寸，柱网布置，房间布置等。在建筑方案设计的基础上，选取正确合理的结构形式、结构体系和结构布置。进而计算在竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，通过内力组合，选取最不利工况计算框架梁、柱配筋，绘制工程图纸，包括：主要建筑图、结构平面布置图，一榀框架配筋图等，整理结构计算书，形成较为完整的工

15、程结构设计文件。1032工程概况2.1工程基本设计资料沧州市某政府办公楼，拟建筑层数6层，建筑占地面积：876.96，总建筑面积5261.76平方米，设计使用年限为50年。结构形式钢筋混凝土框架结构。建筑物所在地区抗震设防烈度为7度，持力层为轻亚粘土，类场地。基本雪压0.40kPa，基本风压0.60kPa，最高气温39，最低气温-15。土壤冻结深度：1.0米，地面粗糙度类别：B类。0.000相当于黄海高程5.60m，室内外高差0.45m。本图尺寸除标高以米计外，其余均以毫米计。2.2设计简介本建筑为办公楼，采用现浇钢筋混凝土框架结构。按设计要求和设计规范，该建筑最大的迎光面朝向自然风方向，并与

16、城市的主体轴线相吻合。建筑的主体材料使用了混凝土、玻璃等常规材料，外强乳胶漆饰面。2.3设计依据：(1)、市建设局、国家及地方的规范要求，甲方的要求。(2)、相关规范：民用建筑设计通则（GB 503522005）办公建筑设计规范（JGJ67-89） 屋面工程技术规范（GB50345-2004） 建筑灭火器配置设计规范（GBJ140-90）工程建设标准强制条文2002版（房屋建筑部分）2.4工程概况：(1)工程名称：沧州市某办公楼设计方案一(2)建设地点：沧州(3)建设单位：市建工集团(4)建筑占地面积：876.96，总建筑面积：5261.76 (5)结构类型：混凝土框架结构(6)抗震设计等级：

17、二级 ，设计使用年限：50年(7)建筑层数：6层，建筑高度：26.4米 (8)屋面防水等级：二级 (9)抗震设防烈度：七度(10)本工程定位详总平面定位图。0.000相当于黄海高程5.60m，室内外高差0.45m。本图尺寸除标高以米计外，其余均以毫米计。2.5建筑设计方案2.5.1屋面工程彩色广场砖: 细砂找平20mm二道SBS防水层，水泥珍珠岩找平100mm，SBS 隔气层，水泥砂浆找平层20mm，EPS板钢，筋 凝 土 板100厚，混 合 砂 浆 20mm 厚。2.5.2楼面工程（楼面水磨石地面，厕所为小瓷砖地面）水泥砂浆30mm，钢筋混凝土楼板100mm，板底抹灰20mm。2.5.3地面

18、工程混凝土防潮地面（1）60厚C30混凝土随捣随抹，表面撒1：1水泥黄砂压实抹光。（2）撒绿豆砂一层粘牢。（3）刷冷底子油一道，热沥青二道防潮。（4）60厚C10混凝土随捣随抹，表面撒1：1水泥干黄砂压实抹光。（5）100厚碎石或碎砖夯实，灌M2.5混合砂浆。（6）素土夯实。3结构布置方案3.1布置图图3-1 柱网布置3.2框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的荷载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至基础。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。3.3计算简图选取由于

19、本设计为简单的框架结构，计算单元取中跨横向框架计算单元如图所示：图2-1 横向框架计算单元底层柱高=地层层高+基顶至室外地面的高度=3900+450+1100=5450m3.4柱尺寸的确定柱采用C30的混凝土，Fc=14.3N/mm2,设防烈度7度，三级抗震，取u=0.9；柱的截面有公式估算。由该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.9，一四均采用C30混凝土。各层重力荷载代表值近似取12KN/m2。边柱及中柱的负载面积分别为8.03.75m2和8.05.25m2。故第一层柱的截面面积为边柱 (2-1)中柱 (2-2)柱截面采用正方形，则边柱和中柱截面分别为273mm273mm和324m

20、m324mm。故柱采用正方形截面，边柱和中柱截面分别为和。基础埋深为1.10m。取柱的形心线作为柱的轴线;两轴线取至板底，26层柱的高度即为层高。底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即H=5.45m。 3.5梁尺寸确定本房屋主体结构为6层,层高均为3.9m。填充墙采用390mm200mm190mm的陶粒混凝土空心砌块。门为木门。窗为塑钢窗。楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构。梁截面高度按跨度的1/121/8估算，宽度按高度的1/21/3估算。梁采用混凝土的设计强度为C25（fc=11.9 N/mm2,ft=1.27N/mm2）。梁的截面尺寸如表1表1 梁的截面尺寸（mm）混凝土强度等级横梁纵梁（b

