亘元房地产开发公司办公楼论文大学学位论文.doc

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1、宁夏理工学院毕业设计(论文）摘 要本工程为宁夏亘元房地产开发公司办公楼。建筑主体结构为四层框架结构，建筑面积3235，占地面积913，总高19.2m，设计基准70年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为8度。本设计结合现代人的生活观念，建立“整合设计”的感念，突出“以人为核心”的设计理念。以国家相应规范、标准为依据，完成了设计任务书所要求的建筑平面设计，并在此基础上进行了立面、剖面设计。结构设计本着“安全，适用，耐久”的原则，进行了竖向荷载汇集，水平荷载汇集，内力计算，内力组合，结构抗震验算，板、梁、柱、楼梯、等结构构件的设计。关键词：荷载计算；内力计算；地震作用；内力组合；截面设计Abstra

2、ctThenameofthisprojectistheofficebuildingofNingxiagenyuanrealestatedevelopmentco.,LTD. The construction is four portal frame constructions, the floor space 3235, the area 913, overall height 19.2m, uses the portal frame construction, the design datum time70years, the structure security rating is two

3、 levels, the earthquake resistance fortification intensity is 8 degrees.This design unifies modern peoples life idea, the establishment “the conformity design” thinking of gratefully, prominent “by artificial core” design theory.Take the national corresponding standard, the standard as the bases, ha

4、s completed the construction plane design which the design project description requests, and carried on in this foundation has set up the surface, the section plane design.Structural design in line with “safe, suitable, durable” the principle, has carried on the vertical load collection, horizontal

5、load collection, endogenic force computation, endogenic force combination, structure earthquake resistance checking calculation, board, Liang, column, staircase, isostructuralism component design.关键词： 结构布置 荷载计算 内力计算 地震作用 内力组合 截面设计Keywords:The load calculation;The internal force calculation;Seismic a

6、ction;Internal force combination;The cross section designI目 录摘 要IAbstractII目 录III1绪论12设计资料22.1建筑物功能22.2设计依据22.2.1自然条件22.2.2荷载标准22.2.3房屋组成级屋面要求22.2.4设计采用的主要法规和标准22.3建筑构造说明22.3.1总体结构设计说明32.3.2抗震构造设计32.3.3建筑细部构造做法33荷载计算63.1初估计梁柱截面63.1.1初步确定柱截面尺寸63.1.2初步确定梁的截面尺寸63.1.3框架的跨度标高及板厚63.2荷载计算7 3.2.1层数划分及计算简图73

7、.2.2荷载汇集73.2.3荷载标准值104水平荷载作用下的内力分析154.1梁的线刚度计算154.2框架柱测移刚度计算154.3柱的D值154.4水平地震作用分析164.5横向地震作用计算164.6水平地震柱剪力和弯矩184.7梁的弯矩分析及数据194.8梁端剪力和柱轴力195框架内力计算及弯矩调幅205.1梁柱转动刚度计算205.2荷载计算及简图205.3节点弯矩分配205.4恒载作用下梁端弯矩计算215.5活载作用下梁端弯矩计算225.6恒（活）载作用下剪力计算235.7恒（活）载用作下柱的轴力计算246框架内力组合256.1弯矩图调幅256.2横向框架梁内力组合256.3横向框架柱内力

8、组合297截面设计307.1框架梁AB,BC跨断最大承载力计算317.2框架梁AB,BC跨断最大承载力验算337.3框架梁AB,BC跨断最下承载力计算357.4框架梁AB,BC矿段最小承载力验算377.5框架柱受压承载力计算397.6框架柱受压承载力验算417.7框架柱压弯最大承载力计算437.8 框架柱压弯最大承载力验算457.9框架柱压弯最小承载力计算477.10框架柱压弯最小承载力验算49参考文献51结 束 语52致 谢53附 录54II1绪论1.1选题背景医用办公楼一般为多层建筑，其结构一般为框架结构。现代办公楼一般都是需要较大的空间来满足各种功能，而且具有自重轻，节省材料，空间分隔灵

