本科毕业设计--办公楼设计土木工程.doc

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武汉理工大学毕业设计（论文）

武汉理工大学
毕业设计（论文）任务书
课题名称：
学 院：
专业班级：
姓 名：
学 号：
毕业设计（论文）的工作内容：
建筑物位于湖北省武汉市市区，建筑规划总平面见设计指导书，本设计内容为综合办公大楼建筑设计。其主干道为马向路。建筑物的总层数控制在5层，其总高度控制在20.25m；总建筑面积为4959.00㎡，根据具体情况可适当调整。
结构设计与计算内容包括：荷载计算；计算简图、内力分析、内力组合及变形验算；梁、板、柱截面设计及构造措施；基础设计；楼梯设计（可任选一部楼梯）。
图纸内容及要求包括：10～12张A1图纸（其中一半为CAD计算机绘图，不含建筑方案设计说明和结果设计方案说明），包括总平面图；平面图、立面图和剖面图；首层平面图、标准层平面图、正立面图、侧立面图不少于2个；剖面图1个；建筑节点详图；主外墙大样图1个，节点大样图3～4个；基础平面布置及基础配筋详图；结构平面布置及部分结构节点构造详图；梁、板、柱配筋图及构造详图；楼梯结构布置及配筋详图。
论文设计说明书包括任务书、中文和外文文摘、目录、文献综述、建筑设计说明书、结构设计说明书、英文资料翻译等内容。
起止时间：
2013年2月16日至2013年6月8日共17周

XXX办公楼设计

摘要
.
本工程为XXX办公楼工程，采用框架结构，主体为5层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类场地。基本风压为，基本雪压为0.45KN/m，楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。
本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响结构设计的各种因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。
本设计主要进行了结构方案中横向框架抗震设计。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，进而求出水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着进行竖向荷载（恒载及活荷载）作用下结构内力的计算，再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、楼梯板、平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋设计，本设计采用柱下独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。
整个结构在设计过程中，严格遵循相关专业规范的要求，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，实用、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、结构配筋

XXXX Office Building

Abstract

This works for the XXX Office Building Framework structure for a five-story main ,in the region earthquake indensity of 7 degrees near Lan site classification as Class Ⅱ venues.Led to the southwest direction ,the basic Pressure 0.35 KN/m ,basic snow pressure 0.45 KN/m .Floor roof were using cast-in-place reinforced .
The design and implement“practical security economic aesthetic”,the design principles.With the architectural design,design seriously consider the influencp of the various factors .According to the structural and architectural detail and the overall relationship.
The design of the main structure of the program horizontal framework seismic design.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 size, 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 thebest safety results of the reinforcement and Mapping.In addition,the structure of the program indoor staircase design.Completion of theplatform boards,boards of the ladder,platform beam component and the reinforcement of internal forces calculation and construction mapping.On the floor reinforcement calculation,the use of Independent foundation
design,foundation for the force and reinforcement calculation.
The whole structure of the design process,in strit compliance with the relevant professional standar,reference to releveant information and the latest national standards and specifications,anddesign 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 basic of the construction.

Key Words:Frame Structure,Seismic Design,Load Calculation,Internal force calculation,Structure reinforcement

