框架混凝土结构设计计算书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流框架混凝土结构设计计算书.精品文档.黑龙江东方学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计）论文题目：高层综合办公楼姓 名 李冠鹏 学 号 074171210 专 业 建筑工程 班 级 07级2班 指导教师 石玉环 学 部 建筑工程学部答辩日期 2011年4月15日 高层综合办公楼 摘 要本设计题目是拟在哈尔滨建造一幢综合性高层办公楼，建筑面积为9500（设计误差允许5范围内）。在老师的指导下，首先根据设计任务书及高层综合办公楼建筑功能要求进行了建筑方案设计，并结合钢筋混凝土结构的特点，采用CAD、天正等软件对建筑平面，立面，剖面施工图的绘制，并设

2、计了楼梯，大墙剖面等主要建筑大样图。本设计采用框架结构方案。在确定框架布局之后，取一榀框架，先计算水平风荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力），接着求出在竖向荷载（恒荷载和活荷载）作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。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并绘图。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等结构的内力和计算及施工图的绘制。最后对双向板和单向板的设计和计算及施工图的绘制。本工程地基基础采用干作业成孔灌注桩基础，承台采用锥形承台。本设计培养学生综合运用所学钢筋混凝土结构基础理论和专业知识解决实际问题的能力。从建筑方案设计，建筑施工图设计，结构计

3、算书到结构施工图，地基基础设计到施工图这一整套设计。是学生受到全面的训练，能独立完成规定任务，掌握建筑工程设计的主要过程及内容，为今后的工作打下良好的基础。关键词：建筑；结构；地基基础Building high-level synthesisAbstractThis topic is designed to be built in Harbin in a comprehensive high-rise office building construction area of 9500 square meters (design error allowed5)。Teachers under th

4、e guidance of the first tasks in accordance with the design of integrated and high-level functional requirements for building construction The construction programe design,combined with the characteristics of reinforced concrete structures using CAD,software such as the construction Tianzheng plane,

5、elevation , section of the map drawing and design of the staircase,the wall section ,and other major construction plans big kind. The design of a framework programe. In determining the layout of the framework,the framework programe. In determining the layout of the framework,the framework for a Pin,

6、 the first level of wind load calculation under the structure of internal forces(moment,shear,axis of),and then sought in the vertical load (constant load and live load) under the structure Internal Force(moment,shear,axis of).Idenify the most disadvantaged group or several groups of a combination o

7、f internal forces.Select the most secure results calculated and graphics. In addition, a structure of the programe in the design of the staircases. Completion of a platform board, board of the ladder,platform beam structure of the internal forces and the calculation and construction plans drawn. Fin

8、ally,the two-way one-way plate and the plate design and construction plans and calculations of the drawing.The foundation works by dry drilling operations pile foundation,aconical cap cap.The design of training students in the integrated use of reinforced concrete structure by the basic theory and p

9、rofessional knowledge to solve practical problems.From the construction programme design, construction design plans and structural calculations to the structure of the construction plans,foundation design and construction of this set of design plans.So that students are fully trained, able to comple

10、te the tasks,grasp the main building design and content of the course for future work to lay a good foundation.Keywords: building,structure,the foundation目 录摘 要iAbstractii第一章 建筑设计- 1 -1.1设计任务书.- 1 -1.1.1性质- 1 -1.1.2地点- 1 -1.1.3设计基本要求- 1 -1.1.4建筑规模- 1 -1.1.5房屋组成- 1 -1.1.6结构类型- 2 -11.7建设地点和自然条件- 2 -1.

11、2设计内容- 3 -1.2.1建筑设计- 3 -1.2.2结构设计- 3 -1.2.3地基基础- 4 -1.2.4施工- 4 -第二章 结构设计- 5 -2.1工程概况- 5 -2.2.1梁的截面尺寸估算- 5 -2.2.2柱截面尺寸估算- 6 -2.3荷载汇集- 7 -2.3.1水平风荷载 - 7 -2.3.2竖向荷载- 8 -2.4风荷载作用下框架内力计算- 9 - 2.4.1计算各梁柱的线刚度和- 12 -2.4.2计算各柱抗侧移刚度D- 12 -2.4.3各柱剪力计算- 16 -2.4.5确定柱的反弯点高度比y- 20 -2.4.6计算柱端弯矩- 21 -2.4.7计算梁端弯矩- 21

