计算书：大连市某十层办公楼建筑、结构设计

大连市某十层办公楼 学生姓名: 学 号： 指导教师： 所在学院： 专 业： 题目：大连市某十层办公楼设计1 工程概况1.1 工程名称： 大连市某十层办公楼1.2 建设单位： 1.3 建设场地：场地平面见附录1。1.4 建设规模：多层总建筑面积控制在50005500，为5-7层框架结构；高层总建筑面积控制在12000以下（其中地下室面积控制在700750、地上面积11000左右），为10-12层框架或框架剪力墙结构,一层层高4.8m，二层以上层高3.6m，屋顶设备,层层高4.8m。2 设计原始资料2.1气象条件2.1.1 冬季采暖室外计算温度30C。2.1.2 主导风向：西北。基本风压0.55kN/m2。2.1.3 基本雪压：0.3kN/m2。2.2 工程地质条件2.2.1场地工程地质条件见附录2。2.2.2 地下水稳定埋深8.510.8m，属潜水类型。地下水对混凝土结构不具腐蚀性，但在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。 2.2.3 抗震设防烈度按7度考虑，场地类别为类，设计地震分组为第一组。2.2.4地基土标准冻深-2.0m。3 建筑设计任务及要求3.1 设计任务根据建设单位提供的设计委托书和建设场地条件，完成建筑总平面设计，平面、剖面及立面设计。建筑设计使用年限为50年，耐火等级为一级。建设单位对建筑功能、房间类型及数量的要求见附录3。3.2 设计要求3.2.1 总平面设计：合理布置建筑主、次入口；解决好人流、车流关系；尽可能考虑室外停车；满足建筑物防火间距及消防通道要求。3.2.2 平面设计：合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。3.2.3 剖面设计：办公室净高应满足：一类办公建筑不应低于2.70m；二类办公建筑不应低于2.60m；三类办公建筑不应低于2.50m。办公建筑的走道净高不应低于2.20m，贮藏间净高不应低于2.OOm。；给出楼（地）面、屋面、墙身构造做法。3.2.4 立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。3.3 设计成果3.3.1 建筑设计说明书。3.3.2 建筑施工图纸要求：见下表表1 图纸内容及规格要求图 纸 内 容图纸规格图纸比例总平面图、设计总说明、图纸目录、门窗表A11：500或1：1000底层、标准层平面图A11：100或1：150正立面、侧立面A11：100或1：150剖面图（要求剖到楼梯、门厅）A11：100或1：150扩大单元平面图（住宅类）A2 1：50其中，建筑设计方案应达到初步设计深度。4 结构设计任务及要求4.1 设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋，绘制结构施工图。4.2设计要求4.2.1 结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系。4.2.2 结构布置：合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。4.2.3 结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向的内力分析，进行框架梁、柱、剪力墙的内力组合，完成构件截面设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及配筋，并与手算结果进行对比分析。 4.3 设计成果4.3.1 结构设计说明书（结构计算书）。4.3.2 结构施工图纸要求：见下表表2 图纸内容及规格要求二层结构布置图及配筋图A11：100或1：150框架结构配筋图（一榀）A11：100或1：50剪力墙结构配筋图（高层）A11：100或1：150楼梯配筋图A11：50或1：255 地基基础设计任务及要求5.1 设计任务根据建筑、结构设计文件和工程地质条件，论证地基、基础方案，确定桩基类型及施工工艺，并提交地基基础施工图纸。5.2 设计要求5.2.1地基基础方案应符合上部结构特点及工程地质条件，并具有较好的经济性；5.2.2根据现行国家设计规范及相应地质资料，合理选择基础形式。5.3 设计成果5.3.1 地基基础设计说明书。5.3.2 基础施工图要求：见下表表3 图纸内容及规格要求基础平面布置图A11：100或1：150基础配筋详图A21：50或1：256 设计成果统一要求6.1 设计说明书应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。设计（论文）应包括下列内容：封面、设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩（指导教师、评阅教师、答辩小组委员会），并按顺序排列。设计说明书的字数应在20000字以上， 建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分的说明书应合在一起装订成册。采用A4纸打印。6.2 图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。按封面、图纸目录、总平面图、建筑施工图（平、立、剖、详）、结构施工图（基础平面布置图及基础详图、结构平面布置图及配筋图、框架配筋图、楼梯配筋图、其他结构或构件配筋图）顺序装订。装订成A4纸尺寸。7 国家标准及设计参考资料7.1 建筑设计部分1国家标准. 