目录
文献综述………………………………………………………….8.
第一章 设计基本资料……………………………………………13
第二章 结构布置及计算简图……………………………………15
§2.1结构布置及梁、柱截面尺寸的初选…………………15
§2.1.1梁柱截面尺寸初选………………………………15
§2.1.2结构布置…………………………………………17
§2.2框架计算简图……………………………………………18
§2.3框架梁柱的线刚度计算………………………………..18
§2.3.1横梁线刚度计算………………………………. 18
§2.3.2柱的线刚度计算……………………………….19
第三章 重力荷载代表值的计算…………………………………20
§3.1荷载计算………………………………………………..20
§3.1.1屋面及楼面恒荷载计算……………………….20
§3.1.2屋面及楼面活荷载计算……………………….21
§3.1.3梁、柱、墙、门窗重力荷载计算…………….22
第四章 横向框架梁柱的线平均刚度及框架侧移刚度计算……24
§4.1梁柱的线平均刚度比……………………………………24
§4.2横向框架的侧移刚度……………………………………25
§4.3竖向荷载作用下内力计算…………………………………26
第五章 横向水平荷载作用下的框架内力计算…………………31
§5.1水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算…31
§5.1.1墙自重………………………………………….31
§5.1.2梁、柱、墙、板、门窗重力荷载标准值汇总.34
§5.1.3集中于各楼层处的重力荷载代表值………36.
§5.1.4 风荷载作用下的内力
§5.2水平地震作用下框架内力及侧移计算…………………37
§5.2.1横向自振周期计算…………………………….37
§5.2.2水平地震作用计算…………………………….38
§5.2.3水平地震作用下框架内力计算……………….40
第六章 竖向荷载作用下的内力计算……………………………46
§6.1框架结构的荷载计算…………………………………..46
§6.1.1板的荷载与配筋计算………………………….46
§6.2荷载作用下的框架内力计算……………………………51
§6.2.1恒、活荷载作用下框架的弯矩计算………….51
第七章 框架结构的内力组合……………………………………62
§7.1框架结构梁内力组合…………………………………..62
§7.2框架结构柱内力组合…………………………………..63
§7.2.1框架结构柱的内力组合……………………….64
第八章 框架柱截面配筋计算……………………………………67
§8.1框架梁截面设计………………………………………..67
§8.1.1框架梁正截面设计…………………………….67
§8.1.2框架梁斜截面设计…………………………….71
§8.2框架柱截面设计………………………………………..76
§8.2.1框架柱正截面设计…………………………….76
§8.2.2框架柱斜截面设计…………………………….80
第九章 楼梯计算…………………………………………………87
§9.1设计参数…………………………………………………88
§9.2楼梯板计算……………………………………………..88
§9.3平台板计算……………………………………………..88
§9.4平台梁计算……………………………………………..90
第十章 基础计算…………………………………………………90
§10.1设计资料……………………………………………….90
§10.2柱独立基础设计……………………………………….91
§10.2.1初步确定基础底面设计…………………….92
§10.2.2地基承载力计算…………………………….92
§10.2.3冲切计算…………………………………….92
§10.2.3配筋计算…………………………………….93
§10.3柱联合基础设计……………………………………….95
§10.3.1初步确定基础底面设计…………………….95
§10.3.2地基承载力计算…………………………….95
§10.3.3冲切计算…………………………………….95
§10.3.3配筋计算…………………………………….95
英文及译文……………………………………………………….97
致谢……………………………………………………………….104
参考文献………………………………………………………….105

结构计算书
第一章 设计基本资料
§1.1 初步设计资料
一．工程名称：宏中置地办公楼设计
二．工程概况：建筑4959.00㎡，建筑总高度20.25m，大楼为五层
三．现对风向：基本风压0.45
四．雨雪条件: 雪荷载0.45
五. 水文资料：经勘测发现地下水稳定水位距地坪-6m以下
六．地质条件：
1.地震烈度：本工程地震烈度为7度
2.地质资料：土层深度由自然地坪算起，建筑场地类别：Ⅱ类场地土见表1-1
表一：建筑地层一览表（标准值）
序号
岩土分类
土层深度
厚度范围
地基承载力标准值
重度
1
填土层
0.3-0.5
0.2
70
16
2
粘土层
0.5-0.8
0.3
130
19
3
卵石层
4.0-5.0
4-5
350
20
4
砂夹卵石层
未钻穿

