某生物药业办公楼设计.docx
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某生物药业办公楼设计.docx
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某生物药业办公楼设计
摘要
本工程为一栋四层楼的行政办公楼,总建筑面积为2510.02平方米。
采用钢筋混凝土框架结构,平面布置比较灵活,受力良好,梁柱和楼板均为现浇。
该建筑抗震设防烈度七度,耐火等级为二级,屋面防水等级为二级。
设计共分为二个部分:
第一部分为建筑设计部分,包括工程概况、设计依据、标高及建筑细部作法;第二部分为结构设计部分,包括结构布置、确定结构计算简图、荷载计算、水平荷载内力计算、竖向荷载内力计算等内容。
关键词:
办公楼,建筑,结构
第1章建筑设计部分
1.1工程概况
本工程位于某市市区,为某生物医药公司行政办公楼,办公人员约为200人。
整栋办公楼坐北朝南,南北通透,共四层,长47.3m,宽13.1m,层高为:
一层3.6m,二至三层均为3.3m,四层3.3m(局部4.2m),建筑总面积约为2510.02平方米。
建筑结构安全等级为二级,建筑结构设计使用年限为50年,地震设防烈度为七度,抗震等级为三级。
该建筑结构类型为钢筋混凝土框架结构,耐火等级为二级。
1.2设计依据
1.2.1重庆大学网络教育学院毕业设计任务书;
1.2.2国家现行有关法令和法规。
1.3标高及建筑细部作法
1.3.1设计标高
首层室内设计±0.00m,室外设计标高为-0.75m,其余标高见建筑部分相关图纸。
1.3.2墙体
1.3.2.1外墙采用300mm厚加气混凝土砌块,外贴面砖、内抹灰做法,外墙颜色以浅蓝色、白色调为主。
1.3.2.2内墙采用200mm厚加气混凝土砌块,两侧抹灰作法。
1.3.2.3地上墙体采用M5混合砂浆。
1.3.2.4填充墙与框架之间按国标设置水平拉结钢筋。
1.3.2.5门洞口顶部按要求设置钢筋混凝土过梁,洞口尺寸详见门窗表。
1.3.3楼地面
1.3.3.1楼面:
为100mm-120mm厚现浇钢筋混凝土板,600*600玻化砖楼面,板底吊顶,。
1.3.3.2地面:
采用600*600玻化砖地面。
1.3.4顶棚
卫生间、洗手间顶棚采用铝合金龙骨方板顶棚;其余均为轻钢龙骨纸面石膏板吊顶。
1.3.5屋面
1.3.5.1屋面为150mm厚现浇混凝土板,做法如下:
150mm厚加气混凝土保温层,30mm细石混凝土找平,SBS防水层。
1.3.5.2平檐口及外天沟做法详见建筑图集05ZJ201平檐口②和外天沟③。
1.3.5.3平檐口及外天沟每隔10米设置一道伸缩缝,缝宽20mm,缝内用油膏或其它防渗措施处理。
1.3.5.4屋面出入口做法详见图集05ZJ201屋面出入口①。
1.3.5.5屋面按不大于36㎡的面积设置分格缝,具体做法见建筑图集05ZJ001屋面分格缝②、④、⑥、⑦。
1.3.5.6雨水口安装详见建筑图集05ZJ20187型雨水口安装图②、③,雨水管采用管径110PVC-U管,设置位置见屋顶平面图。
1.3.6台阶、坡道、散水
1.3.6.1台阶采用花岗岩台阶。
1.3.6.2坡道采用花岗岩防滑坡道。
1.3.6.3散水采用混凝土散水。
1.3.7窗、门
1.3.7.1门厅门为全玻无框门,其余为胶合板门。
1.3.7.2窗为双玻中空塑钢推拉窗,下部为推拉扇带纱扇。
1.4建筑设计图纸
01、工程作法设计说明
02、一层平面图
03、二层平面图
04、三层平面图
05、四层平面图
06、正立面图
07、背立面图
08、屋顶平面图
09、1-1剖面图
10、楼梯平、剖面图
第2章结构设计部分
2.1工程概况
本工程位于某市市区,为某为某生物医药公司行政办公楼,办公人员约为200人。
整栋办公楼坐北朝南,南北通透,共四层,长46.8m,宽13.1m,层高为:
一层3.6m,二、三层3.3m,四层4.2m,建筑总面积约为2510.01平方米。
建筑结构安全等级为二级,建筑结构设计使用年限为50年,地震设防烈度为七度,抗震等级为三级。
该建筑结构类型为钢筋混凝土框架结构,耐火等级为二级。
2.2设计依据
2.2.1重庆大学网络教育学院设计任务书
2.2.2国家现行相关规范、规程、规定、图集等
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版);
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2010);