21、h）次梁（bh）AB,CD跨BC跨C253006003006003507003004503.6板厚确定规范规定双向板板厚区1/40-1/50短边长，故本设计取板厚100厚4荷载统计4.1资料准备查荷载规范可取：（1）屋面永久荷载标准值彩色广场砖: 1.04细砂找平20mm： 0.0214=0.28；二道SBS防水层： 0.3水泥珍珠岩找平100mm： 150.1=1.5SBS隔气层 0.3水泥砂浆找平层20mm; 0.0220=0.4EPS板 0.50.12=0.06 钢筋凝土板： 250.1=2.5混合砂浆20mm厚: 170.02=0.34 合计 =6.72屋面可变荷载标准值: 人屋面均布

22、或荷载标准值 0.25屋面雪荷载标准值: 0.35楼面永久荷载标准值:地面砖 0.16水泥砂浆30mm: 300.02=0.6 钢筋混凝土楼板100mm： 10025=2.5 板底抹灰20mm 0.0217=0.34 合计 = 3.6 楼面活荷载标准值：办公室等： 2.0过道，门厅 ，楼梯间 2.5外墙自重外墙为200厚陶粒砌块，两面20mm抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为 0.080.5+0.206.0+0.0220+0.0217=2.52内墙自重内墙为200厚陶粒砌块，两面20mm抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为 0.206.0+20.0217=1.82梁自重主框架梁截面为 350mm700m

23、m，抹灰为20mm 0.35（0.7-0.1）25+20.02(0.7-0.1)20=5.73走廊框架梁及次框梁截面为均为300mm600mm， 抹灰为20mm0.3（0.6-0.1）25+20.02(0.6-0.1)20=4.15次梁截面为300mm450mm， 抹灰为20mm0.3（0.45-0.1）25+20.02(0.45-0.1)20=2.91 柱自重柱截面为600mm600mm0.60.625+0.0220.5425+0.0220.525=10.04 KN/m24.2恒载的计算屋面恒荷：7803KN外墙自重：893.84/2=446.92KN内墙自重：784.74/2=392.37

24、KN主梁自重：1443.96KN次梁自重：532.53KN次框架梁：577.68KN柱自重：1123.2/2=561.6KN门窗自重：9.24/2=4.62KN 73.14/2=36.57KN雪荷载：406.35/2=203.18KN4.3活载计算上人屋面活载： 0.25KN/m2雪荷载标准值： 0.40KN/m2取屋面活载为： 0.40KN/m2办公楼楼活载为： 2.0KN/m2楼梯活载为： 3.5KN/m2卫生间楼面活载为： 2.5KN/m2屋面： （7.2317.6+74.2+7.2317.6）0.4=789.72 KN楼面： 51.317.62=1805.76 KN楼梯部分： 7.2(

25、3.6-2) 3.5=40.32 KN 合计： 2635.8KN4.4重力荷载代表值G6=7803+446.92+392.37+1443.96+532.53+577.68+561.6+4.62+36.57+203.18=12002.07 KN (3-1)G2-G5= 11147.148+0.52296.35=10529.18 KN (3-2）G112633.065+0.52296.35=10960.82KN (3-3)图4-1 各层重力荷载代表值5横向框架侧移刚度计算5.1 横梁线刚度的计算梁采用C25混凝土，1-6层均采用C30的混凝土。由于采用现浇钢筋混凝土板中框架的惯性矩增大系数为2.0

26、，边框架增大系数为1.5.5.1.1梁的线刚度边框架边跨梁 (4-1)边框架中跨梁 (4-2)中框架边跨梁 （4-3）中跨架中跨梁 （4-4）5.1.2柱的线刚度首层柱 （4-5）其它层柱 （4-6）5.1.3柱的侧移刚度表2 2-6层侧移刚度D值（KN/m）柱中柱(1)30289.7边柱(1)13505.8表3 底层侧移刚度D值（KN/m）柱中柱(1)15814.7边柱(1)10679.1表4 各层总侧移刚度D值（KN/m）层次边柱中柱D底层10679.116=170865.615814.716=253035.24239002-6层13505.816=216092.830289.716=48

27、4635.27007286横向水平地震作用下框架结构侧移和内力计算6.1横向自振周期的计算6.1.1框架子振周期计算表5 框架自振周期层次(KN)(KN/m)612904.0770072812904.070.0184206.1510529.1870072823433.250.0334187.7410529.1870072823433.250.0334187.7310529.1870072823433.250.0334187.7210529.1870072833962.430.0484154.3110960.8242390044923.250.1059105.9按如下公式计算，其中的量纲为m,取

28、则 6.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算各楼层剪力计算由工程概况和规范知，本场地设防烈度为7度，设计地震加速度为0.1g时，max=0.08。设计地震分组为第二组，抗震等级为二级，Tg=0.35s。故 (5-1)因=0.54s1.4 =1.40.35=0.49s故需考虑顶部附加水平地震作用。由于结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可采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 （5-2）顶部附加水平地震作用 （5-3） （5-4）由公式计算各层剪力如表所示6.2 水平地震作用下的位移计算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按公式和

