综合办公楼毕业设计

1、摘要本结构对哈尔滨某办公楼设进行建筑设计。该楼建筑面积 864002m 左右,根 据建筑设计、抗震方面等的要求,确定合理的结构方案和结构布置方案,确定 框架、基础的形式。本文将对办公楼进行建筑设计,并对设计给予相应的说明, 详诉本办公楼的结构布置,根据建筑设计和相关规范条款给出合理的柱网图; 在综合考虑了结构在各种恒载、活载、风荷载以及地震荷载作用下的情形后, 详细的分析了结构在风荷载和地震荷载作用下的横向和纵向的各种性能,具体 的计算了结构的梁、柱的弯矩、轴力、剪力,并进行了相应的内力组合,并由 此进行了框架配筋部分。 从而比较完整地完成了该综合办公楼的各项设计工作。关键词:框架结构;高层建

2、筑;- I -AbstractThis graduation design is Shum Yip Building The realism meaning and the imminency, are self-evident. This title will do the architecture design for the office building and give some illumination, will tell of the disposal of structure and draw the reasonable columniation plan accordin

3、g to the architecture design and the correlative codes.It also researches the situations with permanent load, live load, wind load, and snow load acting on the designed structure, and analyzes the character of structure with the wind load and earthquake acting on, and calculates the moment, axial st

4、ress and shear of beams and columns of the structure, and combines the value of any load, and at the end, accomplishes the basement of the structure.Key wordsframe construction; tower-building- II -目录- III - IV - V - VI -第一章 建筑设计任务书建筑学,是指导建筑设计创作是建筑学的最终目的。有关建筑设计的学科内容大致可分为两类。一类是总结各种建筑的设计经验,按照 各种建筑的内容、

5、特性、使用功能等,通过范例,阐述设计时应注意的问题以及解决这 些问题的方式方法。 另一类是探讨建筑设计的一般规律, 包括平面布局、 空间组合交通 安排, 以及有关建筑艺术效果的美学规律等等。 后者称为建筑设计原理。 室内设计是从 建筑设计中分化出来的, 它主要研究室内的艺术处理、 空间利用、 装修技术及家具等问 题。建筑构造是研究建筑物的构成,各组成部分的组合原理和构造方法的学科,主要任 务是根据建筑物的使用功能、 技术经济和艺术造型要求提供合理的构造方案, 指导建筑 细部设计和施工, 作为建筑设计的依据。 一座建筑的结构必须建造良好; 它必须具有永 久性。 这种永久性既是设计意图要求的, 也

6、是材料的选择所允许的。 随着经济的迅猛发 展, 人们综合素质的提高, 人们对建筑的要求已不但是经久耐用, 而且要求美观、 舒适、 保温及隔声等功能。 这就对建筑行业提出了新的要求, 从建筑的外形设计、 结构设计及 建筑材料等方面均提出了更高要求,同时为我国建筑行业的发展提供了新的契机。 通过本框架结构办公楼的设计, 充分体会了建筑设计的全过程, 对所学的知识有了 更深的了解和认识, 使自己所学知识得到了更好巩固, 也使自己的日常技术工作有了进 一步的提高。本设计的设计任务是设计哈尔滨某开发区的综合办公楼,具有重要的现实意义。 1.2 项目名称综合办公楼1.3 项目地点哈尔滨市南岗区1.4 项目

7、简介本工程为一公司办公楼, 位于哈尔滨南岗区, 层数 10层, 总建筑面积约为 86400m 2。 在建筑设计过程中兼顾安全,适用,经济,美观四个原则,并依据建筑设计资料进 行详细说明。 总平面设计要求综合总体规划, 基地环境等具体条件合理分区, 妥善解决 平面各组成部分之间的相互关系, 选择合适的交通联系方式。 并且简捷明快, 管理方便, 满足人在心理,视觉和其它各种使用上的要求,按照建筑性质,规划和基地,确定平面 形式,使布局紧凑,节约用地,并且为立面设计创造有利条件,考虑合理性及经济。本设计采用矩形平面布置, 依据房间定额面积及合理性不止, 并同时考虑走廊交通, 采用内廊式设计,更加的贴