《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-1);
《钢筋混凝土结构构造手册》;
《建筑结构静力计算手册》;
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001);
2.3结构布置及结构计算简图的确定
2.3.1结构选型及材料强度
本工程采用钢筋混凝土框架结构,框架抗震等级为三级。
本工程材料强度为:
柱采用C35,纵筋采用HRB335级,箍筋采用HPB235级,梁采用C30,纵筋采用HRB335级,箍筋采用HPB235级。
基础采用C25,基础的纵筋采用HRB400级,基础的箍筋采用HPB235级
2.3.2柱网布置
根据建筑条件图,本工程柱网采用每开间均布置柱子,柱截面尺寸根据轴力进行估算,初步选用500x500的截面尺寸。
2.3.3梁截面尺寸估算
纵向主梁(按最大跨度估算):
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)*6600=825~550,取h=600mm;
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)x650=300~200,取b=300mm;
横向主梁(按最大跨度估算):
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)*5250=656~438,取h=500mm;
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)x500=250~167,取b=250mm;
雨篷纵向主梁:
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)*7500=938~625,取h=650mm;
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)x650=325~217,取b=250mm;
雨篷横向主梁:
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)*4450=556~370,取h=400mm;
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)x400=200~133,取b=200mm;
横向次梁(BC、DE轴):
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)*5250=656~438,取h=500mm;
b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)x500=250~167,取b=200mm;
2.3.4楼板厚度:
连续双向版:
板厚≥楼板短边尺寸/(40~45)
连续单向版:
板厚≥楼板短边尺寸/(35~40)
本工程主要楼板尺寸(开间x进深)为3.30mx5.25m,所有楼板均取板厚为100mm。
2.3.5结构计算简图
本工程为钢筋混凝土框架结构,现浇钢筋混凝土楼盖。
取③轴的横向框架进行计算,底层柱计算长度为基础顶~第一层楼板顶面的高度,即l0=3.6+1.5=5.1m,二~四层计算高度l0=1.25x3.3=4.125m,取框架柱中心线间的距离为计算跨度,计算简图如下:
2.4荷载计算
2.4.1楼板恒荷载
A.屋面恒荷载
SBS防水层0.4kN/m2
30mm细石混凝土找平24x0.03=0.72kN/m2
陶粒混凝土找坡(2%)7x0.09=0.63kN/m2
(最厚150mm,最薄30mm,平均90mm)
150mm加气混凝土保温层7x0.15=1.05kN/m2
100mm钢筋混凝土楼板25x0.1=2.5kN/m2
板底吊顶0.4kN/m2
--------------------合计:
5.7kN/m2
B.楼面恒荷载
600x600玻化砖地面7x0.15=1.05kN/m2
100mm钢筋混凝土楼板25x0.1=2.5kN/m2
板底吊顶0.4kN/m2
--------------------合计:
3.95kN/m2
2.4.2楼板活荷载
屋面活荷载标准值2.0kN/m2
楼面活荷载标准值2.0kN/m2
卫生间、门厅、走廊活荷载标准值2.5kN/m2
楼梯间活荷载标准值3.5kN/m2
