大连信通公司办公楼建筑结构设计计算书(81页).doc

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1、-大连信通公司办公楼建筑结构设计计算书-第 75 页大连信通公司办公楼建筑结构设计摘 要本设计为大连信通公司办公楼。建筑等级为丙类建筑，防火等级为二级，按7度抗震设防。本工程为钢筋混凝土框架结构，共六层。设计包含建筑设计和结构设计两部分。建筑设计在满足使用功能的前提下，结合办公楼的特点，房间布局按功能分区，对建筑进行了平、立、剖面设计。完成建筑平面图、立面图、剖面图的绘制。框架结构的结构设计部分，本设计取一榀框架及其柱下基础进行计算，在荷载计算的基础上进行内力计算，侧移计算和内力组合（在内力计算中恒载活载用弯矩二次分配法进行计算，水平荷载作用按D值法进行计算），通过内力组合得到控制截面最不利内

2、力，并对梁柱进行配筋计算。还进行了板、柱下独立基础、楼梯的设计计算，最后完成了结构施工图的绘制。关键词：办公楼；框架结构；结构设计The Architectural and Structural Design of Office Building of the Company of Xintong in DalianAbstractThe design is about the Dalian Xintong Office Building. The fire-protection rating is two, the construction grade is C. The seismic i

3、ntensity is 7 degrees. The project is reinforced concrete frame structure and has six floors. The architectural and structural designs are included in this design. Considering the office buiding characteristic, the architectural design is satisfied with the functional use, and the rooms are divided

4、into several zones by function. The design includes flat face, vertical view and cross section. In the structural design of the framework, only the main frame and under-based is calculated. On the basis of the load calculation, we accomplish the calculation of the internal force, the sideway and the

5、 combination of internal forces. (The internal forces under the dead and live loads are calculated by secondary distribution method. The internal forces which generated by the horizontal load are calculated by D calculation method.)The reinforcement of beam and column is chosen by using the data. Fi

6、nally, design of the slab, foundation, stairs and rain shelter are finished in this design. At the same time the construction drawings of architectural and structural design are also finished. Key words: Office building; frame structure; structure design 目 录摘要Abstract. 1 绪论11.1 办公楼建筑设计阶段及特点. .1 1.1.

7、1 前期策划阶段.11.1.2 总体规划布局设计阶段21.1.3 单体方案阶段21.1.4 施工图设计及服务阶段31.2 办公楼设计原则31.2.1 总体平面设计31.2.2 环保节能41.2.3 本设计的设计思路41.3 结构设计. .42 建筑设计72.1 工程背景.7 2.1.1 工程概况.7 2.1.2 设计原始资.72.2 建筑物的功能和特点72.3 建筑平面设计72.4 建筑立面设计82.5 一些主要建筑的做法82.6 施工注意事项93 结构设计103.1 结构体系.103.1.1 柱网布置.103.1.2 梁柱截面尺寸确定.103.1.3 框架侧移刚度计算.113.2 重力荷载计

8、算.133.3 横向框架水平地震作用计算.183.3.1 水平地震作用及楼层地震剪力计算.183.3.2 多遇水平地震作用下的位移验算.203.3.3 水平地震作用下框架内力计算.213.4 风荷载计算.253.5 竖向荷载作用下内力分析 .293.5.1 竖向恒荷载计算 .293.5.2 竖向活荷载计算.333.5.3 恒荷载和可变荷载作用下梁 柱弯矩 分配系数计算.353.5.4 荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算.403.6 内力组合.433.6.1 横向框架梁内力组合433.6.2 横向框架柱内力组合.493.7 梁柱截面计算.563.7.1 梁的配筋计算.563.7.2 梁斜截面强度计算

