土木工程毕业设计（论文）-伊川县某公司办公楼建筑与结构设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）伊川县航龙塑业有限公司办公楼建筑与结构设计摘 要本毕业设计可分为建筑设计和结构设计两个方面。建筑设计：确定设计方案，在分析研究所给设计方案特点的基础上，完成建筑施工图设计，绘制建筑物的平面图、立面图、剖面图和部分构造详图，编写建筑设计说明。结构设计：完成结构选型，确定结构布置方案，选取有代表性的计算单元，确定计算简图，计算荷载，进行内力分析与组合，并对结构构件进行截面设计；根据地质资料，完成基础选型、基础平面布置和相应设计计算。结构设计方面不仅考虑了风荷载，也考虑了地震作用该设计建筑物采用近似“一”造型，外观线条均匀流畅。该设计历时12周，综合运用了大学期间所学专业知识，如房屋建筑学、结构力学、混凝土结构设计、土力学、抗震结构设计等诸多书籍。 关键词：办公楼，结构设计，地震作用，框架计算 全套图纸加扣3012250582 Office building of Yichuan County hanglong Plastic Co. Ltd and structure designABSTRACTThis graduation design can be divided into two aspects of architectural design and structure design. Architectural design: to determine the design scheme, research institute based on the features of the design scheme in the analysis of the, complete the construction drawing design, drawing of the building plan, elevation, sectional drawing and part of the structural details of, write architectural design. Structure design: finish the choice of the structure determined the layout of the structure, selects the representative calculation unit, determining the calculation diagram, load calculation, internal force analysis and combination, and section design of structural components; according to the geological data, selection of foundation, basic flat surface arrangement and the corresponding design calculation. The structural design not only considers the wind load, but also considers the seismic action of the design building to approximate the one shape, the appearance of uniform smooth lines. The design lasted for 12 weeks, the comprehensive use of the University during the professional knowledge, such as housing architecture, structural mechanics, concrete structure design, soil mechanics, seismic structure design and many other books.KEY WORDS: office buildings, architectural design, structural design, seismic action, frame calculation目录前言1第1章 板设计21.1 荷载计算31.2 弯矩设计值计算31.3 截面配筋计算2第2章 梁、柱截面尺寸及计算简图确定52.1 梁、柱截面尺寸确定52.1.1 梁截面尺寸确定52.1.2 柱截面尺寸确定5第3章 框架基本荷载参数计算73.1 荷载计算73.1.1 永久荷载代表值计算73.1.2 风荷载计算83.2 计算参数93.2.1 梁的线刚度93.2.2 柱的线刚度9第4章 地震作用下框架计算114.1 重力荷载计算114.2 柱的侧移刚度D值134.3 自振周期计算134.4 横向水平地震作用计算154.5变形验算164.6地震作用下框架内力17第5章 