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1、-毕业设计（论文）-山东三齐能源有限公司科研综合楼设计-第 - 88 - 页含有采光中庭的，顶部为网架的毕设本科毕业设计说明书题 目：山东三齐能源有限公司科研综合楼（方案九） 院 （部）：土木工程学院专 业： 土木工程班 级： 土木XXX姓 名： XX学 号： 2001XXXXXX指导教师： XXXXXXX完成日期： XXXXXXXXX目 录摘 要VABSTRACTVI1 前 言12 建 筑 设 计22.1建筑概况22.2采光、通风、防火设计22.3建筑构造做法32.4房屋设计考虑33结 构 设 计43.1 网架结构设计43.1.1网架选型与尺寸确定43.1.2网架结构内力计算53.1.3杆件
2、、节点、支座设计113.2 框 架 结 构 设 计183.2.1结构选型与结构布置183.2.2截面尺寸估算183.2.3框架计算简图193.2.4 荷载统计与内力计算203.2.5框架的内力组合443.2.6.截面设计573.3板的计算713.3.1楼板计算723.3.2走廊计算设计：773.4基础设计793.4.1基础设计资料及形式的选择793.4.2荷载计算803.4.3独立基础的计算803.4.4 双柱联合基础设计824施 工 设 计854.1 工程概况854.1.1总体概况854.1.2建筑设计854.1.3结构设计854.2 施工部署864.2.1总体部署864.2.2工程的管理组
3、织874.3 施工准备884.4 施工顺序884.4.1施工原则884.4.2基础工程施工顺序884.4.3主体工程施工顺序884.4.4屋面工程施工顺序884.5分项工程施工技术及参数894.5.1土方与基础工程施工方案894.5.2主体结构施工方案944.5.3主要装饰工程施工方案1054.6 施工进度计划1084.7 主要机具表1094.8 施工平面图布置1094.8.1施工平面图布置原则1094.8.2平面布置1094.9 施工措施1104.9.1安全技术措施1114.9.2文明施工措施1134.9.3雨季施工措施114谢 辞119附录1：参考文献120附录2：力学求解器数据表122正
4、反面打印才有该页摘 要 本文为“三齐”公司拟建的一幢“科研综合楼”。建筑所在场地地形平坦，场地西、北侧为工业园内道路，南侧为绿地。该楼建筑面积约为5300，而且根据功能要求该楼需布置采光中庭约600，并兼作室内展厅、休息厅、中庭内设观光电梯1部。设计建筑为4层，层高为3.6，四层屋面设计为屋顶花园。结构型式为框架结构，采光中庭为网架结构。本文建筑设计部分，根据综合楼要求房屋数量及面积进行建筑平面设计；网架设计部分，根据中庭面积，选取网格尺寸，并进行网架、节点、支座的计算，最后根据计算结果，绘制网架施工图；框架设计中选取一榀主框架进行截面设计及配筋计算，楼板采用弹性理论设计，基础采用柱下独立基础
5、，根据计算结果，按照相应的构造要求，绘制了结构施工图。关键词：科研综合楼、建筑设计、结构设计、施工设计、网架设计Designation for a Office Building （Scheme Three） ABSTRACT SanQi company intends to in industrial park built a building research complex, tomeet the enterprises to improve working conditions and requirements (see Figure 2 for thebase). The terra
6、in is flat, the site is west and north is the Industrial Park Road, and thesouthside is green space. The building area of about 5300 square meters, up and down floating10% - 20%, the main floor, room type and quantity requirements see Schedule otherwise,according to the functional requirements of th
7、e building arrangement of lighting atrium about 600 square meters and doubles as an indoor exhibition hall, rest hall, atrium equipped with sightseeing elevator 1, building layers: layer 4, the height of 3.6-3.9 square meters, with a total height control in 24m below, four layer roof design roof gar
8、den, structure type: the main frame structure atrium grid structure.The design part of the design grid, according to the atrium area, select the grid size, and the grid, nodes, bearing calculation, and finally according to the results of the calculation, drawing the construction plans. The framework
