柳州市某办公综合楼建筑、结构设计土木工程毕业设计计算书.doc

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1、广西科技大学鹿山学院毕业设计题 目：柳州市某办公综合楼建筑、结构设计系 别： 土木工程系 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 二一四 年 五 月 十八 日目录目录I摘 要IVAbstractV第一部分 建筑设计11 工程概况11.1 设计依据11.1.1 设计概要11.1.2 建筑剖面设计21.1.3 防火设计2第二部分 结构设计32 工程概况32.1 设计原始料32.2 设计参数33 结构选型与结构布置53.1 结构体系和结构形式的分析比较53.2 多层建筑的结构体系及选择53.3 材料选择63.4 荷载选择63.5 板、梁、柱的截面确定63.6 现浇楼板截面尺寸的确定73

2、.7 框架梁截面尺寸的确定73.8 框架柱截面尺寸的确定73.9 各层结构布置概况84 恒载、活载作用下的内力计算94.1 荷载计算94.1.1 板的荷载计算94.2 梁、墙面线荷载104.2.1 梁自重104.2.2 柱自重114.2.3 墙自重115 板的结构设计:135.1 构件编号: LB-1135.2 构件编号: LB-2175.3 构件编号: LB-3216 一榀框架结构计算（轴）256.1 竖向荷载作用下的框架受荷总图256.2 荷载传导266.3 梁柱线刚度计算:336.4 恒活荷载加载图356.4.1 梁端弯矩计算366.4.2 内力计算：376.4.3 竖向恒载作用下，梁端

3、剪力计算：396.4.4 柱端剪力计算:426.4.5 柱轴力计算：436.5 竖向恒载作用下梁柱弯矩、剪力、轴力图446.6 活载作用下固端弯矩计算466.6.1 内力计算476.6.2 竖向活载作用下，梁端剪力计算：486.6.3 柱端剪力计算:526.6.4 柱轴力计算：526.7 竖向活载作用下梁柱弯矩、剪力、轴力图537 水平地震作用计算557.1 重力荷载代表值的计算557.2 地震作用剪力计算577.3 地震作用框架内力计算597.3.1 地震作用下柱端弯矩的计算617.3.2 地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算627.3.3 地震作用下框架梁柱弯矩、剪力、轴力图。638 风载

4、计算:658.1 风荷载作用下的框架柱剪力、柱端弯矩、轴力计算668.1.1 风荷载作用下的框架柱剪力：668.1.2 风荷载作用下的柱端弯矩计算678.1.3 风荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算688.1.4 风荷载作用下框架梁柱弯矩、剪力、轴力图699 内力组合719.1 有地震组合719.2 无地震组合8110 框架梁、柱截面设计9110.1 框架梁的截面设计9110.1.1 底层梁正截面受弯承载力计算9310.1.2 底层梁斜截面受剪承载力计算：9711 框架柱的截面设计10311.1 截面设计资料10311.2 框架柱的轴压比验算10311.3 柱端弯矩调整10311.4 框架柱

5、配筋计算：10711.4.1 框架柱正截面配筋计算10711.4.2 框架柱斜截面配筋计算11912 板式楼梯计算12313 基础计算12713.1 构件编号: JC-D12713.2 基础编号: JC-F13313.3 构件编号: JC-B139结束语145致 谢146参考文献147摘 要 本设计综合运用大学所学专业知识，根据任务的要求，对某办公综合楼进行建筑和结构设计。结构主体采用框架结构，先以手算的方式，完成任务要求的建筑与结构选型与布置、现浇楼板配筋计算、框架梁柱设计、楼梯设计、基础设计等过程。设计选取轴框架计算竖向荷载作用下的结构内力，水平风荷载作用下的内力，然后进行抗震设计：进行地

6、震荷载计算，按底部剪力法计算水平地震荷载作用下框架内力，其次进行内力组合，找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的组合结果计算配筋。最后本设计运用PKPM结构分析软件对本结构进行了全面的计算，作为一种精确而快捷的分析手段，而后做出了整个建筑的结构施工图。关键词：建筑结构；钢筋混凝土；内力计算AbstractThis design integrated use of university study specialized knowledge, according to the requirement of the task, for a certain office building to

