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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 论 文（设计）课 题 学生姓名 学 院 专业班级 指导教师 二0一三年五月专心-专注-专业职业技术学院办公楼框架结构设计摘 要本设计为职业技术学院教学办公楼结构设计，四层框架结构。本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为二类场地， ，为。楼屋盖均为现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑了影响设计的各项因素。本设计选取了结构方案中的一榀横向框架进行设计。先进行层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按计算水平地震荷载作用下大小，同时计算出结构在下的荷载大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接
2、着计算作用下的结构内力。找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。整个设计过程中，严格遵循相关的专业规范，参考相关资料和有关最新的国家标准图集，对设计的各个环节进行综合全面科学的考虑。总之，安全、实用、经济、美观是本设计的原则。设计计算整个过程中综合考虑了抗震要求、技术经济指标和施工工业化的要求。关键词： 建筑设计，框架结构；抗震设计；荷载统计；内力组合AbstractVocational school building, using this as a four-s
3、tory frame structure design, architectural layers. This region seismic intensity of 7 degrees, site category type venue, the basic wind pressure, the basic snow pressure. Floors, roofs using cast in-situ reinforced concrete structure.This design is to achieve safe, practical, economic, aesthetic des
4、ign principles. According to the building design standards, carefully consider various factors designs. This design choice lateral framework program design. Between the first layer and the layer load calculation, it means that the value of using vertex displacement method, and then cut from the bott
5、om of the seismic cycle method to calculate the size of horizontal seismic load, wind load and calculate the structure, and then find loads of load level structural forces (bending moment, shear force and the axial force) in size. Then calculate the vertical load (dead load and live load) under the
6、action of the force structure. Identify the most unfavorable force of a group or several groups of combinations. Select the security reinforcement and calculated results animated addition to an indoor staircase structure design, complete flat bed board, bench boards, platforms beam forces and reinfo
7、rcement calculation and construction drawings and other components. Throughout the design process, in strict compliance with the relevant professional regulations, refer to the relevant materials and the latest national standards related to all aspects of Atlas design, integrated comprehensive scien
8、tific considerations. In short, safe, practical, economic, aesthetic design principles. The whole process of design calculations considering seismic requirements, technical and economic indicators and industrialized construction requirements.Keywords: Architectural design ；Frame structure; Seismic d
9、esign; Load statistics; Endogenicforcecombination目 录第一章 建筑设计说明 1.1 平面设计建筑平面是反映建筑空间与它们的垂直构件之间的相关关系，也是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，。但是在平面设计中，应当始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，分析剖面、立面的可能性和合理性，全面综合的解决好设计问题。房屋建筑空间处理问题，除了内部的处理之外，还当包括建筑与其周围其他建筑之间的协调关系以及内部空间处理。1.1.1 使用部分平面设计任何一幢建筑物和房间都由
