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1、摘要本设计为昆明市某局综合办公楼的建筑与结构设计计算书，该设计为一栋五层全框架结构的办公楼，防火等级为二级，抗震设防烈度为8度。本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,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在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。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋
2、计算。 整个结构在设计过程中严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。 关键词： 框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，计算配筋Abstract：The design is the Kunming some bureau office building and structural design calculations. The design was a six-story frame structure of the buil
3、ding. Fire rating of two and Seismic intensity of 8 degrees. In determining the distribution framework, the first layer of representative value of the load, Then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seismic load calculation under si
4、ze, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment, shear and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the Internal Forces. Identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations. Select the best safety resul
5、ts of the reinforcement and Mapping. In addition, the structure of the program indoor staircase design. Completion of the platform boards, boards of the ladder, platform beam component and the reinforcement of internal forces calculation and construction mapping. On the floor reinforcement calculati
6、on, the use of independent basis, the basic forces and reinforcement calculation. In the design, The whole structure of the design process, in strict compliance with the relevant professional standard, reference to relevant information and the latest national standards and specifications, and design
7、 of the various components of a comprehensive scientific considerations. In short, application, security, economic and user-friendly design is the principle. Design reasonable and workable structure of the program is the construction site of the important basis for the construction. Key words: Frame
8、 Structure,Seismic Design ，Load Calculation，Internal force calculation，Calculation reinforcement前言土木工程是一门与生活息息相关的学科，因为人类生活的基本条件衣食住行中的住和行就离不开这门科学，既然与生活很息息相关，所以设计应该与实际工程接轨，我们的设计是昆明市某局办公楼，我们从实际工程出发，本着“适用、安全、经济、适用”的原则设计，为今后成为合格的工程师打基础。设计的目的：毕业设计是在大学最后一个学期的一个教学环节，通过毕业设计我们可能综合的回顾在大学期间所学到的很多知识，这些知识既有基础的理论、
9、专业的知识，还需要有分析解决实际工程技术问题的能里，我们将其运用在整个设计之中，能明白今后的设计工作的整套思路，掌握设计方法，完成工程师的基本训练。意义：毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。通过毕业设计，培养了我们正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。因此毕业设计对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。在完成本次毕业设计过程中，我们需要运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理，这其中就包括建筑外观
10、和结构两个方面。还需要我们更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势，更多的关注这方面的学术动态，以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。同时积极、独立的完成本次毕业设计也是为今后的实际工作做出的必要的准备。钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式, 具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点, 目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。随着社会的发展，多层框架结构的建筑越来越多了。但随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造
11、价方面也趋于不合理。框架结构是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的结构体系。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。正文一、建筑部分根据设计要求，设计为一栋办公楼，在设计时不仅要考虑功能要求，还要满足经济、美观、安全适用的各种要求，因此在设计方面从开始的框架柱网布置都认真考虑，并在计算过程中不断演算，以下为我的方案选择。方案：方案一考虑到办公楼的基本功能要求设置了办公室、保卫室、档案室、休息厅，因为根据规范要求，办公楼达到五层以上需要设置电梯，本工程为五层框架结构，所以不需要设置电梯。另外在外观上外部的墙体未做偏移，
12、柱子会在外观上显露出来，我认为突出的柱子可起到美观外观的作用，让建筑更有层次感，在设置活动室的时候，由于单间面积过大，所以我选择了设置办公副楼的设计，这样在建筑布置上就可以简洁美观。所以综合考虑我设计了一套方案。二、结构设计计算说明书1.基本资料（1）设计题目:昆明市某局综合办公楼（2）工程概况 昆明市拟建一座五层现浇钢筋混凝土框架结构综合办公楼，总建筑面积为5000，五层全框架结构，室内外高差0.45米。防火等级为二级，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。除办公室、会议室外，需设辅助用房满足办公楼建筑设计相关规范要求。（3）主要建筑做法（供参考）屋面做法：建筑找坡3、做防水
13、层、保温层。楼面做法：贴瓷砖砖、现浇混凝土结构层、抹灰。墙体：框架结构的墙体为填充墙，应采用粘土空心砖。内外纵墙采用粘土空心砖、外墙贴面砖、内墙抹灰。（4）材料供应：框架梁、柱、楼面板、屋面板均为现浇。梁、板、柱混凝土可采用C20、C25、C30、C35。基础可采用C15、C20、C25。素混凝土垫层可采用C7.5、C10。钢筋可采用HPB235、HRB335、HRB400。填充墙体可采用粘土空心砖或多孔砖用M5.0砂浆砌筑，墙厚190mm、240mm，建议采用铝合金窗，钢板门或木门。建筑材料全部由建材公司提供，品种规格齐全，质量符合要求。（5） 气象条件：气温： 最高月平均温度 20.1绝对
14、最高温度 31.5 最低月平均温度 8.2绝对最低温度 -5.4 降雨量： 年降雨量 996.8mm最大降雨强度 53.1mm/h 暴雨阵雨强度 196mm/h风暴： 310KN/主导风向：西南风基本雪压： 0.4KN/（6）工程地质条件：根据钻探，建筑所在区域的地质情况如下：第一层土：城市杂填土 厚01.0m. R=260KN/M2 第二层土：亚粘土 厚3.54.0m。R=260KN/M2第三层土：轻亚粘土 厚4.04.6m。 R=260KN/M2该场地属中软场地土，类建筑场地，根据地层结构，建筑特征，荷重情况，建议采用独立基础，其岩土设计参数综合取值建议表如下：2结构布置根据该办公楼的使用
15、功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面立面及剖面设计，其剖面示意图、标准层建筑平面和结构平面分别见图一、图二、图三。主体结构共5层，层高第一层为3.6m，其余均为3.3m。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，宽度按1/21/3估算，由此估算的梁截面尺寸为:层次混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）次梁 2（bh）AB跨，CD跨BC跨2-5C303006003006003006003006001503001C35300600300600300600300600150300 C35混凝土fc=16.7 N/mm2,ft=1.