房屋建筑制图统一标准（GBT 500012001）. 北京：中国计划出版社，20022国家标准. 建筑制图标准（GBT 501042001）.北京：中国计划出版社，20023国家标准.高层民用建筑防火规范（GB50045-2005）. 北京：中国计划出版社，20054国家标准. 民用建筑热工设计规范（GB 5017693）. 北京：中国计划出版社，19935国家标准. 办公建筑设计规范（JGJ672006）. 北京：中国建筑工业出版社，20066国家标准. 公共建筑节能设计标准（GB501892005）. 北京：中国建筑工业出版社，20058建筑设计资料集编委会. 建筑设计资料集（第2、4、8集）. 北京：中国建筑工业出版社，19987.2 结构设计部分1国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）. 北京：中国建筑工业出版社，20022国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 500112001）. 北京：中国建筑工业出版社，20013国家标准. 建筑抗震设防分类标准（GB 502232004）. 北京：中国建筑工业出版社，20044国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102002）. 北京：中国建筑工业出版社，20025国家行业标准. 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32002、J 1862002）. 北京：中国建筑工业出版社，20026国家建筑标准设计图集. 建筑物抗震构造详图（03G3291）. 中国建筑标准设计研究院出版，20037国家标准. 建筑结构制图标准（GB/T 501052001）. 北京：中国计划出版社，20029中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册. 中国建筑工业出版社.20037.3 地基基础设计部分1国家行业标准. 建筑桩基技术规范（JGJ 9494）. 北京：中国建筑工业出版社，19952国家标准. 建筑地基基础设计规范（GB 500072002）. 北京：中国建筑工业出版社，20023国家标准：建筑地基处理技术规范（JGJ 792002 J 2202002）4国家标准. 湿陷性黄土地区建筑规范（GB 500252004）. 北京：中国建筑工业出版社，20045国家标准：筏形与箱形基础设计规范（JGJ 699）6桩基工程手册. 北京：中国建筑工业出版社，19957刘金砺主编. 桩基础设计与计算. 北京：中国建筑工业出版社，199411沈杰.地基基础设计手册.上海科学技术出版社.1988注：相关规范请登录下载8 设计进度三部分设计时间分别为：建筑设计2周，结构设计9.5周（包括地基基础设计2周），答辩前准备、改图1周，毕业答辩0.5周，共13周。各部分设计进度如下：表4 建筑设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1布置设计任务、方案草图34.1-4.32工具草图、构造设计54.4-4.83正式图44.9-4.124整理14.13表5 结构设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1查阅外文资料24.14-4.152结构设计总说明44.16-4.193确定计算简图、计算结构刚度44.20-4.234重力荷载、风荷载及横向水平地震作用计算44.24-4.275横向风荷载作用下结构内力分析44.29-5.26横向水平地震作用下结构内力分析及位移验算45.3-5.67重力荷载作用下框架及剪力墙内力分析55.7-5.118内力组合45.12-5.159截面设计35.16-5.1810上机计算25.19-5.2011绘图75.21-5.2712整理45.28-5.31合计47表6 地基基础设计进度序号设计内容设计时间（天）日期1确定方案，设计说明26.1-6.22基础设计计算36.3-6.53基础结构布置图、配筋图26.6-6.74基础结构施工图26.8-6.95整理26.10-6.11合计14附录1 拟建场地平面图图1总平面图附录2 场地工程地质及水文地质条件 粉质粘土 =20KN/M3 2.0m 天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa 地基承载力fak=160KPa 粉土 天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 3.0m 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa 地基承载力fak=150KPa 细砂 天然含水量W=16.5%，5.2m 标准贯入试验N63.5=18击 地基承载力fak=180KPa 粘土天然含水量W=17%，天然密度2.00g/m3 孔隙比e=0.550，液性指数IL=0.14， 压缩性数按a1-2=0.32 MPa-1，压缩模量Es=5.0MPa 地基承载力fak=170KPa 附录3 建筑房间要求附表3 设计任务书要求序号房间名称数量面积（m2）备注1门 厅 100150m22值 班 室 40m23技术档案室 100120m24图书资料室 100120m25设 计 部 100120m26市场营销部 100120m27技 术 部 100120m28计 算 中 心 100120m29财 务 部 100120m210生 产 部 100120m2 11综合办公室 120200m212总经理室（包括会客室） 100120m213董事长室（包括会客室）100120m214副总经理室（设五套）每套 60m215中型会议室（1/层） 100120m216大会议室 250300m217卫生间（每层设，按男女比例2/3考虑） 80100m218健身娱乐室 26080m219其它房间可按照办公室灵活布置，每室 6080m2摘 要 本设计题目为大连市某十层办公楼，建筑面积10240m，建设地点在大连市某地区，抗震设防烈度为7度；上部结构采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级；基础采用桩型基础。