12、 -2.4.8计算梁支座剪力及柱轴力- 23 -2.5侧移、重力二阶效应及结构稳定- 23 -2.5.1重力二阶效应及结构稳定- 25 -2.6在竖向荷载作用下结构的内力计算- 25 -2.6.1各层框架梁上荷载计算- 27 -2.6.2竖向荷载作用下框架梁固端弯矩计算- 31 -2.7内力组合与配筋计算- 43 -2.7.1梁- 43 -2.7.2柱内力组合- 47 -2.7.3梁的截面内力组合有以下3项- 52 -2.8梁截面设计- 62 -2.8.1正截面承载力计算- 62 -2.8.2梁斜截面强度计算- 65 -2.9柱截面设计- 65 -2.9.1柱配筋计算- 65 -2.10楼梯设

13、计- 69 -2.10.1结构形式选择- 69 -2.10.2梯段板计算- 69 -2.10.3平台设计- 70 -2.10.4平台梁计算- 71 -2.11.l楼板板配筋计算：板平面布置图见图- 73 -2.11.2双向板计算- 73 -2.11.3荷载计算- 73 -2.11.4单向板计算- 75 - 第三章 地基基础设计- 76 -3.1分析工程地质资料- 76 -3.2地基基础方案确定- 77 -3.3确定单桩竖向极限承载力标准值- 77 -3.4确定桩根数及布柱- 77 -3.5验算地基- 78 -3.6单桩设计- 79 -参考资料- 82 -致 谢- 83 -第一章 建筑设计1.1

14、设计任务书： 高层综合办公楼1.1.1性质： 该建筑物为综合性高层办公楼，用于某企业集团所属各单位的行政办公、企业管理及商品贸易等业务，业务活动包括内部办公和大量的接待其他联合单位的来访人员，同时也包括一定范围内的国际商业贸易活动。该办公楼拟建由建筑开发公司统一投资建设，建成后以分层或分区出售或出租的方式共提供给各使用单位。1.1.2地点： 哈尔滨（两面临街矩形地段）1.1.3设计基本要求 依据该建筑物的使用特点，要求建筑方案设计应具有较好的通用性和灵活性。使建成后能最大限度的满足不同使用单位的多种业务活动形式的要求，使各单位之间既有相对的对立性同时方便和联系和接待外部来访人员的能力。设计要求

15、以各楼层作为一个使用单元，使之可单独形成一个完整的部门或单元，整个建筑物设置统一的房屋管理、设备维修、水电供应及后勤服务系统，包括交通设施均按整个建筑物统一设计。 建筑设计要求结合地段条件，依据城市规划的要求，考虑建筑物的朝向、位置、形体、道路交通、停车场等确定建筑总平面设计，建筑方案的选择要求要做到充分考虑使用功能的特点，满足功能的要求，合理处理功能分区、交通联系、正常办公、外事交往等大楼管理和紧急疏散等各方面的问题，同时还要选择适当的技术方案，确定结构形式、各部分的构造做法及其他设备的方案设想。1.1.4建筑规模 （1）总建筑面积9373.9 （2）地面以上建筑物层数14 （3）层高：一、

16、二层4.2m，其余各层3.3m。 （4）设室外停车场：设小轿车车位50个，设自行车车位60。1.1.5房屋组成 地面一层设置为整个建筑物的公用服务设施，其中包括： （1）门厅：60 （2）休息厅（设茶座）：90.8 （3）服务台：柜台长度4.2m （4）公用电话：2部 （5）商品部：40 （6）男女卫生间：各一间 （7）餐厅：401.8(包括厨房110.2)。二层为会议室：标准会议室，每间91112大型会议室，每间181221。 二层以上的标准层设置房间如下： （1）小间办公室，每间1620,34间，其中可设12间套间。 （2）大间办公室，每间3240,35间。 以上各类办公室也可统一按成片式

17、或大空间式设计，具体方案由设计者自定。 （3）接待室或会议室3240,12间。 （4）男女卫生间：男，5蹲位、4小便器、2洗面池。女，5蹲位、2洗面池 （5）开水间：68 （6）清扫间及公务员室：810 （7）休息廊或休息厅，面积自定 （8）可适当设置资料室、档案室、仓库，数量及面积自定。地下室设置内部餐厅、 变配电室、维修车间、设备用品仓库。 锅炉房在楼外另设。1.1.6结构类型 采用混凝土框架结构或框架剪力墙结构，要求合理处理结构特点和使用功能之间的关系。1.1.7建设地点和自然条件 建设定点位于某市大街一侧，地段位置图见附图。地段内地形平整、无障碍物。 （1）气象资料 冬季室外平均最低温