8、近办公的特点,让人更加的舒适。1.5设计基本要求1. 认真贯彻“适用,经济,安全,美观”的设计原则;2. 进一步掌握建筑设计内容,方法和步骤,充分考虑影响设计的各种因素;3. 明确结构与建筑的关系;4. 了解和运用有关设计规程和规范;5. 认真选择结构形式以及进行合理的结构布置,掌握高层结构的计算方法和构造 要求;6. 撰写毕业设计论文以及绘制施工图。1.6设计条件建设地点位于哈尔滨市南岗区,地段内地形平整 , 无障碍物。冬季室外平均最低气温 -28O C ,全年主导风向为西南风。(1总建筑面积 8640 (设计误差允许±5%(2地面以上建筑层数 1层至 10层(3层高:一层 4.2

9、m ,其余各层 3.6m地面一层设置位整个建筑物的公用服务设施,其中包括:(1 门厅;(2 休息厅(设茶座 ;(3 接待台;(4 公用电话;(5 商品部;(6 公共卫生间;(7 办公室;(8一层以上标准层房间设置如下(9小间办公室;(10大间办公室;以上各类办公室也可统一按成片式或大空间式设计,具体方案有设计者自定 (11接待室或会议室;(12男女卫生间;(13开水间;(14清扫间及公务员室;(15休息廊或休息厅;(16可是当设置资料室、档案室、仓库,数量及面积自定。(17地下层房间设置与面积标准:(18变配电室、产品展厅、设备用品仓库。采用混凝土框架结构,要求合理处理结构特点和使用功能之间的

10、关系。1.7设计内容(1 平面功能划分(2 建筑材料采用及建筑尺寸确定(3 防水、防潮、保温等具体构造做法(4 设置防烟楼梯、电梯 , 建筑构造等(5 完成这些图纸绘制 :总平面图 1:500首层平面图 1:100标准层平面图 1:100正立面图 1:100侧立面图、剖面图:比例 1:1节点构造详图 1:20结构方案的选择和确定,并完成一下结构设计内容:(1完成各层的结构平面布置。采用现浇楼板并完成标准层楼盖的受力分析、配筋计算,并绘制楼盖配筋图(包括楼面设备孔洞处理(2考虑风荷载和地震作用, 采用受算方法完成结构内力分析, 至少完成一品框架、 两类间力墙及连梁(当采用框剪结构时的手算配筋计算

11、。(3考虑风荷载和地震作用,采用计算机辅助设计程序(推荐采用 PKPM 完成结构 电算内力分析,完成全部构件的电算配筋计算,并与手算结果进行对比分析。(4裙房结构方案选择、结构布置及计算。(5结构设计说明及计算书。(6图纸采用平面整体表示方法,数量 6 8张,包括梁(标准层 、板(标准层 、 柱、或剪力墙等的施工图。图纸规格要求统一。第二章 建筑设计2.1平面设计高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的, 由于西方国家工 业革命的兴起和发展,农业人口大量涌入城市,为了解决人们对居住、办公、商业、教 学用房的需要, 早在上一个世纪初便建立了大量的多层建筑, 但最初由于受到垂直运输

12、 机械的限制,房屋还不能建得太高。直到 1875年第一部载人电梯的制造成功,高层建 筑才开始大量涌现出来。所以说,高层建筑是商业化、工业化、城市化的结果,而科学 技术的发展,轻质高强材料的出现,以及电气化、机械化在建筑中的应用,又为高层建 筑的发展提供了物质条件。高层建筑引人注目的外观,使整个城市变得更加生机勃勃。 2.2建筑体型选择与平面布置建筑是供人使用的有功能作用的空间, 同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种 空间形式, 建筑体型一般综合反映内部空间, 又在一定程度上反映建筑的性格、 历史时 期和民族地域特点。高层建筑体型还常常是街道、广场或城市某一个区域的构成中心。 鉴于此, 高层建