建筑的主体风格以简洁为主。在设计中，根据功能进行了布局。 设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用“底部剪力法”，风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用弯矩二次分配法法。结构设计算重点是手算，并利用软件包中软件检验手算结果。关键词：办公楼，混凝土，框架剪力墙结构，内力计算，配筋 Abstract This graduation design topic is cheng blue office building . The building areas is 10240m ,and will be built in an area of Dalian .The earthquake forcitication intencity of the building is seven degree.The upper structure with frame shear wall structure, frame aseismic grade three, shear wall seismic grade two; the foundation pile foundation. The main building style with concise give priority to. In the design, according to the function layout. This design is divided into two parts.One is the architectural design,the other is construction design.The structure design is emphasis the graduation design, and the content of the graduated design mainly are: deciding the size of cross-section the for the frame structure, calculating the internal force and deformation of the frame structure under the action of wind load and earthquake action, analysing the internal force of frame caused by vertical permanent and variable loads. The “Equivalent base shear method” to calculate horizontal earthquake action is adopted and the “D value method” is used to calculate internal force caused by horizontal earthquake and wind loads,and the “separated floor method” is adpoted to calculate internal force of the frame structure under the action of vertical load. The point of structions calculation in this graduation design is artificial calculation, results of artificial calculations is checked with Satwe Software in PKPM.Key words：Office building, concrete, frame shear wall structure, calculation of internal force, reinforcement 目 录 1 前言- 1 -3 结构设计基本资料- 2 -4 结构选型与布置- 2 -5 结构基本截面尺寸估算及截面几何特征- 5 -5.1 结构基本截面尺寸估算- 5 -5.2 各截面几何特征的计算- 6 -5.3 框架-剪力墙刚接体系刚度特征值- 12 -6 荷载计算- 12 -6.1 竖向荷载标准值计算- 12 -6.2 横向水平地震作用- 14 -6.3 横向风荷载作用- 24 -7 竖向荷载作用下框剪内力计算- 31 -8. 荷载效应组合- 47 -8.1 结构抗震等级- 47 -9. 截面设计- 63 -9.1 框架梁承载力计算- 63 -9.2 框架柱承载力计算- 68 -9.3 剪力墙承载力计算- 73 -10.