六层综合行政办公楼毕业论文.docx

1 建筑设计部分1.1主要建筑做法 建筑地点：湖北十堰市 六层综合行政办公楼，框架填充墙结构。建筑面积6174平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取100mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。大门采用玻璃门，其它门采用木门，窗为铝合金窗。自然条件:（1）抗震设防烈度：6度设防，抗震设计分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.1g；（2）基本风压： 0.55KN/m2，B类粗糙度； （3）雪荷载标准值：0.2KN/m2；（4）结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。（5）工程地质条件：建场地地形平坦，土质分布具体情况见表，II类场地土。地下稳定水位距地表-9m，表中给定土层深度由自然地坪算起。建筑地点冰冻深度-0.5m。1.2建筑结构选型、平面布置及构件截面初估本综合楼采用柱距约为7.0m、5.0m、3.0,m的内廊式小柱网，边跨为7.0m、4.0m，中间跨为3.0m，层高取4.2m和3.3m，如下图所示： 图1.1 框架结构平面布置图1.2.1框架结构承重方案选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。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增大，增加框架的横向抗侧移刚度。1.2.2 框架结构的计算简图 图1.2 框架结构计算简图图1.3 横向框架组成的空间结构1.2.3 结构构件截面尺寸和材料的选择一、基础顶面设计标高的确定根据工程地质条件，地基持力层可设在中粗沙层上，该层距室外地面2.0m4.8m之间，现选用桩基础，故取基础顶面距离室外设计地面1.05m处。二、楼板厚度的确定根据平面布置，单向板的最大跨度为3m，按刚度条件，板厚为L/40=3000/40=75mm；按构造要求，现浇钢筋混凝土单向板的最小厚度为60mm；综合荷载等情况考虑，取板厚h=100mm.三、框架梁截面尺寸确定1、横向框架梁：横向框架梁的最大跨度为7000mm，横向框架梁高h=(1/81/12)l=(1/81/12)7000=875mm583mm，取h=700mm；横向框架梁宽b=(1/21/3)h=(1/21/3)700=350mm233mm， 取b=300mm 2、 纵向框架梁：纵向框架梁高h=(1/81/12)l=(1/81/12)7000=875mm583mm，取h=700mm；纵向框架梁宽b=(1/21/3)h=(1/21/3)700=350mm233mm， 取b=300mm 四、框架柱截面尺寸确定关于多层框架结构，不管是从受力方面的考虑，或者以柱的净高出发，都导致底层最复杂。底层高H=4.2m，柱截面高度取h=(1/151/20)H=(1/151/20)4200=280mm210mm。又因为抗震设防烈度为6度，房屋高度为20.7m<30m，所以抗震等级为三级的框架结构，要确保承重柱有必要的延展性，必须要对柱的轴压比进行规范，柱截面面积应满足下式：，其中N=1.3×3.6×5.5×14×6=2162.16，再扩大1.21.3倍，则N=2162.16×1.2=2594KN，即AcN/uNfc=2162.16×103/（0.8×14.3）=239000（mm2），综上考虑取bc=hc=600mm。 表1.1 梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（b×h）纵梁（b×h）BC跨、DE跨AB、CD跨C30300×700250×400300×700表1.2 柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级b×h1C30600×6002-6C30600×600五、材料选择1、混凝土强度等级：基础垫层混凝土采用C10等级，基础选用C25等级，基础以上各层混凝土均选用C30等级。2、钢筋级别：框架梁、柱等主要构件的纵向受力钢筋选择HRB400级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋选用HPB300。2 结构设计部分2.1 资料准备 查荷载规范可取：（1）屋面永久荷载标准值（不上人）4mm厚APP改性沥青防水卷材防水层（上带细砂保护层） 10×0.004=0.04KN/m2 20厚1：2水泥找平层 20×0.02=0.4 KN/m21：10水泥砂浆珍珠岩找坡，最薄处30厚 20×0.03=0.6 KN/m2100厚阻燃型苯乙烯泡抹塑料保温板 0.5×0.1=0.05 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层，上刷聚氨酯防水涂料一层 20×0.02=0.25 KN/m2100厚钢筋混凝土板 25×0.10=3.0 KN/m210厚混合砂浆刮大白 17×0.01=0.17 KN/m2 合计 4.16 KN/m2（2）1-5层楼面：10厚1：1水泥砂浆 20×0.01=0.2 KN/m220厚大理石 28×0.02=0.56 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m2100厚钢筋混凝土板 25×0.10=2.5 