建筑工程毕业设计--六层办公综合楼框架结构设计.doc

毕 业 论 文

六层办公综合楼框架结构设计

毕业论文任务书

毕业设计（论文）任务书，内容如下：

1、毕业论文题目：六层办公综合楼框架结构设计

2、毕业论文目的、内容及要求：
（1）屋面板及其次梁结构设计
（2）标准层次梁及楼板结构设计
（3）对⑨轴进行框架结构设计

3、主要参考文献：
［1］GB 50010-2002, 钢筋混凝土结构设计规范［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2005版：
［2］GB 50009-2001，建筑结构荷载规范［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2006版：
［3］GB 50010-2002，混凝土结构设计规范［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2006版：
［4］GB 50003-2002，砌体结构设计规范［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2002：
［5］GB /T50105-2001，建筑结构制图标准［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2001：
［6］GB 50011-2002，建筑抗震设计规范［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2002：
［7］JGJ 3-2002，建筑结构制图标准［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2002：
［8］04G101-3，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则及构造详图［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2004：
［9］混凝土结构[M]，东南大学、天津大学、同济大学等合编：中国建筑工业出版社，2008：
［10］GB /T50105-2001，建筑结构制图标准［S］．中华人民共和国建设部：中国建筑工业出版社，2001：

4、毕业设计（论文）工作进度计划：
年 月 日~ 年 月 日 （工作内容）
年 月 日~ 年 月 日 （工作内容）

本任务书于 2011 年 6月 11 日发出，毕业设计（论文）应于 2011 年 6 月 11 日前完成，由指导老师审阅后，提交毕业设计（论文）指导小组进行答辩。

指导教师 制定 年 月 日

毕业设计（论文）指导小组组长 审核 年 月 日

中 文 摘 要

本工程位于江苏省某市，是办公、商场综合楼，为永久性建筑物，共六层，首层为商场，层高4.8m，其余各层为办公用房，标准层层高3.6m，室内外高差为0.45 m。该建筑位于市商业中心，处在主干道交叉口东北方。
主要分为五个阶段：天面及标准层平面结构布置、风荷载和水平地震作用、竖向荷载下框架的内力计算、框架内力组合和配筋、绘制施工图。
第一阶段是天面及标准层平面结构布置，构件编号，初选构件截面尺寸及材料强度等级。
第二阶段是风荷载和水平地震作用（包括纵荷载）下框架弹性位移验算；风荷载作用下框架的内力计算；多遇地震作用下框架的内力计算。
第三阶段是竖向荷载下框架的内力计算。
第四阶段是框架内力组合及配筋，天面及标准层梁板内力计算及配筋。
第五阶段是整理计算书、抄正、绘制施工图。

关键词: 设计 结构 框架 D值法

Abstract

The design, which is a project, located the main road of Jiangsu Area, transportation convenience. On east side, there are a street and a market, the south is Luoyu Road, west and north side is developing ground, development the foreground is good. Comprise of three parts: The architectural design，structure design and shop schematic design.
The first part of design is about architectural design. According to architectural design basis as well as architectural design basic principle, carries on the function district to the structure, further determines the project the plane, the vertical surface as well as the section plane.
The second part of design is about structural design. Mainly is carries on the beam column section design. The concrete step is carries on a crosswise frame the structure computation and the design, namely in the definite computation diagram foundation, through obtains the beam column to the horizontal load and the vertical computation the most disadvantageous endogenic force combination, and take this as design basis determined the beam column the section size and required reinforcement in the area of cross section .Besides to beam column design, but also needs to design a stair and a independent foundation. When endogenic force computation in the vertical direction, we use iteration method; in the horizontal direction, we use D method. In addition to the parts calculated by hands, we adopt an architecture software PK-PM to calculate.

