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1、AH工程大学毕业设计(论文)某框架结构高校办公楼设计摘 要随着时代的发展，办公楼硬件设施也必须跟得上时代的步伐，因此，相应的对办公楼建设的要求也越来越高。办公楼是一所学校形象的重要代表，也是我们非常熟悉的建筑物，办公楼的建筑设计美不仅要外观符合时代的需要大方、得体、体现时代特色，此外还必须有较高的实用性、经济性、以满足学校老师及其他工作人员的实际需要为根本目的。通过查阅相关资料，并将资料进行总结和研究，发现混凝土框架结构有以下特点：框架结构整体性强、抗腐蚀能力强、经久耐用，并且房间的开间，进深相对较大能为建筑提供灵活的使用空间，空间分割较自由，建筑主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构，以满足
2、现代公共建筑的布置灵活、大开间、大进深的要求。办公楼建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置为内廊式建筑，必须考虑对消防、防火的要求，保证进出建筑的通畅。本设计主要的步骤包括：方案设定阶段、建筑施工图阶段、结构施工图阶段、整理阶段。为做到建筑的美观、实用和经济等基本要求，办公楼的采光、通风、人体舒适要求等等随着设计的深入需对原方案作进一步的改正。建筑施工图阶段：此阶段主要将方案中的平、立、剖面图加以细化，并增加在前三者中无法表示清楚的详图。对窗、门、楼梯等按规范要求设置。结构施工图阶段：此阶段分两部分：一、根据建筑图、结构选型、结构布置、构件截面尺寸的确定(包括混凝土强度等级的选配)、结
3、构计算、构件根据计算产生的内力、得出构件的配筋、再考虑构造要求、绘制施工图等，其中特别要注意的是合理进行结构选型及结构布置，选用钢筋混凝土框架结构；二、基础设计：按照地基基础设计规范和建筑抗震设计及规范的有关规定，上部结构传至基础顶面上的荷载只需按照荷载效应的基本组合来分析确定。通过计算，得出配筋结果，绘制基础平面图和基础详图。关键词：办公楼；框架结构；设计；Design of a frame structureuniversity officeAbstractWith the development of the hardware facilities of the office build
4、ing must also keep up with the pace of the times, therefore, the corresponding requirements on the construction of office building is also getting higher and higher. The office building is an important representative of a school image is also meet the needs of the times we are very familiar building
5、s, the architectural design of the teaching building of the office building, not only to the appearance of generosity, decency, reflect the characteristics of the times, in addition must have a high practical economic, to meet the actual needs of teachers and other staff as the fundamental purpose.
6、Through access to relevant information and data summary and concrete frame structure has the following characteristics: the framework for structural integrity, corrosion resistance, durable, relatively large and the bay of the room, deep into the building to provide a flexible more freedom in the us
7、e of space, space partitioning, the main building were powered by a frame structure or frame shear wall structure to meet the flexible layout of modern public buildings, large bays, deep into the requirements. Office building construction area, the use of large numbers, mobility, general layout for
