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1、密级： 乐天行政办公楼设计Design of LeTianExecutive Office Building学 院：建筑与土木工程学院专 业/班 级：土木工程1105班学 号：110801510学 生 姓 名：殷国栋指 导 教 师：白泉(讲师)2015 年 6 月摘要毕业设计是对我们大学四年来所学知识的一次全面的，彻底的，综合的考查，也是对我们在大学期间的最后一次大练兵。通过这次设计，熟悉建筑设计和结构设计的全过程，熟悉了相关设计规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法。办公楼建筑的发展趋势：围绕着绿色生态和节能的主题，建筑形态会更加多样化，功能构成会更加丰富，更加强调人性化和创造令人身心
2、愉悦的空间环境。政府行政办公楼与其他办公楼一样，设计时应充分考虑适应性、灵活性、高效性和人性化的设计理念，以充分展示建筑功能与建筑形象的亲和力与开放性，做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展，创造亲切宜人的建筑形象和舒适自然的办公环境。本文设计题目是乐天行政办公楼设计，此次设计的内容包括建筑设计和结构设计两大部分。设计的主体部分采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑层数为六层。建筑高度为25.2m，总建筑面积约7200 。在建筑设计部分，按照相关规范的要求进行建筑设计，包括平面、立面、剖面等建筑图纸。其次在结构设计部分，结构设计的内容包括：结构方案的选择和确定、结构计算书的编制。结构计算书包括构件截
3、面尺寸选择、荷载计算、荷载计算及内力组合、框架配筋、柱下基础设计等。电算部分采用广厦软件。过程主要包括建立框架模型和输入荷载结构计算、配筋及输出结果。根据本设计的要求，建立框架模型，输入参数，进行计算和配筋，导出结果及结构图。关键词：框架结构；绿色生态和节能；结构设计；独立基础AbstractGraduation design is a comprehensive, thorough and comprehensive examination of knowledge to our university for four years.Also for our last big training
4、 during the university.Through this design,I am familiar with the whole process of architectural design and structural design.Familiar with relevant design specifications, manual, standard atlas and the method of commonly used in engineering practice.The development trend of office building:Around t
5、he theme of green ecology and energy-saving,architectural forms will be more diverse,functional form will be more rich,more emphasis on human nature and the creation and pleasant space environment.Government administrative offices and other offices, design should fully consider the adaptability, fle
6、xibility, efficiency and humanization design concept.To show the affinity of architectural function and image and openness. Meet the people and building harmonious coexistence with the environment, sustainable development. Create a cordial pleasant building image and comfortable office environment o
7、f nature.In this paper, design subject is administrative LeTian Office Building Design.The design includes architectural design and structural design of two parts. The main part of the design adopts the cast-in-place reinforced concrete frame structure,a total of six layers,height is 25.2 metres,are
8、a of about 7200 square meters. In the architectural design part.According to the requirements of the relevant specification for architectural design, Such as plane, elevation, section construction drawings. The second part in structure design, the content of structural design.Structure scheme choice
