电视机元件厂办公大楼 毕业设计.docx

选题报告 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计进一步巩固了基本理论知识和专业知识，培养综合应用大学阶段所学知识的能力。本组毕业设计题目为电视机元件厂办公大楼，在毕业设计前，我温习了结构力学、混凝土结构、建筑结构抗震设计等书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、建筑设计资料集、建筑结构荷载规范、混凝土结构设计规范等规范。在毕业设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕业设计后期，主要进行手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。对于框架结构，它是有钢筋混凝土梁、柱、节点及基础为主框架，加上楼板、填充墙、屋盖组成的结构形式，楼板和横梁连在一起，横梁和柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，力的传递路线比较明确。对于整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构。框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因房屋布局和空间使用要求等原因，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。墙体是填充墙，仅起围护和分隔作用，所以框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑物的内外墙处理十分灵活，应用范围很广，因此能为建筑提供灵活的使用空间。在结构受力性能方面：框架结构构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，所以框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。因此，根据框架结构的自身特点，在进行建筑、结构设计时，国际上流行采用“三统一”的原则，即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使办公楼根据人们的需要和功能要求实行相对任意分割，不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约；统一层高可使楼房采光效果好，空气流通顺畅，读者来往便利，布局安排合理，水平运输畅通无阻，有利于使用功能的相互替代；统一荷载，打破了会议室和其他部门之间的明显界限。在这个总原则的指导下，我们要考虑以下几个方面的问题：首先，在体系的选择方面：由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框剪结构。在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。其次，在建筑设计方面：要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照“三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。最后，在结构设计方面：首先根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。进行变形验算。进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。此外，在设计中涉及到很多计算机软件，如 office中的word、excel，绘图软件autocad和天正，结构计算的pkpm及等软件，通过对这些软件的应用，更能提高我们对计算机的应用能力，真正达到学以致用，理论与实践相结合的目的。这对每个土木工程专业的毕业生来说，是一个挑战，也是一次机会，我们用它来检查和提高我们对基础理论和专业知识的理解、掌握程度及综合应用的实践能力。这也是本毕业设计研究的目的和意义所在。摘 要本次毕业设计是一幢电视机元件厂办公大楼设计，包括建筑设计、手算一榀框架计算书和结构设计三部分。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。着重解决了建筑物与周围环境、建筑物及各种细部构造，最终确定设计方案，画出建筑施工图。手算一榀框架计算书是在整个框架中选择具有代表性的一榀框架进行荷载及内力的计算，并考虑非抗震与抗震进行内力组合及截面配筋计算。可用于与电算结果比较和校对。结构设计是在建筑初步设计的基础上确定结构方案，选择合理的结构体系，进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。结构计算包括荷载计算、内力分析及组合和截面设计，并绘制相关的结构施工图。本工程为电视机元件厂办公大楼，在总体规划设计时，考虑到场地要求、绿化设施、其他功能要求，以及周围建筑物的影响，设计时采用l型。