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1、华东交通大学理工学院 Institute of Technology East China Jiaotong University 毕 业 设 计（论 文） Graduation Design （Thesis）（2014年2018年）题 目 某农业局办公楼 分 院： 土 木 建 筑 分 院 专 业： 土木工程（建筑工程方向） 班 级： 建工2014-4 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2017.11-2018.05 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计（论文）中引用他人的文献
2、、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和
3、汇编毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书） 毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 签字日期： 年 月 日目 录第1章 建筑设计31.1设计依据31.2建筑设计概况31.3总平面布局31.4建筑施工说明31.4.1建筑尺寸及标高31.3.6楼地面31.4.3屋面31.4.4墙面31.4.5门窗41.4.6消防设计41.4.7 建筑设计4第2章 结构设计72.1结构布置72.2结构初估72.2.1梁截面初估依据72.2.2柱截面初估依据82.2.3初选楼板82.2.4基础选用82.3结构计算简图及梁柱刚度计算82.3.1计算简图说明82.4荷载计算102.
4、4.1恒载标准值计算102.3.6活载标准值计算122.5竖向荷载作用下框架受载总图132.6风荷载作用下的位移验算及内力计算182.7迭代法计算竖向荷载作用下框架结构的内力232.7.1恒载作用下的内力分析242.7.2活载分跨布置分析292.8内力组合332.9构件截面设计342.9.1梁截面设计342.9.2柱截面设计402.9.3板的设计422.10基础设计与配筋（采用柱下独立基础）522.10.1边柱柱下独立基础设计（非抗震设计）522.10.2中柱下基础582.11 楼梯计算书59参 考 文 献71致 谢72摘 要设计主要进行了建筑、结构、施工三方面的设计。建筑方面按照任务书的要求
5、及旅馆的使用功能，本建筑设计成六层，为办公。结构部分取所在的横向框架进行构件设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力,是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。施工部分进行了地基及主体的工程量计算，绘置了施工进度横道图和施工平面布置图关键词：框架；结构设计；Office of a Agriculture BureauAbstract：The main task of this thesis is to design a building in three asp
6、ects: construction,structure and the execution of construction.In respect of construction,in accordance with the requirements of the construction schedule and the function of a hotel, the building will be divided into two parts. One is the podium part,which will be designed into a public restaurant
7、and a on hall.The other part is from second to seven floor,which will be designed into guest houses.When the directions of the frames is determined,firstly the weight of each floor is calculated.Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method,then making the amount of
8、the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method.The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis.Then the internal force(bending moment, shearing force and axial force )in the structure under the horizontal load