16、57 N/mm2 C30混凝土fc=14.3 N/mm2, ft =1.43 N/mm2柱截面尺寸根据下式估算: AcN/Nfc N=FgEn查表知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值N=0.8，各层的重力荷载代表值近似取12 KN/mm2，由结构平面布置图可知边柱及中柱的负载面积分别为6.63.6和5.16.6，按最不利因素确定柱截面，故按受力面积教大的中柱来确定柱截面，由上式得第一层柱截面面积为中柱：N=FgEn=1.255.16.6125=2524.5 KNAcN/Nfc =2524.5/0.816.7=.58 mm2边柱：N=FgEn=1.36.63.6125=1853.28 KN
17、AcN/Nfc =1853.28/0.816.7=.56 mm2取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为372mm 和435mm。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下: 1层： 600 mm 600mm 25层： 500mm 500mm 取顶层柱的形心作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，25层柱高即为层高，取3.3m，底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h1=3.6+0.45+0.5=4.55m框架结构计算简图如下图所示：3重力荷载代表值计算（1）屋面及楼面的永久荷载标准值 14层楼面荷载的永久荷载标准值 瓷砖地面（包括水泥粗沙打底） 0.55 KN/m2 结构层：1
18、00厚钢筋混凝土板 250.1=2.5 KN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆抹灰 0.0117=0.17 KN/m2 合计 3.22KN/m2屋面（不上人）楼面荷载标准值：防水层：三毡四油防水层 0.4 KN/m2找平层：20厚水泥沙浆找平层 200.02=0.4 KN/m2 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 140.04=0.56 KN/m2 保温层：150厚水泥轾石保温层 50.15=0.75 KN/m2结构层：100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5 KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17KN/m2 合计 4.78 KN/m2（2）屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面
19、均布活荷载标准值 0.5 KN/m2 楼面活荷载标准值 楼梯、门厅、走廊2.5 KN/m2 浴室、厕所2.5 KN/m2 办公楼 2.0 KN/m2， 昆明屋面雪荷载标准值 0.4 KN/m2 （50年一遇）（3） 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程如下：层次构件b/mh/m(KN/m)g (KN/m)li/mnGi/KNGi/KN1边横梁0.30.5251.053.938 6.620519.75 1738.09 中横梁0.30.5251.053.938 2.41094.50
20、次梁0.30.5251.053.938 6.914380.36 次梁20.150.3251.051.181 2.726.38 纵梁0.30.5251.053.938 6.68207.90 纵梁0.30.5251.053.938 5.420425.25 纵梁0.30.5251.053.938 3.38103.95 柱0.60.6251.19.900 4.45401762.225边横梁0.30.5251.053.938 6.720527.63 1764.07875中横梁0.30.5251.053.938 2.51098.44 次梁0.30.5251.053.938 6.914380.36 次梁20
21、.150.3251.051.181 2.726.38 纵梁0.30.5251.053.938 6.78211.05 纵梁0.30.5251.053.938 5.520433.13 纵梁0.30.5251.053.938 3.48107.10 柱0.50.5251.16.875 3.240880 梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程如下：表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；梁长度取净长，柱长度取层高。墙体做法：所有外墙体均为240粘土空心砖，外墙面
22、贴瓷砖0.5 KN/，内墙面为20毫米厚的抹灰；内墙体为240粘土空心砖，则外墙的单位重力荷载为：0.5+170.02+150.24=4.44KN/，内墙双面抹灰：150.24+0.02172=4.28KN/木门单位面积重力荷载为0.2 KN/，铝合金门及防盗门单位面积重力荷载为0.45 KN/；铝合金窗单位面积重力荷载为0.45KN/。女儿墙做法： 900高粘土空心砖 0.9150.24=3.24KN/m 100厚混凝土压顶 0.10.2425=0.60KN/m 贴瓷砖墙面 10.5=0.5KN/m 20厚混合砂浆抹灰 0.02170.9=0.4 KN/m 合计 4.74 KN/m由上可知女