设计时考虑了适用、安全、经济、使用的设计原则，空间布局合理。【关键词】抗震；结构；内力abstract this design is a office building of tv components factory, it includes three parts-architecture design, through the calculation of a frame and structure design.in the architecture design and structure designing the architecture design, i compressively consider the base averment using faction, structure type, construction building materials equipment architecture economy and architecture economy and architecture art actthen i mainly solve using in this building and coordination between inside and outside conditions.in the calculation of a frame is selecte a represent frame in the whole frame which for load force and internal force,and the non-seismic and anti-seismic stake will be consider for internal force and reinforcement.these can be used for proofreading comparised with numerical results.in the structure design, determine the structure design based on architecture first design. select the right structure type. precede structure arrangement and sizes of structure components to calculate. all work about calculation including load estimation deform test. mechanics analysis and selection design. in the end, drawing all the blueprints of architecture construction and structure constructor.this project is designed for a office building of tv components factory. because of land place city center traffic important line, in the design of l planning, ask and afforest as far as place is concerned the influence of facility. in a word, suitable, safety, economy and use facilitate is the principle of design, two parts space reasonable, join compact, primary and secondary distinct, make the comfortable degree of building space rise.key words: anti-seismic stake, lighting structure, internal force. 目 录选题报告i摘 要iiiabstractvi第1章 绪论1第2章 结构布置及计算简图3第3章 荷载计算8第4章 内力计算23第5章 内力组合47第6章 截面配筋计算63第7章 楼梯设计81第8章 现浇楼板设计85第9章 基础设计89参考文献97谢 辞98v第1章 绪 论1.1 地理位置 该办公大楼位于江西省南昌市，交通十分便利。1.2 建筑技术条件1.2.1气象条件1)温度：最热月平均29.8，最冷月平均3.8。夏季极端最高41.8，冬季极端最低-9.5。2)相对湿度：最热月平均为73%。3)主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压4)雨雪条件：年降雨量1450mm；日最大降水强度192mm/日；暴雨降水强度3.3l/s.100m2，基本雪压。1.2.2工程地质条件1）自然地表1m内为填土，填土下层为3m厚砂质粘土，再下为砾石层。砂质粘土地基承载力特征值，砾石层为。2）地下水位：地表以下2.0m，无侵蚀性。