8、the Corridor construction, we must consider the requirements to ensure the smooth out of the building on fire, fire. The main steps of this design include: the program set the stage, the construction drawing stage, the construction drawing stage, finishing stage. The program setting: a preliminary d
9、rawing of the flat, vertical, profile chart to complete the construction. In this process, to give full consideration to the basic requirements of architectural aesthetics, practical and economic, dormitory lighting, ventilation and human comfort requirements, and so need to make further corrections
10、 to the original proposal. Construction drawing stage: this stage is mainly flat, vertical profiles in the program to be refined, and increase the detail of the first three can not be expressed clearly. Set of windows, doors, elevators, stairs and other regulatory requirements. Construction drawing
11、stage: This stage is divided into two parts: one, according to architectural drawings, structural selection, structural arrangement, member section size (including the matching of the strength grade of concrete), structural calculation, component according to calculations produce the internal forces
12、 may a reinforcement of the components, and then consider the structural requirements, draw construction plans, in particular to note is that the rational structure selection and structural arrangement, the choice of the reinforced concrete frame structure. ; Second, the basic design: To guarantee t
13、he drawings complete expression. Only by adopting the ICC to provide the basic data needed for the basic design (Nei Lizhi in the bottom of the column). According to Nei Lizhi Select the foundation type. including a basic plan and the basis of detail.Keywords: office building; frame structure; desig
14、n;目 录引 言1 第1章 绪 论.2 1.1 工程概况2 1.2 建筑与基础设计型式2 1.3 框架计算方法2 1.4 主要进程安排2 第2章 建筑结构布置与荷载计算4 2.1 确定计算简图4 2.2 梁柱截面尺寸4 2.3 材料强度等级4 2.4 荷载计算5 第3章 横向框架内力计算11 3.1 恒载作用下的框架内力11 3.2 活载作用下的框架内力18 3.3 地震作用下横向框架的内力计算32 第4章 横向框架内力组合40 第5章 横向框架梁柱截面设计49 第6章 楼梯结构设计59 6.1 梯段板计算59 6.2 休息平台板计算60 6.3 梯段梁TL1计算61 第7章 基础结构设计62
15、 7.1 荷载计算62 7.2 确定基础底面积62 7.3 基础结构设计65 第8章 建筑与结构设计说明69 8.1 建筑相关说明69 8.2 结构设计说明69 结论与展望71 致 谢72 参考文献73 附 录74 附录A: 毕业设计图纸清单74 附录B: 外文参考文献及中文翻译75 附录C: 主要参考文献题录及摘要83 插图清单图2- 1 计算简图4 图2- 2 荷载计算简图5 图2- 3 恒载顶层集中力6 图2- 4 恒载中间层节点集中力7 图3- 1 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩11 图3- 2 恒载弯矩分配过程15 图3- 3 恒载作用下梁剪力和柱轴力（kN）16 图3- 4 恒