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m210厚混合砂浆刮大白 17×0.01=0.17 KN/m2 合计 4.23 KN/m2（3）屋面及楼面可变荷载标准值：上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.0×0.35=0.35 KN/m2（4）梁柱密度25 KN/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m32.2 重力荷载代表值的计算（1）第一层：表2.1 梁柱资料类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁6400300×700251.391834.75625.52400，3400250×400250.18164.572纵梁7200，4400300×700251.511437.75528.5类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4200600×600251.515037.751887.5 内外填充墙重的计算 横墙：BC跨、DE跨墙：墙厚250mm，计算长度6400mm，计算高度4200-700=3500mm。 单跨体积：0.25×6.4×3.5=5.6m3 单跨重量：5.6×5.5=30.8KN 数量：4 总重：30.8×4=123.2KNBC跨、DE跨墙：墙厚200mm，计算长度6400mm，计算高度4200-700=3500mm。 单跨体积：0.2×6.4×3.5=4.48m3 单跨重量：4.48×5.5=24.64KN 数量：14 总重：24.64×14=344.96KNCD跨墙：墙厚250mm，计算长度2400mm，计算高度4200-700=3500mm。 单跨体积：（2.4×3.5-2×2.1）×0.25=1.05m3 单跨重量：1.05×5.5=5.775KN 数量：2 总重：5.775×2=11.55KNAB跨墙：墙厚250mm，计算长度3400mm，计算高度4200-700=3500mm单跨体积：0.25×3.4×3.5=2.975m3 单跨重量：2.975×5.5=16.36KN 数量：2 总重：16.36×2=32.725KNAB跨墙：墙厚200mm，计算长度3400mm，计算高度4200-700=3500mm单跨体积：0.20×3.4×3.5=2.38m3 单跨重量：2.38×5.5=13.09KN 数量：6 总重：13.09×6=78.54KN厕所横墙：墙厚200mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度4200-100=4100mm。 单跨体积：0.2×4.8×4.1=3.94m3 单跨重量：3.94×5.5=21.65KN 数量：2 总重：21.65×2=43.3KN横墙总重：123.2+344.96+11.55+32.725+78.54+43.4=634.375KN纵墙：外墙：单个体积：（7.2×3.5）-（2.7×1.7×2） ×0.25=4.01m3数量：8总重：4.01×8×5.5=176.44KN （4.4×3.5）-（2.7×1.7） ×0.25=2.70m3 数量：4总重：2.70×4×5.5=59.4KN厕所外纵墙：体积：（7.2×3.5-1.8×1.9）×0.2=4.36 m3总重：4.36×5.5×2=47.92KN内纵墙：单个体积：(7.2×3.5-1×2.1×2) ×0.2=4.2m3 单个重量：4.2×5.5=23.1KN数量：15总重：23.1×15=346.5KN纵墙总重：176.44+59.4+47.92+346.5=630.26KN窗户计算（钢框玻璃窗）：办公室窗户： 尺寸：2700mm×1700mm 自重：0.4KN/m2 数量：20 重量：2.7×1.7×0.4×20=36.72KN门重计算木门：尺寸：1000mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：13 重量：1×2.1×0.15×13=4.10KN木门：尺寸：1500mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：8 重量：1.5×2.1×0.15×8=3.78KN 总重：4.10+3.78=7.88KN玻璃门：尺寸：5400mm×3000mm 自重：0.4KN/m2 数量：2重量：5.4×2×0.4×3=12.96KN 总重：2.84+4.25+12.96=20.05KN 楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：21×49=1029（m2） 恒载：4.23×1029=4352.67KN 活载：2.0×1029=2058KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G 恒+0.5×G活=（625.5+72）×1.05+528.5×1.05+1887.5×1.05+634.375+630.26+36.72+7.88+4352.67+2058×0.5=9960.09KN注：梁柱粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数1.05。