9、 and determination, the preparation of structural calculation. Structure calculation includes the choice of component section size, load calculation, load calculation and internal force combination, under the framework of reinforcement, column foundation design, etc.Computer part adopts GuangSha sof
10、tware.Process mainly includes the framework model is established and structure calculation, reinforcement and output. Framework model is established according to the requirements of the design, the input parameters, calculation and reinforcement, export the result and structure.Key words: frame stru
11、cture; Green ecological and energy-saving; Structure design; Independent foundation目录摘要IAbstractII第1章 建筑设计11.1工程概况11.2设计依据11.3设计的原始资料11.4 建筑设计图2第2章 结构计算42.1柱网布置42.2结构布置42.3结构选材5第3章 荷载计算63.1构件尺寸确定63.2侧移刚度验算73.3荷载计算103.3.1顶层荷载计算103.3.2中间层荷载计算123.3.3底层荷载计算14第4章 地震作用154.1重力荷载代表值154.2横向自振周期计算154.3水平地震作用及
12、楼层地震剪力计算164.4水平地震作用下位移验算174.5水平地震作用下框架内力计算184.5.1柱端弯矩及剪力计算184.5.2梁端弯矩、剪力及柱轴力计算19第5章 风荷载计算225.1风荷载标准值225.2风荷载作用下水平位移验算225.2风荷载作用下框架结构内力计算235.2.1柱端弯矩及剪力计算235.2.2梁端弯矩、剪力及柱轴力计算24第6章 竖向内力计算266.1梁固端弯矩266.2内力分配系数266.3内力计算27第7章 内力组合367.1竖向荷载作用下梁端弯矩调幅367.2控制截面377.3内力组合397.3.1梁内力组合397.3.2柱内力组合42第8章 配筋计算468.1计
13、算条件468.2地震作用效应调整478.2.1强柱弱梁原则478.2.2强剪弱弯原则488.3梁配筋计算508.3.1边跨梁正截面配筋计算508.3.2中跨梁正截面配筋计算568.3.2框架梁斜截面受剪承载力计578.4柱配筋计算598.3.1柱正截面配筋计算598.3.1柱斜截面配筋计算63第9章 基础计算669.1基础内力组合669.2边柱基础计算679.3中柱基础计算70第10章 电算7310.1结构建模7310.2结构电算7310.2.1结构总体和各层信息7310.2.2各层的重量、质心和刚度中心7810.2.3标准层构件截面计算结果输出8010.2结构配筋图85结论87参考文献88致
14、谢89III沈阳工业大学本科生毕业设计第1章 建筑设计1.1工程概况本设计为某行政管理部门办公楼，位于沈阳经济技术开发区某地段。该办公楼内设办公用房，大、小会议室等公共用房，以及打字室、资料室、计算机室等服务用房。本工程是一栋6层办公楼，层高为3.6m。总长75.3m，宽27.7m，总高度为25.2m。本工程采用整体现浇钢筋混凝土框架结构，梁柱和楼板均为整体现浇式，墙体为混凝土空心砌块。建筑等级为三级，耐火等级为二级，合理使用年限为50年，该地区为7度抗震设防区，抗震等级为三级。场地布置如图1-1。图1-1场地布置图1.2设计依据1) 依据土木工程专业毕业设计任务书。2) 遵照国家规定的现行相
15、关设计规范。1.3设计的原始资料抗震设防烈度为7度；场地类别为类。基本风压及基本雪压：参见沈阳地区资料；冻结深度：-1.2m场地地质条件见表1-1；其中，地下水位：-3.5m，无侵蚀性。表1-1 场地地质条件序号岩 土分 类土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力fk (kPa)土的容重(kN/m3)桩端土承载力设计值qp(kPa)桩周土摩擦力设计值qs(kPa)1杂填土0.00.90.916.0102粉 土0.92.01.112017.4203中 砂2.02.90.922017.81400304砾 砂2.96.83.931018.32500455圆 砾6.812.86.050018.53500