16、载作用下梁剪力和柱轴力（kN）17 图3- 5 活载不利布a 图 3- 6 活载不利布置b20 图3- 7 活载不利布置c 图 3- 8 活载不利布置d20 图3- 11 活载（a）剪力和轴力（kN）22 图3- 12 活载（b）迭代过程23 图3- 14 活载（b）剪力和轴力（kN）24 图3- 15 活载（c）迭代过程25 图3- 17 活载（c）剪力和轴力（kN）26 图3- 20 活载（d）剪力和轴力（kN）28 图3- 21 固端弯矩33 图3- 22 0.5活作用下迭代过程35 图3- 23 0.5活作用下杆端弯矩（kNm）36 图3- 24 0.5活作用下框架梁剪力和柱轴力（kN
17、）36 图3- 25 地震作用下框架弯矩图(kNm)39 图3- 26 地震作用下框架梁剪力、柱轴力（kN）39 图6- 1 楼梯平面图59 图6- 2 踏步详图59 图6- 3 平台板计算简图60 图7- 1 土层分布及埋深63 图7- 2 B和C柱联合基础埋深64 图7- 3 基础剖面尺寸示意图65 图7- 4 冲切验算计算简图67 图7- 5 弯矩和剪力的计算结果67 表格清单表2- 1 横梁和柱线刚度8 表2- 2 框架柱线刚度及横向侧移刚度D值8 表2- 3 框架定点假象水平位移计算9 表2- 4 楼层地震作用和地震剪力标准值计算9 表2- 5 层间弹性侧移验算10 表3- 1 AB
18、跨梁端剪力17 表3- 2 BC跨梁端剪力18 表3- 3 AB跨跨中弯矩18 表3- 4 柱轴力18 表3- 5 活载（a）作用下AB跨梁端剪力29 表3- 6 活载（a)作用下BC跨梁端剪力（kN）29 表3- 7 活载（a）作用下AB跨跨中弯矩(kNm)29 表3- 8 活载（a）作用下柱轴力29 表3- 9 活载（b）作用下AB跨梁端剪力30 表3- 10 活载(b)作业用下BC跨梁端剪力（kN）30 表3- 11 活载（b）作用下AB跨跨中弯矩(kNm)30 表3- 12 活载（b）作用下柱轴力30 表3- 13 活载（c）作用下AB跨梁端剪力31 表3- 14 活载（c）作用下BC
19、跨梁端剪力（kN）31 表3- 15 活载（c）作用下AB跨跨中弯矩(kNm)31 表3- 16 活载（c）作用下柱轴力31 表3- 17 满跨活载作用下AB跨梁端剪力32 表3- 18 满跨活载作用下BC跨梁端剪力（kN）32 表3- 19 满跨活载作用下AB跨跨中弯矩(kNm)32 表3- 20 满跨活载作用下柱轴力32 表3- 21 0.5活载作用下AB跨梁端剪力37 表3- 22 0.5活载作用下BC跨梁端剪力（kN）37 表3- 23 0.5活载作用下AB跨跨中弯矩(kNm)37 表3- 24 0.5活载作用下柱轴力标准值37 表3- 25 地震作用下横向框架柱剪力及柱端弯矩38 表
20、3- 26 地震作用下梁端弯矩38 表3- 27 地震作用下梁剪力、柱轴力38 表4- 1 弯矩调幅计算40 表4- 2 横向框架梁内力组合（一般组合）（单位 M:kNm; V: kN）42 表4- 3 横向框架梁内力组合（考虑地震组合）43 表4- 4 横向框架柱内力组合（一般组合）45 表4- 5 横向框架柱内力组合（考虑地震组合）47 表5- 1 横梁AB和BC跨正截面受弯承载力计算50 表5- 2 横梁AB和BC跨正截面抗震验算51 表5- 3 横梁AB和BC跨斜截面受剪承载力计算52 表5- 4 横梁AB和BC跨斜截面抗震验算52 表5- 5 框架柱正截面压53 表5- 6 框架柱正
21、截面压54 表5- 7 框架柱正截面压55 表5- 8 框架柱正截面压56 表5- 9 框架柱正截面压56 表5- 10 框架柱正截面压57 VIIAH工程大学毕业设计(论文)- 27 -引 言框架结构的设计始于欧美，二十世纪后得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好，具有一定的抗震能力。但框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移都较大，容易发生震害。对办公楼等一般性建筑非常适用，能满足其较大的使用面积要求。高校办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，
22、选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。 本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识
23、体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。 这次设计是在土木工程教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。第1章 绪 论1.1 工程概况本设计是一栋五层框架结构高校办公楼，该工程为钢筋混凝土框架结构，三跨，总建筑面积约为5400 m2。设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，环境类别为一类，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，第一组，建筑室内外高差为600mm，室外标高即为现在自然地面标高。自然地表以下1m内为杂填土，重度=17kN/m3；杂填土下为3m厚可塑性粘
