建筑毕业设计一榀框架计算全过程(共73页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要本毕业设计的课题是湖南中南大学办公楼。根据学校布局需要的规划，解决办公建筑紧张等问题，在满足办公的需要的同时也为了改善和丰富校内景观，拟在校内中心地段新建一教学办公建筑。该建筑为五层， 底层层高4.2米，上部层高为3.6米。本建筑为公共建筑，要满足办公的需要。因此要明确重要使用部分、辅助使用部分之间的关系，做到功能分区明确，流线组织合理，空间尺寸恰当，满足建筑设计防火规范。教学办公楼在建筑设计时力求体形简洁明快，外立面主要处理好入口 、窗型及外墙涂料色彩的对比 ，满足中小型办公建筑的设计原则：使用、经济、美观。在结构设计方面该综合楼采用现浇钢筋混凝土框架结构，墙

2、体均为非承重墙（楼梯间除外）；楼梯采用现浇混凝土板式楼梯；基础采用独立基础。关键词： 办公楼；建筑设计；结构设计。专心-专注-专业ABSTRACTThe graduatioN desigN issues are Central South University buildiNg. AccordiNg to the plan layout of school Network, in order to slove the problems of office buildings shopping inconvenient, satisfy the Needs in commercial offic

3、e at the same time to improve and enrich school landscape, a new office building is going to be built. Thebuilding five layers, the hitht of bottom layer is 4.5m, the hight of upper layers are 3.6m。.As a public building ,it should satisfy the working needs . Therefore, we should know the relationshi

4、p among the most imporstaNt part ,the assist part and the traffic part. The building should has a obvious function, a convinent traffic , and a clear area, all of these are in order to satify the standard of architectural design. So the trafic shoud be convinient .and use of the relationship between

5、 transport links, functional area clear, streamline organization reasonable size of space, and satisfy the code for fire protection design of buildings. Central South University building in architectural design to form when is concise and lively, maiNly deal with eNtraNce facade, wiNdow aNd wall pai

6、Nt color coNtrast, satisfy the design principle of small office buildings, use, economy, beautiful.IN the structural design of the building adopts cast-in-situ reinforced concrete frame, wall are the main wall (stairwells except), Stair adopts cast-in-situ concrete board stairs, Foundation adopt ind

7、ependent foundation.Keywords： Office building ； Architectural design ；Structure design目 录第一章 前 言毕业设计是学生在学完课程之后必须进行的最后一个实践性的教学环节，是对学生所学知识的一个综合检验。它是学生从学校走向工作岗位必需经历的一个环节，有助于学生对所学专业知识的深入了解，使学生熟悉有关的设计、施工规范和手册，进一步提高工程制图、理论分析和运用计算机辅助软件的能力，并熟练掌握各种绘图软件，培养学生综合应用所学理论知识解决一般房屋建筑工程的建筑设计、结构设计以及施工组织设计方面的能力，使他们受到土木工

8、程师所必需的基本训练，达到培养建筑工程专业人才的目的。本人的设计课题是湖南中南大学的一栋办公楼，总占地面积约2700，地处校内。本设计按照最新规范进行设计，由结构图、中英文摘要、建筑设计说明书、结构方案说明书、结构设计计算书、施工组织设计等部分组成。第二章 建筑设计 2.1 设计资料工程名称：湖南中南大学办公楼。2.1.1 建筑规模1）总建筑面积：6000平方米2）用地面积： 约2700平方米3）最高层数： 主体5层2.1.2 结构形式本工程采用钢筋混凝土框架结构，基础采用柱下独立基础。2.1.3 使用要求1）本建筑为公共建筑，工作人员与顾客的流线分明，不相互影响。2）临街造型与里面装修应作重

9、点处理。3）楼梯与走廊等设计应满足国家规范安全疏散防火要求。2.2 平面设计办公楼在平面设计过程中，为了满足使用功能要求，不断的调整修改平面，反复深入。本建筑着眼于建筑空间的组合，并考虑使用要求，通过内走廊连接主楼成为一有机的整体，在满足使用要求的同时也丰富了建筑的体型，使得该建筑达到了适用和美观的效果。2.2.1 房屋设计门厅： 121.68m2大会议室：121.68m2小会议室： 60.84m2领导办公室：60.84m2普通办公室：30.42m2文印室： 30.42m2收发室： 30.42m2总机房： 64.84m22.2.2 防火设计本工程属小高层建筑，二级防火。按二级防火要求，房间到最

