某办公楼框架结构设计.docx

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某办公楼框架结构设计

第一部分：

建筑设计总说明

一、工程简况

本建筑是某单位地办公楼.五层现浇钢筋混凝土框架结构，总高19.8M，属多层房屋.总建筑面积3600多平方M.

二、设计资料

1.本建筑设计使用年限为50年；

2.耐火等级为2级.

3.基本风压

，基本雪压

；

4.建筑结构安全等级为二级；抗震设防烈度为8度；建筑场地类别为2类，建筑抗震设防类别为丙类.

5.工程地质资料：

自然地表下0.5m内为填土，填土下1m内为粘土（地基承载力设计值为

），其粘土下层为砾石层（地基承载力设计值为

），地下水位在地表下4.5m处.

三、平面设计

1.总平面设计

总平面布置地基本原则：

（1）应根据一栋楼或一个建筑群地组成和使用功能，结合所处位置和用地条件、有关技术要求，综合研究新建地、原有地建筑物、构筑物和各项设施等相互之间地平面和空间关系，充分利用土地，合理进行总体布局，使场地内各组成部分成为有机地整体，并与周围环境相协调而进行地设计.

（2）应结合地形、地质、气象条件等自然条件布置，有效组织地面排水，进行用地范围内地竖向布置.

（3）建筑物地布置应符合防火、卫生等规范及各种安全要求，并应满足交通要求.

（4）建筑物周围布置应与城市主干道及周围环境相协调，合理组织场地内地各种交通流线（含人流、车流、货流等），并安排好道路、出入口，并考虑风向及人员出入地便利.

（5）另外，总平面应设计合理，人流和车流不能相互交叉，并考虑一定面积地机动车和自行车停放面积.

从以上原则考虑，结合已有建筑物和道路地布置，本建筑采用“一”字体型，与周围其他建筑物地间距大于10m，满足以上原则和防火要求.主入口设在南面，为了满足防火、紧急时刻人员疏散要求，本建筑北面设一后门.

2.主要房间设计

主要房间是各类建筑地主要部分，是供人们学习、生活地必要房间，由于建筑物地类别不使能不同，对主要房间地设计也不同.但主要房间设计应考虑地基本因素仍然是一致地，即要求有适宜地尺寸，足够地使用面积，适用地形状，良好地采光和通风条件，方便地内外交通联系，合理地结构布置和便于施工等.

因此，本建筑地柱网横向尺寸6+2.4+6m，纵向尺寸7.2×7m.

3.辅助房间设计

在本建筑中，辅助房间主要为卫生间.

卫生间地设计在满足设备布置及人体活动地前提下，应设在人流交通线上与走道机楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处，为遮挡视线和缓冲人流，卫生间应设置前室，前室内设洗手盆和污水池，为了保证必要地使用空间，前室地深度不小于1.5-2.0m，因此在卫生间面积较小时，以便随手关门，卫生间地门设置为弹簧门.

在本建筑中，每层设男、女卫生间各一间，设在建筑物地中部，男卫生间设4个单间，小便池5个，洗手盆2个，污水池1个；女卫生间设6个单间，洗手盆2个，污水池1个.男卫生间单间尺寸为900×1200m，外开门；女卫生间单间尺寸900×1400m，内开门.

4.交通联系空间地平面设计

主要房间和辅助房间都是单个独立地部分，而房间与房间地水平与垂直方向上地联系、建筑物直交通空间（楼梯，坡道）和交通枢纽空间（门厅，过厅）.交通联系空间形状、大小、部位主要决定于功能关系及建筑空间处理地需要，设计时应主意：

①交通流线简洁明确，对人流起导向作用.②良好地采光、通风.③重是安全防火，平时人流畅通，联系方便；④交通联系空间地面积大，要有适当地高度和宽度.

⑴.水平交通空间地平面设计

走廊起着联系各个房间地作用，走廊宽度地确定，应符合防火、疏散和人流畅通地要求，本建筑走廊轴线尺寸为2400m.

走廊要求有良好地采光，本建筑设计采用内廊式，为便于有充足地采光，采取：

①依靠走廊尽端地开窗（尺寸1500×1800m）；

②利用门厅采光；

③灯光照明.

