商业办公楼建筑设计、结构设计.doc

商业办公楼建筑设计、结构设计

摘要：本毕业设计由胡尚瑜老师作为指导老师，指导学生梁睿完成此次毕业设计。
该设计是一栋钢筋混凝土框架结构的综合办公楼，建筑高度21.8m（从地面标高到主体结构檐口高度），建筑面积约5000m2，设计使用年限50年，丙类建筑，主体部分采用六层框架结构。遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程，根据任务书和指导书的要求完成的建筑、结构设计。
建筑图包括平面图、正立面、侧立面及各详图。结构设计时紧密结合建筑设计，力求经济合理，造型美观。结构分析的重点在于框架内力及构件承载力满足要求。考虑毕业设计的特殊要求，以手算为主、电算为辅。计算书包括计算说明、结构计算书（包括楼板计算、连续次梁计算、框架计算、基础和楼梯计算）。
关键词：多层建筑；框架结构；商业办公楼。

Commercial office building design, structural design
Student: Rui Liang Instructor: Hu Shangyu
Abstract：The graduation Designed by Hu Shangyu teacher as instructor， students Liang Rui complete the graduation project
The design is a reinforced concrete frame structure office building，building height 21.8m ( from ground level to the main structure of the eaves height )，Construction area of ​​about 5000 m2，design life of 50 years，building class C ，Main part of the structure is six-story frame。First building , post-structuralism , and then based design process , according to the mission statement and instructions to complete the requirements of the building, structure design . Building plans including floor plans , facade , side elevation and the detail . Closely integrated structural design architectural design , and strive to economic rationality and beautiful shape. Framework for structural analysis focuses on internal force and component capacity to meet the requirements . Consider the special requirements of graduation to hand calculations based , electronic data supplement. Calculations including calculations show that structural calculations ( including slab calculations, continuous secondary beam calculation , calculation framework , infrastructure and stairs calculation ) .
Keywords:Multi-story building ; framework ; commercial office building.

第一章 结构计算总说明 4
第二章 结构计算书 5
2.1楼盖结构计算 5
2.1.1双向板计算 6
2.1.2连续梁计算 17
2.2框架结构计算 21
2.2.1框架荷载计算 21
2.2.2框架梁柱相对线刚度计算 22
2.2.3风荷载作用下框架内力计算 22
2.2.4地震荷载作用下框架内力计算 25
2.2.5水平荷载作用下框架的抗侧移验算 25
2.2.6竖向荷载作用下框架内力计算 30
2.2.7横向框架内力组合 37
2.2.8框架结构截面设计 38
2.3基础设计及计算 63
2.3.1基础底面积和底面积尺寸确定 63
2.3.2基础抗冲切承载力计算 65
2.3.3基础底板配筋 65
2.4楼梯设计及计算 67
2.4.1楼梯布置 67
2.4.2内力及配筋计算： 68
鸣谢…………………………………………………………………………………………72

第一章 结构计算书总说明
本毕业设计结构计算书主要内容有：
一、楼盖结构计算
本设计采用了弹性理论方法和塑性内力重分布方法两种计算方法对楼盖的梁板结构进行了结构分析和计算，并根据计算结果进行配筋构造设计。
二、 框架结构计算
本设计采用人工计算的方法对所选取的一榀框架进行了结构计算，主要进行了框架荷载计算、框架内力计算、框架荷载效应组合和框架截面设计等。
三、基础结构计算
本设计基础选用柱下独立基础，主要对框架结构计算中所选取的一榀框架的柱下独立基础进行了结构计算和设计。
注：本结构计算和设计除某些方面具体注明外，其余均按新规范要求进行计算和设计。

第二章 结构计算书
2.1、楼盖结构计算
[设计资料]
本办公楼楼盖结构采用现浇钢筋混凝土楼盖，楼面面层为花岗岩楼面，轻钢龙骨吊顶,卫生间的设计为坐式。楼板为100mm厚(走廊为80mm厚)钢筋混凝土楼板,板采用C20混凝土,其他采用C30混凝土，HPB235级钢筋,梁中纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋,箍筋采用HPB235级钢筋。此建筑楼板、走廊的活荷载标准值取2.5kN/m2(荷载分项系数为1.4),楼梯的活荷载标准值取3.5kN/m2（荷载分项系数为1.4），其余房间的活荷载标准值取2.0kN/m2(荷载分项系数为1.4)
[结构布置]
选择第三层结构平面进行设计,楼面板的布置如下图(图中尺寸单位为mm):