18、度26，全年主导风向：西南风 （2）地质资料（以地基基础辅导教师给定为准）： 根据工程地质勘察报告，室外地面海拔标高93.50m，土层分层均匀，自然地面以下土质情况和涂层厚度依次为：杂填土 0.7m可塑状亚粘土 3.2m，地基承载力160KPa硬塑状亚粘土 2.8m，地基承载力200KPa中砂 3.0m，地基承载力250KPa地下静止水位距室外地面6.0m，水质对建筑物无腐蚀作用。1.2设计内容 要求完成以下设计内容1.2.1建筑设计 （1）建筑平面功能划分 （2）建筑材料采用及建筑尺寸确定 （3）防水、防潮、保温等具体构造及做法 （4）设置防烟楼梯、电梯，建筑构造等 （5）完成下列图纸绘制：

19、 建筑设计说明：说明主要设计构思及建筑主要经济技术指标，包括建筑占地面积、停车场、总建筑面积、建筑层数、标准层建筑面积（主要使用面积在图内标注）总平面图 1：500首层平面图 1：100标准层平面图 1：100，要求布置一套家具立面图（正立面、侧立面） 1：100剖面图(要求剖面切楼梯间) 1：100主要建筑详图 1：201.2.2结构设计 （1）结构方案的选择和确定，并要求完成以下结构设计内容：完成各层的结构平面布置图。采用现浇楼板并完成标准层楼盖的受力分析、配筋计算，并绘制楼盖配筋图（包括楼面设备孔洞处理）。 （2）考虑风荷载作用，采用手算方法完成结构内力分析，至少完成一榀框架、两类剪力墙

20、及连梁（当采用框架剪力墙结构时）的手算配筋计算。 （3）考虑风荷载作用，（推荐采用PKPM）完成全部构件的点算配筋计算，并与手算结果进行对比分析。 （4）完成一部楼梯及雨篷或悬挑阳台的内力分析、配电计算。按照电梯产品说明要求完成一部电梯的结构布置和配筋计算（基坑、机房地板和机房顶板）。 （5）裙房结构方案选择、结构布置及计算。 （6）结构设计说明及计算书。 （7）图纸采用平面整体表示方法，数量68张，包括梁（标准层）、板（标准层）、或剪力墙等的施工图。图纸规格要求统一。1.2.3地基基础 设计要求另附1.2.4施工 要求完成以下设计内容： （1）设计说明书 （2）施工现场平面布置图 （3）结构

21、吊装图 （4）模板配筋图 （5）进度计划表 图1-1 地段环境图第二章 结构设计2.1工程概况 某高层办公楼，共15层，地下室1层，地上14层。地上一、二层层高4.2m，214层层高3.3m，地下室层高3.3m,总高度48.45m（不算女儿墙)。三进深6.3m，2.7m,6.3m，总宽度15.3m，每个开间7.2m,共五个开间，共35.4m。建筑平面、剖面及墙身大样见建筑图。框架和楼板均采用现浇钢筋混凝土结构。本工程建于6度抗震设防区，类场地土，抗震等级三级。本工程截面及材料选用如下：柱为C40混凝土，主梁、次梁、楼板为C30混凝土。2.2截面尺寸估算 计算单元如图2-1 图2-1 计算单元图

22、2.2.1梁的截面尺寸估算 主梁：框架梁截面高度h按梁跨度的1/101/18确定 取h=1/127200=600 框架梁截面宽度取梁高的（1/21/3) 取b=1/2600=300 次梁：次梁截面高度h，按次梁跨度的（1/141/18)确定。 取h=1/146300=450 次梁截面宽度取梁高的（1/21/3) b=1/2450=225，取b=200 板：板的最小厚度为跨度的1/50=3600mm/50=72mm。考虑到板的挠度及裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素，根据经验板厚取120。2.2.2柱截面尺寸估算 根据柱支撑的楼板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积

23、，估算柱截面时，楼层荷载按1114kN/计，本工程可按12kN/（q=12kN/）负荷面为S=1/2(LL)B=1/2(6.32.7)3.6 =16.2的中柱轴力为：N=nsq =1.21516.212KN/=4374kN负荷面为S=1/2（LB）=1/26.33.6=11.34的边柱轴力为:N=nsq =1.11211.3412kN/=2245.4kN 各柱的轴力虽然不同，但为施工方便和美观，往往对柱截面进行合并归类。本工程将柱截面归并为一种。取轴力最大的柱估算截面面积。 本工程框架不考虑抗震，取N=1.1N N=1.13499200N=3849120N 柱轴压比控制值 查得0.9，其中=。

