土木工程结构设计说明.doc

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1、结 构 设 计毕 业 设 计题 目：某股份责任办公楼一专 业：土木工程学 号：*班 级：*级本科姓 名：*2011年*月33 / 33目 录第一章工程资料3第二章结构布置3第一节框架布置要求3第二节构件截面尺寸确定4第三章荷载计算5第一节面荷载标准值5第二节线荷载标准值5第三节风荷载计算7第四节地震荷载计算7第四章 PKPM设计13第一节 PMCAD框架计算结果简图13第二节 LTCAD楼梯钢筋计算书13第五章基础设计16第一节常用的基础17第二节基础选型17第三节基础计算17附录22参考文献33第一章 工程资料按给定的办公楼建筑施工图进行结构设计和施工组织设计。拟建办公楼位于某市市郊，层楼四

2、层，气象与自然条件如下：1、主导风向：夏季东南风，冬季东北风；2、最大基本风压：0.75kN/；3、温度：最热平均温度290C；4、相对湿度：最热平均80%；5、平均年总降水量1300mm。第二章 结构布置结构布置是结构设计的一个十分重要的步骤，其容包括：结构体系的选择、框架布置、变形缝设计以与构件截面尺寸的确定等。 本建筑为办公楼，共4层，建筑造型简洁，本着“满足使用要求，受力合理，技术上可行，尽可能达到综合经济技术指标先进”的原则，结合地基环境，综合考虑技术经济条件和建筑艺术的要求，参考以上结构体系的优缺点，本建筑宜使用框架结构体系。第一节 框架布置要求框架结构是由梁和柱连接而成的。梁柱交

3、接处的框架节点通常为刚接，有时也将部分节点做成铰接或半铰接。柱底一般为固定支座，必要时也设计成铰支座。为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直，框架柱宜纵横对齐、上下对称，梁柱轴线宜在同一竖向平面。框架结构柱网布置应满足以下要求：（1）满足生产工艺的要求。在多层办公楼设计中，生产工艺的要厂房平面设计的主要依据，建筑平面布置主要有廊式、统间式、大宽式等几种。与此相应，柱网布置方式可以分为廊式、等跨式、对称不等跨式等几种；（2）满足建筑平面布置的要求。在旅馆、办公楼等民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般常将柱子设在纵横建筑隔墙交叉点上，以尽量减少柱子对建筑使用功能的影响。柱网的尺寸还受梁跨

4、度的限制，梁跨度一般在69米之间为宜；（3）满足结构受力合理。多层框架主要承受竖向荷载。柱网布置时，应考虑到结构在竖向荷载作用下力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用；（4）柱网布置应满足方便施工。建筑设计与结构布置时应该考虑到施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。承重框架的布置：一般情况下柱在两个方向均应由梁拉结，亦即沿房屋纵横方向均应布置梁系。按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种。框架体系多层房屋结构的平面布置宜简单、规则、对称、尽量减少偏心。不能满足要求时，宁可划分成规整的小单元也不采用一个大块的复杂平面。第二节 构

5、件截面尺寸确定一、柱截面估算确定为方便设计与施工，柱采用矩形截面。截面尺寸按如下公式估算：AC式中AC柱截面的有效面积；fc混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为C30，fc=14.3MPa；轴压比，取0.9；N底层柱的轴力； N=（1216）kN/m由以上所述，柱的截面估算如下：（1） KZ1(B轴柱)尺寸估算：A=(1.87.6/2)3.8=21.09N=1.521.09416=2024.64 kNAC =2024.6410/(14.30.9)=157314.682偏安全取值，故取bh=400500=2000002（2） KZ2(C轴柱) 尺寸估算：A=3.83.8=14.44N=1.5