7、 building and structure design. Structure main body adopts frame structure, calculate the way by hand, and the selection of the buildings and structures and require to complete the task arrangement, the cast-in-place floor slab reinforcement calculation, beam-column design, stair design and basic de

8、sign process. Design selection of shaft frame structure internal force under the vertical load calculation, horizontal wind loads of internal force, and then to aseismic design: seismic load calculation, the bottom shear method to calculate internal force under horizontal seismic loading frame, seco

9、nd internal force combination, to find out the most unfavorable one group or several groups of internal force combination, choose the safest combination results calculation of reinforcement. Finally this design using PKPM structural analysis software with an overall calculation, this structure as a

10、kind of accurate and quick analysis method, and then make the structure of the whole building construction drawing.Key words: building structure; Reinforced concrete; The internal force calculation第一部分 建筑设计1 工程概况1.1 设计依据本建筑为五层钢筋混凝土框架结构，建筑高度为20.70米，平面布局为一字型。1.1.1 设计概要本设计是柳州某多层办公综合楼，应依据建筑物使用要求、建设规模和标准

11、差别，确定各个房间。一般有办公室、会议室、档案室、卫生间等。办公楼内各个房间的具体布置、楼层和方位，应依据使用要求和具体情况确定。建筑要依据使用要求，结合场地面积、结构选型等，按建筑模数确定开间和进深，可以为以后建筑改造创造灵活布局条件，本工程建筑选用的开间和进深都要满足以上要求。建筑平面设计 该建筑为五层的钢筋混凝土框架结构，建筑面积为3093，一层层高是4.2m，二层以上层高为3.3m。建筑平面设计时，始终从建筑整体结构组合的效应来思考，密切结合建筑物的立面和剖面，再依据组合平面的各个局部面积的不同的使用形式来构思，主要可以分为使用部分和交通联系部分两类：（1）使用部分：指主要使用活动和辅

12、助使用活动的面积。也就是建筑物的使用房间和辅助房间。（2）交通联系部分：指建筑物中每个房间之间、楼层之间和房间内外之间联系交通的部分，也就是建筑物中的门厅、楼梯、走廊和电梯等占有的面积。使用房间的设计，一般来说要考虑到一下几点：（1） 房间的面积、大小和外形要满足办公和室内使用活动的合理分布要求。（2） 门窗的大小和位置，考虑到人员的出入方便，安全疏通，合理的通风和采光。（3） 房间的构成要使结构的布置和构造合理，方便的施工。还要有利于房间之间的组合，所有材料要符合相应的建筑规定和要求。（4） 室内空间以及顶棚、地面、各个墙体和构件细节，应考虑到人们的使用和美观要求。建筑体型和立面设计 建筑体

13、型设计确定要依据建筑外形总的体积、外形、比例、大小等各个方面来确定，并针对不同类型建筑采用相应的外形组合方式；立面设计主要是对建筑外形的各个方面进行深入的刻划和解决，使整个建筑的外形趋于完善。为了更好地完成建筑体型和立面设计，遵守一定的原则进行设计，运用各种设计方法，从建筑的整体到局部反复推敲，最终确定方案，力求达到完美的程度。建筑物的体型和立面，不仅受到建筑技术和经济方面的约束和要求，而且还受到外部因素的影响。建筑体型和立面的设计，必须符合建筑造型和立面结构方面的规律，把适用性、经济性、美观性三者有机地统一结合。此外建筑物的体型还要与周围的建筑，路线相互结合，考虑绿化、场地与环境的统一协调，

14、使建筑能够在场地中显得完美统一。建筑的立面设计，也要在满足房间使用要求和经济技术制约的前提之下，结合平面和剖面内部的空间组合来进行设计。考虑细节的构造如散水、坡道、墙柱等的设计，恰当地确定这些构件组成部分比例与大小，运用节奏韵律、虚实对比等因素，使设计的外形完整、直观、形式和内容统一的建筑立面。1.1.2 建筑剖面设计建筑剖面是建筑设计的重要组成部分。它的主要依据建筑功能要求、规模以及环境条件等因素确定建筑各组成部分在竖直方向上的布局。它与立面设计、平面设计有直接的联系，相互制约、相互影响。设计中的一些问题有时需要平面、立面、剖面相互结合来解决，如平面设计中房屋的面积、开间、进深、梁的截面尺寸

