土木工程毕业设计(论文)郑州市某办公楼设计.docx

各专业全套优秀毕业设计图纸 目录 目录. 1 摘要. 3 第1章 工程概况. 4 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 第2章 建筑设计. 5 . 6 . 7 框架梁尺寸初步确定. 7 框架柱尺寸初步确定. 7 . 8 第3章 荷载计算. 9 3.1横载，活载计算. 10 屋面框架梁线荷载标准值. 11 楼面框架梁线荷载标准值. 11 屋面框架节点集中荷载标准值. 12 楼面框架节点集中荷载标准值. 13 . 14 . 15 建筑物总重力荷载代表值Gi的计算. 15 . 17 地震作用计算. 18 第4章 内力计算. 20 . 20 . 20 . 21 . 22 . 28 . 28 . 28 . 33 4.4 地震作用下的位移和横向框架的内力计算. 37 第5章 内力组合. 41 . 41 . 42 . 43 . 48 第6章 梁、柱配筋计算. 54 . 54 . 56 . 60 . 64 6.2.1框架柱正截面压弯承载力计算（|Mmax|）. 66 6.2.2框架柱正截面压弯抗震验算（|Mmax|）. 69 6.2.3框架柱正截面压弯承载力计算（|Nmin|）. 72 6.2.4框架柱正截面压弯抗震验算（|Nmin|）. 75 6.2.5框架柱正截面压弯承载力计算（|Nmax|）. 78 6.2.6框架柱正截面压弯抗震验算（|Nmax|）. 81 第7章 基础设计. 错误!未定义书签。 7.1 荷载计算. 错误!未定义书签。 7.2 确定基础底面积. 错误!未定义书签。 9.3 基础结构设计. 错误!未定义书签。 . 错误!未定义书签。 9.3.2 A柱配筋计算. 错误!未定义书签。 7.3.2 B-C柱配筋计算. 错误!未定义书签。 摘要 本设计为郑州市某办公楼设计。建筑地点位于河南郑州市，总建筑面 积4147m2，建筑高度为24米。建筑物设计使用年限为50年。防火等级为 二级。 本办公楼平面形状为规则矩形，共六层。采用框架承重体系，抗震等 级为三级。 本设计对于在水平荷载作用下的结构受力情况采用了“D”值法进行 分析，对于竖向荷载采用了分层法等简化计算方法。在设计中运用 PKPM 软件对设计结果进行了验证。并应用了 word,excel,AutoCAD，天正等软 件，减少了许多工作量，大大提高了设计的速度和计算的精度。 本设计建筑物位于7度抗震区，场地类别为II类场地，建筑高度 30m,抗震等级为三级，通过一些构造要求和设计要求，来提高结构的延性 和耗能能力。 关键词：框架结构；抗震设计； 第1章 工程概况 本工程为某办公楼设计，要求采用钢筋混凝土框架结构，内廊式建 筑，建筑面积4000m2左右，6层。 层高为3.9-4.5m,其中首层设置服务厅2个，各约100平米；其他 区域设为值班室和办公室等。二层为中心办公室，设有主任室、书记室、 副主任室、各科室、小会议室、接待室等；三层、四层为办公室，包括 敞开式大办公室，普通办公室、休息室等；六层为多功能会议室、接待 室、阅览室、活动室、展览室等。 1.工程所在地：郑州 2.建筑面积：总建筑面积4147m2， 建筑层数: 6层 3.建筑耐久等级:二级 4.建筑耐火等级:一级 5.抗震设防烈度:7度 KN m2 KN m2。 7.建筑场地类别:II类场地土 8.地质资料：20m以上为轻亚粘土，f=180kPa,地下水位深18m。 1.外墙采用空心砖加保温板，内纵墙采用粉煤灰轻渣空心砌块，内隔墙采 用双面抹灰条隔板。 2.内墙为240mm厚，粉刷混合砂浆底，纸筋灰面。 3.外墙为370mm厚，粉刷为1:3水泥砂浆底，陶瓷锦砖贴面。 120mm钢筋混凝土现浇板，砂子灰板条顶棚，20mm厚1:20水泥砂浆 找平，100mm厚1:2水泥砂浆找坡，20mm厚聚苯乙烯保温板，三毡四油铺 小石子法防水层。 120mm钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，水磨石面层。 