房屋建筑办公楼设计.doc

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1、目录 目录1 工程概况12 结构布置及计算简图32.1梁、柱、板截面尺寸的初选32.1.1梁截面尺寸估算32.1.2柱截面尺寸估算42.1.3板截面尺寸估计：42.2 结构布置52.3框架结构计算简图：53 荷载计算73.1屋面及楼面恒荷载计算73.2屋面及楼面活荷载计算73.3梁、柱、墙、门窗重力荷载的计算83.4重力荷载代表值的计算94 框架侧移刚度的计算134.1横向框架侧移线刚度计算134.2纵向框架侧移线刚度计算165 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算195.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算195.1.1横向自振周期计算195.1.2水平地震作用及楼层地震剪力

2、的计算205.1.3水平地震作用下的位移验算215.1.4水平地震作用下框架内力计算225.2 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算255.2.1风荷载标准值255.2.2风荷载作用下的水平位移验算255.2.3风荷载作用下框架结构内力计算266 竖向荷载作用下框架结构的内力计算296.1横向框架内力计算296.1.1计算单元296.1.2荷载计算306.1.3内力计算326.2横向框架内力组合366.2.1结构抗震等级366.2.2框架梁内力组合366.2.3框架柱内力组合387 截面设计487.1 框架梁487.1.1梁正截面受弯承载力计算487.1.2梁斜截面受剪承载力计算507.2

3、 框架柱537.2.1剪跨比和轴压比验算537.2.2柱正截面承载力计算537.2.3柱斜截面受剪承载力计算557.2.4框架梁柱节点核芯区截面抗震验算578 板的设计608.1荷载计算608.2配筋计算619 楼梯设计629.1 楼梯板设计629.1.1荷载计算629.1.2截面设计639.2 平台板设计639.2.1荷载计算639.2.2截面设计649.3 平台梁设计649.3.1荷载计算649.3.2截面设计659.3.3斜截面受剪承载力计算6510 基础设计6610.1工程概况6610.2独立基础设计（轴线A、D柱）6610.2.1选型6610.2.2地基承载力验算6710.2.3基础

4、抗剪切验算6810.2.4配筋计算：6910.3独立基础(联合基础)设计(轴线B 、C柱基础）7110.3.1选型7110.3.2地基承载力验算7210.3.3抗冲切验算及配筋72总结75参考文献76致谢77毕业设计（论文）知识产权声明78毕业设计(论文)独立性声明79391 工程概况1 工程概况本工程位于西安市碑林区，拟建办公楼，建筑面积4500，层数为六层，层高为3.3m。结构类型采用现浇钢筋混凝土框架结构。建筑功能要求：造型应美观大方，体现现代化住宅楼的特点。本建筑设计使用年限为50年，耐火等级为2级。工程地质情况：根据有关勘察部门提供的工程地质勘察报告，拟建场地地形较平坦。抗震8度设防

5、。多遇地震时反应谱参数为max=0.15,Tg=0.30s；罕遇地震时反应谱参数为max=0.80,Tg=0.65s水文条件：地表土为素填土，表层厚度0.60-1.50米。地表下土层为黄土。拟建场地属非自重湿陷性黄土场地。地基湿陷等级为级（轻微）。地下水稳定水位埋深9.90-10.10m,水质对混凝土无腐蚀性。地基承载力标准值fak=160kPa气象条件：最热月平均温度30度，最冷月平均温度 -1.7度。全年主导风向东北风，基本风压0.40kN/。 年降雨量634mm，日最大降雨量92mm，时最大降雨量56mm。基本雪压0.30kN/墙体：内外墙采用240mm厚的粘土空心砖。门窗：大门为玻璃门

6、，办公室均为木门。塑钢玻璃窗。门窗详见1.1表。表1.1门窗表类 别编 号洞 口 尺寸数 量附 注宽（mm）高（mm）窗C-121001800166塑钢玻璃窗C-21500180010塑钢玻璃窗门M-1270024001塑钢玻璃门M-21200210070木门M-3900210078木门M-4150021002塑钢玻璃门柱网与层高：本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式大柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.7m，层高取3.3m，如图1.1所示：西安工业大学毕业设计（论文）图1.1柱网布置图2 结构布置及计算简图2 结构布置及计算简图2.1梁、柱、板截面尺寸的初选2.1.1梁截面尺寸估算横向框架梁h=