6、14.44416=1368 kNAC =136810/(14.30.9)=106293.712取bh=400500=2000002二、梁截面的计算与确定根据规的要求，一般情况下：（1）柱与柱之间设置框架梁（2）有墙体的地方一般设置梁，当板的跨度太大时设置次梁（不超过5m）（3）楼板有大洞的地方（洞口尺寸800mm）要布置次梁，当洞口小于300时可不做处理，当洞口在300mm洞口尺寸800mm时做构造配筋（4）在二层结构布置图上洞口的尺寸为1200mm，大于800mm要布置次梁。（5）梁截面尺寸估算如下： 框架梁:h=l0 /(128)，b=h(1/31/2) 悬臂梁:h=l0/6，次梁:h=l

7、0/(1215），b =(1/21/3)h结合本工程的设计取梁截面尺寸：KL：h=l0 /(128)=7600/(128)=633950，取700；b=h(1/31/2)=700(1/31/2)= 233350；取300；LL：h=l0/(1215)=3800/(1215)= 450360；取500；b =(1/21/3)h=(1/21/3)500= 250133；取250；三、楼板厚度本工程楼板既有双向板，也有单向板。民用建筑楼板厚，一般双向板hb=l板/40=3800/40=95,单向板 hb=l板/45=2100/45=47,综合本设计情况，考虑到屋面含有防水层和保温层，荷载较大，同时为

8、方便设计和施工，统一取板厚hb=100。第三章 荷载计算第一节 面荷载标准值一、恒载标准值计算：（一）屋面恒载标准值40厚细石混凝土保护层 220.04=0.88 KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m230厚水泥砂浆找平层 200.03=0.6 KN/m2200厚水泥蛭石保温层 50.2=1.0KN/m2100厚钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m2抹灰层 0.34 KN/m2合计： 5.72kN/m（二）楼面的恒载标准值 10厚水磨石面层 0.65kN/m30厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m100厚钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m210厚板底抹灰 170

9、.01=0.17 kN/m合计： 3.92kN/m二、活荷载值：1.除会议室、阅览室2.5KN/ m2、资料室、档案室为5.0KN/ m2,其余办公室均为2.0KN/m2；2.厕所、走廊：均取2.5 KN/m2；3.楼梯：考虑兼做消防用途，取3.5 KN/m2；4.屋面：上人屋面取2.0 KN/m2，楼梯屋面取0.7 KN/m2。第二节 线荷载标准值（一）二四层楼面线荷载标准值轴梁上均布线荷载（墙重窗重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高+ 窗容重窗洞宽窗洞高/柱距=梁上均布线荷载12:3.63.8(4.2-0.5)-2.91.8+ 2.91.80.35/3.8=7.78 KN/m23:

10、3.63.8(4.2-0.5)-2.51.8+ 2.51.80.35/3.8=8.39 KN/m36;3.63.8(4.2-0.5)-3.21.8+ 3.21.80.35/3.8=7.31 KN/m67, 1011:3.63.8(4.2-0.5)-3.42.1+ 3.41.80.35/3.8=7.01 KN/m710:3.63.8(4.2-0.5)-3.62.1+ 3.61.80.35/3.8=6.70 KN/m1114:3.63.8(4.2-0.5)-3.21.8+ 3.21.80.35/3.8=7.31 KN/m1415:3.63.8(4.2-0.5)-2.21.8+2.21.80.35/

11、3.8=8.85 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重窗重门重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高门洞宽门洞高+窗容重窗洞宽窗洞高+门容重门洞宽门洞高/柱距12;3.63.8(4.2-0.5)-0.92.1+ 0.92.10.30/3.8=10.60 KN/m314:3.63.8(4.2-0.5)-0.92.1-1.21.8+ 0.92.10.30+1.21.80.35/3.8=8.75 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重窗重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高+ 窗容重窗洞宽窗洞高/柱距12,1314:3.63.8(4.2-0.5)-1.50.9+ 1.50.90.35/3.8=11.09