16、601.4 建筑设计图本工程占地面积约1200，建筑面积7200平方米。主体6层，层高均为3.6m，总高度为25.2m，室内外高差为0.450m，女儿墙高1.50m。用cad画出建筑平面图，如图1-2、1-3、1-4、1-5所示。图1-2标准层平面图图1-3正立面图图1-4侧立面图图1-5剖面图第2章 结构计算2.1柱网布置一榀框架荷载示意图如图2-1所示图2-1 一榀框架布置图2.2结构布置框架：采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑采总长度为75.3m，总宽度为27.7m，。由于结构限制需设置两个伸缩缝，考虑到抗震设计取缝宽120mm。外墙：200mm厚混凝土空心砖，100mm厚苯板外保温层，1
17、0厚水泥砂浆抹面；内墙200mm厚混凝土空心砖，10厚混合砂浆抹面，喷大白浆二道。屋面：35 mm绿豆砂保护层；高分子防水卷材防水层；20厚1：3水泥砂浆找平层；1：8水泥膨胀珍珠岩(3%找坡)；120mm厚现浇钢筋混凝土楼板，15厚混合砂浆抹底；喷大白浆二道。楼面：地面为30mm厚釉面砖装饰；120mm厚现浇钢筋混凝土板，20mm厚混合砂浆抹底，喷大白浆二道。2.3结构选材混凝土等级为C30，；梁纵向受力钢筋等级为HRB335，柱纵向受力钢筋等级为HRB400，箍筋等级为HPB300，墙体采用普通混凝土空心砌块，自重为其余材料自重可参考建筑结构荷载规范GB_50009-2012第3章 荷载计
18、算3.1构件尺寸确定1 板厚： =4500/40=112.5mm取板厚为120mm。L为最小跨度4500mm。2 梁尺寸：梁高： =500750mm取梁高为500mm；梁宽： =166250mm取梁宽为250mm。3 柱尺寸：轴压比： (3-1)此处取0.8。柱截面面积计算公式： (3-2) (3-3)式中，N为柱组合的轴压力设计值；F为按简支状态计算的柱的负载面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取1215；为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；n为验算截面以上楼层层数；为柱截面面积；为混凝土轴心抗压强度设计值；为框架柱轴压
19、比限值，此处可取0.8。a. 中间柱： F=4.54.2=18.9=2041.2kN=178426考虑到抗侧刚度取截面尺寸为500mm500mm；b. 边柱： F=4.53=13.5=1579.8kN=138090考虑到抗侧刚度取截面尺寸为500mm500mm。3.2侧移刚度验算根据地质资料确定：基础顶面离室外地面为1.2米，室内外高差为450mm。采用混凝土等级为C30，梁的线刚度： (3-4)式中，为混凝土弹性模量；l为梁的计算跨度；为框架梁截面惯性矩；整体现浇楼板考虑到楼板的翼缘作用效应，中框架梁可取，边框架梁可取；其中 (3-5)柱的线刚度： (3-6)为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计
20、算高度。计算过程如下：1. 中间框架惯性矩1) 边跨梁截面惯性矩： 2) 中跨梁截面惯性矩： 2. 边框架惯性矩1) 边跨梁截面惯性矩： 2) 中跨梁截面惯性矩： 3. 柱惯性矩1) 底层柱截面惯性矩： 2) 上层柱截面惯性矩： 图3-1 框架线刚度示意图4. 柱的侧移刚度： (3-7)式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按表3-1计算，其中表示梁柱线刚度比。柱侧移刚度修正系数见表3-18。位置边柱中柱简图简图一般层底层表3-1 柱侧移刚度修正系数柱侧移刚度计算结果见表3-2表3-2 柱侧移刚度D值(N/mm)框架柱一般层底层DD边框边柱0.450.1874100.660.448310中柱1
21、.030.34136801.500.5710770中框边柱0.600.2392400.880.489060中柱1.370.41164702.000.5610560计算出各柱侧移刚度后，将计算单元范围内同层所有柱的D值相加，即为该层框架是总侧移刚度。框架各层的应沿高度均匀分布，应满足竖向规则建筑的要求。如不满足要求，则应调整梁、柱截面尺寸或材料强度等级，重新计算，直至满足为止。5 柱总侧移刚度1) 底层： N/mm2) 中间层： N/mm该框架为规则框架。3.3荷载计算3.3.1顶层荷载计算1. 屋面荷载计算1) 恒载计算1.2mm厚高分子防水层： 0.420mm厚水泥砂浆找平层： 200.02
22、=0.4100140mm厚(3%找坡)膨胀珍珠岩： 100mm厚苯板保温层： 0.50.1=0.05120mm厚钢筋混凝土板： 250.12=315mm厚底板抹灰： 170.015=0.23板恒载总计： 2) 活载计算 (屋面为上人屋面)屋面活载标准值： q=2.0屋面雪荷载标准值： q=0.5屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取较大值2.02. 边梁荷载计算1) 横梁恒载计算梁结构自重： 0.25(0.5-0.12)25=2.375梁侧10mm厚混合砂浆面层： (0.5-0.12)170.012=0.129梁侧喷大白浆二道： 0.6(0.5-0.12)2=0.456梁自重合计： 板传荷载(梯形荷
23、载)：折减系数： =5.520.7714.5=19.13横梁恒载合计： 2) 活载计算板传活载： q=2.00.7714.5=6.9393. 中间梁荷载计算1) 横梁恒载计算梁结构自重： 0.25(0.4-0.12)25=1.75梁侧10mm厚混合砂浆抹面： (20.28+0.25)170.01=0.14喷大白浆二道： (20.28+0.25)0.6=0.49梁自重合计： 板传荷载(三角形荷载)： 5.522.4=8.28横梁恒载合计： 2) 活载计算 板传活载(三角形荷载)： q=22.4=3.04. 外连系梁荷载计算1) 外连系梁荷载计算梁结构自重： 0.25(0.5-0.12)25=2.
