办公楼结构计算书大学论文.doc
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1、毕业设计办公楼设计学生姓名 学 号 系 别 专业班级 指导教师 填写日期 1办公楼摘要 本项目为办公楼,建筑高度为18.450米,共五层,总建筑面4565.2,设计年限为50年,抗震设防烈度为6度,结构类型为多层钢筋混凝土框架结构,楼板为双向板,楼梯采用板式楼梯,基础采用柱下独立基础。框架结构内力计算时,在竖向荷载作用下框架内力近似计算时采用分层法,在水平荷载作用下框架内力近似计算时采用改进反弯点法(D值法)。在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅,板内力计算采用弹性理论计算方法。对建筑中出现的墙体均直接放在梁上,墙、板的重量传给梁,梁再传给柱,传力路线明确。手工计算完毕后,用结构分析软件PKPM进
2、行了整体框架计算。设计成果包括计算书和施工图纸两部分。关键词:框架结构 独立基础 板式楼梯 D值法目 录第一章 建筑设计说明11 建筑概况12 设计资料13 建筑要求14 建筑细部设计1第二章 结构设计说明41 结构方案选取41.1竖向承重体系选取41.2水平向承重体系选取42 楼梯方案的选择53 建筑材料的选择54 结构布置计算5第三章 结构计算书61 框架结构计算方法,框架截面尺寸的确定61.1框架计算方法的确定61.2框架截面尺寸的确定62 确定框架计算简图93 框架柱抗侧移计算103.1 框架梁柱的线刚度计算103.2 框架柱抗侧移刚度计算114 均布荷载计算124.1 屋面恒荷载标准
3、值124.2 楼面恒荷载标准值134.3 构件自重134.4 活荷载标准值155 竖向荷载下框架受荷总图155.1 在A-B 及C-D轴内155.2 在A-B 轴间框架梁155.3 在B- C轴间框架梁175.4 C-D轴间框架梁185.5 A轴柱纵向集中荷载的计算185.6 B轴柱纵向集中荷载的计算186 恒活荷载作用下的弯矩计算197 风荷载计算208 内力计算248.1 恒(活)载作用下框架的内力248.2 恒(活)载作用下框架的弯矩计算248.3 恒活荷载作用下的梁柱端剪力计算299 内力组合369.1 框架结构梁的内力组合369.2 框架结构柱的内力组合3710 梁柱配筋计算5010
4、.1框架梁截面设计5010.2框架柱截面设计5911 板的截面设计7612 楼梯设计7912.1设计资料7912.2 梯段板计算8012.3 休息平台板计算8112.4 休息平台梁计算8213 基础设计8413.1设计说明8413.2荷载计算8413.3地基承载力设计值的确定8413.4独立基础设计84结 论88参 考 文 献89致 谢90IV第一章 建筑设计说明1 建筑概况1.1 设计题目办公楼1.2 建筑面积 4562.21.3 建筑总高度 18.450m(室外地坪算起)1.4 建筑层数 五层1.5 结构类型 框架结构1.6 工程概况 该工程为五层框架结构体系,建筑面积为4562.2m2,
5、建筑物平面为一字形。走廊宽度3.0m,层高为3.6m,室内外高差0.45m,其它轴网尺寸等详见平面简图。抗震设防6度。2 设计资料1建筑要求:总面积4265.2左右,主体建筑5层,层高为3.6m。2结构要求:钢筋混凝土框架结构,现浇钢筋混凝土楼板。3气象资料:基本雪压0.40KN/。基本风压为0.35KN/。4 技术要求:满足工程施工图深度要求。3 建筑要求建筑等级:耐火等级为级设计使用年限50年4 建筑细部设计(1)建筑热工设计应做到因地制宜,保证室内基本的热环境要求,发挥投资的经济效益。(2)建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷,做好建筑围护结构的保温 和隔热,以利节能。(3)采暖
6、地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。(4)室内应尽量利用天然采光。(5)为满足防火和安全疏散要求,设有两部楼梯。(6)外墙墙身做法: 1、墙体为240空心砖; 2、刷界面剂处理一道; 3、30厚ZL胶粉聚苯颗粒保温砂浆; 4、抗裂砂浆; 5、刷界面剂处理一道; 6、涂塑玻纤网格布一层(首层增加一层涂塑加强网格布); 7、10厚1:3水泥砂浆打底扫毛; 8、10厚1:2水泥砂浆粘接层; 9、612厚面砖(在面砖粘面上随贴随刷一道混凝土界面处理剂,增强粘接); 10、1:1水泥砂浆勾缝或用专用勾缝剂勾缝。(7) 内墙墙身做法: 1、墙体为加气混凝土砌块; 2、刷界面处理剂一道