2.4.3梁重力荷载标准值
横向主梁(300x600)
自重:
0.3x0.6x25=4.5kN/m
粉刷:
(0.3+0.5x2)x0.02x20=0.52kN/m
--------------------合计:
5.02kN/m
纵向主梁(250x500)
自重:
0.25x0.5x25=3.13kN/m
粉刷:
(0.25+0.4x2)x0.02x20=0.42kN/m
--------------------合计:
3.55kN/m
雨篷纵向主梁(250x600)
自重:
0.25x0.6x25=3.75kN/m
粉刷:
(0.25+0.5x2)x0.02x20=0.50kN/m
--------------------合计:
4.25kN/m
雨篷横向主梁(200x400)
自重:
0.2x0.4x25=2.0kN/m
粉刷:
(0.2+0.3x2)x0.02x20=0.32kN/m
--------------------合计:
2.32kN/m
横向次梁(200x500)
自重:
0.20x0.5x25=2.5kN/m
粉刷:
(0.2+0.4x2)x0.02x20=0.40kN/m
--------------------合计:
2.90kN/m
2.4.4柱重力荷载标准值
内柱(500x500)
自重:
0.5x0.5x25=6.25kN/m
粉刷:
(0.5+0.5)x2x0.02x20=0.8kN/m
--------------------合计:
7.05kN/m
边柱(500x500)
自重:
0.5x0.5x25=6.25kN/m
粉刷:
(0.5+0.5)x2x0.02x20=0.8kN/m
--------------------合计:
7.05kN/m
雨棚柱(φ500圆柱)
自重:
0.25x0.5x0.5x3.14x25=4.91kN/m
粉刷:
3.14x0.5x0.02x20=0.63kN/m
--------------------合计:
5.54kN/m
2.4.5墙重力荷载标准值(加气混凝土砌块,容重7kN/m3)
A.外墙250mm实墙(按2.8m高,两侧各20mm水泥砂浆计算)
线荷载q=(0.25x7+2x0.02x20)x2.8=7.14kN/m
B.外墙250mm开洞墙(按2.7m高,两侧各20mm水泥砂浆,洞口尺寸为1700mmx1700mm,墙长3.3-0.5=2.8m计算)
线荷载q=(0.25x7+2x0.02x20)x(2.7x2.8-1.7x1.7)/2.8=3.59kN/m
C.200mm实墙(按2.8m高,两侧各20mm水泥砂浆计算)
线荷载q=(0.2x7+2x0.02x20)x2.8=6.16kN/m
2.4.6风荷载
风荷载标准值:
本工程取基本风压w0=0.4kN/m2,各项系数取值如下:
βz:
本工程建筑高度为14.250<30m,取βz=1.0;
μz:
查《荷载规范》表8.2.1,一~三层顶板处风压高度变化系数分别为1.0,1.0,1.0,1.1;
μs:
取0.8+0.5=1.3
取风荷载作用面宽度为6.60m计算,各层顶板处风荷载标准值为:
Wk1=1.0x1.3x1.0x0.4x6.6=3.43kN/m
Wk2=1.0x1.3x1.0x0.4x6.6=3.43kN/m
Wk3=1.0x1.3x1.1x0.4x6.6=3.43kN/m
Wk4=1.0x1.3x1.1x0.4x6.6=3.77kN/m
各层顶板处风荷载集中荷载分别为:
F0=3.43x5.1x0.5=8.75kN
F1=3.43x(5.1+3.3)x0.5=14.4kN
F2=3.43x(3.3+3.3)x0.5=11.3kN
F3=3.43x3.3x0.5+3.77x4.2x0.5=13.6kN
F4=3.77x4.2x0.5=7.9kN
2.5竖向荷载作用下的内力计算
竖向荷载作用下的框架内力采用PKPM软件PK模块进行计算,对③号轴线的在恒载和活载作用下的弯矩、剪力、轴力图如下:
2.6水平荷载作用下的内力计算
风荷载作用下的框架内力采用PKPM软件PK模块进行计算,对③号轴线的在水平荷载作用下的弯矩如下:
地震荷载作用下的框架内力采用PKPM软件PK模块进行计算,对③号轴线的在水平荷载作用下的弯矩图如下:
2.7内力组合及截面设计
2.7.1内力组合
根据荷载效应组合公式,在恒、活、风、震的作用下结构构件承载力计算的组合公式有以下几组:
恒+活
1.35恒+1.4x0.7活
1.2恒+1.4活
