某企业行政办公楼毕业设计

1、 第 1 页 共90 页 目 录 第 1 章 建筑设计说明 .3 1.1 平面设计.4 1.1.1 使用部分平面设计 .4 1.1.2 交通联系部分设计 .4 1.1.3 平面组合设计 .5 1.2 剖面设计.5 1.3 立面设计.5 1.4 楼板层和地面.6 1.5 基础和地基.8 1.6 交通联系部分的设计.8 1.6.1 楼梯设计 .8 1.6.2 门厅的设计 .9 1.6.3 室外台阶 .9 1.6.4 门和窗的设计 .9 1.7 其它设计.10 1.7.1 散水设计 .10 1.7.2 勒脚的设计 .10 1.7.3 女儿墙设计 .11 第 2 章 结构设计说明 .11 2.1 材料

2、要求.12 2.2 填充墙要求.12 2.3 截面尺寸要求.12 2.4 结构布置要求.12 2.5 计算过程.12 2.5.1 计算简图 .12 2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算 .14 2.5.3 地震作用计算 .14 2.5.4 在水平荷载作用下采用 d 值法 .15 2.5.5 在截面设计时,主要有正截面和斜截面的设计 .15 第 3 章 结构计算书 .15 3.1 工程概况.15 3.2 设计原始资料 .16 3.3 材料选用.16 3.4 结构选型.16 3.5 框架计算简图及梁柱线刚度.17 3.5.1 确定框架计算简图 .17 3.5.2 框架梁柱的线刚度计算 .17 3

3、.6 竖向荷载计算.18 3.6.1 恒载标准值计算 .18 3.6.2 活荷载标准值计算 .20 3.6.3 竖向荷载作用下框架内力计算 .21 3.6.3 使用分层法计算框架弯矩 .25 第 2 页 共90 页 第 4 章 抗震计算 .40 4.1 重力荷载代表值计算.40 4.2 横向框架侧移刚度的计算.41 4.2.1 横梁线刚度 ib 和柱线刚度 ic 计算分别见下表：.41 4.3 横向水平作用下框架结构的内力和侧移计算 .44 4.3.1 横向框架自振周期计算： .44 4.3.2 横向地震作用计算及楼层地震剪力计算 .44 4.3.3 水平地震作用下框架位移计算：.46 4.3

4、.4 梁柱线刚度见图（1）.47 4.3.5 各柱剪力值：.47 4.3.6 计算柱的反弯点高度 yh.48 4.3.7 柱端及梁端弯矩的计算.48 4.3.8 梁端剪力计算 .53 4.3.9 各柱轴力计算 .54 4.3.10 重力荷载代表值作用下的内力计算 .55 4.3.11 各柱边缘处轴力计算 .60 第 5 章 内力组合 .62 第 6 章 截面设计与配筋计算 .65 6.1 框架梁配筋计算： .67 6.2 框架柱配筋计算： .70 6.3 现浇板的配筋计算：.72 6.4 连续梁的配筋计算：.75 6.4.1 荷载计算 .76 6.4.2 计算简图的确定 .76 6.4.3 截

5、面承载力计算.77 第 7 章 楼梯设计 .78 7.1 建筑设计： .78 7.2 结构设计： .79 7.3 梯段板设计 .79 第 8 章 基础设计与配筋计算 .84 8.1 荷载计算 .84 8.1.1由柱传至基顶的荷载 .84 8.1.2.由基础梁传到基顶的荷载 .85 8.2 基础尺寸的确定 .85 8.2.1. 确定 l 和 b.85 8.2.2 确定基础的高度.86 8.3 基底配筋： .87 结 论 .90 致 谢 .91 参 考 文 献 .92 第 3 页 共90 页 第 1 章 建筑设计说明 这次毕业设计的课题为某企业行政办公楼,本着设计富有正气和时代气息的原则,设 计一

6、座现代化气息的办公楼,建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据 设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题， 着重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个 细部的构造方式等，创造出既符合科学性，又具有艺术效果的工作环境。 建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、 劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。 本方案采用框架结构，五层，是一座以办公楼为特色的永久性建筑，根据地形， 该楼正面朝南，为中间走道。 在满足功能要求的基础上，该建筑要体现现代化特色，适应现代化的办公需求。

7、 满足消防、抗震等安全要求。 框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。这种结构体系的优点是建筑 平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋 造型。同时，在结构性能方面，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。 框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，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，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框 架结构或纯（全）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，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、 缺柱的框架

8、。 1.1 平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常 较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平 面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但 是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和 立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是 第 4 页 共90 页 说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。 各种类型的民用建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归 纳为使用部分和交通联系部分两类。 建筑平面设计是组合布置建筑物在

9、水平方向房屋各部分的组合关系，它包括使 用部分设计和交通联系部分设计。 1.1.1 使用部分平面设计 建筑平面中各个使用房间和辅助房间，是建筑平面组合的基本单元。本设计在 使用平面设计中充分考虑了以下几点：注意了房间的面积、形状和尺寸满足室内使 用活动和设备合理布置的要求；门窗的大小和位置考虑了房间的出入方便，疏散安 全，采风通风良好；房间的构成注意使结构布置合理，施工方便，也要有利于房间 之间的组合，所用材料应符合相应的建筑标准；室内空间，以及顶棚、地面、各个 墙面和构件细部，应考虑人们的使用和审美要求。 对于辅助房间的平面设计，通常根据建筑物的使用特点和使用人数的多少，先 确定所需设备的个