9、s can be easily calculated.After the determination of the internal force under the dead and live loads, then to compose the results obtained by manual computation into groups, find out the worst group or groups of internal force, and choose the safest result to calculate steel reinforcement and make
10、 drawings.,which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components.In respect of execution of construction,to calculate the ground base and the quantities of straddle mounting construction,and make the transverse graph of project progress and draw the plane layout diagram.K
11、eywords：frames；structural design； 前 言大学毕业设计是教育培养目标实现的非常重要的途径，是毕业前的综合巩固和学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,更是对大学期间所学过的专业知识的全面总结。通过这次毕业设计,我们可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再加强,对提高个人的综合知识体系有着非常重要的作用。通过毕业设计,使我们在查找规范、设计安排、分析计算、绘制施工图、口头表达等各个方面得到综合的训练,基本掌握了从事相关工作的基本技术素质和技能。目前，我国建筑乃至世界建筑仍以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土造价相对较低，材料来源比较丰富，且可以浇筑成各种形状，
12、充分利用钢筋和混凝土的性能，不仅节省钢材，而且具有较高的承载力。今后很长一段时间，钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑行业。框架结构体系的主要特点是结构平面布置比较灵活，能提供相对较大的室内空间，对于教学楼是最常用的结构体系。毕业设计的几个月里，在指导老师的悉心指导下，经过查阅资料、设计计算以及图纸绘制，加深了对相关规范等内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析和解决问题的能力。并熟练掌握了Auto CAD和结构设计软件PKPM，最终基本上完成了任务书规定的内容，达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量相对很大，在计算过程中以手算为主，最后采用建筑结构软件PKPM进行电算,并将手算
13、结果与电算结果进行了误差分析比较。由于自己水平和条件有限，难免有纰漏之处，敬请各位老师批评指正。第1章 建筑设计1.1设计依据1、设计任务书提供的设计依据。设计为某农业局办公楼，拟建某农业局办公楼为永久建筑。2、国家现行有关规范。1.2建筑设计概况工程为位于江西省某沿街地段一某农业局办公楼，北向正对一新建主干道，交通方便。整个地形成矩形，地势平坦。根据市规划局批准的某农业局办公楼建设规划报告，该按总建筑面积控制在左右，建筑层数六层。底层层高为3.6m，二至六层层高均为。1.3总平面布局由于工程为公共场所，会产生瞬时疏散人流较大的情况，所以必须保持与周围道路有便捷联系，保证人流及时疏散，同时资料
14、的运输也需要有便利的交通。根据统一规划要求，该某农业局办公楼要求有15%的交通用地，为保证环境的舒适，要求有20%的绿化用地。详见建筑总平面图。1.4建筑施工说明1.4.1建筑尺寸及标高该某农业局办公楼为三跨多层框架，边跨均为，中跨，柱距；室内首层地面标高，室内外高差。1.3.6楼地面楼地面均采用厚现浇板，屋面采用120mm厚现浇板，均采用磨光花岗岩地面，楼梯踏步为水磨石地面，卫生间贴马赛克。1.4.3屋面屋面为不上人屋面。1.4.4墙面外墙面采用玻璃锦砖外墙面，铝合金门窗；内墙面均采用白色888墙面涂料，粉刷三度。1.4.5门窗某农业局办公楼大门为玻璃门1.4.6消防设计某农业局办公楼设计上
15、按规范应有足够的防火间距，楼梯间设防火门。各入口可满足疏散要求。1.4.7 建筑设计标准层平面图 1:100首层平面图 1:100 正立面图 1:100 左立面图 1:100 1-1 剖面图第2章 结构设计2.1结构布置该建筑为某农业局办公楼，选用钢筋混凝土框架结构体系。方案一基地，建筑总长为54.9m；宽为14.7m；呈L字型，建筑为六层，采用横向框架承重方案，该工程采用全现浇体系，基础采用住下独立基础，结构平面图如图2.1。图2.1结构平面布置图2.2结构初估楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼面板为，屋面板厚度为，各层梁、板、柱的混凝土强度等级均为，纵向受力钢筋采用级钢筋，其余钢筋采用