13、筑体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、 空间与形式的辨证统 一关系,还要处理好与环境的关系,以便在满足功能要求的同时,生根于特定的环境, 给人以良好的感觉。同样,对于建筑造型与平面布置的选择,必须考虑结构因素,以有利于结构受力。 平面形状应简单、对称、规则,以减少地震灾害的影响。根据设计原则,本设计采用“”字型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、 规则的原则。本设计在平面上力求平面对称, 对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合, 避免 结构在水平力作用下扭转。为使常用房间采光、通风效果好,本设计将教室、办公室等 房间布置在南向, 而且此方向面对主要街道, 交通方便。 这样布置可在建筑后

14、方留有大 片空间,利于学员的休息和娱乐。2.3立面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系,考虑建筑物整体的几个方面的统一, 相邻立面的连接与协调, 然后着重分析各立面上墙面的处理、 门窗的调整和安排, 最后 对入口、 门廊等进一步进行处理。 节奏韵律和虚实对比, 是使建筑立面表现力的重要设 计手法, 在建筑立面上, 相同构件或门窗作有规律的重复和变化, 给人们在视觉上得到 类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。 立面的节奏感在门窗的排列组合、 墙面的构件划分中 表现得比较突出。2.4剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度, 建筑层数、 建筑空间的组合利用, 以 及建筑剖面中的结构、构造关系

15、,建筑物的平面和剖面是紧密联系的。2.5垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是电梯。 对电梯的选用及其在建筑物中的合理布置, 将使 高层建筑的使用更加合理,同时还能提高工作效率。本设计中电梯布置在建筑平面的中部。除了设置两部电梯外,还设置了两部防烟 (楼 电梯于建筑物的两端。 这样的布置可使建筑物内任意点至楼、 电梯出口的距离均 不大于 30m ,满足高层建筑的防火要求。2.6防火设计本工程属二类建筑(10 18层普通住宅和高度不超过 50m 的公共建筑 ,其耐火等 级不低于二级。1. 总平面布局中的消防问题(1本办公楼选址应在交通便捷处,根据城市规划确定的场地位置应有方便的道 路通过, 要求既

16、靠近干道, 便于高层建筑中人群的集散, 又便于消防时交通组织和疏散。 (2 本办公楼设环形车道, 高层建筑周围设宽度不小于 3.5m 的环形车道, 可以部 分利用交通道路,以便消防车能靠近高层主体,能在消防时有足够的流线。2. 疏散设计发生火灾时, 办公人员往往还在远离地面的高层, 将他们全部迅速地疏散到安全地 带是防火的重要环节,疏散设计的原则是路线简单明了,便于人们在紧急时进行判断, 同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。(1疏散所需时间从火灾现场退出的时间不应超过 2分 30秒。 本办公楼通道宽度:按通过人数每 100人不少于 1m 计算。(2疏散楼、电梯的位置疏散楼梯是发生火灾时

17、电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径, 大厦的楼梯位置 首先符合安全疏散距离的规定,也符合人在火灾发生后可能的疏导方向。本设计中楼梯设置于建筑的两端,可双向疏散。3. 疏散楼梯间的防火防烟设计疏散楼梯若只防火不排烟, 遇烟气袭人, 容易使人窒息。 本设计疏散楼梯的避难前 室是疏散路线中从水平到竖向的交通枢纽, 可缓冲人们的混乱聚集。 疏散楼梯的排烟设 施要布置于此,其面积不小于 6m 2,与消防电梯合用则不小于 10 m2。第三章 结构设计3.1 工程概况本工程为建筑地点在哈尔滨南岗区发区的某高层办公楼, 主体结构为 10层, 楼梯 间出屋面, 1层层高为 4.2m, 2-10层层高 3.6m