10、数，根据计算所得的设备数量，考虑在整幢建筑中辅助房间的分 布情况，最后在建筑平面组合中，根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这些辅 助房间的面积、平面形式和尺寸。 1.1.2 交通联系部分设计 交通联系部分是把各个房间以及室内交通合理协调起来，同时又要考虑到使用 房间和辅助房间的用途，减少交通干扰。楼梯是垂直交通联系部分，是各个楼层疏 散的必经之路，同时又要考虑到建筑防火要求，本建筑采用板式双跑楼梯。 本设计中交通联系部分设计能满足下列要求：交通线路简捷明确，联系通行方 便；人流通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的通风采光要求；力求节省交通面 积，同时考虑空间组合等设计问题。 1.1.3 平面

11、组合设计 建筑平面的组合设计，一方面，是在熟悉平面各组成部分的基础上，进一步从 建筑整体的使用功能、技术经济和建筑艺术等方面，来分析对平面组合的要求；另 一方面，还必须考虑总体规划、基地环境对建筑单体平面组合的要求。即建筑平面 第 5 页 共90 页 组合设计须要综合分解建筑本身提出的、以及总体环境对单体建筑提出的内外两方 面的要求。 1.2 剖面设计 建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要表 现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它 和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其 中一些问题需要平、剖面结合

12、在一起研究，才具体确定下来。 本工程为某企业行政办公楼，层高底层为 4.2,其余为 3.3m。垂直交通采用楼梯， 没有设计电梯，因为考虑到办公楼层数较少，仅有五层。门的高度根据人体尺寸来 确定，窗高要满足通风采光要求。 1.3 立面设计 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改 善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性； 正确处理与施工技术的关系。 建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房 屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、 勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分

13、。恰当地确定立面中这些组成部分 和构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与 内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。 建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系， 例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的 基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面 各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和 协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、 建筑装饰等进一步作重点及细部处理。 完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的

14、设计一样，同样也有使 用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立 第 6 页 共90 页 面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。 本设计工程建筑立面设计力求给人一种均衡、和谐的感觉，与环境融于一体， 充分体现了建筑物的功能，通过巧妙组合，使建筑物创造了优美、和谐、统一而又 丰富的空间环境，给人以美的享受。 以下是房屋各环节的构造和建筑设计措施： 本次设计的办公楼为平屋面，其坡度比较平坦，流水速度比较缓慢，有时甚至在屋 顶表面形成一层薄薄的水层，因此平屋顶的防水原则应该时在导、堵结合的前提下， 以堵为主。平屋顶防水主要有两种方法及柔性防水和刚性防水。结合办公楼

15、的特点， 我们采取刚性防水，就是利用水泥及其制品（水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土）的 抗渗性做成的屋面防水层。刚性防水的其特点是刚性防水层的基本材料时水泥、沙、 石子，它的基本防水原理时利用水泥制品的密实性来抵抗水分的渗透，因此它的抗 渗能力与制品的密实程度有密切的关系。提高刚性防水材料的密实性主要时通过改 进颗粒级配、和控制水灰比级良好的施工质量。为了进一步提高抗渗性能，在防材 料可以入加入一些防水剂。 1.4 楼板层和地面 按施工方法，楼板有现浇式、装配式和装配整体式三种。 本次办公楼设计采用的时现浇肋梁楼盖,现浇肋梁楼板是最常见的楼板形式之一， 当板为单向板时称为单向板肋梁楼板，当板为双向

16、板时称为双向板肋梁楼板。 单向板肋梁楼板由板，次梁和主梁组成，其荷载传递的路线为板，次梁，主梁， 柱或墙。次梁的布置通常按开间方向排列，主梁可由柱或墙支撑，主梁的经济跨度 为 5-8 米，次梁为主梁跨度的 1/14-1/8，梁宽为梁高的 1/3-1/2，次梁间距同板跨。 由于板中混凝土用量为整个楼板的 50-70，因而板宜取薄些通常板跨在 3 米以下， 其经济跨度为 1.7-2.5 米，板厚为 6-8 公分。单向板肋梁楼板主梁次梁的布置，不 仅由房间大小，平面形式来决定，而且还应从采光效果来考虑。当次梁与窗口光线 垂直时，光线照射在次梁上使梁在顶棚上产生较多的阴影，影响亮度和采光度效果。 次梁

17、和光线平行时采光效果较好。 双向板肋梁楼板常无主次梁之分，由板和梁组成，荷载传递路线为板，梁，墙 或柱。由于双向板肋梁楼板梁较少，天棚平整美观，但当板跨度较大，板的厚度大 于 8 公分时造价就明显增加，因而用在小柱网的住宅，旅馆，办公楼。 第 7 页 共90 页 顶棚：吊顶，当楼板底部不平（如肋梁楼板）而房间又要求平整或在楼板底部 需隐藏管道以及房间隔声要求较高的应设置吊顶。吊顶做法是从楼板中伸出吊筋与 主搁栅扎牢，然后在主搁栅上钉次搁栅，再在次搁栅上钉灰板条或钢板网进行抹灰。 吊顶的吊筋常用 8-12 钢筋，当钢筋混凝土楼板为现浇时，吊筋从楼板钢筋中伸 出，当楼板为预制时，则预埋于板缝中，中

