毕业设计办公楼结构设计计算书.docx
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毕业设计办公楼结构设计计算书
毕业设计说明书
该建筑向使用者展示高水平的楼宇管理，易进入性，舒适耐久和灵活性，同时也坚持经济这一标准，其设计理念是为人们提供一处兼顾灵活性，安全性的场所，营造高效率的工作环境。
一、工程概况
某市某地，兴建办公楼一栋，总建筑面积在4487平方米，层数5层，底层层高设为4.2米，其他层高均设为3.6米。
主导风向：
夏季为西南风，冬季东北风，基本风压为0.4KN/M²，基本雪压0.2KN/M²
该地区所在工程地质条件：
该区表层0.2—0.6米为杂填土，下层为轻亚粘土厚3.0—4.2米，以轻亚粘土为持力层，允许承载力为fk=180KPa，建筑场地类别为Ⅱ类。
抗震设防要求：
七度二级设防
二、设计思路
本办公楼拟建地点所处市区，考虑到市区地带的建筑物外型美观及层数的要求。
本人在设计时尽量要求本设计在功能分区、外立面美化以及使结构计算尽量简化等方面做了不少工作。
在建筑设计方面：
1.为保证功能上的要求，本建筑采用坐南朝北的建筑布局,虽然不能最大限度的利用光照，但是这个方面可以用面积较大数目较多的塑钢推拉窗以满足采光和美观的要求。
为达到一定的市容效果,采取了一些巧妙的设计,如采用大面积的玻璃橱窗,在第五层做一个可上人的屋面,在此屋面上布置花坛,以达到美观的效果；
2.为适应空间功能要求，提出了大空间灵活分隔的类型设计。
本人按任务书对房屋的建筑面积、层数及其功能分区、外立面作了比较详细的规划和设计。
在满足了建筑面积、层数的基本要求后，特别注重了本办公楼的功能分区和外立面效果设计；
3.在功能分区中着重考虑了厕所的布置和楼梯间的摆放、各房间的使用要求
等。
例如，厕所的安放考虑到当地的风向情况，因而把它布置在本办公楼的一侧楼梯的一边角落；楼梯间的布置主要是防火规范中人流疏散及人流量的要求，故而设计了两个楼梯间，分别布置在建筑物的两边；
4.入口设计考虑到出入办公楼的人流量比较大，故采用了布置一大厅的设计，既方便了进出人员，又在大厅适量增加了休息空间，使得设计更人性化。
5.在房间的功能分区方面考虑了规范的一般要求以及房间的使用要求，对其进行了合理的布置。
在顶层设计一个大型的会议室，既能够作为会议室的使用也可以作为本单位举办一些活动的场所。
6.与环境的完美结合。
现代社会快节奏，必然导致使用小汽车已经不是什么时尚，而是一种大众化交通工具的选择。
所以考虑到大量的停车位的设置，并且辅以相当数量的绿化。
7.在结构设计方面：
本设计采用比较适用的结构布置整体框架结构。
三、设计创新点
1.散水外加暗沟便于交通的要求设计；
2.屋顶虽有女儿墙但并未采用内天沟排水设计；而是采用了屋顶汇水集中排水的方式，使得顶层室内顶棚并未出现高低不一的情况。
3.外立面采用了大玻璃幕墙的设计，使得办公楼总体有主次分明的效果。
4.为了避免复杂的计算，因此简化了柱和梁的截面大小、种类。
四、发展趋势
各时代的建筑形成体系，都有其形成的历史原因。
就历史来看，建筑史虽是从住宅开始的，而办公建筑的历史是社会发展的组成部分。
办公建筑的体系和社会的发展是一致的。
传统的四合院的形式与当时的社会及家庭构成分不开，院落式办公楼适于当时富家、官家豪门的使用功能和气派程度。
新中国成立之后，因我国人多地少，经济水平处于“温饱”阶段，为了解决办公条件问题，集合式办公楼建筑便成为与我国实际相结合的办公建筑体系。
四合院已经不适于那时的需要。
在办公建筑方面，为了解决办公空间问题，采取建高层的办法，确实取得了一定的成绩。
直至今日，我国的经济形势，在改革开放政策实施以来，人民的生活水平逐步提高，虽不能说是小康生活，但总不会是以前的“温饱”阶段了，为了适应现
阶段人们对办公建筑的要求，也就是从“温饱”走向小康，整个社会走向“商品化”，这个比较成熟的时期。
伴随着政府体制改革，进行办公设计更新的途径可能有多种多样，目前主要的方式有固定空间多样化类型和大空间灵活化类型。
目前随着改革开放的深入，我国人民的生活水平的提高，需要解决的矛盾和问题不断凸显，要在进步的前提下合理的解决问题。
总之，都是为了适应多功能现代化的需求，也就是适用社会发展的需求。
随着经济的不断持续发展，以及政治、军事、文化的需要，对办公建筑的设计又会面向一个新的起点。
因而，我们在满足当今的社会需求之外，还应该着眼于未来办公建筑的智能化、可持续的发展观念。
结构计算书
1.结构布置方案及结构选型
1.1.结构承重方案选择
根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。
1.2.主要构件选型及尺寸初步估算
1.2.1.主要构件选型
（1）梁﹑板﹑柱结构形式：
现浇钢筋混凝土结构
（2）墙体采用：
非黏土烧结普通空心砖
（3）墙体厚度：
外墙:
240mm，内墙:
240mm
（4）基础采用：
柱下独立基础
1.2.2.梁﹑柱截面尺寸估算
（1）横向承重框架:
取跨度较大者进行计算.