10、近的疏散口最大距离应小于35m，本设计中的房间布置均能满足。2.2.3 体型和立面设计该建筑属于商场办公建筑，在立面设计时遵循了此类建筑的共同规律，本工程满足建筑规范要求。在满足建筑内部使用功能前提下，同时也追求建筑的外在形象。在简洁的体型组合前提下，力求运用均衡、韵律、对比、统一等手段，把适用、经济、美观有机的结合起来。主入口处设在一个高而大的的雨篷，采用较高的玻璃门。有一临街立面部分采用玻璃幕墙窗，外墙面采用彩色的面砖第三章 结构设计3.1设计资料（1）工程名称：湖南中南大学办公楼。（2）建设地点：中南大学校内。（3）工程概况：总建筑高18.6米，共5层，首层层高4.2，标准层与顶层层高3

11、.6。室内外高度差0.45m。（4）温度：最热月平均气温29.6 oC,最冷月平均气温4.2 oC，夏季极端最高温度41.8 oC，冬季极端最低气温-9.5o C。（5）相对湿度最热月平均73%。（6）主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压w0=0.35kN/m2（7）风雪条件：年降雨量1450mm，月最大降水强度192mm/d，暴雨水强度3.3L/d.m2 （8）抗震设防要求：6度设防，II类场地。 （9）材料选用：采用C40混凝土（弹性模量Ec=3.251010N/m2,抗压强度设计值fc=19.5mpa） （10)钢筋：梁、柱中箍筋和板及基础底板内钢筋采用HPB235，梁、柱中纵

12、向受力钢筋采用HRB335。 （11）墙体：填充墙采用混凝土小型空心切块。 （12）女儿墙：高1.2米。 （13）外纵墙相邻轴线间有两个1.8m2.1m的铝合金窗。 （14)混凝土强度等级：C40。 屋面做法：（从上往下）三毡四油上铺小石子，20mm厚水泥砂浆找平，50mm厚笨板保温，1:10水泥珍珠岩找破，（坡度30%）20mm厚水泥砂浆找平，现浇楼板天鹏抹灰（15mm厚）楼面做法：12mm厚大理石地面，30mm厚细石混凝土，现浇楼板（100mm厚），天鹏抹灰（15mm厚）。外墙做法：MU10蒸压会砂浆240mm厚，内切120mm厚加气混凝土小型切块。内墙做法：240mm厚加气混凝土小型砌块

13、。内墙上采用木门，外宗强上相邻梁周线间有两个1.8m2.1m的铝合金窗。水文地质资料： （1）地质构造情况（自上而下）：场地地形平坦，自然地标0.3m内为杂填土，低级承载承载力特征值为fa=60KN/m2；填土下层为0.4m厚一般粘性土，地基承载力力设计值为fa=110KN/m2；向下0.9m厚硬粘性土，地基承载力设计值为fa=220KN/m2；再向下为10m厚叻土，地基承载力设计值为fa=380KN/m2，再向下为微风化岩石。（2）地下水位及冻结情况：地下水雨季在地标以下3.5m，无侵蚀性。极限最大冻结深度0.6m。3.2 结构计算书3.2.1 结构布置及结构选型（1）、结构承重方案选择：根

14、据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架纵横向承重方案，框架梁、柱布置如图3.1所示。图3.1 框架平面布置与计算单元简图 取轴上的一榀横向平面框架进行计算，取相邻两个柱距的各1/2宽作为计算单元，如图3.1阴影所示。（2）、主要构件选型及尺寸初步估算：1）主要构件选型：a)梁、板、柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构。b)墙体采用：混凝土小型空心切块。c)基础：采用柱下独立基础。2)梁、柱截面尺寸估算。（取4轴上的一榀横向框架计算）a)框架柱： 柱截面面积可根据可根据：A=a2 = (3.1)确定 根据经验估算钢筋混凝土建筑G可取14KN/m2 N取5 F负荷面积：F=7.8(3.0

15、+7.8)/2=42.12m2 C40混凝土：fc=19.5Mpa 最大轴压比限值w：抗震设防烈度为6，高度为18.6，取抗震等级为三级，w=0.9 地震中边柱相关调整系数=1.1 A=0.21m2 a=0.46m 初步选定柱截面尺寸为500500.b）框架梁尺寸确定： （1） 横向框架梁： h=（1/101/18）L=（1/101/18）7.8=0.780.43m 取h=0.6m b=（1/21/3）h=（1/21/3）0.6=0.20.3m 取b=0.3m 中间框架梁由于跨度较小，截面尺寸取bh=0.30.3 （2）纵向框架梁： h=（1/101/18）L=0.780.4m 取h=0.6m