9、 design of selecting a main frame and a floor section design and reinforcement calculation. According to the framework of the layout of the components to determine the size of the components, the dead load, live load and wind load statistics. Then carries on the internal force combination analysis,
10、discovers the most disadvantageous one group of internal forces, carries on the component calculation. Elastic theory is used to design the floor, and the reinforcement design of the independent foundation under the column is carried out. Finally, according to the calculation results, in accordance
11、with the corresponding structural requirements, drawing the structure of the construction drawings, and write the corresponding design instructions.One of the characteristics of the design, the use of the University of four years of a lot of learning theory, the calculation of a variety of computing
12、 methods are reflected, so that they have mastered the knowledge of many.Key words: grid; frame design; frame; frame design; internal force combinatio1 前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析
13、计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制，加深了对规范等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了Auto CAD和结构设计软件PKPM，基本上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很大，在计算过程中以手算为主，后面采用建筑结构软件PKPMCAD进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2 建 筑 设 计2.1建筑概况该楼建筑面积约为5300，上
14、下浮动10%-20%，该楼主要房间类型及数量要求见附表1.另外，根据功能要求该楼需布置采光中庭约600，并兼作室内展厅、休息厅、中庭内设观光电梯1部，建筑层数：4层，层高为3.6-3.9，总高度控制在24m以下，四层屋面设计为屋顶花园，结构型式：主体为框架结构，采光中庭为网架结构。1、建筑等级:耐火等级为II级2、设计使用年限50年3、气象资料 基本风压值：0.45（50年重现期） 雪荷载：0.3（50年重现期） 主导风向：夏季为南、西南风；冬季为东北风。 冻结深度：-0.5m 地震烈度：6度，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度值为0.05g II类场地。4、 地质、水文资料 场地地形平坦
15、，地层结构简单，层位稳定，比较均匀，最高地下水位距地面3.0m，最低地下水位距地面5.0m，地下水对混凝土无侵蚀性。5、 材料选用 混凝土：C30 钢筋：纵向受力筋采用HRB400，其余采用HPB300 墙体：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，重度 窗：钢塑门窗， 门：木门，2.2采光、通风、防火设计1.采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，取得良好的效果以便于通风。2.防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有五个，可以方便人员疏散。楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及
16、高压灭火水枪。2.3建筑构造做法1、外墙：外墙采用橘黄色水刷石饰面2、走廊：面层为水磨石地面，做法：素水泥浆结合层一道，20mm水泥浆打底，10mm水磨石面层， 3、楼面：水泥浆结合层一道，30mm厚1:3干硬水泥砂浆，面上洒2mm厚素水泥，大理石面层，水泥砂浆擦缝。4、屋面做法为12J201-D2做法。2.4房屋设计考虑建筑为科研综合楼，小型办公室54间，套间办公室13间，开放式办公室8间，小会议室4间，中会议室4间，大会议室1间，档案室1间，资料室1间，体育活动室1间。开放式办公室人流密集，放在南侧，体育室活动室放在北侧角部（图1）。此外，体育室考虑部分器材问题，放在一层。屋顶为上人屋面，
