7层框架结构毕业设计.doc

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1、前 言本设计题目为“长春市博大培训中心办公楼设计”。内容包括结构设计和施工设计两部分。办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现出建筑和结构设计的很多重要的方面，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计始于欧美，二十世纪后得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好，其具有良好的抗震能力，对办公楼有重要建筑结构非常适用，能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的

2、承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。这次设计是在各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！由于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。 编者：刘杨建筑部分1 工程概况1.1 项目名称：长春市博大培训中心办公楼1.2 建设地点：吉林省长春市市区内1.3 建筑规模：（1）建筑层数：7层（2）建筑面积：3517.

3、5（3）底层层高3.9m，其余层层高3.6m，建筑总高度25.5m。位于吉林省长春市内，考虑周围建筑影响。（4）建筑类型：现浇钢筋混凝土框架结构。2 建筑技术条件2.1 自然条件标准冻土深度：1.7m基本风压值：0.65kN/m基本雪压值：0.45kN/m地形条件：基地地势平坦，邻近城市干道，城市上、下水及电煤气管网在附近通过。抗震条件：场地类别类，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组第一组。办公楼属于抗震设防类别丙类，房屋建筑总高度26.4m，大于24m，所以确定抗震等级2级。2.2 工程地质条2.2.1 场地工程地质条件概述建筑场地位于市区内，场地地势平坦，由钻探资料

4、探明场区地层由上而下分别为：（1）杂填土：含有大量砖石碎块和人工垃圾，厚约1.3米；（2）粘土：棕黄色，稍湿，呈可塑状态，厚约3.8米；（3）淤泥质土：黑灰色，含有大量腐植质，呈流塑状态，厚约5.0米；（4）粉质粘土：呈可塑状态，厚约4.1米。（5）粘土：呈硬塑状态，未穿透。各类土的主要物理力学性质指标见表。土的物理力学性质指标层次土层名称土层厚度(m)土的天然密度(t/m3)土的天然含水量(%)孔隙比e塑性指数IP液性指数IL土的内摩角(度)土的粘聚力C(kPa)压缩模量ES(MPa)承载力特征值fak(KPa)1杂填土1.31.682粉质粘土3.81.87240.72140.625129.

5、01603淤泥质土5.01.75401.5191.2105.03.0954粉质粘土4.11.90280.72190.52726.512.52655粘土未穿透1.96260.7200.2284514.62902.2.2 地下水情况本场区地下水属潜水，水位高程为-2.4米，略受季节的影响，但变化不大。根据该场区原有测试资料，地下水无腐蚀性。2.2.3 工程地质条件评价（1）本场地地层条件评价如下： 杂填土：物质成分复杂，承载力较低，压缩性不均匀，不能作为基础持力层。 粉质粘土：处于可塑状态，有一定的承载力，可支撑四、五层建筑物，当建筑物荷载较大时，作为基础持力层将增加基础造价。 淤泥质土：含水量高

6、，孔隙比大，属高压缩性土，不能作为基础持力层。 粉质粘土：承载力较高，可作为桩基持力层。 粘土：承载力较高，可作为桩基持力层。（2）建议当建筑物荷载不大时，可采用天然地基上浅基础方案，将基础埋置于粘土中，但在基础设计中，应考虑软弱下卧层的影响；如采用桩基，可将桩基置于粉细纱或中砂中。单桩承载力计算参数表(kPa)土的名称混凝土预制桩泥浆护壁钻孔桩干作业钻孔桩侧阻qsik端阻qpk侧阻qsik端阻qpk侧阻qsik端阻qpk粘土584554淤泥质土251826粉质粘土762800701000681500粘土9650008813009023002.2.4 附图（1）场地钻孔平面布置图（2）工程地质

7、剖面图2.3 防火设计本建筑要求耐火等级为级，对房间超过60m以上的均设置两个以上的门，各层均设消防栓。楼内设有一部楼梯，以满足人流的疏散与防火要求。3 设计参数及计算3.1 楼梯尺度设计楼梯开间3000mm，进深5700mm，依据最后楼梯水平投影长度及平台板宽度确定，底层层高3.9m，梯井宽度取100mm，内墙厚度200mm。底层楼梯没跑踏步数12，其它层楼梯没跑踏步数11。3.2 卫生间设计规范规定普通办公室每人使用面积不应小于4，除了传达室及会议室，每层大致有130人，按照男女各一半来算。厕所距离最远工作点的距离不超过50m，满足规范要求。卫生间设置前室，洗手盆每40人设一具，需要4个洗