(1)楼板(100mm厚)
楼面铺20mm厚水磨石地板 0.65KN/0.02m=0.013 KN/
100mm厚钢筋混凝土楼板 25KN/0.10m=2.5 KN/
轻钢龙骨吊顶 0.2 KN/
小计 ∑=2.713 KN/
恒载标准值: =2.713 KN/
恒载设计值: g=1.2×3.713=3.256 KN/
活载标准值: =2.5 KN/
活载设计值: q=1.4×2.5=3.5 KN/
荷载设计值: p=g+q=3.256+3.5=6.756 KN/
(2)走廊(80mm厚)
楼面铺20mm厚水磨石地板 0.65KN/0.02m=0.013 KN/
80mm厚钢筋混凝土楼板 25KN/0.08m=2.0 KN/
轻钢龙骨吊顶 0.2 KN/
小计 ∑=2.21 KN/
恒载标准值: =2.21 KN/
恒载设计值: g=1.2×2.21=2.652 KN/
活载标准值: =2.5 KN/
活载设计值: q=1.4×2.5=3.5 KN/
荷载设计值: p=g+q=2.21+3.5=5.71 KN/
2.1.1、双向板计算
（1）按弹性理论设计, 对不同类型的板区格进行编号分类(见板布置图),在本设计中楼盖边梁对板的作用视为铰支座，内支座视为固定。将多区格双向板简化为单区格的双向板计算.
1）、荷载计算
楼面板荷载:
100mm厚钢筋混凝土楼板:
g=1.2×3.713=3.256 KN/
q=1.4×2.5=3.5 KN/
g+q/2=3.256+3.5/2=5.006 KN/
q/2=1.75 KN/
g+q=3.256+3.5=6.756 KN/
走廊楼面板荷载:
80mm厚钢筋混凝土楼板:
g=1.2×2.21=2.652 KN/
q=1.4×2.5=3.5 KN/
g+q/2=2.652+3.5/2=4.402 KN/
q/2=1.75 KN/
g+q=2.652+3.5=6.152 KN/
2）、计算跨度,为计算方便,取板的支承中心线间的距离作为计算长度,结果总是偏安全.即=.
3）、荷载布置方式:求某板跨中最大弯距时,采用棋盘式布置活荷载;求支座最大弯距时,采取活荷载满布方式.
4）、内力计算
跨中最大弯距为在g+q作用下的弯距值与q/2作用下的跨中弯距之和.根据划分板的形式查课本<<混凝土结构设计>>的附表8进行双向板计算,考虑双向弯曲对两个方向板带弯距值的影响采用以下式子计算
=+,=+
混凝土的泊松比=0.2,板的计算中为短边或简支边方向, 为长边方向.
下面以B1板为例进行弯矩计算, 板的计算示意图如图所示：

弯距计算:
=3300mm，=7200mm，
/=3300mm/7200mm=0.46,查表的:
=0时 =(0.0559×5.006+0.0965×1.75) KN/ ×=4.886 KN.m/m
=(0.0079×5.006+0.0174×1.75) KN/ ×=0.762 KN.m/m
=0.2时 =4.886 KN.m/m+0.2×0.762 KN.m/m=5.038 KN.m/m
=0.762 KN.m/m+0.2×4.886 KN.m/m=1.739 KN.m/m
支座: =0.1179×6.756 KN.m/m×=8.674 KN.m/m
=0.0786×6.756 KN.m/m×=5.783 KN.m/m
5）、配筋计算:
板跨内及支座取截面有效高度=80mm, =70mm,即可近似按计算钢筋截面面积.
平行于方向的跨中弯矩=5.038 KN•m
as ＝ 20mm =5.038×/0.95×210×(100-20)=315.66
实配钢筋： φ8@150 (As ＝ 335)　
平行于 方向的跨中弯矩=1.739 KN.m/m
as ＝ 30mm =1.739×/﹝0.95×210×(100-30)﹞=124.53
实配钢筋： φ8@200 (As ＝ 251)　
沿 方向的支座弯矩　=8.674 KN.m/m
as ＝ 20mm =8.674×/﹝0.95×210×(100-20)﹞=543.48
实配钢筋：： φ10@140 (As ＝ 561)　
沿 方向的支座弯矩　=5.783 KN.m/m
as ＝ 30mm =5.783×/0.95×210×(100-30)=414.1
实配钢筋： φ10@180 (As ＝436)　
各区格板分别计算的弯距值如下表1:

表1
区格
B1
B2
/
3.3m/7.2m=0.5
3.3m/7.2=0.5

跨

中
计
算
简
图

=(0.0559×5.006+0.0965×1.75) KN/ ×=4.886 KN.m/m
(0.0408×5.006+0.0965×1.75)KN/×=4.063KN.m/m

=(0.0079×5.006+0.0174×1.75) KN/ ×=0.762 KN.m/m
(0.0028×5.006+0.0174×1.75)KN/㎡×=0.484 KN.m/m

=4.886 KN.m/m+0.2×0.762 KN.m/m=5.038 KN.m/m
4.063KN.m/m+0.2×0.484 KN.m/m=4.160KN.m/m

=0.762 KN.m/m+0.2×4.886 KN.m/m=1.739 KN.m/m
0.484KN.m/m+0.2×4.063 KN.m/m=1.297KN.m/m

支座
计
算
简
图

=0.1179×6.756 KN.m/m×=8.674 KN.m/m
0.0836×6.756 KN.m/m×=6.151 KN.m/m

=0.0786×6.756 KN.m/m×=5.783 KN.m/m
0.0569×6.756 KN.m/m×=4.186 KN.m/m

区格
B3
B4
/
3m/7.2m=0.4（取0.5）
3.3m/4.2m=0.79
跨

中
计
算
简
图

(0.0408×4.402+0.0965×1.75) KN/×=3.113 KN.m/m
(0.0314×5.006+0.0573×1.75)KN/×=2.804KN.m/m

(0.0028×4.402+0.0174×1.75)KN/×=0.385 KN.m/m
(0.0121×5.006+0.0320×1.75)KN/×=1.269 KN.m/m

3.113KN.m/m+0.2×0.385 KN.m/m=3.19 KN.m/m

2.804KN.m/m+0.2×1.269 KN.m/m=3.059 KN.m/m

0.385KN.m/m+0.2×3.113 KN.m/m=1.008 KN.m/m
1.269KN.m/m+0.2×2.804 KN.m/m=1.830KN.m/m

支

座
计
算
简
图

0.0836×6.152 KN.m/m×=4.629 KN.m/m
0.0728×6.756 KN.m/m×=5.356 KN.m/m

0.0569×6.152 KN.m/m×=3.15 KN.m/m
0.057×6.756 KN.m/m×=4.194KN.m/m
区格
B5
B6
/
3.3m/4.2m=0.79
3m/4.2m=0.71
跨

中
计
算
简
图

(0.0276×5.006+0.0569×1.75) KN/×=2.589 KN.m/m
(0.0311×4.402+0.067×1.75)KN/×=2.287 KN.m/m

(0.0141×5.006+0.0331×1.75) KN/×=1.399 KN.m/m
(0.0117×4.402+0.0298×1.75)KN/×=0.933 KN.m/m

2.589KN.m/m+0.2×1.399 KN.m/m=2.801 KN.m/m
2.287KN.m/m+0.2×0.933 KN.m/m=2.474 KN.m/m

1.399KN.m/m+0.2×2.589 KN.m/m=1.917 KN.m/m
0.933KN.m/m+0.2×2.287 KN.m/m=1.390KN.m/m
支

座
计
算
简
图

0.0699×6.756 KN.m/m×=5.143 KN.m/m
0.0728×6.152 KN.m/m×=3.549KN.m/m

0.0568×6.756 KN.m/m×=4.179 KN.m/m
0.0568×6.152 KN.m/m×=3.145 KN.m/m
区格
B7
B8
/
3．3m/7.2m=0.46（取0.5）
3m/7.2m=0.42 (取0.5)
跨

