办公楼框架结构计算书.doc

1、摘要 摘 要本设计综合运用所学的专业知识，根据设计任务书的要求进行了钢筋混凝土结构办公楼的建筑设计和结构设计。建筑设计依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，依次进行平面设计、立面设计、剖面设计及细部构件设计。结构设计以现行的有关规范为依据，密切联系建筑设计。在本设计中以框架结构中轴横向框架为例进行内力计算、内力组合和结构构件配筋计算。首先确定框架结构的承重方案及计算简图，计算框架结构的层间重力荷载代表值，其次用底部剪力法计算水平地震荷载作用下横向框架的层间剪力，进而采用D值法求出水平地震荷载作用下框架结构的内力。同理计算水平风荷载作用下框架结构的内力；然后采用分层法计算竖向荷

2、载作用下框架结构的内力；最后，把水平荷载和竖向荷载作用下一榀框架的内力进行组合，找出最不利的内力组合，按最不利组合进行截面设计及配筋计算，并进行抗震验算。另外，还对框架结构中的现浇钢筋混凝土楼板、楼梯和基础进行截面设计和配筋计算。关键词：框架结构，内力组合，结构设计，抗震设计，配筋计算1土木工程学院 ABSTRACTThis design uses the professional knowledge synthetically according to the request of the design program. The design of the office building i

3、ncludes architectural design, structural design and construction management design.Architecture design based on construction planning requirements, land for construction conditions and base the environmental characteristic of the surrounding one plane design, the vertical design, the design of cross

4、 of details and component design. Structure design of the relevant standards as the basis, close contact architectural design. This design to frame structure of horizontal axis indirectly affect the frame for an example calculation of internal force of the structure and internal force combination an

5、d reinforcement calculation. First make sure frame structure bearing the scheme and calculation diagram, the calculation of frame structure between layers of the gravity load represent value, with bottom shear method to calculate the level in under seismic load transverse framework between layers of

6、 the shear, then the algorithm to find the D value in horizontal seismic load of the internal force redistribution of the frame structure. Similarly calculation level wind load of the internal force redistribution of the frame structure; Second, the bending moment secondary distribution method calcu

7、lating vertical load under the action of the internal force redistribution of the frame structure. Finally, on the horizontal and vertical load of the internal force redistribution of the frame structure are combined, find out the most unfavorable internal force combination, according to the most un

8、favorable combination for section and reinforcement design calculation, and aseismatic checked. In addition, it is also to frame structure of cast-in-place reinforced concrete floor, stair and foundation to carry on the design and calculation section reinforcement.Keywords: frame structure,forcecomb

9、ination, structural design, seismic design, reinforcement calculation1青海大学土木工程学院 前言 前 言毕业设计是土木工程专业学生毕业前最后学习和综合训练阶段，是知识深化、拓宽的重要过程，是学生学习、研究和实践的全面总结，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面检验，是实现本科培养目标的重要阶段。通过毕业设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力、组织管理和社交能力、培养学生独立工作的能力以及严谨、扎实的工作作风和事业心、责任感。为学生将来走上工作岗位、顺利完成所承担的建设任务奠定基础。本次毕业设计题目为西海大学办公楼设计，其

10、结构形式采用全现浇框架结构。在熟悉设计任务书的基础上，通过参观、比较同类建筑，查阅、搜集相关的设计资料，在给定的总平面图下，结合当地的自然条件，施工技术水平，并查阅相关建筑设计的书籍和规范，独立完成建筑设计，并绘出建筑施工图。通过建筑方案的设计，对框架结构进行柱网布置和结构选型，并确定材料类型和截面尺寸。首先，通过现行规范选定房间作法，并以此计算框架结构各层的重力荷载代表值；其次，采用D值法对水平荷载（地震作用和风荷载）作用下框架结构内力及侧移进行计算；采用分层法对竖向荷载（恒荷载、活荷载和重力荷载）作用下框架结构的内力进行计算；并对在水平和竖向荷载作用下的框架内力进行组合，找出最不利内力；最

11、后，对框架结构进行截面设计（梁、柱配筋）、楼板设计（楼板配筋）、楼梯设计（平台板、楼梯梁、梯段板配筋）、基础设计（柱下独立基础的截面设计及配筋），并使得截面的配筋还要满足抗震要求和构造要求。最终并通过对框架结构的结构设计和结构计算，绘制出框架结构的结构施工图。毕业设计的三个多月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，还培养了自己正确、熟练运用规范、手册、标准图集及参考文献的能力，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在设计过程中，熟练掌握了天正建筑和PKPM软件，辅助使用了WPS、Excel等办公软件。在此次

