框架办公楼毕业设计计算书1

1、东北石油大学毕业设计(论文)i摘 要本工程为大庆市翰海高层办公楼，建筑面积 796.3 m2，占地面积 1000 m2，主体 10 层，总高度 36.6m，采用框架结构，桩基础，设计基准期 50 年，结构安全等级为三级，抗震设防烈度为 7 度。建筑设计本着“功能适用，经济合理，造型美观，环境相宜”的原则，以国家相应规范、标准为依据，完成了设计任务书所要求的建筑平面设计，并在此基础上进行了立面、剖面、建筑详图设计，共画出建筑图 4 张。结构设计本着“安全，适用，耐久”的原则，进行了竖向荷载汇集，水平荷载汇集，内力计算，内力组合，结构抗震验算，板、梁、柱、楼梯、基础等结构构件的设计，共画出结构图

2、4 张。关键词关键词：高层办公楼；框架结构；桩基础东北石油大学毕业设计(论文)iiabstractthe engineering is the hanhai building of da qing province.the build area is 796.3 square metres and the qross building area is 1000 . it has 10 floor and the gross height is 36.6 the build adopt framework structure , the design base year is 50 years

3、, the safe grade is the second, and the earthquake intensity sale is 7 . the architectural design is on the principle of function applicable , economic feasible , model fair and environment harmonious . besides , the design is on the base of building conde and building regulation of our country .i h

4、ave finished architectural plan design that the design description require .and on the base of which , i have finished block diagram , profile view and architectural plan , the gross archintectural drawing are four pieces . the structure design is on the principle of safe . applicable and permanent

5、. and on the base of it . i have done vertrical load collect , horizontal load collect , stress calculate , stress coalesce . struct earthquake-resistant design .besides .i have designed beam floor slab column stair rain roof and foundation and so on . the gross construction drawing are four pieces

6、. key words : office building；framework；foundation东北石油大学毕业设计(论文)iii目 录第一章第一章 建筑设计部分建筑设计部分 .11.2 平面设计 .11.3 立面设计 .21.4 剖面设计 .21.5 交通防火设计 .21.6 建筑装饰材料 .3第二章第二章 结构设计部分结构设计部分 .42.1 工程概况 .42.2 结构布置及计算简图 .42.3 重力荷载计算.92.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算.122.5 横向框架内力计算 .212.6 横向框架内力组合 .282.7 截面设计 .392.8 楼板设计 .472.9

7、基础设计.50结结 论论.57参考参考文文献献 .58致致 谢谢.59东北石油大学毕业设计(论文)- 1 -第 1 章 建筑设计1.1 建筑方案设计1.1.1 结构选型任何结构形式的建筑在使用时都会同时受到垂直荷载和水平荷载的作用。对于高层建筑来说，随着建筑高度的增加，水平作用的影响不断增大，并逐渐成为主要的控制因素。同时，垂直作用的影响虽然也相对减小，但侧向位移迅速增大，使高层建筑的设计不仅要求结构有足够的强度，而且更重要的是要求结构有足够的刚度，把水平作用所引起的侧向位移限制在一定范围内，确保建筑物的安全。本工程选用框架结构体系，框架是由柱子和与柱子相连的横、纵梁所组成的承重骨架。其优点是

8、建筑平面布置灵活，可以形成较大空间，能满足各类建筑不同的使用功能和生产要求。对于刚度较小的框架结构体系，其高宽比宜小于 4。1.2 平面设计本例为框架结构,体型仍采用传统的矩形棱柱体，从几何观点来看对侧移颇为敏感，而由于它的几何形体所具有的固有强度，使结构更为有效或者造价更可能降低，而房屋又能建得更高，总之，它是较为经济的体型。平面布置采用核心式，对于高层办公楼来说是比较经济和功能合理的。结构左右对称，电梯间置于中心。高层办公建筑的主要垂直交通是电梯，对于电梯的选则及其在建筑物中的分布，将决定高层办公楼的合理使用，提高效率和降低造价。因此在平面设计中，主要考虑以下几个方面：一是集中,电梯是出入