16、 b=（1/21/3）h=0.130.39m 取b=0.3m （3）次梁： h=（1/141/18）L=0.560.43m 取h=0.5m b=（1/21/3）h 取b=0.25m （4）楼板厚度：（采用双向板） h=1/40L=1/403.6m=0.09m 取h=100mmc）梁柱计算高度、跨度： （1）梁的跨度：取轴线间距，边跨梁为7.8m、中间跨为3m。 （2）柱的计算高度：底层柱高：基础底面标高-2.35.基础高度1m，则底层柱高为4.2m+2.35m-1m=5.55m其它层柱：取层高3.6m。3.2.2确定框架计算简图： （1） 三个假设： a：平面结构假定：认定每一方向的水平力只由

17、该纵方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力构件不受力。 b：在水平荷载作用下楼板在自身平面内不产生相对位移。 c：不考虑水平荷载作用下的扭转作用。（2） 框架在竖向荷载作用下，可忽略节点侧移，按刚性方案设计。在水平荷载作用下不能忽略节点侧移，按弹性方案设计。 Ic= (3.2) i= (3.3)a)框架柱线刚度计算如下： 柱线惯性矩：Ic=a4/12=0.0052m4 底层柱线刚度：ic1=EcIc/H=3.05107Nm 其他层柱线刚度：ic2=EcIc/H=4.69107Nm b)框架梁线刚度计算如下： 计算框架梁的截面惯性矩，考虑楼面板与梁的连接使惯性矩增大有利影响，故要2. 边跨梁

18、的惯性矩：Ib1=2bh3/12=0.0108m4 边跨梁的线刚度：ib1=EcIb1/L=4.5107Nm 中间跨梁的惯性矩：Ib2=2bh3/12=0.00135m4 中间跨梁的线刚度：ib2=EcIb2/L=1.46107Nm c)相对线刚度： 取ib1=4.5107Nm=1 则：ib2=0.32 ic1=0.68 ic2=1.04得计算简图如下：3.2 框架计算简图3.2.3恒荷载及内力分析（1）屋面恒荷载:(不上人屋面)三毡四油上铺小石子： 0.4KN/m20mm厚水泥砂浆找平： 20kN/m30.02m=0.4kN/m250mm厚笨板保温： 0.5kN/m21:10水泥珍珠岩找破（

19、3%坡度）： 18.63%11kN/m3=1.5kN/m2现浇楼板（100mm厚）： 0.1m25kN/m3=2.5kN/m2天鹏抹灰（15mm厚）： 0.015m17kN/m3=0.26kN/m2屋面恒荷载标准值： 5.96kN/m2（2）楼面恒荷载： 12mm大理石地面： 0.012m28kN/m3=0.34kN/m2 30mm细石混凝土： 0.03m24kN/m3=0.72kN/m2 现浇楼板（100mm厚）： 0.1m25kN/m3=2.5kN/m2 天鹏抹灰（15mm厚）： 0.01517kN/m3=0.26kN/m2 楼面恒荷载标准值： 3.86kN/m2（3）构件自重： 横向框架

20、梁自重（边跨）： 0.3m0.6m25kN/m3=4.5kN/m （中间跨）： 0.3m0.3m25kN/m3=2.25kN/m 纵向框架梁自重： 0.3m0.6m25kN/m3=5.25kN/m 框架柱自重（中间层）： 0.50.525kN/m3.6m=22.5kN （首层）： 0.50.5255.55kN=34.69kN 外墙重： （0.2419+0.126.5）kN/m2 =5.34kN/m2 内墙重： 0.246.53.6kN/m=5.616kN/m 女儿墙重： 0.36191.2kN/m=8.2kN/m边跨框架梁承担由屋面板、楼面板传来的荷载形式为梯形，为计算简便，按支座弯矩等效原则

