综合办公楼设计计算书.docx

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综合办公楼设计计算书

摘要

建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。

着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果,各个细部的构造方式等。

创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。

建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观。

结构设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。

先进合理的设计对于改建、扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。

因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。

关键词：

建筑设计；使用功能；结构设计；可靠度

ABSTRACT

Thebuildingdesignisinunderthepremiseofgeneralplannin，accordingtotherequirementsofthecommitmentstocomprehensiveconsiderationofthebaseenvironment，touseafunction,structureconstruction,materialsequipment,buildingeconomyandarchitectureart,etc.Emphaticallyresolvebuildingallsortsofusefunctionsandusethereasonablearrangementofspace,buildingandthesurroundingenvironment,andvariousexternalconditionsofcoordination,internalandexternalarteffect,everydetailoftheconstructionmethodsetc.Createnotonlyconformstothescienceandartofproductionandlifewithenvironment.Architecturedesignintheengineeringdesigndominantandtheroleofthefirst,inadditiontoconsidertheaboverequirementsbeyond,stillshouldconsiderbuildingandstructure,buildingandallsortsofequipmentandrelatedtechnologycomprehensivecoordination,Makebuildingsdoapplicable,economic,solidandbeautiful.Structuredesignisthefirststepofengineeringconstruction,isthesoulofthewholeproject.Theadvancedandreasonabledesignforreconstruction,extensionandshortentheconstructionperiod,newprojectstosavetheinvestment,improvetheeconomicbenefittoplayakeyrole,maketheprojectreachsafe,isapplicability,economy,beautifulrequirements.Butthebuildingstructuredesignofthebasicpurposeistocertaineconomicconditionsintheappropriategivesstructurereliability,makethestructureinthebenchmarkscheduledtomeettheexpectedduringthedesignofthefunctionrequirement

KeyWords:

architecturaldesign；functionsofuse；

structuraldesign；reliabil

1.建筑设计

建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。

着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。

各个细部的构造方式等。

创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。

建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观。

1.1设计任务和主要要求

（1）设计任务

本设计的主要内容是教学楼设计，教学楼属于公共建筑类。

要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则

（2）设计要求

建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。

建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求：

a.满足建筑功能要求；

b.符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果；

c.采用合理的技术措施；

d.提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。

1.2建筑物所处的自然条件

（1）气象条件

建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：

炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。

（2）地形、地质及地震烈度

基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。

地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。

烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。

1.3建筑设计文件的内容及要求

建筑初步设计内容：

绘制“3平2立1剖”：

“3平”即1个底层平面图，1个楼层平面图，加1个屋顶平面图；“2立”指1个南侧或北侧立面图，加1个东侧或西侧立面图；“1剖”必须剖到楼梯。

建筑设计文件要求：

以上图纸均需达到施工图深度，弄清建筑平面、立面和剖面之间的关系，熟悉建筑施工图的表达方式及深度要求，掌握常用的建筑构造措施等。

用2号图绘制，绘图比例、布局和张数自定，以表达清楚且符合制图习惯为原则。

1.4建筑平面设计

主要使用房间的设计

房间分类和设计要求：

办公楼的房间按功能分类有：

（1）、办公室2、会议室，档案室3、厕所和杂物室

对使用房间平面设计的要求：

房间的面积，形状和尺寸要满足室内使用和家具设备合理布置的要求

（1）、门窗的大小和位置应考虑出入方便，疏散安全，采光通风良好；

（2）、房间的构成应使结构布置合理，施工方便，也有利于房间之间的组合，所用材料要符合相应的建筑标准；

（3）、室内空间以及顶棚，地面，各个墙面和构件细部要考虑人们的使用和审美要求。

2.结构设计

2.1设计资料

（1）、工程名称：

某单位综合办公楼

（2）、建设地点：

河南省南阳市

（3）、工程概况：

建筑总高为19.0，共6层。

其中底层层高为4m，其余各层层高为3m。

（4）、降雨量：

历年平均降雨量1450mm，日最大降水强度192mm/日;暴雨降水强度3.31/s，最大积雪深80mm。

按每200平方米汇水面积，考虑Φ100落水管一根。

气温：

最热月平均28.8℃最冷月平均3.8℃，夏季极端最高39.8℃冬季极端最低-9.5℃

（5）、全年主导风向：

全年为西北风，夏季为东南风，基本风压为0.3KN/m2

（6）、基本雪压：

0.3KN/m2。

（7）、地震基本烈度：

7度。

（8）、材料选用：

混凝土：

采用C30

钢筋：

纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用HRB235

墙体：

外墙、分户墙采用灰砂砖，其尺寸为240mm×120mm×60mm,

重度γ=18KN/m3;内隔墙采用水泥空心砖，其尺寸为：

290mm×290mm×140mm,重度γ=9.8KN/m3

窗：

铝合金门窗，γ=0.35KN/m3

门：

木门，γ=0.2KN/m3

（9）、工程地质条件：

①自然地表1m内为填土，填土下层为3m厚砂质粘土，再下为砾石层。

砂质粘土允许承载力标准值为250KN/m2。

砾石层允许承载力标准值为300--400KN/m2

②地下水位：

地表以下2.0m，无侵蚀性。

③相邻原有建筑基础为条形基础，其底面标高在室外地面下1.2m处，马路排水暗沟2.0m.

2.2结构设计的一般原则

（1）结构设计目的

工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。

先进合理的设计对于改建、扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。

因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。

（2）结构设计的一般原则

为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：

符合设计规范；选择合理的结构设计方案；减轻结构自重；采用先进技术。

2.3结构选型

2.3.1结构体系选型

对于一般多层民用建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有砌体结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。

由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，而框架剪力墙结构多用于10—25层的高层建筑。

而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。

此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足建筑功能要求。

故该六层办公楼选用框架结构。

2.3.2框架施工方法

钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。

现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满足使用要求。

故框架采用现浇施工方法。

2.3.3其他结构选型

（1）屋面结构：

采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚70mm。

（2）楼面结构：

采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，楼面板厚100mm。

（3）楼梯结构：

采用钢筋混凝土板式楼梯。

2.4框架结构计算简图及构件尺寸

2.4.1简化假定

建筑物是复杂的空间结构体系，要精确地按照三维空间结构来进行内力和位移分析十分困难。

为简化计算，对结构体系引入以下基本假：

（1）在正常设计、正常施工和正常使用的条件下，结构物在设计基准期内处于弹性工作阶段，其内力和位移均按弹性方法计算；

（2）楼面（或屋面）在自身平面内的刚度无限大，在平面外的刚度很小，可忽略不计。

2.4.2计算单元

多层框架结构是由纵、横向框架结构组成的空间结构体系，在竖向荷载作用下，各个框架之间的受力影响较小。

本设计去KJ4作为计算单元。

图2.1计算单元

2.4.3计算简图

现浇多层框架结构设计计算模型是以梁、柱截面几何轴线来确定，并认为框架各节点纵、横向均为刚接。

一般情况下，取框架梁、柱截面几何轴线之间的距离作为框架的跨度和柱高度。

底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差，定为-0.8m，二层楼面标高为4.0m，故底层柱高为4.8m。

其余各层柱高为楼层高3.0m。

由此可绘出框架计算简图。

图2.2框架计算简图

2.4.4梁柱截面尺寸及惯性矩

多层框架结构是超静定结构，在计算内力前必须先确定杆件的截面形状、尺寸。

初估构件截面尺寸及线刚度

（1）梁截面尺寸

L1:

h=（1/8-1/18）l=（1/8-1/18）×6000=750-333mm

b=（1/2-1/4）h=375-83mm

则取截面尺寸为:

H

b=600mm

300mm

L2:

h=（1/8-1/18）×2000=250-111

b=（1/2-1/4）h=125-27mm

则取截面尺寸为:

H

b=250mm

125mm

LL:

h=（1/8-1/18）×4000=500-222mm

b=（1/2-1/4）h=250-56mm

则取截面尺寸为:

H

b=400mm

200mm

（2）柱截面尺寸

底层柱高：

4000+400+400=4800mm

其他层柱高：

3000mm

计算高度：

L1=max（1.0×4800,1.25×3000）=4800mm

截面尺寸：

μ=0.9,fc=14.3N/mm2（C30混凝土）

负荷面积：

F=4×6=24m2

查框架结构抗震构造措施，取μN=0.9,gE=14KN/m2；边柱：

β=1.0,n=6,fc=14.3N/mm2

∴N=βFgEn=1.0×24×14×6=2016KN

Ac≥N/（μfc）=156643.4mm2

柱截面采用正方形，则可取柱截面450mm×450mm

则本设计柱截面尺寸取值如下：

一～六层：

450mm×450mm

板：

此处为双向板

板厚B=（1/35-1/40）×短边长=（1/35-1/40）×4000=114.3-100mm

取110mm

墙厚为：

240mm

2.4.5框架梁、柱线刚度计算

现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。

考虑这一有利因素，对中框架梁取I=2.0I0。

（I0为梁矩形截面惯性矩）

边跨梁：

I边=2.0×bh3/12=1.08×10-2m4

i边=EI/L=1.8×10-3E

中跨梁：

I中=2.0×bh3/12=0.0325×10-2m4

i中=EI/L=0.1625×10-3E

柱：

I=bh3/12=3.417×10-3E

i1=EI/L=0.712×10-3E

i2—6=EI/L=1.139×10-3E

相对线刚度：

取i2—6=EI/L=1.0。

则其余各杆件相对线刚度为:

i1=0.712/1.139=0.625

i中=0.1625/1.139=0.143

i8=1.8/1.139=1.58框架梁、柱的相对线刚度如图所示

图2.3框架梁、柱的相对线刚度

2.5荷载计算

2.5.1恒载标准值计算

（1）屋面

防水层（刚性）：

30mm厚C20细石混凝土防水1.00kN/m2

找平层：

20mm厚水泥砂浆0.02

20kN/m2=0.40kN/m2

找坡层：

平均40mm厚水泥焦渣找坡0.040

7kN/m2=0.28kN/m2

保温层：

60mm厚1:

10水泥膨胀珍珠岩0.06

12kN/m2=0.72kN/m2

结构层：

70mm厚现浇钢筋混凝土板0.07

25kN/m2=1.75kN/m2

吊顶：

铝合金龙骨吊顶0.12kN/m2

合计4.27kN/m2

（2）各层楼面（含走廊）

水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底）0.65kN/m2

结构层：

110mm厚现浇钢筋混凝土板0.11

25kN/m2=2.75kN/m2

吊顶：

同屋面0.12kN/m2

合计3.27kN/m2

（3）梁自重

h

b=600mm

300mm

梁自重：

0.3

（0.6-0.1）

25kN/m2=3.75kN/m2

抹灰层：

10mm厚混合砂浆

0.01

[（0.6-0.1）

2+0.3]

17kN/m2=0.22kN/m2

合计3.97KN/m

h

b=250mm

125mm

梁自重：

0.125

（0.25-0.1）

25kN/m2=0.47kN/m2

抹灰层：

10mm厚混合砂浆

0.01

[（0.25-0.1）

2+0.30]

17kN/m2=0.10kN/m2

合计0.57kN/m

h

b=400mm

200mm

梁自重：

0.2

（0.4-0.1）

25kN/m2=1.5kN/m2

抹灰层：

10mm厚混合砂浆

0.01

[（0.4-0.1）

2+0.3]

17kN/m2=0.15kN/m2

合计1.65kN/m

（4）柱自重

h

b=450mm

450mm

柱自重：

0.45

0.45

25kN/m2=5.06kN/m2

抹灰层：

10mm厚混合砂浆

0.01

（0.45+0.45）

2

17kN/m2=0.31kN/m2

合计5.37kN/m2

（5）外纵墙自重

标准层

纵墙：

1.5m

0.24m

18KN/m3=6.48KN/m

铝合金窗（1.5

2.0）：

0.53KN/m

贴瓷砖外墙面：

0.75KN/m

水泥粉刷内墙面：

0.54KN/m

合计8.3KN/m

底层

纵墙：

（4.0m-2.0m-0.6m）

0.24

18KN/m3=6.05KM/m

铝合金窗：

0.53KN/m

贴瓷砖外墙面：

0.75KN/m

水泥粉刷内墙面：

0.54KN/m

合计7.87KN/m

（6）内纵墙自重

标准层

纵墙：

2.4m

0.24m

18KN/m3=10.37KN/m

粉刷墙面：

2.59KN/m

合计12.96KN/m

底层

纵墙：

3.4m

0.24m

18KN/m3=17.28KN/m

粉刷墙面2.59KN/m合计19.87KN/m

（7）内隔墙自重

标准层

内隔墙：

2.4m

0.29m

9.8KN/m3=6.82KN/m

粉刷墙面：

0.65KN/m

合计7.47KN/m

底层

内隔墙：

3.4

0.29m

9.8KN/m3=9.66KN/m

粉刷墙面：

1.15KN/m

合计10.81KN/m

2.5.2活荷载标准值计算

（1）屋面和楼面活荷载标准值

上人屋面：

2.0kN/m2

楼面：

取3.0kN/m2

（2）雪荷载：

基本雪压：

0.30kN/m2

雪荷载标准值：

0.30kN/m

屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，二者中取大值。

2.5.3竖向荷载下框架受荷总图

（1）A—B,C—D轴间框架梁

板传至梁上的三角形或梯形荷载为均布荷载，荷载的传递示意图，如图所示：

图2.4荷载的传递示意图

2.5.4屋面板传荷载：

恒载:

4.27×3×5/8+4.27×1×（1-2×0.252+0.253）=11.8KN/m

活载：

2.0×3×5/8+2.0×1×（1-2×0.252+0.253）=5.53KN/m

楼面板传荷载：

恒载：

3.27×3×5/8+3.27×1×0.89=9.04KN/m

活载：

2.0×3×5/8+2.0×1×0.89=5.33KN/m

梁自重：

3.97KN/m

（1）A—BC—D轴间框架梁均布荷载

屋面梁

恒载=梁自重+板传荷载=3.97KN/m+11.8KN/m=15.77KN/m

活载=板传荷载=5.33KN/m

楼面梁

恒载=梁自重+板传荷载=3.97+9.04=13.01KN/m

活载=板传荷载=5.33KN/m

（2）B—C轴间框架梁

屋面板传荷载

恒载：

4.27×1×5/8+4.27×3×（1-2×0.6252+0.6253）=8.61KN/m

活载：

2.01×5/8+2.0×3×（1-2×0.6252+0.6253）=4.03KN/m

楼面板传荷载

恒载：

3.27×1×5/8+3.27×3×（1-2×0.6252+0.6253）=6.59KN/m

活载：

2.0×1×5/8+2.0×3×（1-2×0.6252+0.6253）=4.03KN/m

B—C轴间框架梁均布荷载

屋面梁

恒载=梁自重+板传荷载=3.97+8.61=12.58KN/m

活载=板传荷载=4.03KN/m

楼面梁

恒载=梁自重+板传荷载=3.97+6.59=10.56KN/m

活载=板传荷载=4.03KN/m

2.5.5柱纵向集中荷载

A—D轴柱纵向集中荷载

顶层住：

女儿墙自重（做法墙高1100mm，100mm混凝土压顶）：

0.24×1.1×18+25×0.1×0.24+（1.2×2+0.24）×0.5=6.67KN/m

顶层住恒载=女儿墙+板传荷载

=6.67×6+3.97×（6-0.48）+5.9×6=97.33KN

顶层住活载=板传荷载=2.77×6=16.59KN

标准层柱恒载=墙自重=梁自重=板传荷载

=8.3×（6-0.48）+3.97×（6-0.48）=4.52×6=77.03KN

标准层活载=板传荷载=2.765×6=16.59KN

基础顶面恒载=底层外纵墙自重=7.87×（6-0.48）=43.44KN

B—C轴柱纵向集中荷载

顶层住

恒载=梁自重+墙自重+板传荷载

=3.97×（2-0.48）+8.61×2+4.27×1×0.89×6+4.27×1×5

×3/16+4.27×1×0.89×6/4+1.65×6/4=55.23KN

活载=4.03×2+2.0×1×0.89×6+2.0×1×5×3/16+2.0×1×0.89

×6/4=23.29KN

标准层

恒载=梁自重+隔墙自重+板传荷载

=（3.97+7.47）×（6-0.48）+4.52×3+3.27×1×0.89×6

+4.33×1×5×3/16+4.33×1×0.89×6/4+（1.65+12.96）

×6/4=125.88KN

活载=板传荷载=5.28×3+2.01×1×5×3/16+2.0×1×0.89×6/4

=20.39KN

基础顶面恒载=底层内隔墙自重=10.81×（6-0.48）=59.67KN

框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图所示

图2.5框架在竖向荷载作用下的受荷总图

2.5.6风荷载计算

为了简化计算，作用在外墙上的风荷载可以近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。

作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：

Wk=βzμsμzω0（ｈi+ｈj）B/2

式中ω0——基本风压，ω0=0.5KN/m2

μz—风压高度变化系数，因建设地点位于市区，所以地面粗糙度为A类

μs—风荷载体型系数，根据建筑物体型查的μs=1.3

βz—风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0.08n估算，大约为0.48s>0.25s.应考虑风压脉动对于