9、活等优点。1.2国内外现状随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多。钢筋混凝土结构是主要形式。虽说钢筋和水泥用量较大，造价也相对较高。但它具有梁柱承重，墙体只是起到分隔和围护作用。房间布置灵活，门窗开置大小，形状都较为灵活。人民可以根据自己的喜好充分利用和使用房间，满足使用者在使用上的不同要求。 2设计资料2.1建筑物功能本工程是宁夏石嘴山市亘元房地产开发公司的办公楼，在设计时主要考虑到满足办公的使用要求和绿色环保的功能。同时，辅助用房应分区明确布局管理。互不干扰。平面组合功能分区明确，联系方便。有利于交通疏散。2.2设计依据2.2.1自然条件(1)建筑物位于宁夏石嘴山市。建筑用地地形平坦

10、，附近无市政管网，无地下障碍物。(2)本工程地震设防烈度为八度第二组，地震加速度为0.2g，场地土类别为类,丙类建筑，地基基础设计等级为丙类。(3)气象资料：基本风压W0=0.3KN/M2；(4)地质资料：本工程地质情况自上而下依次为： 杂填土，层厚1.2m,地基承载力fak=100Kpa Es=6.0Mpa 粉土，层厚1m,地基承载力fak=130Kpa Es=9.0Mpa 卵石，勘察范围内未见底，地基承载力fak=500Kpa Es=32Mpa。(5)水文资料：勘察范围内未见地下水，最大冻土深度为1.2m。(6)防火等级：一 级。(7)建筑结构安全等级：一级，设计使用年限：100年。2.2

11、.2荷载标准值(1)上人屋面： 0.6 kN/m2 (2)1至3层楼面： 2.0 kN/m2(3)疏散楼梯： 2.5 kN/m22.2.3房屋组成及面积要求总建筑面积3235,层高3.6M,共4层，均位于地上结构。2.2.4设计所采用的主要法规和标准在设计的过程中主要遵循的法规或规范有办公建筑设计规范、住宅设计规范、办公建筑节能设计规范等设计依据。 2.3建筑构造说明2.3.1总体结构设计说明(1)总平面设计: 本工程位于宁夏石嘴山市建筑场地开阔，周围环境良好。考虑到工程满足办公的要求，所以首先我选择框架结构，框架形式强度高，整体性好，刚度大，抗震性好，平面布局灵活性大，开窗较自由，满足本工程

12、的使用要求。其次，根据房间的使用要求确定横向三跨，纵向七跨，长50.4米，根据办公建筑设计规范确定该建筑层高首层3.6米，中间层和顶层为3.6米。对于窗的设置既要满足通风，日照及采光的要求也要考虑到严寒地区的保温情况，还要考虑到建筑的美观。(2)楼梯设计楼梯的数量、位落、宽度和楼梯间形式应满足使用方便和安全疏散的要求；墙面至扶手中心或扶手中心之间的水平距离根据规范取1.8米；平台宽为1.8米；每个梯段的踏步为12级；楼梯平台上部及下部过道处的净高 2.2 m；踏步应采取防滑措施。2.3.2抗震构造设计 建筑抗震设计规范规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计，抗震设防烈度为8

13、度。 本工程的抗震设防类别为丙类。丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。本设计属于框架结构，8度设防，高度小于24m，所以为二级框架。对于结构平面布置，本工程采用纵横双向梁柱刚接的抗侧力结构体系，满足荷载的传递路径是由板荷载以集中荷载的形式传到框架梁，再由框架梁将荷载以集中荷载的形式传给柱；再由柱将荷载传给基础和地基。这样的结构布置有利于荷载的传递与分配，形成比较合理的框架结构体系。2.3.3建筑细部构造做法(1)外墙：（加气混凝土砌块，真石漆涂料外墙面）1：1水泥砂浆（细纱）勾缝。喷外墙建筑涂料真石漆。6厚1：2.5水泥砂浆找平层。12厚1：3水泥砂浆打底扫毛或划出纹道。