18、距 1.2-1.5 米。主搁栅有木制和型钢两 种。木制断面为 5070 毫米，5080 毫米；型钢常用 12 号槽钢，中距 1.2-1.5 米。 次搁栅有木制和型钢两种，木制断面为 4040 毫米，5050 毫米，中距 400-600 毫 米；型钢次搁栅则用 3.6 号等边角钢，中距 400-1200 毫米。板条及钢板网尺寸与做 法同板条抹灰隔墙。 各种装饰板材吊顶的基层做法，同抹灰饰面，而次搁栅的间距应与各种板材的 规格相适应，v 型轻钢龙骨吊顶是一种新型吊顶材料，美观，安全，大方。是办公楼 理想的顶棚材料。 楼面构造与地面构造基本相同，因而以下叙述的地面做法也同样适合于楼面。 地面面层包括

19、面层本身及踢脚线，踢脚线的作用是遮盖面层与墙面的接缝，保护墙 面以防擦洗地面时弄脏墙面，它的材料大多与地面相同，常见做法有与墙面粉刷相 平，突出，凹进三种，踢脚线高 120-150 毫米。 按面层材料及施工方法不同可分为整体地面，块材地面，塑料地面，木地面四 类。缸砖地面属于块材地面，缸砖是陶土加矿物颜料烧制而成，缸砖有红棕色和深 米黄色两种，形式有方行，矩形，菱形和六角行，八角行，尺寸为 100100，150150 毫米厚度 10-19 毫米。缸砖质地细蜜坚硬，强度较高，耐磨性 好，且耐水，耐酸，耐油，耐碱，易于清洁不起尘，铺设简单，因此广泛采用在地 下室，厕所，梳洗室，实验室，及有腐蚀房间

20、的地面。缸砖用 15-20 毫米厚的 1：3 水泥砂浆铺砌在结构层上，铺砌时须平整，保持纵横齐直，并以水泥砂浆嵌缝。 1.5 基础和地基 基础和地基具有不可分割的关系，但又是不同的概念，基础是建筑物与土层直 接接触的部分，它承受建筑物的全部荷载，并把他们传给地基，基础是建筑物的一 个组成部分，而地基是基础下面的土层，承受由基础传来的整个建筑物的荷载。地 基不是建筑物的组成部分。 地基分两种：一是天然土层具有足够的承载能力，不需人工处理就能承受建筑 第 8 页 共90 页 物全部荷载的叫天然地基。一是当上部荷载叫大或土层承载能力较弱，缺乏足够的 坚固性和稳定性，必须经人工处理后才能承受建筑物全部

21、荷载的叫人工地基。 根据地基土质好坏，荷载大小及冰冻深度，常把基础埋在地表以下适当深度处， 这个深度成为埋置深度（简称埋深） 。一般基础的埋深应大于冰冻线的深度，从经济 和施工角度分析，基础的埋深，在满足要求的情况下越浅越好，但最小不能小于 0.5 米。天然地基上的基础，一般把埋深在 5 米以内的叫浅基，超过 5 米的叫深基。本 工程考虑到地下水位的高度，冰冻线的深度，以及地下软弱层的深度和范围，确定 2.5 米深度作为基础埋深，同时考虑到该工程为框架结构，梁柱中心线不重合，将会产 生叫大的竖向弯矩，为了提高抗侧刚度，满足纵横向弯矩的平衡，提高抗剪切能力， 该工程选用柱下独基，满足以上条件，同

22、时又能起到节省材料的作用。 1.6 交通联系部分的设计 1.6.1 楼梯设计 楼梯是建筑物中的重要组成部分，它是主要的垂直交通设施之一，楼梯的主要 功能是通行和疏散。 板式楼梯和梁式楼梯是最常见的现浇楼梯，和公共建筑有时也采用一些特种楼 梯，如螺旋板式楼梯和悬挑式楼梯。此外也有采用装配式楼梯的。 板式楼梯由梯段板、休息平台和平台梁组成，梯段是斜放的齿形板，支承在平 台梁上和楼层梁上，底层下端一般支承在垄墙上。板式楼梯的优点是下表面平整， 施工支模方便，外观比较轻巧；缺点是斜板较厚，约为梯段板斜长的 1/251/30， 其混凝土用量和钢材用量都较多，一般适用于梯段板的水平跨长不超过 3m 时。

23、梁式楼梯同踏步板、斜梁和平台板、平台梁组成。 楼梯位置的布设 楼梯的位置与防火疏散、出入口位置、建筑物平面关系和艺术要求有关。 主要楼梯安排在主要出入口附近，将要楼梯安排在建筑物的尽端。 1.6.2 门厅的设计 门厅在建筑物内起着内外过渡，人流集散，转换方向，与走道或其它房间连接 等作用。 第 9 页 共90 页 门厅设置在建筑物主要出入口处，将要出入口不设门厅。 面积主要由建筑物的使用性质和规模决定的。 门厅的布置可以是各种各样的，介是在设计时必须注意以下几点： a 必须把人流组织好，交通线路要简捷畅通，防止交叉拥挤。 b 适当安排与分配休息、等候等其它功能要求的面积，防止堵塞交通。 c 门