Key works: design structure frame D method

目 录

1 设计任务与条件概述 ……………………………………………………………………　1
1.1 设计项目 ……………………………………………………………………………… 1
1.2 建设地点 ……………………………………………………………………………… 1
1.3 气象、水文、地质资料 ……………………………………………………………… 1
1.4 设计任务及要求 ……………………………………………………………………… 1
1.5 梁柱截面尺寸的初步确定 …………………………………………………………… 1
2 结构选型与结构布置 …………………………………………………………………… 1
2.1 设计资料 ……………………………………………………………………………… 1
2.2 结构选型 ……………………………………………………………………………… 1
3 框架计算 ………………………………………………………………………………… 1
3.1 框架计算简图及梁柱线刚度 ………………………………………………………… 6
3.2 重力荷载代表值计算 ………………………………………………………………… 1
3.2.1首层荷载计算 …………………………………………………………………… 1
3.2.2二层荷载计算 …………………………………………………………………… 1
3.2.3三至五层荷载计算 ……………………………………………………………… 1
3.2.4顶层荷载计算 …………………………………………………………………… 1
3.2.5风荷载计算 ……………………………………………………………………… 1
3.3 风荷载作用下的位移验算 …………………………………………………………… 1
3.4 内力计算 ……………………………………………………………………………… 1
3.4.1恒荷载标准值作用下的内力计算 …………………………………………… 14
3.4.2活荷载标准值作用下的内力计算 …………………………………………… 14
3.4.3风荷载标准值作用下的内力计算 …………………………………………… 14
3.4.4内力组合 ………………………………………………………………………… 1
3.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 …………………………………… 1
3.5.1横向自振周期的计算 …………………………………………………………… 1
3.5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算 ………………………………………… 1
3.5.2.1结构等效重力荷载代表值Geq …………………………………………… 1
3.5.2.1计算水平地震影响系数a1 ………………………………………………… 1
3.5.2.3结构总水平地震作用标准值 ……………………………………………… 1
3.5.3水平地震作用下框架内力计算 ……………………………………………… 1
3.5.4多遇水平地震作用下的位移验算 ……………………………………………… 1
3.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ……………………………………………… 1
3.6.1计算单元的选择确定 …………………………………………………………… 1
3.6.2荷载计算 ………………………………………………………………………… 1
3.6.3内力计算 ………………………………………………………………………… 1
3.6.4梁端剪力和柱轴力的计算 ……………………………………………………… 1
3.6.5框架梁的内力组合 ……………………………………………………………… 1
3.6.6框架柱的内力组合 ……………………………………………………………… 1
3.6.7柱端弯矩设计值的调整 ………………………………………………………… 1
3.6.2柱端剪力组合和设计值的调整 ………………………………………………… 1

4 ⑨轴梁、柱截面配筋计算 ……………………………………………………………… 8
4.1 ⑨轴框架柱截面设计 …………………………………………………………………　8
4.2 ⑨轴框架梁截面设计 …………………………………………………………………　8
5 PKPM计算结果 …………………………………………………………………………… 1
结论 ………………………………………………………………………………………… 20
参考文献 …………………………………………………………………………………… 22
致谢 ………………………………………………………………………………………… 29

论文正文排版：
1、 换章时必须换页；
2、 所有标题及正文均为单倍行距；
3、 第一级标题用四号粗黑体，靠左，段前段后各0.5行；
4、 第二级标题用小四号粗黑体，靠左；
5、 第三级标题用五号粗黑体，靠左；
6、 结论、致谢及参考文献标题用四号粗黑体，居中，段前段后各0.5行，正文为五号宋体；
7、 正文中文用五号宋体，英文用五号Times New Roman体；
8、 图题、表格及其内文字用小5号宋体；
9、 页码及页眉页脚用小五号宋体。

1 设计任务及条件概述
1．1 设计项目
办公、商场综合楼结构设计
1．2 建设地点
本工程位于江苏省某市商业中心，处在主干道交叉口东北方。
1．3 气象、水文、地质资料
1．温度：
平均气温13-16℃，平均最高29℃，平均最低13.2℃。
最高气温39.8℃，最低气温-7.2℃。

2．主要风向：
风向常年北、东北风、夏季南、东南风，基本风压：0.55kN/mm2，设计基本地震加速度为0.1g，II类场地，设计地震分组为第三组。

3．雨雪条件
基本雪压：0.35 kN/mm2，雪荷载准永久值分区Ⅲ区。

4．工程地质条件：
4．1地震烈度：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，Ⅱ 类场地，设计地震分组为第二组，查建筑抗震设计规范等级表得抗震等级为三级。
4．2土壤冻结深度：－1.0m。
4．3 地面粗糙度类别：B类。
4．4地质资料：
编号
土体
名称
平均
厚度m

%

kN/m
e
Sx
C

压缩
系数
压缩摸量

kPa
I-I
素填土
1.23

I-II
粘土
0.78
32
16.8
0.9
75
12
18
0.42
2.07
80
2
粘土
5.05
30
17.8
0.82
96
18
19
0.48
9.57
200
3
粘土
6.22
24
18.6
0.78
95
24
20
0.41
9.17
220
5
未分化的岩石

1．4 设计任务及要求
1．屋面板及其次梁结构设计；
2．标准层次梁及楼板结构设计；
3．对⑨轴进行框架结构设计

1．5 梁柱截面尺寸的初步确定
① 梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8 ，本方案取1/12×7200=600mm，
截面宽度取600×1/2=300mm ,可得梁的截面初步定为b×h=300mm×600mm。