14、50厚聚苯保温板保护层。刷一道YJ-302型混凝土界面处理剂。(2)内墙：喷水性耐擦洗涂料。5厚1：2.5水泥砂浆找平。9厚1：3水泥砂浆打底压实抹平。素水泥浆一道甩毛（内参建筑胶）(3)卫生间，水房：防水墙体白水泥浆擦逢；粘贴5厚釉面砖；8厚1：0.1：2.5水泥石灰膏砂浆找平；8厚1：0.5：4水泥石灰膏砂浆打底扫毛；刷加气混凝土界面处理剂一道。(4)顶棚做法现浇钢筋混凝土楼板；刷（喷）内墙涂料；5厚1：2.5水泥砂浆抹面；5厚1：3水泥砂浆打底；刷素水泥浆一道。(5)楼面铺20厚大理石，稀水泥浆擦逢；撒素水泥面(撒适量清水）40厚C20细石混凝土垫层钢筋混凝土楼板(6)屋面保护层：20厚

15、1：3水泥砂浆面层；防水层：15厚防水层（SBS），四周卷边250找平层：20厚1：3水泥砂浆找平层；平均40厚1：0.2：3.5水泥粉煤灰页岩陶粒，找2坡保温层：保温层（采用80厚现喷硬质发泡聚氨酯）现浇混凝土层面板(7)踢脚板（高150mm)8厚1:2.5水泥砂浆压实抹光；12厚1:3水泥砂浆打底。(8)散水20厚1：2.5水泥砂浆抹面压光；素水泥浆结合层一遍；60厚C15混凝土垫层；150厚3：7灰土；素土夯实。向外找坡4。(8) 台阶做法:预制水磨石板台阶。3荷载计算3.1初估梁柱截面3.1.1初步确定柱的截面尺寸由轴压比限值条件N/fcA 0.8（二级框架）（框架柱的负荷面积重力荷载

16、代表值按12KN/m初估。 对于边柱：N=Fgn=1.3(7.23.0123)=1010.88kNA 0.8fc=1010.881000/0.8/14.3=88364mmA=bh b=h=297.26mm 初估：边柱截面： bh=500mm500mm.对于中柱：N=Fgn=1.3(7.24.35123)=1465.78kNA 0.8fc=1465.781000/0.8/14.3=128128mmA=bh b=h=357.95mm 初估：中柱截面： bh=500mm500mm.3.1.2初步确定梁的截面尺寸横向框架梁（根据高跨比及宽高比确定截面尺寸）梁高 h=(1/15-1/10)l=(1/15

17、-1/10)6000=(400-600)mm 取600mm梁宽 b=(1/3-1/2)h=(1/3-1/2)500=(167-250)mm考虑地震区b 250mm，故取b=300mm.中间跨=2700mm ：梁截面尺寸应是边跨梁的一半，但是考虑施工的方便，取截面与边跨梁尺寸相同即250500mm。纵向框架梁梁高 h=(1/15-1/10)l=(1/15-1/10)7200=(480-720)mm,取600mm梁宽 b=(1/3-1/2)h=(1/3-1/2)600=(200-300)mm 取300mm3.1.3框架的跨度、标高及板厚框架跨度应该取柱形心间距离标底层高取基础顶面至二层楼顶面间距离

18、为：基础顶面至室外地面距离+室内外高差+一层标高=0.5+0.6+3.6=4.7m.其余层标高为：3.6m.板厚： h=(1/40-1/35)Lo=(1/40-1/35)4.7=(117.5-134.2)mm同时满足钢筋混凝土现浇板的最小厚度为80mm，为了安全起见与设计，故初估板厚为130mm。3.2荷载计算3.2.1层数划分及计算简图如图：图3.1结构横剖面简图图3.2 结构布置简图3.2.2荷载汇集(1)屋面荷载（上人屋面）保护层：20厚 1:3水泥砂浆面层 0.02m20 KN/m=0.4 KN/m防水层：15厚防水层（SBS) 0.04KN/m找平层：20厚1：3水泥砂浆找平层 20