17、且设计为屋顶花园，楼梯通入楼顶，高出屋顶2.4m。图2.1标准层平面图该设计存在缺陷3结 构 设 计3.1 网架结构设计3.1.1网架选型与尺寸确定3.1.1.1网架选型 选用正方四角锥网架。 正放四角锥网架杆件受力均匀，上下弦杆长度相等，空间刚度好且构造简单，屋面板规格统一，便于施工。图3.1 正方四角锥网架3.1.1.2网格尺寸的确定 根据规范JGJ7-20103.2.5条，网架的高跨比可取1/10-1/18,网架在短向网格数不宜小于5。 设计中庭为2400027000。选取3m网格，短边为8个，长边为9个。网架跨度为24000，网架高度为跨度的1/10-1/18，网架高度约为1333mm
18、-2400mm，取网架高度为1500mm。腹杆长度2598mm。网架平面布置图如下： 图3.2 网架平面布置图3.1.2网架结构内力计算3.1.2.1计算简图与内力系数计算简图确定：图3.3网架计算简图 根据唐瑞森网架结构简化计算手册第五章正放四角锥网架简化计算图表，确定使用89作为设计网架的计算内力系数(图3.4，图3.5)。图3.4上弦及腹杆内力系数图3.5下弦杆内力系数3.1.2.2网架荷载统计 屋面体系自重（玻璃屋顶）自重0.30KN/， 网架自重 ， 活载0.5KN/， 雪载0.3 KN/，小于活载，只考虑活载。3.1.2.3内力计算 根据网架结构简化计算手册，内力计算公式上弦杆内力
19、： （3.1）下弦杆内力： （3.2）腹杆内力： （3.3）q为屋盖上均布荷载，a为网格边长，h为网架高度， 代表上弦杆内力系数，代表下弦杆内力系数，代表腹杆内力系数。 内力图如下（图3.6，图3.7）：图3.6上弦及腹杆内力图图3.7 下弦杆内力图3.1.3杆件、节点、支座设计3.1.3.1杆件设计 选用Q235钢管，。3.1.3.1.1 下弦杆（受拉） 对下弦杆进行内力分级，分为三级，分别为： 一级：9.29KN-42.51KN 二级：49.321KN-78.87KN 三级：89.66KN-124.32KN 对三级内力进行截面初估： 一级 二级 三级 根据规范JGJ7-20105.1.4，
20、钢管不宜小于483。因此对于一级、二级选用503，A=4.43，i=1.67；对于三级选用544，A=6.28，i=1.77。采用焊接空心球节点，查表得杆件的计算长度，。对于一级、二级：对于三级：3.1.3.1.2上弦杆（受压）对上弦杆内力进行分级，分为三级。 一级：9.29KN-42.90KN 二级：51.31KN-81.38KN 三级：86.12KN-120.73KN假设对一级、二级采用503的钢管，三级采用544的钢管，进行验算。一级、二级：查表得， 二级、三级都满足。，对于三级，选用544，A=6.28,i=1.77，进行验算：查表得满足要求。3.1.3.1.3腹杆（受拉或受压）受拉最
21、大内力：24.12KN；受压最大内力：25.08KN，由于压力或拉力偏小，故不再进行内力分级。通过对比与下弦杆与上弦杆的一级内力，我们发现腹杆使用503，满足要求。总得来说：上弦杆内力对应于一级、二级的采用503，满足要求；内力对应于三级的，使用544。下弦杆内力对应于一级、二级的采用503，内力对应于三级的，采用544。腹杆统一使用503。3.1.3.2节点设计3.1.3.2.1节点选型选用焊接空心球节点，焊接空心球节点构造简单，球面与杆件链接时，只需将钢管沿正截面切断，施工方便。3.1.3.2.2尺寸确定空心球节点尺寸：根据规范JGJ7-20105.2.5条：综上所述要求，根据JG1T-2
22、009,选用WS2006，Q345焊接空心球，规格D2006,理论重量5.57KG。3.1.3.2.3承载力验算满足要求。3.1.3.3支座设计 3.1.3.3.1底板设计底板面积 （3.4）， 为支座垂直反力。支座反力计算简图（图3.8）图3.8支座反力计算示意图 为腹杆与z轴夹角的余弦值。采用C30混凝土，。设底板为正方形：，取a=250mm，底板面积为250mm250mm底板厚度：，根据经验，底板厚度一般是在12-20mm范围内取，所以底板厚度取20mm。 3.1.3.3.2支座节点板设计支座节点板厚度一般可按支座底板厚度的0.7倍采用，所以，节点板厚度取为14mm。垂直支撑板高度确定：
23、根据JGJ7-20105.9.9条2：支座球节点底部至支座底板间的距离应满足支座斜腹杆与柱或边梁不想碰的要求。图3.9支座球节点底部与支座底板间的构造高度假设斜腹杆恰好与之相碰，这时求解得到的高度，为临界高度H。图3.10临界高度示意图该建筑选用500mm500mm柱，假定支座安装于柱顶，由于网格为3m3m，此时腹杆与柱角恰好相碰。图3.11腹杆与柱的关系根据几何关系，确定其,取H=300mm，h。=300-100=200mm垂直节点板高度为200mm。支座底板与节点板焊缝验算：满足要求采用锚栓链接，锚栓直径按构造取20mm，其锚固长度大于500mm，螺栓孔径为40mm，垫板厚度为14mm，垫
24、板上的孔径为22mm。未进行垂直支撑板具体尺寸设计，未进行施工时焊接空心球与杆件连接是焊缝设计！3.2 框 架 结 构 设 计3.2.1结构选型与结构布置3.2.1.1结构选型结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，板厚100m。楼面结构：采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚100m。排水结构：女儿墙外排水。楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。3.2.1.2柱网布置（图3.12）图3.12 柱网布置图3.2.2截面尺寸估算框架梁1： L=8100mm 梁高 h=(1/8-1/18)L=(450-1213)mm 取h=800mm梁宽b=(1/4-1/2)h=（225