中
计
算
简
图

(0.040×5.006+0.0965×1.75) KN/×=4.020 KN.m/m
(0.04×4.402+0.0965×1.75)KN/×=3.105KN.m/m

(0.0038×5.006+0.0174×1.75) KN/×=0.539 KN.m/m
(0.0038×4.402+0.0174×1.75)KN/×=0.425 KN.m/m

4.020KN.m/m+0.2×0.539 KN.m/m=4.129 KN.m/m
3.105KN.m/m+0.2×0.425 KN.m/m=3.19KN.m/m

0.539KN.m/m+0.2×4.020KN.m/m=1.343 KN.m/m
0.425KN.m/m+0.2×3.105 KN.m/m=1.046KN.m/m
支

座
计
算
简
图

0.0829×6.152 KN.m/m×=5.554 KN.m/m
0.0725×6.152 KN.m/m×=4.254 KN.m/m

0.057×6.152 KN.m/m×=3.818 KN.m/m
0.0570×6.152 KN.m/m×=3.156 KN.m/m
区格
B9
B10
/
3．3m/6m=0.55
3．3m/6m=0.55 (取0.5)
跨

中
计
算
简
图

(0.0398×5.006+0.0892×1.75) KN/×=3.870 KN.m/m
(0.0385×5.006+0.0892×1.75)KN/×=3.799 KN.m/m

(0.0042×5.006+0.0210×1.75) KN/×=0.629 KN.m/m
(0.0056×5.006+0.021×1.75)KN/×=0.705 KN.m/m

3.870KN.m/m+0.2×0.629 KN.m/m=3.996 KN.m/m
3.799KN.m/m+0.2×0.705 KN.m/m=3.94KN.m/m

0.629KN.m/m+0.2×3.870KN.m/m=1.403KN.m/m
0.705KN.m/m+0.2×3.799 KN.m/m=1.465KN.m/m
支

座
计
算
简
图

0.0827×6.756 KN.m/m×=6.084 KN.m/m
0.0814×6.756 KN.m/m×=5.989 KN.m/m

0.057×6.756 KN.m/m×=4.194 KN.m/m
0.0571×6.756 KN.m/m×=4.201 KN.m/m
区格
B11

/
3m/6m=0.5

跨

中
计
算
简
图

(0.04×4.402+0.0965×1.75) KN/×=3.105 KN.m/m

(0.0038×4.402+0.0174×1.75) KN/×=0.412 KN.m/m

3.105KN.m/m+0.2×0.412 KN.m/m=3.187 KN.m/m

0.412KN.m/m+0.2×3.105KN.m/m=1.033KN.m/m

支

座
计
算
简
图

0.0829×6.152 KN.m/m×=4.59 KN.m/m

0.057×6.152 KN.m/m×=3.156 KN.m/m

由以上表知道板间支座弯距并不平衡,故取相临板的支座弯距和的平均值.
B1-B2支座: =(8.674+6.151)=7.413
B2-B3支座: =(6.151+4.629)=5.390
B1-B4支座: =(5.783+4.194)=4.989
B2-B5支座: =(4.186+4.179)=4.183
B3-B6支座: =(3.15+3.145)=3.148
B4-B5支座: =(5.356+5.143)=5.250
B5-B6支座: =(5.143+3.549)=4.346
B6-B8支座: =(3.145+3.156)=3.151
B5-B7支座: =(4.179+3.818)=3.999
B2-B4支座: =(4.186+4.194)=4.190
B2-B7支座: =(6.151+5.554)=5.853
B8-B11支座: =(3.156+3.156)=3.156
B7-B10支座: =(3.818+4.201)=4.010
B2-B9支座: =(4.186+4.194)=4.190
B9-B10支座: =(6.084+5.989)=6.037
B10-B11支座: =(4.59+5.989)=5.269
连续双向板的截面配筋计算见表2和表3(按弹性理论计算)
板跨内及支座取截面有效高度=80mm, =70mm,即可近似按计算钢筋截面面积.中间区格板考虑板的内拱作用弯距减少20％.