15、等将会影响到建筑层高的确定。在单个房间的平面组合设计中，须同时考虑房间的剖面外形和组合后的垂直各个部分空间的特性等。所以，在进行剖面设计时，还要考虑其他的设计方面，才能使设计更加的完善与合理。1.1.3 防火设计为满足建筑防火要求，建筑内应设置疏散楼梯。疏散楼梯是安全疏散通道中的一个重要组成部分，应安置明确指示标志，并且布置在易于发现的位置，疏散楼梯的数量，可按宽度标准结合疏散路线的距离及安全出口的数量来确定第二部分 结构设计2 工程概况2.1 设计原始料本工程为某新建办公楼，共有五层，高度0m，建筑面积为3093m2。已经完成了建筑设计部分，依据建筑资料和布局进行结构设计。建筑设计图纸：从建

16、施1至建施13。耐久要求：耐久等级为3级。防火要求：建筑物属二级防火标准。结构形式：钢筋混凝土框架结构。填充墙厚度详表一。气象、水文、地质资料：主导风向：夏季南风、冬秋季北风。基本风压值W0详表一。本建筑不考虑雪荷载和灰荷载作用。地质资料：地基持力层为碎石土，无软弱下卧层，碎石土持力层以上为杂填土，地基承载力特征值180 kN/m2，持力层距离自然地面深度为1m。抗震设防：此建筑物为一般建筑物，地震分组和场地土类别见表一所示，其抗震设防烈度为6度。2.2 设计参数建筑设计图纸附后，要求在已完成的建筑设计基础上进行结构设计，设计条件如下表所示：表 设计条件填充墙厚度（mm）基本风压值（kN/m2

17、）地基承载力特征值计算楼板计算框架计算楼梯地震分组200厚标准砖0180第一层1轴底层第1组依据建筑结构设计统一标准本建筑是一般建筑物，破坏后果严重，故建筑结构的安全等级为级。建筑结构设计年限为50年，耐久等级三级，耐火等级二级，屋面防水级。建筑抗震烈度为6度，应进行必要的抗震措施。本工程房屋高度为20.7m24m，又为6度设防，故框架抗震等级为四级。地基基础采用柱下独立基础。3 结构选型与结构布置3.1 结构体系和结构形式的分析比较建筑结构的分类方法很多，按结构所使用材料分类可划分为砌体结构（包含石和砌块砌体）、混凝土结构（包含混凝土、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

18、构都有一定的适用范围，应依据材料的特性、结构形式、受力特点和建筑使用要求以及施工条件等因素合理选择。一般情况，无筋砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼及小型单层厂房等；钢结构多用于建造超高层建筑及有重型吊车、跨度大于36米或有特殊要求的工业厂房；其它情况下可以采用钢筋混凝土结构。本建筑是五层建筑结构设计，所以应该采用钢筋混凝土结构。3.2 多层建筑的结构体系及选择1.框架结构体系框架结构的优点是可以灵活布置建筑平面，可以提供较充足的建筑使用空间，还可以构成丰富多变的立面造型。但是框架结构的抗侧向刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸，一般梁柱截面的惯性矩较小，所以在水平荷载作用下侧向变形就较大

19、，抗侧能力较弱，属于柔性结构，所以建筑高度就受到约束。框架结构有水平、竖向和双向承重方案的选择：（1）、横向框架承重方案纵向连系梁将水平框架连成整体。对于水平风载作用，因为水平方向每榀框架的柱子少，而纵向每榀框架的柱子多，所以水平框架的受力远比竖向大，因此只需对每榀水平框架进行内力分析，而对竖向框架可按构造设计。但是对水平地震荷载下的作用，因为框架结构承受的地震作用与框架结构体系是由竖向的柱与水平构件的梁通过节点连接组成，不仅承担竖向荷载，还承担水平荷载。（2）、竖向框架承重方案竖向框架为主要承受构件，沿房屋的纵向安置框架梁，有利于充分利用室内空间，但是横向刚度相对较弱，不利于抗震，故在地震区