（2）第二五层：表2.2 梁柱资料类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁6400300×700251.391834.75625.52400，3400250×400250.18164.572纵梁7200，4400300×700251.511437.75528.5类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4200600×600251.515037.751887.5 内外填充墙重的计算 横墙：BC跨、DE跨墙：墙厚250mm，计算长度6400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：0.25×6.4×2.6=4.16m3 单跨重量：4.16×5.5=22.88KN 数量：4 总重：22.88×4=91.52KNBC跨、DE跨墙：墙厚200mm，计算长度6400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：0.2×6.4×2.6=3.33m3 单跨重量：3.33×5.5=18.3KN 数量：14 总重：18.3×14=256.2KNCD跨墙：墙厚250mm，计算长度2400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：（2.4×2.6-2×1.7）×0.25=0.71m3 单跨重量：0.71×5.5=3.905KN 数量：2 总重：3.905×2=7.81KNAB跨墙：墙厚250mm，计算长度3400mm，计算高度3300-100=3200mm单跨体积：0.25×3.4×3.2=2.72m3 单跨重量：2.72×5.5=14.96KN 数量：2 总重：14.96×2=29.92KNAB跨墙：墙厚200mm，计算长度3400mm，计算高度3300-100=3200mm单跨体积：0.20×3.4×3.2=2.176m3 单跨重量：2.176×5.5=11.97KN 数量：6 总重：11.97×6=71.81KN厕所横墙：墙厚200mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3300-100=3200mm。 单跨体积：0.2×4.8×3.2=3.08m3 单跨重量：3.08×5.5=16.90KN 数量：2 总重：16.90×2=33.79KN横墙总重：33.79+71.81+29.92+7.81+256.2+91.52 =491.05KN纵墙：外墙：单个体积：（7.2×2.6）-（2.7×1.7×2） ×0.25=2.39m3数量：8总重：2.39×8×5.5=105.16KN （4.4×2.6）-（2.7×1.7） ×0.25=1.72m3 数量：4总重：1.72×4×5.5=37.68KN厕所外纵墙：体积：（7.2×2.6-1.8×1.9）×0.2=3.06 m3总重：3.06×5.5×2=33.66KN内纵墙：单个体积：(7.2×2.6-1×2.1×2) ×0.2=2.9m3 单个重量：2.9×5.5=15.95KN数量：15总重：15.95×15=239.25KN纵墙总重：105.16 +37.68+33.66+239.25=415.75KN窗户计算（钢框玻璃窗）：办公室窗户： 尺寸：2700mm×1700mm 自重：0.4KN/m2 数量：24 重量：2.7×1.7×0.4×24=44.06KN门重计算木门：尺寸：1000mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：17 重量：1×2.1×0.15×17=5.36KN木门：尺寸：1500mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：12 重量：1.5×2.1×0.15×12=5.67KN 总重：5.36+5.67=11.03KN楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：21×49=1029（m2） 恒载：4.23×1029=4352.67KN 活载：2.0×1029=2058KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G 恒+0.5×G活=（625.5+72）×1.05+528.5×1.05+1887.5×1.05+491.05+415.75+44.06+11.03+4352.67+2058×0.5=9612.73KN注：梁柱粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数1.05。(3)第六层重力荷载代表值的计算表2.3 梁柱资料类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁6400300×700251.391834.75625.52400，3400250×400250.18164.572纵梁7200，4400300×700251.511437.75528.5类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4200600×600251.515037.751887.5 内外填充墙重的计算 横墙：BC跨、DE跨墙：墙厚250mm，计算长度6400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：0.25×6.4×2.6=4.16m3 单跨重量：4.16×5.5=22.88KN 数量：4 总重：22.88×4=91.52KNBC跨、DE跨墙：墙厚200mm，计算长度6400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：0.2×6.4×2.6=3.33m3 单跨重量：3.33×5.5=18.3KN 数量：14 总重：18.3×14=256.2KNCD跨墙：墙厚250mm，计算长度2400mm，计算高度3300-700=2600mm。 