取L=5700mmh=（1/8~1/12）L=712.5mm~475mm取h=600mm.
ln/h=5460/600=9.1＞4b=（1/2~1/3）h=300mm~200mm取b=300mm
满足b>200mm且b500/2=250mm
故主要框架梁初选截面尺寸为：
b×h=300mm×600mm
（2）纵向承重框架：
取L=3600mmh=（1/12~1/15）L=300mm~240mm取h=500mm
ln/h=3360/500=6.72＞4b=（1/2~1/3）h=250mm~167mm取b=250mm
故纵向框架梁初选截面尺寸为：
b×h=250mm×500mm
（3）框架柱:
h=（1/15~1/20）H=（1/15~1/20）×4200=280mm~210mmb=（1~2/3）h取b=h
按轴力估算:
中间列柱:
No=5×29.16m2×（10~14）KN/m2=1458KN~2041.2KN
边柱:
No=5×20.52m2×（10~14）KN/m2=1026KN~1436.4KN
按轴压比验算:
此建筑抗震等级为二级，
=0.8
选C30型混凝土
=15N=（1.2~1.4）No
中间列柱：
A＞N/
=2851.68×1000/0.8×15=237640mm2=481mm×481mm
边柱：
A＞N/
=2010.96×1000/0.8×15=167580mm2=409mm×409mm
故初选柱截面尺寸为：
中间列柱：
b×h=500mm×500mm
边柱：
b×h=500mm×500mm
1.3确定结构计算简图
.三个假设：
平面结构假定：
认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；
楼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；
不考虑水平荷载作用下的扭转作用。
.计算简图
根据结构平面布置图,选定第（2-1）轴线作为计算单元.如图１所示
框架梁跨度（按柱中心线确定）4200mm；
框架柱高度
取底层H1=4200+（3500-750）-30=6920mm；
其它层H2=H3=H4=H5=3600mm；
1.4梁﹑柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算
1.4.1梁﹑柱惯性矩计算
主要框架梁：
Ib=bh3/12=300×6003/12=5.4×109mm4
纵向框架梁：
Ib=bh3/12=250×5003/12=2.6×109mm4
柱Ib=bh3/12=500×5003/12=5.21×109mm4
1.4.2梁﹑柱线刚度计算
根据公式i=EI/l,可以得出梁﹑柱的线刚度如下（E=EC）
梁：
横向框架梁=5.4×109E/3900=13.85×105E
纵向框架梁=2.6×109E/3900=6.667×105E
柱：
底层柱=5.21×109E/6920=7.529×105E
上层柱=5.21×109E/3600=14.47×105E
1.4.3梁﹑柱相对线刚度计算
取纵向框架梁值作为基准值1.算得梁﹑柱的相对线刚度标于下图中
2.荷载标准值计算
2.1永久荷载
2.1.1作用于框架梁上的荷载
2.1.1.1屋面恒载
屋面选自98ZJ001屋7，二级防水，查得自重为3.62kN/m2
2.1.1.2楼面恒载
地砖地面0.55kN/m2
现浇钢筋混凝土板100mm2.5kN/m2
板底抹灰20mm0.4kN/m2
合计3.45kN/m2
2.1.1.3梁自重
横向框架梁：
0.30（0.6-0.1）25=3.75kN/m
纵向框架梁：
（0.5—0.1）0.2525=2.5kN/m
2.1.1.4柱自重
上层柱：
柱：
0.50.5253.6=22.5kN/根
底层柱：
柱：
0.50.5256.92=43.25kN/根
2.1.1.5墙自重及两面抹灰
女儿墙：
0.241.619=7.30KN/m两面抹灰：
0.8kN/m
2~5层：
内墙:
0.24（3.6-0.6）10=7.2kN/m
外墙:
0.24（3.6-0.5）10=7.44kN/m
底层:
内墙:
0.24（4.2-0.6）10=8.64kN/m
外墙:
0.24（4.2-0.5）10=8.88kN/m