16、级钢筋。本某农业局办公楼采用柱距为的内廊式小柱网，边跨为，中间跨为，层高取首层为其余为，由此可知边柱及中柱的承载力范围分别为。估算结构尺寸时，楼面荷载近似取计算。2.2.1梁截面初估依据框架结构的主梁截面高度及宽度可由下式确定：， （2.1）且，其中横梁跨度：, ,纵梁跨度。由此估算的梁截面尺寸如下：横梁主框架梁： 纵向主框架梁： 次梁： 2.2.2柱截面初估依据由规范可知，柱的轴压比应小于轴压比限值的要求：（2.2）F30混凝土：，求得：边柱中柱上式中的1.3、1.2为荷载分项系数，6表示底层柱承受其上6层的荷载。按底层边柱、中柱的负荷面积分别考虑。柱截面形状取为正方形，结合实际情况，并综合
17、考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取为。2.2.3初选楼板楼板为现浇双向连续板，取。2.2.4基础选用基础选用柱下独立基础，埋深2.3结构计算简图及梁柱刚度计算2.3.1计算简图说明在框架结构中，现浇楼板的板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁截面惯性矩时，对于中框架取（为梁的截面惯性矩），边框架取如图，取轴上的一榀框架计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱截面尺寸不变，故梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至一层楼面，为，其余层为。框架梁柱的相对线刚度如图2.2所示，是计算节点杆端弯矩的弯矩分配系数的依据
18、。 注：括号内为边框架相对刚度，括号外为中框架相对线刚度。图2.2框架梁柱的相对线刚度 表2.1横梁线刚度的计算类别AB、跨BC跨 表2.2柱线刚度的计算层次相对线刚度12-62.4荷载计算2.4.1恒载标准值计算 1.屋面恒载防水层（刚性）30厚F20细石混凝土防水 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆找平 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：厚现浇钢筋混凝土板: 10厚混合砂浆抹灰： 合计： 2.楼面及走廊恒载水磨石地面 厚现浇钢筋混凝土板： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计； 3.标准层楼面大理石面层水泥砂浆擦缝30厚1:
19、3硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道 厚现浇钢筋混凝土板 10厚混合砂浆抹灰 合计： 4.梁自重横(纵)梁主框架梁： 次梁： 横(纵)向主梁自重： 厚混合砂浆抹灰 合计： 次梁自重： 厚混合砂浆抹灰： 合计： 基础梁： 基础梁自重： 5.柱自重KZ柱： KZ柱自重： 厚混合砂浆抹灰： 合计： 6.墙自重、外纵墙自重标准层：纵墙： 铝合金窗： 玻璃锦砖外墙面： 水泥粉刷内墙面： 合计： 底层纵墙： 铝合金窗： 玻璃锦砖外墙面： 水泥粉刷内墙面： 合计： 、内纵(横)墙自重标准层：纵(横)墙： 水泥粉刷内墙面： 合计： 底层：纵(横)墙： 水泥粉刷内墙面 合计： 、女儿墙及天沟自重女儿墙
20、自重（墙高，压顶高）墙体及压顶重： 玻璃锦砖外墙面： 水泥粉刷内墙面： 合计： 现浇天沟自重： 水刷石外墙面： 合计： 2.3.6活载标准值计算1.屋面及楼面活载查规范可得：上人屋面活荷载标准值为，旅馆楼面为，走廊楼面为。综合考虑活动隔墙及二次装修，楼面活荷载标准值均取为。2.屋面雪荷载标准值屋面雪荷载与活载不同时考虑，两者取最大值。3.风荷载为简化计算，通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量的作用于楼面处或屋面处的集中荷载 (2.3)式中：高度处的风振系数，对于高度不大于或高宽比小于的房屋结构，取钢筋混凝土框架结构，取；风荷载体型系数，根据建筑物的体型查表，可得：；风压高度变化系数；
21、风荷载标准值，；基本风压，；上层柱高，；下层柱高，；迎风面宽度，；集中风荷载标准值，。风荷载的计算结果见表2.3表2.3横向风荷载计算层次621.601.0000.861.30.351.00.3913.0501.23.68.69518.000.8440.7971.30.351.00.3632.8313.63.69.34414.400.6860.741.30.351.00.3372.6293.63.68.68310.800.5320.741.30.351.00.3372.6293.63.68.6827.200.3760.741.30.351.00.3372.6293.63.68.6813.600
