土木工程毕业设计（论文）-柳州市某单位综合办公楼结构、施工设计.doc

广西科技大学土木建筑工程学院土木工程专业2013届毕业设计计算书课题名称：柳州市某单位综合办公楼结构、施工设计 轴框架设计、3层轴现浇板设计、4层轴楼梯设计系（院） 别: 土木建筑工程学院 专 业： 土木工程（建筑方向） 班 级: 土木092班 学 号： 姓 名： 指 导 教 师： 二一三年五月 土木建筑工程学院2013届毕业设计 某框架结构设计 8轴框架A framework of structural design (Department of Civil Engineering,GuangXi University Of Science and technology P.R.CHINA Jianghong 200900501047）中文摘要摘 要： 本工程为柳州市某单位综合办公楼，按使用功能将建筑分为五层（局部2层），楼房标高21.60m，总建筑面积6326.69m2。本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等。其中，内力计算考虑以下四种荷载作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用柱下独立基础基础。在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。关键词： 钢筋混凝土 ，框架结构，结构设计 ，荷载全套图纸加扣 3012250582AbstractAbstract： This engineering is anComprehensive office buildingof Liuzhou City. According to the function, the construct consists of five layers(The local two layers). The building is 21.60 meters in height and the total floor area is 6326.69m2.Reinforced concrete frame structure is adopted in this engineering. The design includes determination ofstructure calculating diagram;calculation of load; analysis of internal force; combination ofinternalforce;reinforcement for beams and columns; the design of slab,stairandbasement;the drawing of structural working plan. Dead load, live load, wind load and earthquake actionareconsidered. The design of beams is based on plastic analysis. Slab stair and strip foundation areselected in this design. In the seismic design, the design principle of “strong column and weak beam, strong shear and weak bending, strong joint week member” is obeyed. And the cross-section can meet the demand of construction. key phrase： The reinforced concrete frame construction construction designs load 目 录结构设计部分第1章 工程概况11.1 设计原始资料11.2 设计参数1第2章 结构选型和结构布置22.1 结构体系选型22.2 结构布置4第3章 荷载计算63.1 板的荷载计算63.2 构件自重计算8第4章 钢筋混凝土现浇楼盖设计154.1 板的结构布置及分类154.2 板的计算154.3 截面设计18第5章 一榀框架结构截面设计225.1 确定框架计算简图225.2 框架横载计算235.3 竖向活荷载作用下框架受力计算415.4 框架内力计算及弯矩调幅495.5 活载内力计算595.6 恒载内力计算67第6章 水平风荷载计算766.1 基本概况766.2 楼层处集中风荷载计算766.3 