某框架结构办公楼设计 毕业设计完整计算书.doc

某框架结构办公楼设计 作者姓名： 专业名称：土木工程 指导教师： 某框架结构办公楼设计 -i- 摘 要 本课题为某框架结构办公楼的设计，4 层，建筑面积约 3075.1m2，长 46.2m，宽 16.64m，高 15.4m。采用钢筋混凝土框架结 构。首先，根据设计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法，确定 结构计算简图，进行荷载和内力计算，绘制了相应的内力图；其次， 进行结构内力组合，确定结构控制截面的弯矩、剪力和轴力设计值。 最后，根据已经计算出的结构控制截面的内力值，对梁、板、柱等进 行配筋计算，并绘制了相应的结构施工图。同时，本文先进行手算再 采用 pkpm 软件进行电算，以保证计算的可靠性，并对计算结果对比、 分析的目的。 关键词：框架结构 内力 配筋 控制截面 。 某框架结构办公楼设计 -i- abstract the topic is the design of office building , four layers, the area of construction is about 3075.1m2, the length of the building is 46.2m, the width is 16.62m and the height is 15.4m. this building is reinforced concrete frame structure. first of all, according to architectural drawing of design, building material and method, determine schematic calculation, thus completing the load and internal forces calculation, drawing a map corresponding to the internal forces; secondly, proceed the structure internal force combination, determine the structure control sectional bending moment, shearing force and ax force design value. finally, according to already calculate structure control sectional internal force value, the beam, slab and columns, the foundation being reinforced, and the mapping of the corresponding structure construction plan. at the same time, this paper first hand calculation by computer software pkpm, to guarantee the reliability of computation, and comparative analysis of calculation results, the objective. keywords：frame construction, internal force, reinforcement, control section 某框架结构办公楼设计 -iii- 目 录 摘 要 i abstracti 目 录 ii 前 言 1 1 设计资料 2 1.1 工程概况 2 1.2 设计标高 2 1.3 抗震烈度 2 1.4 气象资料 2 1.5 工程地质资料 2 1.6 活荷载 2 1.7 屋面做法 3 1.8 墙身做法 3 1.9 门窗做法 3 1.10 所用材料 3 2 结构布置和计算简图 4 3 荷载计算 6 3.1 恒载计算 6 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值 6 3.1.2 楼面框架梁线荷载标准值 6 3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 7 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 7 3.2 活荷载计算 9 3.2.1 屋面活荷载 9 3.2.2 楼面活荷载 9 3.3 风荷载计算 10 3.4 地震作用计算 11 某框架结构办公楼设计 -iii- 3.4.1 重力荷载代表值计算 11 3.4.2 框架刚度计算 12 3.4.3 结构基本周期的计算 14 3.4.4 多遇水平地震作用标准值计算 14 3.4.5 横向框架弹性变形验算 15 4 内力计算 16 4.1 恒荷载作用下的内力计算 16 4.2 活荷载作用下的内力计算 19 4.3 风荷载作用下的内力计算 22 4.4 水平地震作用下的内力分析 24 5 内力组合 28 6 截面设计 29 6.1 梁的配筋计算 29 6.1.1. 