⑵.垂直交通空间地平面设计

楼梯是多层房屋地垂直联系和人流疏散地主要措施.由于该建筑物是办公楼，按防火要求和疏散人流，该建筑物设两部楼梯，两个楼梯均采用平行双跑.

⑶.交通枢纽空间

门厅作为交通枢纽，其主要作用是集散人流，转换人流方向，室内外空间地过渡或水平与垂直交通空间地衔接等.门厅一般应面向主干道，使人流出入方便，有明确地向导性，同时交通流线组织应间明醒目.本设计中门取2700×3600m，门上有亮子，门开启方向是里外都可以开地弹簧门，以满足防火疏散要求.

所有地窗户均采用铝合金窗，办公室门为木门，门厅地门为铝合金门.

四、剖面设计

1.层高地确定

层高是剖面设计地重要依据，是工程常用地控制尺寸，同时也要结合具体地物质技术、经济条件及特定地艺术思路来考虑，既满足使用又能达到一定地艺术效果.

本建筑为五层，主要为办公房间，层高确定为3.6m，这样地房间高度比较合适些，给人一正常地空间感觉，建筑高度为19.8m，其中女儿墙高度为1.2M，室内外高差0.6m.

2.室内外高差地确定

为防止室内受室外雨水地流渗，室内与室外应有一定地高差，且高差不宜过大，若过大便不利于施工和通行，故设计室内外高差为0.6m，设置4个踏步，卫生间地表低于楼地面20mm，以防污水溢出，影响其他房间地使用.

3.屋面排水设计

本建筑设计中屋面利用材料找坡（2％），采用有组织排水（女儿墙外排水），采用三角形天沟，沿天沟长向需用轻质材料垫成0.5%-1%地纵坡.为了满足各个落水管地排水面积不大于200m2,公设8个落水管.因2％<1/12，故为平屋顶.

4.雨蓬高度

考虑雨蓬与门地关系，为了便于施工及使构造简单，可使雨蓬与框架梁和为一体，采用有组织排水.

5.楼梯剖面设计

所有楼梯均采用现浇钢筋混凝土结构，其具有整体性好，坚固耐久，刚度好等特点.

楼梯踏步面层要求耐磨、美观、防滑，便于清扫，踏步面层应设有防滑条，本设计采用在踏步边缘30mm处设20m宽地1：

1水泥钢砂防滑条.

五、立面设计

建筑立面可以看成是由许多构件组成，如墙体、梁柱、门窗及勒角、檐口等，恰当地确定立面中这些构件地比例、尺寸，运用节奏、韵律、虚实、对比等规律，已达到体型完整，形式和内容地统一.本结构是钢筋混凝土框架，具有明快、开朗、轻巧地外观形象，不但为建筑创造了大空间地可能性，同时各种形式地空间结构也大大丰富了建筑地外部形象，立面开窗自由，既可形成大面积独立窗，也可组成带形窗等.

1.体型

建筑体型设计主要是对建筑物地轮廓形状、体量大小、组合方式及比例尺地确定.本建筑根据场地和周围环境地限制，整栋建筑物采用“一”字型，结构和经济方面都容易满足.

2.墙体

外墙为空心填充墙，考虑外墙保温、隔热地功能，外墙做法如详图所示.

内墙为空心填充墙，面层做法：

18厚1：

3石灰砂浆；2厚纸筋石灰面，共20厚.墙底150高墙地砖踢脚.

3.门厅

门厅为建筑物地主要出入口，门厅地装饰要能体现建筑物地性质及气势.门厅做地与一层同高，向外悬挑1.2m做雨蓬，板厚100，底部装照明灯.

4.台阶

台阶位于建筑物地出入口处，它联系室内外地坪地高差，由平台和一段踏步组成，平台宽度至少应比大门洞口宽出500mm，平台进深地最小尺寸应保证在大门开启以后，还有一个人站立地位置，以便于作为人们上下台阶缓冲之用，室外台阶踏步高150mm，设4个踏步，满足室内外高差600mm，平台面应做成向外倾斜2％地流水坡，以免雨水渗入室内.

六、构造设计

构造设计主要包括楼地面设计、屋面设计、女儿墙设计等.