10、三度空间的尺寸和内容组合而成，而这三度空间的尺寸和内容，是由来表达的，所以建筑设计又包括平面设计、剖面设计、立面和体型设计。，它较集中地表现了建筑物的功能要求，所以平面设计是建筑物的根本，也是最重要的设计。无论何种建筑物，都是由各种房间、走廊、门厅、楼、电梯等组成。其中，房间可分为为，。因此建筑物也可以认为是三大部分组成：。1.1.2 交通联系部分设计 交通联系部分就是把不同的房间按照一定是使用功能和其他等各种因素的要求而联系起来，形成一幢互相联系的整体建筑物。交通联系部分由（楼、电梯、室内坡道）、（走道）和交通枢纽（门厅、过厅）等部分组成。本设计中垂直交通联系部分是，此为各个楼层疏散的必经之
11、路，因此本建筑的楼梯为。交通联系部分的设计原则：空间尺度适当，空间形象完美；交通路线便捷、清楚；各种流线互不干扰，紧急情况下，；有良好的采光、通风、照明和防火性能；在一般公共建筑中，交通联系部分的面积约占建筑面积的四分之一左右。所以合理地设计交通联系部分对建筑物的用途、造价、空间组合等均有很大的影响。1.1.3 平面组合设计分析各个单间和交通联系不封的使用要求及平面设计之后，使之成为，这就是。组合设计时，应考虑多种因素，并经过反复思考，多次修改，才能使平面组合设计更加完善合理。1.2 剖面设计是为了解决建筑物竖向空间的问题。主要表现为建筑物内部结构的构造关系，。因此和房屋的使用、造价和节约用地
12、等有着密切关系，。本工程为职业技术学院行政办公楼设计，第一层包含大厅故层高5.5m,第二层和第三层办公部分为3.3m，第四层由于布置了大会议室，所以层高是3.9m。垂直的交通采用的是楼梯，由于本教学办公楼层数只有四层，因此不需要设计电梯。1.3 立面设计立面设计不仅仅是为了满足美化环境以及使用功能的需要而进行设计的，还可起到保护结构、改善环境和装饰美化建筑物的作用。，在一定的程度上也反映社会的文化生活，。建筑立面是建筑物整体的外观形象，设计时要结合建筑空间、体型和技术经济条件等因素而同一考虑。立面设计的重点是墙面、门窗、阳台、檐口、勒脚、台阶、外露构件及装饰线脚等部分，通过选择其形状、尺度、比
13、例、排列方式和质感使之协调统一。1.4 楼板层和地面楼板层是建筑物中的水平承重构件，并且沿着水平方向分隔上下空间。楼板层应能承受板上的使用荷载，同时它对墙或柱起着水平支撑的作用。顶棚又称天花，当楼板底部不平整，而房间要求平整或者在楼板底部有需要隐藏的管道以及空间需要隔声等应设这吊顶来满足设计和美观要求。地面是楼层地面和地坪面层的统称。也可以将楼层的面层称为楼面，它们在设计上的要求和构造要求基本相同，因此如下所述的地面做法同样也适用于楼面。1.5 基础和地基基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。因此地基必须坚固、稳定而可靠。工程结构物地面以下的部分结构构件，用来
14、将上部结构荷载传给地基，是房屋、桥梁、码头及其他构筑物的重要组成部分。地基可以分为两种：一是。一是。基础埋深（埋置深度）是从室外设计地面至基础底面的深度。本工程确定深度作为基础埋深，梁和柱的中心线不重合，因此可能会产生较大的竖向弯矩，为了提高抗剪切能力，该工程选用柱下独基，同时能够节省材料。1.6 交通联系部分的设计1.6.1 楼梯设计楼梯是建筑物中联系上下各层的垂直交通设施和设备的重要组成部分，楼梯的功能是用来疏散和通行。最常见的现浇楼梯分别是板式楼梯和梁式楼梯，本工程采用的是板式楼梯。板式楼梯由。板式楼梯的优点是底面平整、结构高度小，外观比较轻巧；，其混凝土用量和钢材用量都较多，。楼梯位置
15、布设：。1.6.2 门厅的设计，它作为主要出入口，主要起接纳人流、疏散人流的作用；。某些民用建筑的门厅，还兼有其他功能。门厅是建筑物设计的重点部分，如采取不同的设计手法可以体现不同的意境。应位于建筑物明显突出的部位，以便人流集散；门厅内的导向性要明确；门厅对外的总宽度，通常大于通向该门厅的走道以及楼梯宽度的总和，并且采用外开门或弹簧门； 门厅外应设置门廊、雨棚、平台、台阶或坡道，以起到过渡的作用。1.6.3 室外台阶室外台阶的坡度较楼梯坡道小，一般台阶宽度取，台阶高度取mm。在底层台阶与出入口之间应设置平台，作缓冲之处。平台宽不宜小于900mm，而且略向外倾斜，以免雨水流向室内。室外台阶踏步数
16、不应。人流密集的场所，宜设置栏杆。1.6.4 门和窗的设计 门和窗是建筑物的重要配件。门主要起分隔房间和联系室内外的作用，也具有采光和通风功用。窗的主要起是采光、通风及眺望等作用。门的设计和布置：对门的设计主要参考了以下几点： ； ；窗的设计和布置：、形式和位置，、通风、日照和使用等功能要求。 （1）窗的大小窗面积应根据房间的使用功能要求、房间面积大小、立面设计、当地日照等因素来确定。窗面积与地面积的比值应为。 （2）窗的位置在设计时应有利于采光、通风，一般小型工作间要求采光均匀，所以常把窗子布置于外墙的中部或接近中部的地方，对于教室等采光要求较高的房间，则应在教室的左侧外墙开窗，同时应避免窗
17、间墙过宽而产生暗角。1.7 其它设计1.7.1 散水设计建筑物的外墙做散水，是为了迅速排除靠墙体的地面水以便将水导至远离墙脚处。散水用素混凝土现浇坡度为。本次设计的散水宽度为，坡度。具体做法为：厚素土夯实，60厚混凝土垫层，20厚1：2水泥砂浆抹面。1.7.2 勒脚的设计本次设计的时候墙勒脚所用的是大理石贴面勒脚，这种勒脚可以增加建筑物立面的美观性。1.7.3 女儿墙设计女儿墙如果没有适当的防水措施，雨水就有可能顺女儿墙渗入室内。防止女儿墙渗水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层，。本次综合楼设计中，为了安全和美观的需要，设置了女儿墙，。并充分考虑了女儿墙的抗震和防水。第二章 结构设计说
18、明2.1 材料要求本建筑中按照任务书的要求，梁、柱等级均采用C25混凝土。2.2 填充墙要求(1) 框架结构的填充墙不是主要承重构件，因此可采用空心砖、墙板、预制轻质砌块，填充墙必须要按照规范的构造要求与框架可靠拉结。本建筑使用的是加气混凝土砌块。(2) 框架结构的填充墙与框架梁、柱的轴线都应该在一个垂直平面内。2.3 截面尺寸要求梁截面尺寸为 次梁截面尺寸为 柱截面尺寸为 2.4 结构布置要求(1) 抗震框架结构平面布置应计算方便，满足建筑的相关使用要求，考虑部分构件的制作工艺，布置时需要，使质量中心与刚度中心尽量减小偏差，。(2) 框架结构应布置并设计成双向抗侧力体系。2.5 计算过程2.