7、 (1/12 1/8)L=(1/12 1/8)6300mm=525mm 787.5mm 取h=600mm b=(1/3 1/2)h= (1/3 1/2)600mm=200mm 300mm 取b=250mm 故横向框架梁截面尺寸取bh=250mm600mm中间框架梁h= (1/12 1/8)L=(1/12 1/8)2700mm=225mm 337.5mm 取h=300mm b=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2)300mm=100mm 150mm 取b=250mm 故中间框架梁截面尺寸取bh=250mm300mm纵向框架梁h= (1/12 1/8)L=(1/12 1/8) 7200mm=60

8、0 900mm，取h=600mmb=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2) 600mm=200 300mm，取b=250mm 故纵向框架梁截面尺寸取bh=250mm600mm 次梁h= (1/12 1/8)L=(1/12 1/8)6300mm=350mm 525mm，取h=400mmb=（1/3 1/2）h=(1/3 1/2)450mm=150mm 225mm，取b=250mm故次梁截面尺寸取bh=250mm400mm表2.1估算梁的截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB、CD跨BC跨16C30250600250300250600250

9、400注：C30混凝土轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm2 ，抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2 西安工业大学毕业设计（论文）2.1.2柱截面尺寸估算(1)框架柱的截面尺寸 框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式估算： N=FgEnAcN/uNfc注：N为柱组合的轴压力设计值；F按简支状态计算柱的负载面积；考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；gE 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取1215KN/m2，这里取12 KN/m2；n为验算截面以上的楼层层数；Ac为柱截面面积；uN为框架柱轴压比限值，本方案为抗震8度设防

10、，二级抗震等级，查抗震规范可知取为0.8； fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。(2)计算过程 边柱和中柱的负载面积：边柱：7.26.3/2=22.68中柱：7.2(6.3+2.4)/2=31.32对于边柱：N=FgEn=1.322.68126=2122.85（KN） AcN/uNfc=2122.851000/0.8/14.3=185563.81（mm2）对于中柱：N=Fg E n=1.231.32126=2706.05（KN） AcN/uNfc=2706.051000/0.8/14.3=236542.83（mm2）如取柱截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为

11、430mm2和486mm2。初步估计柱的尺寸为600600360000 mm2236542.83 mm2，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为600600。 根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下：一层 600mm600mm；二到六层 550mm550mm2.1.3板截面尺寸估计：楼层屋盖为现浇钢筋砼结构。板厚取100mm，h=100mmL/40=3600/40=90mm。2.2 结构布置如图2.1所示图2.1结构布置图注：梁的尺寸：KJL1=300600，KJL2=300600，KJL3=300450，CL2=250450边柱、中柱的尺寸：一层 600600 二到六层

12、5505502.3框架结构计算简图：基础选用独立柱基础，框架结构计算简图如图2.2所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，26层柱高即为层高，取3.3m；室内外高差为450mm；基础顶面至室外地坪高度取1.0m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h=3.3 + 0.45 + 1.0 - 0.1=4.65ma纵向框架b横向框架图2.2框架结构计算简图3 荷载设计值3 荷载计算3.1屋面及楼面恒荷载计算屋面（不上人）防水层（柔性）三毡四油油铺小石子 0.4 KN/找平层：15厚水泥砂浆 0.015m200.3 KN/找坡层：40厚水泥石灰砂浆3找平 0.04m140.56 KN/

13、保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.51.16KN/结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m170.17KN/合计 5.09 KN/各层走廊楼面：水磨石楼面：10面层 0.65 KN/20水泥砂浆打底素水泥砂浆结合层一道结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m170.17KN/合计： 3.32 KN/标准层楼面：1-6层楼面：10厚1：1水泥砂浆擦缝 200.01=0.2 KN/m220厚大理石 280.02=0.56 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m

