综合楼写字楼多层框架结构设计书毕业设计.docx

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1、第 1 章 绪 论 对于综合楼写字楼，大多数人会认为都是类似的，无个性、无创新的建筑。但是， 随着社会的进步、经济的不断发、人民生活水平的提高和家庭、社会对办公投资的加 大，越来越多的人开始关注并重视办公硬件设施，尤其是办公规模、规划布局、建筑 形象、结构设计。所以，一个设计新颖、功能齐全、使用方便、形象完好的写字楼不 仅能够给人们带来舒适的工作环境，还可以给人以新的认识，可以提高各公司和企事 业名气，代表公司形象，甚至可以成为一个公司的门面。 写字楼建筑设计时根据写字楼的使用功能和标准对平面布置进行了合理安排。该 综合楼写字楼的结构设计局部完成了该房屋的结构平面布置，以一榀横向框架为例对 框

2、架进行了竖向恒荷载、竖向活荷载、风荷载作用下的内力计算、内力组合及承载力 计算，并且设计了独立根底。根据以上设计绘制了相应的建筑施工图和结构施工图。 目前，我国建筑中仍以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土造价较低，材料来源丰 富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力也不低，经过合理设计可以 获得较好的抗震性能。框架结构体系的主要特点是平面布置比拟灵活，能提供较大的 室内空间，对于写字楼类楼房是最常用的结构体系。随着中国经济的进一步开展和城 市化的拓展，写字楼的建设进入了一个崭新的开展时期，国内目前对办公建筑的研究 主要有办公建筑的工程性探索和建筑表皮的研究，如?建筑师?杂志第110期专门

3、以“建 筑表皮为主题展开讨论；还有其他专业杂志上也有不少关于建筑表皮的文章，多数 是对建筑表皮形式内容的探索。但通过对这些文章的研读，使我们了解了建筑表皮无 论是对办公建筑的室内环境还是能耗，都起着至关重要的作用。而国外对办公建筑的 研究较早，特别是对建筑表皮的研究，其中比拟有名的是托马斯、赫尔佐格、雅格等。 慕尼黑工业大学的托马斯、赫尔佐格教授是德国著名的建筑师和建筑教授，他以关注 技术、注重生态而享誉国际建筑界。从以上现状来看，作为一个土木工程专业毕业的 本科生，毕业设计是大学阶段尤为重要的一个环节，它是对我们大学阶段所学知识的 一次综合运用。 本设计根据建设单位提供的设计委托书和建设场地

4、条件，遵循“平安、适用、经济、 美观、的设计原那么，依据?房屋建筑制图统一标准GBJ186?、?建筑设计防 火标准?GBJ1687、?建筑设计抗震标准?GB5017693、?建筑结构荷载标准? GB500092002、?建筑地基根底设计标准?GB50072021等国家相关技术标 准和标准，在指导老师的指导下现在所给定确定。影响建筑层数因素很多，主要根据 建筑的使用功能、基地环境和城市规划的要求、选用的结构类型、施工材料的要求以 及建筑防火和经济条件等要求综合确定。 1.建筑层高确实定。建筑高度24m以下为低层或多层办公建筑。 2.室内净高确实定。办公室的室内净高不得低于2.60m，设空调的可不

5、低于 2.40m， 走道净高不得低于2.10m，贮藏间净高不得低于2.00m。 3.建筑门厅设计。门厅一般可设传达室、收发室、会客室。根据使用需要也可设 门廊、警卫室、衣帽间和 间等。门厅应与楼梯、过厅、电梯厅邻近。严寒和寒冷地 区的门厅，应设门斗或其它防寒设施。 4.建筑墙身设计。 5.楼地面设计。卫生间防滑地砖地面，楼梯间地砖地面，其它房间为水泥砂浆楼 地面。 6.顶棚.屋面设计。设计时主要注意楼屋面的防水措施以及放火措施。 7.建筑立面设计。进行立面设计时要考虑房屋的内部空间关系，相邻立面的协调， 各立面墙面的处理和门窗安排，满足立面形式美观要求，同时还应考虑各入口，雨篷 等细部构件的处

6、理。 8.楼梯设计。根据楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。 直跑楼梯具有方向单一，贯穿空间的特点。双跑楼梯、三跑楼梯一般可用于主要楼梯， 也可用在次要部位作为辅助性质的楼梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉楼梯和剪刀 楼梯的形式，不仅有利于人流疏散，还可到达有效利用空间的效果。 9.细部构造设计。勒脚、散水等细部构造设计。勒脚是墙身接近室外地面的局部， 一般情况下，其高度为室、柱的内力组合。 10.梁、柱、板、楼梯的截面配筋计算。梁、柱根据内力组合进行配筋计算，板按 弹性理论计算。 1建筑等级确实定：根据写字楼的功能、适用、平安和经济的要求确定建筑等 级。 2总每层的层高和室