19、5.1 计算简图在结构计算简图中，。框架底层柱的长度应从基础顶面算起，其它层的柱子长度即为楼层高度。2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算竖向荷载作用下框架结构内力计算通常采用。做竖向荷载作用下内力分析时，假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，对其他楼层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。2.5.3 地震作用计算水平地震作用计算采用底部剪力法计算水平地震作用力。本设计取用一榀框架的重力荷载代表值来计算。：女儿墙自重，屋面恒载，纵、横梁自重，半层柱自重和。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，纵、横梁自重，纵、下各半层的柱，楼面活荷载。请注意：。
20、 2.5.4 框架的内力组合 对框架内力进行组合,通过对框架内力的分析，会得到结构在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。设计时，根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值。取组合值中最不利组合作为截面设计时采用的内力设计值。2.5.5 正截面和斜截面的设计受弯构件要进行,钢筋混凝土受弯构件的破坏主要有三种形式：，其中后两种是在工程设计中是不允许出现,我们在截面设计时应当避免。受弯构件在弯距和剪力共同作用的区段通常会产生斜裂缝,并可能延斜截面发生破坏,斜截面破坏带有脆性破坏性质, ,不仅要对截面尺寸加以控制,。 第三章 结构计算书3.1 工程概况职业技术学院行政办公楼，。按照任务书要求层数为层，
21、层高：，。框架结构。设两部楼梯。3.2 设计原始资料3.2.1 建筑技术条件（1）气象条件 ：基本雪压为； ：基本风压为。（2）工程地质条件 此建筑位于城市郊区，。（3）建筑场地类别：二类场地土。地震烈度：，此建筑是三级抗震，场地特征周期是。3.3 材料选用：混凝土均为；：梁柱纵向受力钢筋均为钢筋，其余为钢筋；：外墙采用加气混凝土砌块,重度；内隔墙采用,重度；3.4 结构选型1.钢筋混凝土现浇框架结构体系。2.现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚为。3.现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚为。4.钢筋混凝土板式楼梯。3.5 结构布置及计算简图根据建筑设计以及使用功能的要求，进行了，设计标准层的建筑平面、立
22、面、和剖面图见图纸。主体结构共4层，层高：一楼由于包括大厅故取5.5m；标准层为办公部分取3.3m，顶层包括一个大会议室因而取3.9m。3.5.1 选择承重方案该建筑为，不需考虑太大空间布置，因此采用纵向框架承重方案，。3.5.2 梁、柱截面尺寸估算纵 梁： 取 取横 梁： 取 取中跨梁： 取 取次 梁： 取 取 为方便计算与施工，所以此处所有梁宽均取250mm混凝土强度等级， 15C25柱截面尺寸的估算。根据柱的轴压比限值来估算，此次设计轴压比限值,重力荷载代表值可取，边柱及中柱负荷面积分别为和，7度地区=1.25，于是可计算出一层柱截面面积为:边柱中柱14层 500mm500mm3.5.3
23、 框架结构计算简图。由于柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间距离。室内外高差，,故底层柱高。其余各层柱高即层高。计算简图如下:图3-1 框架结构计算简图3.6 重力荷载计算3.6.1 屋面和楼面的永久荷载标准值（1）恒温防水屋面(屋面不上人) 防水层（二毡三油） 0.35kN/m220厚的1:2.5水泥砂浆找平层 200.020.4kN/m2铺聚苯乙烯泡沫塑料板保温层100mm 0.50kN/m20.1=0.05 kN/m2混凝土板厚120mm 12mm厚混合砂浆抹灰顶棚 合计 （2）14层楼面30mm厚细石混凝土面层 0.0324=0.72kN/m2120厚钢筋混凝土板 250.1
24、2=3kN/m212mm厚混合砂浆抹灰顶棚 0.0217=02kN/m2合计 3.92kN/m2注：为方便计算，后面计算时楼面荷载标准值取3.6.2 屋面和楼面可变荷载标准值不上人屋面活荷载标准值 楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 注： 3.6.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁自重：纵梁：，则纵梁自重：；横梁：，则横梁自重：；次梁：，则次梁自重：；柱： 柱自重： 0.50.5266.5kN/m注：混凝土容重为25kN/m2，此处取26 kN/m2为考虑抹灰后的容重。外墙自重为：，外墙面贴瓷砖,外墙面20mm厚水泥砂浆打底，则外墙重力荷载为：内墙自重为：墙体为240mm加气混凝土砌块，乳胶