边跨梁配筋计算 29 6.1.2 中跨梁配筋计算 31 6.2 框架柱配筋计算 31 6.2.1 框架柱的纵向受力钢筋计算 31 6.2.2 斜截面受剪承载力计算 34 7 楼板设计与计算 39 7.1 屋面板计算 39 7.1.1 荷载计算 39 7.1.2 按弹性理论计算 39 7.2 楼面板计算 40 7.2.1 荷载计算 40 7.2.2 按弹性理论计算 40 7.2.3 截面设计 41 8 楼梯设计 43 8.1 梯段板计算 43 8.1.1 荷载计算 43 8.1.2 截面设计 44 某框架结构办公楼设计 -iv- 8.2 平台板计算 44 8.2.1 荷载计算 44 8.2.2 截面设计 45 8.3 平台梁计算 45 8.3.1 荷载计算 45 8.3.2 内力计算 45 8.3.3 截面计算 46 结 论 47 致 谢 48 参考文献 49 附录 150 附录 251 附录 352 某框架结构办公楼设计 -1- 前 言 毕业设计大学四年最后的实践性演练，对我们的综合素质和毕业 后实际工作能力、适应社会能力的提高有着不可忽视的作用。在毕业 设计过程中，能系统化的运用头脑里的知识框架，充分调动工作积极 性，以及操作制图能力等。 本次设计为钢筋混凝土框架结构，其中主要包括建筑设计和结构 设计。遵循由建筑到结构，再到基础的设计过程。 建筑设计根据地形及周边环境，合理布置建筑总平面，综合考虑 各个部分的具体使用要求，统筹相互间的关系和位置，使建筑各部分 人流组织通畅，建筑流线简捷、明确，以取得良好的使用效果、景观 效果和经济效果。然后进行立面造型、剖面设计。 结构设计包括确定结构体系与结构布置、根据经验对构件初估、 确定计算单元计算模型及计算简图、荷载计算、内力计算、基础设计 等内容。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主， 辅以一些计算软件如 pkpm 的校正。设计时尽量做到安全、经济、适 用的要求。 通过本次毕业设计，涉猎了大量的知识，查阅资料的能力大大提 高，上机制图的能力也逐渐巩固，由于时间相对紧张，让自己能够更 加充分合理的利用时间，使自己能更加有信心面对将来的工作和学习， 做好迎接未来挑战的准备。 某框架结构办公楼设计 -2- 1 设计资料 1.1 工程概况 某框架结构办公楼的设计，4 层，建筑面积约 3075.1m2，长 46.2m，宽 16.64m，高 15.4m,采用钢筋混凝土框架 。 1.2 设计标高 1.3 抗震烈度 1.6 活荷载 1.7 屋面做法 室内设计标高0.00m，室内外高差 450mm。 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，类场地， 设计地震分组为第二组。 1.4 气象资料 夏季室外计算温度：34.5，绝对最高温度：40，冬季室外计算 温度：-9 ，绝对最高温度：-22 ，最大降雨量：300mm，基本风压： 0.45kn/m2，主导风向：冬季：西北，夏季：东南。基本雪压： 0.2kn/m2 ，最大冻深：500mm。 1.5 工程地质资料 地基允许承载力 r=90kn/m2，土类型为粉质粘土， 类场地，最 高地下水位：自然地面以下 1.2m；地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀。地 面粗糙度 b 类。 屋面活荷载 2.0/knm2，办公室楼面活荷载 2.0kn/m2，走廊楼面 活荷载 2.5kn/m2。 4 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 ，20 厚 1:3 水泥砂浆保护层 ， 水泥珍珠岩（最薄 40mm）2%找坡 ,100 厚憎水膨胀珍 珠岩,100 厚现浇楼板 ， 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 ,15mm 厚纸筋石灰 抹灰 。 某框架结构办公楼设计 -3- 1.8 墙身做法 1.9 门窗做法 1.10 所用材料 混凝土 c25： ， ；hpb235 级钢2m/n9.1cf 2m/n7.1tf 筋： ；hrb335 级钢筋： ， =0.55。2y/0f y30b外墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块：厚 240mm；内墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块：厚 240mm。门厅处为铝合金门窗，其他均为木门、铝合金窗。 某框架结构办公楼设计 -4- 2 结构布置和计算简图 结构平面布置如图 2.1 所示。各梁柱截面尺寸如下： 图 2.1 结构平面布置 边跨梁： ，取 ， 。m581270lh60h250mb 中跨梁： ，取 ， 。6l 4 纵向框架梁： ，取 ，350124lh0h 。250mb 柱: = ，cnfa 210843.5m2.9.01)26.3(42 某框架结构办公楼设计 -5- 取 。