12、设计中，由于框架结构设计的计算量很大，计算过程中以手算为主，辅助使用一些计算软件。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。 编者 于青海.西宁 二零一四年六月3土木工程学院 目录目 录 第一章 绪论11.1初步设计资料11.2设计内容21.2.1建筑设计内容21.2.2结构设计内容2第二章 建筑设计32.1工程概况32.2建筑设计说明32.2.1平面设计32.2.2立面设计32.2.3剖面设计32.2.4屋面设计32.2.5门窗设计32.2.6墙体设计42.2.7混凝土和钢筋种类42.3 建筑设计依据42.4构造做法42.4.1屋面做法42.4.2楼地面做法52.4.3墙

13、面做法5第三章 结构设计7第一节 设计资料71.1基本设计资料71.2结构体系说明81.3结构平面布置和梁柱截面尺寸的初步确定8第二节 框架结构荷载计算122.1恒荷载标准值计算122.2活荷载标准值计算15第三节 重力荷载代表值计算163.1各层各构件的重力荷载163.2各层重力荷载代表值22第四节 横向框架的侧移刚度计算244.1梁柱线刚度计算244.2柱侧移刚度计算25第五节 水平地震作用下框架内力计算285.1自振周期计算285.2水平地震作用及楼层地震剪力计算295.3变形验算305.4 框架梁柱内力计算31第六节 风荷载作用下框架内力计算371土木工程学院 6.1 风荷载标准值计算

14、376.2风荷载作用下柱端弯矩计算396.3风荷载作用下框架梁端弯矩、剪力计算426.4风荷载作用下框架柱轴力计算426.5风荷载作用下框架的内力图43第七节 竖向荷载作用下框架内力计算457.1恒荷载作用下框架弯矩计算457.2活荷载作用下框架弯矩计算567.3重力荷载作用下框架弯矩计算63第八节 内力组合718.1结构抗震等级718.2最不利内力718.3弯矩调幅728.4承载力抗震调整系数728.5内力组合77第九节 截面设计869.1 框架梁截面设计869.2框架柱配筋计算909.3 板截面设计94第四章 独立基础设计984.1 基础材料及类型的选择984.2 地基持力层和基础埋深的确

15、定984.2.1 地基持力层确定984.2.2 基础埋深确定984.3 地基承载力特征值的确定994.4 独立基础（A、D轴）的设计994.4.1 荷载标准值计算994.4.2 基础底面尺寸初估1014.4.3 偏心距验算1014.4.4 基底压力计算1014.4.5 持力层承载力验算1024.4.6 抗震验算1024.4.7荷载设计值计算1034.4.8 基础高度的确定及基础抗冲切验算1034.4.9 底板配筋1064.5 独立基础（B、C轴）的设计1094.5.1 荷载标准值计算1094.5.2 基础底面尺寸初估1094.5.3 偏心距验算1104.5.4 基底压力计算1104.5.5 持

16、力层承载力验算1104.5.6 抗震验算1114.5.7 荷载设计值计算1124.5.8 基础高度的确定及基础抗冲切验算1125土木工程学院 4.5.9 底板配筋1154.6 地梁设计118第五章 楼梯结构设计1195.1 梯段板设计1195.1.1 荷载计算1195.1.2 内力计算1205.1.3 配筋计算1205.2 平台板设计1215.2.1 荷载计算1215.2.2 内力计算1225.2.3 配筋计算1225.3 平台梁设计1235.3.1 平台梁截面确定1235.3.2 荷载计算1235.3.3 内力计算1245.3.4 配筋计算124结论125参考文献126致 谢127附录1混凝

17、土结构设计规范规定的材料力学指标128附录2 钢筋的计算截面面积及公称质量130附录3 专业资料132附录4 原文翻译135附录5 施工图1391土木工程学院 绪论第一章 绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，也是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是毕业前的综合学习阶段是深化、拓宽、综合教学的重要环节是对大学期间所学专业知识的全面总结。是我们学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计的重要实践过程，涉及综合运用建筑、结构相关学科的基础知识。在设计中，要把所学的知识运用到建筑设计、结构设计中去，熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文；还要熟

