建筑工程本科毕业设计.docx
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建筑工程本科毕业设计
第一部分：
工程概况
1.1设计概况
（一）工程概况
本工程为郑州市某商业办公楼。
批准总建筑面积为6000m2，投资420万元，拟建6层。
会议室、多功能展厅1500m2，办公部分建筑面积3000，其它部分1500m2，要求二层以上各层能分别独立使用，首层为公共部分。
1、办公室：
拟采用3.6m开间，5.5m进深，以1-2开间为一办公单元。
2、会议室：
70m2，要求除首层以外，每层设1个。
3、会客室：
70m2，设在首层。
4、多功能展厅：
150m2。
要求每层设置，考虑通风并适当考虑自然采光。
5、层高：
拟选首层3.6m，其余各层3.00m。
6、电梯：
设10人客梯一部。
（二）拟建位置
该工程建于郑州市，位于中原东路南侧。
蜜蜂张街北侧，其总平面图如下：
（三）自然条件
1、气温：
冬季室外计算温度-9℃，冻土深度30cm，夏季室外计算温+33℃。
2、年降水量680mm。
3、场区地势平坦，地层分布较为规律，地耐力按150KN/m2计，持力层为轻亚粘土，Ⅱ类场地。
4、郑州市平均风速夏季为2.8m/s，主导风向为南风，冬季为3.5m/s，主导风向为东北风，基本风压0.4kN/m2。
5、雪载：
最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.25kN/m2。
6、地下水位：
常年地下水位于地面以下，水质对混凝土无侵蚀。
7、设防烈度7度。
（四）建筑标准
1、防火等级：
Ⅱ级
2、办公室、会议室采光等级：
Ⅲ级
第二部分：
结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算
一、结构承重方案的选择：
竖向荷载的传力途径：
楼板的均布活载和恒载经梁框架柱，再由框架柱传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
二、施工方案选择：
本工程施工方案采用现浇式。
三、柱网布置与层高：
本办公楼采用柱距为6.0m的内廊式小柱网，边跨为5.5m，中间跨为2.7m，层高取首层为3.6m,其余为3.0m。
四、施工缝的划分：
本工程由于平面布置不甚规则，设一道沉降缝，位置在G轴与F轴处，基础及上部完全断开。
五、结构平面布置：
本工程的结构平面布置如下图所示。
六、基础形式及埋置深度：
本工程地势平坦，底层分布较为规律，地耐力150KN/M2,常年地下水位位于地面以下，水质对基础混凝土无侵蚀，上部为六层框架结构，综合考虑选用条形基础。
七、梁、柱、板截面尺寸的初步确定：
1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。
本方案取1/11×5500=500mm，截面宽度取500×1/2=250mm，可得梁的截面初步定为b×h=250*500。
楼板取120mm，楼梯板及休息平台板为120mm,平台梁200×400。
2、框架柱的截面尺寸
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
250×500
250×400
250×500
柱截面尺寸（mm）
层次
混凝土等级
b×h
1-6
C30
550×550
1.横梁线刚度ib的计算：
类别
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
I0
（mm4）
l
（mm）
EcI0/l（N·mm）
截面计算刚度
边跨
3.0×104
250×500
2.60×109
5500
1.42×1010
2.84×1010
中跨
3.0×104
250×400
1.33×109
2700
1.48×1010
2.22×1010
2.柱线刚度ic的计算：
I=bh3/12
层次
hc（mm）
Ec（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
Ic
（mm4）
EcIc/hc
（N·mm）
1
3600
3.0×104
550×550
7.6×109
6.3×1010
2--6
3000
3.0×104
550×550
7.6×109
7.6×1010
八、框架结构的计算简图：
本工程的框架计算简图及典型结果单元如下所示：
第三部分：
荷载计算
一、屋面梁荷载计算
1、屋面框架梁线荷载标准值：
20厚1：
2水泥砂浆找平0.02×20＝0.4KN/m2
100-140厚（2％找坡）膨胀珍珠岩（0.10+0.14）/2×7＝0.80KN/m2
120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25＝3KN/m2
15厚石灰抹底0.015×16＝0.24KN/m2
屋面恒载3.98KN/m2
2、屋面梁自重：
边跨框架梁自重0.25×0.5×25＝3.13KN/m
梁侧粉刷2×（0.5－0.12）×0.02×17＝0.26KN/m
中跨框架梁自重0.25×0.4×25＝2.5KN/m
梁侧抹灰2×（0.4－0.12）×0.02×17＝0.19KN/m
gAB!