18、,结构顶层标高 40.8m,框架柱及 梁中主筋均采用 HRB335级钢筋,板中受力纵筋采用 HPB235,箍筋采用 HPB235级钢筋, 混凝土等级 1-5层柱采用 C40,其余柱采用 C30,梁、板中混凝土等级均为 C30。3.2 截面尺寸估算本工程柱网采用大跨度规则布置, 其中最大跨度为 7.5m 8.4m 。 框架梁截面高度取为 h, 其截面尺寸估算由刚度条件初步确定,按梁跨度的 11812(主梁 、 111520(次 梁确定, h =700mm,b=350mm,次梁高取用 500mm , b=200mm,8.4/7.5<2,按双向板计算, 板厚 h=120mm.根据柱支承的楼板面

19、积计算有竖向荷载作用下产生的轴力, 并按轴压比控制估算柱 的截面面积。估算柱的截面面积时,楼面荷载恒载与活荷载标准值为 12-152KN m , 本工程中,边柱取 132KN m .柱的截面面积由轴压比确定 C c N A f =按三级抗震计算( G k K N r aA q g n =+G r -竖向荷载分项系数, G r =1.25a-考虑弯矩影响和水平荷载影响的一个系数,取 a=1.1A-柱的楼面负荷面积mm = 柱采用等边矩形 则 608, b h mm =可取 b=h=650mm考虑本建筑较高,风荷载作用较大,取 650mm, 越是向上,柱所承受的轴力越小,为节约材料,减低成本,上层

20、柱应适当减小截面面积和混凝土标号。本工程 15柱截 面为 650×650, 610层为 550×550, 15层柱混凝土用 C40,6层以上用 C30,梁混 凝土用 C30。4层柱截面核算: Nv=25. 74. 2+×25. 71. 8+×12×6×1.25=3475kN=3475000N N=1.1Nv=1.1×3475000=3822390NN/c A c f =3822390/(650×650×19.1 =0.474<0.96层柱截面核算: Nv=25. 74. 2+×25. 71

21、. 8+×12×5×1.25=2895.75kN N=1.1Nv=1.1×2895750=3185330NN/C A C f =3185330/(550×550×14.3 =0.74<0.9轴压比满足要求。4层柱截面核算:Nv =25. 74. 2+×25. 71. 8+×12×6×1.25=3475kN=3475000N N=1.1Nv=1.1×3475000=3822390NN/c A c f =3822390/(650×650×19.1 =0.474&l

22、t;0.95层柱截面核算: Nv=25. 74. 2+×25. 71. 8+×12×5×1.25=2895.75kN N=1.1Nv=1.1×2895750=3185330NN/C A C f =3185330/(550×550×14.3 =0.74<0.9轴压比满足要求。3.3基本假定及计算简图 图 3-1柱网布置图为了方便计算, 假定框架梁和柱间节点为刚性节点, 框架柱在基础顶面按固定端考 虑, 在计算模型中, 各杆的截面惯性矩:柱按实际截面确定, 框架梁应考虑楼板的作用。 当采用现浇楼板时,现浇板可作为框架梁的翼

23、缘。 图 3-2 框架的计算简图计算次梁传给主梁的荷载时, 允许不考虑次梁的连续性, 按各跨均在支座处间断的 简支梁来计算传至主梁的集中荷载。作用在框架上的次要荷载可以简化为与主要荷载相同的荷载形式, 但应对结构主要 受力部位内力等效。如框架主梁自重线荷载相对于次梁传来的集中荷载可谓次要荷载, 故此线荷载可化为等效集中荷载叠加到次梁集中荷载中。 另外, 也可以将作用与框架梁 上的三角形,梯形等荷载按支座弯矩等效的原则改为等效均布荷载。3.4 荷载汇集(1标准层(1-9层楼面自重:120mm 厚现浇混凝土楼板 0.12×25=32KN m 水泥砂浆抹灰(楼板上下各 20mm 厚 0.8