七．材料使用：
1.混凝土：梁柱板均采用C30混凝土
2.钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB235
3.墙体：
a.外纵墙采用300厚灰沙砖（18 ），一侧墙体为水刷石墙面
（0.5 ），一侧为20厚抹灰（17 ）
b.内隔墙采用240厚灰砂砖（18 ），两侧水泥粉刷（0.36 ）
c．卫生间隔墙采用100厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（5.5 ）两侧贴瓷砖（0.5 ）
4．窗：绝采用铝合金玻璃窗（0.35）
5. 门：除大门为玻璃门（0.45），办公室均为木门（0.2）
八．建筑使用要求
本建筑为五层，建筑面积4959.00㎡左右，主要为办公使用。需要设计的功能场所及房间有办公室，会议室，计算机中心用房2间，面积60-70m2，五层设管理房1间，设备用房1间，电梯和楼梯按建筑和防火规范要求设置。
§1.2结构选型
一．结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系
二．屋面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，刚柔性结合的屋面。
三．楼面结构：采用现浇混凝土肋型楼盖，板厚120mm
四．楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯

第2章 结构布置及计算简图

§2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选
§2.1.1梁柱截面尺寸初选
主体结构共5层，层高为首层3.9，其他层3.6m，内外墙的做法：外墙300厚，内墙240厚加气混凝土砌块。门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。
板厚取120 mm：mm
一. 梁截面尺寸的估算：
1.AB，CD跨
⑴主梁：L=8100mm及6600mm，取8100mm计算
取700㎜
，取300㎜
故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=300㎜×700㎜
(2).次梁：L=7800mm，
取600mm
取250mm
故次梁的界面尺寸为250mm×600mm
2.BC跨
⑴主梁：L=2700㎜
取500mm
,取300mm
故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=300㎜×500㎜
层数
混凝土强度等级
横梁（b×h）
纵梁(b×h)
次梁(b×h)
AB,CD跨
BC跨
1~5
C30
300×700
300×500
300×700
300×700
250×600
250×600

二.柱截面尺寸的估算

柱截面尺寸
底层柱尺寸 由公式 ：

式中：
——轴压比取1.0；
——轴压比增大系数，本设计取=1.0；
F——柱的荷载面积；
——单位建筑面积上重力荷载值，近似取12-15 kN/m2；
n——验算截面以上楼层层数。
对于顶层中柱：

边长≥
所以，取中柱和边柱尺寸相同 500×500 。
根据以上计算结果，并考虑其他因素，本设计中所有柱子截面尺寸都取500mm500mm。
非计算单元的内梁截面尺寸初估方法如上，计算从略。

§2.1.2 结构布置
注：梁的尺寸：
L1=300㎜×700㎜
L2=300㎜×500㎜
边柱、内柱的尺寸均为：500㎜×500㎜

§2.2框架结构的计算简图

图2-3 框架结构梁，柱尺寸
注：
室内外高差0.45m,基础埋深0.5m,
则底层计算高度 h=0.45+0.5+3.9=4.85m

§2.3 框架梁柱的线刚度计算
框架梁柱的相对线刚度如图2-4所示，作为计算各节点弯矩分配的依据。在框架结构中，现浇楼板的可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效线刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对边框架取 对于中框架取（为梁的截面惯性矩）

梁采用C30混凝土，

§2.31 横梁线刚度计算
AB及CD跨梁：

BC跨梁：

§2.31 柱的线刚度计算

二～五层：
底层：

令二～五层，则其余各杆柱的相对线刚度为：

底层：

由此可知框架相对线刚度如图2-4所示：

图2-4框架梁柱的相对线刚度

第3章 重力荷载代表值的计算
§3.1荷载计算
§3.11屋面及楼面恒荷载计算
一.屋面
水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0KN/㎡
防水层（柔性）三毡四油油铺小石子 0.4 KN/㎡
找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20＝0.3 KN/㎡
找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20＝0.3 KN/㎡
找坡层：40厚水泥石灰砂浆3‰找平 0.04m×14＝0.56 KN/㎡
保温层：80厚矿渣水泥 0.08m×14.5＝1.16KN/㎡
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25＝3.0KN/㎡
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17＝0.17KN/㎡
合计 6.89 KN/㎡

二.各层走廊楼面：水磨石楼面：
10㎜面层
20㎜水泥砂浆打底 0.65 KN/㎡
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25＝3.0KN/㎡
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17＝0.17KN/㎡
合计： 3.82 KN/㎡