1.0恒+1.4活
恒+风
1.2恒+1.4风
1.0恒+1.4风
恒+活+风
1.2恒+1.4活+0.6x1.4风
1.0恒+1.4活+0.6x1.4风
1.2恒+1.4风+0.7x1.4活
1.0恒+1.4活+0.7x1.4活
有地震效应的组合
1.2(恒+0.5活)+1.3地
1.0(恒+0.5活)+1.3地
2.7.2截面设计
根据组合公式,由PKPM软件PK程序生成最不利荷载组合下③号轴线横向框架的内力包络图及配筋包络图,并根据此进行截面配筋设计。
③轴横向框架框架梁配筋:
第1层梁:
长度:
L=5.10m,抗震等级:
三级,截面:
B=250,H=500
计算得跨中As=444,支座As=649,梁构造配筋Asmin=328.37
梁主筋最大计算配筋率:
下部Umaxb=0.0036,上部Umaxt=0.0052
梁左端最大剪力V=86.4kN箍筋Asv/S=0.44
第2层梁:
长度:
L=5.10m,抗震等级:
三级,截面:
B=250,H=500
计算得跨中As=469,支座As=635,梁构造配筋Asmin=328.37
梁主筋最大计算配筋率:
下部Umaxb=0.0038,上部Umaxt=0.0051
梁左端最大剪力V=90.57kN箍筋Asv/S=0.44
第3层梁:
长度:
L=5.10m,抗震等级:
三级,截面:
B=250,H=500
计算得跨中As=466,支座As=596,梁构造配筋Asmin=328.37
梁主筋最大计算配筋率:
下部Umaxb=0.0037,上部Umaxt=0.0048
梁左端最大剪力V=88.98kN箍筋Asv/S=0.44
第4层梁:
长度:
L=5.10m,抗震等级:
三级,截面:
B=250,H=500
计算得跨中As=442,支座As=499,梁构造配筋Asmin=328.37
梁主筋最大计算配筋率:
下部Umaxb=0.0035,上部Umaxt=0.0040
梁左端最大剪力V=72.90kN箍筋Asv/S=0.44
B、③轴横向框架框架柱配筋:
1、底层边柱(500x500):
计算长度:
Lx=5.10,Ly=5.10
构件长度=5.10;计算长度系数:
Ux=1.00Uy=1.00
抗震等级:
三级
柱下端M=83.23,N=551.72,单侧计算配筋As=29.
柱上端M=-33.03,N=-716.93,单侧计算配筋As=0.
柱单侧构造配筋As=875.
柱抗剪最大配箍组合V=19.52,N=669.33
柱抗剪计算配箍(按100mm间距):
Asv=0.
柱抗剪构造配箍:
Asvmin=140.
抗震最大轴压比N=815.60,轴压比=0.195
2、底层中柱(500x500):
计算长度:
Lx=5.10,Ly=5.10
构件长度=5.10;计算长度系数:
Ux=1.00Uy=1.00
抗震等级:
三级
柱下端M=-105.27,N=615.63
柱下端单侧计算配筋As=129.
柱上端M=30.99,N=-865.94
柱上端单侧计算配筋As=0.
柱单侧构造配筋As=875.
柱抗剪最大配箍组合V=15.48,N=865.94
柱抗剪计算配箍(按100mm间距):
Asv=0.
柱抗剪构造配箍:
Asvmin=140.
抗震最大轴压比N=1032.32轴压比=0.247
3、标准层边柱(500x500,取第二层柱验算):
计算长度:
Lx=4.12,Ly=4.12
构件长度=3.30;计算长度系数:
Ux=1.25Uy=1.25
抗震等级:
三级
柱下端M=30.00,N=539.08
柱下端单侧计算配筋As=0.
柱上端M=36.48,N=-514.33
柱上端单侧计算配筋As=0.
柱单侧构造配筋As=875.
柱抗剪最大配箍V=23.19,N=514.33
柱抗剪计算配箍(按100mm间距):
Asv=0.
柱抗剪构造配箍:
Asvmin=140.
抗震最大轴压比N=595.42轴压比=0.142
4、标准层中柱(500x500,取第二层柱验算):
计算长度:
Lx=4.12,Ly=4.12
构件长度=3.30;计算长度系数:
Ux=1.25Uy=1.25
抗震等级:
三级
柱下端M=-79.33,N=479.77
柱下端单侧计算配筋As=79.
柱上端M=-83.68,N=-459.15
柱上端单侧计算配筋As=137.
柱单侧构造配筋As=875.
柱抗剪最大配箍V=5.22,N=641.87
柱抗剪计算配箍(按100mm间距):
Asv=0.
柱抗剪构造配箍:
Asvmin=140.