7、内净高，楼梯的布置，门厅的布置。 3建筑的外观设计。 4建筑面积确实定。 5局部设计：如墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要 求等进行设计。各局部都要按照标准要求进行设计。 6细部设计：确定建筑物勒脚、散水等细部构造。 7明确框架结构的抗震级数，采用规那么结构以利于房屋抗震，按照“三统一 的原那么，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及根底的选定。 结构设计局部 1确定结构方案：上部承重结构方案与布置。 2荷载及计算：恒荷载及活荷载的收集与计算，框架梁、柱配筋图；选定层的 梁平法施工图，并填写梁表；选定轴线的柱填写柱表。 3进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。 4进行变形验

8、算。 5结构施工图绘制。 本次毕业设计力争在有限的时间内，在刘老师的指导下完成建筑设计与结构设计， 编制详尽的设计说明书，绘制完整的施工图。 第 2 章 建筑设计 总平面设计应符合现行行业标准?城市道路和建筑物无障碍设计标准?JGJ50的有 关规定。总平面布置应合理布局、功能分区明确、节约用地、交通组织顺畅，并应满 足当地城市规划行政主管部门的有关规定和指标。总平面布置应进行环境和绿化设计。 绿化与建筑物、构筑物、道路和管线之间的距离，应符合有关标准的规定。 总平面图如图2.1。 图 总平面图 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各个局部的组合关系。在平面设计中，始 终需要从建筑整体空间组合的效

9、应来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面.立面 的可能性和合理性；也就是说，我们从平面设计入手，但是要着眼于建筑空间的组合。 平面图如图2.2。 图2.2 平面图 建筑物在满足使用要求的同时，它的体型、立面以及内外空间的组合，还会给人 们在视觉和精神上以某种感受。跟随着现代节奏的步伐写字楼越来越趋向于简洁、大 方。写字楼的体型设计应符合它的功能和环境的要求，本建筑位于哈尔滨市且场地较 平整，在体型设计上遵循相应的设计标准和技术指标。 建筑物的各局部除了在水平方向有明确的组合关系外，在垂直方向也存在一定的 组合关系。剖面图的设计主要是解决各局部空间的高度、建筑层数等方面的问题，以 便能从直观上

10、进行观察和计算。 本设计根据任务设计任务书和现代写字楼观念以及本设计的结构方案，本设计地 上六层。根据各层的使用要求，层高选择如下：1层层高4.16m，2-6层均为3.6m。室内 外差取0.45m。 截面的剖面图如图 2.4。 图2.3 正立面图 图2.4 剖面图 按照设计要求，设计要点如下：本建筑为二类建筑，二级耐火等级。本建筑为多 层办公的综合写字楼，楼梯就为防烟楼梯。公共走道为3.0m宽，楼梯两部，电梯四部。 本工程为哈尔滨新华公司综合楼写字楼设计，采用现浇钢筋混凝土框架结构体系， 主体共六层，建筑总面积约为m2，设计使用年限50年。 防火耐火等级：级。 抗震等级：四级抗震。 屋面做法：

11、 保护层：40厚C20细石混凝土板； 防水层：SBS高分子复合防水卷材二道； 找平层：20厚1：3水泥砂浆； 保温层：膨胀珍珠岩最薄处20厚向泄水管处2%找坡平均77厚。 找平层：20厚1：3水泥砂浆； 保温层：100厚苯板保温层； 隔气层：20厚涂配套防水砂浆； 结构层：120厚现浇钢筋混凝土屋面板； 抹灰层：15厚1：3水泥砂浆； 楼面做法： 10厚面砖地面； 20厚1：3水泥砂浆找平层； 120厚现浇钢筋混凝土楼板； 15厚1：3水泥砂浆； 白色涂料。 f =，1.10N/mm2 t f =，1.71N/mm2 19.1N/mm2 c t 混凝土：根底采用C20，9.6N/mm2 c f

12、 =,柱.梁采用C40， f =。 墙体：外墙结构层采用400mm厚陶粒混凝土空心砌块。 内墙：为200mm厚陶粒混凝土空心砌块。 根本风压：w = 0.55kN/m2按50年一遇采用。 根本雪压：s= 0.50kN/m 2 (按50年一遇采用)。 由沈阳地质勘察工程公司提供地质勘察技术报告，场地地质情况如表所示。场地标 准冻结深度为-1.2M；场地土类型为中硬场地土；建筑场地类别为类。 表 建筑地层一览表 序 号 岩土 分类 土层描述 由碎石.砖块.粘土等组 土层 深度 (M) 厚度 范围 (M) 地基土 承载力 (kPa) 桩端 阻力 (kPa) 桩 周 摩擦力 (kPa) 1 杂填土 成