7、 3、15厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打底 4、10厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面 5、刷(喷)内墙涂料(8) 楼面做法(自下往上): 1、刷(喷)涂料 2、6厚1:2.5水泥砂浆粉面 3、6厚1:3水泥砂浆打底 4、刷一道素水泥浆(内掺建筑胶) 5、现浇钢筋混凝土楼面; 6、20厚1:3水泥砂浆找平层; 7、10厚1:2水泥砂浆面层。(9)屋面做法(自下往上): 1、刷(喷)涂料; 2、6厚1:2.5水泥砂浆粉面; 3、6厚1:3水泥砂浆打底; 4、刷一道素水泥浆(内掺建筑胶); 5、现浇钢筋混凝土屋面; 6、20mm厚水泥砂浆找平层; 7、冷底子油一道上铺SBS防水卷材二道; 8、40m
8、m厚挤塑聚苯板; 9、15mm厚水泥砂浆找平层; 10、40mm厚C20细石混凝土防水。(10)门窗做法 门厅处为塑钢门,其余为铝合金推拉窗、木门。第二章 结构设计说明1 结构方案选取1.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系,进行合理的结构或构件布置,使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能,是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系:由梁、柱构件通过节点连接而成,其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点,可以形成较大的使用空间,易于满足多
9、功能的使用要求。在结构受力性能方面,框架结构属于柔性结构,自振周期长,地震反应较小,经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构的抗侧刚度较小,在地震作用下侧向位移较大。本设计为五层的多层结构,根据综合楼的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选,本工程选用框架结构的竖向承重体系。1.2水平向承重体系选取常见的横向承重体系包括:现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构,现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标,可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量,能充分发挥材料的作用,结构整体性好,抗震性能好,且
10、结构平面布置灵活,易于满足楼面不规则布置、开洞等要求,容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。2 楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同,可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中,应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯,剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系,外观美观,但结构受力复杂,设计与施工较困难,用钢量大,造价高,在实际中应用较少。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板为带有踏步的斜板,其下表面平整,外观轻巧,施工支模方便,但斜板较厚,结构材料用量较多,不经济。故当梯段水平方向跨度小于或等于3.5m时,才宜用板式楼梯。梁式楼
11、梯由踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成。踏步板支承与两端的斜梁上,斜梁可设在踏步下面,也可设在踏步上面。根据梯段宽度大小,梁式楼梯的梯段可采用双梁式,也可采用单梁式。一般当梯段水平投影跨度大于3.5m时,用梁式楼梯。结构中的楼梯采用板式楼梯。若采用梁式楼梯,支模困难,施工难度较大。采用梁式楼梯所带来的经济优势主要是钢筋用量较省,采用的楼梯板较薄,混凝土用量也较少,会被人工费抵消。3 建筑材料的选择梁柱、基础、楼梯均采用C30的混凝土,用以提高整个结构的强度。由于施工工艺的改进,技术的提高,提高混凝土的强度不会引起整个结构的造价大幅提高。4 结构布置计算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了