抗震最大轴压N=761.29轴压比=0.182
2.8基础设计
2.8.1地质条件
建筑场地地形平坦,地基土成因类型为冰水洪积层。
自上而下叙述如下:
杂填土:
杂色,由灰色、褐黄色粉质粘土夹砂、泥岩碎块石及建筑、生活垃圾等组成,其成分复杂多变,层厚0.5~2.0米,结构松散~稍密;
粉质粘土:
紫红色,黄褐色,主要成分为粘粒,夹少量泥岩岩屑,可塑状,无摇振反应,无光泽,厚0.5~1.5m。
泥岩(全风化):
暗紫红色,灰绿色,棕红色的为粘土质岩,浅灰绿色的为粉土质,含较多浅灰色及灰绿色砂质条纹、团块或泥质粉砂岩夹层,层厚0.5~2.5米;
泥岩(强风化):
紫红色,浅灰绿色,灰白色的为中细砂岩,泥质结构,薄~中厚层状构造,硬塑,低压缩层,最大揭露厚度4.00米;
不考虑地下水。
2.8.2地基土指标
自然容重1.80-2.1g/cm2,液限25.5%,塑性指数9.1,空隙比0.683,计算强度150kp/m2。
2.8.3基础形式选择及计算
根据本工程地质条件及任务书要求,本工程采用钢筋混凝土柱下独立基础,独基布置见基础平面布置图,取有代表性的边注和中柱各一根进行基础验算,计算过程如下:
A.边柱1(2500x2500):
第3章设计资料:
3.1已知条件
锥形基础尺寸(单位mm):
b1=2500,b11=1250,a1=2500,a11=1250,h1=300,h2=100
dx1=50,dx2=50,dy1=50,dy2=50
柱:
方柱,A=500mm,B=500mm
设计值:
N=1000.00kN,Mx=0.00kN.m,Vx=0.00kN,My=0.00kN.m,Vy=0.00kN
标准值:
Nk=740.74kN,Mxk=0.00kN.m,Vxk=0.00kN,Myk=0.00kN.m,Vyk=0.00kN
混凝土强度等级:
C25,fc=11.90N/mm2
钢筋级别:
HRB335,fy=300N/mm2
纵筋最小配筋:
0.15
配筋调整系数:
1.0
配筋计算方法:
通用法
基础混凝土纵筋保护层厚度:
40mm
基础与覆土的平均容重:
20.00kN/m3
修正后的地基承载力特征值,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)式5.2.4:
基底宽度b=2.50m<3m,取b=3m
fa=fak+ηb*γ*(b-3)+ηd*γm*(d-0.5)
=150.00+0.30*18.00*(3.000-3)+1.60*18.00*(1.500-0.5)
=178.80kPa
基础埋深:
1.50m
作用力位置标高:
0.000m
3.2计算要求
(1)基础抗弯计算
(2)基础抗冲切验算
(3)地基承载力验算
单位说明:
力:
kN,力矩:
kN.m,应力:
kPa
第四章计算过程和计算结果
4.1基底反力计算:
4.1.1统计到基底的荷载
标准值:
Nk=740.74,Mkx=0.00,Mky=0.00
设计值:
N=1000.00,Mx=0.00,My=0.00
4.1.2承载力验算时,底板总反力标准值(kPa):
[相应于荷载效应标准组合]
pkmax=(Nk+Gk)/A+|Mxk|/Wx+|Myk|/Wy
=148.52kPa
pkmin=(Nk+Gk)/A-|Mxk|/Wx-|Myk|/Wy
=148.52kPa
pk=(Nk+Gk)/A=148.52kPa
各角点反力p1=148.52kPa,p2=148.52kPa,p3=148.52kPa,p4=148.52kPa
4.1.3强度计算时,底板净反力设计值(kPa):
[相应于荷载效应基本组合]
pmax=N/A+|Mx|/Wx+|My|/Wy
=160.00kPa
pmin=N/A-|Mx|/Wx-|My|/Wy
=160.00kPa
p=N/A=160.00kPa
各角点反力p1=160.00kPa,p2=160.00kPa,p3=160.00kPa,p4=160.00kPa
4.2地基承载力验算:
pk=148.52 pkmax=148.52<1.2*fa=214.56kPa,满足 4.3基础抗冲切验算: 抗冲切验算公式Fl<=0.7*βhp*ft*Aq[《地基规范》第8.2.8条] (冲切力Fl根据最大净反力pmax计算) 第1阶(kN): Fl下=191.44,Fl右=191.44,Fl上=191.44,Fl左=191.44 砼抗冲面积(m2): Aq下=0.30,Aq右=0.30,Aq上=0.30,Aq左=0.30 抗冲切满足. 4.4基础受弯计算: 弯矩计算公式M=1/6*la2*(2b+b')*pmax[la=计算截面处底板悬挑长度] 根据《地基规范》第8.2.1条,扩展基础受力钢筋最小配筋率
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