次梁截面高度一般取梁跨度的1/20至1/12，本方案截面宽度取1/20×7200≈400.。次梁截面宽度取0.36×1/2≈200mm。 可得次梁的初步定为b×h=200mm×400mm

②框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：

（1）柱组合的轴压力设计值 N=βFgen
注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.2，不等跨内柱取1.25，等跨柱取1.2.
F 按简支状态计算柱的负载面积([（水平左邻柱距+水平右邻柱距）/2] x[（竖直上邻柱距+竖直下邻柱距）/2]）
ge 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12-15kN/m2
n 为验算截面以上的楼层层数。

（2）Ac≥N/UNfc
注：UN为框架术轴压比极限值，本方案为三级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.9；
Fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3 N/mm2。

（3）计算过程：
①对于首层内柱：
N=βFgE n=1.2×（7.2+7.2）/2×4.8×13×6=1.2×7.2×4.8×13×6=3234.816（kN）
Ac≥N/UNfc =3234.816×103/0.9×14.3=251345.455（mm2）
取500mm×500mm
对于首层边柱：
N=βFgE n=1.3×（7.2+7.2）/2×4.8×13×6=1.3×7.2×4.8×13×6=3504.384（kN）
Ac≥N/UNfc =3504.384×103/0.9×14.3=272290.91（mm2）
取550mm×550mm

② 对于2层内柱：
N=βFgE n=1.2×（7.2+7.2）/2×（4.8+3.6）/2×13×6=1.2×7.2×4.2×13×5=2358.72（kN）
Ac≥N/UNfc =2358.72×103/0.9×14.3=183272.73（mm2）
取450mm×450mm

对于2层边柱：
N=βFgE n=1.3×（7.2+7.2）/2×（4.8+3.6）/2×13×6=1.3×7.2×4.2×13×5=2555.28（kN）
Ac≥N/UNfc =2555.28×103/0.9×14.3=198545.46（mm2）
取450mm×450mm

③ 对于3层及以上内柱：
N=βFgE n=1.2×（7.2+7.2）/2×（3.6+3.6）/2×13×6=1.2×7.2×3.6×13×4=1617.408（kN）
Ac≥N/UNfc =1617.408×103/0.9×14.3=125672.727（mm2）
取400mm×400mm

对于3层及以上边柱：
N=βFgE n=1.3×（7.2+7.2）/2×（3.6+3.6）/2×13×6=1.3×7.2×4.2×13×4=1752.192（kN）
Ac≥N/UNfc =1752.192×103/0.9×14.3=136145.455（mm2）
取400mm×400mm

第一章 结构选型及布置

一、设计资料

1． 工程概况:设计六层钢筋砼框架结构。主体结构高23.4m，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类。首层为商场，层高4.8m，其余各层为办公用房，标准层层高3.6m，室内外高差为0.45 m。具体情况可参见结构平面布置图2.2.1及剖面图2.2.2。
2.2.1
⑴ 基本风压：0.55kN/mm2，设计基本风震加速度为0.1g，II类场地，设计风震分组为第三组。
⑵ 基本雪压：0.35 kN/mm2，雪荷载准永久值分区Ⅲ区。
⑶ 地震烈度：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，Ⅱ 类场地，设计地震分组为第二组。
⑷ 土壤冻结深度：－1.0m。
⑸ 地面粗糙度类别：B类。
⑹ 地质资料：
编号
土体
名称
平均
厚度m

%

kN/m
e
Sx
C

压缩
系数
压缩摸量

kPa
I-I
素填土
1.23

I-II
粘土
0.78
32
16.8
0.9
75
12
18
0.42
2.07
80
2
粘土
5.05
30
17.8
0.82
96
18
19
0.48
9.57
200
3
粘土
6.22
24
18.6
0.78
95
24
20
0.41
9.17
220
5
未分化的岩石

⑺ 主要材料
HPB235、HRB335热轧钢筋：混凝土不超过C35，砌体均采用新型烧结砌块，砌块强度等级≥MU5.0，容重≤12.0kN/m3。

二、结构选型
1．结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。
2．屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚100mm。
3．楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚100mm。
4．楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。
5．天沟：采用现浇天沟。