24、厅要有较好的天然采光，并保证必须的层高。 d 门厅应注意防雨、防风、防寒等要求。 1.6.3 室外台阶 建筑物室内地面必须高于室外地面，为了便于出入，应根据室内外的高差设置 台阶。室外台阶的坡度比楼梯小，在 15o-20o之间每级台阶高度约为 100-150 毫米， 宽度在 300-400 毫米之间。在台阶和出入口之间一般设有 1000-1500 毫米宽的平台 作为缓冲，平台的表面应作成向室外倾斜 1-4的流水坡，以利排水。 台阶应采用耐久性，抗冻性好和耐磨的材料，如天然石，混凝土，缸砖等。台 阶的基础要牢固，较简单的做法只需挖去腐蚀土，做一垫层即可。 1.6.4 门和窗的设计 门的设计与布置

25、：对门的设计主要考虑了以下几点： (1) 根据功能确定门的大小 (2) 根据使用具体要求确定门的数量 (3) 窗的设计和布置 房间中窗子的大小、形式和位置，对室内采光、通风、日照和使用等功能要求， 对建筑物的装门面构图，都有很大关系，在设计时应根据各方面要求综合考虑。 (4) 窗的大小 教室的窗面积与地面面积应为 1/41/6。 窗子的大小、数量，还应考虑经济条件和当地的气候条件， (5) 窗的位置 在设计窗的位置时，考虑了下列问题 a 窗的位置应很好地考虑房间内部的使用情况。 b 窗子大都兼有通风的作用，因此房间的窗子位置应与门的位置一起考虑，最好 第 10 页 共90 页 把窗开在门对面的

26、墙上或离门较远的地方，以使房间尽可能得到穿堂风。 c 窗子的位置还考虑了立面的要求，使立面构图整齐谐调，不致杂乱无章，影响 立面的效果。 (6) 窗的形式 窗的形式不仅考虑了采光、通风的要求，而且还考虑比例造型的美观，因为窗 是建筑外形和室内艺术造型的重要内容。 1.7 其它设计 1.7.1 散水设计 建筑物的外墙做散水，主要是为了迅速排除靠近墙体的地面水并堵住地面水沿 墙脚向下渗透，以减少墙脚基础受水侵蚀的可能性。以便将水导至远离墙脚处。 散水用素混凝土现浇坡度为 3%-5%。本次设计的散水宽度为 1000mm，坡度 3%， 具体做法为：300 厚素土夯实宽 l+300，60 厚 75 号混

27、凝土垫层，20 厚 1：2 水泥砂 浆抹面。 1.7.2 勒脚的设计 用 1：2 水泥砂浆粉刷 这种勒脚的优点是造价低，施工方便，因此一般民用建筑多采用。 本次墙勒脚采用 1：2 水泥砂浆粉刷，高度 600mm。 1.7.3 女儿墙设计 女儿墙是屋顶上直接受到风吹雨淋的一个构建，如果没有适当的放水措施，雨 水就有可能顺着女儿墙渗入室内，女儿墙的外饰面材料也有可能因此而破坏。防止 女儿墙渗水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层，或是防水层铺过女儿 墙。 女儿墙对屋面防水和抗震是不利的，因此在没有必要做女儿墙的地方，如为了 安全和美观确有需要时，应充分做好防水和抗震措施。 第 11 页 共9

28、0 页 第 2 章 结构设计说明 为了使建筑物设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，建 筑结构方案设计，包括结构选型设计占有重要地位。建筑结构方案设计和选型的构 思是一项很细致的工作，只有充分考虑各种影响因素并进行全面综合分析，才能选 出优化的方案。 结构作为建筑的骨架形成人类的建筑空间，用来满足人类的生产、生活需要及 对建筑物的美观要求（结构的建筑功能） 。在正确设计、施工及正常使用条件下，建 筑应该具有抵御可能出现的各种作用的能力（建筑结构的安全功能） 。此外，建筑结 构的工程造价及用工量分别占建筑物造价及施工用量的 30%40%，建筑结构工程的 施工工期约占建筑物施工总工

29、期的 40%50%（建筑结构的经济指标） 。建筑物的形式 和风格总是和构成它的材料和结构方式相适应的。在实践中不断地探索能够经济、 合理地充分发挥材料、结构潜力的形式和风格，并逐渐形成建筑体系和结构体系。 结构是建筑的骨架，是建筑赖以存在的基础，该办公楼选用框架结构是合理的。框 架结构体系是由竖向构件的柱子与水平构件的梁通过节点连接而组成，即承担竖向 荷载，又承担水平荷载（风、地震） 。框架结构体系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。 在做本次设计时,就充分考虑到建筑物的形式和风格总是和构成它的材料和结构 方式相适应的。在实践中不断地探索能够经济、