9、673.7.3 柱的配筋计算693.7.4 柱正截面承载力计算693.8 楼板设计753.8.1 设计资料753.8.2 荷载设计值753.8.3 板截面设计773.9 楼梯设计783.9.1 设计资料783.9.2 梯段的计算783.9.3 斜板的设计803.9.4 平台板的计算.813.9.5 平台梁的设计.833.10 基础设计853.10.1 荷载设计值的确定853.10.2 边柱基础底面尺寸的初步确定853.10.3 边柱地基承载力验算863.10.4 边柱基础抗冲切验算873.10.5 边柱基础配筋计算883.10.6 中柱基础底面尺寸的初步确定893.10.7 中柱地基承载力验算

10、903.10.8 中柱基础抗冲切验算913.10.9 中柱基础配筋计算924 专题94结论98致谢99参考文献1001 绪论随着我国国民经济发展水平的不断提高，中国与国际建筑行业的交流也在不断加强，这其中也包括办公楼建筑设计观念的交流与更新。同时，受世界和国内经济大环境的影响，国内办公楼也必须进行自我更新和发展改造，以求得跟上时代步伐、迎接新的挑战和冲击。通常办公楼建设发展的方式有以下几类：一类是完全意义上的选址新建或整体搬迁的方式；二是利用原有建筑，并在邻近用地扩建发展新的办公用房；第三种是受用地限制，只能拆旧建新。不管采用何种发展方式，对于整个建筑设计市场，办公楼建筑设计的项目逐渐增多并且

11、规模越来越大是目前不争的事实。由于框架结构具有结构性能良，施工方便、造价低廉，空间利用率高等突出优点。所以，现在框架结构已经在国内的大多数地区得到广泛应用，基本用于多层办公楼结构设计方案，经过长年的实践应用，该项技术已经非常成熟了，该项技术在国外的发展较之国内要早，所以在有些方面要领先于国内，但基本与国内相似。1.1 办公楼建筑设计的阶段及特点1.1.1 前期策划阶段1.这一阶段的程序一般从建设项目的可行性研究开始，经过建设单位内部分析与调研确定建设规模与定位，通过计划审批、立项，规划部门选址，最终至办公楼方确定设计任务书为止。2.在前期策划阶段必须完成的几项任务：首先，在项目的开始建筑师就应

12、该参与可行性研究过程，对建设项目的必需性及可实现性进行分析。办公楼建筑相对投资大，所以应全面了解办公楼使用方对建设项目的规模、档次的实际定位，以及建成后要达到的目标。其二，在选址程序之前，应对建设项目的构成与面积分配有一个大概分析估算，获得确定建筑物(群)大致体量、高度、占地面积等总体规划条件的第一步信息；在选定建设用地后，应针对办公楼建设项目特点提出对办公楼用地基础设施现状的要求以及办公设备设施的要求、了解办公楼用地和周边城市道路、市政设施现状条件，获得确定建筑物总体规划条件的第二步信息。1.1.2 总体规划布局设计阶段办公楼的总体规划既是设计前期策划阶段工作之结论，又是进入具体建筑设计之前

13、提，它既强调分析论证的精确数据，也不排斥建筑艺术的灵感体现，这一阶段的工作，是建筑师综合能力充分体现的过程。办公楼总体规划设计步骤：A分析办公楼的构成与面积分配，确定功能区划,最重要的是结合办公楼建设项目各部具体内容要求和不同内容各自特点确定办公楼功能分区内容与面积分配，确定建筑物(群)的彼此之间的关系，及相对位置和从属或服务的关系，规划设计出建筑物(群)功能区的基本布局。B做出整个用地的近期、远期发展阶段的规划：考虑建设的实际性，根据可持续发展的原则，根据办公楼的实际能力建筑师制定切实可行的详细近期建设规划方案，决定院区内应暂时保留和准备拆除的建筑，同时根据办公楼的发展前景制订实现远期发展目