21、将其简化为矩形分布。屋面板传荷载示意图3.3 梯形荷载分布等效图 a= (3.4)q1(2)=（1-a2+a3）q (3.5)a=1.95/7.8=0.25 屋面梁上线荷载： q1=（1-a2+a3）q+4.5kN/m=(1-20.252+0.253)5.96kN/m23.9m+4.5kN/m=25.2kN/m 楼面梁上线荷载： q 2=（1-a2+a3）q+4.5kN/m+5.616kN/m=23.5kN/m框架中各层恒荷载作用分布如图：3.4 恒荷载作用分布图（4） 固端弯矩计算： M= (3.6)表3.1 固端弯矩计算表 层号边跨框架梁中间跨框架梁顶层底层及标准层（5） 节点分配系数u计

22、算：顶层分配系数： U= (3.7)节点A：UA5B5= UA5A4=节点B：UB5A5= UB5C5= UB5B4=标准层分配系数：节点A：UA4B4= UA4A5= UA4A3= 节点B：UB4A4= UB4C4= UB4B5= UB4B3= 首层分配系数：节点A：UA1B1= UA1A2= UA1A0= 节点B：UB1A1= UB1C1= UB1B2= UB1B0=表3.2 节点分配系数U计算表（6） 恒荷载作用下内力分析： 恒荷载作用下内力计算采用弯矩二次分配法，计算过程如图3.5。内力图如图3.6。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000.510.490.420.000.440.14-

23、127.80127.80-1.690.0065.1862.62-52.970.00-55.49-17.6620.25-26.4831.31-18.208.830.003.183.06-9.210.00-9.65-3.070.0088.61-88.6196.930.00-83.34-13.590.340.340.320.290.310.310.09-119.10119.10-1.6940.4940.4938.11-34.05-36.40-36.40-10.5732.5920.25-17.0219.06-27.74-18.205.28-12.18-12.18-11.466.266.706.701.

24、9460.9148.57-109.47110.37-57.44-47.90-5.030.340.340.320.290.310.310.09-119.10119.10-1.6940.4940.4938.11-34.05-36.40-36.40-10.5720.2520.25-17.0219.06-18.20-18.205.28-7.98-7.98-7.513.503.743.741.0952.7652.76-105.52107.60-50.86-50.86-5.890.340.340.320.290.310.310.09-119.10119.10-1.6940.4940.4938.11-34.

25、05-36.40-36.40-10.5720.2522.63-17.0219.06-18.20-19.965.28-8.79-8.79-8.274.014.284.281.2451.9554.33-106.28108.11-50.31-52.07-5.730.380.250.370.330.340.220.11-119.10119.10-1.6945.2629.7844.07-38.75-39.92-25.83-12.9220.25-19.3722.03-18.206.46-0.332-0.219-0.3235-3.397-3.499-2.264-1.13265.1729.56-94.7398

26、.99-61.62-28.09-9.28 AB 图3.5 恒荷载作用下内力计算分析图3.6 恒荷载作用下的内力图3.2.4 活荷载及其内力分析（1）屋面活荷载：屋面不上人时活荷载可查表： 0.5kN/m2边跨框架梁承受的由屋面板、楼面板传来活荷载形式仍为梯形，按支座弯矩等效原则将其转化为矩形分布的梁上线荷载：根据公式3.5可得：q1=（1-a2+a3）q=（1-20.252+0.253）0.5kN/m23.9m=1.74kN/m（2） 楼面活荷载：查表得办公室楼面活荷载： 2.0kN/m2q2=（1-a2+a3）q=（1-20.252+0.253）2kN/m23.9m=6.95kN/m框架梁各

27、层荷载作用分布图如图3.7:。图3.7 活荷载作用分布图（3） 内力分析框架结构在楼、屋面活荷载作用下采用满布荷载法，其内力计算方法与恒荷载相同，采用弯矩二次分配法，分配系数同表3.2，固端弯矩计算表如下表3.3。 表3.3 活荷载作用下的固端弯矩计算表层号边跨框架梁中间跨框架梁顶层底层及标准层其内力计算过程如下图3.8，内力图见图3.9。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.000.510.490.420.000.440.14-8.828.820.000.004.504.32-3.700.00-3.88-1.235.99-1.852.16-5.460.620.00-2.11-2.031.130.0

28、01.180.380.008.38-8.388.400.00-8.16-0.240.340.340.320.290.310.310.09-35.2435.240.0011.9811.9811.28-10.22-10.92-10.92-3.172.255.99-5.115.64-1.94-5.461.59-1.06-1.06-1.000.050.060.060.0213.1716.91-30.0730.71-12.81-16.33-1.570.340.340.320.290.310.310.09-35.2435.240.0011.9811.9811.28-10.22-10.92-10.92-3.