24、 A=3849120/（19.10.9）=2239.62 设柱为正方形，柱边长b=h=473 故本工程16层柱截面取为（500500） 714层柱截面取为（400400） 7层底柱截面核算： N=nsq =1.283.6m12KN/=1866.24kN N=1.1N=1.11866.24=2052.87kN =0.670.9 9层底柱截面核算 N=rnsq =1.251.1632.412kN/=3208kN N=1.1N=1.13208=3529kN=0.740.9轴压比满足要求2.3荷载汇集2.3.1水平风荷载 查荷载规范中全国基本风压分布图中当地风压（n=50）的数值为0.55kN/ 垂直

25、于建筑物表面上的风荷载标准值按下式计算： =式中：为风荷载体型系数，由荷载规范知矩形平面建筑风荷载体型系数H/B=48.45m/35.4m=1.374取=1.3；为风压高度变化系数，本工程建在市中心地面粗糙度类别为C类，查荷载规范中值，5m以下按5m高处取值，5m以上按公式7.2.1中或查表7.2.1内插法取值，Z为建筑物离地面高度；为风振系数，=1+,为脉动影响系数，当高层建筑的总高度为48.45m,地面粗糙类别为C类时查荷载规范表7.4.4-3通过插入法，求得=0.465；为动脉增大系数，与基本风压，结构基本自震周期T及地面粗糙度有关。框架结构T=0.05n=0.0514=0.7s T=0

26、.55KN/（0.7s） =0.270KNsm查高层建筑混凝土结构设计表3.5脉动增大系数=1.257,近似按高层建筑混凝土结构设计表3.4采用或查荷载规范附录F1.2第一振型序号取值。 表2-1 各层风荷载标准值距地面高度 =48.451.2331.4741.30.551.3047.551.2331.4641.30.551.28044.251.1851.4291.30.551.21140.951.1451.4031.30.551.14937.651.1041.3861.30.551.09434.351.061.3571.3 0.551.04231.051.0141.3111.3 0.550.

27、95027.750.9651.2601.3 0.550.86924.450.9131.2431.3 0.550.81121.150.8571.2181.3 0.550.74617.850.7951.1761.30.550.66914.550.7261.1371.30.550.56011.250.6491.0991.30.550.5107.950.5571.063 1.30.550.4233.750.401.029 1.30.550.294-3.7500 0002.3.2竖向荷载 （1）楼面荷载 楼面活荷按荷载规范的规定取2.0kN/120厚钢筋混凝土楼板 25kN/0.12m=3.0 kN/3

28、0mm厚水磨石面层 0.7 kN/ 20mm厚水泥砂浆板底抹灰 20kN/0.02m=0.4 kN/内隔墙为200厚陶粒混凝土砌块（砌块容重8 kN/，两侧各抹20混合砂浆8 kN/0.2m + 20 kN/0.022=2.4 kN/外墙为200厚陶粒混凝土砌块（墙外侧贴100厚苯板保温层，墙里侧抹20厚混合砂浆）18 kN/0.1+20kN/0.02+8 kN/0.2m=3.8kN/ （2）屋面荷载 防水卷材 0.1kN/ 20厚1:3混合砂浆找平层 20 kN/0.02m=0.4 kN/ C7.5炉渣混凝土找坡层 14 kN/0.15m=2.1 kN/ 100厚苯板保温层 18 kN/0.

29、1m =1.8 kN/ 防水卷材隔气层 0.1kN/ 20厚1:3混合砂浆找平层 20 kN/0.02m=0.4 kN/ 120厚钢筋混凝土楼板 25 kN/0.12m=3 kN/ 10mm厚砂浆抹灰 20 kN/0.01m=0.2 kN/ 合计：8.1 kN/ 不上人屋面活荷 0.5 kN/ 基本雪压 0.45 kN/ （注：混合砂浆容重17 kN/为方便计算本工程混合砂浆容重按20 kN/计算） 2.4风荷载作用下框架内力计算 有平面图可以看出，除边框架外，中间各榀框架受风荷载作用，面积相同，故应选取边框架和中间框架分别进行计算。下面仅以中框架为例进行计算，边框架计算从略。计算风荷载作用下