12、 KN/m23,1415:3.63.8(4.2-0.5)-1.51.8+ 1.51.80.35/3.8=9.93 KN/m34,1314:3.63.8(4.2-0.5)-3.51.8+ 3.51.80.35/3.8=6.21 KN/m 413:3.63.8(4.2-0.5)-3.62.1+ 3.61.80.35/3.8=6.70 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重）墙容重(层高-砼梁高)A-B:3.6 (4.2-0.7) =11.52 KN/mB-C:3.67.6(4.2-0.7)-20.90.9+ 0.90.920.35/7.6=10.49 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重）B-C 3.6(4.2

13、-0.7) =11.52 KN/m（二）屋面线荷载标准值 轴梁上均布线荷载（女儿墙重）墙容重女儿墙高=3.61.5=5.4 KN/m第三节 风荷载计算风压标准值计算公式为=zszozz 高度处的风震系数；s风荷载体型系数；z风压高度变化系数；o基本风压；该建筑为教学楼，地处，设计使用年限为50年。查建筑结构荷载规2002-01-10得：基本风压：0=0.75kN/。因结构高度18.0m30m，可取z=1.0；对于矩形平面，s=1.3；z可查规按柱顶标高确定。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，其中，A为一榀框架各层节点上的受风面积，计算结果如图3-4所示：层次zs

14、zo（kN/）A（）P（kN）41.01.31.1530.7513.1112.7731.01.31.0560.7514.8213.2221.01.31.000.7514.8212.5211.01.31.000.7516.5313.97第四节 地震荷载计算一、楼层集中质量计算计算时假定楼层匀重，梁自重、活载以与上下半墙、柱自重之和集中于该楼层楼盖处。 （一）顶层荷载计算顶层面积：S990 （1）柱自重： 抹灰： 小计： 700.88KN （2）外墙自重： 面积： 抹灰： 小计： 412.02kN（3）墙自重：面积：抹灰： 小计： 728.53 kN（4）梁自重：抹灰：抹灰：抹灰：小计： 2285

15、.49 kN（5）女儿墙自重抹灰：小计： 214.38 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：C轴线：D轴线：小计： 35.38 kN（7）屋面活载：（8）屋面恒载：顶层屋面荷载总计： （二）标准层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其它 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 抹灰： 小计： 1401.75 kN（3）梁自重：抹灰：抹灰：L1:抹灰：小计： 2285.49 kN（4）外墙自重：面积：抹灰：小计： 882.8 kN（5）墙自重：面积：抹灰：小计： 1383.13 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：1/B轴线：C轴线：小计： 69.42

16、kN标准层荷载总计： 10615.94KN（三）底层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其它 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 抹灰： 小计： 2024.76 kN（3）梁自重：抹灰：抹灰：L1:抹灰：小计： 2285.49 kN（4）外墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰： 小计： 998.93 kN（5）墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰： 小计： 1676.97 kN（6）上半层门窗自重：外墙：a上层：b下层：墙：a 上层：b 下层：小计： 120.75 kN底层荷载总计： 11701.25KN各层重力荷载代表值二、横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的

17、自振周期，顶点位移是求结构基频的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移就可以按公式，求得结构的基本周期。考虑填充墙使框架自振周期减小影响基本周期调整系数取0.8。 三、地震作用下的层间剪力在 类场地，7度区结构的特征周期和地震影响系数。由于故应该考虑顶点附加地震作用为：结构底部剪力为:顶点附加地震作用力:各层地震作用与楼层地震剪力表层44.218.57963.361560810.255946.201447.9734.214.310615.941316380.215797.783277.3724.210.11

18、0615.94934200.153567.723845.0215.95.911701.25608460.099371.554216.57（KN）第四章 PKPM设计第一节 PMCAD框架计算结果简图略，详见附录。第二节 LTCAD楼梯钢筋计算书一、荷载和受力计算楼梯计算简图如下：计算公式如下：其中hh：楼梯梯板在不同受力段取不同的值,上图所示取楼梯梯板折算高度在楼梯折板处取梯板厚度,在平台处取平台厚度,在楼板处取楼板厚度荷载计算参数（单位kn/m）：装修荷载Qz=1.00；活载Q=2.00；恒载分项系数1.2,1.35活载分项系数1.,1.0.7梯板负筋折减系数（ZJXS)=0.8各跑荷载与力