40mhb 板厚： ，取 。152l 10mh 结构计算简图如图 2.2 所示。底层层高为 4.15m，各梁柱构件的线 刚度经计算后列于图 2.2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的 作用，取 1（ 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩） 。02i ab、cd 跨梁： )m(1082.0.7/625.01 343eei bc 跨梁： )(.1./4.2 343i 上部各层柱： )(09.56/.01344eei 底层柱： )m(1/2344i 某框架结构办公楼设计 -6- 图 2.2 结构计算简图 注：图中数字为线刚度，单位:10 -4ecm3 某办公楼框架结构设计 -7- 3 荷载计算 3.1 恒载计算 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值 4 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 0.00410=0.04kn/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆保护层 200.02=0.4 kn/m2 水泥珍珠岩（最薄 40mm）2%找坡 0.1244=0.496 kn/m2 100 厚憎水膨胀珍珠岩 0.14=0.4 kn/m2 100 厚现浇楼板 250.1=2.5 kn/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kn/m2 15mm 厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kn/m2 屋面恒载 4.476 kn/m2 边跨(ab、cd)框架梁自重 0.250.625=3.75kn/m 梁侧粉刷 2（0.6.0.1）0.0217=0.34 kn/m 边跨框架梁总重 4.09 kn/m 边跨框架梁自重 0.250.425=2.5 kn/m 梁侧粉刷 2（0.4.0.1）0.0217=0.204 kn/m 中跨框架梁总重 2.704 kn/m 因此作用在顶层框架梁的线荷载为： m/kn09.4114cdabg m/704kn.214bcg/9.82.7622/3 3.1.2 楼面框架梁线荷载标准值 水磨石地面 0.65 kn/m2 100 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kn/m2 某办公楼框架结构设计 -8- 15mm 厚纸筋石灰抹底 0.01517=0.255 kn/m2 楼面恒载 3.405 kn/m2 边跨框架梁及梁侧粉刷 4.09 kn/m2 边跨填充墙自重 0.245.5（3.60.6）=3.3kn/m 填充墙粉刷自重 （3.60.6）0.02217=2.04 kn/m 中跨框架梁及梁侧粉刷 2.704 kn/m 因此作用在中间层框架梁的线荷载为： m/43kn.90.239.41cdabg m/704kn.1cbg 152/8.60.3 3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5 kn 边柱纵向框架梁粉刷 （0.40.1）20.024.217=0.8568 1000 高女儿墙自重 10.244.25.5=5.544 1000 高女儿墙粉刷 4.20.02172=2.856 框架梁传来屋面自重 4.22.14.4760.5=19.739 k 顶层边节点集中荷载 39.504dag 中柱纵向框架梁自重 0.250.44.225=10.5 n 中柱纵向框架梁粉刷 0.8568 纵向框架梁传来屋面自重 0.54.24.2/24.476=19.739 k 0.5(4.2+4.2-2.6)1.34.476=16.875 顶层中节点集中荷载： 47.9kn4cbg 3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 10.5 kn 边柱纵向框架梁粉刷 0.8568 铝合金窗自重 2.42.30.5=2.76 窗下墙体自重 0.93.80.245.5=4.5144 窗下墙体粉刷 0.90.022173.8=2.3256 k 某办公楼框架结构设计 -9- 窗边墙体自重 1.42.30.245.5=4.2504 kn 窗边墙体粉刷 1.40.0222.317=2.1896 框架柱自重 0.40.43.625=14.4 框架柱粉刷 0.920.023.617=1.1261 纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016 k 中间层边节点集中荷载 57.94dag 中柱纵向框架梁自重 10.5 n 中柱纵向框架梁粉刷 0.8568 内纵墙自重 （3.60.4）0.24.25.5= 14.784 k 墙粉刷 （3.60.4）0.022174.2=9.1392 扣除门洞重加上门重 -2.11(1.780.2)=-3.318 框架柱自重 14.4 框架柱粉刷 0.021173.6=1.224 kn 纵向框架梁传来楼面自重 0.54.24.2/23.405=15.016 0.5(4.2+4.22.6) 1.33.405=12.837 中间间层中节点集中荷载 47.9cbg 恒载作用下的计算简图如图 3.1 所示。 