钢筋混凝土框架结构的秀水佳园综合办公楼的建筑、结构和基础设计毕业设计框架结构计算书.doc

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1、 摘要本毕业设计遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程，根据任务书和指导书的要求，完成钢筋混凝土框架结构的秀水佳园综合办公楼的建筑、结构和基础设计。建筑施工图包括总平面图及说明，一层、二层、三层、标准层和屋顶平面图，正立面和背立面图，楼梯和电梯井的剖面图，以及若干详图。各图均按规范要求设计并得到指导老师认可。本工程结构设计时密切结合建筑设计，力求经济合理，。考虑毕业设计的特殊要求，以手算为主、电算为辅。结构设计主要包括以下几个部分：重力荷载计算；框架侧移刚度计算；横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算；竖向荷载作用下框架结构的内力计算；截面设计与配筋计算；楼梯设计；梁板设计和基础设计。计算书

2、的主要内容有：手工完成横向框架结构侧移计算、框架受力分析与截面设计（包括内力分析、水平荷载与竖向荷载的计算和组合、截面配筋）；进行楼梯设计；进行框架现浇楼板局部单元板和连系梁的设计（包括手工进行荷载计算、内力分析组合及配筋计算）；进行横向框架所对应的柱下基础设计。毕业设计的成果符合现行规范的要求，因而是合理可行的。关键词：钢筋混凝土结构；框架结构；综合办公楼；建筑与结构设计The building design and structural design of reinforced concrete frame structures Xiu Shui Jia Yuan comprehensiv

3、e office buildingStudent: HUO Jian-cai Teacher: HUANG Jun-FengAbstract: This graduation project follows and builds, and then structure, more basic design process first, according to the request of task book and guide book, finish the building design and structural design of reinforced concrete frame

4、 structures Xiu Shui Jia Yuan comprehensive building.The construction drawing of the building including that one, two, three, the standard floor and roof plans, front and back are elevation, stairs and elevator shaft of the profiles, as well as a number of details. Regulatory requirements of the pla

5、ns are designed and approved instructor.The design of engineering structures, building design closely to the economy and reasonable. Consider the special requirements of graduation project in order to hand-count-based, supplemented by computer. Structural design include the following main parts: the

6、 calculation of gravity load; the framework of lateral stiffness calculation; transverse horizontal load structure under the framework of the calculation of internal force and displacement; vertical load structure under the framework of the internal force calculation; Design and reinforced cross-sec

7、tion calculation ; staircase design; beam design and foundation design. Calculation of the main contents of the book are: hand to complete the structure of the horizontal lateral framework, the framework of stress analysis and cross-section design (including analysis of internal forces, horizontal l

8、oad and vertical load calculation and combination of reinforcement cross-section); for the staircase design; to the framework local unit cast-in-place floor panels and the design of link beams (including the manual loading, the reinforcement of internal force analysis of the composition and calculat

9、ion); horizontal framework of the corresponding basis for the design of the next column. Graduated from the results of the design requirements in line with existing norms, so it is reasonable and feasible. The design of engineering structures, building design closely to the economy and reasonable. C

10、onsider the special requirements of graduation project in order to hand-count-based, supplemented by computer. Structural design include the following main parts: the calculation of gravity load; the framework of lateral stiffness calculation; transverse horizontal load structure under the framework

11、 of the calculation of internal force and displacement; vertical load structure under the framework of the internal force calculation; Design and reinforced cross-section calculation ; staircase design; beam design and foundation design. Calculation of the main contents of the book are: hand to comp

12、lete the structure of the horizontal lateral framework, the framework of stress analysis and cross-section design (including analysis of internal forces, horizontal load and vertical load calculation and combination of reinforcement cross-section); for the staircase design; to the framework local un

13、it cast-in-place floor panels and the design of link beams (including the manual loading, the reinforcement of internal force analysis of the composition and calculation); horizontal framework of the corresponding basis for the design of the next column. The graduation project achievement conforms t

14、o the present standard requirement, thus is reasonable and feasible.Key words: reinforced concrete structure; frame structure; comprehensive office building; building design and structural design目 次摘要Abstract1. 工程概况12. 结构方案及布置13. 构件初估23.1 柱截面尺寸的确定23.2 梁尺寸确定33.3 楼板厚度的确定33.4 柱高度34. 重力荷载计算 34.1屋面(顶盖)及楼