14、标的分阶段方案。C设计合理的外部交通流线：办公楼建筑的交通组织相对复杂，内部交通组织通常到单体建筑设计时才涉及到，而外部流线则应在总体规划设计中就予以充分考虑。基本的流线为人流,车流(分外来车辆和内部车辆)，物流，要求做到彼此独立无交叉干扰。另外，外部交通还应考虑群体建筑间相互连系的途径，这些路由包括规划新建建筑之间的连接，及新建建筑与规划保留的建筑之间的连接。1.1.3 单体方案阶段办公楼建筑设计方法及概念：A模块式设计办公室的设计各国建筑师一直在探索合理有效的医院设计方法，目前较为成熟的一种概念即模块式设计。具体方法是尽量归纳每功能区特点，形成标准化的单元，发展成可应用于各种不同办公楼的可

15、重复使用的设计。家卫生保健体系，他们提出的方法不同前者，采用的是标准化单元的模块，根据用地等具体情况机动灵活的进行组合，因适用性更强被广泛采用。B类型化设计会议室的设计办公楼中存在一些有特别要求的特殊部分，由于其具有普遍性和通用性，因而从一般的标准话设计中分离深化并重新组合，形成某些固定形式的做法即为类型化设计。类型化设计常应用于办公楼房会议室的设计中。C多功能厅的设计整个系统要高效率的完成会议室任务，结合各个系统，充分发挥各个系统的功能，实现现代化的会议、教学、培训、学术讨论。多媒体显示系统由高亮度、高分辨率的液晶投影机和电动屏幕构成；完成对各种图文信息的大屏幕显示。由于会议室面积较大，为了

16、各个位置的人都能够更清楚的观看，整个系统设计了2套投影机显示系统。会议室环境系统由会议室的灯光（包括白炽灯、日光灯）、窗帘等设备构成；完成对整个会议室环境、气氛的改变，以自动适应当前的需要；譬如播放DVD时，灯光会自动变暗，窗帘自动关闭。采用目前国内档次最高、技术最成熟、功能最齐全，用途最广的SVS（迅控）中央控制系统，实现多媒体电教室各种电子设备的集中控制。要求操作简单、人性化、智能化； 要求整个系统可靠性高； 尽量多的体现出各种设备的卓越功能，让所有设备工作在最佳状态，发挥设备的最大功效。 1.1.4 施工图设计及服务阶段根据前三个阶段确定的医院的布局形式，结构以及设备及施工要求等绘制施工

17、图。1.2 办公楼设计原则1.2.1 总体平面设计功能分区合理，建筑布局紧凑，交通便捷，管理方便；应留有发展或改、扩建余地；应有完整的绿化规划；对废弃物的处理，应作出妥善的安排，并应符合有关环境保护法令、法规的规定。办公室出入口不应少于二处，在入口附近应设车辆停放场地。环境协调设计通过对建筑环境空间的细致分析，合理分区，组织交通流线，布置景观主题节点，营造一种规整大气、功能合理、景观效果突出的现代办公区环境氛围。1.2.2 环保节能 针对降低能源消耗的最低策略，减轻负荷，使用规格大小合适的取暖，通风和空调系统，安装高效能的设备、灯具和器具。多高层办公楼以其高耸、现代的形象美化城市，成为代表性建

18、筑，正向着高层、综合、灵活、智能化的方向发展，舒适、健康、节能的办公空间成为一种趋势。1.2.3 本设计的设计思路近几年，随着科技建材及建造方法不断进步,人民生活水平日益改善,对办公楼建筑要求越来越高,功能齐全设施的完善。因此本设计本着“以人为本”的设计思想，从多角度，多层次，多风格地提出个性化的设计方案来满足人们工作人员对办公环境的物质和精神功能的需求。此外，本设计还以客户的来访方便为原则对办公楼的空间的进行合理的分区和合理布局。总之，就是以最经济的手段，为客户和工作人员创造一个良好的办公环境以真正体现“以人为本”的设计思想。1.3结构设计结构的分类方法很多，按结构所用材料分类时可分为砌体结