某办公楼框架结构设计 -10- 图 3.1 恒载作用下的计算简图 3.2 活荷载计算 3.2.1 屋面活荷载 2.1kn/m40.54cdabp1.3kn/m260.54bcp.0509.45.)-.(./. 3.2.2 楼面活荷载 8.4kn/m2.0cdabp6.5kn/m2.bcp.05 245k.18.3.)-4(5./. 活荷载作用下的结构计算简图如图 3.2 所示。 某办公楼框架结构设计 -11- 0zs图 3.2 活载作用下的计算简图3.3 风荷载计算风压标准值计算公式为 7( 3.1） 因结构高度 h=14.85m =58.48kn/mm 所以其属于第一类 t 型截面，则： 710.53709.148526201 hbfmcs 396.).()(5. ss 260 4m5139.348hfasys 选配钢筋 3 18（ ）27sa 斜截面受剪承载力计算 69kn.543k.187509.125.25.0 vbhfc 故截面尺寸满足要求。 69.n.37.7.0ft 故只需按构造配箍。选用双支箍 。 。2 某框架结构办公楼设计 -49- 结 论 通过本次毕业设计对自己大学四年所学知识系统的检验，了解到 了自己的很多不足的同时也获得了很多。 1在恒载、活载、风荷载、地震作用下，满足侧移要求。并且配 筋后的梁、柱、板、楼梯、基础等构件能抵抗荷载的破坏作用，都符 合要求；本工程满足建筑的安全性、耐久性和经济性等。 2在进行梁柱配筋计算时，要满足“强柱弱梁” 、 “强节点弱构件” 和“强剪弱弯”的要求。 3建筑高度越大、跨度越大，则质量越大。因此，地震对建筑结 构的影响就越大。 4多层框架结构中，风荷载对结构的影响较小，可以不考虑，而 在高层建筑中，风荷载的影响不可忽略。 5一般情况下，多层框架梁、柱的计算剪力都较小，在考虑地震 作用时，一般按抗震构造要求即可。 6用软件 pkpm 计算出的结果，其配筋要比手算的小，原因是 pkpm 考虑了空间整体作用。 某框架结构办公楼设计 -50- 致 谢 在本次毕业设计过程中，得到了游丽娟等老师的悉心指导和本组 同学的帮助，才得以顺利完成此计算书。几位老师经常到教室指导， 使我在计算过程中遇到的问题可以得到及时请教，遇到错误能及时为 我指出，并督促着我的进度，使我能够顺利并及时地完成任务。完成 毕业设计的同时，我也学到了许多新知识，为以后的工作打下良好的 基础。 在此设计即将结束时，我要感谢大学四年来所有的老师。感谢你 们教给我的一切知识。四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号， 但是我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的 求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论 文即将付梓之际，我的心情久久不能平静。我的论文是在我的指导老 师游丽娟老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从课题的选择到论文 的最终完成，在老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持。您治学 严谨，学士渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一个良好的精神 氛围。俗话说：授人以鱼不如授人以渔。在您的悉心指导下，我学会 了基本的思考方式，树立了正确的人生价值观。 还要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对学习的浓厚的兴趣， 让我在人生旅途中心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成 毕业论文提供了巨大的帮助与支持。在未来的日子里，我会更加努力 的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！同事也要感谢学院为我 提供良好的做毕业论文的环境和氛围。 最后再一次感谢所有在毕业论文中曾经帮助过我的良师益友和同 学。 某框架结构办公楼设计 -51- 某框架结构办公楼设计 -52- 参考文献 1 gb 50010-2002，混凝土结构设计规范 . 2 gb 50003-2001，砌体结构设计规范 . 5 gb 50011-2001，建筑抗震设计规范 . 4 gb 50010-2002，混凝土结构设计规范 . 5 马成松.建筑结构抗震设计.武汉：武汉工业大学出版社，2008. 6 程文瀼，颜德姮.混凝土结构设计原理.第四版.