风荷载作用下框架计算 215.1 风荷载及层间剪力215.2 变形验算215.3 风荷载作用下框架内力21 第6章 竖向荷载作用下框架计算266.1 计算单元及计算简图266.2 荷载计算276.3 梁、柱线刚度计算286.4 竖向荷载作用下框架内力计算28第7章 梁、柱内力组合397.1 梁的内力组合397.1.1 梁的弯矩组合397.1.2 梁的剪力组合427.2 柱的内力组合45 第8章 构件截面设计518.1 梁截面设计518.1.1 梁正截面受弯承载力计算518.1.2 梁斜截面受弯承载力计算538.2 柱截面设计538.2.1 柱正截面受压承载力计算548.2.2 柱斜截面受剪承载力计算578.3 基础截面设计578.4 楼梯截面设计60结论63谢 辞64参考文献65外文资料翻译6645前言本设计为伊川县航龙塑业有限公司办公楼建筑与结构设计。该办公楼为五层框架结构，建筑面积为5301.1m2,总层高为19.75m。平面体型设计为“一”型，总长度为66.5，宽度15.8，走廊采用内廊式；底层层高为3.6，二到五层层高3.3，屋顶电梯间高度2.5，室内外高差为0.45。建筑等级：级；防火等级：级；采光等级：级；设计使用年限：50年。本设计以适用、安全、经济、美观的原则，综合考虑了周边环境、气候条件、使用要求和技术、规模、地震烈度、建筑经济等条件，确定建筑的体形、体量、层数、朝向等。合理布置建筑总平面，综合考虑各个部分的具体要求。在平面和空间上处理好了办公用房之间、办公用房与各种服务用房之间的关系以及室内外环境。在处理交通问题时，综合考虑了消防设施和火警时的疏散设施，以保证安全，并且合理的确定了电梯的位置和数量。在采光方面，根据采光要求，合理选用门窗的形状及大小，以保证采光要求。合理选用建筑材料，节约建筑成本。 在结构上，根据办公楼的规模、层数以及体形等，选定结构形式并进行抗风设计与抗震设计。通过本次毕业设计，巩固了专业知识，查阅了大量的规范及图集，同时手工绘图能力，计算机制图能也得到了提高，也培养了独立解决问题的能力。经过这次毕业设计，使我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。第1章 板设计 材料：钢筋HRB400级，混凝土强度等级C30查表得，=360N/mm2,=14.3N/mm2,=1.43N/mm2,=1.0，=0.518最小配筋率=0.2%梁B-C之间的楼板板区格长边与短边之比6.6/2.4=2.752但3，宜采用双向板，配筋时短边方向受力按单向板计算配筋，长边方向布置足够数量的构造钢筋。板厚hl/40=2400/40=60mm80mm故取100mm。梁A-B之间的楼板板区格长边与短边之比6.6/3.3=2.0=2但3，宜采用双向板，配筋时短边方向受力按单向板计算配筋，长边方向布置足够数量的构造钢筋。板厚hl/40=3300/40=82.5mm80mm故取100mm。 1.1荷载计算楼板自重瓷砖地面包括水泥粗砂打底 0.55kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.12.5kN/m220mm厚石灰砂浆抹灰 170.020.34kN/m2合计 3.39kN/m2梁B-C之间的板恒荷载标准值 3.39kN/m2活荷载标准值 2.5kN/m2内力组合 g+q=1.23.39+1.42.5=7.57kN/m2 梁A-B之间的板恒荷载标准值 3.39kN/m2活荷载标准值 2.0kN/m2内力组合 g+q=1.23.39+1.42.0=6.87kN/m2 1.2弯矩设计值计算 梁B-C之间的楼板l0=2400-1002=2200mm支座弯矩MA=-1/16（g+q)l02=-1/167.572.22=-2.29kNm跨中弯矩M1=1/14（g+q)l02=1/147.572.22=2.62kNm梁A-B之间的楼板l0=3300-1252=3050mm支座弯矩MB=-1/16（g+q)l02=-1/167.573.052=-3.99kNm跨中弯矩M1=1/14（g+q)l02=1/147.573.052=4.56kNm 1.3截面配筋计算板截面有效高度h0=100-20=80mm，最小配筋面积As,min=0.2%1000100=200mm2，楼板配筋计算过程见下表1-1。同理，可计算屋面板的钢筋，屋面板截面配筋计算见表1-2。由表1-1和表1-2，可知无论是楼面板还是屋面板板长边方向钢筋为8200。表1-1楼板配筋计算截面梁B-C之间的楼板梁A-B之间的楼板自座跨中支座跨中弯矩-2.292.62-3.994.560.0250.0290.0440.0500.0250.0290.0450.0518192142163实配钢筋8200251820025182002518200251最小配筋率0.25%0.25%0.25%0.25%表1-2屋面板截面配筋计算截面梁B-C之间的板梁A-B之间的板自座跨中支座跨中弯矩-2.703.09-5.195.930.0300.0340.0570.0650.0300.0340.0580.06795109186213实配钢筋8200251820025182002518200251最小配筋率0.25%0.25%0.25%0.25%第2章 梁、柱截面尺寸及计算简图确定 2.1 梁、柱截面尺寸确定2.1.1 梁截面尺寸确定 如图2-1，主梁AB跨跨度6300mm，BC跨跨度2700mm。 