2.1.2.1作用在框架梁上的恒载
楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配
短向分配：
5aq/8
长向分配：
（参见上图）
办公室内活荷载等级按3.0kN/m2考虑
A＇=
3.61.8=3.24m2=C＇B＇=
（5.7+2.1）1.8=7.02m2=D＇
A1＇=
2.41.2=1.44m2=C1＇B1＇=
（3.6+1.2）1.2=2.88m2=D1＇
根据设计任务书要求计算一层楼盖的梁板及一层横向框架的结构计算。
选定二层楼盖进行计算。
荷载分配：
以ABCD区域进行计算
双向板短向分配系数：
51.8/8=1.125
双向板长向分配系数：
1-2（1.8/5.7）2+（1.8/5.7）3=0.8323
以A1B1C1D1区域进行计算
双向板短向分配系数：
51.2/8=0.75
双向板长向分配系数：
1-2（1.2/3.6）2+（1.2/3.6）3=0.8181
qB=qD=1.23.451.125=4.6575kN/m
qD1=qB1=1.23.450.81811.2=4.064kN/m
qA=qC=1.23.450.83231.8=6.202kN/m
qA1=qC1=1.23.450.75=3.105kN/m
qL1=qB+q外墙=4.6575+7.44=12.098kN/m
qL2=qB1+qD+q内墙+q自重=4.064+4.6575+7.21.2+1.22.5=20.36kN/m
qL3=qC+qA+q内墙=6.202+6.202+7.21.2+1.23.75=25.544kN/m
恒荷载作用在框架柱的荷载：
中柱：
q柱=qL2L＋1/2（qL3L+qLL）=20.363.6+1/2（25.5445.7+23.1052.4）=153.55kN
q边柱=qL1L=12.0983.6=43.55kN
2.2竖向可变荷载
2.2.1查荷载规范：
取楼面均布活荷载标准值为2.0kN/m2,活荷载作用在梁上的荷载：
L1：
q=1.1252.05.7/21.3=8.34kN/m
L2：
q=（1.1252.05.7/2+0.81812.02.4/2）1.3=10.89kN/m
L3：
q=0.83232.03.61.3=7.79kN/m
活荷载作用在框架柱的荷载
中柱：
q柱=qL2L＋1/2（qL3L+qLL）=10.893.6+1/2（7.795.7+21.32.00.752.4）=66.09kN
q边柱=qL1L=8.343.6=30.02kN
根据设计任务书的要求，因只对一层楼盖进行计算，故不考虑风荷载及水平地震作用的影响。
根据计算已经算出双向板各方向的受力情况，因此用弹性计算法计算双向板的内力情况。
以ABCD区域为计算区域
在短方向：
沿垂直于板跨取宽度b=1m的板作为计算单元。
因此板的计算简图为一受均布荷
载的简至梁
板的计算跨度为L0=（5.7-0.3）/2-0.15=2.5m。
最大弯矩设计值为：
M=1/8ql2=1/8（4.6575+7.895）2.52=9.8066kN﹒m
在长方向：
沿垂直于板跨取宽度b=1m的板作为计算单元。
因此板的计算简图为一受均布荷载的简至梁
板的计算跨度为L0=3.6/2-0.15=1.65m。
最大弯矩设计值为：
M=1/8ql2=1/8（6.202+5.744）1.652=4.065kN﹒m
在短方向：
αs=M/fcmbh02=9806600/16.510008080=0.0928
ξ=0.09755
As=ξbh0fcm/fy=0.0975510008016.5/210=613.2mm2
双向板采用弹性计算方法比采用塑性计算方法理论要大，所以适当减少配筋，选配φ10@150
αs=M/fcmbh02=4065000/16.510008080=0.0385
ξ=0.0392
As=ξbh0fcm/fy=0.039210008016.5/210=246.4mm2
选配φ8@150
构造钢筋选配φ8@150，具体要求见图纸。
2.2.2框架梁配筋计算
横向框架梁：
5.7-2.4/2.4=1.375＞10%，故不能参照连续梁的计算方法
按照一般简支梁进行计算。
对于L3
1.荷载计算
恒荷载设计值