24、375梁外侧10mm水泥砂浆保护层： 200.01(0.5-0.12)=0.076100mm厚梁外侧苯板保温层： 0.50.1(0.5-0.12)=0.019梁内侧10mm混合砂浆面层： (0.5-0.12)170.01=0.0.065梁内侧喷大白浆二道： 0.6(0.5-0.12)=0.228外连系梁自重合计： 2) 内连系梁荷载计算梁结构自重： 0.25(0.5-0.12)25=2.375梁侧喷大白浆二道： 0.6(0.5-0.12)2=0.456梁侧10mm厚混合砂浆面层： (0.5-0.12)170.012=0.129内连系梁自重合计： 5. 边柱荷载计算1) 恒载计算柱集中荷载=横梁
25、荷载+板传荷载+女儿墙自重+连系梁荷载女儿墙荷载：200mm厚墙体： 10.30.21.5=3.09kN100mm厚外保温： 0.51.50.1=0.07kN10mm厚外墙水泥砂浆抹面： 200.011.5=0.3kN女儿墙自重合计： kN女儿墙荷载： 3.464.5=16.2kN横梁荷载： 2.966=8.88kN外连系梁荷载： 2.764.5=12.42kN板传荷载： 5.524.56=74.45kN边柱恒载合计： kN2) 活载计算板传活载： q=2.04.56=27kN3) 边柱自重边柱结构自重： 0.50.53.625=20.63kN10mm厚柱外侧水泥砂浆抹灰： 0.013.60.
26、520=0.36kN10mm厚柱内侧混合砂浆抹灰： 0.013.6(0.5-0.12)17=0.18kN100mm厚柱外侧苯板保温层： 0.50.13.60.5=0.09kN柱内侧喷大白浆二道： 0.60.33.6=0.65kN边柱自重合计： =26.80kN6. 中柱荷载计算1) 恒载计算柱集中荷载=横梁荷载+板传荷载+连系梁荷载横梁荷载： kN连系梁荷载： 2.964.5=13.32kN板传荷载： 5.524.5=104.33kN中柱荷载合计： kN2) 活载计算板传活载： q=2.04.5=37.8kN3) 中柱自重边柱结构自重： 20.63kN10mm厚混合砂浆抹面： 0.013.6(
27、0.5+0.32)17=0.67kN喷大白浆二道： 0.63.6(0.5+0.32)=2.37kN中柱自重合计： kN3.3.2中间层荷载计算1. 楼板荷载1) 恒载计算30mm厚釉面砖： 0.55120mm厚钢筋混凝土楼板： 0.1225=315mm厚顶棚抹灰： 170.015=0.23喷大白浆二道： 0.6楼板荷载合计： 2) 活载计算活载标准值： q=2.02. 边梁荷载计算1) 恒载计算梁自重： 2.96板传荷载(梯形荷载)： 3.830.7714.5=13.27墙重： 10.30.2(3.6-0.5)=6.39横梁恒载合计： 2) 活载计算板传活载(梯形荷载)： q=2.00.771
28、4.5=6.943. 中间梁荷载计算1) 恒载计算梁自重： 2.37板传荷载(三角形荷载)： 3.832.4=5.74横梁恒载合计： 2) 活载计算板传荷载(三角形荷载)： q=22.4=34. 边柱荷载计算1) 恒载计算柱集中荷载=横梁荷载+板传荷载+连系梁荷载+窗间墙纵墙自重： 10.30.24.5(0.9+0.4)=12.05kN(4.5-0.5-1.52)10.31.8=18.35kN铝合金窗自重： 0.41.81.5=1.08kN内墙自重： 6.396=19.16kN横梁荷载： 2.966=8.88kN连系梁荷载： 2.764.5=12.42kN板传荷载： 3.834.56=51.7
29、1kN边柱恒载合计： kN2) 活载计算板传活载： q=2.04.56=27kN3) 边柱自重： 26.80kN5. 中柱荷载计算1) 恒载计算柱集中荷载=横梁荷载+板传荷载+连系梁荷载+填充墙横梁荷载： 2.96=12.43kN连系梁荷载： 2.964.5=13.32kN板传荷载： 3.834.5=72.39kN填充墙荷载： 6.383=19.16kN中柱恒载合计： kN2) 活载计算板传活载： q=2.04.5=37.8kN3) 中柱自重： 23.69kN3.3.3底层荷载计算1. 边柱自重： 26.80=39.16kN2. 中柱自重： 23.67=34.56kN第4章 地震作用4.1重力