8、手盆。男厕所卫生用具数量确定：小便器：每30人一具，按人数计算，需要3个小便器，为充分利用空间，设置5个小便器。大便蹲位：每40人一具，按照人数计算，需要2个，为了充分利用空间，设置4个大便蹲位。男厕的蹲位为单侧隔间，采用外开门，故隔间距对面墙面的净距不小于1.3m，本设计为2.2m左右。女厕所卫生用具数量确定：大便蹲位：每20人一具，按照人数计算，需要4个即可，为了充分利用空间，设计5个大便蹲位。女厕为单侧隔间，外开门，隔间距对面墙面的净距不小于1.3m，本设计为1.9m左右。3.3 门窗洞口设计门的型号5种：M1(玻璃大门): 7m3.2m M2（玻璃大门）：1.2m2.4mM3（木门）：

9、0.9m2.1m M4（木门）：1.0m2.1mM5（木门）：1.2m2.1m窗的型号8种，全文塑钢推拉窗：C1：3.2m3.2m C2: 1.8m2.2m C3: 0.9m2.2m C4: 0.9m1.9m C5: 1.5m1.9m C6: 1.8m6.5m C7: 1.8m1.9m C8: 1.2m1.9m 结构设计部分1 结构布置（取标准层为例）1.1 板格划分取板厚100mm，板格划分如图1-1所示. 图1-1 板格划分各板的计算跨度如下：板1：=4200mm，=5850mm 板2：=3450mm，=5850mm板3：=3750mm，=5250mm 板4：=2000mm，=7500mm

10、板5：=600mm， =2900mm 板6：=3750mm，=5850mm板7：=3900mm，=5850mm 板8：=4500mm，=5850mm1.2 确定次梁截面尺寸h=（）=（）7500=375536mm，取h=500mm，截面宽度取b=200mm。1.3 确定主梁截面尺寸h=（）=（）5700=317570mm，考虑露面活荷载因素，取h=600mm，取b=300mm，走廊之间的主梁由于其跨度小，取其截面尺寸bh=mm。1.4 框架柱截面尺寸确定h=（）=（）3200=267533mm，底层柱取b=h=700mm，25层柱取b=h=600mm，68层柱取b=h=500mm。2 楼板计算

11、2.1 荷载收集2.1.1 卫生间荷载收集水磨面层 0.65kN/m2大便器处铺砖 4.11.60.218/（4.25.85）=0.96kN/m2油毡防水层 0.05kN/m210mm厚1：1水泥砂浆 0.0120=0.2kN/m2100mm厚C25混凝土楼板 0.125=2.5kN/m215mm厚混合砂浆顶棚抹灰 0.01517=0.26kN/m2 恒荷载标准值 =4.62kN/m2 恒荷载设计值 g 3.611.2=5.54kN/m2 活荷载设计值 q 2.51.4=3.5kN/m2荷载设计值合计 p kN/m22.1.2 其他房间荷载收集水磨石板 0.65kN/m210mm厚1：1水泥砂

12、浆 0.0120=0.2kN/m2100mm厚C25混凝土楼板 0.125=2.5kN/m215mm厚混合砂浆顶棚抹灰 0.01517=0.26kN/m2 恒荷载标准值 =3.61kN/m2 恒荷载设计值 g 3.611.2=4.33kN/m2 活荷载设计值 q 2.01.4=2.8kN/m2荷载设计值合计 p kN/m22.2 内力计算2.2.1 板1（按弹性理论计算）在求板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算。取荷载 kN/m2 kN/m2在求支座最大负弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算。取荷载 kN/m2内力计算简图及计算结果见表2-1。 表2-1 弯矩计算2.2.2

13、 板2计算跨度 =3.45m，=5.85m， 取，采取分离式配筋 由于板2为三边连续一边简支板，无边梁，内力不做折减。 则 +21.21+11.72+2.42= 求得 =2.50kNm/m kNm/m kNm/m kNm/m2.2.3 板3计算跨度 =3.75m，=5.25m， ， 采取分离式配筋 由于板3四周与梁整体连接，内力折减系数为0.8。 求得 kNm/m kNm/m kNm/m kNm/m2.2.4 板4 （单向板） 计算简图如图2-1所示： 图2-1 板4计算简图1）.弯矩设计值 kNm kNm 2）.正截面受弯承载力计算 板厚100mm，=100-20=80mm，C25混凝土，.