30、合理地充分发挥材料、结构潜力的 形式和风格，并逐渐形成建筑体系和结构,选用框架结构,以钢筋混凝土为材料建造。 框架结构体系是由竖向构件的柱子与水平构件的梁通过节点连接而组成，即， 承担竖向荷载，又承担水平荷载（风、地震） 。框架结构体系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。 2.1 材料要求 梁、柱混凝土强度等级相差不宜大于 5mpa，如超过时，梁、柱节点区施工时应 作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。 第 12 页 共90 页 2.2 填充墙要求 (1) 框架结构的填充墙应优先选用预制轻质砌块或墙板，填充墙应按规范的构 造要求与框架可靠拉结

31、。 (2) 框架结构的填充墙宜与框架梁、柱轴线位于同一垂直平面内。 2.3 截面尺寸要求 梁的截面尺寸为 h=(1/151/12)l;b=(1/21/3)h 柱为 h=(1/61/15)h;b=(12/3)h 2.4 结构布置要求 (1) 抗震框架结构的平面布置应力求简单、规则、均匀、对称，使刚度中心 与质量中心尽量减小偏差，并尽量使框架结构的纵向、横向具有相近的自振特性。 (2) 框架结构应布置并设计为双向抗侧力体系，主体结构的梁柱间不应采用 铰接，也不应采用横向为刚接，纵向也铰接的结构体系。 2.5 计算过程 2.5.1 计算简图 框架结构一般有按空间结构分析和简化成平面结构分析两种方法。

32、在计算机没 有普及的年代，实际为空间工作的框架常被简化成平面结构采用手算的方法进行分 析。近年来随着微机的日益普及和应用程序的不断出现，框架结构分析时更多的是 根据结构力学位移法的基本原理编制电算程序，由计算机直接求出结构的变形、内 力，以至各截面的配筋。由于目前计算机内存和运算速度已经能够满足结构计算的 需要，因此在计算机程序中一般是按空间结构进行分析。但是在初步设计阶段，为 确定结构布置方案或估算构件截面尺寸，还是需要采用一些简单的近似计算方法， 以求既快又省地解决问题。另外，近似的手算方法虽然计算精度较差，但概念明确， 能够直观地反映结构的受力特点，因此，工程设计中也常利用手算的结果来定

33、性的 第 13 页 共90 页 校核判断电算结果的合理性，所以我将重点介绍框架结构的近似手算法。 一般情况下，框架结构是一个空间受力体系，为了方便起见，常常忽略结构纵 向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将纵向框架和横向框架分别按 平面框架进行分析计算。由于横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相 同，框架的抗侧刚度相同，因此，除端部外，各榀横向框架都将产生相同的内力与 变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可；而作用于纵 向框架上的荷载则各不相同，必要时应分别进行计算。 框架节点一般总是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，则节点也 相应地简化。在现浇

34、钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点 或锚入区，这时应简化为刚节点。 在结构计算简图中，杆件用轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的 距离。框架的层高（框架柱的长度）即为相应的建筑层高，而底层柱的长度则应从 基础顶面算起。对于不等跨框架，当个跨跨度相差不大于 10%时，在手算时可简化 为等跨框架，跨度取原框架各跨跨度的平均值，以减少计算工作量。但在电算时一 般可按实际情况考虑。 在计算框架梁截面惯性距 i 时应考虑到楼板的影响。在框架梁两端节点附近， 梁受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小；而在框架梁的 跨中，梁受正弯矩，楼板处于受压区形成 t 形截面梁

35、，楼板对梁的截面抗弯刚度影 响较大。在工程设计中，为简便起见，仍假定梁的截面惯性距 i 沿轴线不变，对现 浇楼盖中框架取 i=2i0边框架取 i=1.5i0;对装配整体式楼盖，这里 i0为矩形截面梁的 截面惯性矩。 2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算 框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法。通常，多层多 跨框架在竖向荷载作用下的侧移是不大的，可近似的按无侧移框架进行分析，而且 当某层梁上有竖向荷载时，在该层梁及相邻柱子中产生较大内力，而在其他楼层的 梁、柱子所产生内力，在经过柱子传递和节点分配以后，其值将随着传递和分配次 数的增加而衰减，且梁的线刚度越大，衰减越快。因此，在进

36、行竖向荷载作用下的 内力分析时，可假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层 梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他楼层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩 第 14 页 共90 页 和剪力。其中一般我们常用的方法有两种:d 值法和二次弯距分配法.荷载计算包括 恒载计算和活载计算，其中活载计算时应考虑最不利的组合。 2.5.3 地震作用计算 在此仅考虑水平地震作用即可，并可采用基底剪力法计算水平地震作用力。 为求基底剪力，先要计算结构各层的总重力荷载代表值，在此为简化计算，仅取一 榀框架的重力荷载代表值进行计算。 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋 面活荷载，纵、横梁自重，半

37、层柱自重，半层墙体自重以及女儿墙自重。其它层重 力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活荷载，纵、横梁自重，楼面梁自重，楼面 上、下各半层的柱及纵、横墙自重。请注意：在计算重力荷载代表值时，屋面活荷 载仅考虑雪荷载。 控制框架结构侧移要计算两部分内容：一是计算顶层最大侧移，因周期过大， 将影响使用；二是计算层间相对侧移，其值过大，将会使填充墙出现裂缝。引起框 架的侧移，主要是水平荷载作用。 对一般的多层框架结构而言，仅需计算由梁柱弯曲变形所产生的侧向位移，而 不考虑梁柱的轴向变形和截面的剪切变形所产生的结构侧移，这样计算的框架侧移 已能满足工程设计的精度要求。 在竖向荷载作用下要考虑的力包括板