主梁高度h=6300(1/14-1/8)=(450-787.5)mm,取h=600mm，宽度b=(1/3-1/2)=(200-300)mm=250mm。 次梁高度h=6600(1/14-1/12)=(471-550)mm,取h=550mm，宽度b=(1/3-1/2)=(150-393.8)mm=250mm。2.1.2 柱截面尺寸确定 各层的重力荷载可近似取14kN/m2，边柱及中柱的负载面积分别为6.6m3.3m和6.6m4.5m。 边柱Ac1.2N/=1.2(1.256.63.15141035)/14.3=152653mm2 中柱Ac1.2N/=1.2(1.256.64.5141035)/14.3=218077mm2 取柱截面为正方形，则边柱和中柱的截面尺寸分别为400mm和467mm。 根据上述结果综合考虑其他因素，电梯间相当于六层，电梯间中间加构造柱不予考虑，则取柱截面尺寸为：500mm500mm。二到五层柱的计算高度为层高3.3m，底层层高为3.6m,基础埋深未知，计算高度为层高加1m,即4.6m,楼顶电梯间机房与楼梯间高度2.5m。框架的计算简图如图2-2。图2-1柱网布置 图2-2框架计算简图第3章 框架基本荷载参数计算3.1 荷载计算 3.1.1 永久荷载代表值计算 1.屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面（上人）： 30厚细石混凝土保护层 240.03=0.72kN/m2 三毡四油防水层 0.4kN/m2 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2 150厚水泥蛭石保护层 50.15=0.75kN/m2 100厚钢筋混凝土板 250.10=2.5kN/m2 20mm厚石灰砂浆抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 5.11kN/m2 楼面： 楼板自重 瓷砖地面包括水泥粗砂打底 0.55kN/m2 100厚钢筋混凝土板 250.12.5kN/m2 20mm厚石灰砂浆抹灰 170.020.34kN/m2 合计 3.39kN/m2 2.屋面及楼面的可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2 楼面活荷载标准值（房间） 2.0kN/m2 楼面活荷载标准值（走廊） 2.5kN/m2 上人屋面不考虑雪荷载。 3.梁、柱、墙、门窗重力荷载计算 计算楼板、屋面的永久荷载时，已考虑了板的自重，故计算梁的自重时，应从梁的截面高度中减去板的厚度。 主梁： 梁自重 250.25（0.6-0.1）=3.13kN/m2 抹灰层20mm厚混合砂浆 170.02（0.6-0.1）2=0.34kN/m2 合计 3.47kN/m2 次梁： 梁自重 250.25（0.5-0.1）=2.50kN/m2 抹灰层20mm厚混合砂浆 170.02（0.5-0.1）2=0.27kN/m2 合计 2.77kN/m2 柱： 柱自重 250.500.50=5.25kN/m2 抹灰层20mm厚混合砂浆 170.500.022=0.34kN/m2 合计 6.59kN/m2 外墙： 200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.50.2=1.10kN/m2 50mm厚彩色钢板夹聚苯乙烯保温板 0.12kN/m2 20mm厚抹灰（单侧） 170.02=0.34kN/m2 外墙面贴瓷砖 0.5kN/m 合计 2.06kN/m2 内墙： 200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.50.2=1.10kN/m2 抹灰层20mm厚混合砂浆（两侧） 170.022=0.68kN/m2 合计 1.78kN/m2 门窗： 0.4kN/m23.1.2 风荷载计算 风荷载标准值： 其中基本风压=0.4kN/m2；风荷载体型系数=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面），则总的风荷载体型系数=1.3。因H=17.8+2.5=20.3m,且H/B=20.3/15.6=1.301.5，不考虑风振系数，取=1.0；查附表以及利用插入法可求取。 =H受风B受风 计算结果见表3-1表3-1沿房屋高度风荷载标准值层次层高(m)（m)H(m)一榀框架B(m)集中风力(kN)层间剪力(kN5层3.317.80.701.01.30.40.351.656.603.973.974层3.314.50.651.01.30.40.343.306.607.3611.333层3.311.20.651.01.30.40.343.306.607.3618.692层3.37.90.651.01.30.40.343.306.607.3626.051层4.64.60.651.01.30.40.343.956.608.8134.863.2 计算参数 3.2.1梁的线刚度 梁的线刚度计算见表3-2表3-2梁线刚度尺寸混凝土弹性模量E（KN/m4）跨度l(m)矩形截面惯性矩I0(m4)边跨架梁中框架梁梁宽b(m)梁高h(m)Ib=1.5I0Kb=EIb/l()Ib=2.0I0Kb=EIb/l()0.250.63.01076.34.5010-36.7510-3321439250.63.01072.74.5010-36.7510-3750009250.63.01073.34.5010-36.7510-3613649250.53.01076.32.6010-33.9110-3186015.2110-3248023.2.2柱的线刚度 柱的线刚度计算见表3-3表3-3柱的线刚度层次混凝土强度等级E（KN/m4）尺寸层高惯性矩Ic线刚度Kc（）2-5C303.01070.500.503.35.2110-3473481C303.01070.500.504.65.2110-333967附属建筑C303.01070.500.502.55.2110-362500第4章 地震作用下框架计算4.1 重力荷载计算恒荷载取全部，活荷载取50，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处。每层板的面积（楼梯间按普通房间计算）：总板面积 66.515.8-0.500.50-3.36.6=1014.92m2柱头面积 0.500.5056=14.00m2计 1000.92m2每层主梁长度：（66.5-0.1-0.5013）2+（66.5-0.1-0.5015）2+（15.8-0.504）13+（6.6+0.12-0.502）2=428.60m每层次梁长度：（6.6+0.12-0.252）（9+7）=100.80m外墙及女儿墙长度：(66.5-0.5013)+(66.5-0.1-0.5015)+(15.8-0.504)2=146.40m内墙长度：底层15.8-0.504-（2.4-0.12）11+15.8-0.502-（2.4-0.12）-0.222+15.8-（2.4-0.12）-0.242-1.52+66.5-0.5013-0.1-0.24-（6.6-0.50）+66.5-0.5015-0.1-0.22-（3.3-0.40-0.25）2-（6.6-0.50）=276.18m标准层和顶层与底层相比主要相差一段内墙：276.18-（6.6+0.12-0.502）+0.2=270.58m各层门窗面积计算见表4-1屋顶附属建筑重力荷载（忽略门窗洞口）：梁 （6.6+0.12-0.502+3.3-0.50）4=119.20kN柱 2.586.59=131.80kN板 （3.36.6-0.250.404）25.11=218.50kN墙（6.6+0.12-0.502+3.3-0.50）4(2.5-0.6)2.06=134.64kN 合计 604.14kN表4-1门窗面积表所在位置所在层次宽高数量小计合计外墙底层1.51.8924.30140.401.81.83097.201.82.1518.90内墙1.21.82860.48127.6812.13267.20外墙标准层1.51.8924.30127.981.81.832103.68内墙1.21.82962.64134.0412.13165.101.52.126.30外墙顶层1.51.8924.30127.981.81.832103.68内墙1.21.82860.48129.7812.13063.001.52.126.30顶层重力荷载G5：楼板 5.111000.92=5114.70kN梁 3.47428.60+2.77100.80=1764.52kN柱 6.593.3560.5=608.92kN 女儿墙 2.06140.400.9=271.43kN外墙 2.06140.40（3.3-0.6）-127.980.5=275.32kN内墙 1.78270.58（3.3-0.6）-129.780.5=534.70kN门窗 （127.98+129.78）0.40.5=103.10kN楼顶附属建筑 604.14kN 活载 66（6.62+2.4）20.5=1029.60kN合计 10306.42kN标准层重力荷载G2=G3=G4：楼板 3.391000.92=3393.12kN梁 3.47428.60+2.77100.80=1764.52kN柱 6.593.356=1217.83kN外墙 2.06140.40（3.3-0.6）-127.98=550.64kN内墙 1.78270.58（3.3-0.6）-134.04=1061.82kN门窗 （127.98+134.04）0.4=104.81kN活载 （ 666.622+662.42.5）0.5=1069.20kN合计 9161.93kN底层重力荷载G1：楼板 3.391000.92=3393.12kN梁 3.47430.84+2.7100.80=1764.52kN柱 6.09（3.3+4.6）0.556=1457.71kN外墙2.06140.40（3.30.5+4.60.5-0.6-140.40=721.08kN内墙1.78276.18（3.30.5+4.60.5-0.6-127.68=1419.59kN门窗 （140.40+127.68）0.4=107.23kN活载 （ 666.622+662.42.5）0.5=1069.20kN合计 9932.45kN质点重力荷载值如图4-1。 