14、2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m170.17KN/合计： 3.83 KN/m2梁柱密度 25 KN/m23.2屋面及楼面活荷载计算根据荷载规范查得 ：不上人屋面：0.5KN/楼 面：2.0KN/(办公楼)西安工业大学毕业设计（论文）走 廊: 2.5KN/雪荷载SK=urS0=1.00.2 KN/=0.2 KN/式中ur为屋面积雪分布系数取1.0；S0为基本雪压，KN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.3.3梁、柱、墙、门窗重力荷载的计算(1)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，计算结果见表3.1表3.1

15、梁、柱重力荷载标准值注：表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n表示构件数量；梁长度取净长；柱长度取层高。(2)门窗重力荷载的计算外墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5 KN/），内墙面为20厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为： 0.5 + 15 0.24 + 17 0.02 = 4.44 KN/内墙为240mm厚粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为： 15 0.24 + 17 0.02 2 = 4.28 KN/木门单位面积重力荷载为0.2 KN/；铝合金窗单位面积重力荷载为 0.4 KN/。3.4重力荷载代表值

16、的计算各层楼层重量(各层重力荷载代表值计算如下)六层上半层女儿墙自重（墙高600 mm ，100mm C20细石混凝土压顶）：(15.32+50.42)(0.6-0.1) 4.44+ (15.32+50.42) 0.10.2525=346.128kN外横墙AB跨、CD跨墙：墙厚0.24m计算长度6.3-0.55=5.75m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：4面积：1.055.754=24.15 m2总重：24.154.44=107.226 KNBC跨：计算长度2.7-0.55=2.15m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：2 面积：(1.052.15-1.51.05) 2

17、=1.365 m2总重：1.3654.44=6.061KN外纵墙：计算长度7.2-0.55=6.65m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：14面积：(1.056.65-22.11.05) 14=36.015 m2总重：36.0154.44=159.907 KN内横墙：计算长度6.3-0.55=5.75m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：11面积：1.055.7511=66.413 m2总重：66.4134.28=284.248 KN内纵墙：(1) 计算长度3.6-0.275=3.325m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：16面积：1.053.325-（2.1-

18、1.65）0.9 16 =49.38 m2总重：49.384.28=211.346 KN(2) 计算长度7.2-0.55=6.65m，计算高度3.3/2-0.6=1.05m数量：5面积：1.056.65-（2.1-1.65）1.22 5 =29.513 m2总重：29.5134.28=126.314 KN内纵墙总重：211.346+126.314=337.66 KN内隔墙：计算长度6.3-0.0352=6.37m，计算高度3.3/2-0.4=1.25m数量：9面积：1.256.379 =71.663 m2总重：71.6634.28=306.718 KN内外墙和女儿墙总重：346.128+107

19、.226+6.061+159.907+284.248+337.66+306.718=1547.948 KN窗户：（1.052.128+1.051.52）0.4=25.956 KN门：（1.85-1.65）0.915+（1.8-1.65）1.210 0.2=0.711 KN梁自重：1362.782 KN柱自重：0.550.553.3/232251.05=498.671 KN楼板恒载、活载计算：面积：15.350.4=771.12 m2恒载：5.09771.12=3925.01 KN活载：0.5771.12=1542.24 KN雪荷载：0.3771.12=231.336 KN由以上计算可知，六层重

20、力荷载代表值为：G6=G 恒+0.5G活=1547.948+25.956+0.771+1362.782+498.671+3925.01+0.5（1542.24+231.336）=8247.857 KN因为结构对称布置，每层房间布置相同，所以上半层与下半层可合为一层计算。二到五层，一二层为例外横墙AB跨、CD跨墙：墙厚0.24m计算长度6.3-0.55=5.75m，计算高度3.3-0.6=2.7m数量：4面积：2.75.754=62.1 m2总重：62.124.154.44=275.724 KNBC跨总重：（2.75.75-1.51.8）24.44 =113.886 KN外纵墙总重：2.7（7.