D 值的计算776.4 风荷载作用下柱子剪力计算786.5 柱子反弯点高度比得确定786.6 风荷载作用下梁端弯矩、剪力及轴力计算806.7 风载内力图81第7章 地震作用内力计算847.1 设计资料847.2 计算方法确定847.3 地震作用计算847.4 地震作用内力图96第8章 框架截面设计998.1 无地震作用效应组合998.2 有地震作用效应组合998.3 内力组合表1008.4 框架梁截面设计1048.5 框架柱截面设计111第9章 基础设计1239.1 设计说明1239.2 基础埋置深度确定1249.3 A基础底面尺寸确定 1259.4 A截面验算 1269.5 A基础抗冲切验算 1279.6 基础C设计 132第10章 楼梯计算13910.1 梯段板设计 13910.2 平台板设计 14010.3 平台梁设计 141施工组织部分第11章 编制依据和原则14511.1 编制依据 14511.2 编制原则 145第12章 工程概况14612.1 工程建设概况 14612.2 结构设计概况 14612.3 施工条件概况 146第13章 工程量计算14613.1 基础工程 14613.2 主体工程 15313.3 屋面工程 16213.4 装饰工程 16313.5 模板工程 17213.6 脚手架工程 17413.7 各分部分项工程量汇总 17413.8 预算表 176第14章 施工部署18114.1 施工管理目标 18214.2 施工现场项目组织机构 18314.3 施工准备工作 18414.4 施工顺序 190第15章 主要分部分项工程的施工方案19115.1 测量定位放线 19115.2 沉降观测 19215.3 基础工程 19215.4 主体工程 19415.5 门窗工程 19815.6 装饰工程 19815.7 屋面工程 19915.8 水电安装工程 199第16章 施工进度计划20016.1 施工进度安排原则 20016.2 施工进度计划 20016.3 施工进度计划保证措施 200第17章 雨季施工方案20217.1 土方和基础工程 20217.2 砖砌体工程 20217.3 混凝土工程 20217.4 装修工程 203第18章 资源需要量计划20318.1 劳动力需要量计划 20318.2 施工机械需要量计划 20318.3 主要材料需要量计划 204第19章 质量、安全、应急保障措施20519.1 质量保障措施 20519.2 安全保障措施 20719.3 应急保障措施 210第20章 文明施工及环保措施21020.1 文明施工措施 21120.2 环保措施 212第21章 技术节约措施214第22章 常见质量通病的防治措施21522.1 外墙渗漏 21522.2 屋面措施 215结束语 217致 谢 218参考文献 219105第一部分 结构设计部分第1章 工程概况1.1 设计原始资料本工程建筑设计已完成，根据建筑设计资料进行结构设计及施工组织设计。建筑设计图纸：从建施101至建施1010（共10张）1规模：本工程为柳州市某单位综合办公楼工程，建筑设计工作已完成；建筑总标高为24.6m，主体结构标高21.6m，总建筑面积6326.69m2，总楼层为地上5层，各层的层高及各层的建筑面积、门窗标高详见建筑施工图；2防火要求：建筑物属二级防火标准；3结构形式：钢筋混凝土框架结构，填充墙厚度详表一；4气象、水文、地质资料： 主导风向：夏季东南风、冬秋季西北风。基本风压值详表一； 建筑物地处南方，不必考虑雪荷载和积灰荷载作用； 自然地面-5m以下可见地下水； 地质资料：地质持力层为黄粘土，孔隙比为，液性指数，场地覆盖层为1.0m，场地土壤属类场地土。地基承载力详见表一； 抗震设防：该地区抗震设防烈度为7度，该建筑物为丙类建筑物，设计地震分组为2组； 建筑设计图纸附后。要求在已完成的建筑设计基础上进行结构设计、施工设计，各同学的设计条件如下表一所示：表1.1：各同学设计条件图编号学生姓名填充墙厚度（mm）基本风压值（）地基承载力（）计算楼板计算框架计算楼梯4姜 宏240厚空心砖0.552153层-轴轴4层(19-20轴)1.2 设计参数1. 根据建筑结构可靠度设计统一标准本工程为一般的建筑物，破坏后果严重，故建筑结构的安全等级为二级；2. 建筑结构设计使用年限为50年，耐久等级二级，耐火等级二级，屋面防水三级；3. 建筑抗震烈度为7度，应进行必要的抗震措施；4. 设防类别丙类；5. 本工程房屋高度为22.05m24m，又为丙类建筑，7度设防，据建筑抗震设计规范（GB50011-2010 ）6.1.2规定，确定框架抗震等级为三级；6. 地基基础采用柱下独立基础和联合基础。