3）相邻原有建筑基础为条形基础，其底面标高在室外地面下1.2m处，马路上排水暗沟3.0m。4）抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。建筑抗震类别为丙类，建筑结构抗震等级为框架三级，建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年。1.3 建筑规模与要求本综合调度大楼的站地面积约为，初步规划总建筑面积约为，层数为5层。首层的层高为，二至五层层高为。各层使用分配情况：层底用作财务科、工会活动室、文印室及值班室等，建筑面积约左右；二至五层为行政办公室、会议室、产品开发室、图书室等，建筑面积约需； 该办公大楼主要使用功能及具体要求如下：行政办公类：包括套间式厂办公室、厂长办公室、书记办公室、总工程师办公室等（共6套）；财务科；行政科；值班室；文印室；大会议室；小会议室；产品开发室；生产调度室；技术科。建筑面积约。(2)资料存放类：包括人事档案室、图书室、厂史陈列室、产品陈列室。建筑面积约。(3)职工休息类：包括职工活动室、工会活动室。建筑面积约。(4)辅助类：包括洗手间、走廊、楼梯。建筑面积约。第2章 结构布置及计算简图2.1 结构布置及计算简图2.1.1结构布置(见图2.1)2.2.1各梁,柱截面尺寸粗估:(1)横向框架梁： bc、de跨 取 取cd跨 取 (2)纵向连系梁： b、c、d、e轴 取 取 (3)横向次梁 取 取2.3.1框架柱截面粗估： 按轴压比要求粗估框架柱截面尺寸，根据框架柱的受荷面积，框架柱选用混凝土，框架抗震等级为三级，轴压比为。由轴压比粗估框架柱截面尺寸，即: 3图2.1 结构布置(1)5轴与e、b轴相交的边柱：因为 ，故中柱截面尺寸为:。(2)5轴与d、a轴相交的边柱： 考虑到边柱承受偏心荷载，故取边柱截面尺寸为:。(3)同理，角柱虽然受荷面积小，但考虑到承受双向偏心荷载的作用，故截面尺寸取为和边柱相同，即： 。故框架柱的尺寸仅一种，均为：。 (4) 校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求：(a)按构造要求框架柱截面高度不宜小于，宽度不宜小于。(b)为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。取二层较短的柱高，:边柱和角柱： 中柱： (c)框架柱截面高度和截面宽度一般可取层高的。,(底层柱高)故所选框架柱的截面尺寸均满足构造要求。2.4.1结构计算简图（5轴）根据地质资料，可取基础埋深为，基础高度，室内外高差为。并设基础拉梁，拉梁尺寸为，梁顶标高为，由此求的底层层高为。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2.2中。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，中框架取；边框架取（为不考虑楼板翼缘作用的梁的截面惯性矩）。(1)中框架：bc、de跨梁：cd跨梁：底层柱：上部各层柱：(2)边框架：bc、de跨梁：cd跨梁： 底层柱：上部各层柱：图2.2 梁柱相对线刚度(括号内为边框架，外为中框架)第3章 荷载计算3.1恒荷载计算3.1.1楼、屋面荷载计算计算(1)屋面框架梁线荷载标准值：20mm厚1:2水泥砂浆找平 100-140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 110厚现浇钢筋混凝土屋面板 15厚纸筋石灰抹底 _ 屋面恒荷载 边跨（bc、de跨）框架梁自重 梁侧粉刷 中跨（cd跨）框架梁自重 梁侧粉刷 因此，作用在屋面梁上的线荷载为：(2)楼面框架梁线荷载标准值：25mm厚水泥砂浆面层 110厚现浇钢筋混凝土屋面板 15厚纸筋石灰抹底 _ 楼面恒荷载 边跨框架梁及梁侧粉刷 边跨填充墙自重 墙边粉刷 中跨框架梁及梁侧粉刷 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：(3)屋面框架节点集中荷载标准值:边柱连系梁自重 粉刷 1m高女儿墙自重 墙面粉刷 连系梁传来屋面自重 _ 顶层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 粉刷 连系梁传来屋面自重 _ 顶层中节点集中荷载 (4)楼面框架节点集中荷载标准值:边柱连系梁自重及粉刷 钢窗自重 窗下墙自重 粉刷 窗边墙自重 粉刷 框架柱自重 粉刷 连系梁传来楼面自重 _ 中间层边节点集中荷载 中柱连系梁自重及粉刷 内纵墙自重 粉刷 扣除门洞重加上门重 框架柱自重及粉刷 连系梁传来楼面自重 _ 中间层中节点集中荷载 3.1.2恒荷载作用下的结构计算简图(如图3.1)：图3.1 恒荷载作用下的计算简图3.2 活荷载计算3.2.1 楼、屋面活荷载计算(1)屋面活荷载： (2)楼面活荷载： 3.2.2楼、屋面活荷载作用下的计算简图(如图3.2)：图3.2 活荷载作用下的计算简图3.3 风荷载3.3.1风荷载的计算简图（如图3.3）：3.3.2 风荷载的计算：风压标准值计算公式为：因结构高度，可取；对于l型平；可查建筑结构荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点的集中荷载，计算过程如下表所示。