19、构（包括砖石和砌块砌体）、混凝土结构（包括混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构）、钢结构及木结构等。各类结构都有其一定的适用范围，通过综合考虑，本工程采用钢筋混凝土框架结构。框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。这种体系的优点是：建筑平面布置灵活，能够获得较大的空间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定的高度范围内造价较低。其缺点是侧移刚度较小，在地震作用下非结构构件（如填充墙、建筑装饰等）破坏较严重。因此，采用框架结构时应控制建筑物的层数和高度。对于抗震设防为7度的地区框架结构的最大高度为55m，本工程总高度为26.4m，因此采用框架结构

20、满足规范要求。结构的平面布置是指在结构平面图上布置柱和墙的位置以及楼盖的传递方式。从抗震角度看，最主要的是使结构平面的质量中心和刚度中心相重合或尽可能靠近，以减小结构的扭转反应。因为地震引起的惯性力作用在楼层平面的质量中心，而楼层平面的抗力则作用在其刚度中心，二者的作用线不重合时就会产生扭矩。因此，结构平面应在x和y两个方向对称、均匀。且平面布置应使得平面作为一个截面有尽可能大的抗扭刚度，以抵抗事实上难以避免的扭矩。因此，平面布置宜简单、对称和规则。结构沿竖向应尽可能均匀且少变化，使结构的刚度沿竖向均匀。如果结构沿竖向需变化时，则宜均匀变化，避免沿竖向刚度的突变。施加在结构上的集中力或分布力和

21、引起结构外加变形和约束变形的原因，统称为结构上的作用。本工程不仅考虑结构构件自重、楼面上的人群和各种物品的重量、设备重量、风压及雪压等的直接作用，而且考虑了地震等对结构的间接作用。并由这些作用计算得出内力和变形等作用效应。结构和构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和可变荷载的情况，但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大，因此应进行荷载效应的最不利组合。对于本工程的框架结构荷载效应组合的设计值应分别按照由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合进行计算，然后选出最不利组合。抗震设计是结构设计中不可缺少的一部

22、分，一般说来，建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求；概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性3。在进行抗震计算时按照规范要求进行计算方法的选取：“高度不超过40m 、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法8。然后是按照各层的刚度将水平地震力进行分配，进而计算得出各构件的内力（弯矩、剪力、轴力）。然后从根据抗震设计及非抗震设计的内力组合设计值中，选出最不利内力设计值进行截面配筋计算。抗震

23、设计时，构件除应具有足够的承载力和适当的刚度外，还应具有良好的延性，使建筑物“大震不倒，中震可修，小震不坏”17设计上采用以下原则进行设计：(1) 强柱弱梁。指设计框架时应保证框架柱的受弯承载力大于梁的受弯承载力，避免柱中出现塑性铰而形成柱铰型破坏机构。因为梁铰机构的抗震性能优于柱铰机构。(2) 强剪弱弯。指框架梁、柱、剪力墙及连梁等构件的斜截面受剪宜大于构件弯曲屈服时实际达到的剪力，防止构件发生脆性剪切破坏。(3) 强结点、强锚固。强结点是指梁柱节点的承载力应高于相邻构件的承载力，强锚固是指构件在达到极限承载力作用之前不应发生锚固失效。这是为了防止节点破坏或锚固失效发生在塑性铰充分发挥作用之

24、前，以确保框架结构的延性要求。(4) 抗震设计时，为保证结构构件具有良好的抗震性能，应选用合适的结构材料。2 建筑设计2.1 工程背景2.1.1 工程概况大连市信通公司，主体6层，层高均为3.9米，建筑面积约为4600m2。结构形式为钢筋混凝土框架结构，梁板柱均为现浇，设防烈度7度，二级防火，类场地，抗震等级三级。2.1.2 设计原始资料1位于大连市2地质资料：粉质粘土层深4米，容许承载力标准值为210kN/m2，kN/m3，,初见水位4.8米以下，场地冻结深度为-0.5m。3. 建筑场地平整，主要建筑材料供应充足，水电可以就近接通2.2建筑物的功能和特点办公楼是大型公共建筑，是人们办公工作的