北京：中国建筑 工业出版社，2008. 7 程文瀼，颜德姮.混凝土结构与砌体结构设计.第四版.北京：中 国建筑工业出版社，2008. 8 林晨.建筑设计资料集.第二版.北京：中国建筑工业出版社出版， 1996. 9 国振喜，施岚青，孙培生.实用混凝土结构构造手册.第二版.北 京：中国建筑工业出版社出版，1993. 10 张文钟.公共建筑设计原理.第一版.北京：中国建筑工业出版社 出版，1985. 11 同济大学，东南大学，重庆大学.房屋建筑学，第四版.北京： 中国建筑工业出版社出版，2006. 12 高层建筑混凝土结构技术规程，jgj 3-2002，中华人民共和国 行业标准 13 mattock, a. h. et al. comparative study of prestressed concrete beams 120 (3),885-902 14 david. i. keli lan, yang aihua. project management strategy and implementation., china machine press, 2002 (the first edition) 15 lin,t.y. strength of ecmtinuous prestressed concrete beams under smile and repeated loads,aci j.1955,52,1037-1058 某框架结构办公楼设计 -53- 附录 1 框架梁内力组合表 风荷载 地震荷载 1.2 恒+1.4 活1.40.6 风 1.2 恒+1.40.7活1.4 风 1.2（恒+0.5 活）1.3 地震层 次 截面 位置 内 力 恒载 活载 左（-右） 左（-右） 左风 右风 左风 右风 左震 右震 1.35 恒 +1.40. 7 活 1.2 恒 +1.4 活 min max m -35.11 -4.59 2.20 21.89 -46.71 -50.41 -43.55 -49.71 -16.43 -73.34 -51.90 -48.56 -73.34 -16.431-1 截面 v 67.44 6.15 -0.57 -5.70 89.06 90.02 86.16 87.75 77.21 92.03 97.07 89.54 77.21 97.07 2-2 截面 m 79.22 6.88 0.19 1.96 104.85 104.53 102.07 101.54 101.74 96.64 113.69 104.69 96.64 113.69 m -52.20 -5.19 -1.82 -18.07 -71.43 -68.38 -70.27 -65.18 -89.25 -42.26 -75.56 -69.91 -89.25 -42.263-3 截面 v -73.17 -6.35 -0.57 -5.70 -97.17 -96.22 -94.83 -93.23 -99.02 -84.20 -105.00 -96.69 -105.00 -84.20 m -23.51 -1.37 1.15 11.33 -29.16 -31.10 -27.94 -31.16 -14.31 -43.76 -33.08 -30.13 -43.76 -14.314-4 截面 v 12.97 1.05 -0.89 -8.72 16.29 17.78 15.35 17.84 4.86 27.53 18.54 17.03 4.86 27.53 四 层 5-5 截面 m -16.34 -0.94 0.00 0.00 -20.92 -20.92 -20.53 -20.53 -20.17 -20.17 -22.98 -20.92 -22.98 -20.17 m -54.99 -16.52 6.27 55.15 -83.85 -94.38 -73.40 -90.96 -4.20 -147.60 -90.43 -89.12 -147.60 -4.201-1 截面 v 74.41 24.36 -1.66 -14.54 122.00 124.79 110.84 115.49 85.01 122.81 124.33 123.40 85.01 124.79 2-2 截面 m 70.06 29.32 0.46 4.12 125.50 124.73 113.45 112.16 107.02 96.31 123.31 125.11 96.31 125.50 m -62.53 -20.27 -5.35 -46.91 -107.91 -98.92 -102.39 -87.41 -148.18 -26.22 -104.28 -103.41 -148.18 -26.223-3 截面 v -76.94 -25.62 -1.66 -14.54 -129.59 -126.80 -119.76 -115.11 -126.60 -88.80 -128.98 -128.20 -129.59 -88.80 m -16.14 -6.60 3.54 30.93 -25.63 -31.58 -20.88 -30.79 16.88 -63.54 -28.26 -28.61 -63.54 16.884-4 截面 v 10.71 5.28 -2.72 -23.79 17.96 22.53 14.22 21.83 -14.91 46.95 19.63 20.24 -14.91 46.95 三 层 5-5 截面 m -10.23 -4.43 0.00 0.00 -18.48 -18.48 -16.62 -16.62 -14.93 -14.93 -18.15 -18.48 -18.48 -14.93 m -53.61 -17.88 11.10 83.12 -80.04 -98.69 -66.31 -97.39 33.00 -183.12 -89.90 -89.36 -183.12 33.001-1 截面 v 74.25 24.50 -2.94 -21.94 120.93 125.87 108.99 117.23 75.28 132.32 124.25 123.40 75.28 132.32 2-2 截面 m 71.19 27.85 0.80 6.10 125.09 123.75 113.84 111.60 110.07 94.21 123.40 124.42 94.21 125.09 m -62.14 -20.82 -9.51 -70.93 -111.70 -95.73 -108.29 -81.66 -179.27 5.15 -104.29 -103.72 -179.27 5.153-3 截面 v -77.11 -25.48 -2.94 -21.94 -130.67 -125.73 -121.62 -113.39 -136.34 -79.30 -129.07 -128.20 -136.34 -79.30 m -16.71 -5.96 6.33 46.99 -23.08 -33.71 -17.03 -34.75 37.46 -84.72 -28.40 -28.40 -84.72 37.464-4 截面 v 10.71 5.28 -4.87 -36.14 16.15 24.33 11.21 24.84 -30.96 63.00 19.63 20.24 -30.96 63.00 二 层 5-5 截面 m -10.80 -3.65 0.00 0.00 -18.07 -18.07 -16.54 -16.54 -15.15 -15.15 -18.16 -18.07 -18.16 -15.15 一 1-1 截面 m -48.43 -15.89 16.89 105.82 -66.17 -94.55 -50.04 -97.33 69.92 -205.22 -80.95 -80.36 -205.22 69.92 某框架结构办公楼设计 -54- v 73.76 24.30 -4.39 -27.55 118.84 126.22 106.18 118.47 67.28 138.91 123.39 122.53 67.28 138.91 2-2 截面 m 76.02 30.04 1.48 9.13 134.52 132.03 122.73 118.59 121.11 97.38 132.06 133.27 97.38 134.52 m -59.86 -19.99 -13.93 -87.56 -111.52 -88.12 -110.92 -71.92 -197.65 30.00 -100.40 -99.82 -197.65 30.003-3 截面 v -77.59 -25.68 -4.39 -27.55 -132.75 -125.37 -124.42 -112.13 -144.33 -72.70 -129.91 -129.06 -144.33 -72.70 m -19.31 -6.93 8.79 55.43 -25.49 -40.26 -17.66 -42.27 44.73 -99.39 -32.86 -32.87 -99.39 44.734-4 截面 v 10.71 5.28 -6.76 -42.64 14.57 25.92 8.56 27.49 -39.41 71.45 19.63 20.24 -39.41 71.45 层 5-5 截面 m -13.40 -4.81 0.00 0.00 -22.82 -22.82 -20.80 -20.80 -18.97 -18.97 -22.81 -22.82 -22.82 -18.97 附录 2 框架 a 柱内力组合表 风荷载 地震荷载 1.2 恒+1.4 活1.40.6 风 1.2 恒+1.40.7 活1.4 风 1.2（恒+0.5 活）1.3 地震层次 截面位 置 内 力 恒载 活载 左(-右) 左(-右) 左风 右风 左风 右风 左震 右震 1.35 恒 +1.40. 7 活 1.2 恒 +1.4 活 min max m -41.31 -5.40 2.20 21.98 -55.28 -58.98 -51.78 -57.94 -24.24 -81.39 -61.06 -57.13 -81.39 -24.248-8 截 面 n 106.94 8.35 0.57 5.70 140.50 139.54 137.31 135.71 140.75 125.93 152.55 14