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1、-土木工程毕业设计（论文）-长春市新城吾悦综合楼设计长春市新城吾悦综合楼摘要本次毕业设计题目为新城吾悦综合楼设计。设计内容包括建筑设计、结构设计。本设计主体为五层，底层层高为3.9米，其余层高为3.6米，总建筑面积近为5000平方米，室内外高差为0.45米，本工程设定相对标高0.000，功能上既满足员工及单位的使用要求，又能够充分的利用有限的空间使布局更加合理。本工程采用钢筋混凝土框架结构，建筑抗震设防烈度为7度，基础采用柱下独立基础，楼梯采用现浇楼梯。结构计算包括手算和电算两部分，其中手算部分包括：楼梯计算，一榀框架的结构计算，电算部分采用PKPM结构设计软件进行分析计算。通过毕业设计，综合
2、应用四年的所学的专业知识，使我的专业水平得到很大提高，为将来的工作打下了坚实的基础。关键词：建筑设计；框架结构 ；荷载统计 ；钢筋混凝土Changchun XinChengWuYue Complex BuildingAbstract: the graduation design topic for Xin Cheng Wu Yue Office Building design. The design includes architectural design, structural design. This design main body into five layers, height 3
3、.9 meters, a total constructi n area of nearly 5000 square meters, the atrium with indoor height difference of 0.45 meters, the project set up relative elevation 0.000, function satisfy the use requirement of staff and monad, and can fully make use of limited space layout more reasonable.This projec
4、t adopts the steel reinforced concrete frame structure, the building seismic fortification intensity of 7 degrees, foundation USES the independent foundation under column, using cast-in-place stairs stairs. Structure includes both by hand and computer calculation, calculate the hand part includes: s
5、tair calculation, structural calculation of a common framework, computer parts using PKPM structure design software to analysis and calculation.Through the graduation design, the integrated application of learned four years of professional knowledge, have a big improve my professional level, has lai
6、d a solid foundation for future work.Keywords: architectural design; frame structure; load statistical; reinforced concrete 1 工程概况1.1工程背景新城吾悦项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，框架梁、柱、楼面、屋面板均为现浇,占地面积约为1000 m2，总建筑面积约为4387.95 m2；首层高3.9m,标准层3.6 m平面尺寸为14.7m59.7m。室外内高差0.45m。1.1.1设计资料(1)气象资料夏季最高气温230C，冬季室外气温最低-300C冻土深度150cm，
7、基本风荷载W。=0.30kN/ m2；基本雪荷载为0.30 kN/ m2。年降水量650mm。(2) 地质资料建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。地质资料见表1.1表1.1 地质资料层号岩土类别承载力(kpa)厚度（m）1杂填土0.82粉砂1201.23粉土1000.84圆粒3005.55砾砂27011.7 (3) 地震设防烈度 抗震烈度按7度(基本地震加速度按0.10g)考虑；设计地震分组均为第3组，建筑场地类别均为II类；1.1.2 材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁,板采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用
8、HRB400，箍筋采用HPB235。 1.2工程特点本工程为5层，主体高度为18.9米，属多层建筑。由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。2 结构设计2.1工程特点本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为10000 m2，总建筑面积约为5000m2；首层层高3.9m，标准层层高3.6，总高为19.8m,平面尺寸为14.7m59.7m。采用独立基础，室外内高差0.45m。框架平面同柱网布置如下图：图2.1 框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面及楼面采用120mm厚现浇钢筋混凝土。2.2 设计资料（1） 气象条件:基本风荷载W。=0.