第二章 框架计算

一、重力荷载代表值计算
1.屋面永久荷载标准值（上人）
防水层（刚性）30厚C20细石混凝土保护层 1.0 kN/m²
防水层（柔性）三毡四油 0.4 kN/m²
找平层：20厚水泥砂浆 0.020m×20 kN/m³＝0.4 kN/m²
隔热层：70厚沥青膨胀珍珠岩板 0.07 m×13 kN/m³＝0.91 kN/m²
找平层：20厚水泥砂浆 0.020 m×20 kN/m³＝0.4 kN/m²
找坡层：40厚C20细石混凝土 0.04m×25 kN/m³=1 kN/ m²
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10 m×25 kN/m³＝2.5 kN/m²
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02 m×20 kN/m³＝0.4 kN/m²
合计： 7.01 kN/m²

2.楼面标准值
15厚水磨石地面，20厚水泥砂浆打底 65*0.035=0.98kN/m²
结构层：60厚C10混凝土 0.06 m×22 kN/m³＝1.32 kN/m²
抹灰层：100厚碎石层 0.1 m×15 kN/m³＝1.5kN/m²
合计： 3.8 kN/m²

10厚水磨石地面，20厚水泥砂浆打底 0.65 kN/m²
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10 m×25 kN/m³＝2.5 kN/m²
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02 m×20 kN/m³＝0.4 kN/m²
合计： 3.55 kN/m²

3. 屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN/m2
楼面活荷载标准值 3.5 kN/m2
屋面雪荷载标准值 Sk=μr·so=1.0×0.35=0.35 kN/m2
(式中μr为屋面积雪分布系数)
4. 新型烧结砌块12.0kN/m³

5.首层恒荷载计算
5.1首层梁
梁自重
1）b×h＝300mm×600mm
主梁自重 25 kN/m3×0.3m×（0.6m－0.1m）＝3.75kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×[(0.6－0.1)×2＋0.3]m×20 kN/m³＝0.52 kN/m
合计： 4.27 kN/m
2）b×h＝200mm×500mm
次梁自重 25 kN/m³×0.20m×（0.5m－0.1m）＝1.5 kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×[(0.4－0.1)×2＋0.20]m×20 kN/m³＝0.32kN/m
合计： 1.82 kN/m

类别
长度（m）
截面（mm×mm）
线密度（kN/m）
总重（kN）
主梁
337
300×600
4.27
1438.99
次梁
38
200×400
1.82
69.16

5.2首层柱
柱自重
①b×h＝550mm×550mm
首层单柱自重 25 kN/m³×0.55m×0.55m＝7.56 kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×0.4m×4×20 kN/m³＝0.14 kN/m
合计： 8.2kN/m
类别
计算高度(mm)
截面（mm×mm）
线密度（kN/m）
数量（根）
总重（kN）
首层柱
5850
550×550
8.2
39
1871.4

5.3首层外墙自重
位置
外墙砌块面积（㎡）
门窗面积（㎡）
水刷石外墙及水泥粉刷内墙面面积（㎡）
1-14/H
（（50.64+0.24-0.55*11）*(4.7-0.6)-89.22）
89.22
94.58
1-14/E
（（36+0.12-0.55*5）*(4.7-0.6)-82.92）
82.92
53.90
11-14/A
（（14.4+0.24-0.55*3）*(4.7-0.6)-37.26）
37.26
16.00
E-H/1
（（14.4+0.24-0.55*3）*(4.7-0.6)-18.63）
18.63
34.63
A-E/11
（（14.4+0.24-0.55*3）*(4.7-0.6)-37.26）
37.26
16.00
A-H/14
（（29.04+0.24-0.55*6）*(4.7-0.6)-55.89）
55.89
50.63

外墙砌块：（94.58+53.9+16+34.63+16+50.63）×0.24m×12N/m³＝1012.66kN
窗 （89.22+82.92+32.26+18.63+37.26+55.89）×0.45 kN/m²＝142.28kN
水刷石外墙面 265.74×0.5 kN/m²＝132.87 kN
水泥粉刷内墙面 265.74×0.36 kN/m²＝95.67kN
合计： 1136.15kN

5.4首层内墙自重

位置
内墙砌块面积（㎡）
门窗面积（㎡）
水泥粉刷内墙面面积（㎡）
H-G/2
（（7.2-0.55）*(4.7-0.6)）
0
27.27
H-G/1/11
（（7.2-0.55）*(4.7-0.6)）
0
27.27
H-G/12
（（4.8*(4.7-0.6)）
0
19.68
H-G/13
（（7.2-0.55）*(4.7-0.6)-9.45）
9.45
17.82
H-G/1/13
（（7.2-0.55）*(4.7-0.6)）
0
27.27
1/11-13
（（3.6*2）*(4.7-0.6)）
0
29.52