9、建筑物被常使用的交通工具，所以设置在容易看到的地方，从运行效率，缩短候梯时间以及降低建筑费用来考虑，电梯应集中设置。二是使用方便,电梯间要有足够的前室,以免造成人流拥挤。三是分隔,电梯布置在建筑物的中间，在两侧还有疏散楼梯,免去人流高峰时相互影响，这也是较重要的。办公楼的布局方式常见的有以下四种，单间办公室、成组式办公室、开放式布局、东北石油大学毕业设计(论文)- 2 -“景观”办公室和综合型办公室。本例的办公用房，主要是单间式办公用房。房间的采光基本是采用自然采光，辅以人工采光。1.3 立面设计建筑立面是由许多部件组成的，这些部件包括门窗、墙柱、雨蓬、勒脚等。立面设计就是恰当地确定这些构件的

10、比例关系和尺寸大小以及材料色彩等。通过节奏的韵律、形的变换、面的虚实对比、线的方向变化等，求得外形的变化与统一和内部空间与外形的协调统一。1.4 剖面设计剖面设计表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，主要分析建筑物各部分的高度、建筑层数，建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构，构造关系等，它和房屋的使用，造价和节约用地等有密切关系。 采光和通风的设计也影响到剖面设计的效果，室内光线的强度和照度是否均匀，和平面中窗户的高度和位置有关外，还和房间里光线的照射有关。房间里光线的照射深度，主要是靠侧窗的高度解决，本例中大部分都是自然采光,辅助以人工采光。1.5 交通防火设计本设计中每一层都按防

11、火规范进行了设计,在高层建筑中要有固定的灭火装置的设备室。通风，空调机房.等应采用耐火极限不低于 3.00 小时的隔墙和 2.00 小时的楼板与其它部位隔开。隔墙的门应采用甲级防火门。电梯井内严禁敷设可燃气体和易燃，可燃液体管道，也不应敷设与电梯无关的电缆，电线等。电梯井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其它洞口，电梯门不应采用栅栏门。管道井等竖向管的井壁应为耐火等级限不应低于 1.00 小时的非燃体。井壁上的检查门应采用丙级防火门。用于疏散楼梯间的防火门，应采用单向弹簧门，并应向疏散方向开启。本例中设有消防电梯，前室面积不小于9 平方米，并设防烟，排烟设施，通向前室和楼梯间的门均应设乙级

12、防火门，应向疏散方向开启。消防电梯与客梯兼用，但符合消防电梯的要求。东北石油大学毕业设计(论文)- 3 -1.6 建筑装饰材料装饰是建筑物不可缺少的有机组成部分，具有使用功能和装饰性能两重性，装饰的功能主要有以下几个方面：保护建筑物的各种构件；利用材料纹理、色彩改变空间观感。办公楼中所用的装饰材料：外墙墙面采用水刷石材料，具有强度高、耐蚀性好，品种多等特点。地面砖采用强度大、硬度高、耐磨性好的材料 ，不易起尘的，质地密实、密实，吸水性一般较小，抗冲击韧性高。玻璃幕墙是一种新型非承重外墙，赋予建筑物的最大好处是将建筑美学，建筑功能和建筑结构等因素有机的结合。玻璃幕墙建筑效果较好，自重轻，从不同的

13、角度和时间进行观察，会呈现出不同的色调变化，给人以动态的美。东北石油大学毕业设计(论文)- 4 -第 2 章 结构设计2.1 工程概况瀚海高层办公楼是 10 层的办公楼，建筑面积 796.3m2，位于抗震设防烈度，7 度区，场地类别为类，设计地震分组为第二组。基本雪压 so=0.45kn/m2,基本风压为w0=0.55kn/m2,地面粗糙度为 c 类，该房屋为丙类建筑。图 2-1 建筑平面图图 2-2 结构平面图2.2 结构布置及计算简图东北石油大学毕业设计(论文)- 5 -根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面和结构平面示意图分别见图 2-1