窗口面积大小主要根据房间的使用要求、房间面积及当地日照情况来 考虑，设计时可根据窗地面积比进行窗口面积的估算，对于本设计考虑窗 地面积比为 1/61/8，所以对于一个计算单元 6m×6m，窗户面积大致为 4.5m6m，取窗户为2个2000mm×1500mm。 第2章 建筑设计 柱子埋深 1.2m，柱下端固定于基础。室内外高差为 0.6m，建筑设计 底层层高 4.5m，二-六层层高 3.9m，所以底层柱高 1.2+0.6+4.5=6.3m， 其他层柱高3.9m。 纵向柱距为6.0m，横向三跨跨度分别为6.0 ，2.4m，6.0m。本设计 边跨（AB、CD跨）为双向板，中跨（BC跨）为单向板。 框架梁尺寸初步确定 主梁设计：h=(1/151/10)l0，b=(1/31/2)h 次梁设计：h=(1/181/12)l0，b=(1/31/2)h 梁尺寸确定（表2.1） 主梁 横向纵向 边跨中跨 跨度（mm) 6000 2400 6000 尺寸（b*h）300*600 200*400 300*600 框架柱尺寸初步确定 框架柱采用C30混凝土，fc2 框架抗震等级为 中柱： 次梁 6000 200*500 N = gGqSna1a2b =1.25´14´(6´4.2)´6´1.1´1´1= 2910.6kN 边柱： N1 = gGqSna1a2b =1.25´14´(3´4.2)´6´1.1´1.1´1=1600.83kN N2 = gGqSna1a2b =1.25´14´(3´6)´6´1.1´1.1´1= 2286.9kN 角柱： N = gGqSna1a2b =1.25´14´(3´3)´6´1.1´1.2´1=1247.4kN 取中柱轴力N = 2910.6kN。本设计中柱采用正方形截面 Ac = bc2 ³ 1.1´2910.6´1000 = 263402.71mm2 0.85´14.3 bc ³Ac = 513.23mm 取 bc = 600mm 混凝土：均采用C30级。 钢筋直径：梁、柱受力钢筋采用HRB335钢筋，板受力钢筋采用HPB235钢 筋，基础受力钢筋采用HRB335钢筋，构造钢筋及箍筋采用HPB235钢筋。 第3章 荷载计算 按受力特点，混凝土楼盖中的周边支撑板可分为单向板和双向板， l01/l02> 2为单向板，l01/l02< 2为双向板，双向板按塑性绞线法计算。 楼面荷载可以近似认为是沿斜向塑性铰线 45 度传播，沿短跨方向的 支撑梁承受板面传来的三角形分布荷载；沿长跨方向的支撑梁承受板面传 来的梯形分布荷载。在计算中我们把将梯形分布荷载及三角形分布荷载， 化为等效均布荷载。 图3.2 分层法计算简图 三角形换成等效均布荷载的计算公式： ' 8g g = 5 梯形换成等效均布荷载的计算公式： g = (1- 2a 23' 1 + a1 )g ， 其中 a1 =l1 2l g = l1 2 ；2（l1、l2分别为短跨与长跨的计算跨度） 3.1横载，活载计算 图3.3 恒载图图3.4 活载图 屋面框架梁线荷载标准值 1）恒载 三毡四油卷材防水铺小石子 20mm厚1:2水泥砂浆 100mm厚1:2水泥砂浆找坡 20mm厚聚苯乙烯保温层 120mm厚现浇钢筋混凝土楼 砂子灰板条顶棚 屋面恒载总计 屋面恒载标准值 0.4 kN/m 0.02×20=0.44 kN/m 0.1×10= kN/m 0.32 kN/m 0.12×25=3.00 kN/m 0.55 kN/m =5.67 kN/m 2 2 2 2 2 梁自重 2 2 边跨AB、CD跨 梁侧粉刷 边跨梁自重总计 中跨BC跨 梁侧粉刷 中跨梁自重总计 0.3×0.6×25=4.5 kN/m 2×（0.6-0.12）×0.02×17=0.33 kN/m kN/m 0.2×0.4×25=2.0 kN/m 2×（0.4-0.12）×0.02×17=0.19 kN/m = 则作用在屋面框架梁上的恒载线荷载标准值为： 梁自重：g6AB1=g6CD1= kN/m，g6BC1= kN/m 板传来的梯形荷载：g6AB2=g4CD2= kN/m，g6BC2=0 kN/m 2）活载 作用在屋面框架梁上的活载线荷载标准值为： qAB=q6CD= kN/m，q6BC=0 kN/m 楼面框架梁线荷载标准值 1）恒载 