三.标准层楼面：大理石楼面
大理石面层，水泥砂浆擦缝
30厚1：3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 1.16KN/㎡
水泥浆结合层一道
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25＝3.0KN/㎡
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17＝0.17KN/㎡
合计： 4.33 KN/㎡

四.楼梯，水泥砂浆楼面
构造层： 0.5KN/㎡
结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25＝3.0KN/㎡
抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17＝0.17KN/㎡
合计： 3.67 KN/㎡

§3.1.2．屋面及楼面活荷载计算

一. 根据《荷载规范》查得 ：
不上人屋面： 0.5KN/㎡
楼 面： 2.0KN/㎡(办公楼)
走 廊: 2.5KN/㎡
二.雪荷载
基本雪压=0.45KN/㎡
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.

§3.1.3．梁、柱、墙、门窗重力荷载的计算

一.梁自重：

1.边横梁： b×h=300㎜×700㎜
梁自重： 25×0.3m×(0.7m-0.12m)=4.35 KN/m
抹灰层10厚混合砂浆：
0.01m×[(0.7m-0.12m)×2+0.25m]×17=0.240KN/m

合计： 4.59 KN/m

2．中横梁： b×h=300mm×500mm
梁自重： 25 ×0.3m×(0.5m-0.12m)=2.85KN/m
抹灰层10厚混合砂浆
0.01m×[(0.5m-0.12m)×2+0.25m]×17=0.17 KN/m

合计：
3.02KN/m

3.次梁： b×h=250mm×600mm
梁自重： 25×0.25m×(0.60m-0.12m)=3.00KN/m
抹灰层10厚混合砂浆
0.01m×[(0.6m-0.12m)×2+0.25m]×17=0.2057 KN/m

合计：
3.206KN/m

4.基础梁： b×h=250㎜×500㎜
梁自重： 25 ×0.25m×0.5m=3.125KN/m

二.柱自重：

1.柱： b×h=500mm×500mm
柱自重： 25 ×0.5m×0.5m=6.25KN/
抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m×0.5m×4×17=0.34KN/m

合计： 6.59 KN/m

三.外纵墙自重：
标准层
纵墙：
[(3.6-0.7)x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]=79.33KN
铝合金窗： 1.8x1.8x2x0.35=2.268KN
贴瓷砖外墙面：
[3.6x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]x0.5=9.9KN
水泥粉刷那墙面：
[3.6x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]x0.36=7.128KN

合计：
98.63KN
首层：
纵墙 [(4.85-0.6)x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]x0.3x18=132.54KN
铝合金窗： 1.8X1.8X2X0.35=2.268KN
贴瓷砖外墙面：
[3.9x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]x0.5=11.00KN
石灰粗沙刷那墙面：
[3.9x(7.8-0.5)-1.8x1.8x2]x0.36=7.92KN
合计：
153.73KN

四.内墙自重：
标准层
纵墙：
[(3.6-0.6)x(7.8-0.5)-1x2.1x2]x0.24x18=76.46KN
铝合金窗： 1x2.1x0.2=0.84KN
水泥粉刷内墙面： [(3.6-0.6)x(7.8-0.5)-1x2.1x2]x2x0.36=12.74KN
合计： 90.04KN

首层：
纵墙： [(4.85-0.6)x(7.8-0.5)-1x2.1x2]x0.24x18=115.88KN
水泥粉刷内墙面：
[(3.9-0.6)x(7.8-0.5)-1x2.1x2]x2x0.36=14.32KN
铝合金窗：
1x2.1x2x0.2=0.84KN

合计： 131.04KN

五.内隔墙自重：
标准层：
内隔墙：
AB: (3.6-0.7)x(8.1-0.5)x0.24x18=95.21KN
CD: (3.6-0.7)x(6.6-0.5)x0.24x18=76.42KN
水泥粉刷内墙面：
AB: (3.6-0.7)x(8.1-0.5)x2x0.36=15.87KN
CD: (3.6-0.7)x(6.6-0.5)x2x0.36=12.74KN