14、和 2-2。主体结构共 10 层，1 楼层高为3.9m，其他层均为 3.3m。楼电梯出屋面，层高 3.0m。2.2.1 框架结构杆件截面尺寸初估楼板厚 100mm。梁截面高度取梁跨度的 1/121/8，梁宽为梁高的 1/2-1/3，表 1-1中给出了各层梁、柱和板的截面尺寸混凝土强度等级。设计强度：c40(fc=19.1n/mm2,ft=1.71n/mm2), c35(fc =16.7n/mm2, ft =1.57n/mm2)。表 2-1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级横梁(bh)纵梁(bh)层次混凝土强度等级、轴-轴a、d 轴b、c 轴次梁(bh)210c35400600300600

15、4006003006002504001c40400600300600400600300600250400该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值；各层的重力荷载代表值近8 . 0n似取 14kn/m2。边柱：b=1.3 a=7.23=21.6m2 n=10.fc=19.12/mmnmm2 a=0.507m257. 01 .198 . 01010146 .213 . 133cncfna中柱：b=1.25 a=232.312 . 727 . 26mm中柱 mm2 n=10, fc=19.131.25 7.8 5.1 14 10104555960.8 19.1ac2/mmn如取柱截面为正方形，则边柱

16、和中柱截面高度分别为 600mm 和 700mm。板最小厚度不应小于 80m 按双向板跨度的 1/50 考虑板厚考虑到保mmh72503600证结构的整体性初选顶板取 150mm。mmh1002.2.2 计算简图及刚度参数1 层层高 3.9m,2-10 层柱高度均为 3.3m。东北石油大学毕业设计(论文)- 6 -图 2-3 框架结构计算简图2.2.3 横向侧移刚度计算横向框架梁柱刚度计算分别见表 2-2，2-3表 2-2 横梁线刚度计算表bi类别层次104ce/(n/mm2)bh/mmmm100i9/mm4l/mliec/0/mmnliec/5 . 10/mmnliec/20/mmn13.2

17、54006007.23.910105.8510107.81010边横梁2-103.154006007.263.7810105.6710107.56101013.253006005.42.92510104.38810105.851010边横梁-2-103.153006005.462.83510104.2510105.671010走道梁、13.254006007.22.78.667101013101017.3331010东北石油大学毕业设计(论文)- 7 -2-103.154006007.28.4101012.6101016.8101013.253006005.46.510109.75101013

18、1010走道梁-2-103.153006005.42.76.310109.45101012.61010表 2-3 柱线刚度计算表ci类别层次ch/mmce/(n/mm2)bh/mmmm0i/mm4liec/0/n.mm139003.251046006001.0810109.01010边柱21033003.151046006001.08101010.31010139003.251047007002.0101016.671010中柱2-1033003.151047007002.0101019.091010图 2-4 c-6 柱及与其相连梁的相对线刚度根据梁柱线刚度比k的不同，图 2-1 中的柱可分

19、为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼电梯间柱等。现以第 2 层 c-6 柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表 68。第 2 层 b-6 柱及与其相连的梁相对线刚度如图 2-4 所示，图中数据取自表 4 和 5。可得梁柱线刚度比k为972. 009.1925851367. 56 .12k 327. 0972. 02972. 0c6878733001009.1912327. 0210dn/mm表 2-4 中框架柱侧移刚度 d 值(n/mm)东北石油大学毕业设计(论文)- 8 -边柱(9 根)中柱(10 根)层次kc1 idkc2idid3100.5500

20、.216245400.9570.3246808390169020.5590.218247670.9720.3276878791105310.650.434308171.1310.52168501962363表 2-5 边框架柱侧移刚度 d 值(n/mm)a-1,a-8,d-1,d-8b-1,b-8,c-1,c-8层次kc1 idkc2idid3100.550.216245400.9570.1906456835643220.5590.218247670.9720.3279355437421610.650.434308171.1310.52168521397352表 2-6 楼、电梯间框架柱侧移刚