24、2KN m 合计: 3.82KN m (2屋面自重:三元乙内橡胶防水层 0.1KN/2m350700b h mm mm=-=抹灰层 10mm厚混凝土砂浆 (-+=KN m-=抹灰层 10mm 厚混凝土砂浆 (-+=合计:7.36KN m(5柱自重650650b h mm mm=柱自重 2KN m m m KN m=合计:11.08KN m550550b h mm mm=自重 25×0.55×0.55=7.5625KN m合计:8.0025KN m(6 外纵墙计算外墙 0.37×18=6.66KN m内墙 0.24×18=4.32KN m隔墙 0.24&#

25、215;18=4.32KN m抹灰 0.02×20=4KN m铝合金窗门 0.4KN m木门 0.2KN/m钢铁门 0.4KN/m本设计中, 因为地震荷载和雪荷载等较大的荷载因素的存在, 故不考虑风荷载的作 用效应。电算中取风荷载标准值为 0.552KN m 。3.5 水平风荷载作用下框架内力及侧移计算手算中未考虑。相关计算可参考电算结果。3.6 竖向荷载作用下框架梁上荷载计算 图 3-3 双向板支承梁的荷载分配 图 3-4 板传给梁荷载计算简图b=a×L 即 3.75/27.5a = 所以 a=0.25 a-荷载转换系数;屋面梁 恒荷载 =梁自重 +板传荷载=5.447K

26、N m +22.1911KN m =27.64KN m 活荷载 =板传荷载 =6.68KN m 楼面梁 恒荷载 =梁自重 +板传荷载 +墙自重恒荷载 6.64×2.4×85=14.94 kN/m活荷载 2.0×2.4×85=3 kN/m(2 楼面板传荷载恒荷载 3.8×2.4×85=5.70 kN/m活荷载 2.0×2.4×85=3 kN/m梁自重 5.447KN (3框架梁均布荷载为屋面梁 恒载 =梁自重 +板传荷载 =5.447+14.94=20.39 kN/m 活载 =板传荷载 =3.0kN/m楼面梁 恒载

27、=梁自重 +板传荷载 =5.447+5.7=11.15 kN/m 活载 =板传荷载 =3.0 kN/m女儿墙自重(墙高 600mm 混凝土压顶顶层 A 、 D 轴柱恒载 =女儿墙自重 +梁自重 +板传荷载=25.05KN (2 :标准层柱(2-9层标准层 A 、 D 轴柱恒荷载 =墙自重 +梁自重 +板传荷载 +次梁重 +次梁处板重顶层 B 、 C 轴柱恒荷载 =梁自重 +板传荷载 +次梁重 +次梁处板重=5.447×7.5+(22.19+14.94×21×7.5+2.13×7.5/2+22.19×21×7.5 =271.29 kN顶

28、层 B 、 C 轴柱活荷载 =板传荷载=3.0×(7.5/2+2.4/2 =14.85 kN (1 标准层柱(2-9层标准层 B 、 C 轴柱恒荷载 =墙自重 +梁自重 +板传荷载 +次梁重 +次梁处板重 =4.32×7.5+5.447×7.5+(12.7+5.7×21×7.5+2.13×7.5/2+12.7×21×7.5=197.86 kN 标准层 B 、 C 轴柱活荷载 =板传荷载=3.0×(7.5/2+2.4/2 =14.85 kN综合上面的荷载计算, 各层框架梁上计算得荷载值, 布置在框架梁上,

29、框架梁上的 分布荷载如下所示,其分别在竖向恒荷载作用下框架梁的荷载计算简图如图 3-5,竖向活荷载作用下框架梁的荷载计算简图如图 3-6 图 3-6 活荷载作用简图表 3-1 竖向恒荷作用下梁固端弯矩 表 3-2 竖向活荷作用下梁固端弯矩 3.7竖向荷载作用下结构内力计算多层多跨框架在竖向荷载作用下的内力近似按分层法计算, 将多层框架分解成一层 一层的单层框架,分别计算,除底层外,上层各柱线刚度均乘以 0.9进行修正,这些柱的传递系数取 -1/3, 底层柱的传递系数取 -1/2。 即上层各柱端弯矩等于各柱近梁端弯矩 的 1/3,底层各柱远端弯矩为柱近梁端的 1/2。多层多跨框架在竖向荷载作用下