9、3kN/ m2;基本雪荷载为0.3 KN/ m2。（2） 楼、屋面使用荷载：对于办公楼一般房间,阅览室,会议室,卫生间为2.0kN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，展览厅为3.5kN/m2,，书库，档案室为5.0kN/m2。（3） 屋面及楼面做法：屋面做法：二毡三油防水层 冷底子有热玛蹄脂 20mm厚1：2水泥砂浆找平；100140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩；100mm厚现浇钢筋混凝土屋面板；15mm厚纸筋石灰抹灰楼面做法：白水泥大理石子面 1：3水泥砂浆找平 纯水泥浆一道 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 板底20厚粉刷抹平2.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定（1） 初估截面
10、尺寸(1)柱：bh=600mm600mm(2)梁：梁编号如下图：横向框架梁，最大跨度L=6.0m、纵向框架梁，最大跨度L=6.0m，L1: h=(1/121/8)6000=500750 取h=500mmb=(1/4.51/2)H=(1/4.51/2)500=250344 取b=250mmL2: h=(1/121/8)2700=225338 取h=300mmb=(1/4.51/2)H=(1/4.51/2)300=66.6150 取b=150mmL3: h=(1/121/8)4500=375562 取h=450mmb=(1/4.51/2)H=(1/4.51/2)450=150225 取b=250m
11、mL4: h=(1/121/8)3600=300450 取h=450mm b=(1/4.51/2)H=(1/4.51/2)450=150225 取b=250mm（2） 梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，计算跨度如下：图2.2 梁的计算跨度（3）柱高度底层柱 h=3.9+0.45+0.5=4.85m其他层 h=3.6m2. 4 荷载计算（1）屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kN/ m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/ m2100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kN/ m210
12、0mm厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 kN/ m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/ m2共计 4.38 kN/ m2屋面恒载标准值为：59.7（62+2.7）4.38=3843.84kN（2）楼面均布恒载按楼面做法逐项计算白水泥大理石子面 0.01525=0.38kN/m21：3水泥砂浆找平 0.01820=0.36kN/m2纯水泥浆一道 0.00220=0.04kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m2板底20厚粉刷抹平 0.0217=0.34kN/m2共计 3.62 kN/ m2楼面恒载标准值为：59.7（62+2.7）3.6
13、2=3176.88kN（3） 屋面均布活载计算重力荷载代表值时，考虑屋面雪荷载0.359.7（62+2.7）=263.28 kN（4） 楼面均布活荷载楼面均布活荷载对于办公楼一般房间,阅览室,会议室,卫生间为2.0kN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，展览厅为3.5kN/m2,，书库，档案室为5.0kN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.0（59.7+3.016）6.0+2.5（3.62+4.5）6.0+2.559.72.7=1870.88kN（5）线荷载计算a=0.53.6/6=0.31-2a2+a3=1-0.18+0.027=0.847 图2.3 荷载折减示意图第5层梁的均布
14、线荷载 AB跨：屋面均布恒载传给梁 4.383.60.847=13.36kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.525=3.63kN/m恒载： 16.99kN/mBC跨：屋面均布恒载传给梁 4.383.60.847=13.36kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.15+0.022）0.325=1.43kN/m： 恒载： 14.79kN/m第24层梁均布线荷载AB跨： 楼面均布恒载传给梁 3.623.60.847=11.04kN/m横梁自重（包括抹灰） （0.25+0.022）0.525=3.63kN/m恒载： 14.67kN/mBC跨： 楼面均布恒载传 3.623.60.847
15、=11.04kN/m 横梁自重（包括抹灰） （0.15+0.022）0.325=1.43kN/m 恒载： 12.47kN/m第25层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰）： （0.25+0.022）0.45256.0=19.58 kN 纵墙自重（包括抹灰）： （1.68+0.72）3.6（6.0-0.6）=46.66 kN柱自重（包括抹灰）： 0. 60.63.625=32.4 kN 总计： 98.64 kN第1层梁均布线荷载AB跨恒载： 14.67kN/mBC跨恒载： 12.47kN/m第1层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰）： （0.25+0.022）0.45256.0=19.58 kN纵墙自重（包括
16、抹灰）： （1.68+0.72）3.9（6.0-0.6）=50.54 kN柱自重（包括抹灰）： 0. 60.64.8525=43.65 kN 总计： 113.77 kN活荷载计算：屋面梁上线活荷载q1=0.8476.00.5=2.54kN/m楼面梁上线活荷载q2=0.8476.02.5=12.71kN/m（1）用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.11.2的放大系数予以调整。
17、a.固端弯矩计算1.恒荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-1。表2.1固端弯矩计算边跨框架梁顶层112ql2=11216.9962=50.97kN/m底层112ql2=11214.676.02=44.01kN/m中间跨框架梁顶层112ql2=11214.792.72=8.98kN/m底层112ql2=11212.472.72=7.58kN/m2.活荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2.2。表2.2固端弯矩计算边跨框架梁顶层112ql2=1122.546.02=7.62kN/m底层112ql2=11212.716.02=38.13
18、kN/m中间跨框架梁顶层112ql2=1122.542.72=1.54kN/m底层112ql2=11212.712.72=7.72kN/m（6） 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）L1： bh=0.25m0.5m 长度6.0m 每根重量 0.56.025（0.022+0.25）=21.75 kN 根数 （122+84）5=280根L2： bh=0.15m0.30m 长度2.7m 每根重量 0.32.725（0.022+0.15）=3.85 kN 根数 125=60根L3： bh=0.25m0.45m 长度4.5m 每根重量 0.454.525（0.022+0.25）=14.68kN 根数
19、 45=20根L4: bh=0.25m0.45m 长度3.6m 每根重量 0.453.625（0.022+0.25）=11.75kN 根数 425=40根Z1： 截面 0.60.6 m2 底层：4.85m 每根重量 （0.6+0.022）4.8525=49.67kN 底层根数：12 4=48根 Z2：截面 0.60.6 m2 其他层： 3.6m 每根重量 （0.6+0.022）3.625=36.86kN 其它层：1243=144根表2.3 梁柱自重梁（柱）编 号截面（m2）长度（m）根数每根重量（kN）L10.250.56.028021.75L20.150.32.7603.85L30.250.