单跨体积：（2.4×2.6-2×1.7）×0.25=0.71m3 单跨重量：0.71×5.5=3.905KN 数量：2 总重：3.905×2=7.81KNAB跨墙：墙厚250mm，计算长度3400mm，计算高度3300-100=3200mm单跨体积：0.25×3.4×3.2=2.72m3 单跨重量：2.72×5.5=14.96KN 数量：2 总重：14.96×2=29.92KNAB跨墙：墙厚200mm，计算长度3400mm，计算高度3300-100=3200mm单跨体积：0.20×3.4×3.2=2.176m3 单跨重量：2.176×5.5=11.97KN 数量：6 总重：11.97×6=71.81KN厕所横墙：墙厚200mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3300-100=3200mm。 单跨体积：0.2×4.8×3.2=3.08m3 单跨重量：3.08×5.5=16.90KN 数量：2 总重：16.90×2=33.79KN横墙总重：33.79+71.81+29.92+7.81+256.2+91.52 =491.05KN纵墙：外墙：单个体积：（7.2×2.6）-（2.7×1.7×2） ×0.25=2.39m3数量：8总重：2.39×8×5.5=105.16KN （4.4×2.6）-（2.7×1.7） ×0.25=1.72m3 数量：4总重：1.72×4×5.5=37.68KN厕所外纵墙：体积：（7.2×2.6-1.8×1.9）×0.2=3.06 m3总重：3.06×5.5×2=33.66KN内纵墙：单个体积：(7.2×2.6-1×2.1×2) ×0.2=2.9m3 单个重量：2.9×5.5=15.95KN数量：15总重：15.95×15=239.25KN纵墙总重：105.16 +37.68+33.66+239.25=415.75KN窗户计算（钢框玻璃窗）：办公室窗户： 尺寸：2700mm×1700mm 自重：0.4KN/m2 数量：24 重量：2.7×1.7×0.4×24=44.06KN门重计算木门：尺寸：1000mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：17 重量：1×2.1×0.15×17=5.36KN木门：尺寸：1500mm×2100mm 自重：0.15KN/m2 数量：12 重量：1.5×2.1×0.15×12=5.67KN 总重：5.36+5.67=11.03KN楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：21×49=1029（m2） 恒载：4.16×1029+0.9×0.24×146.16=4312.21KN 活载：2.0×1029=2058KN雪载：0.2×1029=205.8KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G 恒+0.5×G活=（625.5+72）×1.05+528.5×1.05+1887.5×1.05+491.05+415.75+44.06+11.03+4312.21+（2058+205.8）×0.5=9674.65KN注：梁柱粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数1.05。图2.1 各质点的重力荷载代表值2.3框架侧移刚度的计算2.3.1横梁线刚度i b的计算表2.4 梁柱线刚度值 类别Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（N·mm）1.5EcI0/l（N·mm）2EcI0/l（N·mm） BC、DE3.0×104300×7008.57×10972003.57×10105.36×10107.14×1010AB跨3.0×104250×4001.33×10940001.0×10101.5×10102×1010CD跨3.0×104250×4001.33×10930001.33×10102.0002.66×1010柱线刚度i c的计算：I=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）Ic（mm4）EcIc/hc（N·mm）142003.0×104600×6001.08×10107.71×10102-633003.0×104600×6001.08×10109.82×10102.3.2各层横向侧移刚度计算 (D值法)（1）底层B，E：K=5.36/9.82=0.54c=(0.5+K)/(2+K)=0.41Di6=c×12×ic/h2 =0.41×12×7.71×1010/42002 =21475D，C：K=（5.36+2）/7.71=0.95c=(0.5+K)/(2+K)=0.49Di6=c×12×ic/h2 =0.49×12×7.71×1010/42002 =25700A，B：K=（5.36+2.66）/7.71=1.04c=(0.5+K)/(2+K)=0.51Di6=c×12×ic/h2 =0.51×12×7.71×1010/42002 =26749D1=21475×2+25700×2+26749×2=147848（2）第二六层：B，E：K=5.36×2/（9.82×2）=0.546c=K/(2+K)=0.214Di1=c×12×ic/h2 =0.214×12×9.82×1010/33002 =23198D，C：K=（5.36+2）/9.82=0.75c=K/(2+K)=0.27Di6=c×12×ic/h2 =0.27×12×9.82×1010/33002 =29217A，B：K=（5.36+2.66）/9.82=0.82c=K/(2+K)=0.29Di6=c×12×ic/h2 =0.29×12×9.82×1010/33002 =31380D2=23198×2+29217×2+31380×2=167590D1/D2=147848/167590=0.88>0.7，故该框架为规则框架。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横向自振周期的计算 横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7T （uT）1/2注：集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。uT按以下公式计算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ij uT=（u）k注：D ij 为第i层的层间侧移刚度。 （u）i为第i层的层间侧移。 （u）k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。各层假设的结构顶点侧移如下：表2.5 结构顶点的假想侧移计算层次Gi（KN）VGi（KN）D i（N/mm）ui（mm）ui（mm）69674.659674.651478486.544132.39559612.7319287.3814784813.045125.85149612.7328900.1114784819.547112.80839612.7338512.8414784826.04993.25929612.7348125.5714784832.55167.2119960.0958085.6816759034.65934.659T1=1.7T （uT）1/2 =1.7×0.6×(0. 132395)1/2=0.371(s)2.4.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算该办公楼高20.7m，20.7m<40m，且沿高度分布的质量和刚度较均匀，所以以剪切变形为主，故用底部剪力法计算水平地震作用，即：（1）结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85Gi=0.85×（9674.65+9612.73×4+9960.09）=49372.811(KN）（2）计算水平地震影响系数1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.40s。查表得设防烈度为6度的max=0.041=（Tg/T1）0.9max =（0.4/0.371）0.9×0.04 =0.0428（3）结构总水平地震作用标准值FEkFEk=1×Geq =0.0428×49372.811 =2112.32KN1.4Tg=1.4×0.4=0.56s>T1=0.371s，则不考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用按下式计算： Fi=GiHiFEk（1-n）/（GkHk）地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=Fk（i=1，2，n）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下图：2.4.3多遇水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移（u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u）i = Vi/D iju i=（u）k根据抗震规范，各层层间弹性位移角e=（u）i/hi，考虑砖填充墙抗侧力作用，层间弹性位移角限值e<1/550。2.4.4水平地震作用下框架内力计算（1）框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算Vij=DijV i /DijM bij=Vij×yh M uij=Vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3注：yn框架柱的标准反弯点高度比。 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。（2） 各层柱端弯矩、剪力及轴力计算表表2.6 各层柱端弯矩、剪力及轴力计算表杆件号柱下端柱上端杆件号柱下端柱上端MNVMNVMNVMNV188.22144.75-32.18-46.62144.74-32.812-88.257142.91-32.12-46.63142.95-32.12 3-88.05144.01-32.12-46.53144.01-32.124-87.954143.42-32.2-46.43143.44-32.02 5-87.75 142.63-31.92-46.43