土木工程多层框架办公楼设计计算书大学论文.docx

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土木工程多层框架办公楼设计计算书大学论文

本科毕业设计（论文）

题目

xx市多层框架办公楼设计

学生姓名

xx

学　号

xx

教学院系

土木工程与建筑学院

专业年级

土木工程2008级

指导教师

xx

职　称

教授

单　　位

xx大学

辅导教师

职称

单　　位

完成日期

xx

年

6

月

1

日

xx市多层框架办公楼设计

摘要

本工程为遂宁市办公楼工程，采用框架结构，主体为五层，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为II类场地。

主导风向为西南，基本风压0.3KN/m2。

楼﹑屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。

按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。

根据结构与建筑的总体与细部的关系。

在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。

是找出最不利的一组或几组内力组合。

选取最安全的结果计算配筋并绘图。

此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。

完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。

对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。

整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。

总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。

设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。

关键词：

框架结构；抗震设计；荷载计算；内力计算；计算配筋

ZiyangCityMulti-layeredFrame

OfficeBuildingDesign

ABSTRACT

ThisworksforthecityofZiyangcitymultistoryframeofficebuilding,aframeworkstructureforafive-storeymain,intheregionearthquakeintensityof7degreesnearLansiteclassificationasClassIIvenues.Ledtothesouthwestdirection,thebasicPressure0.3KN/m2.Floorroofwereusingcast-in-placereinforcedconcretestructure.

Thedesignandimplement"practical,security,economic,aesthetic,"thedesignprinciples.Withthearchitecturaldesign,designseriouslyconsidertheinfluenceofthevariousfactors.Accordingtothestructuralandarchitecturaldetailandtheoverallrelationship.

Indeterminingthedistributionframework,thefirstlayerofrepresentativevalueoftheload,Thenusevertexfromthedisplacementmethodforearthquakecycle,andthenatthebottomofshearhorizontalseismicloadcalculationundersize,thencalculatedthelevelofloadundertheInternalForces（bendingmoment,shearandaxialforce）.Thencalculateverticalload（constantloadandliveload）undertheInternalForces.Identifythemostdisadvantagedgrouporaninternalforceseveralcombinations.SelectthebestsafetyresultsofthereinforcementandMapping.Inaddition,thestructureoftheprogramindoorstaircasedesign.Completionoftheplatformboards,boardsoftheladder,platformbeamcomponentandthereinforcementofinternalforcescalculationandconstructionmapping.Onthefloorreinforcementcalculation,theuseofpilefoundationdesign,foundationandpilecapsfortheforceandreinforcementcalculation.

KEYWORDS:

FrameStructure,；SeismicDesign；LoadCalculation；Internalforcecalculation；Calculationreinforcement

2结构设计说明

1.建筑设计说明

1.1建筑平面图

用一个假象的水平剖切面，在房屋的窗台上方剖开整栋房屋，移去剖切面上面的章，将留下向水平投影面投影所得到的水平剖视图。

建筑平面图包含被切刀的断面、可见的建筑配件的设置情况。

它是墙体砌筑、门窗安装和室内装修的重要依据。

底层地面需反映出室外台阶、散水等，其他各层除应表示本层情况外，还需反映出下一层平面图未反映的可见建筑物构件。

1.2建筑立面图

它是房间各个方向的外墙面以及按投影方向可见的构配件的正投影图。

有定位轴线的建筑物，宜根据两端定位轴线号编注立面图名称。

建筑物立面时用来反映房屋的体型和外貌、门窗形式和位置、墙面装饰材料等的图样。

1.3建筑剖面图

它是假想用一个垂直于横向或纵向轴线的竖直平面剖切房屋所得正投影图，反映门窗洞口及窗台高度以及简要的结构形式和构造方式等情况，剖切面的剖切位置，应选在能反应房间全貌构造特征以及有代表性的部位，一般应显示楼梯，并在底层平面中表示。