21、度 d 值(n/mm)c-2,c-5d-2，d-4，d-5层次kc1 idkc2idid3100.7180.264555550.4130.1711942216937620.7290.267561930.2550.1131283515078310.8480.473622550.4880.39728197209101表 2-7 横向框架层间侧移刚度(n/mm)层次12310id156881614360521427498由表 2-7 知，/1436052/15688160.9150.7，故该框架为规则框架。2d1d2.2.4 纵向框架侧移刚度计算纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同。柱在纵向的侧移

22、刚度除与柱沿纵向的截面特性有关外，还与纵梁的线刚度有关。纵梁线刚度 ib的计算过程见表 2-8。结构中柱为正方形纵、横向柱线刚度相同。表 2-8 纵梁线刚度 ib计算表类别层次ce/(n/mm2)bh/mmmm0i/mm4l/mliec/0/mmnliec/5 . 10/mmnliec/20/mmn纵梁 a.d 13.151044006007.21097.23.1510104.7310106.31010东北石油大学毕业设计(论文)- 9 -2-103.01044006007.21093.010104.510106.0101013.151043006005.41092.363.5410104.7

23、251010纵梁 b.c 2-103.01043006005.41092.253.37510104.51010表 2-9 纵向中框架（b、c 列）柱侧移刚度 d 值(n/mm)b-1,b-8（4 根）c-5层次kc1 idkc2idid3100.4360.179203340.3540.153159711293320.4470.183207900.3620.1533226011542010.5250.406288240.4250.38150151165447中柱（7 根）c-2、c-3、c-4、c-6层次kc1 idkc2idid3100.4710.19401350.4130.171359624

24、2479320.4830.195409190.4230.1743670143323710.5670.416546610.4960.39952471592511表 2-10 纵向边框架（a、d 列）边柱侧移刚度 d 值(n/mm)a-1、a-10、d-1、d-10（4 根）d-5层次kc1 idkc2idid3100.4360.179203560.5820.2252560610703020.4480.183207910.5970.2302609510925910.5260.208147860.70.4443155890702中柱（7 根）d-2、d-3、d-4、d-6层次kc1 idkc2idi

25、d3100.8730.304345190.7270.2663030636285720.8950.309351320.7460.2723085936936011.050.509360000.8760.47833961388621表 2-11 横向框架层间侧移刚度(n/mm)层次12310id12372811027276100761由表 2.10 知，/1027276/12372810.830.7，故该框架为规则框架。2d1d东北石油大学毕业设计(论文)- 10 -2.3 重力荷载计算2.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(上人)： 15 厚水泥砂浆混凝土找平层 200.0150.66kn/m

26、2 30 厚 c20 细石混凝土保护层 250.03=0.75kn/m2 三毡四油防水层 200.020.4kn/m215 厚水泥砂浆找平层 150.150.75kn/m230 厚水泥焦渣找坡层 0.0314=0.42 kn/m2150 厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kn/m2100 厚钢筋混凝土板 250.1=2.5 kn/m210 厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17 kn/m2v 型轻钢龙骨吊 0.25 kn/m 合计 5.42kn/m219 层楼面瓷砖地面(包括水泥粗砂打底) 0.55kn/m2100 厚现浇钢筋混凝土板 250.12.5kn/m210 厚混合砂浆抹灰层

27、0.0117=0.17 kn/m2v 型轻钢龙骨吊顶 0.25kn/m2 合计 3.47kn/m22.3.2 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 2.0kn/m2屋面雪荷载标准值 kn/m245. 045. 00 . 10ssrk式中：为屋面积雪分布系数，取。r0 . 1r2.3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表 2-12。东北石油大学毕业设计(论文)- 11 -外墙体为 400mm 厚蒸压粉煤灰加气混