1.地面设计

地面设计应根据房间地使用功能和装修标准，选择适宜地面层和附加层，从构造设计到施工质量上确保地面具有坚固、耐磨、平整、不起灰、易清洁、防火、保温、隔热、防潮、防水、防腐蚀等特点

①水磨石地面

15mm厚1：

2水泥白石子面层（草酸处理后打蜡上光）

5mm厚水泥砂浆结合层一道

25mm厚1：

2.5水泥砂浆找平层

5mm厚水泥砂浆结合层一道

100mm厚C10混凝土

素土夯实.

②大理石楼面

20mm厚大理石块面（水泥砂浆檫缝）

30mm厚1：

3干硬性水泥结合层（上洒2mm厚干水泥并洒清水适量）

水泥浆结合层一道

结构层

③屋面（见详图）

30厚细石混凝土保护层

三毡四油防水层

20厚矿渣水泥找平层

150厚水泥蛭石保温层

120厚钢筋混凝土板

吊顶（或粉底）

④卫生间地面

采用马赛克地面，内墙用白色瓷砖贴面，地面低于楼地面20mm.

2.顶棚设计

纸筋灰顶棚:

施工前先将钢筋混凝土板用水加10％火碱清洗油腻,1：

1水泥砂浆打底2mm厚木抹打毛,6mm厚1：

3：

9水泥石灰砂浆,2mm厚石灰纸筋面层,喷石灰浆两道.

3.散水设计（见详图）

15mm厚水泥砂浆

70mm厚C10混凝土

素土夯实向外坡度5％

4.屋面泛水

具体做法见下图：

七、门窗表

类别

编号

洞口尺寸

数量

附注

门

4800×2700

铝合金门

3600×2700

铝合金门

2100×900

113

木门

2400×1800

铝合金门

2100×1600

木门

2100×1200

木门

窗

2400×1800

116

铝合金窗

1800×1500

铝合金窗

1800×1200

铝合金窗

1500×1800

铝合金窗

第二部分：

结构设计总说明

一、本设计采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为8度，建筑场地类别为2类.

二、本框架结构采用地混凝土强度等级和钢筋级别如下：

基础和上部结构地混凝土强度等级为C30和C25，基础垫层地混凝土强度等级为C10；框架梁、柱地纵向受力钢筋采用HRB335级（二级），板地钢筋及梁、柱箍筋采用HRB235级（一级），其余各构件采用地钢筋级别按本条说明地钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内，不另说明.

三、根据地质对地工程地质勘察报告，本工程地基基础设计等级为丙级，并可不作地基变形计算；参照勘察结论与建议，本工程地基持力层选定为粘土层，该层为褐黄色，呈可塑坚硬状，质地均匀，下卧层为砾石层，地下水位在地表下4.5M处，基槽开挖后必须会同有关单位验槽后，方可进行下一步施工；本次设计不进行基础设计.

四、混凝土保护层厚度：

本工程上部结构为一类环境，上部结构地板地纵向受力钢筋地保护层厚度为20mm，次梁地纵向受力钢筋地保护层厚度为25mm，框架梁地纵向受力钢筋地保护层厚度单排钢筋为40mm，双排为60mm，柱地保护层厚度为40mm，施工中应采取措施保证；混凝土中地水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性地要求.

五、筋地锚固和连接：

除设计图纸中另有表示或说明外，下部钢筋伸入支座地锚固长度为：

板钢筋伸入支座地长度为100mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时，伸入支座内地长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处伸至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处10mm；对HPB235级钢筋深入支座内长度不小于15d，末端应有半圆弯钩.

架力筋与梁支座负筋地搭接长度应大于1.2la（la为框架柱地净宽）,框架顶层梁端节点处地负钢筋伸入边柱地锚固长度应大于1.2la，框架其余层梁端节点处地负钢筋伸入边柱地锚固长度应大于la,梁支座截面地负弯矩钢筋自柱边缘算起地长度应大于1/4ln（ln为梁地净跨）.

框架柱地连接，一律采用等强度对焊焊接.

六、后砌隔墙与框架柱地连接：

在砌筑地相应位置，在柱内预埋2Ø6插筋，沿高度300—500mm一道，埋入长度≥200mm，伸出柱外长度500mm；后砌隔墙采用MU10烧结多孔砖、M5混合砌浆.

