办公楼毕业设计计算书.doc

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目录

目录 1

1绪论 3

1.1工程概况 3

1.2设计内容与方法 3

2建筑设计 4

2.1建筑构造做法 4

2.2其他建筑设计 5

3结构设计 5

3.1设计依据 5

3.2荷载取值 6

3.3结构计算原则和方法 6

4.结构布置 7

4.1结构布置方案构件尺寸 7

4.2确定结构计算简图 9

4.3梁、柱惯性矩、线刚度计算 10

5．荷载计算 13

5.1恒载标准值计算 13

5.2活载标准值计算 19

5.3风荷载标准值计算 21

6．内力计算 27

6.1恒荷载作用下的内力计算 27

6.2活载作用下的内力计算 37

6.3风荷载作用下的内力计算 43

7．内力组合 48

7.1竖向荷载弯矩调幅 49

7.2框架梁内力组合 51

7.3框架柱内力组合 55

8．截面设计 60

8.1框架梁截面设计 60

8.2框架柱截面设计 68

9板的设计 82

9.1板的结构平面布置图 82

9.2荷载计算 82

9.3弯矩计算 82

9.4截面设计 83

10.楼梯设计 84

10.1梯段板设计 84

10.2平台板设计 86

10.3平台梁设计 87

11.基础设计 89

11.1基础设计参数 89

11.2确定基础底面面积 90

11.3持力层强度验算 90

11.4基础冲切验算 90

11.5基础配筋计算 91

1绪论

1.1工程概况

此工程建于江西省南昌市（某企业4#办公楼建筑结构设计），工程采用框架结构，建筑抗震设防类别丙类，设计使用年限50年，耐火等级为二级，抗震设防烈度6度，地震分组为第二组，类建筑场地；基本雪压0.3kN/m2；基本风压0.45kN/m2，地面粗糙程度为B类；地基允许承载力为fak=80kPa。

1.2设计内容与方法

1.2.1建筑设计

1．建筑方案设计

根据房屋建筑学、民用建筑设计通则、民用建筑设计防火规范等相关知识进行建筑方案设计，针对工程的使用性质作出具体的设计。

功能分区要细致合理、符合规范，使建筑物发挥出其应有的功能。

2．建筑施工图

运用CAD、天正进行绘图，绘出建筑的平、立、剖等图。

1.2.2结构设计

1．结构设计内容

（1）结构类型的选择，包括结构的布置及柱网尺寸。

（2）估算结构的梁、板、柱的截面尺寸以及材料等级。

（3）荷载计算：

竖向荷载，水平荷载，包括框架柱侧移刚度计算。

（4）内力计算包括恒载，活载，风荷载，以及地震荷载。

（5）内力组合包括恒荷载，活荷载，风荷载以及地震荷载。

（6）框架梁、柱正截面设计斜截面设计。

（7）板的配筋计算。

（8）楼梯设计，包括楼梯板，平台板，梯梁等设计。

（9）基础的截面尺寸确定，承载力验算，冲切验算，配筋计算。

2．结构设计方法

（1）荷载计算：

荷载计算包括竖向荷载与水平荷载计算，竖向荷载包括恒荷载与活荷载；水平荷载包括水平风荷载和水平地震作用。

（2）水平荷载作用下的框架结构内力计算：

水平荷载作用下的框架结构的位移及内力可采用D值法计算。

（3）竖向荷载作用下的框架结构内力计算：

一般取一榀框架单元，按平面计算简图进行内力分析。

（4）内力计算。

（5）通过内力组合求得梁、柱构件各控制截面的最不利内力设计值并进行必要的调整后，即可对其进行截面配筋计算和采取构造措施。

（6）基础设计：

根据上部荷载及与建筑物有关条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件、场地环境条件等来确定基础的类型以及基础埋深。

首先要确定基础底面尺寸，按地基持力层承载力和地基软弱层承载力进行验算。

应用地基计算模型计算，然后进行各项配筋计算。

（7）按照制图标准绘制结构施工图。

2建筑设计

2.1建筑构造做法

2.1.1屋面做法（顺序均为从上到下）

防水层

20mm厚1:

3水泥砂浆找平层

150mm厚水泥蛭石保温层

120厚钢筋混凝土板

V型轻钢龙骨吊顶

2.1.2楼面做法

地砖地面

120厚钢筋混凝土板

V型轻钢龙骨吊顶

2.1.3内墙做法

内墙体为200mm厚的加气混凝土，墙面两侧各20mm厚水泥砂浆抹灰。

2.1.4外墙做法

外墙体为200mm厚的烧结多孔砖，墙面两侧各20mm厚水泥砂浆抹灰。

2.1.5女儿墙做法

女儿墙墙体为200mm厚的烧结多孔砖，墙面两侧各20mm厚水泥砂浆抹灰。

2.2其他建筑设计

其他建筑详见建筑施工图。

3结构设计

3.1设计依据

3.1.1国家标准

（1）国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2012）

（2）国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）

（3）国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）

（4）国家标准.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）

（5）国家标准.建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

3.1.2地质勘察报告

建筑场地较平坦，地基土承载力特征值fak=80kPa，场地为类。

3.1.3结构设计参数

结构计算参数

表3-1

技术指标

技术条件

取值依据

设计使用年限

50年

《建筑结构可靠度设计统一标准》第1.0.5条

抗震设防烈度

6度

《建筑抗震设计规范》第3.2.4条

建筑抗震设防类别

丙类

《建筑工程抗震设防分类标准》第6.0.8条

设计基本地震加速度

0.05g

《建筑抗震设计规范》第3.2.4条

设计地震分组

第二组

《建筑抗震设计规范》第3.2.4条

房屋抗震等级

四级抗震

《建筑抗震设计规范》第6.1.2条

混凝土环境类别

一类

《混凝土结构设计规范》第3.4.1条

3.2荷载取值

风、雪荷载取值

表3-2

荷载类型

取值（kN/m2）

取值依据

基本风压

0.45

《建筑结构荷载规范》第7.1.2条

基本雪压

0.3

《建筑结构荷载规范》第6.1.2条

3.3结构计算原则和方法

3.3.1手算

采用简化方法选取横向一榀框架计算结构内力和位移。

3.3.2电算

1．软件名称：

PKPM

2．版本：

2010

3．编制单位：

中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部

4.结构布置

4.1结构布置方案构件尺寸

4.1.1结构承重方案选择

根据建筑功能要求以及建筑施工布置图，本工程确定采用框架方案，框架梁、柱布置如图2.1所示。

4-1结构布置图

4.1.2梁截面尺寸估算

1.横向框架梁

AB跨梁：

7300mm，912.5mm~608.33mm，取550mm

275mm~183.33mm，取250mm

BC跨梁：

2400mm，300mm~200mm，取400mm

200mm~133.33mm，取250mm

CD跨梁：

7300mm，912.5mm~608.33mm，取550mm

275mm~183.33mm，取250mm

2纵向框架梁

4500mm，562.5mm~375mm，取400mm

200mm~133.33mm，取250mm

4.1.3柱截面尺寸估算

按轴压比要求初估框架柱截面尺寸，以B柱（C30混凝土）为例。

1.2×14×21.83×4×1.05×1.1×1=1694kN

131623.93mm=362.8mm×362.8mm

µN——框架柱的轴压比一级抗震0.65；二级抗震0.75；三级抗震0.85；

四级抗震0.9

Ac ——框架柱的截面面积 

f c——柱混凝土抗压强度设计值

N——柱轴向压力设计值 

γG——竖向荷载分项系数 

q——每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14kN/m²    

S——柱一层的受荷面积  

n——柱荷载楼层数 

α——考虑水平力产生的附加系数，四级抗震时α1=1.05，三~一级抗震时

α1=1.05~1.15 

α2——边角柱轴向力增大系数，边柱α2 =1.1，角柱α2 =1.2 

β——柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8

柱子截面尺寸

表4-1

柱号

N（kN）

un

fc（mm²）

Ac（mm²）

bc（mm²）

hc（mm²）

bc（mm²）×hc（mm²）

A柱

1391

0.9

14.3

108080.8

328.8

328.8

400×400

B柱

1694

0.9

14.3

131623.9

362.8

362.8

400×400

C柱

1694

0.9

14.3

131623.9

362.8

362.8

400×400

D柱

1391

0.9

14.3

108080.8

328.8

328.8

400×400

4.1.3板厚度确定

根据现行《混凝土结构设计规范GB50010-2010》板的跨厚比：

钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40，综合考虑取屋面板厚为100mm，楼面板厚为100mm。

4.2确定结构计算简图

三个假设:

（1）平面结构假设：

认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；

（2）板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；

（3）考虑水平荷载作用下的扭转作用；

根据结构平面布置图以第④轴作为计算单元如图4-2所示。

4.2.1水平框架结构计算简图

图4-2水平框架计算简图

4.2.2垂直框架结构计算简图

图4-3垂直框架计算简图（底层柱高从基础顶面算起）

基础埋深1.5m，基础假设高度0.5m

4.3梁、柱惯性矩、线刚度计算

4.3.1梁、柱惯性矩计算

构件惯性矩公式：

，其中平行于弯矩平面的截面宽度定义为h。

AB跨梁：

Ib=0.25×0.55³/12=0.00347m4

BC跨梁：

Ib=0.25×0.4³/12=0.00133m4

CD跨梁：

Ib=0.25×0.55³/12=0.00347m4

柱：

Ic=0.4×0.4³/12=0.00213m4

4.3.2梁、柱线刚度计算

中框架梁取I=2Ib，线刚度计算公式。

梁混凝土等级为C30，弹性模量Eb=30000000kPa，柱混凝土等级为C30，弹性模量Ec=30000000kPa。

AB跨梁：

ib=EbIb/l=30000000×0.0034661×2/7.3=28488.49kN·m

BC跨梁：

ib=EbIb/l=30000000×0.0013333×2/2.4=33332.5kN·m

CD跨梁：

ib=EbIb/l=30000000×0.0034661×2/7.3=28488.49kN·m

2~4层柱：

ic=EcIc/l=30000000×0.0021333/3.6=17777.5kN·m

1层柱：

ic=EcIc/l=30000000×0.0021333/4.6=13912.83kN·m

图4-4框架线刚度图（kN·m）

5．荷载计算

5.1恒载标准值计算

5.1.1屋面框架梁恒载标准值

屋面面荷载计算

防水层

0.4kN/m²

20mm厚1:

3水泥砂浆找平层

0.02×20=0.4kN/m²

150mm厚水泥蛭石保温层

0.15