28、凝土砌块，水刷石外墙面(0.5kn/m2)，内墙面为 20mm 厚石灰粗砂粉刷层，则外墙单位墙面重力荷载为0.5+8.50.4+170.024.24kn/m2内墙体为 200mm 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，两侧均为 20mm 厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为1.615+170.0222.295kn/m2木门单位面积重力荷载为 0.2kn/m2；钢铁门为 0.4kn/m2；玻璃门为 0.4kn/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取 0.4kn/m2，只在计算竖向荷载是考虑到门窗自重，总理荷载代表值计算中采用简化方法考虑其自重。图 2-5 各质点的重力荷载代表值表 2-12 梁、柱重力荷载标准值图层

29、次构件b/mh/m/(kn/m2)g/(kn/m)il/mnig/knig/kn边横梁、0.40.6251.056.35.354134.82边横梁-0.30.6251.054.7255.3512303.351中横梁.0.40.6251.056.32.0225.23062.63东北石油大学毕业设计(论文)- 12 -中横梁-0.30.6251.054.7252.0656.7次梁0.250.45251.052.955.77512204.44边纵梁0.40.6251.056.36.614582.12中纵梁0.30.6251.054.7256.514430.0边柱0.60.6251.093.91656

30、1.6中柱0.70.7251.012.253.916764.4次梁0.250.4251.052.955.77514238.5边柱0.60.6251.093.316475.22-10中柱0.70.7251.012.253.316646.82892.662.3.4 重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值计，采用简化的方法，各楼层楼面取建筑ig面积计算恒载，取楼板净面积计算楼面荷载；各根梁取梁截面高的减板厚的尺寸计算梁重，各柱取楼层高减板厚计算柱自重;各墙段根据门窗的大小采用有门窗的墙体按无洞墙体重乘以相应的折减系数，外围护墙纵向乘以折减系数 0.6，外围护墙横向乘以和内墙纵向乘以 0.8

31、5，内墙横向乘以 1.0 最后将各楼面（含梁）及上下各半层的墙柱恒荷载 100%楼面活荷载 50%相加，计算结果见图 2-5。表 2-13 构件自重计算层号构件各构件自重板（740.88-136.35）3.47=2097.7墙（249.48+97.155）4.24+（258.57+417.3）2.295=3020.851梁柱3062.63板704.88-139.2303.47=2087.7墙9211.1+82.2104.24+（255.26+353.1）2.295=2639.822-9梁柱2892.6板601.655.42=3260.9墙2731.1110梁柱2892.6板58.373.47=

32、202.511墙172.74.24+871.152.295=895.5各质点重力荷载代表值：kng53.864688.7400 . 25 . 0282.263985.302026 .289263.30627 .20971 东北石油大学毕业设计(论文)- 13 -kng836188.7400 . 25 . 082.26396 .28927 .208792kng83.683188.74045. 05 . 01 . 126 .289225 .89511.27319 .326010kng3 .66245.5345. 05 . 025 .8955 .202112.4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧

33、移计算2.4.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.4.1.1 横向自震周期计算 将折算到主体结构顶层即11gknge0 .7516 .3332313 .622结构顶点假象侧移由以下公式计算：，nkkgigv1sjijgiidvu1knktuu)(1表 2-14 结构顶点假想侧移计算层次/knig/kngiv/(n/mm)id/mmiu/mmiu107582.87582.814274985.31309.899836115943.8142749811.17304.588836124304.8142749817.03293.417836132665.8142749822.88276.3

34、86836141026.8142749828.7253.55836149387.8142749833.2224.84836157748.8142749840.45191.63836166109.8142749846.31151.152836174470.8143605251.86104.818646.5383117.33156881652.9852.98结构顶点的假想侧移计算过程如上表，其中第 10 层的为与之和。ig10geg按公式ttut7 . 11计算基本周期，其中的量纲为 m，取，则1ttu7 . 0t11.70.70.3090.662ts2.4.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算

35、结构高度 33.6m40m，质量和刚度眼高度分布比较均匀，变形以剪切型为主故可用东北石油大学毕业设计(论文)- 14 -底部剪力法 计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按以下公式计算 kngeq36.7057466.8302885. 0)13.74948836153.8646(85. 0045. 008. 0662. 035. 09 . 0max9 . 011ttgkn85.317536.70574045. 01eqekgf因ss,所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附49. 035. 04 . 14 . 1gt662. 01t加地震作用系数计算如下n121. 007. 083. 008