13、，松散 2 粉质粘土 黄褐色，湿，可塑 170 15 黄褐色，石英长石质，梢 3 中.粗砂 4 圆砾 湿，中密 黄褐色，石英.长石质， 混粒构，湿，中密 200 30 15 520 4100 80 注：1.地下稳定水位距地坪-10M；2.表中给定的土层深度从自然地坪算起。 3.抗震设防根本烈度：7度。 4.荷载按现行?建筑结构荷载标准?GB500092001取值。 建筑设计主要解决以下问题： .场地.体形； 2.与人的活动有关的空间组织； 3.建筑技术问题； 4.建筑艺术问题。 建筑设计根据建筑用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先设计建筑平 面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交

14、通组织及平面功能设计；其次进行立面 造型.剖面设计；最后设计楼梯和卫生间。本设计满足建筑单位的使用要求，技术措施合 理，同时，通风、采光、消防等技术指标均满足相应的标准和规定。 第 3 章 结构设计 根据设计任务书中的要求，同时考虑到结构不同使用功能的需求，建筑物内部使 用空间能灵活分割需求，因此本工程选用钢筋混凝土框架结构，其特点是结构整体性 好，抗震性能好。柱网布置图如图3.1。 图3.1 柱网布置 .板.柱的截面尺寸 一般情况下，框架梁的截面尺寸按以下公式计算： h =l 3.1 (1/81/12) b 0 (1/21/4) bb b =h 3.2 由公式与 h = ,取700mm b

15、梁高：(1/81/12) 8100 (6751013)mm b 梁宽：(1/ 21/4) 700 (175350)mm b b = ,取300mm b h = f =。框架柱的截面尺 f =,1.71N/mm2 t /() ccN A Nf u b = 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。各层梁板柱的混凝 土强度等级其设计强度采用 C4019.1N/mm2 c 寸一般根据柱的轴压比限值按以下公式计算： N = b Fgzn 3.3 3.4 N为柱组合的轴压力设计值，F为按简支状态计算的柱的负载面积，gz 为折算在 单位面积上的重力荷载代表值，可近似取1215kN/mm 2

16、,b 为考虑地震作用组合后柱 A 柱的 的轴压力增大系数，边柱取1.3等跨内柱取1.2，n为验算截面以上楼层层数， c f 为混凝土轴心抗压强度设计值，0.01171= 0.17kN/m2 N 截面面积， u 为框架柱轴 c 压比限制，此处可近似取 0.9，对一、二、三抗震等级分别取 0.7,0.8,0.9。抗震等级为 四级及非抗震时取 1.0。 N =N 3.5 (1214)1.25 v (1.11.2) v N = An3.6 Nv为柱支撑楼面荷载面积竖向荷载产生的轴向力设计值， 求Nv 1214kN/m2 进行 计算。 由公式与公式 N =，6000kN v N = 中柱：8.1 8.1

17、 (1214) 6 1.25 57606720kN v 边柱：0.5 8.1 6 (1214) 6 1.25 21602520kN v N =，2700kN v N = A Nuf = 取650mm cc 柱的截面估算：1.1/1.1 6000 103 /(1.0 19.1)39520.58mm2 cVNc h = b = 按上述方法估算的截面轴压比满足以下要求： 抗震等级为四级和非抗震时： N h b f = /()1.1 6000 1000/(650 650 19.1)0.82 1.0 ccc 假定框架柱嵌固于根底顶面，框架梁与柱刚结。由于各层柱的截面尺寸不变，故 梁跨等于柱截面形心轴线之

18、间的距离。底层柱高从根底顶面算至二层楼面，室内外高 差为 450mm，根据地质资料确定根底顶面离室外地面为 500mm。求得底层计算高度 为0.45+0.5+4.16=5.11。其余各层计算高度为3.6m。横向框架计算简图如图3.2。 图3.2 横向框架 1.屋面荷载的标准值 保护层：40厚C20细石混凝土板： 0.04 22= 0.88kN/m2 防水层：SBS高分子复合防水卷材二道： 0.052= 0.10kN/m 2 找平层：20厚1：3水泥砂浆： 0.02 20= 0.40kN/m2 保温层：膨胀珍珠岩最薄处20厚向泄水管处2%找坡平均77厚： 0.0777= 0.54kN/m2 找平