20、454.52014.68L40.250.453.64011.75Z10.60.64.854849.67Z20.60.63.614436.86（7） 墙体自重外墙墙厚360mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚240mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.00.36=2.52kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/ m2单位面积内墙体重量为：7.00.24=1.68 kN/ m2单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.362=0.72 kN/ m2表2.4 墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（KN）底层纵墙外墙5.43.44外墙墙体185.07265
21、.55外墙墙面36.722.13.452外墙墙体36.51外墙墙面7.25内墙5.43.49内墙墙体277.60396.57内墙墙面118.97底层横墙外墙3.03.454外墙墙体104.331093.46外墙墙面20.73.93.452外墙墙体67.81外墙墙面13.465.43.416外墙墙体740.28外墙墙面146.88内墙3.03.451内墙墙体17.38718.85内墙墙面7.455.43.45内墙墙体154.22内墙墙面66.10标准层纵墙外墙5.43.14外墙墙体168.74242.18外墙墙面33.482.13.152外墙墙体33.34外墙墙面6.62内墙5.43.119内墙
22、墙体534.34763.34内墙墙面229标准层横墙外墙5.43.116外墙墙体674.96997.25外墙墙面133.923.93.152外墙墙体61.92外墙墙面12.293.03.154外墙墙体95.26外墙墙面18.9内墙3.03.152内墙墙体31.75.717.66内墙墙面13.615.43.116内墙墙体449.97内墙墙面192.843.93.151内墙墙体20.64内墙墙面8.85顶层纵墙外墙5.43.14外墙墙体168.74242.18外墙墙面33.482.13.152外墙墙体33.34外墙墙面6.62内墙5.43.18内墙墙体224.99321.41内墙墙面96.42顶层
23、横墙外墙3.03.154外墙墙体95.26997.25外墙墙面18.93.93.152外墙墙体61.92外墙墙面12.295.43.116外墙墙体674.96外墙墙面133.92内墙3.03.152内墙墙体31.75717.66内墙墙面13.615.43.116内墙墙体449.97内墙墙面192.843.93.151内墙墙体20.64内墙墙面8.85（8）荷载总汇顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。屋面恒载： 3843.84kN屋面活载：263.28kN顶层梁自重：+=21.7556+3.8512+14.684+11.758=1416.92kN
24、顶层柱自重：36.8648=1769.28kN顶层墙自重：242.18+321.41+977.25+717.66=2258.5kNG5=Q1+1/2Q2+Q3+1/2Q4+1/2Q5=7406.29kN标准层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。楼面恒载Q1:3176.88kN楼面活载Q2:1870.88kN标准层梁自重：+=21.7556+3.8512+14.684+11.758=1416.92kN标准层柱自重：36.8648=1769.28kN标准层墙自重：242.18+763.34+997.25+717.66=2720.43kN G2= Q
25、1+1/2Q2+Q3+Q4+Q5=10018.95kNG4=G3=G2=10018.95kN底层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。楼面恒载Q1:3176.88kN楼面活载Q2:1870.88kN底层梁自重：+=21.7556+3.8512+14.684+11.758=1416.92kN底层柱自重：49.6748=2384.16kN底层墙自重：265.55+396.57+1093.46+718.85=2474.43kNG1=Q1+1/2Q2+Q3+Q4+Q5=3176.88+0.51870.88+1416.92+0.51769.28+0.523
26、84.16+0.52720.43+0.52474.43=10203.39kN门窗荷载计算M-1、 M-4、M-5 采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/ m2M-2、M-3采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/ m2 C-1、 C-2、 C-3 均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/ 表2.5 门窗重量计算层号门窗号单位面积（m2）数量重量(kN)底层M-12.03.024.892.12M-21.002.431.44M-31.002.152.1M-43.903.014.68M-52.43.025.76C-12.72.112.55C-21.51.867.29C-32
27、.42.12863.50二至四层M-21.02.4178.1694.81M-31.02.141.68C-12.72.125.1C-21.51.867.29C-32.42.13272.58顶层M-21.02.494.3288.86M-31.02.141.68C-12.72.125.1C-21.51.889.72C-32.42.13068.04（1）底层墙体实际重量：=10111.27 kN（2）二至四层实际重量：G2=G3=G4=9924.14kN（3）顶层墙体实际重量：G5=7317.43kN建筑物总重力荷载代表值Gi =47201.12kN2. 5 水平地震作用下框架的侧向位移验算（1） 横
28、向线刚度混凝土 C30 kN/ m2在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5（为梁的截面惯性矩）。对中框架取=2.0。若为装配楼板，现浇层的 质点重力荷载值面，则边框架梁取=1.2，对中框架取=1.5。 横向线刚度计算见表2.6。（2） 横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2.7，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2.8。（3） 横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬
29、臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基本公式。表2.6 横向刚度计算梁号截面bh (m2 )跨度L(m)惯性矩Ib=bh3/12（m4）边框架梁中框架梁I0=1.5Ib（m4）Kb=EI0 /L（kNm）I0=2Ib（m4）Kb=EI0/ L （kNm）L10.250.56.02.610-33.910-31.951045.2010-32.60104L20.150.32.70.3410-30.5110-30.561040.6810-30.75104L30.250.454.51.9010-32.8510-31.901043.8010-32.53104L40.250.453.61.9010-32.851
30、0-32.381043.8010-33.17104表2.7 柱线刚度柱号截面bh （m2）柱高度H（m）惯性矩线刚度I0=bh3/12（m4）Kc=EI0/ H（kNm）0.60.64.851.0810-26.681040.60.63.61.0810-29104表2.8横向框架柱侧移刚度D值计算项目柱类型层根数底层边框架边柱1.95/6.68=0.290.3450.510117534边框架中柱(1.95+0.56)/6.68=0.380.3700.510126054中框架边柱2.6/6.68=0.390.3720.5101267320中框架中柱(2.6+0.75)/6.68=0.50.4000
31、.5101362720623432二至五层边框架边柱(1.95+1.95)/（29）=0.220.0990.92682514边框架中柱（1.95+0.56）2/(29)=0.280.1230.926102514中框架边柱 (2.6+2.6) 2/(29)=0.580.2250.9261875120中框架中柱(2.60+0.75) 2/(29)=0.370.1560.9261300120D709048这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期式中基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6；框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移；
32、是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2.9。表2.9 横向框架顶点位移层次（kN）（kN）（kN/m）层间相对位移57317.437317.437090480.01030.200949924.1417241.577090480.02430.190639924.1427165.717090480.03830.166329924.1437089.857090480.05230.1280110111.2747201.126234320.07570.0757=1.70.60.20
33、12=0.458s（4） 横向地震作用计算在I类场地，7度设防区，设计地震分组为第一组情况下，结构的特征周期=0.25s，水平地震影响系数最大值max=0.08。由于=0.458=1.40.25=0.35（s），应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。=0
34、.08+0.07=0.080.458+0.07=0.1066结构横向总水平地震作用标准值：=（/ ）0.90.85Gi=（0.25/0.458）0.90.080.8547201.12=1861.35kN顶点附加水平地震作用：=0.10661861.35=198.42kN各层横向地震剪力计算见表2-10，表中：Fi=GiHiFEK(1-n)/GjHj 表2.10各层横向地震作用及楼层地震剪力层次（m）（m）（kN）GiHi/GjHj（kN）（kN）53.619.257317.43140860.530.259435.33435.3343.615.659924.14155312.790.286466
35、.90902.2333.612.059924.14119585.890.220360.561262.7923.68.459924.1483858.980.154252.561515.3514.854.8510111.2749039.660.090147.881663.23542657.85注：表中第5层中加入了，其中 =198.42kN。（5） 横向框架抗震变形验算详见表2.11。表2.11 横向框架抗震变形验算层次层间剪力（kN）层间刚度（kNm）层间位移（m）层高（m）层间相对弹性转角5435.337090480.000613.61/59024902.237090480.001273.61
36、/283531262.797090480.001783.61/202221515.357090480.002143.61/168211663.236234320.002674.851/1816注：层间弹性相对转角均满足要求。=1/450。（若考虑填充墙抗力作用为1/550）（6）水平地震作用下横向框架的内力分析本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2.12。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力分别见表2.13。表2.12 A轴柱（边柱）柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)53.6435.33709048126737.780.580.319.618.443.6902.2370904
37、81267316.130.580.3537.7420.3233.61262.797090481267322.570.580.4544.6936.5623.61515.357090481267327.080.580.5048.7448.7414.851663.236234321875150.020.390.7560.65181.95注：表中： 表2.13 B轴柱（中柱）柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)53.6435.33709048136278.370.370.224.116.0343.6902.237090481362717.340.370.343.7018.7333.61262.797090481362724.270.370.452.4234.9523.61515.357090481362729.120.370.552.4252.4214