30、各楼层节点上集中力及各层剪力。计算风荷载作用下各楼层节点上集中力时，假定风荷载在层间为均分布，并假定上下相邻各半层层高范围内的风荷载按集中力作用本层楼面上。14层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：F=（）B=（1.30kN/0.9m+1.28/ kN/3.3m/2）7.2m=23.63kN13层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：F=（）B=（1.28kN/3.3m/2+1.211 kN/3.3m/2）7.2m=29.594kN12层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（1.211kN/3.3m/2+1.149 kN/3.3m/2） 7.2m=28.037kN11层顶出风荷载作用下楼层节

31、点集中力为：=（）B=（1.149kN/3.3m/2+1.049 kN/3.3m/2）7.2m=26.647kN10层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（1.094kN/3.3m/2+1.042 kN/3.3m/2）7.2m=25.376kN9层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（1.042kN/3.3m/2+0.95 kN/3.3m/2）7.2m=23.665kN8层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.95kN/3.3m/2+0.869 kN/3.3m/2）7.2m=21.610kN7层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.869kN/3.3m/

32、2+0.811 kN/3.3m/2）7.2m=19.959kN6层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.811kN/3.3m/2+0.746 kN/3.3m/2）7.2m=18.497kN5层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.746kN/3.3m/2+0.669 kN/3.3m/2）7.2m=16.810kN4层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.669kN/3.3m/2+0.560 kN/3.3m/2）7.2m=14.601kN3层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.560kN/3.3m/2+0.510kN/3.3m/2）7.2m=12

33、.712kN2层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.510kN/3.3m/2+0.423 kN/4.2m/2）7.2m=12.455kN1层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=（）B=（0.423kN/4.2m/2+0.294 kN/4.2m/2）7.2m=10.841kN-1层顶出风荷载作用下楼层节点集中力为：=0.294kN/4.2m/27.2m=4.445 kN表2-2 风荷载作用下水平集中力及层剪力层号层高风荷标准值各层集中力各层剪力女儿墙0.91.30143.31.28023.6323.63133.31.21129.5953.22123.31.14928.0481.26

34、113.31.09426.65107.91103.31.04225.38133.2993.30.95023.67156.9683.30.86921.61178.5773.30.81119.96198.5363.30.74618.50217.0353.30.66916.81233.8443.30.56014.60248.4433.30.51012.71261.1524.20.42312.46273.6114.20.29410.84284.45续表2-2-13.30002.4.1计算各梁柱的线刚度和 计算梁线刚度时，考虑到现浇楼板的作用，一边有楼板的梁截面惯性矩取，两边有楼板的梁截面惯性矩取。为按

35、矩形截面计算的梁截面惯性矩。线刚度计算公式。各梁柱线刚度见表2-3。 表2-3 各杆件惯性矩及线刚度bh/l/梁30060063003.005.41.085.1430060027003.005.41.081.2柱50050042003.255.214.0350050033003.255.215.1340040033003.252.132.092.4.2计算各柱抗侧移刚度DD值为使柱上下端产生单位相对位移所需施加的水平力。 计算公式为： 式中： 为节点转动影响系数，（底层）；为梁柱线刚度比；为柱的线刚度；h为住的高度（即层高）。 各柱抗侧移刚度D见下表2-4 表2-4 水平荷载作用下柱抗侧移刚度

36、D计算表层/柱列轴号底层底层14/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.62413/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.62412/3.3A0.2091.0282.4590.55

37、00.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.62411/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.62410/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.6

38、24C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.6249/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.6248/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0

39、282.4590.5500.1270.6247/3.3A0.2091.0282.4590.5500.1270.624B0.2093.4288.2010.8040.1850.624C0.2093.4288.2010.8040.1850.624D0.2091.0282.4590.5500.1270.6246/3.3A0.5131.0281.0020.3340.1891.086B0.5133.4283.3410.6260.3541.086C0.5133.4283.3410.6260.3541.086D0.5131.0281.0020.3340.1891.0865/3.3A0.5131.0281.0020.3340.1891.086B0.5133.4283.3410.6260.3541.086C0.5133.4283.3410.6260.3541.086D0.5131.0281.0020.3340.1891.0864/3.3A0.5131.0281.0020.3340.1891.086B0.5133.4283.3410.6260.3541.086C0.5133.4283.3410.6260.3541