19、层：20厚1：3水泥砂浆： 0.02 20= 0.40kN/m2 保温层：100厚苯板保温层： 0.105= 0.05kN/m 2 隔气层：2厚涂配套防水砂浆： 0.002 20= 0.04kN/m2 结构层：100厚现浇钢筋混凝土屋面板： 0.1025= 2.5kN/m2 抹灰层：15厚1：3水泥砂浆： 0.015 20= 0.30kN/m2 合计： 5.21kN/mm 2 2.楼面荷载的标准值 瓷砖地面： 0.55kN/m 2 20厚1：3水泥砂浆找平层： 0.0220= 0.4kN/m2 100厚现浇钢筋混凝土楼板： 0.125= 2.5kN/m2 15厚1：3水泥砂浆： 0.015 2

20、0= 0.30kN/m2 合计： 3.75kN/m 2 3.梁荷载的标准值 横梁自重： 0.30.725= 5.25kN/m 梁侧面粉刷： 20.0150.717= 0.357kN/m 合计： 5.607kN/m 4.柱荷载的标准值 首层框架柱自重： 0.650.655.1125= 53.97kN 柱侧面粉刷层： 0.15(0.015+ 0.65)1745.11= 3.47kN 合计： 57.44kN 26层框架柱自重： 0.650.653.625= 38.03kN 侧面粉刷层： 0.15(0.015+0.65)1743.6= 2.44kN 合计： 40.47kN 5.墙荷载的标准值 400m

21、m厚陶粒外墙自重： 0.45= 2.00kN/m 2 防冻面砖： 0.51kN/m 2 10mm厚水泥砂浆： 0.0120= 0.2kN/m2 100mm厚保温苯板： 0.10.5= 0.05kN/m 2 20mm厚水泥砂浆： 0.0220= 0.4kN/m2 墙内侧10mm厚混合砂浆： 0.01171= 0.17kN/m2 合计： 3.33kN/m 2 200mm厚陶粒内墙自重： 0.25=1.00kN/m 2 10mm厚混合砂浆： 0.0117 2= 0.34kN/m2 合计： 1.34kN/m 2 200mm厚女儿墙自重： 0.25=1.00kN/m 2 防冻面砖： 0.51kN/m 2

22、 10mm厚水泥砂浆： 0.0120= 0.2kN/m2 100mm厚保温苯板： 0.10.5= 0.05kN/m 2 20mm厚水泥砂浆： 0.0220= 0.4kN/m2 墙内侧10mm厚混合砂浆： 0.01171= 0.17kN/m2 合计： 2.33kN/m 2 1.屋面活荷载的标准值 上人屋面均布活荷载： 2.0kN/m2 雪荷载： 0.5kN/m2 2.楼面活荷载的标准值 综合楼均布活荷载： 2.0kN/m2 3.3横向风荷载作用下框架的内力和侧移的计算 风荷载的标准值 风荷载的标准值计算由公式： w = b uu w 3.7 风荷载由面荷载转换成集中荷载，由公式 kz s z0

23、()( ) +/ 2 F = b uu w h h B kz s z 0 上下 3.8 b 高度z处的风振系数； z u =+=； u 风荷载的体形系数，取0.8 0.5 1.3 s s u 风压高度变化系数； z w = 0.55kN/m ； w 根本风压，哈尔滨2 0 0 B计算单元的宽度； 结构高度H 30m，可取1.0 z b= 所需计算风荷载标准值如表3.1；横向框架的等效节点集中风荷载如图3.3。 表3.1 风荷载标准值计算表 s z 层 数 离地高 度(m) b z u u w h 0 上 h 下 B F k 1 2 3 4 5 6 图3.3 等效节点集中风荷载 .2框架侧移刚度

24、的计算 E 为混凝土的弹性模量，l为梁的计算跨度， i = E I l， 梁的线刚度 / c bc b 2.0 1/12 0.65 0.653 c I 为梁的 b 1.5 计算惯性矩，现浇楼板中框架梁 I =I ，边框架梁 I =I ，l横向6m、8m。 b I =。 横向框架： 0 b 0 ()6()33 0 =1.5/6 32.5 10 1.5/ 12 0.3 0.7 /6 69.67 10 kN m c iE I= 边梁 ()6()33 0 =2.0/8.1 32.5 10 2.0/ 12 0.3 0.7 /8.1 68.81 10 kN m c iE I= 中梁 iE I= 底柱 =/