14、HPB300级钢筋，取1m宽板带作为计算单元。支座配筋： 选配钢筋 ，实配面积。 跨中配筋： 选配钢筋 ，实配面积。2.2.5 板5（单向板） 计算简图如图2-2所示： 图2-2 板5计算简图弯矩设计值 kNm kNm支座配筋： 选配钢筋 ，实配面积。跨中配筋： 选配钢筋 ，实配面积。2.2.6 板6计算跨度 =3.75m，=5.85m ， ， 采取分离式配筋 ，0由于板6为三边连续一边简支板，无边梁，内力不做折减。 则 求得 kNm kNm kNm/m kNm/m2.2.7 板7计算跨度 =3.9m，=5.85m ， ， 采取分离式配筋，0 ，0由于板6为三边连续一边简支板，无边梁，内力不做

15、折减。则 求得 kNm/m kNm/m kNm/m kNm/m2.2.8 板8计算跨度 =4.5m，=5.85m ， ， 采取分离式配筋 ，0由于板8为三边连续一边简支板，无边梁，内力不做折减。 则 求得 kNm/m kNm/m kNm/m kNm/m2.3 配筋计算各区格板跨中及支座弯矩既已求得，取界面有效高度，即可近似按计算钢筋截面面积，计算结果见表2-2.表2-2 配筋表截面 选配钢筋实配面积/跨中板1l01方向l02方向7.984.718070板2l01方向l02方向2.50.868070板3l01方向l02方向1.880.968070板41.1980110.2251板50.10780

16、5.51251板6l01方向l02方向2.81.158070板7l01方向l02方向4.081.88070板8l01方向l02方向3.442.038070支座12板间15.47 80753.975414板间12.2280595.559523、5板间5.080243.725142、3、6板间2.3880116.025133板间3.7680183.225135板间1.928093.625163、6板间5.680272.929667板间8.1680397.739374板间3.680175.425183板间6.88 80335.339384板间4.0680197.92513 截面尺寸设计3.1 材料选

17、用梁板混凝土采用C25，柱混凝土采用C45，板配筋采用HPB300，梁柱纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB300。3.2 确定次梁截面尺寸h=（）=（）7500=375536mm，取h=500mm，截面宽度取b=200mm。3.3 确定主梁截面尺寸h=（）=（）5700=317570mm，考虑楼面活荷载因素，取h=600mm，取b=300mm，走廊之间的主梁由于其跨度小，取其截面尺寸bh=mm。3.4 纵向框架梁bh=mm。3.5 框架柱截面尺寸确定框架柱要求：柱混凝土C45，。 则 故底层柱可取b=h=700mm，25层柱可取b=h=600mm，68层柱可取b=h=500mm。4 确定计算

18、简图4.1 确定计算单元取标准柱网作为计算单元，如图4-1：图4-1 计算单元4.2 计算线刚度主梁mm： 主梁mm： 底层柱： 25层柱： 68层柱： 内力分析时，一般只要梁柱相对线刚度比，为计算简便，取主梁mm的线刚度作为基础值1，算得各杆的相对线刚度比并标于图4-2中： ， ， ， 图4-2 计算简图 5 荷载收集5.1 屋面框架梁40mm厚C25细石混凝土内配双向钢筋200 0.0425=1kN/m24mm厚APP卷材防水层 0.35kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4kN/m280mm厚EPS保温板 0.080.5=0.04kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.

19、0220=0.4kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.1225=3.0kN/m220mm厚天棚抹灰 0.0217=0.34kN/m2屋面板均布恒荷载标准值 5.53kN/m2BC跨屋面梁上恒荷载标准值 CD跨屋面梁上恒荷载标准值 BC跨框架梁自重：框架梁自重 框架梁抹灰 CD跨框架梁自重：框架梁自重 框架梁抹灰 屋面不上人，活荷载标准值 ，则BC跨屋面梁上活荷载标准值 CD跨屋面梁上活荷载标准值 5.2 屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载女儿墙自重标准值：900mm高240mm厚双面抹灰砖墙自重为纵向框架梁自重标准值：纵向框架梁自重 抹灰 纵向框架梁自重标准值 4.09次梁标准值：

20、次梁自重 抹灰 次架梁自重标准值 B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值： 女儿墙自重 纵向框架梁自重 纵向次梁自重 屋面恒荷载传来 C轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：纵向框架梁自重 纵向次梁自重 屋面恒荷载传来 B轴纵向框架梁传来活荷载标准值： 屋面活荷载传来： C轴纵向框架梁传来活荷载标准值： 屋面活荷载传来： B轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线，应考虑50mm的偏心，以及由此产生的节点弯矩，则 屋面梁荷载简图如图5-1所示：图5-1 屋面梁荷载简图5.3 楼面框架梁楼面均布恒荷载：水磨面层 0.6510mm厚1：1水泥砂浆 0.0120=0.2100mm厚C25混凝土楼板 0.125=2.515m