第2章 结构选型和结构布置2.1 结构体系选型2.1.1 结构体系和结构形式的分析比较建筑结构的分类方法很多，按结构所用材料分类时可分为砌体结构（包括石和砌块砌体）、混凝土结构（包括混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构）、钢结构及木结构等。各类结构都有其一定的适用范围，应根据其材料性能、结构形式、受力特点和建筑使用要求及施条件等因素合理选择。一般来说，无筋砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及小型单层工业厂房等；钢结构多用于建造超高层建筑以及有重型吊车、跨度大于36米或有特殊要求的工业厂房；其它情况均可采用钢筋混凝土结构。该设计是多层建筑结构设计，因此宜采用钢筋混凝土结构。2.1.2 多层建筑的结构体系及选择1. 框架结构体系框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可以提供较大的建筑空间，也可以构成丰富多变的立面造型。但框架结构体系的抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸，一般梁柱截面的惯性矩较小，在水平荷载作用下的侧向变形较大，抗侧能力较弱，属柔性结构，因此其建筑高度受到限制。框架结构有横向、纵向、双向承重方案选择： 横向框架承重方案纵向连系梁将横向框架连成整体。对于水平风荷载作用，由于横向每榀框架的柱子少，而纵向每榀框架的柱子多，所以横向框架的受力远比纵向的大，故一般只需要对每榀横向框架进行内力分析，而对纵向框架可按构造设计。 纵向框架承重方案此时，纵向框架为主要承力构件，沿房屋的纵向设置框架主梁，有利于充分利用室内空间，但其横向刚度较弱，对抗震不利，故不应在地震区框架结构中采用。 纵横框架双向承重方案 这种方案比较适用于建筑平面呈正方形或平面边长L/B1.5的情形（L房屋长度，B房屋宽度），对于地震区的框架结构，由于其纵向、横向都承受地震作用，需将纵横两个方向的梁、柱按刚接处理，设计成双向承重的框架结构方案。 剪力墙结构体系现浇混凝土剪力墙结构抗侧移刚度大、变形小，整体性好，采用先进工艺施工时可缩短工期，节省人力；但墙体较密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，很难满足大空间建筑功能要求；结构自重较大加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。 框架-剪力墙结构体系它可提供较大的建筑空间，布置灵活，能为建筑设计提供丰富的建筑造型，且侧移小，减轻节点负担，增加超静定次数，保证塑性铰均匀发展；但水平方向刚度不均匀，抗震性能较剪力墙相对薄弱。 筒体结构体系筒体结构属于整体刚度很大的结构体系。由于它能提供很大的建筑空间和建筑高度，建筑物内部空间的划分可以灵活多变，因此它广泛应用于多功能、多用途的超高层建筑中。2.1.3 承重体系的选择根据设计原始资料可知，该工程为某框架结构，总楼层为5层，建筑功能的要求，需要较大空间，能适应灵活布置。各开间及进深均较大；抗震设防烈度为7度，地震作用要考虑。综合以上几种常见的结构体系在抗震、抗侧以及造型要求等方面的比较，并着重考虑由于不同方案所带来的对建筑物造价的影响，结合实际情况，现选取纵横框架双向承重体系作为承重体系。2.1.4 建筑材料的选择建筑结构材料是形成结构的物质基础。鉴于框架结构，其填充墙应优先选用轻质砌体。考虑资源的可持续发展，以及环境保护等各方面因素，为满足建筑造型要求，现采用空心砖作为填充墙材料。2.1.5 其他结构选型1. 屋面结构：充分考虑屋面防漏，采用钢筋混凝土整体现浇板；2. 楼面结构：该建筑处于7度抗震设防区，为了使建筑整体性好，故采用现浇钢筋混凝土板；3. 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯；4. 过梁：过梁均采用钢筋混凝土梁；5. 基础：从抗震整体性、经济和施工方便的角度出发采用钢筋混凝土现浇柱下独立基础。2.1.6 材料选择混凝土等级：梁、柱、板均取C30 钢筋等级：HRB400 HPB3002.1.7 荷载的选择（活载标准值据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）表 5.1.1规定选取）上人屋面走廊楼梯卫生间/盥洗室档案室大会议室其它楼板2.0KN/m22.5KN/m23.5KN/m22.5KN/m22.5KN/m23.0KN/m22.0KN/m22.2 结构布置2.2.1 板、梁、柱截面确定根据板、梁、柱布置的一般原则，同时充分考虑建筑的美观，并借鉴同类建筑结构平面布置的相关成果，注意易于整体施工的因素，初步确定板厚、梁、柱截面尺寸，并将它们表示在各层的结构平面布置图上。