由板传来6.202+6.202=12.4kN/m
梁自重1.20.3（0.6—0.1）25=4.50kN/m
梁上部墙体1.20.24（3.6-0.6）10=8.64kN/m
g=25.544kN/m
可变荷载设计值由板传来q=7.79kN/m
合计：
g+q=33.334kN/m
计算跨度：
L0=5.7-0.12+0.25+0.25=6.08m
L0=1.025（5.7-0.125）=5.71m
取二者中较小者，计算跨度为L0=5.71m
L3为一等截面不等跨连续梁，计算简图如下图所示：
其中q1=33.334kN/mq2=17.73kN/m
进行截面承载力计算：
梁跨中弯矩最大值为1/8ql2=1/833.3345.715.71=135.85kN﹒m
跨中截面按T型截面计算，其翼缘计算宽度为：
b＇=l/3=5700/3=1900＜b+s0=300+3600=3900，取b＇=1900，并取h0=565mm，
判别T型截面类型：
fcmbf＇hf＇（h0-hf＇/2）=16.51900100（565-100/2）=1614.5kN﹒m＞135.85kN﹒m
故属于第一类T型截面。
支座截面按矩形截面计算，取h0=600-80=520mm（因支座弯矩较大，考率布置两排钢筋）图中1段范围内
最大弯矩M=135.85kN﹒m
αs=M/fcmbh02=135850000/16.51900565565=0.01357
计算得ξ=0.01366
As=ξbh0fcm/fy=0.01366190056516.5/300=806.5mm2
选用钢筋4φ25，实配钢筋截面面积为As=1964mm2
L3为一等截面不等跨连续梁，受压钢筋通长配置。
计算支座端弯矩：
因其为等截面不等跨连续梁，根据建筑结构静力计算手册表3-5求得：
k1=2（l1+l2）=2（5.7+2.4）=16.2
k2=2（l2+l3）=2（5.7+2.4）=16.2
k3=k1k2-l22=16.216.2-5.75.7=229.95
α1=k2/k3=16.2/229.95=0.07045
α2=l2/k3=5.7/229.95=0.02478
α3=k1/k3=16.2/229.95=0.07045
由建筑结构静力计算手册表1-10的公式求得：
B1φ=q1l13/24+q2l23/24=7.72q1+0.576q2=267.548
A2φ=B2φ=q1l13/24=257.338
A3φ=q1l13/24=257.338
将上述各值代入建筑结构静力计算手册表3-5求得：
N1=6（B1φ+A2φ）=6（267.548+257.338）=3149
N2=6（B2φ+A3φ）=6（257.338+257.338）=3088
所以，M1=-α1N1+α2N2=-0.070453149+0.024783088=-145.32kN﹒m
M2=α2N1-α3N2=0.024783088-0.070453149=--145.32kN﹒m
求得支座端弯矩为-145.32kN﹒m
支座截面按矩形截面计算，取h0=600-80=520mm，
αs=M/fcmbh02=145320000/16.5300520520=0.1086
计算得ξ=0.1152
As=ξbh0fcm/fy=0.115230052016.5/300=988.416mm2
选用钢筋6φ20，实配钢筋截面面积为As=1884mm2
纵向框架梁计算：
因是对一层进行计算，纵向框架梁各跨都相等，利用等跨连续梁进行计算。
按照弹性理论计算
（1）荷载计算
恒荷载设计值20.36kN/m活荷载10.89kN/m
计算跨度为L0=3.6m
按五等跨连续梁计算：
计算简图见下图：
纵向框架梁的计算简图
在各种不同的均布荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数进行，跨中和支座截面最大弯矩及剪力根据以下公式进行计算：
M=K1gL02+K2pL02
V=K3gL0+K4pL0
其中g为单位长度上均布恒荷载，p为单位长度上的均布活荷载。
纵向框架梁弯矩计算表
截面承载力计算
纵向框架梁跨中截面按T型截面计算，其翼缘计算宽度为：
b＇=l/3=3600/3=1200
判别T型截面类型：