表中各层节点z为框架节点至室外地面的高度，a为一榀框架的受风面积，计算结果如下表3.1。图3.3 风荷载作用下的计算简图表3.1 风荷载的计算3.4地震作用：3.4.1重力荷载标准值计算(1)各层柱重力荷载标准值(表3.2)：表3.2 柱的重力荷载标准值 (2)板的重力荷载标准值：表3.3 板的重力荷载标准值 (3)梁的重力荷载标准值：表3.4 梁的重力荷载标准值 (4)各层墙(外墙)自重标准值计算(a)女儿墙重： 总长 总重 (b)标准层外墙重：窗下墙总长 总重 窗边墙总长 总重 钢窗重总长 总重 标准层外墙总重 (c)首层外墙自重：(5)各层内纵墙重(a)标准层：总长 总重 (b)首层：总长 总重 (6)各层内横墙重(a)标准层：总重 (b)首层：总重 _首层墙体总重 标准层墙体总重 (7)各层(各质点)自重标准值计算(1)首层(墙、梁、板、柱)：(2)标准层(墙、梁、板、柱)： (3)顶层(墙、梁、板、柱)：3.4.2重力荷载代表值计算：重力荷载代表值g取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值系数取为雪荷载：0.5，屋面活载：0.0，按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5。为方面计算，此处将楼面活荷载均取为2.5kn/mm2。(1)首层(2)标准层(3)顶层3.4.3等效总重力荷载代表值的计算本设计抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，场地类别为类场地,依此查得:水平地震影响系数最大值,特征周期值,取阻尼比。结构总的重力荷载代表值：结构等效重力荷载代表值：梁柱截面特性如表3.5。3.4.4横向框架侧移刚度计算地震作用是根据各受力构件的抗侧刚度来分配的，同时若用能量法求结构的自振周期时，也要用到结构的抗侧刚度，为此先计算各楼层柱的抗侧刚度。梁、.柱截面特性见表3.6，表3.7。框架柱抗侧刚度计算原理：中框架抗侧刚度的计算(1) 一般层柱的抗侧刚度计算参数边柱 中柱 2轴与e轴汇交柱的抗侧刚度计算参数 (2)顶层柱的抗侧刚度计算参数边柱 中柱 3轴与e轴汇交柱的抗侧刚度计算参数 (3)首层柱的抗侧刚度计算参数边柱 中柱 2轴与e轴汇交处及3轴与d轴汇交柱的抗侧刚度计算参数 同理，边框架柱的抗侧刚度计算参数(1)一般层柱的抗侧刚度计算参数 边柱 中柱 1轴与d轴汇交处柱的抗侧刚度计算参数 (2)顶层柱的抗侧刚度计算参数 边柱 中柱 1轴与d轴汇交柱的抗侧刚度计算参数 (3)首层柱的抗侧刚度计算参数 边柱 中柱 1轴与d轴汇交柱的抗侧刚度计算参数 表3.6 中框架梁截面特性续表3.6 边框架梁截面特性表3.7 柱截面特性98 表3.7 中框架柱抗侧刚度d值 表3.8 边框架柱抗侧刚度d值 3.9 横向框架层间侧移刚度3.4.5横向自振周期的计算结构顶点的假想侧移计算，根据公式： 计算过程见表3.10 表3.10 结构顶点的假想侧移计算 由能量法可求的自振周期t1 3.4.6水平地震作用及楼层地震剪力计算由房屋的抗震设防烈度，场地类别及设计地震分组而确定的地震作用计算参数如下： 由于 5 故且 1.4 故不需考虑顶部附加水平地震作用。根据公式： 表3.11 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表第4章 内力计算4.1恒荷载作用下的内力计算及内力图4.1.1恒荷载作用下的内力计算恒荷载作用下的内力(弯矩)计算采用二次弯矩分配法(图4.1)首先把梯形荷载化作等效均布荷载楼面： 屋面： 根据结构和荷载的对称性，可取二分之一结构计算，首先计算出节点不平衡弯矩。弯矩分配系数可根据梁柱线刚度及远端支座的形式确定出来，见下表4.1。根据弯矩二次分配法求的支座处的弯矩，并对支座弯矩进行调幅，调幅系数取0.85。再根据平衡条件求出跨中弯矩。调幅后的弯矩见下表4.2。图4.1 等效恒载作用下的计算简图（左）和弯矩二次分配（右）根据公式 五层 四层 三层 二层 首层 同理，梁的剪力和柱轴力如下表4.3和表4.44.1.2恒荷载作用下的内力图(弯矩、梁剪力、柱轴力见图4.2)4.2活荷载作用下的内力计算及内力图4.2.1活荷载作用下的内力计算活荷载作用下的内力(弯矩)计算采用二次弯矩分配法（图4.3），首先把梯形荷载化作等效均布荷载。 楼面： 屋面： 根据结构和荷载的对称性，可取二分之一结构计算，首先计算出节点不平衡弯矩。根据弯矩二次分配法求的支座处的弯矩，并对支座弯矩进行调幅，调幅系数取0.85。再根据平衡条件求出跨中弯矩。调幅后的弯矩见下表4.3。根据公式： 五层 四层 三层 二层 首层 同理，梁的剪力和柱轴力如表4.6和表4.7。图4.3 活载作用下的计算简图（左）和弯矩二次分配（右）表4.1 梁柱分配系数 4.2.2活荷载作用下的内力图(弯矩、梁剪力、柱轴力见下图4.4) 4.3风荷载作用下的内力计算4.3.1风荷载作用下的计算简图(如上图3.3)风荷载作用下的结构计算简图如下图。