15、面的恒荷载标准值 34.2屋面(顶盖)及楼面的活荷载标准值 54.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 54.4重力荷载代表值 75. 框架侧移刚度计算 8 5.1 横向框架侧移刚度计算85.2 纵向框架侧移刚度计算116. 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 136.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 13 6.1.1横向自振周期计算136.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算146.1.3水平地震作用下的位移验算166.1.4水平地震作用下框架内力计算166.2 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算206.2.1风荷载标准值206.2.2风荷载作用下的水平位移验算23

16、6.2.3风荷载作用下框架结构内力计算247. 竖向荷载作用下框架结构的内力计算287.1 横向框架内力计算 28 7.1.1计算单元28 7.1.2荷载计算287.1.3内力计算327.2 横向框架内力组合 44 7.2.1结构抗震等级 44 7.2.2框架梁内力组合 447.2.3框架柱内力组合 468. 截面设计 568.1框架梁568.1.1梁的正截面受弯承载力计算 568.1.2梁斜截面受剪承载力计算 608.2框架柱61 8.2.1剪跨比和轴压比验算 61 8.2.2柱正截面承载力计算 618.2.3柱斜截面受剪承载力计算 638.3框架梁柱节点核心区截面抗震验算649. 楼梯设计

17、659.1 平台板计算669.1.1 荷载计算 669.1.2 截面设计 679.2 梯段板计算 679.2.1 荷载计算 679.2.2 截面设计 689.3平台梁计算 689.3.1 荷载计算 689.3.2 正截面承载力计算 689.3.3 斜截面承载力计算 6910. 梁板设计 6910.1 板的计算 7010.1.1 单向板计算 7010.1.2 双向板计算 7110.2 梁的计算 7510.2.1 弹性理论 7510.2.2 塑性理论 7911. 基础设计8111.1 场地土层条件8111.2 结构型式 8111.3 材料选择 8111.4 确定基础埋深d 8111.5 确定地基承

18、载力特征值 8111.6 计算边柱（以E/轴柱为例） 8111.6.1 确定基础基底尺寸 8111.6.2 验算基础底面应力 8211.6.3 计算基础底板厚度h 8211.6.4 基础底板配筋 8311.7 计算中柱（以D/轴柱为例）8411.7.1 确定基础基底尺寸8411.7.2 验算基础底面应力8411.7.3 计算基础底板厚度h 8411.7.4 基础底板配筋85N 结论 86致谢88参考文献89891. 工程概况本设计工程为一综合办公楼，建筑主体结构共有8层，无地下室， 底层层高3.9m，其余层层高均为3.6m；局部突出屋面的塔楼为电梯机房和楼梯间，层高为3.0m，总高32.1m。

19、建筑面积6521.45m2，占地面积746.92m2。地震设计烈度7度，建筑场地类别为类，场地特征周期为0.35s，基本风压为0.35 kN/m2，基本雪压0.30kN/m2，地面粗糙度为C类。2. 结构方案及布置该建筑为综合办公楼，根据该房屋的使用功能及建筑设计要求建筑平面布置灵活，有较大空间。框架结构的特点是整体性好，满足大空间，耐久性好。而且框架结构占地面积小，可在地面留下较大的空间，以满足绿化，交通，保护既有建筑物等规划要求，造型新颖美观，具有很好的艺术效果，并且建筑采光好，视野开阔。综合考虑以上结构体系的特点，根据本地地形，抗震等级，以及经济方面，本工程选用框架结构形式。该工程采用全

20、现浇结构体系，15层混凝土强度等级为C40，以上各层均为C30，结构平面布置如下图.3. 构件初估3.1 柱截面尺寸的确定利用式A=a, 式中：A为横截面面积，取方形时边长为a；G为结构单位面积的重量，根据经验估算钢筋砼高层建筑约为1218KN/ m，由于框架结构办公楼荷载较小，按15kN/m考虑；n为验算截面以上楼层层数；F为验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定；为砼轴心抗压强度设计值；设防烈度7度、大于30m高的框架结构抗震等级为二级，因此柱轴压比限值取0.8；为地震及中、边柱的相关调整系数，7度设防地区，中柱取1，边柱取1.1. 对于中柱，F = 7.2(6.6+2.2)/2 = 31.