21、2-0.55）-22.11.8 144.44=646.153 KN内横墙总重：2.7（6.3-0.55）114.28=730.917 KN内纵墙(1)总重：2.7（3.6-0.275）-2.10.9 164.28=485.325 KN(2)总重：2.7（7.2-0.55）-2.11.22 54.28=276.381 KN内纵墙总重：485.325+276.381=761.706 KN内隔墙总重：(3.3-0.4) (6.3+0.0352) 94.28=711.580 KN内外墙和女儿墙总重：275.724+113.886+646.153+730.917+761.706+711.580=3239

22、.966 KN窗户：（1.82.128+1.51.82）0.4=44.496 KN门：(0.92.115+1.22.110) 0.2=10.71 KN梁自重：1362.782 KN柱自重：838.570 KN楼板恒载、活载计算(楼梯间按楼板计算)：面积：（3.6-0.12+0.035）（6.3+0.07）4+（3.6-0.24）（6.3+0.07）24+（2.7-0.55）（50.4+0.07）=711.75 m2恒载：3.83771.75=2726.01 KN活载：（3.6-0.12+0.035）（6.3+0.07）25.0+（2.7-0.55）（50.4+0.07）+（3.6-0.24）（

23、6.3+0.07）2 2.5+515.6252 =1633.50KN由以上计算可知，二层重力荷载代表值为：G2=G 恒+0.5G活=3239.966+44.496+10.71+838.570+1362.782+2726.01+0.51633.502=9039.276 KN一层外横墙AB跨、CD跨墙：墙厚0.24m计算长度6.3-0.55=5.75m，计算高度3.3-0.6=2.7m数量：4面积：2.75.754=62.1 m2总重：62.124.154.44=275.724 KNBC跨总重：（2.75.75-1.52.1）24.44 =109.89 KN外纵墙总重：2.7（7.2-0.55）-

24、22.11.8 134.44+2.7(7.2-0.55)-2.72.44.44=650.949 KN内横墙总重：2.7（6.3-0.55）114.28=730.917 KN内纵墙(1)总重：2.7（3.6-0.275）-2.10.9 144.28=424.683 KN(2)总重：2.7（7.2-0.55）-2.11.22 54.28=276.381 KN内纵墙总重：424.683+276.381=701.064 KN内隔墙总重：(3.3-0.4) (6.3+0.0352) 84.28=632.516 KN内外墙和女儿墙总重：275.724+109.89+650.949+730.917+701.

25、064+632.516=3101.06 KN窗户：（1.82.127+1.51.82）0.4=42.984 KN门：(0.92.114+1.22.110) 0.2=10.332 KN梁自重：1362.782 KN柱自重：838.57/2+1406.16/4.653.3/2=918.245 KN楼板恒载、活载计算(楼梯间按楼板计算)：面积：（3.6-0.12+0.035）（6.3+0.07）4+（3.6-0.24）（6.3+0.07）24+（2.7-0.55）（50.4+0.07）=711.75 m2恒载：3.83771.75=2726.01 KN活载：（3.6-0.12+0.035）（6.3+

26、0.07）25.0+（2.7-0.55）（50.4+0.07）+（3.6-0.24）（6.3+0.07）2 2.5+515.6252 =1633.50KN由以上计算可知，二层重力荷载代表值为：G2=G 恒+0.5G活=3101.06+42.984+10.332+2726.01+918.245+1362.782+57.545+0.51633.502 = 9095.70KN各质点的重力荷载代表值见图3.1图3.1各质点的重力荷载代表值4 框架侧移刚度的计算4 框架侧移刚度的计算4.1横向框架侧移线刚度计算在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架I=2 Io，边框架取I=1.5 Io（Io为梁的截面惯

27、性矩） Io = bh3/12 梁采用C30混凝土，Ec=3.0104 N/mm2横梁线刚度ib计算过程见表4.1；柱线刚度ic计算过程见表4.2表4.1 横梁线刚度ib计算表类别Ec (N/mm2)b (mm)h (mm)I0 (mm4)L (mm)EcI0/l (Nmm)1.5EcI0/l (Nmm)2EcI0/l (Nmm)边横梁3.01042506004.510963002.14310103.12510104.2861010中横梁3.01042503000.56310927000.62610100.93910101.2521010表4.2柱线刚度ic计算表层次Ec(N/mm2)b(mm

28、)h(mm)hc(mm)Ic(mm4)EcIc/hc(kNm)13.010460060046501.0810106.9681010263.010455055033007.6261096.9331010柱的侧移刚度按下式 D=c12 Ic/h2 计算，其中为c柱的侧移刚度修正系数；K表示梁柱的线刚度比；Ic为柱的线刚度。西安工业大学毕业设计（论文）a.中框架边柱（12根）A-2、3、4、5、6、7，D-2、3、4、5、6、726层K=(4.286+4.286)/(26.933)=0.618 c=K/(2+K)=0.236 Di1=c12ic/h2 =0.236126.9331010/33002=