25、保障，利用现有的物质技术手段创造的社会公共服务性建筑。办公楼设计必须执行国家的方针政策和法规，遵守安全卫生、环境保护、节约用地、节约能源、节约用材、节约用水等有关规定。应符合城市规划的要求，使建筑与周围环境相协调，积极采用新技术、新材料、新产品，促进办公楼的现代化智能化。应在满足近期使用要求的同时,兼顾今后改造的可能。应以人为本,一些设施除应满足一般客户和工作人员的使用要求外,还应兼顾特殊人员如残疾人的特殊使用要求这些设施有厕所，坡道。这些设施的设置应按办公建筑设计规范JGJ67-2006进行设计。2.3 建筑平面设计办公楼平面设计的相应内容严格按照规范进行。底层主要为问讯处，为到访客户提供方

26、便咨询，二层至五层为普通办公室，经理室，及各个部门办公室。每层都设有中型会议室一个。五层主要为董事长室会议室及档案室等，并配有小型多功能厅及资料室。六层主要有多功能厅，健身娱乐厅。按照规范要求，整个楼设有2部楼梯及1部电梯，走廊宽度按照设为2.4米，厕所按照要求设置了相应的大便器及小便器，男女厕所各配备一个满足残障人员要求的大小便器。2.4建筑立面设计建筑物的立面，即建筑物的外部形象，它并不是建筑物在空间上的简单组合，而是在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，把适用、经济、美观三者有机地结合起来，并充分考虑平面、剖面的内部空间来完成的。本设计按照立面设计的

27、要求和步骤对本办公楼进行了建筑立面设计，设计中考虑了建筑的尺度和比例，力求避免由于某些部位的尺寸设计不合理，而引起使用上的不方便以及视觉上的不习惯。立面采用大窗，雨篷采用钢结构和塑钢相结合的形式，使人看上去简单朴素没有压抑感。同时也给室内提供了足够的亮度在材料质感和色彩配置方面，本设计在建筑外墙涂刷新型彩色涂料，使客户有身心愉悦的感觉。2.5 一些主要建筑的做法1屋面（从上到下）：SBS改性硬质沥青卷材防水 20厚1：3水泥砂浆找平层 50mm厚聚乙烯保温苯板 1:8膨胀珍珠岩2%找坡最薄处30mm 100厚现浇钢筋混凝土板 18mm厚水泥砂浆刮灰膏刷涂料2楼面（从上到下）：10mm厚磨光大理

28、石面层，水泥砂浆擦缝 20mm厚1：2干硬性水泥砂浆结合层表面撒水泥粉 水泥砂浆结合层一道100厚钢筋混泥土板 20mm厚混合砂浆刮灰膏刷涂料3墙体：内外墙均采用240mm115mm53mm蒸压粉煤灰加气混凝土砖块。内墙粉刷为20厚石灰砂浆打底，刮灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外墙粉刷为1：3水泥砂浆底，20厚水泥砂浆浆抹面，刷外墙漆，内侧20厚保温砂浆。4基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础和双柱联合基础。5门窗：门厅处为白钢门，其它均为木门，窗均为铝合金窗。2.6 施工注意事项1尺寸单位：标高尺寸以米为单位，其余以毫米为单位。2土建施工和设备工种必须密切配合，做好预留洞预埋管道。3

29、所有设地漏房间的楼地面均3%的泛水，坡向地漏。卫生间楼地面标高降20mm ，完成后需做防水防渗实验。4在施工中若发现问题，请及时通知设计单位，以便解决，未经设计单位同意不得随意改变设计。3 结构设计3.1 结构体系的确定3.1.1柱网布置柱网布置：图3.1柱网布置3.1.2 梁柱截面尺寸确定梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求，主梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，次梁截面高度取梁跨度的1/181/12，为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4。梁截面宽度可取1/31/2梁高，且不应小于250mm。所以综上，取AB CD跨梁高h=600，梁宽b=300，BC跨300