20、框架结构中不宜采用。（3）、纵横双向框架承重这种方案比较适于建筑平面呈正方形或平面边长L/B1.5的情形，对于地震区的框架结构，因其纵向、横向都承受地震作用，需将纵横两个方向的梁、柱按刚接处理，设计成双向承重的框架结构。2.建筑材料的选择建筑结构材料是结构的物质基础。采用框架结构，其填充墙应优先选用空心砖。考虑到资源可持续性，以及环保各方面因素，为了满足建筑造型的要求，填充墙材料采用粘土空心砖。其他结构选型（1）屋面结构：考虑屋面防漏，采用现浇钢筋混凝土楼板。（2）楼面结构：该建筑处于6度抗震设防区，为使建筑整体性好，采用现浇钢筋混凝土楼板。（3）楼梯结构：楼梯的水平投影长度超出3m的要求不多

21、，采用钢筋混凝土板式楼梯。（4）过梁：窗过梁均采用钢筋混凝土梁。（5）基础：考虑抗震的整体性、经济型以及方便施工出发，现采用钢筋混凝土现浇柱下独立基础。3.3 材料选择混凝土等级：柱、梁、楼板都采用C30。钢筋等级：楼板采用HPB300，柱、梁采用HRB400。3.4 荷载选择表 活载楼面均布活载上人屋面均布活载基本风压卫生间楼梯走廊2.5kN/m220kN/m22kN/M22.5kN/m23.5 板、梁、柱的截面确定依据梁、板、柱布置原则，同时考虑到建筑的美观，借鉴同类建筑结构平面布局的设置选择，和易于整体施工的因素，初步选定板厚、梁、柱的截面尺寸。并将它们表示在各结构层平面布置图中。3.6

22、 现浇楼板截面尺寸的确定本建筑楼板为现浇楼板，混凝土结构设计规范（GB50010-2010）规定单向板最小厚度应大于60mm，双向板的最小厚度应大于80mm。混凝土结构设计规范（GB50010-2010）9.1.1混凝土板按下列原则进行计算： 1、长边和短边长度比2.0时，应按双向板计算； 2、长边短与边长度比2.0，但小于3.0时，应按双向板计算； 3、长边和短边长度比大于3.0时，宜按单向板计算，并应沿长边方向设置构造筋。现浇钢筋混凝土板厚与短边跨长的比值h/l01应满足刚度要求：单向板；双向板；依据实际板尺寸取楼板板厚均为120mm。3.7 框架梁截面尺寸的确定高层建筑混凝土结构技术规范

23、（JGJ 3-2010），6.3.1条的规定，框架结构的主梁截面高度之比可按1/101/18确定；梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于梁截面高度的1/4，同时不宜小于200mm。b可按确定，L为主梁的计算跨度。主梁 次梁 3.8 框架柱截面尺寸的确定 本框架设防烈度为6度，高度，抗震等级为四级。各层柱子混凝土等级采用C30，。依据经验公式，求框架柱的截面尺寸：, N=Sq；Ac：框架柱截面面积;:混凝土抗压强度设计值;:框架柱轴压比限值。据建筑抗震设计规范，四级级抗震时取0.9。N：框架柱轴向压力设计值，可近似按估算。其中为竖向荷载（包含恒载和活载）分项系数，近似取1.25；S

24、为框架柱承受竖向荷载的从属面积；q为恒载和活载引起的每层单位面积竖向荷载标准值，一般框架和框架剪力墙结构可取1214，取12；框架柱混凝土强度等级采用，。各柱截面不变，结构平面布局见施工图。3.9 各层结构布置概况现浇钢筋混凝土板板厚：柱截面尺寸：梁截面尺寸：各层混凝土强度：柱混凝土强度等级采用C30，梁混凝土强度等级采用C30， 板混凝土强度等级采用C25，4 恒载、活载作用下的内力计算4.1 荷载计算4.1.1 板的荷载计算1、板的活荷载计算查建筑结构荷载规范（GB20009-2012），基本组合的荷载分项系数，如下采用： 1）永久荷载的分项系数应符合下列规定：（1）永久荷载效应对结构不利