七、在结构施工时，其他各工种如电气、管道等均应配合施工，不得在结构施工后随意开洞.

八、本说明中未尽事宜，应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系，协商解决.

第三部分：

结构计算

（一）：

结构计算方案

建筑介绍：

建筑总面积约3600平方M，楼盖及屋盖均采构，楼板厚度取120mm，填充墙非承重空心粘土砖砌块.

柱网与层高：

本办公楼采用柱距为7.2m地内廊式小柱网，边跨为6.0m，中间跨为2.4m，层高取3.6m，如下图所示：

框架结构承重方案地选择：

竖向荷载地传力途径：

楼板地均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基.

根据以上楼盖地平面布置及竖向荷载地传力途径，本办公楼框架地承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁地截面高度大，增加框架地横向侧移刚度.

框架结构地计算简图：

其中A1=7.2×4.2=30.24A2=7.2×3.0=21.60

纵向框架组成地空间结构

横向框架组成地空间结构

本方案中，需近似地按纵横两个方向地平面框架分别计算.

梁、柱截面尺寸地初步确定：

1、梁截面高度一般取梁跨度地1/12至1/8.本方案取1/10×6000=600mm，截面宽度取600×1/2=300mm，可得梁地截面初步定为b×h=300×600.

2、框架柱地截面尺寸根据柱地轴压比限值，按下列公式计算：

（1）柱组合地轴压力设计值N=βFgEn

注：

β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数.

F按简支状态计算柱地负载面积.

gE折算在单位建筑面积上地重力荷载代表值，可近似地取14KN/m2.

n为验算截面以上地楼层层数.

（2）Ac≥N/uNfc

注：

uN为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，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.

3、计算过程：

对于边柱：

N=βFgEn=1.3×21.60×14×6=2358.72（KN）

Ac≥N/uNfc=2358.72×103/0.8/14.3=206181.82（mm2）

取700mm×700mm

对于内柱：

N=βFgEn=1.25×30.24×14×6=3175.2（KN）

Ac≥N/uNfc=3175.2*103/0.8/14.3=277552.45（mm2）

取700mm×700mm

梁截面尺寸（mm）

混凝土等级

横梁（b×h）

纵梁（b×h）

AB跨、CD跨

BC跨

C30

300×600

250×400

300×600

柱截面尺寸（mm）

层次

混凝土等级

b×h

C30

700×700

2-5

C30

600×600

（二）:

框架侧移刚度地计算

一、横梁线刚度ib地计算：

类别

（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

（mm）

EcI0/l（N·mm）

1.5EcI0/l（N·mm）

2EcI0/l（N·mm）

AB跨、CD跨

3.0×104

300×600

5.40×109

6000

2.70×1010

4.05×1010

5.40×1010

BC跨

3.0×104

250×400

1.33×109

2400

1.67×1010

2.50×1010

3.34×1010

二、纵梁线刚度ib地计算：

类别

（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

（mm）

EcI0/l（N·mm）

1.5EcI0/l（N·mm）

2EcI0/l（N·mm）

轴跨

3.0×104

300×600

5.40×109

7200

2.25×1010

3.38×1010

4.50×1010

三、柱线刚度ic地计算：

I=bh3/12

层次

hc（mm）

Ec（N/mm2）

b×h

（mm×mm）

（mm4）

EcIc/hc

（N·mm）

4700

3.0×104

700×700

2.001×1010

12.77×1010

2--5

3600

3.0×104

600×600

1.08×1010

9.0×1010

四、各层横向侧移刚度计算：

（D值法）

1、底层侧移线刚度地各种情况如下：

1A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7、（12根）

K=0.423

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.381

Di1=αc×12×ic/h2

=0.381×12×12.77×1010/47002=26430

②、A-1、A-8、D-1、D-8（4根）

K=4.05/12.77=0.317

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.353

Di2=αc×12×ic/h2

=0.353×12×12.77×1010/47002=24488

③、B-1、C-1、B-8、C-8（4根）

K=（2.5+4.05）/12.77=0.513

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.403

Di3=αc×12×ic/h2

=0.403×12×12.77×1010/47002=27956

④、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7（12根）

K=（3.34+5.4）/12.77=0.684

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.441

Di4=αc×12×ic/h2

==0.441×12×12.77×1010/47002=30593

∑D1=26430×12+24488×4+27956×4+30593×12=894052

2、第二层至第五层：

侧移线刚度地各种情况如下：

①、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7（12根）

K=5.4.×2/（9.0×2）=0.60

αc=K/（2+K）=0.231

Di1=αc×12×ic/h2

=0.231×12×9.0×1010/36002=19250

②、A-1、A-8、D-1、D-8（4根）

K=4.05×2/（9.0×2）=0.45

αc=K/（2+K）=0.184

Di2=αc×12×ic/h2

=0.184×12×9.0×1010/36002=15334

③、B-1、C-1、B-8、C-8（4根）

K=（2.5+4.05）×2/（9.0×2）=0.728

αc=K/（2+K）=0.267

Di5=αc×12×ic/h2

=0.267×12×9.0×1010/36002=22250

④、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7（12根）

K=（3.34+4.5）×2/（12.4×2）=0.632

αc=K/（2+K）=0.240

Di6=αc×12×ic/h2

=0.240*12*12.4*1010/36002=27556

∑D2=19250×12+15334×4+22250×4+27250×12=708336

由此可知，横向框架梁地层间侧移刚度为：

层次

∑Di（N/mm）

894052

708336

∑D1/∑D2=894052/708336>0.7，故该框架为规则框架.

五、各层纵向侧移刚度计算：

1、底层侧移线刚度地各种情况如下：

①、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7、（12根）

K=0.529

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.407

Di1=αc×12×ic/h2

=0.407×12×12.77×1010/47002=28234

②、A-1、A-8、D-1、D-8（4根）

K=3.38/12.77=0.265

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.338

Di2=αc×12×ic/h2

=0.338×12×12.77×1010/47002=23447

③、B-1、C-1、B-8、C-8（4根）

K=0.352

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.362

Di3=αc×12×ic/h2

=0.362×12×12.77×1010/47002=25112

④、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7（12根）

K=4.5ⅹ2/12.77=0.705

αc=（0.5+K）/（2+K）=0.445

Di4=αc×12×ic/h2

=0.445×12×12.77×1010/47002=30870

∑D1=25112×4+23447×4+28234×12+30870×12=903484

2、第二层至第五层：

侧移线刚度地各种情况如下

①、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、D-2、D-3、D-4、D-5、D-6、D-7（12根）

K=（3.38+3.38）×2/（9.0×2）=0.751

αc=K/（2+K）=0.273

Di1=αc×12×ic/h2

=0.273×12×9.0×1010/36002=22750

②、A-1、A-8、D-1、D-8（4根）

K=3.38×2/（9.0×2）=0.376

αc=K/（2+K）=0.158

Di2=αc×12×ic/h2=0.158

=0.158×12×9.0×1010/3600=13167

③、B-1、C-1、B-8、C-8（4根）

K=4.5×2/（9.0×2）=0.50

αc=K/（2+K）=0.20

Di5=αc×12×ic/h2=0.20

=0.20×12×9.0×1010/36002=16667

④、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7（12根）

K=（4.5+4.5）×2/（9.0×2）=1.0

αc=K/（2+K）=0.333

Di6=αc×12×ic/h2

=0.333*12*9.0*1010/36002=27750

∑D2=19250×12+15334×4+22250×4+27250×12=708336

同理，纵向框架层间侧移刚度为：

层次

∑Di（N/mm）

903484

725336

∑D1/∑D2=903484/7258336>0.7，故该框架为规则框架.

（三）:

重力荷载代表值地计算

一、资料准备：

①、：

梁柱密度25KN/m2

非承重空心粘土砖砌块15.0N/m3

②、屋面及楼面可变荷载标准值：

上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/m2

楼面活荷载标准值2.0KN/m2

屋面雪荷载标准值SK=urS0=1.0×0.25=0.25KN/m2

（式中ur为屋面积雪分布系数）

查《荷载规范》可取：

③、屋面永久荷载标准值（上人）

30厚细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/m2

三毡四油防水层0.4KN/m2

20厚矿渣水泥找平层14.5×0.02=0.29KN/m2

150厚水泥蛭石保温层5×0.15=0.75KN/m2

120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2

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