18、练的运用相关的设计软件。所以在这次毕业设计中，我们不仅仅温习了以前所学习的专业知识还学习到了很多新的知识和实践，让我们在最后的大学时光里，更多的去体会一项工程的产生是多么具有价值和付出的。让我们时刻提起努力的旗帜，去创造我们的成功。1.1初步设计资料1. 本工程位于西宁市胜利路。2.本设计题目办公楼建筑，为多层建筑，使用年限50年。3.层数：5层，局部可加层或降层。4.结构形式：框架结构。5.工程地质概况：(1).粉土层厚度在2.50-3.00米(2).卵石层厚度在5.80-6.90米(3).第三系泥岩强风化层N厚度为0.70-2.30米；6.地基土承载力：粉土： fk=160kpa ES=7

19、.8Mpa卵石： fk=350kpa E0=35Mpa第三系泥岩强风化N：fk=200kpa Es=13Mpa7.西宁地区有关结构设计的部分参考指标(1).最大冻土深度：-1.34m，标准冻深：-1.16m。(2).基本风压：0.35KN/M2。(3).基本雪压：0.25KN/M2。(4).西宁地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。(5).场地赋存丰富地下水，地下水位在地表下5.20-6.90米1土木工程学院1.2.设计内容1.2.1建筑设计内容 建筑图纸：总平面图，首层平面、标准层平面图、顶层平面图，屋面排水平面图，楼梯剖面图、门厅剖面图，正立面图、侧

20、立面图，楼梯间详图、卫生间详图1.2.2.结构设计内容 (1)结构图纸：结构设计说明、基础平面布置图及剖面图 、楼面结构平面布置图 、屋面结构平面布置图 、屋面及楼面现浇板配筋图 、现浇框架梁、柱配筋图 、楼梯配筋图， 、部分结构、构件详图 (2)结构计算说明书：1) 计算一榀框架的内力及配筋。2) 对典型楼板进行必要的设计验算。3) 外文文献及翻译。1土木工程学院第二章 建筑设计第二章 建筑设计2.1工程概况 本工程为西海大学办公楼设计，位于西宁市胜利路，框架结构，主体5层，局部4层，层高为3.6米，建筑面积3664.24，东西长50.8m，南北长16.3m，建筑高度18.45m，室内外高差

21、0.45m。2.2建筑设计说明2.2.1平面设计1. 房间安排：所有重要的办公用房均布置在向阳侧（南侧），男女卫生间布置在楼梯的两侧，在北侧布置；2.卫生间：卫生间距离最远的房间的距离小于40m满足使用要求；3.楼梯和电梯的布置：每次均有2部楼梯，采用双跑楼梯，且各房间到最近楼梯的距离均满足规范要求；电梯布置在建筑物中心，2部电梯均与门厅相连，满足疏散要求。2.2.2立面设计1.设计思路：立面采用竖线条，给人一种洁净、整齐、高大的感觉；2.墙外侧处理：刷白色乳胶漆，底层外墙贴大理石面砖。2.2.3剖面设计1.剖面有楼梯间剖面，主要显示楼梯栏杆，梯梁踏步宽和踏步高的尺寸，各框架梁、连系梁的尺寸；

22、2. 通风：整个建筑物为长条型，走到为东西走向，在走到两侧有窗，南北两侧有门，以便自然通风。2.2.4屋面设计1.主体5层屋面为不上人屋面，局部4层屋面为上人屋面；2.屋面排水：采用有组织外排水，SBS卷材防水，并设女儿墙和落水管3.保温隔热：采用100厚聚苯乙烯挤塑板保温层。2.2.5门窗设计1.门：室内大部分门为实木门，楼梯间采用防火门，重要办公室采用防盗门，门厅大门采用玻璃门；2.窗：所有窗均采用铝合金节能保温窗。3土木工程学院2.2.6墙体设计1.外墙采用300厚的加气混凝土砌块墙，内墙为200厚加气混凝土砌块墙，卫生间的隔墙为120厚轻质隔墙。2.2.7混凝土和钢筋种类1.混凝土：梁

23、板柱的混凝土采用C30，基础采用C30，楼梯采用C30，垫层采用C15；2.钢筋：受力筋采用HRB335，(二级钢)，分布筋采用HRB300，构造筋、箍筋采用HRB235级钢。2.3 建筑设计依据民用建筑设计通则GB 50352-2005； 建筑设计防火规范GB 50016-2006；公共建筑节能设计标准青海省实施细则DB 63/617-2007；城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ 50-2001； 公共建筑节能设计标准GB 50189-2005；屋面工程技术规程GB 50345-2004；办公室设计规范GB 50099-2011。2.4构造做法2.4.1屋面做法1.上人屋面：刚性防水屋面(