25、时，对可变荷载效应控制的组合取1.2，对永久荷载效应控制组合应取1.35；（2）当永久荷载效应对结构有利时，不应大于1.0。 2）可变荷载的分项系数应符合下列规定：（1）对标准值大于的工业建筑楼面的活荷载，应取1.3；（2）其他情况，应取1.4。，下列为楼层各类活载（标准值）上人屋面均布活荷载： 不上人屋面均布活荷载： 办公楼面均布活荷载： 办公楼走廊的均布活荷载： 楼梯间的均布活荷载： 卫生间的均布活荷载： 其他的板的均布活荷载： 2、板的恒荷载计算屋面恒载标准值计算上人屋面恒载标准值计算10厚地砖,1:1水泥砂浆填缝 25厚1：4干硬性水泥砂浆 25厚挤塑型聚苯乙烯保温隔热板 4厚SBS沥

26、青防水卷材 20厚1：3水泥砂浆找平 120厚现浇钢筋混凝土板 250.12=315厚水泥砂浆抹灰 合 计： 3、楼面恒载标准值计算第一标准层楼面、走廊恒载标准值计算 810厚400400釉面砖贴面，水平浆擦缝25厚1：4干硬性水泥沙浆，撒素水泥 120mm厚钢筋混凝土板 250.12=3 合 计： 4、.楼梯间恒载标准值 见楼梯设计部分。4.2 梁、墙面线荷载4.2.1 梁自重梁自重=25 kN/m3 b（h-板厚）抹灰层=0.02 m20kN/m3（h-板厚）2bh=300mm700mm(板厚120mm)bh=250mm700mm(板厚120mm)bh=300mm600mm(板厚120mm

27、)bh=200mm600mm(板厚120mm)bh=200mm500mm(板厚120mm)bh=200mm550mm(板厚120mm)bh=200mm400mm(板厚120mm)4.2.2 柱自重柱自重=25 kN/m3 bh抹灰层=0.02 m20kN/m3（b +h）2bh=500mm550mm4.2.3 墙自重 200厚外墙（贴面） 6 200厚内墙（面层） 女儿墙按200厚外墙考虑 6 外墙（无门窗）梁高700mm 外墙（无门窗）梁高600mm 外墙（无门窗）梁高400mm 内墙（无门窗）梁高700mm 内墙（无门窗）梁高600mm 内墙（无门窗）梁高550mm 内墙（无门窗）梁高50

28、0mm 内墙（无门窗）梁高400mm 内墙（无门窗）梁高300mm 1500mm女儿墙重 第二四层B、F轴外墙（装有C2窗）F轴交4、5轴内墙（装有C7）A轴交4、5 和7、8轴外墙（装有C5窗）D轴内墙（装有M2）D轴交4、5 和7、8轴墙（装有M1）D轴交9、10轴内墙（装有M1）C轴内墙（装有M2）C轴交7、8轴内墙（装有M1）C轴交9、10轴内墙（装有M1）BD轴外墙（装有C4窗)5 板的结构设计:5.1 构件编号: LB-1二、示意图三、依据规范 建筑结构荷载规范 混凝土结构设计规范四、计算信息 计算跨度: = 4200 mm; = 6600 mm 板厚: h = 120 mm 混凝

29、土等级: C25 钢筋种类: HPB300 最小配筋率: 板的配筋采用HPB300级钢筋，砼采用C25,最小配筋率计算为 受拉钢筋合力点至近边距离:as = 20mm 保护层厚度: c = 10mm 3.荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: G 可变荷载分项系数: Q 准永久值系数: q 永久荷载标准值: gk =2 可变荷载标准值: qk = 2kN/m2 结构重要性系数:五、计算参数: 1.计算板的跨度: Lo = 4200 mm 2.计算板的有效高度: ho = h-as=120-20=100 mm六、配筋计算(lx/ly=4200/6600=0.6363 所以按双向板计算): 1)