19、 KN/m0.02=0.4 KN/m找坡层：40厚页岩陶粒 14 KN/m0.04=0.56KN/m保温层：80厚现喷发泡聚氨酯 0.5KN/m0.08=0.04KN/m 结构层：130厚钢筋混凝土现浇板 25 KN/m0.13=3.25 KN/mV型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m 合计： G=Gk=4.94 KN/m(2)一三层楼面：铺20厚大理石，稀水泥浆擦缝 0.02m28KN/m=0.56KN/m20厚C20细石混凝土垫层 25KN/m0.02=0.5 KN/m130厚现浇混凝土板 25 KN/m0.13=3.25 KN/m 隔音纸板顶棚 0.2 KN/m合计： q=4.51KN/m

20、(3)梁自重（包括20mm厚抹灰）A：主梁：主梁自重(300600): 25 KN/m0.30.6=4.5 KN/ m 梁侧抹灰两边： 0.022（0.6-0.13）17KN/m=0.32KN/ m 合计： q=4.82 KN/ mB:次梁 次梁自重（250500）: 25 KN/m0.250.5=3.13 KN/m 梁侧抹灰两边： 0.022（0.5-0.13）17KN/m=0.25 KN/m合计： q=3.38 KN/ m(4)柱自重（以考虑柱侧抹灰）柱自重（500500）: 25 KN/m0.50.5=6.25 KN/m 合计： q=6.25 KN/ m(5)填充墙自重外墙：外墙涂料真石

21、漆 0.4KN/m18厚1:2.5水泥砂浆 20 KN/m0.018=0.36 KN/m 50厚聚保温板 0.14 KN/m370厚加气砌块 6.0KN/m0.37=2.22 KN/m 20厚抹灰 17KN/m0.02=0.34KN/m 合计： q=3.46 KN/m内墙： 20厚抹灰 17 KN/m0.022=0.68 KN/m 240厚加气混泥土砌块 6.0KN/m0.24=1.44 KN/m 合计： q=2.12 KN/m玻璃幕墙 ：玻璃幕墙自重 1.3 KN/m 合计： q=1.3 KN/m女儿墙 ：（原建筑采用栏杆式，计算重量按墙体）240厚 18KN/m0.24 +17 KN/m2

22、0.02=5 KN/m 合计： q=5 KN/m(6)门窗自重塑钢玻璃窗 0.4 KN/m 纯实木门 0.2 KN/m 合计： q=0.6 KN/m3.2.3荷载标准值表3.1 梁重力荷载计算一览表构件BmHmKN/mLmnGKN1-4边横梁0.30.5251.056.016378中横梁0.30.5251.052.7885.05纵梁0.30.6251.057.228952.56则每层梁重为1415.61KN （G=BHLn)(1)柱重力荷载标准值表3.2 柱重力荷载计算一览表层数bhLnG10.50.5251.054.7331017.84240.50.5251.053.633779.63(2)

23、门窗重力荷载标准值一层门窗重力荷载标准值:(2.113+1.22.11+0.92.12)0.2+(0.72.12+5.23.01+1.52.11)0.26+(1.52.13+2.12.11)0.2+(2.42.018+1.82.08+4.51.53)0.4=69.31KN二层门窗重力荷载标准值:(2.120+1.22.11+0.92.14)0.2+(0.72.12+1.52.11)0.26+1.22.150.2+(2.42.019+1.82.08+1.52.02)0.4=64.92KN三层门窗重力荷载标准值： =67.7KN四层门窗重力荷载标准值： =58.51KN表3.3 门窗参数表类别门窗