4.2 柱的侧移刚度D值柱的侧移刚度D值见表4-2。各层D值汇总见表4-3。4.3自振周期计算按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数=0.6。计算公式为，为顶点位移，按D值法计算,见表4-4。 图4-1质点重力荷载值表4-2柱的侧移刚度D值（单位kN)层次中框架中柱中框架边柱D数量D数量2-53.020.6031376.09200.910.3116255.832014.210.7614607.02201.260.5410404.4120附属建筑层次边框架边柱边框架中柱D数量D数量2-50.680.2513221.7382.260.5327695.92810.950.499455.9983.150.7113657.208附属建筑0.680.2530409.568表4-3各层D值汇总柱类型附属建筑2-5层1层边框架边柱243276.45105773.8475647.92边框架中柱221567.37109257.63中框架中柱627521.85292140.35中框架边柱325116.55208088.14小计243276.451279979.62685134.05合计6048328.96表4-4横向框架顶点位移计算层次510306.4210306.421523256.070.010.143549161.9319468.351279979.620.020.136839161.9328630.281279979.620.020.121629161.9337792.211279979.620.030.099219932.4547724.66685134.050.070.0697其中附属建筑归入顶层T1=1.70.6=0.40s4.4 横向水平地震作用计算地震作用按7度设计、类场地，设计地震分组按二组，则=0.4s,0.08，采用底部剪力法计算。由于T1=0.40s1.4=0.56s，故不考虑顶点附加地震作用。结构底部剪力为： =（0.4/0.4)0.90.0847411.39=3208.19kN 计算结果见表4-5。4.5 变形验算 结果见表4-6。表4-5各层地震作用及楼层地震剪力层次53.317.8010306.42183454.330.341143.701143.7043.314.509161.93132847.980.25828.211971.9133.311.209161.93102613.610.19639.722611.6323.37.909161.9372379.240.13451.233062.8614.64.609932.4545689.260.09284.843347.69表4-6地震作用下变形验算层次层间剪力层间刚度（m)层高层间相对弹性转角备注51143.701523256.070.00083.31/4395层间相对弹性转角满足的要求41971.911279979.620.00153.31/214232611.631279979.620.00203.31/161723062.861279979.620.00243.31/137913347.69685134.050.00494.61/9414.6地震作用下框架内力 地震作用下框架柱端弯矩计算见4-7，地震作用下梁端剪力与柱轴力计算见4-8。 地震作用下梁跨中弯矩，假设跨中弯矩M与左端弯矩M1方向相反，与右端弯矩M2方向相同，易得 式中M1，M2只表示大小，不表示方向，均为正。地震作用下梁跨中弯矩计算见表4-9，地震作用下框架梁端剪力及柱轴力见表4-10。表4-7地震作用下横向框架柱端弯矩计算层次层高层间剪力层间刚度A轴柱y(m)M上KNmM下KNm53.31143.701523256.0716255.8312.210.910.4522.1518.1243.31971.911279979.6216255.8325.040.910.5041.3241.3233.32611.631279979.6216255.8333.170.910.5054.7354.7323.33062.861279979.6216255.8338.900.910.5064.1864.1814.63347.69685134.0510404.4150.841.260.6484.91148.95层次层高层间剪力层间刚度B轴柱y(m)M上KNmM下KNm53.31143.701523256.0731376.0923.563.020.5038.8738.8743.31971.911279979.6231376.0948.343.020.5079.7679.7633.32611.631279979.6231376.0964.023.020.50105.63105.6323.33062.861279979.6231376.0975.083.020.50123.88123.8814.63347.69685134.0514607.0271.374.210.55147.74180.57表中；M上=，M下=。