24、有保温层) ： 40厚C20细石砼内配直径4间距150双向钢筋面层 20厚1:3水泥砂浆找平层 2厚SBS防水卷材一道 5厚1:2水泥砂浆(内参建筑胶)结合层 100厚聚苯乙烯挤塑板保温层 1:6水泥焦渣找坡最薄处30厚 100厚钢筋混凝土屋面板 2.不上人屋面： 20厚1:3水泥砂浆保护层，没1m见方设分格缝 4厚SBS防水卷材一道 5厚1:2水泥砂浆(内掺建筑胶)结合层 100厚聚苯乙烯挤塑板保温层 1:6水泥焦渣找坡最薄处30厚 100厚钢筋混凝土屋面板3土木工程学院2.4.2楼地面做法 1.地面做法：无防水地面：铺610厚地砖地面，干水泥擦缝 5厚1:2.5水泥砂浆粘结层（内掺建筑胶）

25、 20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶） 60厚C15混凝土垫层 150厚3:7灰土 有防水地面：铺610厚地砖地面，干水泥擦缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶） 1.5厚合成高分子涂膜防水层，四周翻起150高 1:3水泥砂浆找坡层最薄处20厚坡向地漏，一次抹平 60厚C15混凝土垫层 素土夯实 2.楼面做法：无防水楼面：铺610厚地砖楼面，干水泥擦缝 5厚1:2.5水泥砂浆粘结层（内掺建筑胶） 20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶） 100厚现浇混凝土楼板有防水楼面：铺610厚地砖地面，干水泥擦缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶） 1.5厚合成高分

26、子涂膜防水层，四周翻起150高 1:3水泥砂浆找坡层最薄处20厚坡向地漏，一次抹平 100厚现浇混凝土楼板2.4.3墙面做法 1.外墙： （1）底层： 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛5土木工程学院 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 贴外墙砖 （2）标准层 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 刷外墙涂料 2.内墙 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 刷白色乳胶漆5土木工程学院第三章 结构设计第三章 结构设计第一节 设计资料1.1基本设计资料1.1.1工程地质及水文气

27、象条件（1）地下水位：地表以下5.2m,无侵蚀性。最大冻深：-1.34m，标准冻深：-1.16m。（2）风荷载：基本风压=0.35，地面粗糙度为C类。（3）雨雪条件：基本雪压为0.25。（4）抗震设计条件：建设场地的地震基本烈度为7度，基本加速度为，建筑结构抗震等级为框架三级，设计地震分组按第三组，场地土为II类。建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年。1.1.2活荷载标准值取值（1）层面活荷载：非上人层面， 上人屋面 （2）楼面活荷载： （3）走廊活荷载： （4）卫生间活荷载： （5）楼梯间活荷载：1.1.3需要用到的数据 加气混凝土砌块= 水泥焦渣 铝合金窗 水泥石灰膏砂浆 钢筋混

28、凝土 细石混凝土=20 水泥砂浆 聚苯乙烯挤塑板 SBS防水卷材 地砖1.1.4设计依据及主要采用的现行规范（1）建筑结构荷载规范GB 50009-2001。（2）混凝土结构设计规范GB 50010-2010。（3）建筑地基基础设计规范GB 5007-2011。（4）建筑抗震设计规范GB50011-2010 。（5）建筑制图标准GB /T50105-2010。7土木工程学院1.2结构体系说明本设计为主体五层，局部4层全现浇钢筋混凝土框架结构。按照结构布置不同，框架结构可分为横向承重、纵向承重和纵横向承重三种布置方案。横向承重方案中，竖向荷载主要由横向框架承担，荷载的传递路线为：板次梁主梁柱；同

29、时横向框架还承受横向的水平风荷载和地震作用。纵向承重方案中，竖向荷载主要由纵向框架承担，同时纵向框架还承受纵向的水平风荷载和地震作用。当柱网为正方形或者接近正方形，或楼面荷载较大的情况下，可采用纵横向承重方案，两个方向的框架同时承受竖向荷载和水平荷载。本工程承重方案为纵横向混合承重方案。1.3结构平面布置和梁柱截面尺寸的初步确定1.3.1结构平面布置和结构计算简图假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础埋深根据地质条件来初步估计为地下3.05处，基础高度为0.8m，地圈梁尺寸初定为350mm*5