24、名称洞口尺寸（宽高）门窗数量总计材料、荷载(KN/M)1234门M-410002100132081758普通们材料为纯实木压制木门面荷载为0.2.防火门和钢化玻璃门为0.26子母门为纯实木门0.2窗为钢框架玻璃窗0.4M-512002100112M-69002100244212M-775021001818防火门FM-2700210022228M-15200300011FM-11500210011114子母门M-11500210033M-512002100516324M-82100210011窗C-1240020001819191975C-218002000886628C-31500200002

25、226C-44500150033(3)墙重：因每层墙重大致相同，但四层墙略重。故所有结构层墙重均按四层墙重计算。三层设有病房带有独立卫生间，故三层墙重需要加设独立卫生间墙重。计算公式为：（长-柱宽高度）。 表3.4 四层外墙面积计算表位置长度(M)高度（M)门窗（m）柱（M)面积（m）外纵墙E43.23.052.83.566.3外纵墙A45.23.055.23.569.9外横墙14.73.13.01.537.9外横墙14.73.13.01.537.9表3.5 四层内墙面计算表位置长度(M)高度(M)门窗（m）柱（M)面积（m）内纵墙97.53.048.517222.99内横墙1083.18.4

26、6307.8厕所墙11.43.63.78- - - - -37.26突出部分16.23.69.6- - - - -48.72电梯墙部17.73.62.94- - - - -60.78三卫生间633.628.35- - - - -198.45玻璃幕墙5.23.6- - - - - - - - -18.72则一层、二层、四层墙重为：3.46(66.3+69.9+37.9+37.9+48.72)+2.12(222.99+307.8+37.26+60.78)+1.318.72=2259.6KN三层墙重为：2259.6+2.12198.45=2680.3KN(4)雨棚：300厚钢筋混凝土250.3=7.

27、5 KN/m,雨棚面积：1.5（7.2+3.3）=15.75 m则雨棚重力标准值为:7.517.5=131.25m(5)楼梯面积：（7.6-0.24）（3.9-0.24）=26.94 m楼梯恒载为：2.026.94=53.88KN楼梯活载为：2.526.94=67.35KN楼面面积：（6.0+2.7+6.0+0.5）50.9+1.6（7.2+0.24）=785.58 m 表3.6 荷载汇总表一层二层三层四层楼面恒载（KN)4.51785.58+118.13=3661.104.51785.58=3542.974.51785.58=3542.97- - - - - -楼面活载2.0785.58=1

28、571.162.0785.58=1571.162.0785.58=1571.16- - - - - -梁重1415.611415.611415.611415.610.5（上柱+下柱）898.74779.63779.63389.820.5（上墙+下墙）2259.62469.952469.951129.80.5（上门窗+下门窗）0.5(69.31+64.92)=67.1266.3163.1129.260.5（上楼梯+下楼梯）恒载53.8853.8853.8826.940.5（上楼梯+下楼梯）活载67.3567.3567.3533.68屋面恒载- - - - - - - - - - - - - -7

29、85.584.94=3880.77屋面活载- - - - - - - - - - - - - -785.580.6=471.35则一层重力荷载标准值为：1.0（3661.10+1338.44+898.74+2259.6+67.12+53.88）+0.5（1571.16+67.35）=9098.14KN二层重力荷载标准值为：1.0（3542.97+1338.44+779.63+2469.95+66.31+53.88）+0.5（1571.16+67.35）=9070.44KN三层重力荷载标准值为：9067.24KN四层重力荷载标准值为：1.0（1338.44+389.82+1129.8+29.26

30、+26.94+3880.77）+0.5（471.35+33.68）=7047.55KN图3.3各层重力荷载代表值4水平荷载作用下的框架内力分析4.1梁的线刚度计算在计算梁的线刚度时，考虑板对梁刚度有利影响，认为翼缘参加工作，为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。现浇钢筋混凝土梁：（框架梁截面惯性矩增大系数采用1.5），柱梁采用C30混凝土,E=3.0104KN/m2. I0=1/12bh3(m4）。图4.1结构横剖面简图 边跨梁（A-B）：Ib=EbIb/l=（3.01041/1225050031.5）/6000=1.9531010N.mm.中垮梁（B-C）:Ib=EbIb