36、. 001. 008. 01tnknf45.38785.3175122. 010各质点的水平地震作用计算，将上述和代入可得nekfnjjjiineknjjjiiihghgfhghgf1140.2788)1 (具体计算过程见表 2-15。各楼层地震剪力计算结果列入表 2-16。表 2-15 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次ih/mig/kniihg/kn.mjjiihghgif/kniv/kn36.6662.324240.180.01747.402847.40281033.66831.83229549.490.16446.144493.5468930.38361253338.30.

37、177493.5468987.093682783612257470.158440.56721427.661723.78361189794.70.133370.85721798.518620.48361170564.40.119331.81962130.33851710.10278.842409.178413.8836111538.180.081225.86042635.038310.5836187790.50.061170.09242805.1327.2836160199.20.042117.11282922.24313.98646.533721.350.02466.

38、92162989.165各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 2-6。东北石油大学毕业设计(论文)- 15 -图 2-6 横向水平地震作用及楼层地震剪力2.4.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移的计算过程见表 2-16。表中还iuiu计算了各层的层间弹性位移角。iiehu /由表 2-16 知，最大层间弹性位移角发生在第 3 层，其值 1/11911/550，满足要求。2.4.1.4 水平地震作用下框架内力计算以轴线横向框架内力计算为例进行计算，其余框架内力计算结果如下。底层柱需考虑修正值 y2，第 2 层柱需考虑修正值 y1和 y3其余

39、柱均无修正。具体计算过程及结果见表 2-16。梁端弯矩、剪力及柱轴力计算过程见表 2-17 和 2-18。由表 2-16 可见层间最大弹性位移角发生在第二层，其值为 1/16212 0.052 0.382 0.582 0.572 0.052 0.362 0.592 0.580，而且=1.04116.90=1770.93 kn，满足要求。n02.9.1.2.角桩对承台的冲切多桩矩形承台受角桩冲切的承载力计算如下：从角桩内边缘支承台外边缘距离c1 = c2 = 525mm，= =525mm,， = =525mm, xa1xa0 xx01ya1ya0yy01角桩冲切系数 832. 02 . 0370

40、. 056. 0473. 02 . 056. 011xx842. 011xy0111121)2/()2/(hfacactxyyx=0.832（0.525+0）+0.842（0.525+0） 15701.1=31508.71 kn=1.01224.16=1224.16kn，满足要求。0maxq2.9.10 承台受剪切承载力计算 剪切破坏面为通过桩边和柱边连线形成的斜截面，因此计算截面取图 2-22 的截面，该计算截面上的最大剪力设计值 v=2qjmax = 21224.16 =2448.32 kn。截面有效高度 1200-40-50=1110，截面有效宽度为 2800剪跨比与以上冲切比相同， 故

41、对斜截面故剪切系之间）介于4 . 13 . 0(473. 01oxx数： 19. 1)0 . 1473. 0/(75. 1)7 . 0/(75. 1 满足要求。knbhfoc6070011. 18 . 21670019. 12max0mrkn32.2448故对另一方向的斜截面按 0.3 计算，其受剪切承载力更大故验算从略。东北石油大学毕业设计(论文)- 58 -图 2-21 四桩承台结构计算简图2.9.11 受弯及配筋计算计算截面取为截面，即柱边处，该处最大弯矩为： kn/m26.1308)2/7 . 005. 1 (47.9342iixyqm承台配筋计算为：mm243659 . 00hfmayxs采用20160（=314.218=5656mm2） ，双向配置。sa2.9.12 承台局部受压验算 由于承台的混凝土强度等级不低于柱或桩的混凝土强度等级，故不必验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。 东北石油大学毕业设计(论文)- 59 -东北石油大学毕业设计(论文)- 60