30、50mm,地圈梁顶面距室外地坪的距离不小于100mm，室内外高差等定为，首层层高为3.6m,故底层计算高3.6+2.6-0.9+0.45=5.75m，其余各层标高从楼面算至上一层楼面,其它层层高均为3.6m。从结构平面上选取轴这一榀有代表性的框架作为计算单元。7土木工程学院第一节 设计资料1. 结构平面布置图如下图所示：图1-1 结构平面布置图9土木工程学院第二节 框架结构荷载计算2. 结构计算简图图1-2 结构计算简图1.3.2梁柱截面尺寸的初步确定一、梁截面尺寸1.主梁：按跨度大者计算，=7200mm,=(1/10-1/18)=400mm-720mm，取=600mm b=(1/2-1/3)

31、=200mm-300mm,取b=300mm 故框架梁的初选截面尺寸为b=300mm600mm 2.主梁：=6600mm =(1/12-1/18)=367mm-550mm，取=500mm b=(1/2-1/3)=167mm-250mm,取b=200mm 故次梁的初选截面尺寸为b=200mm500mm 次梁：=3600mm =(1/12-1/18)=200mm-300mm，取=250mm b=(1/2-1/3)=83mm-125mm,取b=200mm故次梁的初选截面尺寸为b=200mm250mm9土木工程学院第一节 设计资料二、柱的截面尺寸框架柱的截面尺寸，为第层层高。本结构中层高为5.5m，故=

32、（275366）mm。框架柱截面尺寸还应根据公式估算。式中：，负荷面积（1214） kN/ m2层数，为轴压比，可根据规范查出。仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（7.23.3）m2 ，（7.24.65）m2，层数为5层；该框架结构抗震设防烈度为七度，建筑高度18.45m30m，因此为三级抗震，其轴压比限值=0.9。C30混凝土 ，=14.3 N/mm2边柱中柱考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500 mm 500 mm。11土木工程学院第二节 框架结构荷载计算2.1恒荷载标准值计算2.1.1屋面恒荷载标准值计算（1）上人屋面40厚C20细石砼内配直

33、径4间距150双向钢筋面层 20厚1:3水泥砂浆找平层 2厚SBS防水卷材一道 5厚1:2水泥砂浆(内参建筑胶)结合层 100厚聚苯乙烯挤塑板保温层 1:6水泥焦渣找坡最薄处30厚 100厚钢筋混凝土屋面板 合计 4 （2）不上人屋面： 20厚1:3水泥砂浆保护层，没1m见方设分格缝 4厚SBS防水卷材一道 5厚1:2水泥砂浆(内掺建筑胶)结合层 100厚聚苯乙烯挤塑板保温层 1:6水泥焦渣找坡最薄处30厚 100厚钢筋混凝土屋面板 合计 2.1.2楼面恒荷载标准值计算：1.无防水楼面 铺610厚地砖楼面，干水泥擦缝 5厚1:2.5水泥砂浆粘结层（内掺建筑胶） 20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层

34、（内掺建筑胶） 100厚现浇混凝土楼板 合计 1土木工程学院2.有防水楼面铺610厚地砖地面，干水泥擦缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层（内掺建筑胶） 1.5厚合成高分子涂膜防水层，四周翻起150高 1:3水泥砂浆找坡层最薄处20厚坡向地漏，一次抹平 100厚现浇混凝土楼板 合计 2.1.3梁自重 1.主梁 bh=300mm600mm 梁自重 抹灰层：10厚水泥石灰膏砂浆 合计 2.梁 bh=250mm500mm 梁自重 抹灰层：10厚水泥石灰膏砂浆 合计 2.1.4柱自重截面尺寸bh=500mm500mm 框架柱自重 抹灰重：10厚水泥石灰膏砂浆 合计 截面尺寸bh=300mm300mm

35、构造柱自重 抹灰重：10厚水泥石灰膏砂浆 合计 13土木工程学院2.1.5外墙自重1.标准层300厚墙 铝合金窗 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 外墙面涂料 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 内墙刷白色乳胶漆 合计 2.底层300厚墙 铝合金窗 10厚1:3水泥砂浆打底扫毛 5厚1:2水泥砂浆(内参建筑胶)结合层 5厚外墙面砖 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 内墙刷白色乳胶漆 合计 2.1.6 内墙自重200厚纵墙 10厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 6厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆抹面压实抹光 内墙刷白色乳胶漆 合计 1土木工程学院2.1.6女儿墙自重做法：100 mm混凝土压顶，1200 mm加气混凝土200厚墙 压顶的混凝土 内墙16厚1:3水泥砂浆抹面 合计 2.2活荷载标准值计算2.2.1屋面和楼面活荷载标准值不上人屋