表2 跨中弯距配筋计算
截面
(㎜)
M(KN.m)
As
()
配筋
实用
As()

跨

中

B1

80
5.038
315.66
8@130
387

70
1.739
124.53
8@200
251

B2

80
4.160×0.8
208.52
8@200
251

70
1.297
92.88
8@200
251
B3

80
3.190×0.8
159.90

8@200
251

70
1.008
63.16
8@200
251
B4

80
3.059×0.8
153.33
8@200
251

70
1.830
114.66
8@200
251
B5

80
2.801×0.8
140.40
8@200
251

70
1.917
124.01
8@200
251
B6

80
2.474×0.8
124.01
8@200
251

70
1.390×0.8
79.62
8@200
251
B7

80
4.129×0.8
206.97
8@200
251

70
1.343×0.8
76.94
8@200
251
B8

80
3.190×0.8
159.90
8@200
251

70
1.046×0.8
79.74
8@200
251
B9

80
3.996×0.8
200.3
8@200
251

70
1.403×0.8
80.37
8@200
251
B10

80
3.940×0.8
197.49
8@200
251

70
1.405×0.8
80.49
8@200
251

B11

80
3.187×0.8
159.74
8@200
251

70
1.033×0.8
59.18
8@200
251
表3 支座弯距配筋计算
截面
(㎜)
M(KN.m)
As
()
配筋
实用
As()

支

座

支

B1-B2支座
80
7.413
464.47
10@200
479
B2-B3支座
80
5.390
351.94
8@140
402
B1-B4支座
80
4.989
312.59
8@150
335
B2-B5支座
80
4.183
262.09
8@180
279
B3-B6支座
80
3.148

197.24
8@200
251
B4-B5支座
80
5.250
328.95
8@150
335
B5-B6支座
80
4.346
272.30
8@180
279
B6-B8支座
80
3.151
197.43
8@200
251
B5-B7支座
80
3.999
250.56
8@200
251
B2-B4支座
80
4.190

262.53
8@180
279
B2-B7支座
80
5.853
366.73
8@130
387
B8-B11支座
80
3.156
197.74
8@200
251
B7-B10支座
80
4.010
251.25
8@180
279
B2-B9支座
80
4.190
262.53
8@180
279
B9-B10支座
80
6.037
378.26
10@200
251
B10-B11支座
80
5.269
330.13
10@200
393

验算表中板的配筋率

=max(160或192)
上表中所有配筋面积都大于192㎜,因此满足要求。
2.1.2、连续梁的计算
连续梁的布置如下图粗实线所示,计算方法采用了塑性理论方法(内力重分布法).

（1）、估计梁截面尺寸
,取500
,因b不能小于200,故b取250
b×h=250×300mm
（2）、荷载设计值
线荷载:
板传来恒载 2.713 KN/×3.3m×1.2= 10.743KN/
梁自重 25 KN/×（0.5-0.12）m×0.25m×1.2= 1.35KN/
梁侧抹灰 17KN/×(0.5-0.12)m×0.02m×1.2×2 = 0.147KN/
纵隔墙自重 19 KN/×3.6m×0.24m×0.6×1.2=11.820 KN/
恒载设计值
=10.743KN/ 梯形荷载 g=1.35KN/+0.147KN/+11.820KN/=13.317 KN/
均布荷载
活载设计值
2.5 KN/×3.3m×1.4=11.55KN/ 梯形荷载
把梯形荷载转化为均布荷载
恒载:10.74KN/×(1-2×0.33×0.33+0.33×0.33×0.33)=8.79 KN/
活载: 5.78KN/×(1-2×0.33×0.33+0.33×0.33×0.33)=4.73KN/
即
g1ˊ＝8.79 KN/+13.317 KN/＝22.107 KN/m
q1ˊ＝4.73 KN/m
g= g1ˊ+ q1ˊ=26.84KN/m,
把三角形荷载化为均布荷载后计算简图如下

(3)内力计算
由于跨距不同，所以次梁的弯矩计算用弯矩分配法求得（具体过程在过程材料里面）。
弯矩分配图如下：

(4)内力汇总
截面
A
支座
A-B
跨中
B
支座
B-C
跨中
C
支座
C-D
跨中
D
支座
D-E
跨中
左
右
左
右
左
右
M(KN·m)
0
115.2
-117.4
38.9
-78.8
81.9
-105.3
15.5
V(KN)
75.8
--
-112.8
65.5
--
-47.2
92.9
--
-100.3
80.5
--
截面
E
支座
E-F
跨中
F
支座
F-G
跨中
G
支座
G-H
跨中
H
支座
左
右
左
右
左
右
M(KN·m)
-105.3
81.9
-78.8
38.9
-117.4
115.2
0
V(KN)
-80.5
100.3
--
-92.9
47.2
--
-65.5
112.8
--
-75.8