24、土，重度为=18kN/m3，液性指数IL=0.62,含水率=23.1%，天然孔隙比e=0.8，ES=10MPa，ck=20kPa，k=12度；再下为砾石土层，重度为=20kN/m3，液性指数IL=0.50,含水率=15.2%，天然孔隙比e=0.8，ES=10MPa，ck=20kpa，k=12度；再下为砾石土层，重度为=20kN/m3，液性指数IL=0.50,含水率=15.2%，天然孔隙比e=0.8，ES=20MPa，ck=15kpa，k=18度。未修正前粘土承载力特征值为180kN/m2，砾石土层承载力特征值为300kN/m2。场地土类别为类，地基基础设计等级为丙级。主体结构工程采用现浇混凝土
25、框架结构，肋梁楼盖。混凝土强度等级为C30，钢筋采用HPB300级（箍筋、楼板钢筋）和HRB400级钢筋（梁、柱纵向受力钢筋）。内外墙均采用小型混凝土空心砌块，厚度200mm，重量参见最新结构荷载设计规范。需根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求及场地地质条件，合理地进行结构选型和结构整体布置，统一构件编号及各种结构构件的定位尺寸，绘制出结构布置图。1.2 建筑与基础设计型式本工程为五层框架结构，结构平面形状为U型，立面体型简单规则，减小偏心和扭转，尽量统一柱网及层高，减少构件种类和规格，简化梁柱的设计及施工。框架结构的柱网布置方式为内廊式，见建筑平面图，主梁跨度为5.7m,连系梁跨度为3.5
26、m，房屋总长度不超过55m，详图见底层平面图、屋顶平面图、立面图。基础采用独立基础，初步估算基础顶面的位置，根据地基土层的分布情况，初步确定位置，计算可以采用h1=底层层高+1.3m进行计算。1.3 框架计算方法框架结构承担的主要有恒载，使用活荷载，地震作用，其中恒载活载一般为竖向作用，地震则只考虑水平地震作用。在竖向荷载时无侧移框架的弯矩二次分配法，水平荷载作用下用D值法。框架内力组合，找出各构件的控制截面及其不利内力组合。在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形产生的内力重分布，对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造
27、要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。框架柱在压（拉）力、弯矩、剪力的作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力进行设计，此外为使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。 1.4 主要进程安排（1）外文资料翻译、调研、复习相关主干课程寒假、第1周；（2）建筑设计，绘制建筑施工图第56周；（3）结构平面布置和荷载计算第7周；（4）竖向荷载作用下横向框架内力计算（采用弯矩二次分配法）第8周；（5）水平地震荷载作用下横向框架内力计算及侧移计算（采用D值法）第910周；（6）横向框架梁、柱内力组合、PK电算比较和截面设计第1112周；（7）主楼梯的结构设计第13周；（8）柱下基础设计第14周；
28、（9）绘制横向框架、主楼梯、基础结构施工图第1214周；（10）用PKPM软件对整栋框架结构进行SATWE电算并绘制出标准层结构平面图（板配筋图）和梁配筋平面图第1516周；（11）电子版毕业设计文件的输入、打印和装订第816周；（12）指导教师审核，评阅教师审核，毕业设计答辩 第17周。第2章 建筑结构布置与荷载计算2.1 确定计算简图本工程横向框架计算单元取第榀，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，该场地为类的场地土，地质条件较差，初步确定工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂土，基础置于第二层粉质黏土层上，基底标高为设计相对标高1.800m。柱子的高度底层为h
29、1=3.9+1.80.5=5.2m（初步假定基础高度为0.5m），二四层柱高为3.9m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至柱中心间距离，三跨分别为l=5700、3000、5700。计算简图见图21: 2.2 梁柱截面尺寸框架柱： 除角柱为700mm700mm外，其余均为600mm600mm.梁： 所有横向框架梁，纵向连系梁均为300mm700mm图2- 1 计算简图2.3 材料强度等级混凝土：均为C30级钢筋： 箍筋、楼板钢筋均采用HPB300级；梁、柱纵向受力钢筋均采用HRB400级钢筋。2.4 荷载计算本工程以轴线横向框架为计算分析对象。1. 屋面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载（图2-