30、 确定X向板底弯矩 Mx = 表中系数2= 6.792 kNm 2) 确定计算系数 = 1.06.792106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 = 259mm2 5) 验算最小配筋率 = 259/(1000120) = 0.216% min = 0.212% 满足最小配筋要求 采取方案8180, 实配面积279 mm2 1) 确定Y向板底弯矩 My = 表中系数= (0.2= 3.650 kNm 2) 确定计算系数 = 1.03.650106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋率 = 137/(1000120) = 0.114% min

31、= 0.212% 不满足最小配筋要求 所以取面积为= 0.212%1000120 = 254 mm2 采取方案8180, 实配面积279 mm2 1) 确定右边支座弯矩 Mx= 表中系数2= 14.103 kNm 2) 确定计算系数 = 1.014.103106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 = 1.011.910001002 5) 验算最小配筋率 = 558/(1000120) = 0.465% min = 0.212% 满足最小配筋要求 采取方案10140, 实配面积560 mm2 1) 确定上边支座弯矩 My= 表中系数2= 10.369 kNm 2) 确定计算系数

32、= 1.010.369106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋率 = 402/(1000120) = 0.335% min = 0.212% 满足最小配筋要求 采取方案8125, 实配面积402 mm25.2 构件编号: LB-2二、示意图三、依据规范 建筑结构荷载规范 混凝土结构设计规范 四、计算信息 计算跨度: = 4200 mm; = 6000 mm 板厚: h = 120 mm 混凝土等级: C25 钢筋种类: HPB300 最小配筋率: 板的配筋采用HPB300级钢筋，砼采用C25,最小配筋率计算为 受拉钢筋合力点至近边距离: as = 20m

33、m 保护层厚度: c = 10mm 3.荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: G 可变荷载分项系数: Q2 可变荷载标准值: qk = 2kN/m2 4设计参数五、计算参数: 1.计算板的跨度: Lo = 4200 mm 2.计算板的有效高度: ho = h-as=120-20=100 mm六、配筋计算(lx/ly=4200/6000=0.7003 所以按双向板计算): 1) 确定X向板底弯矩 Mx = 表中系数= (0.0432+0.019502= 6.275 kNm 2) 确定计算系数 = 1.06.275106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋

34、率 = 239/(1000120) = 0.199% min = 0.212% 不满足最小配筋要求 所以取面积为= 0.212%1000120 = 254 mm2 采取方案8180, 实配面积279 mm2 1) 确定Y向板底弯矩 My = 表中系数(Ggk+Qqk)Lo22= 3.749 kNm 2) 确定计算系数 = 1.03.749106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋率 = 141/(1000120) = 0.118% 3,所以选择多边支撑单向板计算): 1) 确定底板Y向弯距 My = 2/24= 1.388 kNm 2) 确定计算系数 =

35、1.01.388106 3) 计算相对受压区高度 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋率 = 52/(1000120) = 0.043% min = 0.212% 不满足最小配筋要求 所以取面积为= 0.212%1000120 = 254 mm2 6) 计算横跨分布钢筋面积 不宜小于纵跨板底钢筋面积的15%,所以面积为: As1 = As0.15 = 254.000.15 = 38 mm2 不宜小于该方向截面面积的0.15%,所以面积为: As1 = hb0.0015 = 12010000.0015 = 180 mm2 取二者中较大值，所以分布钢筋面积As = 180 mm2 采取方案8180, 实配面积279 mm2 1) 确定上端支座弯距 My= 2/12= 2.775 kNm 2) 确定计算系数 = 1.02.775106 3) 计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1 4) 计算受拉钢筋面积 2 5) 验算最小配筋率 = 104/(1000120) = 0.087% min = 0.212% 不满足最小配筋要求 所以取面积为= 0.212%1000120 = 254 mm2 采取方案8180, 实配面积279 mm2 1) 确定下端支座弯距 My= 2/12= 2.775 kNm 2) 确定计算系数 = 1.02.775106 3) 计算相对受压区高度