集体设计图详见建筑图

2.结构设计说明

2.1建筑概况

xx市多层框架办公楼，设计要求面积3500~4500m2，层数≤6层、局部可7层，总高≤24米。

2.2设计依据

a）国家现行的有关结构设计规范、规程及规定。

b）本工程各项批文及甲方单位要求。

c）本工程的活载取值严格按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）执行。

2.3设计资料

1房屋建筑学武汉工业大学出版社

2混凝土结构（上、下）武汉理工大学出版社

3基础工程同济大学出版社

4建筑结构设计东南大学出版社

5结构力学人民教育出版社

6地基与基础武汉工业大学出版社

7工程结构抗震中国建筑工业出版社

8简明建筑结构设计手册中国建筑工业出版社

9土木工程专业毕业设计指导科学出版社

10实用钢筋混凝土构造手册中国建筑工业出版社

11房屋建筑制图统一标准（BG50001-2001）中国建筑工业出版社

12建筑结构制图标准（BG50105-2001）中国建筑工业出版社

13建筑设计防火规范（GBJ16—87）中国建筑工业出版社

14民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）中国建筑工业出版社

15综合医院建筑设计规范（JGJ49-88）中国建筑工业出版社

16建筑楼梯模数协调标准（GBJI0I-87）中国建筑工业出版社

17建筑结构荷载规范（GB5009-2001）中国建筑工业出版社

18建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）中国建筑工业出版社

19混凝土结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社

20地基与基础设计规范（GB5007-2002）中国建筑工业出版社

21建筑抗震设计规范（GB50011—2001）中国建筑工业出版社

22砌体结构中国建筑工业出版社

23简明砌体结构设计施工资料集成中国电力出版社

24土木工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社

25土建工程图与AutoCAD科学出版社

26简明砌体结构设计手册机械工业出版社

27砌体结构设计手册中国建筑工业出版社

28砌体结构设计规范（GB50010—2002）中国建筑工业出版社

本工程采用框架结构体系，抗震设防烈度7度。

本工程耐火等级为二级，其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范（GBJI0I8-7）执行.

全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。

本工程结构图中所注标高均为结构标高。

2.4结构设计方案及布置

钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。

墙体只给围护和隔断作用。

框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。

因此这次设计的重庆市多层框架办公楼采用钢筋混凝土框架结构。

按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方法。

本设计的办公楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，现浇楼板，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。

横向框架还要考虑承受横向地震作用。

在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些连系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。

2.5构件初估

2.5.1梁截面尺寸估算

梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。

主梁截面高度一般去取梁跨度的1/12~1/8，次梁取梁跨的1/20~1/15进行估算，为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4，梁宽取梁高的1/3~1/2,，且不应小于200mm。

故取各截面为：

横向框架：

边跨：

h=1/12~1/8=500~750mm，取h=600mm，b=300mm

中跨：

h=1/12~1/8=200~300mm，取h=400mm，b=200mm

纵向框架：

h=1/12~1/8=600~900mm，取h=600mm，b=300mm

边跨次梁：

h=1/18~1/12=333~500mm，取h=400mm，b=200mm

注：

为控制结构的扭转效应，故可加大边跨刚度方法，因为混凝土结构不宜受扭

2.5.2柱截面尺寸估算

本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m，抗震等级为三级，λ=0.9。

框架柱的面积根据柱的轴压比确定：

柱组合的轴压力设计值N=nβFge

注：

N—柱组合的轴压比设计值；n—楼层层数；β—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2

F—按简支状态计算的柱负载面积，本方案中柱及边柱的负载面积分别为7.2×4.2=30.24m2和7.2×3=21.6m2（纵向）、3.6×4.2=15.12m2（横向）