38、,墙,梁等的自重,然后用力矩分配法算 用弯矩分配法计算框架弯矩。 竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业 与民用建筑可不考虑活载的不利布置，此法求得的弯矩偏低，但当活荷载占总荷载 比例较小时，其影响很小，若活荷载占总荷载比例较大，可在截面配筋时，将跨中 弯矩乘 1.11.2 的放大系数予以调整。 固端弯距:梁上的分布荷载含有矩形或三角形荷载，在求固端弯矩时可直接根据 图示荷载计算，也可根据固端相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形荷载化为等 放均布荷载，在此采用后一方法。 2.5.4 在水平荷载作用下采用 d 值法 在框架内力组合时 通过框架内力分析，获得了在不同荷

39、载作用下产生的构件内 力标准值。进行结构设计时，应根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值。 第 15 页 共90 页 本设计采用了二种类型的组合：(应为没考虑风荷载) 竖向荷载效应，包括全部恒载和活载的组合； (2)地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合。 取上述而种荷载组合中最不利情况作为截面设计时用的内力设计值。 2.5.5 在截面设计时,主要有正截面和斜截面的设计 受弯构件在设计是都要进行抗弯和抗剪设计,钢筋混凝土受弯构件的破坏主要有 三种形式.即适筋截面的破坏,特点是手拉钢筋先屈服,而后受压区混凝土被压碎,超筋 破坏和少筋破坏是脆性破坏是工程中不允许出现的,我们在截面设计是不能出现

40、后面 的两种情况。 受弯构件在弯距和剪力共同作用的区段往往会产生斜裂缝,并可能延斜截面发生 破坏,斜截面破坏带有脆性破坏的性质,所以在设计中要加以控制,在截面设计时,不仅 要对截面尺寸加以控制,同时还要对对斜截面进行计算,配置一定数量的箍筋. 第 3 章 结构计算书 3.1 工程概况 某企业办公楼，建筑面积约 3470.8m2，按照规划要求层数为 5 层，框架结构。设 两部楼梯。 3.2 设计原始资料 地质条件 场区范围内土质构成，处地表向下依次为： a 层：杂填土，厚度 0.7m，地基承载力标准值 fk=80kpa b 层：亚粘土，厚度 0.51.0m，地基承载力标准值 fk=150kpa

41、c 层：粘土，厚度 57m，地基承载力标准值 fk=240kpa 水文资料 拟建场地地势平坦，自然地表标高 24.50m 实测最高地下水位 21.00m，水质无 侵蚀性。 基本雪压 so=0.6kn/m2,基本风压 wo=0.35 kn/m2,土壤最大冻结深度 0.09m。 抗震设防烈度 7 度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度值为 0.10g。 第 16 页 共90 页 地质条件：二类 tg=0.35 3.3 材料选用 混凝土楼梯和现浇板和基础采用 c20 其它均采用 c30 钢筋：梁柱纵向受力钢筋采用热轧钢筋 hrb335 其余采用热轧钢筋 hpb235 墙体：外墙采用灰砂砖其尺寸为

42、 240mm120mm60mm,重度=18kn/，内隔 墙采用水泥空心砖，其尺寸为 240mm120mm60mm 窗： 钢塑门窗=0.35kn/ 门： =0.2kn/ 雨蓬采用轻型钢结构雨蓬，厂家定制。 3.4 结构选型 1.结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系 2.屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面 板厚 120 3.楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚 120 4.楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯 3.5 框架计算简图及梁柱线刚度 3.5.1 确定框架计算简图 底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地址条件、室内高差，定为- 0.9m，二

43、层楼面标高为 4.2m，故底层柱高为 5.1m，其余各层柱高从楼面算至上一层 楼面（即层高）故均为 3.3m，由此可绘出框架计算简图如下图： 第 17 页 共90 页 4.48 4.48 4.48 4.48 4.48 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.6 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 2.78 图（1）梁柱线刚度图 主梁取 bh=300mm600mm 联系梁 bh=250mm400mm 中跨梁 bh=250mm50

44、0mm 3.5.2 框架梁柱的线刚度计算 注：对于中框架梁取 i=2 边框为i=1.5 0 i 0 i 左边跨梁： i左边跨=ei/l=3.0kn/20.3/6.0m=5.4kn.m 7 10 1 12 3 0.6 4 10 i右边跨=5.4104kn.m=i左边跨 中跨梁： i中边跨= ei/l=3.0107kn/20.25(0.5m)3/1.8m=8.7104knm 12 1 上部层各柱：i=3.0107kn/0.4(0.4m)3/3.3=1.94104knm 12 1 第 18 页 共90 页 底层柱： i=3.0107kn/0.4(0.4m)3/5.45=1.17104kn.m 12

45、1 令 i左上层柱=1.0 则其余各杆件相对线刚度为 i左边跨梁=2.78 mkn mkn 4 4 1094 . 1 104 . 5 i中跨梁=4.48 mkn mkn 4 4 1094. 1 1078 . 8 i底层柱=0.60 mkn mkn 4 4 1094. 1 1017 . 1 3.6 竖向荷载计算 3.6.1 恒载标准值计算 （1）屋面 防水层（刚性）30 厚细石混凝土防水 1.0 km/ 找平层：15 厚水泥砂浆 0.015m20kn/=0.30kn/ 3 m 找平层：15 厚水泥砂浆 0.015m20kn/=0.30kn/ 3 m 找坡层：40 厚水泥石灰焦渣砂浆 3找平 0.