30、荷载代表值1. 恒荷载代表值(整层荷载) ：kNkNkNkNkNkN2. 活荷载代表值(整层荷载)： kN3. 各层重力荷载代表值1) 顶层重力荷载代表值：kN2) 中间层重力荷载代表值：kN3) 底层重力荷载代表值：kN4.2横向自振周期计算质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构基本自振周期： (4-1)为计算结构基本自振周期用的假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.60.7，此处取0.7。对框架结构按下式计算： (4-2) (4-3) (4-4)式中，位集中在i层楼面处的重力荷载代表
31、值；为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；为第i层的层间侧移刚度；第i层的层间侧移；s为同层内框架柱的总数。计算过程见表4-1。层66083.446083.4449572012.27266.4156266.5713350.0149572026.93254.1446266.5718616.5749572037.55227.2136266.5724883.1449572050.20189.6626266.5731149.7149572062.84139.4616831.9737981.6839024076.6276.62表4-1 结构顶点假想位移计算基本自振周期：
32、4.3水平地震作用及楼层地震剪力计算本例中，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，可用底部剪力法计算水平地震作用。结构等效重力荷载： kN水平地震影响系数值： 为特征周期，此处取0.35s。底部剪力： 应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数： 顶部附加地震作用： =0.11881581.94=187.93kN水平地震作用： (4-5)式中，、分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值；、分别为质点i、j的计算高度；如图4.1所示。横向水平地震作用及楼层地震剪力具体计算结果见表4-2。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见图4-2。表4-2 各质点
33、横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表4层623.256083.44141439.980.266370.81370.81519.656266.57123138.220.232323.41694.21416.056266.57100578.540.189263.47957.68312.456266.5778018.870.146203.521161.2128.856266.5755459.200.104144.981306.1815.256831.9735867.840.06286.431392.614.4水平地震作用下位移验算水平荷载作用下框架结构的位移可用D值法计算。框架第i层的层间剪力、层间
34、位移、结构顶点位移分别按下式计算 (4-6) (4-7) (4-8)式中，为作用在k层楼面处的水平荷载。计算结果见表4-3。表4-3 横向水平地震作用下的位移验算层6370.814957200.7512.623.65694.214957201.40 11.873.64957.684957201.9310.473.631161.214957202.348.543.621306.184957202.636.203.611392.613902403.573.575.25由表4-3可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，,满足要求。4.5水平地震作用下框架内力计算4.5.1柱端弯矩及剪力计算按式(4.6)求得框架第i层的层间剪力后，i层j柱分配到的剪力以及该柱上、下端