19、计算与示意图：其中：Qb梯板均布荷载；Qbt梯板弯折段均布荷载；Q平台均布荷载；Q楼面均布荷载；单位(KN/m)；第1标准层第1跑 Qb=10.617 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第1标准层第2跑 Qb=10.617 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第2标准层第1跑 Qb=10.943 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第2标准层第2跑 Qb=10.948 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；二、配筋面积计算:楼梯板底筋Asbd(cm2)：按照两端简支求出max,按照max配筋楼梯板负筋Asb

20、f(cm2)：梯板负筋弯矩取maxZJXS,按此弯矩照配筋楼梯平台如果两边都有支承,按照四边简支板计算,采用分离式配筋平台板底筋Aspd(cm2)平台板负筋Aspf(cm2) -标准层号跑数 Asbd Asbf Aspd Aspf - 1 1 15.23 11.63 0.00 0.00 1 2 11.05 8.57 0.00 0.00 2 1 11.02 8.55 0.00 0.00 2 2 6.67 5.25 0.00 0.00三、配筋结果:配筋措施：楼梯梁保护层厚度：0楼梯板与平台板保护层厚度：受力钢筋最小直径：楼梯板受力钢筋=8休息平台受力钢筋=楼梯梁受力钢筋=受力钢筋最小间距：100

21、mm非受力分布钢筋：受力钢筋=14时,取8250楼梯板分布筋每踏步至少：6各跑实际配筋结果：梯板和平台配筋结果：-标准层号跑数梯板底筋梯板分布筋梯板负筋平台底筋平台负筋-1 1 12100 8200 12130 8150 82001 2 12100 8200 12130 无无2 1 12100 8200 12130 8150 82002 2 10100 8200 10130 无无梯梁配筋结果：-标准层号跑数梯梁1顶纵筋梯梁1底纵筋梯梁1箍筋梯梁底纵筋梯梁顶纵筋梯梁箍筋-1 1 222 222 8200 无无无1 2 220 220 8200 无无无2 1 222 222 8200 无无无2 2

22、 220 220 8200 无无无第五章 基础设计基础是整个建筑结构的重要组成部分，它关系到整个建筑结构的安全与经济。建筑基础的结构布置，应根据上部结构形式、荷载特点、工程地质条件、施工因素等综合确定。第一节 常用的基础多层框架结构的基础，一般采用独立基础、条形基础、十字基础、片筏基础，必要时也可以采用箱形基础或桩基。独立基础一般的常用形式是扩展基础，这种基础有阶梯形和锥形两类。它将上部结构传来的荷载通过基础传给地基。独立基础施工比较简便，而且成本比较低，但其承载力有限，一般用于多层建筑中。条形基础成条状布置，截面一般作成倒T形其作用是把各柱传来的上部结构荷载较为均匀的传给地基，同时把上部各榀

23、框架结构连成整体，以增强结构的整体性，减少不均匀沉降。十字形基础布置成十字形，即沿柱网纵横方向均匀布置条形基础，既扩大了基底受荷面积，又可使上部结构在纵横方向上都有联系，具有较强的空间整体刚度。若十字形基础的基地面积不能满足地基上的承载力与上部结构容许变形的要求时，则可以扩大基础底面积直至连成一片，即成片筏基础。第二节 基础选型基础选型的原则：（1）当地基土质均匀、承载力高而沉降量小时，可以采用天然地基和竖向刚度较小的基础；反之，则采用人工地基或竖向刚度较大的基础。（2）当高层建筑基础直接搁置在未风化或微风化的岩石上，或者层数较少的独立群房，可采用单独基础和条形基础；采用独立基础时应设置纵横向