1. 现浇板厚确定本工程板为现浇双向板，根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）9.1.2规定，双向板的厚度不宜小于80mm且双向板的厚度与短跨跨长的比值应满足刚度的要求：双向板1/40；取短跨最大值3600mm计算，得最小板厚为90mm，为方便施工，全部楼板板厚均取100mm（楼梯梯段板板厚一般约为梯段板水平长度的，本设计取为120mm）。2. 确定梁截面尺寸据高层建筑混凝土结构技术规范（JGJ3-2010）6.3.1规定，框架结构的主梁截面高度h可按（1/101/18）L确定，L为梁的计算跨度，梁的宽度b=(1/31/2)h,以轴A-C 跨主梁与轴CE跨主梁为例（，）进行计算：=（1/101/15）L=890mm593mm=（1/121/18）L=542mm361mm据建筑抗震设计规范(50011-2010） 6.3.1规定,梁净跨与截面高度之比不宜小于4,取=700mm，=650mm=(1/31/2)h主=233mm350mm=(1/31/2)h次=217mm325mm据建筑抗震设计规范(50011-2010） 6.3.1规定,梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜小于2且大于4,且考虑施工方便，取=300mm，=300mm各层同位置梁的截面相同，具体梁截面尺寸、布置见施工图。3. 确定柱截面尺寸柱截面尺寸由轴压比控制来估算，可由如下经验公式粗略确定:A-柱横截面面积；n验算截面以上楼层层数；F验算柱的负荷面积；根据柱网确定；混凝土轴心抗压强度值；地震及中、边柱的相关调整系数，本结构为7 度 抗震，中柱取1.1 ，边柱取1.2； G结构单元面积的重量，据经验估算钢筋混凝土高层建筑为12-18KN/m2，取14KN/m2；查建筑抗震设计规范（GB50011-2010）表6.3.6，本框架抗震等级为三级，轴压比限值为0.85，各层柱子混凝土强度等级采用C30，。2.2.2 以裙房L轴与轴焦点边柱Z边、主体C轴与轴中柱Z中为例进行计算：A边=142（7.23）1.21000/（0.8514.3）=59709mm2裙房呈正方形,抗侧刚度横、纵向近似，采用正方形柱；据建筑抗震设计规范(50011-2010） 6.3.5规定,柱截面的宽度和高度，不超过2层时，不宜小于300mm，剪跨比宜大于2，柱子长边与短边比不宜大于3，故取b边=h边=300mm （300300=90000 mm259709 mm2）A中=145（7.27.7）1.11000/（0.8514.3）=351204 mm2主体结构横向抗侧刚度小于纵向抗侧刚度，为加强横向抗侧刚度，柱子h中宜大于b中；据建筑抗震设计规范(50011-2010） 6.3.5规定,柱截面的宽度和高度，三级且超过2层时不宜小于400mm，剪跨比宜大于2，柱子长边与短边比不宜大于3，故取h中=700mm，b中=600mm （600700=420000 mm2351204 mm2）各层柱截面相同（楼梯间变动尺寸），具体柱截面尺寸、布置见施工图。2.2.3 各层结构布置概况现浇板板厚：100mm 柱子截面尺寸：300300mm、450450mm、400500mm450550mm、500600mm、600700mm梁截面尺寸： 250500 mm、250550 mm、250600 mm 300650 mm、300700 mm、300900 mm第3章 荷载计算3.1 板的荷载计算3.1.1 板的活荷载计算据建筑结构荷载规范(GB50009-2012） 3.2.4规定，恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4，各种活荷载标准值的取值如下： 上人屋面均布活荷载： 2.0KN/m2走廊的均布活荷载： 2.5KN/m2楼梯间的均布活荷载： 3.5KN/m2卫生间/盥洗室的均布活荷载： 2.5KN/m2档案室的均布活荷载： 2.5KN/m2大、中会议室的均布活荷载： 3.0KN/m2活动室的均布活荷载： 4.0KN/m2储藏室的均布活荷载： 5.0KN/m2电梯机房均布活荷载： 7.0KN/m2其他板的均布活荷载： 2.0KN/m23.1.2 板的恒荷载计算（查建筑结构荷载规范(50009-2012）1. 屋面恒载标准值计算面层做法参照98ZJ001屋13（SBS） 2.18KN/m100厚钢筋混凝土结构层 250.1=2.5 KN/板底抹灰做法参照98ZJ001顶3 0.24 KN/合计自重： 4.92 KN/2. 