30、400，纵梁取bh=300600，取混凝土强度等级为C30，N/mm2 ，N/mm2。柱截面尺寸根据公式估算，其中近似取kN/m3，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，N为验算截面以上楼层数，N=6，该办公楼框架结构的抗震等级为三级，取其轴压比限值=0.85，由平面图可知边柱及中柱的负载面积分别为和m2。由公式得边柱中柱 取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度 分别为435 和492取柱截面尺寸为600600mm。横向框架计算简图如下图：图3.2 横向框架 图3.3纵向框架3.1.3 框架侧移刚度计算表3.1 横梁线刚度计算表类别层次L(mm)N /mm/N/ mmN /mm边横梁1-6720

31、02.253.3754.5走道梁1-62400234注：表中线刚度数值 为混凝土弹性模量13表3.2 柱线刚度计算表层次N/mm149003.0 6.6122-639003.08.308注：柱的侧移刚度按式 D=13 计算 为柱侧移刚度修正系数 表示梁柱线刚度比表3. 3中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次中框架边柱（4）中框架中柱（14）2-61.0830.351230061.0230.3382215463224010.6810.441145731,2860.54417977455700表3.4 边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次中框架边柱（4）中框架中柱（14）2-60.8120.289

32、189420.7670.2771815614839210.5100.402132850.9640.49416324118436表3.5 横向框架层间侧移刚度层次123456D574136780632780632780632780632780632=574136/780632=0.740.7 所以该横向框架为规则框架。3.2重力荷载计算表3.6 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/ mh/m/ n/kN/kN1边横梁0.30.6251.056.47018550.2741631.354中横梁0.30.4251.052.160961.236次梁0.20.6251.056.96011241.164纵梁10

33、.30.6251.055.75024652.05纵梁20.30.6251.053.3508126.63柱0.60.6251.104.900361746.361746.362-6边横梁0.30.6251.056.47018550.2741631.354中横梁0.30.4251.052.160961.236次梁0.20.6251.056.96011241.164纵梁10.30.6251.055.75024652.05纵梁20.30.6251.053.3508126.63柱0.60.6251.103.900361389.961389.96查荷载规范可取：1屋面永久荷载标准值7（上人）30厚细石混凝土

34、保护层 SBS改性硬质沥青卷材防水（四层做法一毡二油上铺小石子） 0.3 20厚水泥砂浆找平层 150厚水泥蛭石保温层 100厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计： 4.86 2 1-6层 楼面7：大理石地面（包括水泥粗砂打底） 0.55100厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 3.3 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 楼面活荷载标准值： 2.0 屋面雪荷载标准值： =0.4 4 蒸压粉煤灰加气混凝土砖块7 5.5 重力荷载代表值计算：第一层 （1）梁柱重量见表3.6 （2）内外填充墙计算：横墙： AB CD跨 ：墙厚240mm 计算长度

35、6340mm 计算高度 3900-600=3300mm 单跨重量 数量 2（有窗） 15（无窗） 总重： BC跨墙 墙厚240mm 计算长度 2160mm 计算高度3900-600=3300mm单跨重量 数量： 1 总重： 3.71kN横墙总重 ： 416.32+3.71=420.03kN纵墙： 跨外墙： 单位重量： 数量： 10 共重： 厕所外纵墙： 单位重量： 数量： 4 总重： =31.76kN门厅正对楼梯间纵墙：单位重量： =18.394kN数量 1总重： 18.394kN内纵墙计算：单位重量： 数量 10共重 厕所纵内墙:1） 数量 32） 数量 2共重 正门纵墙: 纵墙总重： 117.41+31.76+18.394+183.94+67.99+12.375=425.119kN窗户计算（铝合金窗）：走廊窗户： 自重 0.4 数量