二层框架办公楼建设毕业设计.docx

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二层框架办公楼建设毕业设计

XX大学

毕业设计

题目:

某办公楼框架设计

姓名:

专业:

土木工程专业

学院:

学号:

指导教师:

职称：

教授

20XX年0X月1X日

二层框架办公楼建设毕业设计

第一章设计依据

1设计条件

本工程设计项目为中型办公楼，工程地点设在深圳地区。

地段为深圳某工业园区。

1.1建筑设计内容及规模

建筑面积：

约1500m～2000m2。

结构类型：

全现浇框架结构，耐火等级：

二级。

框架结构要求：

1）层数：

2层；层高：

4.2m；

2）跨度8.0+8.0m；

3）柱距建议为6m、7.5m及9m；

4）设计内容：

主框架设计计算；

1.2面积分配

办公面积：

约60%；会议室：

约15%；

交通办公等辅助用房：

约25%；

其中，接待室，休息室，更衣室，卫生淋浴，等都设置在辅助面积中。

2设计内容

2.1建筑设计

1．确定建筑方案，平、立、剖面布置－绘制简图

2．结构布置方案：

梁、板、柱、楼梯、过梁等结构构件布置

2.2结构设计

（一）结构方案、构件布置

1．根据功能要求，选择各部分的结构形式；

2．正确布置结构受力系统；

（二）设计计算内容

1．确定恒、活、风、地震荷载

2．框架内力计算，构件配筋设计

（三）结构施工图

1．结构平面布置图；

2．框架梁、柱配筋图；

3设计资料

3.1地震资料

本建筑地处深圳地区；抗震设防烈度：

7度；

设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组；

3.2工程地质条件

1、地基持力层参数：

地基持力层

土层名称

土层

厚度

（m）

天然

密度

ρ0（g/cm3）

天然含

水量

W（%）

孔隙比

e0

塑性

指数

Ip

液性

指数

Il

设计参数建议值

内摩擦角

Φ

凝聚力

C（kPa）

压缩模量

Es（MPa）

变形模量

E0（MPa）

承载力

fak（kPa）

坡积土层

7.30

1.77

22.90

0.86

19.70

0.13

25

28.0

6.0

15.0

200.0

2、气象条件：

地下水位，2.5m；

冻土深度：

不考虑；

基本风压：

0.8kN/m2；

第二章混凝土现浇框架结构设计

1结构布置及计算简图

图1轴网尺寸平面简图

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，其柱网尺寸平面简图如图1。

主体结构共2层，一层层高4.2m，二层层高4.2m。

平面柱网采用：

8m×8m。

建筑面积为1180.9m2，女儿墙高1.2ｍ,建筑总高度10.05ｍ（室外地坪算起）。

本工程采用全现浇框架结构，双向承重体系。

建筑设计室内地面标高为±0.00m，室外地坪标高为-0.45m。

根据工程地质资料的岩土工程分析评价，地基持力层可设在坡积土层上2m。

根据基础顶面与室外地坪、持力层位置及地下水位的关系，基础顶面标高可选择为-0.85m。

2建筑细部设计

（1）建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。

（2）建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。

（3）采暖地区的保温隔热标准应符合现行的《民用建筑节能设计标准》的规定。

（4）室内应尽量利用天然采光。

（5）墙身做法：

墙体为蒸压加气混凝土砌块。

用M5.MU10混合砂浆砌筑。

内粉刷为20mm厚水泥砂浆打底，做水泥内墙面，做高弹涂料外墙面。

（6）楼面做法：

楼板顶面为大理石面层，水泥砂浆擦缝，30mm厚1：

3干硬性水泥砂浆和水泥浆丝打底找平，楼板厚100mm。

楼板底面为15mm厚水泥砂浆打底，刷内墙涂料。

（7）屋面做法：

板底15mm厚抹灰，120mm厚现浇钢筋混凝土板，最薄处40mm厚水泥石灰焦渣砂浆找坡层，15mm厚水泥砂浆找平层，冷底子油一道上铺SBS防水卷材二道，40mm厚挤塑聚苯板，40mm厚C20细石混凝土防水。

3结构设计说明

3.1结构方案选取

一、竖向承重体系选取

选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。

同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。

常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。

框架结构体系：

由梁、柱构件通过节点连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。

在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。

其缺点是结构的抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。

本设计为二层的多层结构，根据综合楼的功能使用性进行结构布置。

经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。

二、竖向承重体系选取

常见的横向承重体系包括：

现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。

本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼

盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。

肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。

3.2结构布置计算

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。

主体结构为2层，层高为4.2m。

填充墙外墙采用300厚的加气混凝土砌块，内墙采用200厚的加气混凝土砌块。

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm。

一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。

为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。

由于通常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，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。