楼板设计- 75 -11.楼梯设计配筋计算- 78 -12.基础设计- 82 -12.1 工程地质资料- 82 -12.2 基础方案选型- 83 -12.3 B柱下桩基础设计- 83 -12.4 Q1下的桩基础设计- 89 -致谢- 90 -参考文献- 91 - 1 前言 本工程是10层框架剪力墙结构体系，设计此结构体系力求平面结构布置对称，剪力墙布置均匀落地。在设计过程中，框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的作用，可以满足抵抗水平和竖向荷载。针对框架结构易于形成较大的自由灵活的空间，以满足不同建筑功能的要求，及剪力墙可提供很大的抗侧刚度，以减少结构在风荷载和侧向地震荷载作用下的侧向位移，有利于提高结构的抗震能力。因此，框架剪力墙结构具有很广泛的使用范围，在旅馆、办公楼等公共建筑中得到广泛的应用。框架剪力墙结构应用于高层建筑非常广泛，针对以上的设计题目及框剪结构的特点，作为土木专业的我，选择了框剪结构目的是将四年所学的知识总结与应用于此框-剪结构设计，设计过程每一部分都根据规范来设计，同时灵活地根据实际情况来设计。设计的收获是不但能将框架结构于剪力墙结构掌握好及两者之间的联系，同时为今后学习其他结构的知识打下了牢固的基础，对今后的工作必定有非常大的帮助。 2 建筑设计 1） 总平面设计 拟建高层办公楼位于大连某地区，坐南朝北，主导风向为西北风。办公楼处主干道，交通便利；建筑处于建筑群之中，与周围环境协调，城市管网供水供电。建成的办公楼将有完善的配套设施运动场所及一定的绿化面积，满足建筑各项技术指标。2） 平面设计 设计思路是从建筑功能上出发，从整体布局到局部布局的原则上去把握设计思路，建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分组合关系以及各部分房间的具体设计。a平面组合采用走道式组合，明确分开使用房间与交通联系部分，满足办公楼使用功能的设计要求。走廊的设计净宽为2.4m。防烟楼梯电梯遵照高层民用建筑设计防火规范的要求，楼梯的消防前室面积为7m6m满足规范要求。b交通组织及防火设计，本建筑总高度为38.4m50m，建筑类别属于二类高层建筑，每层建筑面积为1028m。建筑耐火等级为二类耐火等级。本设计在建筑平面上设置两部疏散楼梯，并将其合理分布在不同区域，保证人员疏散方便快捷，用防火墙或防火门将楼电梯与其他区域分隔。c柱网的布置。按照使用房间的功能和面积以及走廊的布置确定。横向柱距为8.7m和3.0m,纵向柱距为7.2m,既保证了房间面积大小，又可灵活对房间进行合理分隔。柱网的布置做到整齐划一对称，以利于构件的统一化。3 结构设计基本资料1）、工程名称：大连市某十层办公楼。2）、建设地点：大连市某地区。3）、工程概况：总建筑高度为38.4m,共10层，首层高4.8m标准层层高3.6m，顶层层高4.8m，室内外高差0.60m。4）、主导风向：西北风，基本风压为W0=0.55。5）、雨雪条件：基本雪压0.3。6）、地震条件：该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地土为类土，设计地震分组为第一组。7）、材料选用：混凝土：采用C30C35钢筋：纵向受力钢筋采用热轧HRB335HRB400。墙体：外围墙采用240mm墙、内隔墙采用200mm墙。门、窗：钢框玻璃窗，木门钢框门。 8)、设计年限：50年。4 结构选型与布置 经过对该建筑的建筑高度建筑造型抗震要求等因素综合考虑后，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构，平面布置图如下图所示：- 90 - 图1 结构平面布置图1） 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，刚性屋面。2） 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖。3） 楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。4） 电梯间结构：采用剪力墙结构。5 结构基本截面尺寸估算及截面几何特征5.1 结构基本截面尺寸估算5.1.1 框架柱截面尺寸估算 根据任务书要求，查高规知本设计的剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级，框架柱的轴压比限值。首层中柱预估最大轴力：，则，则取。第六层中柱：，则取 根据结构竖向布置原则，选取首层的柱截面为，2-10层柱截面为。5.1.2 框架梁截面尺寸估算横向框架梁：最大跨度，截面高度取截面宽度，取。纵向框架梁：最大跨度，截面高度取截面宽度，取。5.1.3 剪力墙截面尺寸估算 根据抗震规范，剪力墙的厚度不应小于160mm，且不应小于层高的，其底部加强部位的墙厚不应小于200mm,且不应小于层高的。首层层高为4.8m,则剪力墙底部加强部位设在首层，高度同层高，厚度。以上各层的剪力墙厚度取，高度同层高。5.1.4 次梁截面尺寸估算 跨度，截面高度根据构造要求取。截面宽度，取。5.1.5 板截面尺寸估算 本结构采用单向板，根据高规按经验公式得：板厚。考虑到结构的整体性以及防水要求，初取楼面板厚100mm,屋面板厚120mm。5.2 各截面几何特征的计算5.2.1 剪力墙几何特征及刚度计算横向剪力墙Q1中无洞口，该剪力墙的类型为整体墙。墙Q1如下图所示，墙肢截面面积和形心位置计算如下：图2 Q1墙的几何尺寸图首层 墙肢截面面积 形心位置