楼地面恒载标准值计算 第一层楼地面恒载标准值计算i 办事大厅/侯梯厅地面恒载标准值：20厚花岗石板铺实拍平 15.40.02=0.31 KN/30厚干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥 200.03=0.6 KN/素水泥浆结合层一遍 100厚C10混凝土 25 0.1=2.5KN/素土夯实合计： 3.41 KN/ii 办公室/走廊/楼梯间/盥洗室/卫生间/食品加工室/库房地面恒载标准值：810厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝 230.01=0.23KN/25厚干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥 200.025=0.5KN/素水泥浆结合层一遍100厚C10混凝土 250.1=2.5KN/素土夯实合计： 3.23 KN/ 第二层至第五层楼面恒载标准值计算i办公室/休息室/会议室/候梯厅/楼面/走廊/食品加工室/库房楼面/盥洗间恒载标准值： 100厚C30混凝土结构层 250.1=2.5 KN/m面层做法参照98ZJ001楼10 0.70KN/m板底抹灰做法参照98ZJ001顶3 0.24 KN/合计自重： 3.44KN/m ii厕所楼面恒载标准值： 100厚C30混凝土结构层 250.1=2.5 KN/m 300厚煤渣回填 100.3=3 KN/m面层做法参照98ZJ001楼10 0.70KN/m板底抹灰做法参照98ZJ001顶4 0.24 KN/合计自重： 6.44 KN/iii电梯机房楼面恒载标准值： 100厚C30混凝土结构层 250.1=2.5 KN/m面层做法参照98ZJ001楼1 0.40KN/m板底抹灰做法参照98ZJ001顶3 0.24 KN/合计自重： 3.14 KN/ 3.2 构件自重计算(本层板厚为100mm)3.2.1 梁线自重：（查98ZJ001顶3，抹灰层为0.24 KN/）截面尺寸：bh=250mm500mmq=250.25(0.5-0.1)=2.5KN/m抹 灰 层：0.24 (0.5-0.1) 2=0.19KN/ m合 计：2.69KN/m截面尺寸： bh=250mm550mm结构自重： q=250.25(0.55-0.10)=2.81KN/m抹 灰 层： （0.55-0.10）0.242=0.22KN/m 合 计： 3.03 KN/m截面尺寸： bh=250mm600mm结构自重： q=250.25(0.60-0.10)=3.13KN/m抹 灰 层： （0.60-0.10）0.242=0.24KN/m 合 计： 3.37 KN/m截面尺寸： bh=300mm650mm结构自重： q=250.3(0.65-0.10)=4.13KN/m抹 灰 层： （0.65-0.10）0.242=0.26KN/m 合 计： 4.39 KN/m截面尺寸： bh=300mm700mm结构自重： q=250.3(0.7-0.10)=4.5KN/m抹 灰 层： （0.7-0.10）0.242=0.29KN/m 合 计： 4.79KN/m截面尺寸： bh=300mm900mm结构自重： q=250.3(0.9-0.10)=6KN/m抹 灰 层： （0.9-0.10）0.242=0.38KN/m 合 计： 6.38 KN/m3.2.2 梁上线荷载计算根据设计要求，内、外填充墙均采用240厚空心砖（12.6KN/m3），办公楼、走廊、楼梯间及大厅墙体等内表面做法按照98ZJ001内墙5（0.24 KN/ m）；卫生间、盥洗室墙体内表面做法按照98ZJ001内墙9（0.39 KN/m）；建筑外墙外表面做法按照98ZJ001外墙22（0.4 KN/m2）；不锈钢管栏杆自重做法按照98ZJ401（0.45KN/m2）；内木门自重 0.20 KN/m2；钢框玻璃门窗自重0.40 KN/m2；玻璃幕墙与金属雨蓬自重1.25 KN/m2需要输入的梁上线荷载是梁上墙体(包括两面抹灰)重量所折算的线荷载。线荷载q=（层高-梁高）墙长-门窗面积 墙厚墙体（包括抹灰）容重+门窗面积门窗容重墙长。