25、-607）mm 取b=400mm框架梁2： L=6000mm 梁高 h=(1/8-1/18)L=(333-750)mm 取h=600mm 梁宽b=(1/3-1/2)h=（166-375）mm 取b=300mm 框架梁3：L=1800mm 梁高h=600，b=300mm 板厚取h=100mm柱的尺寸估算：竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq=468.1/212=1166.4KN柱轴力设计值：Nc=1.25C=1.251.11.01166.4=1603.8KN柱子面积：Ac=Nc/(afc)=1603800/14.3=112153则b=h=335mm取柱截面尺寸为bh=500500mm3.2.3
26、框架计算简图框架的计算单元取轴上的一榀框架计算，如图（图3.13）画斜线处。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨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二层楼面。室内外高差为450mm，根据地质资料确定基础顶面离室外地面为750mm，二层楼面标高为3.60m，底层柱计算高度为4.8m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.60m。取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)得结构计算简图（图3.14）。图3.13计算单元梁BC：底层柱其余各层柱令，则其余各杆件的相对线刚度为图3.14结构计算简图3.2.4 荷载统计与内力计算3.2.4
27、.1荷载统计：3.2.4.1.1恒载标准值计算屋面（12J201-D2）种植荷载： 0.6 kN/m2种植层300厚改良土： 0.30m12kN/m3 = 3.60kN/m2土工布过滤层 0.006 kN/m220高凹凸型排水板： 0.02 m0.06kN/m3 = 0.0012kN/m220厚1:3水泥砂浆保护层： 0.02 m20kN/m3 = 0.40kN/m2耐根穿刺防水层：sbs改性沥青耐根穿刺防水卷材： 0.6 kN/m2普通防水层:sbs改性沥青防水卷材： 0.4 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层： 0.02 m20kN/m3 = 0.40kN/m230厚LC5.0轻集料混凝
28、土2%找坡层： 0.03m12kN/m3 = 0.36kN/m2保温层30厚EPS板： 0.03 m0.25kN/m3 = 0.005kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/m3 = 2.50kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01 m17kN/m3 = 0.17kN/m2 合计： 8.64kN/m2 走廊楼面 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 房间楼面 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计： 梁自重 bh=400mm800mm梁自重 (0.80-0.10)0.425=7.0kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 2
29、(0.80-0.10+0.4)0.0117=0.37kN/m 合计： 7.37kN/mbh=300mm600mm梁自重 (0.60-0.10)0.325=3.75kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 2(0.60-0.10+0.3)0.0117=0.27kN/m 合计： 4.02kN/m基础梁 bh=250mm500mm梁自重 0.500.2525=3.12kN/m柱自重bh=500mm500mm柱自重 0.50.525=6.25kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 40.450.0117=0.31kN/m 合计： 6.56kN/m外纵墙自重（A轴和E轴）标准层：墙身重 钢塑窗 水刷石外墙面 水泥粉刷
30、内墙面 墙身线荷载合计： 底层：墙身重 钢塑窗 水刷石外墙面 水泥粉刷内墙面 墙身线荷载合计： 内纵墙自重（C轴和D轴）标准层：墙身重 木门 水泥粉刷内墙面 墙身线荷载合计： 底层：墙身重 木门 水泥粉刷内墙面 墙身线荷载合计： 内隔墙自重标准层：墙身重 水泥粉刷内墙面 墙身线荷载合计： 底层：墙身重 水泥粉刷内墙面 墙身线荷载合计： 栏杆自重 3.2.4.1.2活载标准值计算 屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得 上人屋面：2.0kN/m2 楼面：办公室2.0kN/m2 走 廊2.5kN/m2 雪荷载 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.2.4.1.3风荷载计算 风压标准值计