22、.2200.741.30.351.00.3372.6293.64.6510.452.5竖向荷载作用下框架受载总图结构布置确定以后，荷载的传递路径就已经确定，在本设计中，除中间跨外，屋盖和楼板布置的梁格将板划分为双向板AB跨： ;BC跨： ;由以上的计算结果可知，DE跨、FG跨按双向板的设计方法进行设计，EF跨按单向板的设计方法进行设计。板的荷载传递示意图如图2.3所示。板传递到梁上的荷载按上图2.3所示，其中三角形荷载和梯形荷载都等效成均布荷载计算。1、AD(轴)轴间框架梁屋面板传荷载恒载： 活载： 楼面板传荷载恒载： 活载： 图2.3 板传荷载示意图梁自重 主梁： ； 次梁： ；墙自重 标准
23、层： ； 底层： DE (FG)轴间框架梁均布荷载屋面梁恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=26层楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙重=活载=板传荷载=底层楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙重=活载=板传荷载=2、EF轴间框架梁EF轴间板为单向板，所有的荷载均由短向板带方向承受，故EF轴间框架梁上无板传均布荷载。屋面板传荷载恒载： 活载：楼面板传荷载恒载： 活载： 梁自重：； EF轴间框架梁均布荷载屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙重=活载=板传荷载= 3、D,G轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁重+板传荷载 顶层柱活
24、载=板传活载标准层柱 标准层柱恒载=纵向梁、墙自重+次梁及梁上墙体自重+板传荷载 标准层柱活载=板传活载基础顶面恒载 顶面恒载=基础梁自重+墙自重4、E、F轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱顶层柱恒载=女儿墙自重+次梁及梁上墙体自重+板传荷载 顶层柱活载=板传活载标准层柱 标准层柱恒载=纵向梁、墙自重+次梁及梁上墙体自重+板传荷载 标准层柱活载=板传活载 基础顶面恒载顶面恒载=基础梁自重+墙自重综合上述各楼层的荷载计算结果，框架在竖向荷载作用的的受荷载总图如图2.4所示（图中数值均为标准值）。注：图中各数值的单位为，图中数值均为标准值，括号内为活载，括号外为恒载。图2.4框架竖向受荷总图2.6风荷载
25、作用下的位移验算及内力计算风荷载已简化为作用于框架上的水平节点力。取轴所在的一榀框架结构作为研究对象。1.侧移刚度值计算侧移刚度值的计算结果见表2.4。表2.4侧移刚度值计算表横向构件名称26层D值D,G柱0.650.2453.618628100668E,F柱1.340.4173.631706底层D值D,G柱1.0320.3403.6663934054E,F柱2.270.5323.6103882.风荷载作用下框架的侧移计算水平荷载作用下框架的层间位移可按下式计算： （2.18）式中：第层总剪力；第层所有柱的抗侧移刚度；第层层间位移。每一层的层间侧移求出后，就可以计算各楼板标高处的顶点侧移值，各
26、层楼板的顶点侧移值是该层以下各层层间位移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。框架在风荷载作用下的侧移计算结构见表2.5，其中，。3.风荷载作用下的侧移验算由表中可知，层间侧移的最大值为，满足要求。表2.5风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层次68.698.691006680.000090.002933.61/3666759.3418.031006680.000180.002843.61/1833348.6826.711006680.000270.002663.61/1222238.6835.391006680.000350.002393.61/942928.6844.071006680.0
27、00440.002043.61/7500110.4554.52340540.001600.001603.61/32504.风荷载作用下的内力计算根据各楼层剪力及边柱的抗侧移刚度，可求得分配至各框架柱的剪力,边柱的计算结果见表2.6，中柱的计算结果见表2.7。由柱端剪力根据节点的弯矩平衡条件求得各梁端弯矩及梁端剪力，其结果见表2.8，再由节点力的平衡条件求得柱的轴力。其结果见表2.9。由此，作风荷载作用下的、图。表2.6风荷载作用下的轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表(边柱D,G)层次63.68.69100668182001.570.650.2751.423.7653.618.03100668182
28、003.260.650.3754.036.7243.626.71100668182004.830.650.406.389.5633.635.39100668182006.410.650.459.5211.6323.644.07100668182007.980.650.5013.1713.1713.654.5234054990015.851.030.6553.5728.85表2.7风荷载作用下的轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表(中柱E,F)层次63.68.69100668317002.741.430.3292.976.0753.618.03100668317005.681.430.4298.041