46、04m14kn/=0.56km/ 3 m 保温层：80 厚矿渣水泥 0.08m14.5 kn/=1.16km/ 3 m 结构层：120 厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25 kn/=3kn/ 3 m 合计：6.49kn/ （2）各层走廊楼面 水磨石地面（10面层、20水泥砂浆打底、素水泥浆结合一道） 0.65kn/ 结构层：120 厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kn/=3kn/ 3 m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kn/=0.17kn/ 3 m 合计：3.82kn/ （3）标准层楼面 大理石面层，水泥砂浆擦缝、30 厚 1：3 干硬性水泥砂浆，面上撒 2 厚素水泥水泥浆结合层一道

47、1.16kn/ 结构层：120 厚现浇钢筋混凝土板 012m25kn/=3kn/ 3 m 第 19 页 共90 页 抹灰层：10 厚混合砂浆 0.0117kn/=0.17kn/ 3 m 合计：4.33kn/ （4）横梁自重 bh=300600 梁自重 ： 25kn/0.3m（0.6m-0.12m）=3.6kn/m 3 m 抹灰层：10 厚混合砂浆 0.01m（0.6m-0.12m）2+0.3m17kn/ 3 m =0.21kn/m 合计：3.81kn/m 基础梁 bh=250500 25kn/0.25m（0.5m-0.12m） 3 m =2.38kn/m 抹灰层：10 厚混合砂浆 0.01m（

48、0.5m-0.12m）2+0.25m17 kn/=0.13kn/m 3 m 合计：2.51kn/m 连系梁 bh=250400 25kn/0.25m0.4m=2.5kn/m 3 m （5）柱尺寸 bh=400400 柱自重 ： 25kn/0.4m0.4m=4 kn/m 3 m 抹灰层：10 厚混合砂浆 0.01m0.4m417kn/=0.27kn/m 3 m 合计：4.27kn/m （6）外纵墙自重 标准层： 纵墙： 0.9m0.24m18n/=3.89 kn/m 3 m 铝合金窗： 0.35kn/1.8m=0.63kn/m 水泥粉刷内墙面： (3.3m-1.8m)0.36 kn/=0.54k

49、n/m 外墙面水泥粉刷外涂涂料： （3.3m-1.8m）0.5 kn/=0.75 kn/m 合计：5.81kn/m 底层： 纵墙： （5.45-3.0-0.6-0.4）0.2418n/=6.26 kn/m 3 m 水泥粉刷外涂涂料外墙面： (5.45-3.0) 0.50kn/=1.23kn/m 水泥粉刷内墙面： （5.45-3.0）0.36kn/=1.17kn/m 第 20 页 共90 页 合计：8.66kn/m （7）内纵墙自重 标准层： 纵墙： 3m0.24m18kn/=12.96kn/m 3 m 水泥粉刷内墙面： 3m0.36 kn/2=2.16 kn/m 合计：15.12kn/m （8

50、）内隔墙自重 底层： 内隔墙： （4.2-0.6）0.2418kn/=11.67kn/m 3 m 水泥粉刷墙面： （4.2-0.6）20.36kn/=1.94kn/m 合计：13.61kn/m 标准层： 内隔墙： （4.2-0.6）0.2418kn/=15.52 kn/m 3 m 水泥粉刷墙面： （4.2-0.6）20.36 kn/=2.59 kn/m 合计：18.11kn/m 3.6.2 活荷载标准值计算 （1）屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得 不上人屋面：0.5kn/ 楼面：2.0 kn/ 走廊：2.5 kn/ （2）雪荷载：=1.00.5 kn/=0.5 kn/屋面活荷载于雪荷载

51、不同时考虑， k s 两者中取最大值。 3.6.3 竖向荷载作用下框架内力计算 （1） 计算单元 取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 3m，如图 2 所示，该框架的楼面 荷载如图中的阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载，则通过纵向框架梁以 第 21 页 共90 页 集中力的形式传给横向框架使用于各节点上，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心 线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 图（2）梁柱线刚度图 （2）a-b 轴间框架梁： 屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷 载的传递示意图见下图. 恒载： 6.49 kn/1.5（1-2）2=6.49 kn/1-2 3

52、2 aa 1.52=6.49 kn/1-22=17.34 kn/m 32 l a l a 32 6 5 . 1 6 5 . 1 活载： 2.01.52（1-2）=5.34 kn/m 32 aa 楼面板传荷载： 第 22 页 共90 页 恒载： 4.33 kn/1.5（1-2）2=11.57kn/m 32 aa 活载： 0.92.01.52（1-2）=5.34 32 aa kn/m 梁自重： 3.81kn/ m a-b 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.81 kn/m+17.34 kn/m =21.15 kn/m 活荷载=板传荷载 =5.34 kn/m 楼面梁：恒载=梁