29、175.995.99-5.115.64-5.46-5.461.59-2.34-2.34-2.201.071.151.150.3315.6415.64-31.2731.73-15.24-15.24-1.250.340.340.320.290.310.310.09-35.2435.240.0011.9811.9811.28-10.22-10.92-10.92-3.175.996.70-5.115.64-5.46-5.991.59-2.58-2.58-2.421.231.311.310.3815.4016.10-31.5031.89-15.08-15.60-1.210.380.250.370.330

30、.340.220.11-35.2435.240.0013.398.8113.04-11.63-11.98-7.75-3.885.99-5.816.52-5.461.94-0.067-0.044-0.0652-0.988-1.018-0.659-0.32919.328.77-28.0829.14-18.46-8.41-2.27 AB 图3.8 活荷载作用下内力计算分析图3.9 活荷载作用下内力图3.2.5 风荷载及其内力分析（1）风荷载计算 基本风压值：w0=0.35kN/m2 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式：wkzUsUZW0 (3.8) 因为本建筑是多层建筑，总高H不超过30m，则

31、z=1.0 查风荷载体型系数表可得Us值。 迎风面Us=0.8，背风面Us=-0.5，则取Us=1.3. 查表得UZ值：一层 UZ=0.74 二层 UZ=0.62 三层 UZ=0.62 四层 UZ=0.74 五层 UZ=0.74风荷载标准值：一、四、五层 Wk=1.01.30.740.35kN/m2=0.34kN/m2 二、三层 Wk=1.01.30.620.35kN/m2=0.28kN/m2风荷载的线荷载标准值qk: 一、四五层 qk=Wk7.8m=0.34kN/m27.8m=2.65kN/m 二、三层 qk=Wk7.8m=0.28kN/m27.8m=2.18kN/m将举行分布的风荷载折算成

32、节点集中力Fik:第五层： 2.65kN/m（1.2/2+3.6/2）m=6.36kN第四层： 2.65kN/m3.6m=9.54kN第三层： 2.65kN/m3.6/2m+2.18kN/m3.6/2m=8.69kN第二层： 2.18kN/m3.62/2m=7.85kN第一层： 2.65kN/m4.2/2+2.18kN/m3.6/2=9.49kN风荷载作用下荷载分布图如下图4.0。图4.0 风荷载作用下荷载分布图（2） 各柱D值及剪力分配系数计算： 风荷载作用下需要考虑框架节点的侧移。采用D值法。 抗侧移刚度D可表示为： D=a （3.9） 对框架的底层柱，当柱脚为固定时： a= （3.10）

33、 K= （3.11） 对框架的其他层柱： a= （3.12） 对于中柱：K= （3.13） 对于边柱： K= （3.14）第五层：A柱：K= a= D=a=0.31B柱：K= a= D=a=0.38C柱： K= a= D=a=0.38D柱： K= a= D=a=0.31第二至四层： A、D柱：K= a= D=a=0.31 B、C柱：K= a= D=a=0.38第一层：A、D柱：K= a= D=a=0.15B、C柱：K= a= D=a=0.16剪力分配系数： = （3.15） 第五层： A=0.22 B=0.28同理可得：C=0.28 D=0.22 第二至四层：A=D=0.22 B=C=0.28

34、 第一层： A=D=0.24 B=C=0.26（3）各柱反弯点位置以及柱端弯矩和剪力可根据公式Vi=与得到。其中可由规则框架承受均布水平作用力时标准反弯点高度比表查出。、为0。各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩如下表3.4所示。表3.4 各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩层号柱号M底M顶五A(D)0.226.361.400.3501.261.763.28B(C)0.281.780.3601.302.314.09四A(D)0.2215.93.500.401.445.047.56B(C)0.284.450.4101.486.599.43三A(D)0.2224.595.410.4501.628.7610.71B(C)0.286.890.4601.6611.4413.37二A(D)0.2232.447.140.5001.8012.912.85B(C)0.289.080.5101.8416.7115.98一A(D)0.2441.9310.060.6503.6136.3219.52B(C)0.2610.90.6603.6639.8920.60（4） 梁端弯矩的计算： 梁端弯矩可根据节点平衡原理求出，按各节点上梁的线刚度大小进行分配。 第五层:MA5B5=MA5A4=3.28KNM MB5A5=KNM=3.1KNM