=gcd1=3.39KN/m
gBC=2.69KN/m
3、作用在顶层框架梁上的线荷载：
见下表（上人屋面活荷载标准值为1.5KN/M2，取折减系数0.9，等于1.35KN/M2）
名称
荷载类别
线荷载标准值（KN/M）
荷载分项系数
设计线荷载
边跨梁
恒载
3.98×7.2+3.39=32.05
1.2
38.46
活荷载
1.35×7.2=9.72
1.4
13.61
中跨梁
恒载
3.98×7.2+2.69=31.35
1.2
37.62
活荷载
1.35×7.2=9.72
1.4
13.61
二、标准层楼面梁荷载
1、楼面框架梁线荷载标准值：
25厚水泥砂浆面层0.025×20＝0.5KN/m
120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25＝3KN/m
15厚板底石灰抹底0.015×16＝0.24KN/m
楼面恒载3.24KN/m
2、楼面梁自重：
边跨框架梁自重及梁侧粉刷3.4KN/m
边跨填充墙自重0.20×（3-0.5）×19=9.5KN/m
墙面粉刷（3-0.5）×0.02×2×17=1.7KN/m
中跨框架及梁侧粉刷2.69KN/m
gAB!
=gcd1=14.6KN/m
gBC1=2.69KN/m
3、作用在中间层框架梁上的线荷载：
（活荷载标准值为5.0KN/M2,走廊活荷载为3.0KN/M2）
名称
荷载类别
线荷载标准值（KN/M）
荷载分项系数
设计线荷载
边跨梁
恒载
3.24×7.2+14.6=37.93
1.2
45.51
活荷载
5.0×7.2=36
1.3
46.80
中跨梁
恒载
3.24×7.2+2.69=26.02
1.2
31.22
活荷载
3.0×7.2=21.600
1.3
28.08
三、屋面框架节点集中荷载标准值
1、节点A6:
边柱连系梁自重0.25×0.5×7.2×25=22.5KN
粉刷0.02×（0.5-0.12）×2×7.2×17=1.86KN
1.2m高女儿墙1.2×7.2×0.25×19=41.04KN
粉刷1.2×0.02×2×7.2×17=5.88KN
连系梁传来屋面自重0.5×5.5×0.5×7.2×3.98=39.4KN
顶层边节点集中荷载110.68KN
2、节点B6:
中柱连系梁自重0.25×0.5×7.2×25=22.5KN
粉刷0.02×（0.5-0.12）×2×7.2×17=1.86KN
连系梁传来屋面自重0.5×（5.5+7.2-2.7）×1.35×3.98=26.87KN
0.5×7.2×3.98×3=42.98KN
顶层中节点集中荷载94.21KN
四、楼面框架节点集中荷载标准值
1、节点A5:
边柱连系梁自重22.5KN
粉刷1.86KN
钢窗自重2×1.2×1.8×0.45=1.94KN
窗下墙体自重0.25×0.85×（7.2-0.5）×19=27.05KN
粉刷2×0.02×0.85×7.2×17=4.16KN
窗边墙体自重0.25×（7.2-2×1.2-0.5）×1.8×19=36.77KN
粉刷2×3.1×1.8×17×0.02=3.79KN
框架柱自重0.55×0.55×3×25=22.69KN
粉刷1.7×0.02×3×17=1.73KN
连系梁传来楼面自重0.5×5.5×0.5×7.2×3.24=32.08KN
标准层边节点集中荷载154.57KN
2、节点B5:
中柱连系梁自重22.5KN
粉刷1.86KN
内纵墙自重7.2×（3-0.5）×2×0.25×19=171KN
粉刷7.2×2.7×2×0.02×17=13.22KN
扣除门洞重加上门重-2.1×0.8×（5.24-0.2）×=-16.93KN
框架柱自重22.69KN
粉刷1.907KN
连系梁传来楼面自重0.5×（5.5+7.2-2.7）×1.35×3.24=21.87KN
0.5×7.2×1.5×3.24=17.5KN
楼面中节点集中荷载289.48KN
第四部分：
竖向荷载作用下框架结构的内力计算
一、按分层法进行内力计算：
梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。
计算柱的线刚度时，除底层柱外，都要乘以0.9的折减系数；对开口框架进行计算时，除底层外，柱的弯矩传递系数为1/3。
最后将开口框架计算的结果进行叠加。
（一）顶层：
因屋面活荷载很小，不考虑活荷载的最不利布置，按满载计算。
则框架线荷载为：
边跨：
38.46+13.61=52.07KN/M
中跨：
37.62+13.61=51.23KN/M
1、固端弯矩
边跨：
Mg=（g+q）l2/12=52.07×5.52/12=131.26KN·M
中跨：
Mg=（g+q）l2/12=51.23×2.72/12=31.12KN·M
2、计算各杆件的弯矩分配系数
结点A6
结点B6
μA6A5
μA6B6
μB6A6
μB6B5
μB6C6
0.70
0.30
0.26
0.61
0.13
3、用弯矩分配法求弯矩
（二）标准层：
因活荷载较大，需按恒载和活荷载最不利布置的情况分别计算。
1、固端弯矩：