29、0.7043.626.71100668317008.411.430.4512.4913.6633.635.391006683170011.151.430.47917.6219.1723.644.071006683170013.881.430.5022.9022.9013.654.52340541270020.332.270.5558.1447.57表2.8风荷载作用下的轴框架各层梁端弯矩及剪力计算表层次柱端待分配弯矩之和DE、FG跨EF跨66.073.762.761.090.4550.5453.613.613.15513.678.146.222.390.4550.5457.457.457.10
30、423.6013.5910.64.030.4550.54512.712.712.1331.6618.0114.415.40.4550.54517.2517.2516.43240.5222.6918.446.860.4550.54522.0822.0821.03170.4742.0232.0612.350.4550.54538.4138.4136.58表2.9风荷载作用下的轴框架各层轴力计算表层次DE,FG跨梁端剪力V(kN)EF跨梁端剪力V(kN)DE,FG跨梁端轴力V(kN)EF跨梁端轴力V(kN)61.093.15-1.09-2.0652.397.1-3.48-6.7744.0312.1-
31、7.51-14.8435.416.43-12.91-25.8726.8621.03-19.77-40.04112.3536.58-32.12-63.67注：表中轴力负号表示拉力，当为左风时，D、G两柱为拉力，E、F两柱为压力。 图2.5右风弯矩图（） 图2.6右风剪力图（） 图2.7右风轴力图（）2.7迭代法计算竖向荷载作用下框架结构的内力竖向荷载作用下，框架的侧移量很小，按不考虑侧移的迭代法进行结构的内力分析。考虑内力组合的需要，对恒载、活载作用于GE跨、EF跨、FG跨，分别进行计算。根据本设计的实际情况，迭代法的计算按以下步骤具体实施：1.计算框架的固端弯矩及节点上的不平衡弯矩：从框架的受
32、载总图可知，横载和活载均化为了集中力，在、梁受载情况如图所示固端弯矩：； （2.19）； （2.20）； （2.21）依次算得各种荷载作用下的固端弯矩及节点不平衡弯矩，固端弯矩填入杆端，节点不平衡弯矩填入内方框中。2.计算杆端的弯矩分配系数：由先前求得的相对线刚度，再根据，求得节点各杆端的弯矩分配系数；将分配系数填入内外方框各对应的杆端处。汇于同一节点处各杆端的分配系数之和为。3.计算各杆端的近端转角弯矩： （2.22）该计算过程在图上进行，直到的前后两次近似值达到要求的精度为止。4.计算杆端的最后弯矩： （2.23）式中：杆端最后弯矩；各杆端固端弯矩；迭代所得的杆端近端转角弯矩；迭代多的的杆
33、端远端转角弯矩。为便于计算，叠加杆件最后的杆端弯矩在另一计算图上进行。以上计算中，当已知框架图求图，以及已知图求图时，可采用结构力学取脱离体的方法。如已知杆件梁端的弯矩，其剪力：（2.24） （2.25）式中：，简支梁支座左端和右端的剪力标准值，当梁上无荷载作时， ，剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正；，梁端的弯矩标准值，以绕杆端顺时针为正，反之为负。已知某节点上柱传来的轴力和左、右传来的剪力、时，其下柱的轴力,式中，以压力为正，拉力为负。2.7.1恒载作用下的内力分析 1.屋顶固端弯矩均布荷载产生的弯矩2.标准层固端弯矩均布荷载产生的弯矩3.底层固端弯矩均布荷载产生的弯矩采用前述迭代法的计
34、算步骤，框架在恒载作用下的迭代计算过程见图2.8所示，框架在恒载作用下的最后杆端弯矩见图2.8，根据迭代结果绘制的恒载作用下框架的弯矩图见图2.9，由弯矩图根据构件平衡条件可以绘制结构的剪力图2.10，由节点平衡可求出结构的轴力图2.11。图2.8恒荷载作用下的迭代计算 图2.9恒载作用下的弯矩图（） 图2.10恒载作用下的剪力图（） 图2.11恒载作用下的轴力图（）2.7.2活载分跨布置分析1.屋顶固端弯矩均布荷载产生的弯矩2.其他层固端弯矩均布荷载产生的弯矩分析方法及分析过程与恒载作用下框架的迭代分析相同。其迭代过程见图2.12，其图、图、见图2.13、图2.14、图2.15。 图2.12第一跨活载作用下的迭代计算 图2.13第一跨活载作用的弯矩图（） 图2.14第一跨活载作用的剪力图（） 图2.15第一跨活载作用的轴力图（）2.8内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行组合。相结合时一般是针对受力较大构件的最不利截面进行。对于梁而言，左右梁端及跨中为最不利截面，对柱而言，柱底和柱顶为最不利截面。本设计取底层，六层AB和CD跨梁，以及底层、二层和六层D柱