21、68 m，1层中柱（n取8；C40混凝土，=19.1MPa）; A=a=0.284m, a=0.534m.6层中柱（n取3；C30混凝土，=14.3MPa） A=a=0.142m, a=0.378m.初步选定中柱截面550mm550mm；对于边柱，轴边柱F=7.26.6/2=23.76m，1层（n取8；C40混凝土，=19.1MPa）;A=a=0.235m, a=0.485m.6层边柱（n取3；C30混凝土，=14.3MPa） A=a=0.117m, a=0.343m。初步选定边柱截面500mm500mm;轴边柱F=7.2(6.6/2+0.9)=30.24m，1层（n取8；C40混凝土，=19

22、.1MPa）;A=a=0.299m, a=0.547m.6层边柱（n取3；C30混凝土，=14.3MPa） A=a=0.150m, a=0.387m.初步选定边柱截面550mm550mm.根据以上结果并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取值如下：1层 700mm700mm,26层 600mm600mm,78层550mm550mm。3.2 梁尺寸确定梁截面高度hb=(1/121/8)l,l为跨长,边跨l=6600mm，中跨l=2200mm；梁截面宽度bb=（1/31/2）hb. 横向框架跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，因此本工程框架采用横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架主

23、梁为240mm650mm，次梁为240mm400mm，走道梁及悬挑梁为240mm500mm；纵向连系梁为240mm650mm.3.3 楼板厚度的确定楼板为现浇单向板，一般厚度取（1/401/30）板（短向长度）且不小于80mm，3600/40=90m,取100mm90mm,满足要求.3.4 柱高度底层柱高度h=3.9m+0.45m+0.75m=5.1m ，其中3.9m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.75m为基础顶面至室外地面的高度。其他柱高等于层高，即3.6m。4. 重力荷载计算4.1 屋面（顶盖）及楼面的恒荷载标准值屋面（上人）均布荷载标准值：30厚细石混凝土保护层 22kN/m30

24、.03m=0.66kN/m2三毡四油防水层 0.40kN/m220厚水泥砂浆找平层 20kN/m30.02m=0.40kN/m2150厚水泥蛭石保温层 5kN/m30.15m=0.75kN/m21:8水泥炉渣找坡层 1.2kN/m2100厚钢筋混凝土板结构层 25kN/m30.1m=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 6.16kN/m2屋面恒荷载标准值:(45+0.24)(16.3-0.9+0.24)+(4.5+3.6+3.6)0.91226.16=718.66.16=4426.576kN. 顶盖（不上人）均布荷载标准值：30厚细石混凝土保护层 22kN/m30.03m

25、=0.66kN/m2三毡四油防水层 0.40kN/m220厚水泥砂浆找平层 20kN/m30.02m=0.40kN/m2150厚水泥蛭石保温层 5kN/m30.15m=0.75kN/m21:8水泥炉渣找坡层 1.2kN/m2100厚钢筋混凝土板结构层 25kN/m30.1m=2.5kN/m2 合计 5.91kN/m2顶盖恒荷载标准值:(6.6+0.722)(3.6+0.722)2+(6.6+0.722)(3+0.722)5.91=(40.522+35.70)5.91=689.933kN.17层楼面均布荷载标准值： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m2 100厚钢筋混凝土板结构层 2

26、5 kN/m30.1m=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 合计 3.30kN/m21层楼面恒荷载标准值：(45+0.24)(16.3 + 0.24)-4.50.91/22+(7.2 + 0.7)0.93.30 =(748.274.05+7.11)3.3=751.333.3=2479.389kN2层楼面恒荷载标准值：(45 + 0.24)(16.3+0.24)-4.50.91/227.23(6.6 + 0.9)3.30 =(748.274.05162)3.3=582.253.3=1921.425kN37层楼面恒荷载标准值：(45+0.24)(16.3-0.9+0.24)+(4

27、.5+3.6+3.6)0.91/223.3=718.13.3=2369.730kN.4.2 屋面（顶盖）及楼面的活荷载标准值楼面均布活荷载标准值 2.0kN/m2 屋面（上人）均布活荷载标准值 2.0kN/m2 顶盖（不上人）均布活荷载标准值 0.5kN/m2屋面均布雪荷载标准值 sk=rs0=1.00.3=0.3kN/m2式中：r为屋面积雪分布系数，取r=1.0. 楼面活荷载标准值：1层：(45+0.24)(16.3+0.24)-4.50.91/22+(7.2+0.7)0.92.0 =(748.274.05+7.11)2.0=751.332.0=1502.660kN2层：(45+0.24)(