12、建筑平面、立面及剖面设计。主体结构为5层,层高为3.6m。填充墙采用240厚的加气混凝土砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度为120mm。一般情况下,框架结构是一个空间受力体系。为方便起见,常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系,忽略各构件的扭转作用,将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同,作用于各横向框架上的荷载相同,框架的抗侧刚度相同,因此,各榀横向框架都将产生相同的内力与变形,结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。第三章 结构计算书1 框架结构计算方法,框架截面尺寸的确定1.1框架计算方法的确定 在竖向荷载作用下,规则多层
13、框架的侧移很小,可近似认为侧移为零,可选用力矩分配法进行内力分析。具体步骤如下:计算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩;计算框架各节点的力矩分配系数;将各节点的不平衡力矩同时进行分配,并向远端传递,再在各节点分配一次,即可结束。在水平荷载作用下,对于比较规则的、层数不多的框架结构,当柱轴向变形对内力及位移影响不大时,可选用D值法进行内力分析。柱的抗侧移刚度与梁的线刚度有关,柱的反弯点高度与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层的层高变化有关。考虑上述因素的影响,对柱的抗侧移刚度和反弯点高度进行修正,就是D值法。1.2框架截面尺寸的确定(1)框架梁的截面一般为矩形,当楼盖为现浇板时,楼板的一部分
14、可作为梁的翼缘,则梁的截面就成为T型或L型。当采用预制楼盖时,为了减少楼盖结构高度和增加建筑净空,梁的截面常取为十字型或花篮型。框架柱的截面常为矩形或正方形。框架梁、柱的截面尺寸应满足承载力、刚度和施工的要求,设计尺寸时可参考以往经验确定,同时满足构造要求。以下给出截面尺寸估算公式:外纵向框架梁:h=(1/81/12)L= (1/81/12) 4500=375562.5 L纵向外柱距, 取h=500mm ,考虑抗震取b=250mm内纵向框架梁:h=(1/81/12)L= (1/81/12) 4500=375562.5 L纵向外柱距, 取h=500mm ,考虑抗震取b=250mm横向边跨梁:h=
15、(1/81/12)L= (1/81/12)8500=708.31062.5 L纵向柱距, 取h=800mm,取b=300mm横向中跨梁:取h=400mm,b=300mm (2)柱的截面尺寸:式中:根据抗震设防烈度为6度时取0.9; 边柱取1.3,不等跨内柱取1.25;各层的重力荷载代表值取14kN/m2;F柱的负荷面积,如图2-2所示;对于中柱为4.5(8.5/2+3.0/2)=25.875m2;对于边柱为4.58.5/2=19.125m2。 图2-2柱的负荷面积边柱 中柱如取柱截面为矩形,初选柱的截面尺寸为:边柱为bh=450mm450mm=中柱为bh=450mm450mm其惯性矩(3) ,
16、取楼板厚h=120mm2 确定框架计算简图框架的计算单元如图2-1所示,取轴的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面框架梁与柱刚接,由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼层,基顶的标高根据地址条件室内外高差定为-1.00m,一层楼面标高为3.60m,室内外高差为0.45m,故底层的柱子高度为4.60 m,其余各层柱高楼面算至上一层楼面(即层高)故均为3.60米。由此给出框架计算简图如图3-2所示。框架截面尺寸见图3.1图3.1 框架截面尺寸图3 框架柱抗侧移计算3.1 框架梁柱的线刚度计算混凝土C30,对于边框架横梁:=1/123008003=0.01
17、28m4中框架横梁:=1/123004003=0.0016m4现浇框架结构梁惯性矩为:中框架梁,边框架梁,线刚度边跨梁中跨梁底层柱其余各层柱令,则其余各层杆件的相对线刚度为:i边跨梁=2.578,i底层柱=0.796,i中跨梁=1.217框架梁柱的相对线刚度如图3-1所示。作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图3.2 结构计算简图3.2 框架柱抗侧移刚度计算具体详见下面的各柱D值及剪力分配系数表:表3-1各柱D值及剪力分配系数表层号及层高柱位置25层(3.6m)边柱2.578 0.563 11678 50520 0.231 中柱3.795 0.655 13582 50520 0.269 1层
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