30、2 a）a）恒载作用下结构计算简图 b）活载作用下结构计算简图图2- 2 荷载计算简图屋面恒载标准值: 35厚架空隔热板 0.03525=0.875kN/m2防水层 0.4kN/ m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/ m2100厚混凝土现浇板 0.1025=2.5kN/ m212厚石灰粉平顶 0.01216=0.192 kN/ m2屋面恒载标准值： 4.37 kN/ m2 梁自重：边跨AB、CD跨和中跨BC 跨 0.300.725=5.25 kN/m 梁侧粉刷 2(0.70.1)0.0217=0.41 kN/m5.66 kN/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自
31、重： g5AB1=g5CD1 =g5BC1=5.66kN/m 板传来的荷载 g5AB2=g5CD2=4.373.5=15.30kN/m g5BC2=4.373.0=13.11kN/m（2） 活载（图22b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为： q5AB=q5CD= 0.53.5=1.75 kN/m q5BC=0.73.0=1.5 kN/m2. 楼面横梁竖向线荷载标准值1. 楼面横梁竖向线荷载标准值(1)恒载（图2-2a）25厚水泥砂浆面层 0.02520=0.50 kN/m2100厚混凝土现浇板 0.1025=2.5 kN/m212厚板底粉刷 0.01216=0.192 kN/m2楼面恒载标
32、准值 3.192 kN/m2边跨（AB、CD跨）和中间跨（BC跨）框架梁自重： 5.66 kN/m 作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为：梁自重 gAB1 =gCD1=gBC1=5.66kN/m板传来荷载 gAB2= gCD2=3.1923.5=11.17 kN/m gBC2=3.1923.0=9.58kN/m (2)活载（图2-2b） 楼面活载 qAB = qCD=23.5=7.0kN/m qBC=2.53.0=7.5 kN/m3.屋面框架节点集中荷载标准值（图23）（1）恒载边跨连系梁自重 0.30.73.525=18.38 kN粉刷 2(0.70.10)0.024.517=1.43kN1
33、.3m高女儿墙 1.33.50.1225=13.65 kN粉刷 1.320.023.517=3.09kN连系梁来屋面自重 0.53.50.53.54.37=13.38kN 150150150150G5BG5CG5DG5A图2- 3 恒载顶层集中力顶层边节点集中荷载： G5A = G5D=49.93 kN中跨连系梁自重 0.30.73.525=18.38 kN粉刷 2 (0.70.1)0.023.517=1.43 kN连系梁传来屋面（含次梁）自重 0.53.50.5 3.54.37=18.38kN 0.5(3.5+3.53.0)3.0/24.37=13.11kN顶层中节点集中荷载： G5B =G
34、5C=46.3 kN (2) 活载 Q5A=Q5D=0.53.50.53.50.5=1.53 kNQ5B=Q5C=0.53.50.53.50.5+0.5(3.5+3.53)3.0/20.5=6.69 kN4.楼面框架节点集中荷载标准值（图24）150150150150GAGBG6CGDGAGB，GCGD图2- 4 恒载中间层节点集中力（1）恒载（未考虑填充墙重量）边柱连系梁自重 18.38kN粉刷 1.43 kN连系梁传来楼面自重 0.53.50.53.53.192=9.78 kN 29.59 kN中间层边节点集中荷载 GA=GD=29.59kN框架柱自重： GA1=GD1=0.60.63.9
35、25=35.1 kN中柱连系梁自重 18.38 kN粉刷 1.43kN连系梁传来楼面自重 0.53.50.53.53.192=9.78kN0.5(3.5+3.53)3.0/23.192=14.36kN 39.17kN中间层中节点集中荷载 GB=GC= 39.17 kN柱传来集中荷载 GB1=GC1=35.1 kN (2)活载QA=QD=0.53.50.53.52.0=6.13kNQB=QC=0.53.50.53.52.0+0.5(3.5+3.53.0)3.0/22.5=13.63 kN5.地震作用(1)建筑物总重力荷载代表值Gi的计算1）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G5：屋面恒载 4.37
36、3.5(5.72+3)=220.25kN横梁 5.66(5.72+3)=81.50kN纵梁 (18.38+1.43)3.54=277.34 kN女儿墙 1.3 3.50.1225=13.65 kN柱重 0.60.6251.954=70.2 kN横墙 0.55.7(3.9-0.7) 20.211.8=43.05 kN纵墙 0.5(3.5-0.6)(3.9-0.7)11.80.2=10.95kN (忽略内墙的门窗按墙重算) G5=116.94 kN2）集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G4G2：50%楼面活载 0.5(5.723.52+3.532.5)=53.03kN楼面恒载 3.1923.5(5.72+3)=160.88kN横梁 81.50kN纵梁 277.34kN柱重 70.22=140.4kN横墙 43.052=86.1 kN纵墙 10.952=21.