25、漆墙面双面（0.6kN/m2）,10mm水泥砂浆，10mm厚水保温砂浆，240mm厚加气混凝土砌块，20mm厚水泥砂浆，则内墙单位墙面重力荷载为：0.60.0120+0.0150.245.5+0.02202.57女儿墙自重(含贴面和粉刷)： 木门单位面积重力荷载：，铝合金窗单位面积重力荷载：。3.7 重力荷载代表值此设计中选择轴线框架进行计算。3.7.1 第4层的轴线框架重力荷载代表值： 屋面恒载： (6.522.1)7.84471.12 kN女儿墙： 3.2527.8250.731 kN纵横梁自重： （7.8-0.5）3.774(6.5-0.5)3.122(2.1-0.5)1.6251150
26、.124 kN半层柱自重： (6.53.94)0.550.7 kN半层墙自重： （3.90.50.7）2.92（7.80.5）4（3.90.5 0.6）2（7.80.5）2.57=157.23kN屋面雪载： (6.522.1)7.80.6=70.668 kN 恒载+0.5雪载：471.12+50.7312+150.124+50.7+157.23+0.570.688915.24 kN注：此处计算纵横梁自重时计算长度为梁长减去柱子尺寸宽度。3.7.2 第3层的轴线框架重力荷载代表值：楼面恒载： (6.522.1)7.84471.12 kN上、下半层墙重： 157.23+（3.30.50.7）2.9
27、2（7.80.5）4（3.30.50.6）2（7.80.5）2.57=277.63 kN纵横梁自重： 150.124 kN上半层柱+下半层柱： 50.7+6.543.30.593.6kN楼面活荷载： (6.522.1)7.82.0235.56 kN恒载+0.5活载： 471.12+277.63+150.12+93.6+0.5235.561110.25 kN3.7.3 第2层的轴线框架重力荷载代表值：楼面恒载： (6.522.1)7.84471.12 kN上、下半层墙重： 120.4+120.4=433.47 kN纵横梁自重： 150.12kN上半层柱+下半层柱： 6.543.30.5285.8
28、 kN楼面活荷载： (6.522.1)7.82.0235.56 kN恒载+0.5活载： 471.12+240.8+150.124+85.8+0.5235.561065.62 kN3.7.4 第1层的轴线框架重力荷载代表值：楼面恒载： (6.522.1)7.84471.12 kN上、下半层墙自重： 120.4+（7.80.5）4（5.50.50.7）2.92+（5.50.50.6）（7.80.5）2.572464.88 kN纵横梁自重： 150.12kN上半层柱+下半层柱： 6.543.30.5+6.546.950.5132.86kN楼面活荷载： (6.522.1)7.82.0235.56 kN
29、恒载+0.5活载：471.12+464.88+150.124+132.86+0.5235.56=1336.764 kN则一榀框架总重力荷载代表值为=4427.882kN3.8 横向框架侧移刚度计算3.8.1 计算梁、柱的线刚度梁线刚度计算， ，。框架结构中，现浇楼面或预制楼板有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，因此梁的有效刚度将会增大，框架侧移减少。考虑到这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时， ， 。 表3-2 横梁线刚度计算表类别Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4/mmEcI/Nmm相对刚度边跨梁 2.8104 4.510965002.910101中跨梁2.81041.3109
30、21003.1.22柱线刚度计算表3-3 柱线刚度计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4EcI0/Nmm相对刚度169502.81045.21092.110100.722333002.81045.21094.1.52439002.81045.21093.1.293.8.2 计算柱的侧移刚度柱的侧移刚度D计算公式：注：为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，在不同情况下，、取值也不同。对于一般层： 对于底层： 表3-4 横向框架柱侧移刚度D计算表层次柱高(m)柱根数/N/mm43.9边柱20.7770.280824043730中柱21.7270.46313625233.