31、算公式为 因结构高度H=14.4m30m,可取，对于矩形平面；查荷载规范，将风荷载换算成作用于框架每层节点的集中荷载（图3.15），计算过程列于下表（表3.1），表中Z为框架节点离室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。图3.15风荷载图 表3.1 风荷载计算层次Z(m)A()()41.00.814.851.130.45187.3231.00.811.251.030.4521.608.0121.00.87.651.000.4521.607.7811.00.84.051.000.4522.958.26层次Z(m)A()()41.00.514.851.130.45185.4931.00.5
32、11.251.030.4521.65.0121.00.57.651.00.4521.64.8611.00.54.051.00.4522.955.16注：地面粗糙程度为B类3.2.4.2竖向荷载下框架受荷计算板传至梁上的三角形荷载与梯形荷载，为了简化计算，按照截面弯矩相等的原则转化为等效均布荷载，荷载的传递示意图（图3.16）。图3.16荷载传递示意图 AB轴框架梁 屋面板传荷载： 恒载； 活载。 楼面板传荷载： 恒载； 活载。 梁自重：7.37kN/m。 AB轴框架梁均布荷载 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =7.37kN/m+40.27kN/m=47.64kN/m 活载=板传荷载 =9.32
33、kN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙荷载 =7.37kN/m+17.85kN/m+5.31kN/m=30.53kN/m 活载=板传荷载 =9.32kN/m 基础梁：恒载=梁自重+墙荷载 =3.12kN/m+7.08kN/m=10.20kN/m BC 轴框架梁 屋面板传荷载： 恒载； 活载。 楼面板传荷载： 恒载； 活载。 梁自重：4.02kN/m。 BC轴框架梁均布荷载 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =4.02kN/m+9.72kN/m=13.74kN/m 活载=板传荷载 =2.25kN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =4.02kN/m+4.31kN/m=8.33kN/m 活载
34、=板传荷载 =2.81kN/m 基础梁：恒载=梁自重 =3.12kN/m =3.12kN/m A轴柱纵向集中荷载的计算 女儿墙的自重（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶）： 顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =3.37kN/m6.0m+4.02kN/m(6.0m-0.5m)+8.64kN/m23m 6m=139.53kN 顶层柱活载=板传荷载 =2.0kN/m23.0m6m=22.50kN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =4.50kN/m(6.0m-0. 5m)+4.02kN/m(6m-0.5m)+ 3.83kN/m23m6m=89.95kN 标准层柱活载=板传荷
35、载 =2.0kN/m23m6m=22.50kN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =5.34kN/m(6 m-0.5m)+3.12kN/m(6m-0.5m) =46.53kN B轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =4.02kN/m(6m-0.5m)+8.64kN/m23m6m =164.0kN 顶层柱活载=板传荷载 =2.0kN/m23.0m6m +=32.84kN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =4.97kN/m(6m-0.5m)+4.02kN/m(6m-0.5m) +3.83kN/m23m6m =109.71kN 标准层柱活载=板传荷载 =2.0kN/
36、m23m6m =35.43kN 基础顶面恒载=墙自重+基础梁自重 =5.81kN/m(6m-0.5m)+3.12kN/m(6m-0.5m) =49.11kNC轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载+网架传载 顶层柱活载=板传荷载 =2.0kN/m2=10.35kN 标准层柱恒载=栏杆+梁自重+板传荷载 =1.45kN/m(6.0m-0. 5m)+4.02kN/m(6m-0.5m)+ 3.32kN/m20.9m0.9586m=47.26kN 标准层柱活载=板传荷载 =2.5kN/m20.9m0.9586m=12.93kN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =（0.242.15.5）kN/m(6 m-0.5m)+3.12kN/m(6m-0.5m) =32.40kN 一层柱自重G=31.49kN，其余层柱自重G=23.61kN。图3.17受荷总图3.2.4.3内力计算计算方法为：结构力学求解器求解。求解数据见附录2。3.2.4.3.1恒载下内力及位移计算：恒载内力计单位：力(kN),力矩(kN*m)杆端内力值 ( 乘子 =