29、180301层 K=4.286/6.968=0.615 c=(0.5+K)/(2+K)=0.426Di1=c12ic/h2 =0.426126.9681010/46502 =16474b.中框架中柱（12根）B-2、3、4、5、6、7，C-2、3、4、5、6、726层K=(4.286+1.252) 2/(26.933)=0.799 c=K/(2+K)=0.285 Di1=c12ic/h2 =0.285126.9331010/33002=21773 1层 K=(4.286+1.252)/6.968=0.795 c=(0.5+K)/(2+K)=0.463Di1=c12ic/h2 =0.463126

30、.9681010/46502 =17905c.边框架边柱A-1、A-10、D-1、D-1026层K=3.15/6.968=0.461 c= K/(2+K)=0.188 Di1=c12ic/h2 =0.188126.9331010/33002=15799 1层 K=3.215/6.968=0.461 c=(0.5+K)/(2+K)=0.39Di1=c12ic/h2 =0.39126.9681010/46502 =15082d.边框架中柱 B-1、B-10、C-1、C-1026层K=(0.939+3.2152)/(6.9332)=0.599 c=K/(2+K)=0.231 Di1=c12ic/h2

31、 =0.231126.9331010/33002=176481层 K=(3.125+0.939)/6.968=0.596 c=(0.5+K)/(2+K)=0.422Di1=c12ic/h2 =0.422126.9681010/46502 =16319将上述不同情况下同层框架柱的侧移刚度汇总如：表4.3、表4.4层次A-1、A-10、D-1、D-10B-1、B-10、C-1、C-10DiDi1Di2260.4640.188157990.5990.2311764813378810.4610.39150820.5960.42216391125616表4.3 边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（

32、12根）中柱（12根）DiDi1Di2260.6180.236180300.7990.2852177347763610.6150.426164740.7950.46317905412548表4.4 中框架柱侧移刚度D值（N/mm）将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di ，见表4.5层数123456Di,538152611424611424611424611424611424表4.5 横向框架层间侧移刚度（N/mm）由表4.5可见，D1/D2=538152/611424=0.880.7,故该框架为规则横向框架。4.2纵向框架侧移线刚度计算 纵向框架侧移刚度计算方法与

33、横向框架相同。柱在纵向的侧移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计算过程见表4.6；纵、横柱线刚度相同，见表4.2表4.6横梁线刚度ib计算表类别Ec (N/mm2)b (mm)h (mm)I0 (mm4)L (mm)EcI0/l (Nmm)1.5EcI0/l (Nmm)2EcI0/l (Nmm)纵梁3.01042506004.510972001.87510102.81310103.751010a.边框架中柱（12根）A-2、3、4、5、6、7，D-2、3、4、5、6、726层K=2.8134/(26.933)=0.811 c=K/(2+K)=0.289 Di

34、1=c12ic/h2 =0.289126.9331010/33002=220791层 K=2.8132/6.968=0.807 c=(0.5+K)/(2+K)=0.466Di1=c12ic/h2 =0.466126.9681010/46502 =18021b.边框架边柱 A-1、A-8、D-1、D-826层K=2.8132/(26.933)=0.406 c=K/(2+K)=0.169 Di1=c12ic/h2 =0.169126.9331010/33002=129111层 K=2.813/6.968=0.404 c=(0.5+K)/(2+K)=0.376Di1=c12ic/h2 =0.376126.9681010/46502 =14540c.中框架中柱（12根）B-2、3、4、5、6、7，C-2、3、4、5、6、726层K=3.754/(26.933)=1.082 c= K/(2+K)=0.351 Di1=c12ic/h2 =0.351126.9331010/33002=268511层K=3.2152/6.968=1.076 c=(0.5+K)/(2+K)=0.759Di1=c12ic/h2 =0.759126.9681010/46502 =26815d.中框架边柱 B-1、B-8、C-1、C-826层K=3.752/(6.9332)=0.541 c=K/(2+K)=0.213