楼面恒载标准值 2 2 2 水磨石地面 20mm厚水泥砂浆找平 120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 砂子灰板条顶棚 楼面恒载总计 0.65 kN/m 0.02×20=0.4 kN/m 0.04×14=0.56 kN/m 0.55 kN/m =4.60 kN/m2 2 梁墙自重 kN/m 边跨（AB、CD跨）框架梁自重 边跨填充墙自重 填充墙粉刷 边跨梁墙自重总计 中跨梁墙自重总计 0.24×（3.9-0.6）×8=kN/m 2×17×0.02×（3.9-0.6）=2.24kN/m kN/m = 作用在楼面层框架梁上的恒载线荷载标准值为： 梁及梁上填充墙自重：gAB1=gCD1= kN/m，gBC1=2.19 kN/m 板传来的荷载：gAB2=gCD2= kN/m，gBC2=0 kN/m 2)活载 作用在楼面框架梁上的活载线荷载标准值为： qAB=qCD= kN/m，q4BC=0 kN/m 屋面框架节点集中荷载标准值 图3.5 框架节点受力示意图 1）恒载 纵梁自重 粉刷 边柱连系梁传来屋面恒荷载 次梁自重 次梁粉刷 ××25×6=27kN 2×(0.6-0.12)××6× 2××3××5.67=25.52 kN ××25×6×25=15 kN ×（0.5-0.12）×6/2×17=0.78 kN 次梁传来屋面恒荷载 女儿墙粉刷 顶层边节点集中荷载 纵梁自重 粉刷 中柱连系梁传来屋面自重 次梁自重 次梁粉刷 次梁传来屋面恒荷载 顶层中间节点集中荷载 2）活载QA=QDkN QB=QC= kN 楼面框架节点集中荷载标准值 1）恒载 ×（6+3）××5.76=38.27 kN ×6××8=10.94 kN 2××6×× G6A=G6D=123.35 kN 27 kN kN 25.52+6××5.67=66.34 kN 15 kN kN kN G6B=G6C= kN 边柱连系梁自重 粉刷 27 kN kN 边柱连系梁传来屋面恒荷载2××3××=20.7 kN 次梁自重 次梁粉刷 次梁传来楼面恒荷载 框架柱自重 填充墙自重 墙面粉刷 钢窗自重 中间层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 粉刷 中柱连系梁传来屋面自重 次梁自重 次梁粉刷 次梁传来楼面自重 框架柱自重 15 kN 0.78 kN ×(6+3) ×× kN ×××27=37.91 kN （6××2×）××8=40.84 kN 2×（×6-2××2）×0.02×17= kN 2×2××= kN GA=GD= kN 27 kN kN 20.7+6×× kN 15 kN 0.78 kN 31.05 kN kN 填充墙自重 墙面粉刷 中间层中节点集中荷载 2）活载QA=QDkN QB=QC= kN ×6××8=38.02 kN 2×3.3×6×× kN kN 已知基本风压O=0.45kN/m2，地面粗糙度属B类，按荷载规范： wk = bzmsmzwo 风载体形系数s，所以s=1.3。 因结构高度H=m30m（从室外地面算起），取风振系数Z。 风荷载计算（表3.1） 层次ZSZ(m) ZO(kN/m2) 面积A(m2) Pi(kN) 6 1 1 1 1 1 1 1.33 1.26 1.18 1.08 1.00 1.00 22.64 17.23 16.15 14.78 13.69 17.90 5 20.7 16.8 12.9 9.0 5.1 4 3 2 1 图3.6 风荷载 建筑物总重力荷载代表值Gi的计算 0.5×0.4×48× Kn 1）集中于6层处的质点重力荷载代表值G6： 50%雪载： 屋面恒载： 横梁： 纵梁： 次梁： 女儿墙： 柱重： 外墙： 内墙 ×48× kN ××2.4) × kN ×48× kN ×12× kN ×(48+14.4) × kN (0.6×0.6×27××36= kN 1/2×126= kN 1/2×= kN kN 2）集中于5层处的质点重力荷载代表值G5： 50%楼面活载： 0.5×（××）= kN 楼面恒载： 横梁： 纵梁： ×48× kN kN kN