30、,侧向 位移比较小, 计算时可忽略侧移的影响, 用力矩分配法进行计算。 竖向恒荷载作用下引 起的各层框架梁固端弯矩见下表 4-22,竖向活荷载作用下引起的各层框架梁固端弯矩 见下表 4-23. 弯矩分配系数计算公式为 jj ji a i=,各节点弯矩分配系数计算见下表表 3-3 各杆件惯性矩及线刚度表 2.4m 跨梁 i=2.60×105 KN·m 柱 底 层 i=1.16×105 KN·m24层 i=1.35×105×0.9=1.22×105 KN·m5层 i=0.72×105×0.9=0.6

31、5×105 KN·m 610层 i=0.67×105×0.9=0.60×105 KN·m表 3-4 各杆节点弯矩分配系数 图 3-7 竖向荷载作用下 10层内力计算 图 3-8 竖向荷载作用下 6-9层内力计算 图 3-9 竖向荷载作用下 5层内力计算 图 3-9 竖向荷载作用下 4-2层内力计算 图 3-10 竖向荷载作用下底层内力计算框架梁的设计弯矩, 把同一开口所求得的梁端弯矩进行内力组合就得到框架梁端的 设计弯矩。图 3-11 恒荷载作用下弯矩图 图 3-12 活荷载作用下弯矩图框架梁剪力可取该梁为脱离体进行计算,均布荷载可按

32、下式计算212M M q g V l-+=± 2M 、 1M 分别为两支座端的弯矩。图 3-13恒荷载作用下梁端剪力 图 3-14活荷载作用下梁端剪力将各开口框架所求得的同一控制截面弯矩得框架柱的最终弯矩, 框架柱的弯矩如图 图 3-15恒荷载作用下柱端弯矩图3-16活荷载作用下柱端弯矩图框架的轴力计算如下 图 3-17恒荷载作用下柱轴力图 图 3-18活荷载作用下柱轴力图3.8水平地震作用下框架结构内力计算本工程所在地地震设防烈度为 6度, 抗震设计分组为第一组, 因本工程结构质量和 刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用 进行地震作用计算,采用

33、1EK eqF G =(111i iEK n nJ Jj G H F F G H=-n n EK F F =EK F -水平地震作用标准值;eq G -结构等效总重力荷载;n -顶部附加水平地震作用系数;n F -顶部附加水平地震作用;14层各层柱自重为柱 G =32×25×0.65×0.65×3.6=1216.8KN 510层各层柱自重为柱 G =32×25×0.55×0.55×3.6=871.2KN 各层梁自重为=梁 G 25(731. 1512. 05. 02. 083. 1544. 4812. 07. 03

34、5. 0-+-=1807.19 KN 每层墙重为墙 G =18×(83. 15337. 044. 487. 06. 337. 0+-=6184.74 KN 出屋面电梯井的重量为:11G =255. 03. 3418 12. 03. 3(2 5. 71. 8(5. 71. 864. 6+-+=2193.26 KN所以取 11G =3000 KN重力荷载代表值 =恒荷载 +50%活荷载 G 10=板自重 +梁自重 +柱自重 +墙重 +50%活荷载 =6.64×959.44+1807.19+871.2×21+6184.74×21+21(2.0+0.45

35、5;959.44 =12881.26 KN G 6=G7=G8=G9=3.8×959.44+1807.19+871.2+6184.74+21×2.0×959.44 =13468.44 KNG 5=3.8×959.44+1807.19+(871.2+1216.8×21+6184.74+21×2×959.44 =13641.24 KN G 2=G3=G4=3.8×959.44+1807.19+1216.8+6184.74+21×2×959.44 =13814.04 KNG 1=3.8×959.44+1807.19+(1216.8+6684.74 6. 32. 4+21×2.0×959.44 =15047.6 KN =101i i G G =136884 KN柱的线刚度 212hi D c= 其中, 为柱侧移刚度修正系数 表 3-5