28、16.3+0.24)-4.50.91/227.23(6.6+0.9)2.0=(748.274.05162)2.0=582.252.0=1164.500kN37层：(45+0.24)(16.3-0.9+0.24)+(4.5+3.6+3.6)0.91/222.0=718.12.0=1436.200kN. 屋面（上人）活荷载标准值：(45+0.24)(16.3-0.9+0.24)+(4.5+3.6 +3.6)0.91/222.0=718.12.0=1436.200kN.屋面雪荷载标准值：(45+0.24)(16.3-0.9+0.24)+(4.5+3.6+3.6)0.91/22(6.6+ 0.722)

29、(3.6+0.722)2(6.6+0.722)(3+0.72)0.3=(718.181.0429.91)0.3=182.145kN.顶盖（不上人）活荷载标准值：(6.6+0.722)(3.6+0.722)2+(6.6+0.722)(3+0.722)0.5=(40.522+35.70)0.5=58.370kN.顶盖雪荷载标准值：(6.6+0.722)(3.6+0.722)2+(6.6+0.722)(3+0.722)0.3=(40.522+35.70)0.3=35.022kN.4.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计

30、算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见下表1：层次构件b/mh/mr/(kN/m3)g/(kN/m)Li/mnGi/kNGi/kN1KL-10.240.65251.054.0955.44016356.4291223.334KL-20.240.50251.053.1501.960849.392KL-30.240.50251.053.1500.66024.158LL-10.240.65251.054.0953.5708116.953LL-20.240.65251.054.0956.50020532.350CL-10.240.40251.052.5206.1210154.224XL-

31、10.240.50251.053.1500.7849.828KZ0.700.70251.1013.4755.10342336.5652KL-10.240.65251.054.0955.64016369.5331249.542KL-20.240.50251.053.1501.960849.392KL-30.240.50251.053.1500.66024.158LL-10.240.65251.054.0953.7208121.867LL-20.240.65251.054.0956.60020540.540CL-10.240.40251.052.5206.1210154.224XL-10.240.

32、50251.053.1500.7849.828KZ0.600.60251.109.9003.6341211.76036KL-10.240.65251.054.0955.64016369.5331240.470KL-20.240.50251.053.1501.960849.392LL-10.240.65251.054.0953.7208121.867LL-20.240.65251.054.0956.60020540.540CL-10.240.40251.052.5206.1210154.224XL-10.240.50251.053.1500.7824.914KZ0.600.60251.109.9

33、003.6321140.48078KL-10.240.65251.054.0955.74016376.0851253.574KL-20.240.50251.053.1501.960849.392LL-10.240.65251.054.0953.7958124.324LL-20.240.65251.054.0956.65020544.635CL-10.240.40251.052.5206.1210154.224XL-10.240.50251.053.1500.7824.914KZ0.550.55251.108.3193.632958.349注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的

34、增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长；柱长度取层高。 墙体为240厚粘土空心砖（15kN/m3），外墙面贴瓷砖（0.5kN/），内墙面为20厚抹灰（17kN/m3），则外墙单位墙面重力荷载为 0.5+150.24+170.02=4.44kN/ 内墙为240厚粘土空心砖，两侧均为20厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为 150.24+170.022=4.28kN/ 玻璃幕墙（1.2 kN/m3）单位墙面重力荷载为 1.20.24=0.29kN/ 表2 各层墙体自重总和：层 次123678顶层墙体自重（kN）3005.5102579.9303262.6703246.95

35、0978.310木门单位面积重力荷载为0.2kN/；铝合金门窗单位面积重力荷载取0.4 kN/。 表3 各层门窗自重总和层 次123678顶层门窗自重（kN）35.08032.89050.97050.63054.6324.4 重力荷载代表值顶盖（不上人）重力荷载代表值包括：顶盖恒载，50%屋面雪荷载，半层墙体自重。顶层（上人）重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面活荷载和50%雪荷载，纵横梁自重，楼面上下半层柱自重，上下半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活荷载，纵横梁自重，楼面上下半层柱自重，上下半层墙体自重。由此得集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi如下图5.

36、框架侧移刚度计算5.1 横向框架侧移刚度计算横梁线刚度ib计算过程见下表4：类别层次Ec/(N/mm2)bh/mmmmIo/mm4l/mmEcIo/l/Nmm1.5EcIo/l/Nmm2EcIo/l/NmmKL-1153.251042406505.4910966002.70510104.05810105.4101010683.151042.62210103.93310105.2441010KL-2153.251042405002.5010922003.69310105.54010107.3861010683.151043.58010105.37010107.1601010KL-3XL-1153.251042405002.501099009.028101013.542101018.0561010683.151048.750101013.125101017.5001010柱线刚度ic计算过程见下