29、公式计算。计算结果如表6表6 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次(KN)(m)(KNm )(KN)(KN)612904.0724.952627030.272779.711013.13510529.1821.05221639.20.231491.531504.66410529.1817.15180575.40.187491.531504.66310529.1813.25139511.60.145491.531504.66210529.189.3598447.80.102346.851851.51110960.825.4559736.50.062210.472061.98表7 横向水平

30、地震作用下的位移演算层次(KN)(mm)(mm)(mm)(KN)61013.131.4511.139001/268951504.662.159.6539001/181341504.662.159.6539001/181331504.662.159.6539001/181321851.512.647.539001/147712061.984.864.8654501/1121因此最大层间位移弹性角发生在第一层，其值为1/1121 1/550故满足规范要求6.3框架柱端计算6.3.1框架柱端剪力及弯矩框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：柱端弯矩：上端 下端 柱端剪力 各柱反弯点高度比y按公式确定。

31、本结构底层柱需考虑修正值，第二层柱需考虑修正值，其余柱不需修正。表8 各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次(m)(KN)(KN/m)(KN/m)(KN)63.91013.13700728302890.04343.561.7180.4474.7595.1453.91504.66700728302890.04364.71.7180.45113.55138.7843.91504.66700728302890.04364.71.7180.45113.55138.7833.91504.66700728302890.04364.71.7180.45113.55138.7823.91851.51700728302

32、890.04379.611.7180.50155.24155.2415.452061.98423900158140.03776.292.4040.55228.68187.1表9 各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次(m)(KN)(KN/m)(KN/m)(KN)63.91013.13700728135050.01919.250.5050.3526.2848.853.91504.66700728135050.01928.590.5050.4044.6066.9043.91504.66700728135050.01928.590.5050.4044.6066.9033.91504.667007281350

33、50.01928.590.5050.4044.6066.9023.91851.51700728135050.01935.180.5050.5068.6068.6015.452061.98423900106790.02551.550.7070.7196.6784.286.3.2梁端弯矩剪力及柱轴力梁端弯矩 （5-5） （5-6）梁端剪力 （5-7）柱轴力 边柱为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧剪力之差，亦按层叠加，见表11。表10 梁端弯矩剪力计算层次AB跨梁BC跨梁LL67.248.827.9810.66367.1667.1644.7757.293.1862.7821.663150.75

34、150.75100.547.293.1862.7821.663150.75150.75100.537.293.1862.7821.663150.75150.75100.527.2113.279.0226.703189.77189.77126.5117.2152.88100.6535.213241.69241.69161.13表11 柱轴力计算层次柱轴力654321边柱（KN）10.6632.32.3232.3259.0294.23中柱 (KN)34.11112.95112.95112.95212.76338.68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所示：图6-1 框架弯矩图图6-

35、2 梁端剪力及柱轴力图7横向框架竖向荷载的内力计算7.1 横向框架内力计算7.1.1 计算单元取轴线横向框架进行计算，计算宽度为7.2m，如图所示， 图7-1 横向框架计算单元 7.1.2 荷载计算在图中，代表梁的自重，为均布荷载形式。对于第6层 和分别为教室和走廊板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 分别为由边纵梁中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁的自重楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下： 集中力矩 对15层，包括梁的自重和其上横墙的自重，为均布荷载。其它荷载计算方法同第3层。结果如下： 集中力矩 7.2活载计算第6层 荷载作用下 集中力矩 雪荷载作用下图7-2-1 各层梁上作用的活载 对于15

36、层 办公室活荷载为2.0 KN/m2，走廊为2.5 KN/m2教室 走廊 集中力矩图7-2-2 各层梁上作用的活载7.3弯矩分配与内力计算梁端弯矩计算由结构静力公式均布荷载两端固定时 （6-1）梯形荷载两端固定时 （6-2）均布荷载一端固定，一端滑动时 （6-3）三角形荷载一端固定，一端滑动时 （6-4）可计算出梁端弯矩见表12、表13。表12 竖向恒载作用下框架梁端弯矩计算（KNm）层次6-98.23-12.5615-58.56-7.89表13 竖向活载作用下框架梁端弯矩计算（KNm）层次6-8.36（-4.18）-0.98（-0.49）1523.9-3.52表14 梁柱转动刚度构件名称转动

37、刚度S（KNm）框架梁边跨梁中跨梁框架柱首层其它层表15 梁柱分配系数（）节点5432109870.2390.1620.1620.1790.3360.2020.2020.2280.2870.1950.1950.2150.3990.3390.4500.3210.3210.3530.6640.3390.3390.3220.4740.3210.3210.253图7-3-1 分配节点图图7-3-2 竖向荷载作用下的弯矩二次分配 单位（KNm）图7-3-3 竖向活载作用下的弯矩二次分配单位 (KNm)梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配计算，由于结构和荷载对称，故计算时可用半框架。弯梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重，如表16，17和表18，19所示。均布荷载作用下 梯形荷载作用下三角形荷载作用下表16 恒载作用下梁端剪力（KN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨672.421.35-0.62071.7873.0221.35557.813.88-0.89056.9158.6913.88