ge—建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14kN/m2。

柱的截面尺寸Ac≥N/（μNfc）；注：

λ—轴压比限值fc—轴心抗压强度设计值

纵向边柱：

N=nβFge=5×1.3×21.6×14＝1965.6kN

Ac≥N/（λfc）=1965.6×103/（14.3×0.9）＝152727.26mm2

横向边柱：

N=nβFge=5×1.3×15.12×14=1375.92kN

Ac≥N/（λfc）=1375.92×103/（14.3×0.9）＝106909.1mm2

中柱：

N=nβFge=5×1.2×30.24×14＝2540kN

Ac≥N/（λfc）=2540×103/（0.9×14.3）=197358.2mm2

5、7、11轴：

纵向边柱：

N=nβFge=6×1.3×21.6×14＝2358.72kN

Ac≥N/（λfc）=2358.72×103/（14.3×0.9）＝183272.7mm2

中柱：

N=nβFge=6×1.2×30.24×14＝3048.2kN

Ac≥N/（λfc）=3048.2×103/（0.9×14.3）=236844.76mm2

取柱子尺寸为：

b×h=500mm×500mm

2.5.3楼板厚度确定

走廊单向板h=l0/35=2400/35=68.6mm，房间双向板h=l0/45=3600/45=80mm，统一取h=100mm。

表2.1混凝土强度等级

层数

1—6

柱混凝土等级

C30

梁、板混凝土等级

C30

基础混凝土等级

C30

基础垫层

C15

注：

为施工方便，梁板柱混凝土等级采用相同标号

C30（fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2）C15（fc=7.2N/mm2ft=N/mm2）

2.6基本假定与计算简图

2.6.1基本假定

第一：

平面结构假定：

该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。

第二：

由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。

2.6.2计算简图

在横向水平力作用下，连梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。

2.7荷载计算

作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。

恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力等。

活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。

高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。

地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。

竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。

结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。

使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。

2.7.1侧移计算及控制

框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。

在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。

在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。

当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：

650，1：

700。

框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值。

2.7.2竖向荷载下的内力计算

竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。

框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。

2.7.3水平荷载下的计算

利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。

2.7.4内力组合

第一：

荷载组合。

荷载组合简化如下：

（1）恒荷载+活荷载、

（2）恒荷载+风荷载、（3）恒荷载+活荷载+风荷载、（4）恒荷载+地震荷载+活荷载。

第二：

控制截面及不利内力。

框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。

框架梁控制截面及不利内力为：

支座截面，－Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。

框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：

Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。

2.8基础设计

在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构3部分彼此联系、相互制约。

设计时应根据地质资料，综合考虑地基——基础——上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。

根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的独立基础。

2.9施工要求及其他设计说明

2.9.1施工材料

本工程中所采用的钢筋箍筋为Ⅰ级钢，fy=210N/m2，主筋为Ⅱ级钢，fy=300N/mm2。

柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm，钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行，本工程所有混凝土强度等级均为C30。

墙体外墙及内墙分别采用240mm和200mm蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，电梯间采用240厚页岩砖。

当门窗洞宽≤1000mm时,应采用钢筋砖过梁,两端伸入支座370并弯直钩;门窗洞宽≥1000mm时,设置钢筋混凝土过梁。

2.9.2其他设计说明

本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0KN/m2时，应采取可靠措施予以保护。

女儿墙压顶圈梁为240mm×120mm，内配4φ8，φ6@250，构造柱为240mm×240mm，内配4φ10，φ6@250，间隔不大于2000mm。

施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2边纯水泥浆后，用高一级的水泥沙浆接头，再浇筑混凝土。

未详尽说明处，按相关规范执行。

3.荷载统计

3.1结构布置及计算简图

根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体结构5层，层高为3.6m。

填充墙面采用200mm厚的砌块砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁载面高度按梁跨度的1/12～1/8估算，由此估算的梁载面尺寸见表。

C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）

表3.1梁截面尺寸

层次

砼强度

横梁（b

h）

纵梁（b

h）

AB跨

BC跨

CD跨

1-5

C30

300×600

200×400

300×600

300×600

柱截面尺寸：

柱截面高度可取h=（1/15～1/20）H，H为层高；柱截面高度可取b=（1～2/3）h，并按下述方法进行初步估算。

（1）框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。

考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以1.2～1.4的放大系数。

（2）对于有抗震设防要求的框架结构,为保证柱有足够的延性,需要限制柱的轴压比,柱截面面积应满足下列要求。

A≥N/λfc

（3）框架柱截面高度不宜小于400mm,宽度不宜小于350mm。

为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜大于4。

根据上述规定并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取值统一取500×500mm。

选用柱下独立基础，基础埋深取1.5m，室内外高差0.45m。

框架结构计算简图如图所示，2-6层柱高取3.6m，底层柱高度从基础顶面取至一层板顶即3.6+0.5+0.45=4.55m。

图3.1框架计算简图

3.2荷载计算

3.2.1恒荷载标准值计算

（1）屋面:

20厚混凝土块材0.02×25=0.5KN/m2

20厚白灰砂浆隔离层0.02×17=0.34KN/m2

4厚高聚物改性沥青卷材防水层0.004×10=0.04KN/m2

刷底胶剂一道0.1KN/m2

20厚1:

3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2

35厚挤塑聚苯板保温层0.035×16=0.56KN/m2

30厚1:

8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处30（0.03+0.114）/2×4=0.29KN/m2

氯丁胶乳沥青隔气层二遍0.2KN/m2

20厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2

100厚钢筋混凝土结构层0.1×25=2.5KN/m2

V型轻钢龙骨吊顶0.15KN/m2

合计：

5.48KN/m2

（2）楼面：

10mm厚防滑彩色釉面砖19.8×0.01=0.198KN/m2

30厚1:

3干硬水泥砂浆结合层0.03×20=0.6KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/m2

100mm厚钢筋混凝土现浇板0.1×25=2.5KN/m2

V型轻钢龙骨吊顶0.15KN/m2

合计：

3.85KN/m2

（3）梁自重：

边跨框架梁自重0.3×0.6×25=4.5KN/m

中跨框架梁自重0.2×0.4×25=2KN/m

边跨框架次梁自重0.2×0.4×25=2KN/m

（4）柱自重:

柱自重:

0.5×0.5×25=6.25KN/m

柱侧粉刷:

（0.5+0.02）×0.02×4×17=0.71KN/m

合计:

6.96KN/m

（5）外墙自重：

（刨去窗洞）

内面：

240厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块0.24×5.5=1.32KN/m2

8厚1:

3水泥砂浆打底扫毛0.008×20=0.16KN/m2

8厚1:

1:

6水泥找平砂浆0.008×14=0.11KN/m2

5厚1:

0.3:

3水泥石膏砂浆0.005×14=0.07KN/m2

外面：

10厚面砖0.01×19.8=0.198KN/m2

10厚1:

0.2:

2水泥石灰膏砂浆粘接层0.01×20=0.2KN/m2

10厚1:

3水泥砂浆刮平扫毛0.01×20=0.2KN/m2

合计：

2.26KN/m2

横墙自重：

2.26×3=6.78KN/m

纵墙自重：

2.26×（3.6×3—2.1×1.8）/3=5.3KN/m

女儿墙自重：

2.26×1.2=2.7KN/m

（6）内墙自重：

（内墙偏于安全不考虑门洞）

200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块0.2×5.5=1.1KN/m2

8厚1:

3水泥砂浆打底扫毛0.008×20=0.16KN/m2

8厚1:

1:

6水泥找平砂浆0.008×14=0.11KN/m2

5厚1:

0.3:

3水泥石膏砂浆0.005×14=0.07KN/m2

合计：

1.44KN/m2

内墙自重：

1.44×3=4.32KN/m

（7）电梯墙自重:

200厚普通砖0.2×18=3.6KN/m2

8厚1:

3水泥砂浆打底扫毛0.008×20=0.16KN/m2

8厚1:

1:

6水泥找平砂浆0.008×14=0.11KN/m2

5厚1:

0.3:

3水泥石膏砂浆0.005×14=0.07KN/m2

合计：

3.94KN/m2

3.2.2活载标准值计算

（1）屋面和楼面活荷载标准值

上人屋面：

2KN/m2；办公室楼面：

2KN/m2；卫生间：

2KN/m2

楼梯、走廊：

2.5KN/m2

（2）雪荷载标准值

按照《建筑结构荷载规范》不予考虑

3.2.3竖向荷载计算

图3.2竖向荷载下框架受荷总图

（1）A-B、C-D轴框架梁

屋面板传恒载：

5.48×2×1.8×（1—2×1.82/62+1.83/63）=16.7KN/m

屋面板传活载：

2×2×1.8×（1—2×1.82/62+1.83/63）=6.1KN/m

楼面板传恒载