31、/l=（3.01041/1225050031.5）/2700=4.3401010N.mm.4.2框架柱测移刚度计算柱截面（500500），则底层柱：Ic=ECIC/h=（3.01041/125005003）/4700=3.3241010N.mm.其他层：Ic=ECIC/h=（3.01041/125005003）/3600=4.3401010N.mm.4.3柱的D值计算过程见表4.1和表4.2。表4.1 底层柱D值的计算D值K=ib/ic=(0.5+K)/(2+K)D=12ic/h2(N/mm)边柱（16根）1.9531010/3.3241010=0.586(0.586+0.5)/(0.586+

32、2)=0.4200.420123.3241010/47004700=7584中 柱（16根）(1.9531010+4.3401010)/3.3241010=1.893(1.893+0.5)/(1.893+2)=0.6150.615123.3241010/47004700=11105 D=（7584+11105）16=299024N/mm表4.2 2-4层柱D值的计算D值K=ib/2ic=K/2+KD=12ic/h2(N/mm)边柱（16根）21.9531010/24.3401010=0.450.45/0.45+2=0.1840.184124.3401010/36003600=7394中 柱（1

33、6根）2(1.9531010+4.3401010)/24.3401010=1.451.45/1.45+2=0.4200.420124.3401010/36003600=16878 D=（7394+16878）16=388352N/mm4.4水平地震作用分析（底部剪力法） 按顶点位移法计算，考虑填充墙对结构周期的影响，取基本周期调整系数0=0.7，顶点位移计算见表4.3。表4.3 横向框架顶点位移计算层次Gi/KNGi/KNDi层间位移i=Gi/D/m47047.557047.553883520.01839067.2416114.793883520.04129070.4425185.233883

34、520.06519098.1434283.372990240.115顶点位移： T=i=0.239 TI=1.70=1.70.7=0.582S4.5横向地震作用计算本工程设防烈度8度，设计地震加速度0.2g，二类场地，设计地震分组为第1组，则Tg=0.35S，max=0.16.基本周期的地震影响系数：因为T1=0.5821.4Tg=0.49,故因考虑顶部附加地震作用，取 顶部附加地震作用： 各层水平地震作用标准（计算过程见表4.4）。 表4.4 各层水平地震作用标准值及楼层剪力层次层高/mHi/mGi/KNGiHiFiVi43.615.57047.551092370.3261250.57(36

35、1)1250.5733.611.99067.241079000.322878.262128.8323.68.39070.44752850.225613.692742.5214.74.79098.14427610.128349.123091.644.5验算框架层间弹性位移角计算过程见表 4.5表 4.5 弹性变形验算层数HDiVi相对弹性转角43.63883521250.571/157133.63883522128.831/89923.63883522742.521/65114.72990243091.641/578均满足C=1/550的要求。4.6水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算（D值法：取

36、横向中框架计算）注： 计算结果如表4.6和4.7所示：表4.6 边柱柱端弯矩层数层高层间剪力V层间刚度DA柱（边柱）DimVimKyM上M下43.61250.5388352739423.80.450.2762.5523.1333.62128.8388352739440.530.450.4087.5458.3623.62742.5388352739452.220.450.5094.0094.0014.73091.6299024758478.410.5860.72103.19265.34表4.7 中柱柱端弯矩层数层高层间剪力V层间刚度DB柱（中柱）DimVimKyM上M下43.61250.53883521687854.351.450.42113.4882.1833.62128.83883521687892.521.450.45183.19149.8823.62742.538835216878119.201.450.50214.56214.5614.73091.629902411105114.811.8930.58226.63312.97