fcmbf＇hf＇（h0-hf＇/2）=16.51200100（465-100/2）=821.1kN﹒m＞34.43kN﹒m
故属于第一类T型截面。
支座截面按矩形截面计算，取h0=500-35=465mm
纵向框架梁正截面及斜截面承载力计算见下表
纵向框架梁正截面承载力计算
截面
跨中
支座
M（kN﹒m）
34.43
44.50
αs=M/fcmbh02
0.00804
0.0450
ξ
0.00808
0.0512
As=ξbh0fcm/fy（mm2）
247.9
327.36
选配钢筋
4φ16
2φ14+2φ20
实配钢筋截面面积
As=804
As=936
纵向框架梁剪力计算表
纵向框架梁斜截面承载力计算
截面
边支座
中间支座
V（KN）
46.4
68.73
0.25fcbh0
435937＞V
435937＞V
Vc=0.07fcbh0
122062.5＞V
122062.5＞V
选用箍筋
2φ8
2φ8
Asv
101
101
楼梯的计算
本工程中楼梯采用现浇整体式钢筋混凝土结构，标准层布置如下图所示。
（1）活荷载标准值为2.5kN/m
（2）混凝土采用C30（fcm=16.5N/mm2fc=15N/mm2）
钢筋当直径小于等于12mm时候，选用Ⅰ级（HPB235）
楼梯为板式楼梯
1.确定板厚
梯段板的厚度为：
h=L0/30=3300/30=110取h=140mm
2、荷载计算：
（取1m宽板计算）
楼梯斜板的倾斜角：
α=tg-1150=tg-10.5=26。
34＇cosα=0.89441
300
恒荷载踏步重1.0/0.31/20.150.325=1.875kN/m
斜板中1.0/0.8940.1425=3.914kN/m
20mm厚找平层（0.3+0.15）/0.31.00.0220=0.6kN/m
恒荷载标准值gk=6.389kN/m
恒荷载设计值1.26.389=7.67kN/m
活荷载标准值2.51=2.5kN/m
活荷载设计值1.42.5=3.5kN/m
总荷载7.67+3.5=11.17kN/m
3、内力计算
计算跨度L0=3.3m
跨中弯矩M=1/10qL02=1/1011.173.33.3=12.16kN﹒m
4、配筋计算
h0=h-20=140-20=120mm
αs=M/fcmbh02=12160000/16.51000120120=0.0512
计算得ξ=0.05258
As=ξbh0fcm/fy=0.05258100012016.5/210=496mm2
受力筋选用φ12@110（As=1028）
分布筋选配φ6@200
平台板的计算
（1）荷载计算（去1m宽板带计算）
恒荷载：
平台板自重（板厚100mm）0.1125=2.5kN/m
20mm找平层0.02120=0.40kN/m
恒荷载标准值2.90kN/m
恒荷载设计值1.22.9=3.48kN/m
活荷载标准值2.51=2.5kN/m
活荷载设计值1.42.5=3.5kN/m
总荷载3.5+3.48=6.98kN/m
（2）内力计算
计算跨度L0=1.8m
跨中弯矩M=1/8qL02=1/86.981.81.8=2.83kN﹒m
（3）配筋计算
αs=M/fcmbh02=2830000/16.510008080=0.0268
计算得ξ=0.0272
As=ξbh0fcm/fy=0.027210008016.5/210=170.9mm2
受力筋选用φ8@200（As=251）
平台梁的计算
梯段板传来11.173.3/2=18.43kN/m
平台板传来6.98（1.8/2+0.2）=7.68kN/m
梁自重（假定bh=200mm400mm）
0.2（0.4-0.1）25=1.5kN/m
总荷载27.61kN/m
内力计算
L0=3.6+0.24=3.84m
L0=1.05Ln=3.78m取两者中较小者，L0=3.78m
Mmax=1/8qL02=1/827.613.783.78=49.31kN﹒m
Vmax=1/2qLn=1/227.613.6=49.70kN
配筋计算（按第一类倒L形截面计算）
翼缘宽度：
bf＇=L0/6=3780/3=630mm
αs=M/fcmbf＇h02=49310000/16.5630365365=0
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