合计： AB: 111.08KN
CD: 89.16KN

首层：
内隔墙：
AB:(4.85-0.7)x(8.1-0.5)x0.24x18=136.25KN
CD:(4.85-0.7)x(6.6-0.5)x0.24x18=109.36KN
水泥粉刷内墙面：
AB: (3.9-0.7)x(8.1-0.5)x2x0.36=17.51KN
CD: (3.9-0.7)x(6.6-0.5)x2x0.36=14.05KN

合计： AB: 153.76KN
CD: 123.41KN

第4章 框架侧移刚度的计算横向框架梁柱的线刚度计算
及竖向荷载作用下内力计算
§4.1梁柱的线平均刚度比

一.首层
(4-1)
(4-2)
由公式（4－1）、（4－2）可求梁柱线刚度为：
1. B,C柱线刚度为： B:
C:

B: KN/m

C: KN/m

2. A,D柱线刚度为：A:
D:

A:
D:

A: KN/m
D:
二．标准层：
(4-3)
(4-4)
由公式（4－3）、（4－4）可求梁柱线刚度为：
1. B,C梁柱的线刚度为：B:
C:

故横向框架的侧移刚度见表4－1，4－2

横向框架首层D值

A轴柱
0.57
9363.29
B轴柱
0.735
12073.72
C轴柱
0.699
11482.35
D轴柱
0.607
9971.08

42890.44KN/m

横向框架2-5层D值

A轴柱
0.355
14265.74
B轴柱
0.403
16194.63
C轴柱
0.424
17038.52
D轴柱
0.403
16194.63

63693.52KN/m

§4.2竖向荷载作用下内力计算
4.21 框架结构荷载计算
板传荷载计算，计算单元见下图所示：由于楼板为整体现浇，每板上荷载传与相邻梁。

一， AB(CD)轴间框架梁
屋面板传荷载
恒载6.89KN/x2.025mx5/8x2=17.44KN/m （AB)
6.89KN/x3.3x5/8=14.21KN/m (CD)
活载
0.5x2.025x5/8x2=1.27KN/m （AB)
0.5x3.3x5/8=1.03KN/m （CD)

楼面板传荷载
恒载 4.33x2.025x5/8x2=10.96KN/m (AB)
4.33x3.3x5/8=8.9KN/m (CD)
活载 2.0x2.025x5/8x2=5.06KN/m (AB)
2.0x3.3x5/8=4.13KN/m （CD)

A~B(C~D) 轴间框架梁均布荷载为
屋面梁恒载=主梁自重+均布荷载=4.59KN/m+17.44KN/m=22.03（AB)
=4.59KN/m+14.21KN/m=18.8（CD)
活载=1.27KN/m （AB)
=1.03KN/m （CD)

楼面梁恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=4.59+10.96=15.55KN/m （AB)
=4.59+8.9=13.49KN/m （CD)
活载=5.06KN/m （AB)
=4.59KN/m （CD)

二 A,D轴柱纵向集中荷载计算
A轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载
=8.17x7.8+4.59x（7.8-0.5）+6.89x7.8x2.7x1/2
=63.73+33.51+72.55=169.78KN
顶层柱活载=板传荷载
=0.5x7.8x2.7x1/2
=5.27KN
标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=98.63+4.59x（7.8-0.5）+4.33x7.8x2.7x1/2
=177.73KN
标准层活载=板传荷载
=2x7.8x2.7x1/2=21.06KN
D轴柱纵向集中荷载计算
顶层柱荷载=女儿墙++梁自重+板传荷载
=8.17x7.8+4.59x(7.8-0.5)+6.89x7.8x2.2x1/2
=63.73+33.51+59.12=156.35KN
顶层柱活载=0.5x7.8x2.2x1/2=4.29KN
标准层恒载=外纵墙+梁自重+板传荷载
=98.63+4.59x(7.8-0.5)+4.33x7.8x2.2x1/2
=169.29KN
标准层活载=2x2.2x7.8x1/2=17.16KN
B轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱恒载=梁自重+板传荷载
=4.59x(7.8-0.5)+6.89x