23、儿墙总重：G=2（52.2+17.4）4.74=659.81 KN屋面板总重：S=52.217.4=908.28G=4.78908.28=4341.58 KN楼面板总重：S=52.317.423.666.96=859.07G=3.22859.07=2766.20KN屋面活荷载重（雪荷载）：0.452.217.4=363.31 KN一至五楼面活荷载重：2.052.217.41816.56 KN（4）重力荷载代表值计算1)底层墙体门窗自重计算：外墙：墙：（52.290.6）3.00101.82.182.42.54.44242.424 KN 窗：101.82.10.4517.01 KN 门：82.4
24、2.50.4521.6 KN墙：（52.290.6）3.00141.82.121.22.14.44366.03 KN 窗：（141.82.121.22.1）0.4526.08 KN墙：（17.430.6）3.002.42.54.44181.15 KN 门：1.82.50.452.025KN墙：（17.430.6）3.002.42.54.44181.15 KN 门：1.82.50.452.025 KN内墙：（7.20.6）3.0014+（7.20.24）3.001+（6.00.6）3791.12.121.52.13.32.14.281615.529KN内门：91.12.10.221.52.10.
25、456.993 KN内窗：13.32.10.45=3.118242.42417.01021.600366.03026.0802（181.1502.025181.15）1615.5296.993+3.1183027.434 KN2)二层墙体门窗自重计算： 外墙：墙：（52.290.5）2.70161.82.14.44303.296KN 窗：161.82.10.4527.216 KN 墙：（52.290.5）2.70141.82.121.22.14.44314.485 KN 窗：（141.82.121.22.1）0.4526.082 KN墙：（17.430.5）2.701.82.14.44173.
26、826KN 窗：1.82.10.451.701 KN墙：（17.430.5）2.701.82.54.44170.629 KN 门：1.82.50.452.025 KN内墙：（7.20.5）2.715（7.20.24）2.73+（6.00.5）2.710+（3.60.24）3.02+（3.90.5）2.72111.12.141.52.120.92.14.282024.252KN内门：111.12.141.52.1+20.92.10.28.358 KN303.29627.216314.48526.082173.8261.701170.6292.0252024.2528.3583051.87 KN2
27、)三、四层墙体门窗自重计算： 外墙：墙：（52.290.5）2.70161.82.14.44303.296KN 窗：161.82.10.4527.216 KN 墙：（52.290.5）2.70141.82.121.22.14.44314.485 KN 窗：（141.82.121.22.1）0.4526.082 KN墙：（17.430.5）2.701.82.14.44173.826KN 窗：1.82.10.451.701 KN墙：（17.430.5）2.701.82.14.44173.826 KN 窗：1.82.50.452.025 KN内墙：（7.20.5）2.715（7.20.24）2.73
28、+（6.00.5）2.710+（3.60.24）3.02+（3.90.5）2.72111.12.141.52.120.92.14.282024.252KN内门：111.12.141.52.1+20.92.10.28.358 KN303.29627.216314.48526.082173.8261.701170.6292.0252024.2528.3583051.87 KN3)顶层墙体门窗自重计算：外墙：墙：（52.290.5）2.70161.82.14.44303.296KN 窗：161.82.10.4527.216 KN 墙：（52.290.5）2.70141.82.121.22.14.44
29、314.485 KN 窗：（141.82.121.22.1）0.4526.082 KN墙：（17.430.5）2.701.82.14.44173.826KN 窗：1.82.10.451.701 KN墙：（17.430.5）2.701.82.14.44173.826 KN 窗：1.82.50.452.025 KN内墙：（7.20.5）2.716（7.20.24）2.73+（6.00.5）2.710+（3.60.24）3.02+（3.90.5）2.7291.12.141.52.120.92.14.282121.451KN内门：91.12.141.52.1+20.92.10.27.434 KN303
30、.29627.216314.48526.082173.8261.701170.6292.0252121.4517.4343148.145 KN由以上的计算结果可以根据以下公式求出重力荷载代表值二层五层的重力荷载代表值楼面永久荷载50%楼面活荷载纵横梁自重楼面下半层自重楼面上半层自重下半层柱重+上半层柱重G12766.2050%1816.561738.093027.4343051.871762.208809773.322KNG22766.2050%1816.561764.083051.873051.878808809370.43KNG32766.2050%1816.561764.083051.8
31、73051.878808809370.43KNG42766.2050%1816.561764.083051.873148.1458808809418.568KN 各质点的重力荷载代表 顶层重力荷载代表值屋面永久荷载50%雪荷载纵横梁自重楼面下层的一半自重下半层柱重女儿墙自重G54341.5850%363.311722.463148.145880+659.81 8961.198 KN3、框架侧移刚度计算 表3 横梁线刚度计算表类别层次ECb*hI0lECI0/l1.5ECI0/l2ECI0/l边横梁13.151043006005.4010972002.36210103.54310104.7241