21、m厚混合砂浆顶棚抹灰 0.01517=0.26楼面均布恒荷载标准值 =3.61内隔墙自重：200mm厚陶粒空心砌块 20mm厚砂浆双面抹灰 内隔墙自重标准值 BC跨楼面梁上恒荷载标准值 CD跨楼面梁上恒荷载标准值 BC跨楼面梁上活荷载标准值 CD跨楼面梁上活荷载标准值 5.4 楼面纵向梁传来作用作用于柱顶的集中荷载 外纵墙（B轴）自重标准值： 墙重 窗重 墙重 窗重 B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：外纵墙重 次梁上墙重 纵向框架梁自重 纵向次梁自重 楼面恒荷载传来 C轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：内纵墙重 次梁上墙重 纵向框架梁自重 纵向次梁自重 楼面恒荷载传来 B轴纵向框架梁传来活荷载标准值

22、： 楼面活荷载传来 C轴纵向框架梁传来活荷载标准值： 楼面活荷载传来 B轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩： 楼面梁荷载简图如图5-2所示：图5-2 楼面梁荷载简图5.5 柱自重底层柱自重： 25层柱自重：68层柱自重：混凝土容重取以考虑柱外抹灰重。6 内力分析6.1 恒荷载作用下内力分析梁端、柱段采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。6.1.1 梁固端弯矩。将梯形荷载折算成固端等效均布荷载： ，将三角形荷载折算成固端等效均布荷载： 则顶层：BC跨 CD跨 同理其余层：BC跨 CD跨 6.1.2 弯矩分配系数以顶层节点为例： B7节点： C7节点： 6.1.3 内力计算

23、弯矩计算过程如图6-1所示,所得弯矩图如图6-2所示。竖向荷载梁端调幅系数取0.8，跨中弯矩由调幅后的梁端弯矩和跨内实际荷载求得。弯矩图中，括号内的数值表示调幅后的弯矩值。第一层顶梁BC跨中弯矩：梁端弯矩调幅后 跨中弯矩 对CD跨，调幅后跨中弯矩为0.9，为防止跨中正弯矩过小，取简支梁跨中弯矩的1/2为跨中正弯矩，有 按1/2简支梁跨中弯矩调整的跨中正弯矩值用方括号在图中示出。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.4320.5680.5150.3920.0937.60-57.1057.10-2.9021.4028.10-27.90-21.20-5.108.80-14.0014.00-8.102.20

24、3.00-3.00-2.30-0.6040.00-40.0040.20-31.60-8.600.3020.3020.3960.3710.2810.2810.0677.60-59.6059.6015.7015.7020.60-21.30-16.20-16.20-3.8010.705.90-10.6010.30-10.60-1.80-1.80-2.402.401.801.800.5024.6027.40-5.2051.00-25.00-20.60-5.400.2270.4750.2980.2830.2150.4510.0517.60-59.6059.6011.8024.7015.50-16.30-

25、12.40-25.90-2.907.909.90-8.107.80-8.10-10.50-4.00-8.50-5.303.102.304.900.5015.7033.70-57.5054.20-18.20-31.50-4.500.380.380.240.2290.3650.3650.0417.60-59.6059.60-2.1019.8019.8012.40-13.20-21.00-21.00-2.3012.409.90-6.606.20-12.90-10.50-6.00-6.00-3.703.906.306.300.7026.2031.30-57.5056.50-27.60-25.20-3.

26、700.380.380.240.2290.3650.3650.0417.60-59.6059.60-2.1019.8019.8012.40-13.20-21.00-21.00-2.309.909.90-6.606.20-10.50-10.50-5.00-5.00-3.203.405.405.400.6024.7032.30-57.0056.00-26.10-26.10-4.000.380.380.240.1920.327.60-59.6059.60-2.1019.8019.8012.40-13.20-21.00-21.00-2.309.908.90-6.606.20-10.50-9.50-4.60-4.60-3.003.205.005.000.6025.1031.70-56.8055.80-26.50-25.50-3.800.3430.4420.2150.2080.330.4250.0377.60-59.6059.60-2.1017.8023.0011.20-12.00-19.00-24.40-2.109.90-4.95-6.005.60-10.50-1.30-1.80-0.801.001.602.100.2026.4028.80-55.2054.20-27.90-22.30-4.0014.411.2 图6-1 恒荷载作用下框架弯矩的二次分配法 图6