内墙砌块： （27.27+27.27+19.68+17.82+27.27+29.52）×0.24m×12N/m³＝428.63kN
门 （1.89）×0.15 kN/m²＝0.28kN
水泥粉刷内墙面 148.83×2×0.36 kN/m²＝107.16kN
合计： 536.07kN

5.5首层楼板恒、活荷载计算（楼梯间按楼板1.3倍计算）
面积：（50.64+0.24）*（7.2*2+0.24）+（7.2*2+0.24）*2=774.16㎡
楼板恒载：3.8*774.16=2937.94 kN
活载：3.5*774.16=1354.78 kN
梁柱恒载：1583.56+1964.97=3548.5 kN
墙及门窗恒载：1166.11+575.86=1741.96 kN

6.2-6层恒荷载计算
6.1 2-6层梁
梁自重
1）b×h＝300mm×600mm
主梁自重 25 kN/m³×0.3m×（0.6m－0.1m）＝3.75kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×[(0.6－0.1)×2＋0.3]m×20 kN/m³＝0.52 kN/m
合计： 4.27 kN/m
2）b×h＝200mm×400mm
次梁自重 25 kN/m³×0.20m×（0.4m－0.1m）＝1.5 kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×[(0.4－0.1)×2＋0.20]m×20 kN/m³＝0.32kN/m
合计： 1.82 kN/m
类别
长度（m）
截面（mm×mm）
线密度（kN/m）
总重（kN）
主梁
1685
300×600
4.27
7194.95
次梁
694
200×400
1.82
1263.08

6.2 2-6层柱
柱自重
b×h＝450mm×450mm
2-6层单柱自重 25 kN/m³×0.45m×0.45m＝5.06 kN/m
抹灰层：20厚水泥砂浆 0.02m×0.45m×4×20 kN/m³＝0.72 kN/m
合计： 5.78 kN/m
类别
计算高度(mm)
截面（mm×mm）
线密度（kN/m）
数量（根）
总重（kN）
2-6层柱
3600
450×450
5.78
156
3247.45

6.3 2-6层外墙自重

位置
外墙砌块面积（㎡）
门窗面积（㎡）
水刷石外墙及水泥粉刷内墙面面积（㎡）
1-14/H
（（50.64+0.24-0.55*11）*(3.6-0.6)-88.2）*4
88.2
185.16
1-14/E
（（36+0.12-0.55*5）*(3.6-0.6)-63）*4
63
148.44
11-14/A
（（14.4+0.24-0.55*3）*(3.6-0.6)-24.78）*4
24.78
56.76
E-H/1
（（14.4+0.24-0.55*3）*(3.6-0.6)-3.78）*4
3.78
140.76
A-E/11
（（14.4+0.24-0.55*3）*(3.6-0.6)-23.31）*4
23.31
62.64
A-H/14
（（29.04+0.24-0.55*6）*(3.6-0.6)-33.39）*4
33.39
178.2

外墙砌块：（185.16+148.44+56.76+140.76+62.64+178.2）×0.24m×12N/m³＝1012.66kN
窗 （88.2+63+24.78+3.78+23.31+33.39）×0.45 kN/m²＝2223.24kN
水刷石外墙面 771.96×0.5 kN/m²＝385.97 kN
水泥粉刷内墙面 771.96×0.36 kN/m²＝277.91kN
合计： 2993.54kN

6.4 2-6层内墙自重
位置
内墙砌块面积（㎡）
门窗面积（㎡）
水泥粉刷内墙面面积（㎡）
H-E/2、3、4、7、8、9、11、13
（（7.2-0.55+4.8-0.24）*(3.6-0.6)）*8
0
269.04
H-G/5、6
（（4.8-0.24）*(3.6-0.6)）*2
0
27.36
H-G/10、1/11、1/13
（（7.2-0.24）*(3.6-0.6)）*3
0
62.64
H-G/12
（（4.8-0.24）*(3.6-0.6)）
0
13.68
1/11-13/H-G
（（3.6-0.24）*(3.6-0.6)）
0
10.08
10-13/H-G
（（10.8-0.24）*(3.6-0.6)）
2.94
28.74
1-14/G
（（39.6-0.5*7）*(3.6-0.6)）
22.47
85.83
1-14/F
（（50.64-0.24）*(3.6-0.6)）
19.32
131.88
11-14/E、D、C、B
（（5.2+7.2）*(3.6-0.6)）*4
0
148.80
E-A/12、13
（（3.6*4*2）*(3.6-0.6)）*4
22.05
323.55

内墙砌块： （269.04+27.36+62.64+13.68+10.08+28.74+85.83+131.88+148.8+323.55）×0.24m×12N/m³×4＝4406.4kN