32、010253.01043006005.401092.25010103.37510104.5001010走道梁13.151043006005.4010930002.36210103.54310104.7241010253.01043006005.401092.25010103.37510104.5001010表4 柱线刚度Ic计算表层次hcEcbhIcEcIc/hc145503.151046006001.0810107.47710102533003.01045005005.211094.7361010中框架柱侧移刚度D值层次边柱（12根）中柱（12根）DiacDi1acDi110.6320.43
33、0186361.2640.5402392620.9740.328171171.9480.62032356350.9500.322168041.9000.61532095边框架柱侧移刚度D值层次A1、A10、D1、D10B1、C1、B10、C10DiacDi1acDi110.4740.394170760.9480.4912128020.7300.267139341.4600.42222023350.7130.263137251.4260.58830686楼梯、门厅框架柱侧移刚度D值层次柱类别acDi1Di1D3、D4、D7、D80.4740.39417076C3、C4、C7、C80.9480.4
34、9121280 2D3、D4、D7、D80.7300.26713934 C3、C4、C7、C81.4600.4222202335D3、D4、D7、D80.7130.26313725C3、C4、C7、C81.4260.58830686横向框架层间侧移刚度层次12345Di由此可见，D1/D2=/=0.9280.7，故该框架为规则框架。4.横向水平地震荷载作用下框架结构的内力和侧移计算(1)横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算1)横向自振周期计算结构顶点的假想侧移计算见下表:表6 结构顶点的假想侧移计算层次GiVGiDiuiui58961.1988961.1989.51 157.95 494
35、18.56818379.76619.51 148.44 39370.4327750.19629.46 128.93 29370.4337120.62642.12 99.47 19773.32246893.94857.36 57.36 计算基本周期T1，其中uT的量纲为m，取T=0.7，则 T1=1.70.7=0.54s2)水平地震作用及楼层地震剪力计算。本设计中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值FEk=1Geq，即 Geq=0.85Gi=0.85(9773.322+9370.432+9418.568
36、+8961.198)39859.856 KN 10.160.122 FEk=1Geq=0.12239859.8564862.902 KN因1.4Tg=1.40.4=0.56T1=0.54s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用按下式计算：Fi具体计算过程见下表：表7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次HiGiHiGiFiVi517.758961.198.26450.307 1494.204 1494.204 414.459418.568.30760.263 1278.493 2772.697 311.159370.430.29450.202 981.477 3754
37、.174 27.859370.43073557.87550.142 690.995 4445.169 14.559773.32244468.61510.086 417.733 4862.902 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图： 横向水平地震作用及楼层地震剪力3)水平地震作用下的位移验算。水平地震作用下框架结构的层间位移ui和顶点位移ui计算过程见下表。表中还计算了各层的层间弹性位移角e=ui/hi。表8 横向水平地震作用下的位移验算层次ViDiuiuihie51494.204 1.59 19.51 33001/207542772.697 2.94 17.92 33001
38、/112233754.174 3.99 14.98 33001/82724445.169 5.04 10.99 33001/65514862.902 5.95 5.95 45501/765 由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/6551/550满足ueeh的要求，其中）u/h=1/550由表1.21查得。4)水平地震作用下框架内力计算。本设计中第2层柱需考虑修正值y1，其余柱均无修正。具体计算过程及结果见下表。表9 各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/KNDij/(N/mm)边柱中柱Di1Vi1kyMbi1Mui1Di2Vi2kyMbi2Mui253.31494.2041680426.65 0.950.35 30.78 57.17 3209550.91 1.90.39 65.51 102.47 43.32772.6971680449.46 0.950.43 70.18 93.03 3209594.46 1.90.45 140.28 171.45 33.33754.1741680466.96 0.950.45 99.44 121.54 32095127.90 1.90.49 206.81 215.25 23.34445.1691711786.33 0.9740.50 142.45 1