表4-8地震作用下梁端弯矩层次端上端下A右B左端上端下B右5层22.1522.1511.6638.8727.214层18.1241.3259.4535.5938.8779.7683.043层41.3254.7396.0555.6279.76105.63129.772层54.7364.18118.9168.85105.63123.88160.661层64.1884.91149.0981.49123.88147.74190.14地平面148.95180.57其中MA右=M端上+M端下；MB左=（M端上+M端下）kAB/(kAB+kBC)，MB右=M端上+M端下-MB左 表4-9地震作用下梁跨中弯矩计算层次AB跨跨中弯矩BC跨M1M2MM1M2M5层22.1511.665.2527.2127.2104层59.4535.5911.9383.0483.0403层96.0555.6220.22129.77129.7702层118.9168.8525.03160.66160.6601层149.0981.4933.80190.14190.140表4-10地震作用下框架梁端剪力及柱轴力层次A柱B柱柱轴力梁剪力柱轴力梁剪力5层5.3720.16-5.37-14.794层15.0861.51-20.45-61.21 续表3层24.0796.13-44.53-133.272层29.80119.01-74.33-222.471层36.60140.84-110.93-326.71 其中,，N下=N上+V左-V右地震作用下框架的弯矩、剪力、轴力分别如图4-2、图4-3、图4-4。图4-2地震作用下框架梁柱弯矩图(单位：)图4-3地震作用下框架梁柱的剪力图(单位：)图4-4地震作用下框架柱的轴力图(单位：)第5章 风荷载作用下框架计算5.1 风荷载及层间剪力风荷载及层间剪力计算见表3-1。5.2 变形验算结果见表5-1表5-1风荷载作用下变形验算层次层间剪力层间刚度（m)层高层间相对弹性转角备注53.9795263.840.000043.31/79261层间相对弹性转角满足的要求411.3395263.840.000123.31/27751318.6995263.840.000203.31/16820226.0595263.840.000273.31/12067134.8650022.850.000704.61/66005.3 风荷载作用下框架内力 风荷载作用下框架柱端弯矩计算见5-2。 风荷载作用下梁端剪力与柱轴力计算见5-3。 风荷载作用下梁跨中弯矩，假设跨中弯矩M与左端弯矩M1方向相反，与右端弯矩M2方向相同，易得 式中M1，M2只表示大小，不表示方向，均为正。地震作用下梁跨中弯矩计算见表5-4。表5-2风荷载作用下框架柱端弯矩计算层次层高层间剪力层间刚度A轴柱y(m)M上KNmM下KNm53.33.9795263.8416255.830.680.910.451.231.0143.311.3395263.8416255.831.930.910.503.193.1933.318.6995263.8416255.833.190.910.505.265.2623.326.0595263.8416255.834.450.910.507.337.3314.634.8650022.8510404.417.251.260.6412.1121.24层次层高层间剪力层间刚度B轴柱y(m)M上KNmM下KNm53.33.9795263.8431376.091.313.020.502.162.1643.311.3395263.8431376.093.733.020.506.166.1633.318.6995263.8431376.096.163.020.5010.1610.1623.326.0595263.8431376.098.583.020.5014.1614.1614.634.8650022.8514607.0210.184.210.5521.0725.76表中；M上=，M下=。 风荷载作用下框架梁端剪力及柱轴力见表5-5。表5-3风荷载作用下梁端弯矩层次端上端下A右B左端上端下B右5层1.231.230.652.161.514层1.013.194.192.492.166.165.823层3.195.268.454.896.1610.1611.422层5.267.3312.607.2910.1614.1617.021层7.3312.1119.4510.5714.1621.0724.66地平面21.2425.76其中MA右=M端上+M端下；MB左=（M端上+M端下）kAB/(kAB+kBC)，MB右=M端上+M端下-MB左表5-4风荷载作用下梁跨中弯矩计算层次AB跨BC跨M1M2