（各标准层梁上线荷载见下表）表3.1：第一标准层梁线荷载墙号墙长m墙高m墙厚m门洞面积m2墙面积m2窗面积m2墙自重KN窗自重KN门自重KN墙体抹灰自重KN防护栏杆自重KN总荷载KN线荷载KN/mA轴交4-13/15-19轴6.753.350.24010.8514.432.811806.95057.768.56A轴交13-15轴6.533.350.24010.1214.430.601806.48055.088.44B轴交2-6轴9.963.300.244.0528.82087.1500.8113.840101.810.22B轴交6-13/15-19轴6.963.300.242.720.27061.3000.549.73071.5710.29B轴交13-15轴6.763.300.242.719.61059.3000.549.42069.2610.25B轴交19-20轴2.763.300.242.76.41019.3900.543.08023.018.34C轴交6-8/11-13/15-17轴6.63.300.242.719.08057.7000.549.16067.4010.22C轴交8-11轴6.63.300.244.9516.83050.89008.08058.978.93C轴交13-15轴6.43.300.242.718.42055.7000.548.84065.0810.17C轴交17-19轴6.63.300.244.0517.73053.6200.818.51062.949.54D轴交8-11轴6.963.400.243.2420.42061.7500.659.80072.2010.37D轴交17-19轴6.963.400.245.418.27055.2501.088.77065.109.35E轴交2-4/19-20轴2.63.90.2401.648.54.9610.6301.051.2417.886.88E轴交8-11轴6.83.350.243.2419.54059.0900.6512.51072.2510.63E轴交11-13/15-19轴6.83.350.24011.0314.433.361807.06058.428.59E轴交13-15轴6.63.350.24010.3514.431.301806.61055.918.47F轴交4-6轴6.94.250.244.0525.28076.4500.8116.18093.4413.54F轴交6-8轴、L轴交1-86.94.250.24029.33088.690018.770107.4615.57F轴交8-11轴6.94.250.243.2422.313.7867.471.510.6514.28083.9112.16墙号墙长m墙高m墙厚m门洞面积m2墙面积m2窗面积m2墙自重KN窗自重KN门自重KN墙体抹灰自重KN防护栏杆自重KN总荷载KN线荷载KN/mG轴交2-4轴2.634.250.24011.18033.81005.37039.1814.90G/K轴交4-6轴6.754.20.244.0524.3073.4800.8111.66085.9512.73G/K轴交6-8轴6.754.20.24028.35085.730013.61099.3414.72G轴交8-11轴6.834.20.244.0520.863.7863.081.510.8110.01075.4111.04K轴交1-4轴6.134.20.24025.75077.870012.36090.2314.72K轴交8-11轴6.834.20.24028.69086.760013.770100.5314.72L轴交8-11轴/11轴交K-L6.90.60.2404.14012.52008.011.5522.083.22/20交A-B/C-E63.40.24020.4061.690012.95074.6412.442/20交B-C2.23.40.2402.834.658.565.8101.810.3616.547.523交L-K5.76000024.77030.96002.8533.815.876轴交C-E5.953.250.242.716.64050.3200.547.89058.759.886轴交K-L5.634.150.242.720.66062.4800.549.92072.9612.968轴交F-G/K-L5.634.150.24013.619.7541.163.906.53051.599.1611轴交J-K/G-H4.24.250.2409.818.0429.673.2206.28039.179.3311轴交H-J4.74.250.24011.948.0436.093.2207.64046.959.9911轴交F-G5.74.250.2407.98024.13005.11029.245.139轴交C-D2.363.40.241.66.42019.43003.08022.519.5413轴交C-E5.93.250.24019.18057.99009.21067.211.39同层其余无门窗实体墙梁线荷载取值为12.0KN/m表3.2：第二标准层梁线荷载墙号墙长m