内力计算采用d值法，计算过程见下表。其中由混凝土结构与砌体结构设计中册附表10-3、附表10-4查得，即。风荷载分布较接近于均布荷载，故由附表10-1查得。表4.2 恒荷载作用下的调幅后算至柱边的弯矩 表4.3 活荷载作用下的调幅后算至柱边的弯矩表4.4 恒荷载作用下bc、cd梁算至柱边的剪力 续表4.4 恒荷载作用下bc、cd梁算至柱边的剪力 表4.5 活荷载作用下bc、cd跨梁算至柱边的剪力 续表4.5 活荷载作用下bc、cd跨梁算至柱边的剪力 表4.6 恒荷载作用下5轴边柱的轴力计算续表4.6 恒荷载作用下5轴中柱的轴力计算表4.7 活荷载作用下5轴线边柱、中柱的轴力计算图4.2 恒载作用下弯矩图(左)和活载作用下弯矩图(右)续图4.2 恒载作用下算至柱边的弯矩图(左)和活载作用下算至柱边的弯矩图(右)图4.3 恒载作用下梁剪力、柱轴力图(左)和活载作用下梁剪力、柱轴力弯矩图(右)4.3.2风荷载作用下的位移验算(见表4.8) 表4.8 风荷载作用下的位移计算层间侧移最大值 满足要求。4.3.3风载作用下的5轴框架内力计算表(见表4.9-表4.11) 表4.9 风荷载作用下5轴框架各层柱端弯矩及剪力表 续表4.9 风荷载作用下5轴框架各层柱端弯矩及剪力表表4.10 风荷载作用下5轴框架各层梁端弯矩、剪力计算表表4.11 风荷载作用下5轴框架各层柱轴力计算表 注：表中柱轴力中的负号表示拉力，当左风作用时，左侧两根柱为拉力，对应右侧两根柱为压力。4.3.4风载作用下的5轴框架内力图(见图4.6)图4.6 左风荷载作用下梁弯矩、剪力，柱弯矩、轴力图4.4地震作用4.4.1水平地震作用下的计算简图(见图4.7) 4.4.2水平地震作用下的内力计算对5轴线横向框架内力进行计算。框架在水平节点荷载作用下，采用d值法分析内力。(1)由公式求的框架底i层的层间剪力后，i层j 柱分配的剪力及该柱上、下端的弯矩和分别按下列各式计算：柱端剪力： 下端弯矩： 上端弯矩： 其中由混凝土结构与砌体结构设计中册附表10-3、附表10-4查得，即。为倒三角形荷载下的标准反弯点的高度。横向三水平地震作用下的框架梁的弯矩m、剪力v及柱的轴力，其结果见表4.13。4.4.3水平地震作用下的侧移验算(见表4.14) 表4.14 水平地震作用下的侧移验算最大层间位移发生在首层，层间弹性位移角为满足要求。4.4.4水平地震作用下的内力图(如图4.8)表4.12 横向水平地震作用下5轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表 续表4.12 横向水平地震作用下5轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表 表4.13 横向水平地震作用下5轴框架各层梁端弯矩、剪力计算表表4.14 横向水平地震作用下5轴框架各层柱轴力计算表 注：表中柱轴力中的负号表示拉力，当左震作用时，左侧两根柱为拉力，对应右侧两根柱为压力。图4.8 右地震作用下梁弯矩、剪力，柱弯矩、轴力图4.5重力荷载代表值作用下的内力计算4.5.1重力荷载代表值的取值：屋面层： 恒载+0.5活载 一般层：恒载+0.5活载恒载+0.5活载 4.5.2重力荷载代表值作用下的结构计算简图(如图4.9)：4.5.3重力荷载代表值下的内力计算重力荷载代表值作用下的内力(弯矩)计算采用二次弯矩分配法(图4.10) 首先把梯形荷载化作等效均布荷载楼面： 屋面： 图4.9 重力荷载代表值作用下的结构计算简图根据结构和荷载的对称性，可取二分之一结构计算，首先计算出节点不平衡弯矩。 根据弯矩二次分配法求的支座处的弯矩，并对支座弯矩进行调幅，调幅系数取0.85。再根据平衡条件求出跨中弯矩。调幅后的弯矩见表4.15。图4.10 重力荷载代表值作用下的计算简图（左）弯矩二次分配（右）根据公式： 五层 四层 三层 二层 首层 同理，梁的剪力和柱轴力如表4.16和表4.17。4.5.4重力荷载代表值下的内力图(图4.11和图4.12)表4.15 重力荷载代表值作用下的调幅后算至柱边的弯矩表4.16 重力荷载代表值作用下的调幅后算至柱边的剪力 续表4.16 重力荷载代表值作用下的调幅后算至柱边的剪力 表4.17 重力荷载代表值作用下柱的轴力表 续表4.17 重力荷载代表值作用下柱的轴力表图4.10 重力荷载代表值作用下梁端调幅够的弯矩(左)和算至柱边的弯矩(右) 图4.11 重力荷载代表值作用下柱的轴力第5章 内力组合5.1内力组合根据上节的内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中。由于对称性，每层有五个控制截面；柱则分为中柱和边柱，每个柱每层有两个控制截面。5.1.1无地震作用效应组合（表5.1-表5.10）(1)由可变荷载效应起控制作用时 或者 (2)由永久荷载效应起控制作用时 5.2.1有地震作用的效应组合（表5.11-表5.20） 由于有抗震设计要求，柱端弯矩除考虑一般组合外，还要考虑强柱弱梁、强剪弱弯的作用，对于强节点弱构件在本设计中通过构造作用加强，而未通过计算加强。对柱弯矩、梁剪