24、的拉梁。（3）当采用桩基时，应尽量采用单根、单排大直径桩或扩底墩，使上部结构的荷载直接由柱或墙体传至桩顶，基础底板因此可以做得较表薄。本工程的地基土质比较好，建筑为六层的框架结构，是一般的办公楼，结构上部传到基础的荷载不是很大，所以选用独立基础是比较经济合理的。根据建筑地基基础设计规GB50007-2002中第3.0.2条规定：本工程属丙级地基基础设计等级。据表3.0.2知：faK=180Kpa,层数小于7层的框架结构可不作地基变形验算。第三节 基础计算一、基础力计算1、基本资料地基土为粘性土，地基承载力特征值f=180KP,基础埋深1.6m,基础高度H=1.0m，基础梁尺寸取250mm500

25、mm,基础底面以上土的平均重度。2、计算基础梁力梁上有隔墙传来的荷载：则有：图20 地基梁计算简图3、力组合最大荷载的标准值组合：框架柱传来的：1=734.25+66.54+0.76.9=805.62kN1=15.36+2.3+19.780.7=31.511=+0.7=15.76kN地基梁传来的：2=24.43kN2=24.430.13=3.182=0kN所以 Nk=830.05kN,Mk=34.69, Vk=15.76kN.最大荷载的设计值组合：框架柱传来的：N1=1.35734.25+0.766.54=1037.82kNM1=1.215.36+0.91.4(2.3+19.78)=46.25

26、V1=1.29.8+0.91.4(1.47+13.79)=30.99kN地基梁传来的：N2=24.431.2=29.32kNM2=-29.320.13=-3.81V2=0kN所以N=1067.14kN,M=42.44, V=30.99kN.二、确定基础底面尺寸考虑基础埋深，修正后的地基承载力特征值为：初步估算基础的尺寸：，按增大20-40取值，取l=2.8m,b=1.7m,A=1.72.8=4.76，满足要求。地基承载力验算：所以，地基承载力满足要求。又，所以基底轴力作用在截面核心围，计底不会出现脱离地基的现象。基础高度选择与抗冲切承载力验算：由上面的计算可知，作用在基础顶面的最不利力组合设计

27、值：M=42.44KNmN=1067.14kNV=30.99kN基础与其上土自重：G=1.2204.761.6=182.78kN地基净反力的计算：受冲切承载力验算：基础平面、剖面见下图4-2。图4-2基础平面、剖面简图柱与基础交接处：由于基础杯口壁的宽度为450mm，小于基础第二阶的高度500mm. 则基础上阶的冲切围落在混凝土外边，不需验算其上阶冲切承载力。基础变阶处：长边方向：2800mm;，。所以，基础高度满足抗切要求。三、基础底面配筋计算由前面的荷载组合可知，N=1067.14KN,M=42.44, V=30.99KN。沿基础长边b方向：柱边 I-I截面:则：基础变阶II-II截面处：

28、454.4。基础梁的配筋按构造要求配置，上部配置414，下部配置416，箍筋为8200。附 录1) 框架立面图2) 恒载图3) 活载图4) 左风载5) 右风载6) 配筋包络图7) 恒载弯矩图8) 恒载轴力图9) 恒载剪力图10) 活载弯矩包络图11) 活载轴力包络图12) 活载剪力包络图13) 弯矩包络图14) 轴力包络图15) 剪力包络图16) 右风载弯矩图17) 左风载弯矩图18) 左地震弯矩图19) 右地震弯矩图20) 楼盖恒活载图、梁恒活载图21) 板配筋图、裂缝图、挠度图22) 房屋空间计算图形文件参考文献1 车宏亚，颜德恒.混凝土结构(上，下册).：,1998.62 唐锦春，郭鼎康.钢筋混凝土结构构造手册.：，1999.123 中华人民国国家标准.混凝土结构设计规(GB50010-2002).：建筑工业，20024 中华人民国国家标准.建筑结构荷载规(GB50009-2001). ：建筑工业，20015 中华人民国国家标准.建筑抗震设计规(GB50011-2001). ：建筑工业，20016 中华人民国国家标准.建筑地基基础设计规(GB50007-2002). ：建筑工业，20017 建筑工程施工组织设计实例应用手册. ：.