31、3边柱20.6580.2481205165116中柱21.4600.4222050716.95边柱21.3810.556290113148中柱23.0670.7043673图3-2 框架梁柱的相对线刚度第四章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1.1 横向自振周期的计算运用来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：注： 作为该楼层水平荷载而算得的结构顶点位移；考虑刚度对结构影响的，；先计算横向框架结构顶点的，过程如下：层次4915.24 915.244373020.93436.2831110.2
32、52025.496511631.11415.3521065.623091.126511647.47384.2411336.764427.8813148336.77336.77由上可得基本周期， 4.1.2 水平及计算本设计用来计算水平地震作用。先计算总水平地震作用标准值即底部剪力。 式中， 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点取总重力荷载代表值的；任务书所给条件：建筑为三级抗震，地震设防烈度按7度考虑，场地特征周期查表可得，水平地震影响系数最大值由水平地震影响系数曲线计算出，注： 衰减系数，0.05时，取0.9；由于 ，因此应考虑顶部
33、附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数则质点i的水平地震作用为：注：、分别为集中于质点i、j荷载代表值；、分别为质点i、j计算高度。具体的计算过程如下表示，各楼层的按来计算，一并列入表中，表4-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次417.45915.2416886.235.5135.51313.551110.2515043.931.6367.14210.251065.6210922.622.9790.1116.951336.769290.519.53109.6452143.2各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：图4-1 横向水平地震作用及层间地震剪力4.1.3
34、 水平地震作用下的位移验算用来验算水平地震作用框架第层层间剪力、层间位移及结构顶点位移按下式计算： 计算过程见下表，表中计算了各层的层间。435.51437300.81211.56639001/4803367.14651161.03110.75433001/3201290.11651161.3849.72333001/23841109.64131488.3398.33969501/833由表中可知，,符合要求。4.1.4 水平地震作用下框架内力计算每层层间剪力各个柱子，即求出柱子的，再由柱子的高度来求柱上、下端的弯矩。： 柱上、下端弯矩、计算公式：注： i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度
35、； 反弯点高度比；， ，和柱的相对线刚度的比值，总层数，。 上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁 及查表得。 ，由上层层高对该层层高比值及查表。及查表得。需要注意的是是根据表：下各层柱查得。表4-4 各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次43.935.514373082406.690.7770.359.1316.9633.367.14651161205112.430.6580.4016.4124.6123.390.11651161205116.680.6580.5027.5227.5216.95109.6413148290124.191.3810.61102.5565.57表4-5 各层中柱柱端弯
36、矩及剪力计算层次43.935.51437301362511.061.7270.4418.9824.1633.367.14651162050721.141.4600.4531.3938.3723.390.11651162050728.381.4600.5046.8346.8316.95109.6413148367330.633.0670.55117.0895.80注：表中弯矩单位为,剪力单位为。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算 表4-6 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N416.9610.886.54.2813.2813.282.112.65-4.28-8.3733
37、3.7425.836.59.1631.5231.522.130.02-13.44-29.23243.9335.226.512.1843.0043.002.140.95-25.62-58.00193.0964.236.524.278.4078.402.174.67-49.82-108.47注：（1）。，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。 （2）表中单位为, 单位为,单位为,单位为。水平地震作用下框架的弯矩图如下图所示：图4-2 左地震作用下框架弯矩图水平地震作用下框架的梁端剪力图及柱轴力图如下图所示：图4-3 左地震作用下梁端剪力及柱轴力图4.2 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.2.1 风荷载标准值垂直于建筑物表面上的当计算主要时按下式来计算：式中，风荷载标准值（）；高度Z处的风振系数；风荷载体型系数；风压高度变化系数；基本风压（）；设计任务书可知基本风压：=0.30，地面粗糙度为C类。风载体型系数可由第7.3节查得： =0.8（迎风面）和=-0.5（背风面）。荷载规范规