(4) 截面承载力计算
1) 次梁跨中截面按T形截面进行计算，其翼缘宽度取两者中的较小值（取最大跨轴线间距7.2m计算）

取较小值，
判断T型截面类型：
取h0=500-30=470mm， 则：
>117.4KN·m
属于第一类梯形截面。
2) 支座截面按矩形截面计算，均按一排钢筋考虑，取h0=350-30=320mm
3) 次梁正截面受弯承载力计算

楼面次梁正截面受弯承载力计算
截面
位置
M
(KN·m)

(跨中)
或
b（支座）

（mm2）
选配
钢筋
实配
钢筋
面积
(mm2)
A-B
跨中
115.2
2.4
0.015
0.015<
0.992
823
418
1017
B
支座
-117.4
0.25
0.149
0.162<
0.919
906
418
1017
B-C
跨中
38.9
2.4
0.005
0.005<
0.997
277
214
308
C
支座
-78.8
0.25
0.100
0.106<
0.947
590
414
615
C-D
跨中
81.9
2.4
0.011
0.011<
0.994
584
414
615
D
支座
-105.3
0.25
0.133
0.143<
0.928
804
418
1017
D-E
跨中
15.5
2.8
0.002
0.002<
0.999
110
210
804
E
支座
-105.3
0.25
0.133
0.143<
0.928
804
418
1520
E-F
跨中
81.9
2.4
0.011
0.011<
0.994
584
414
615
F
支座
-78.8
0.25
0.100
0.106<
0.947
590
414
615
F-G
跨中
38.9
2.4
0.005
0.005<
0.997
277
214
308
G
支座
-117.4
0.25
0.149
0.162<
0.919
906
418
1017
G-H
跨中
111
2.4
0.015
0.015<
0.992
823
418
1017
4）次梁斜截面受剪承载力计算
由表得最大剪力，
，所以
，
所以几面尺寸满足要求。
箍筋按照构造要求，按

符合要求。

2.2、框架结构计算
2.2.1、框架荷载计算
一、屋面荷载计算
1、恒荷载标准值：
现浇40厚细石混凝土 22×0.04=0.88KN/㎡
捷罗克防水层（厚8mm） 0.10KN/㎡
20厚1：3水泥砂浆找平 20×0.02=0.40KN/㎡
膨胀珍珠岩砂浆找坡（平均厚140mm） 14×0.14=1.96KN/㎡
100厚钢筋混凝土屋面板 25×0.10=2.50KN/㎡
10厚纸浆石灰泥粉平 16×0.01=0.16KN/㎡
轻钢龙骨吊顶 0.2KN/㎡
合计 6.2KN/㎡
2、活荷载标准值： 按上人屋面，取2.0KN/㎡
二、楼面荷载
（1）、办公室楼面
1、恒荷载标准值：
水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65KN/㎡
100厚钢筋混凝土屋面板 25×0.10=2.50KN/㎡
10厚纸浆石灰泥粉平 16×0.01=0.16KN/㎡
轻钢龙骨吊顶 0.2KN/㎡
合计 3.51KN/㎡
2、活荷载标准值： 按“办公楼”一栏取，取2.0KN/㎡
（2）、过道楼面：
1、恒荷载标准值：
水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65KN/㎡
80厚钢筋混凝土屋面板 25×0.08=2KN/㎡
10厚纸浆石灰泥粉平 16×0.01=0.16KN/㎡
轻钢龙骨吊顶 0.2KN/㎡
合计 3.01KN/㎡
2、活荷载标准值： 按“走廊”一栏取，取2.5KN/㎡
三、梁柱自重
1、横向框架梁（600×300）：
0.25×（0.6-0.1）×25+（0.6-0.1）×0.02×20=3.95KN/m
2、纵向框架梁（600×300）：
0.25×（0.6-