53、自重+板传荷载= 3.81 kn/m+11.57kn/m=15.38 kn/m 活荷载=板传荷载= 5.34 kn/m （3）b-c 轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.49kn/0.75m2=6.10 kn/m 5 8 活载： 2.5 kn/0.75m2=2.11 kn/m 5 8 楼面板传荷载： 恒载： 4.33 kn/0.752=4.10 kn/m 5 8 活载： 0.92.5kn/0.75m2=2.11kn/m 5 8 梁自重： 3.81 kn/m b-c 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传=3.81 kn/m+6.10kn/m=9.91 kn/m 活荷载=板传荷载

54、=2.11kn/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.81 kn/m+4.10 kn/m=7.91kn/m 活荷载=板传荷载 =2.11 kn/m （4）c-d 轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 6.49 kn/1.5（1-2）2=6.49 kn/1-2+ 32 aa 2 0 ( ) a l 3 0 ( ) a l 第 23 页 共90 页 1.52=6.49 kn/1-2+1.52=17.34 kn/m 2 1.5 () 6 3 1.5 () 6 活载： 2.01.52（1-2）=5.35 kn/m 32 aa 楼面板传荷载： 恒载： 4.33 kn/1.52（1-2）2=11.57 3

55、2 aa kn/m 活载： 0.92.01.52（1-2）=5.35 32 aa kn/m 梁自重： 3.81 kn/m c-d 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载= 3.81 kn/m+17.34kn/m=21.15kn/m 活荷载=板传荷载 =5.34kn/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载= 3.81 kn/m+11.57kn/m=15.38kn/m 活荷载=板传荷载= 5.35kn/m （5）a 轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱： 女儿墙自重：（做法：墙高 1100，100的混凝土压顶）=0.24m 1.1m18kn/+25kn/0.1m0.24m+(1.2m2+0.

56、24m)0.5kn/=6.6 3 m 7kn/m 顶层柱恒荷载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=6.67kn/m 3+3.81kn/m(3m-0.4m)+12.17 kn/m3m=66.43 kn 顶层柱活荷载=板传荷载=3.75 kn/m3m=11.25 kn 标准层柱： 柱恒荷载=墙自重+梁自重+板传荷载 =5.81 kn/m(3m-0.4m)+3.81 kn/m(3m-0.4m)+8.12 kn/m3m=49.38kn/m 标准层柱活载：板传活载 =3.753=11.25kn 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=8.66kn/m（3m-0.4m） +2.51kn/m（3m-0.4m）

57、=29.02 kn （6）b 轴柱纵向集中荷载计算 第 24 页 共90 页 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.81 kn/m（3m-0.4m）+6.89 kn/m1.53m+6.89 kn/m1-2+ 5 8 2 1.5 () 6 3m0.9=45.85 kn 3 1.5 () 6 顶层柱活载=板传荷载=2.0 kn/m1-2+30.9+2 kn/ 2 1.5 () 6 3 1.5 () 6 2 m 3m1.5 5 8 = 10.44 kn 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =3.81 kn/m（3m-0.4m）+ (4.33 kn/m1.5 3+4.33 kn/m0.91-2+3 5

58、 8 2 1.5 () 6 3 1.5 () 6 =32.50 kn 标准层柱活载=板传活载=2.0 kn/1.53+2.0 kn/0.91- 2 m 5 8 2 m 2+3m 2 1.5 () 6 3 1.5 () 6 =10.44 kn/m 基础顶面恒载=基础梁自重+底层内隔墙自重 =2.51kn/m(3-0.4)+6.65 kn/(3-0.4)=23.79 kn 2 m （7）c 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=45.85 kn 顶层柱活载=板传荷载=10.44 kn 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =32.5 kn 标准层柱活载=板传活载=10.44 kn

59、（8）d 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱：女儿墙自重：（做法：墙高 1100，100的混凝土压顶） =0.24m1.1m18kn/+25.18kn/0.1m0.24m+(1.2m2+0.24m) 3 m 0.5kn/=6.67kn/m 顶层柱恒荷载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=66.43 kn 顶层柱活荷载=板传荷载=11.25 kn 标准层柱：柱恒荷载=墙自重+梁自重+板传荷载=49.38 kn/m 标准层柱活载：板传活载 =11.25 kn 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=29.02kn 第 25 页 共90 页 g=14.09g=14.09 g=14.09g=14.09 g=1

60、4.09g=14.09 g=14.09g=14.09 g=14.09g=14.09 g=14.09g=14.09 49.38 (11.25) (11.25) 49.38 (11.25) 49.38 (11.25) 49.38 (5.34) 15.38 (5.34) 15.38 (5.34) 15.38 (5.34) 15.38 (5.34) 21.15 g=17.90g=17.90 g=17.90 23.79 g=17.9029.02 49.38 (11.25) 49.38 (11.25) 49.38 (11.25) 15.38 (5.34) 15.38 (5.34) 15.38 (5.34)