25、5.11 32.5 10 / 12 0.65 0.65 /5.11 94.90 10 kN m c 6()33 c 6()33 =/3.6 32.5 10 / 12 0.65 0.65 /3.6 134.29 10 kN m c iE I= c 余柱 纵向框架： iE I= 纵边梁 =1.5/8.1 32.5 10 1.5/ 12 0.3 0.7 /8.1 51.61 10 kN m c ()6()33 0 ()6()33 0 =2.0/8.1 32.5 102.0/ 12 0.3 0.7 /8.1 68.61 10 kN m c iE I= 纵中梁 令i=1 余柱 ，那么其余各梁柱的相对线刚

26、度如图3.4，侧移刚度参见表3.2。 图3.4 梁柱的相对线刚度 表3.2 侧移刚度D 位置 边柱 中柱 n 12 D 12 i a a D D =a 1 = ah c c c 2 c 2 h i c c = c aKK c a 公式 KK =(2+ ) 一般层 0.52 0.21 26112 221328 0.34 42276 底层 0.73 0.45 19625 136942 0.56 42276 (0.5+K) (2+ K) 风荷载作用下框架的侧移计算 层间相对位移： 1 。 风荷载作用下框架侧移值如表3.3。 D= u/ n iiij VD = j 3.9 un 1 k Du qh 顶

27、点侧移： = D = u k 3.10 () V (kN ) m u D () i i i j i 常使用条件下，多.高层房屋结构应处于弹性状态，并具有足够的 抗侧移刚度， 以防止产生过大的侧向位移而影响结构的承载力，稳定性，和使用要求。 因此要验算 结构在水平荷载的作用下的水平侧移。结构在风荷载作用下的水平位移应 按照弹性方 法计算。对于高度不大于150m的多.高层建筑，按弹性方法计算最大的层 间位移与层 高应符合式的要求： ee 表 风荷载作用下框架侧移计算表 层间最大位移为：0.000668 1/550 4.16 0.00756 e 层次 F(kN) nkNm =1 D uh (m) (

28、m) 6 221328 051 3.6 616 5 1 221328 20 3.6 565 4 1 221328 189 3.6 445 3 1 221328 259 3.6 256 2 1 221328 29 3.6 0997 1 1 136942 68 68 Du =，满足标准要求。 3.3.4 风荷载作用下框架结构的内力计算 1.反弯点高度计算 y= y + y + y + y (3.11) n123 y 框架柱的标准反弯点的高度比 n y 上.下梁的线刚度变化时对反弯点的高度比的修正值 1 y y 上.下层层高变化时对反弯点的高度比的修正值 2 3 反弯点高度计算值见表3.4。 表 反

29、弯点高度y值计算表 层数 K a n y a y a 1 y a y 1 2 2 3 3 边柱 0.21 0 1 0 _ _ 1 0 6 中柱 0.34 1 0 _ _ 1 0 边柱 0.52 0.21 0 1 0 1 0 1 0 5 中柱 0.34 0 1 0 1 0 1 0 边柱 0.52 0.21 0 1 0 1 0 1 0 4 中柱 0.34 0 1 0 1 0 1 0 边柱 0.52 0.21 0 1 0 1 0 1 0 3 中柱 0.34 0 1 0 1 0 1 0 边柱 0.52 0.21 0.55 1 0 1 0 1 0 2 中柱 0.34 0 1 0 1 0 1 0 边柱 0

30、.52 0.21 0.70 1 0 1 0 _ _ 1 中柱 0.34 3 1 0 1 0 _ _ = / n ijijjij VD VD = i 柱端弯矩： t(1) ijiji M = V yh 3.13 M 为第 i 层第 j 根柱的底端弯矩 t ij b ij M = i M + Mi + i rr (tb )/( lr ) bbccbb M = iM + Mi + i 3.14 2.柱端弯矩及剪力计算 柱端剪力为： 1 3.12 M = V- y h b ijiji M 为第 i 层第 j 根柱的顶端弯矩 求得所有的柱端得弯矩之后，根据节点的平衡条件，按照梁的线刚度之比将弯矩 在节 点的两侧梁间进行分配： ll (tb )/( lr ) bbccbb 由公式3.12、3.13、3.14可计算风荷载作用下柱端弯矩与剪力如表3.5，风 荷载作用下框架结构的弯矩图、剪力图、轴力图分别参见图3.5、3.6、3.7。 表3.5 风荷载作用下柱端弯矩及剪力计算 D D D D(kN) 层次 柱位置 (kN) i ij ij ij V (kN m) Vh(m)y(m)m (kNm) 下 m (kNm) 下 6 边柱 26112 221328 中柱 42276 221328