kN 1064.68 kN × kN ×1/2×125 kN kN 3）集中于4层处的质点重力荷载代表值G4： 50%楼面活载：0.5×（××522）=711 kN 楼面恒载： 横梁： 纵梁： 次梁： 柱重： 外墙： 内墙： 次梁： 柱重： 外墙： 内墙： kN kN kN kN kN kN kN kN 4）集中于3层处的质点重力荷载代表值G3： 50%楼面活载：711 kN 楼面恒载： 横梁： 纵梁： 次梁： 柱重： 外墙： 内墙： kN kN kN kN kN kN kN kN 5）集中于2层处的质点重力荷载代表值G2： 50%楼面活载： 711 kN 楼面恒载： 横梁： 纵梁： kN kN kN kN kN kN ×× kN kN 6）集中于1层处的质点重力荷载代表值G1： 50%楼面活载： 711 kN 楼面恒载： 横梁： 纵梁： 次梁： 柱重： 外墙： 内墙： 次梁： 柱重： 外墙： 内墙： kN kN kN kN ×× kN ×× kN ×× kN kN 本设计为现浇楼盖，则 0，EccI0 0，EccI0 I0框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。 横梁、柱线刚度（表3.2） 截面尺寸 EC(k N/m B(mm) H(mm) m2) 600 30 400 30 600 30 400 30 600 30 4i=ECI/L(kN 相对 I(mm) L(mm) ·mm)刚度 ×10 9 4 9 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×107 9 1.6×102400 ×10 4×109 9 9 9 9 杆件 I0(mm) 9 600 30 10.8×10 边框架梁1 300 9 边框架梁2 200 中框架梁1 300 中框架梁2 200 中层框架柱600 底层框架柱600 K=iC/2iZ (一般层) 6000 6000 2400 3900 6300 C=K/(2+K) 7 7 7 7 7 项目 层柱类型及截面 框架柱横向侧移刚度D值（表3.3） D=C·iZ· (一般层) (12/h2) K=iC/iZC=(0.5+K)/( (kN/mm) (底层) 2+K)(底层) 根数 边框架边柱 26层边框架中柱 中框架边柱 中框架中柱 边框架边柱 底层边框架中柱 中框架边柱 中框架中柱 底层：D=()×4+()×14= kN/mm 26层：D=()×4+()×14= kN/mm 框架自振周期的计算： 框架顶点假象水平位移计算表（表3.4） Gi(kN) Gi(kN) D(kN/mm)层间相对位移总位移 (mm) 层 6 5 4 3 2 1 则自振周期为： T1 =1.7yTuT =1.7´0.6´0.384 = 0.63s 对于框架，考虑结构非承重砖墙影响的折减系数yT 取0.6。 地震作用计算 0.90.9 è T1 øèø 4 4 14 14 4 4 14 14 本工程设防烈度7度、类场地土，设计地震分组为第一组，查建筑抗 震设计规范特征周期Tg=0.35s，max=0.12。 æ Tg öæ 0.35ö a1 = ç÷amax = ç 0.63÷´0.12= 0.071 结构等效总重力荷载：Geq = 0.85GE = 0.85´54678.9 = 46477.07kN T1 = 0.63s>1.4Tg =1.4´0.35= 0.49s， 还要考虑顶部附加地震作用：d n= 0.08T1 + 0.07= 0.1204 框架横向水平地震作用标准值为： 结构底部：FEK =a1Geq = 0.071´46477.07 = 3299.87kN Fi =GiHiFEK (1-dn) åGiHi 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表（表3.5） 楼层剪力 层 6 5 4 3 2 1 Hi(m) Gi(kN) GiHi 20 Fi Vi(kN) 层Vi（kN） 6 5 4 3 2 图3.8 地震作用 横向水平地震作用下的位移验算（表3.6） D（kN/mm）ui(mm）