4材料选用及构件尺寸初步估算

4.1建筑材料的选择

（1）混凝土强度：

屋面板、楼板采用C25混凝土；梁、柱采用C25混凝土。

（2）钢筋使用HPB300、HRB335和HRB400三种种钢筋。

4.2框架截面尺寸的确定

（1）框架梁的截面尺寸：

框架梁的截面一般为矩形，当楼盖为现浇板时，楼板的一部分可作为梁的翼缘，则梁的截面就成为T型或L型。

当采用预制楼盖时，为了减少楼盖结构高度和增加建筑净空，梁的截面常取为十字型或花篮型。

框架柱的截面常为矩形或正方形。

框架梁、柱的截面尺寸应满足承载力、刚度和施工的要求，设计尺寸时可参考以往经验确定，同时满足构造要求。

以下给出截面尺寸估算公式：

外纵向框架梁：

h=（1/12~1/8）L=（1/12~1/8）×6000=500~750

取h=600mm

b=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×600=200~300，综合考虑取b=250mm

内纵向框架梁：

h=（1/12~1/8）L=（1/12~1/8）×6000=500~750

取h=600mm

b=（1/2~1/3）h=（1/3~1/2）×600=200~300，综合考虑取b=250mm

横向边跨梁：

h=（1/12~1/8）L=（1/12~1/8）×8000=670~1000

取h=700mm

b=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×700=233.3~350，综合考虑取b=300mm

次梁：

h=（1/18~1/12）L=（1/18~1/12）×8000=450~500670

取h=500mm

b=（1/3.5~1/2）h=（1/3.5~1/2）×500=142~250，综合考虑取b=200mm

（2）柱的截面尺寸：

框架柱的面积根据柱的轴压比确定：

1、柱组合的轴压力设计值N=nβFgE

注：

n——楼层层数。

β——柱轴压力增大系数。

F——算柱的负载面积，如图2所示。

gE——建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14kN/m2。

2、柱的截面尺寸Ac≥N/（μNfc）

注：

μN——轴压比限值，按三级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.9。

fc——轴心抗压强度设计值，对C25，查得11.9N/mm2。

对于边柱：

N=nβFgE=2×1.3×6.0×6.0/2×14＝655.2kN

Ac≥N/（μNfc）=655.2×103/（11.9×0.9）＝61176.5mm

取柱子尺寸为：

b×h=300mm×300mm

（3）

，取楼板厚h=100mm

5框架荷载内力计算

5.1次梁的计算

板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图4所示。

次梁配筋设计次梁按塑性内力重分布方法计算。

1．

设计参数

次梁截面尺寸:

b×h=200mm×400mm

保护厚度:

as=30mm

混凝土强度等级C25

混凝土抗压强度设计值:

ƒc=11.9N/mm2

混凝土抗拉强度设计值:

ƒt=1.27N/mm2

混凝土抗拉强度标准值:

ƒtk=1.78N/mm2

钢筋等级:

HRB335

钢筋抗拉强度设计值:

ƒy=300N/mm2

2．荷载

由板传来的荷载：

恒载：

6.17×（3.5-0.1-0.125）/2×{1-2×（1.1375/5.75）2＋（1.1375/5.75）3}×2

=18.47kN/m

活载：

2.00×（3.5-0.1-0.125）/2×{1-2×（1.1375/5.75）2＋（1.1375/5.75）3}×2

=5.99kN/m

次梁自重：

2.00kN/m

恒载标准值：

gk=18.47＋2.00=20.47kN/m

活载标准值：

qk=5.99kN/m

荷载设计值：

p=1.2gk+1.4qk=32.95kN/m

3．计算参数

跨度l=6000mm

主梁b×h=300mm×600mm

边跨净跨ln=l-120-b/2=5730mm

计算跨度l01=Sn+120/2=5790mm

中间跨净跨ln=l-300=5700mm

计算跨度l02=Sn=5700mm

跨度差l01/l02=1.01<1.1

可按等跨连续梁计算

4．梁的弯矩计算

表1

截面位置

弯矩系数α

M=αpl201（kN·m）

边支座

-1/24

-44.61

第一支座

-1/11

-97.32

中间支座

-1/14

-76.47

5．次梁剪力

表2

截面位置

剪力系数β

Ｖ=βpl02（kN）

边支座

0.50

93.91

第一支座外侧

0.55

103.30

第一支座内侧

0.55

103.30

第二支座外侧

0.55

103.30

第二支座内侧

0.55

103.30

6．配筋

（1）正截面承载力计算

次梁跨中截面按T形截面计算,其翼缘宽度为

边跨b'f=l01/3=1930

中跨b'f=l02/3=1900

h=400mmh0=360mm

h'f=150mmh'f/h0=150/360=0.42>0.1不考虑

则b'f边跨b'f=1930

中跨b'f=1900

ƒcb'fh'f（h0-h'f/2）=11.9×1930×150×（360-150/2）=981.84kN·m≥84.13kN·m

故次梁跨中截面均按第一类Ｔ形截面计算

次梁支座截面按矩形截面计算b=200mm

表3次梁正截面受弯承载力计算

截面位置

M

（kN·m）

b'f/b

（mm）

（mm）

实配钢筋（mm2）

边支座

-44.61

200

0.145

0.16

457.0

218（509mm2）

第一支座

-97.32

200

0.316

0.39

1157.6

420（1257mm2）

中间支座

-76.47

200

0.248

0.29

853.0

418（1018mm2）

其中ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的条件

ρ=509/200×400=0.64%≥ρmin=0.20%及45ƒt/ƒy=0.21%

（2）斜截面受剪承载力计算

b=200mmh0=400mm

hw/b=360/200=1.8<4βc=1.0

0.25βcƒcbh0=0.25×1×11.9×200×360=214.2kN＞V截面合适

0.7ƒtbh0=0.7×1.27×200×360=64.01kN≤Vƒyv=270N/mm2

计算过程见表4

截面位置

Ｖ=βpl n（kN）

实配钢筋（mm2）

边支座

73.22

94.26

Φ6@200

第一支座外侧

80.54

94.26

Φ6@200

第一支座内侧

80.54

94.26

Φ6@200

第二支座外侧

80.54

94.26

Φ6@200

第二支座内侧

80.54

94.26

Φ6@200

ρsv=nAsv/bs=2×25.2/200×200=0.13%＞

（ρsv）min=0.26׃t/ƒyv=0.26×1.27/270=0.12%

Smax为200mm,dmin为6mm满足构造要求。

5.2框架内力计算参数及简图

本框架结构采用柱下独立基础，选坡积土层为地基持力层，基础顶面到室内地面0.85m。

横向框架的计算简图见下图所示，取顶层柱的形心线作为轴线，2层柱的高度取为4.5m，底层柱的高度从基础顶面至楼板，h1=4.5+0.85=5.35m。

框架计算简图见图4。

根据结构布置和荷载计算，对取

轴的一榀框架计算进行计算，计算单元宽度为6.0米。

在竖向作用下，框架的侧移很小,可以按无侧移框架进行计算。

其中应用最为广泛的方法是弯矩分配法。

本框架形式比较简单，采用在整体框架上进行弯矩分配，在工程设计中，可采用每节点只分配两次的二次分配法。

框架一般是按所受荷载的范围（面积）承受内力的（如图5所示），因此应根据所受荷载的情况将框分为不同的类型编号。

框架梁上荷载作用的情形，框架KJ2的楼面框架梁编号为KL2,屋面框架梁编号为WKL2,其承受的竖向荷载有:

次梁传来的集中荷载；框架梁自重，为均布荷载。

为简化计算，将框架梁自重也等效为集中荷载，然后相加（如图5所示）。

这种简化形式，与单向肋形楼盖布置时的框架梁受力形式相同。

梁、柱线刚度值及杆件长度见下表：

表5横梁线刚度

计算表

类别

（N/mm2）

（m）

（

）

梁AB跨

2.80×104

350×600

5.40×109

6.0

7.72×10-4E

18×10-4E

梁BC跨

2.80×104

350×600

5.40×109

6.0

7.72×10-4E

12.86×10-4E

表6柱线刚度

计算表

层次

（mm）

（mm2）

（mm4）

1

4750

2.80×104

300×300

5.75×108

1.36×10-4E

2

4200

2.80×104

300×300

5.75×108

1.62×10-4E

5.3恒荷载内力计算

1．屋面框架梁荷载

（1）板传给次梁的荷载

防水层：

40mm厚C30细石防水混凝土0.040×25=1.00kN/m2找平层：

20mm厚1:

3水泥砂浆0.020×20=0.40kN/m2

保温层：

40mm厚挤塑聚苯板0.040×0.5=0.40kN/m2

防水层：

冷底子油一道上铺SBS防水卷材二道0.35kN/m2

找平层：

20mm厚1:

3水泥砂浆0.020×20=0.40kN/m2

找坡层：

1:

8水泥膨胀珍珠岩（60厚）0.060×10=0.60kN/m2

结构层：

120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=0.60kN/m2

抹灰层：

20mm厚混合沙浆0.020×20=0.40kN/m2

_____________________________________________________________________

总计：

6.17kN/m2板传给次梁的恒荷载：

6.17×（3-0.1-0.125）/2×{1-2×（1.1375/5.75）2＋（1.1375/5.75）3}×2=18.47kN/m

（2）次梁传给框架主梁的荷载

板传来的恒荷载18.47kN/m

次梁自重：

0.20×0.40×25=2.00kN/m

次梁粉刷：

0.02×（0.4－0.12）×2×17＝0.19kN/m

_____________________________________________________________________

次梁恒荷载：

20.66kN/m

次梁传给主梁的集中恒荷载20.66×6.0＝123.96kN

（3）框架梁荷载等效成集中荷载

框架梁自重：

0.25×0.60×25=3.75kN/m

梁侧粉刷：

2×（0.6－0.12）×0.02×17＝0.33kN/m

_____________________________________________________________________

小计4.08kN/m

等效成集中力作用在次梁作用点上4.08×2＝8.16kN

屋面框架梁上集中荷载P2AB=123.96+8.16=132.06kN

2．楼面框架梁荷载

（1）板传给次梁的荷载

楼面附加装修荷载1.40kN/m2

结构层：

100mm厚现浇钢筋混凝土板0.100×25=2.50kN/m2

抹灰层：

20mm厚现浇钢筋混凝土板0.020×20=0.40kN/m2

____________________________________________________________________

总计：

4.3kN/m2

板传给次梁的恒荷载：

4.3×（3-0.1-0.125）/2×{1-2×（1.1375/5.75）2＋（1.1375/5.75）3}×2=17.43kN/m

（2）次梁传给框架主梁的荷载

板传来的恒荷载17.43kN/m

次梁自重：

0.20×0.40×25=2.00kN/m

次梁粉刷：

0.02×（0.4－0.12）×2×17＝0.19kN/m

_____________________________________________________________________

次梁恒荷载：

19.62kN/m

次梁传给主梁的集中恒荷载12.96×6.0＝117.74kN

（3）框架梁荷载等效成集中荷载

框架梁自重：

0.25×0.60×25=3.75kN/m

梁侧粉刷：

2×（0.6－0.12）×0.02×17＝0.33kN/m

_____________________________________________________________________

小计4.08kN/m

等效成集中力作用在次梁作用点上4.08×2＝8.16kN

楼面框架梁上集中荷载P1AB=117.74+8.16=125.90kN

3．框架节点集中荷载

（1）屋面

a边节点

屋面板荷载传给边节点6.17×3/2×6.0＝64.79kN

边柱连系梁自重及粉刷4.08×6.0＝24.48kN

框架梁自重及粉刷：

4.08×3/2＝7.14kN

_____________________________________________________________________

小计P2A=96.41kN/m

b边节点

屋面板荷载传给边节点6.17×3.5/2×6.0＝64.79kN

边柱连系梁自重及粉刷4.08×6.0＝24.48kN

框架梁自重及粉刷：

4.08×3/2＝7.14kN

_____________________________________________________________________

小计P2C=96.41kN/m

（2）楼面

a边节点

楼面板荷载传给边节点4.30×3/2×6.0＝45.15kN

边柱连系梁自重及粉刷4.08×6.0＝24.48kN

框架梁自重及粉刷：

4.08×3/2＝7.14kN

_____________________________________________________________________

小计P2A=76.77kN/m

b边节点

楼面板荷载传给边节点4.30×3/2×6.0＝45.15kN

边柱连系梁自重及粉刷4.08×6.0＝24.48kN

框架梁自重及粉刷：

4.08×3/2＝7.14kN

_____________________________________________________________________

小计P2C=76.77kN/m

结构与荷载均对称,取框架的一半计

算，计算简图如右图7。

简图中右侧梁的刚度为框架中梁的两

倍为12.86×2＝25.72×10-4E（m3）

I12＝I34＝13.8×10-4E（m3）

I13＝I24＝1.45×10-4E（m3）

I3A＝I4B＝1.78×10-4E（m3）图7

3．用力矩分配法算梁端弯矩：

（1）假设转动刚度S12=18，则中间跨的转动刚度为25.72/4=6.43。

分配系数表7

表7

分配系数（

）

节点

左梁

上柱

下柱

右梁

+

+

+

1

1.45

13.8

15.25

2

13.8

1.45

6.43

21.68

3

1.45

1.78

13.8

17.03

4

13.8

1.45

1.78

6.43

23.46

μ1

0

0

0.10

0.90

1.00

μ2

0.63

0