（1）边跨：
恒载：
Mg=gl2/12=45.51×5.52/12=117.98
活荷载：
Mg=ql2/12=46.8×2.72/12=28.43
（2）中跨：
恒载：
Mg=gl2/12=31.22×5.52/12=78.70
活荷载：
Mg=ql2/12=28.08×2.72/12=17.06
2、弯矩分配系数：
结点A5
结点B5
μA5A4
μA5A6
μA5B5
μB5A5
μB5B4
μB5B6
μB5C5
0.41
0.41
0.18
0.16
0.38
0.38
0.08
3、求弯矩：
（1）恒载：
（2）活荷载：
A、布置在边跨
B、布置在中跨
C、布置在一侧边跨和中跨：
（三）底层：
1、固端弯矩：
（1）边跨：
恒载：
Mg=gl2/12=45.51×5.52/12=117.98
活荷载：
Mg=ql2/12=46.8×2.72/12=28.43
（2）中跨：
恒载：
Mg=gl2/12=31.22×5.52/12=78.70
活荷载：
Mg=ql2/12=28.08×2.72/12=17.06
2、弯矩分配系数：
结点A1
结点B1
μA1A0
μA1A2
μA1B1
μB1A1
μB1B0
μB1B2
μB1C1
0.39
0.43
0.18
0.16
0.36
0.39
0.09
3、求弯矩：
（1）恒载：
（2）活荷载：
A、布置在边跨
B、布置在中跨
C、布置在一侧边跨和中跨：
（4）弯矩调幅
考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（本例为现浇框架，取调幅系数取0.9），并将所减少的弯矩的平均值加到矿中正弯矩上，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。
竖向荷载作用下框架内力汇总如下：
（跨中弯矩按M中=M0-（M1+M2）/2计算）
竖向荷载作用下框架内力汇总如表
二、梁端剪力和柱轴力的计算：
1、恒载作用下：
荷载引起的剪力：
例：
第6层：
VA=VB=gL/2-（M2-M1）/L=38.46×5.5/2-（121.93-102.67）/5.5=109.24KN
VB=VC=37.62×2.7/2=50.79KN
本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。
荷载引起的剪力：
例：
第6层：
A柱：
N顶=110.68KN
柱重：
0.55×0.55×3×25=22.69KN
N底=N顶+22.69=133.47KN
B柱：
N顶=94.21，N底=94.21+22.69=117.03KN
恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
层次
荷载引起的剪力
柱轴力
AB跨
BC跨
A柱
B柱
VA=VB
VB=VC
N顶
N底
N顶
N底
6
109.24
50.79
110.68
133.37
94.21
116.90
5
129.01
42.15
287.94
310.63
406.38
429.07
4
129.01
42.15
465.20
487.89
718.55
741.24
3
129.01
42.15
642.46
665.15
1030.72
1053.41
2
129.01
42.15
819.72
842.41
1342.89
1365.58
1
129.01
42.15
996.98
1024.21
1655.06
1682.29
2、活载作用下：
例：
第6层：
荷载引起的剪力：
AB跨：
VA=VB=13.61×5.5/2=37.42KN
BC跨：
VB=VC=13.61×2.7/2=18.37KN
A柱：
N顶=N底=37.46KN
B柱：
N顶=N底=55.79KN
活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
层次
荷载引起的剪力
柱轴力
AB跨
BC跨
A柱
B柱
VA=VB
VB=VC
N顶=N底
N顶=N底
6
37.42
18.37
37.42
55.79
5
128.7
37.91
184.49
222.40
4
128.7
37.91
313.19
389.01
3
128.7
37.91
441.89
555.61
2
128.7
37.91
570.59
722.22
1
128.7
37.91
699.29
888.83
3、框架剪力及轴力计算
框架剪力及轴力计算值由恒荷载引起的剪力和最不利活荷载位置引起的剪力相叠加。
梁端剪力及柱轴力（KN）
层次
荷载引起的剪力
柱轴力
AB跨
BC跨
A柱
B柱
VA=VB
VB=VC
N顶
N底
N顶
N底
6
146.66
69.16
148.10
170.79
150.00
172.69
5
257.71
80.06
472.43
495.12
628.78
651.47
4
257.71
80.06
778.39
801.08
1107.56
1130.25
3
257.71
80.06
1084.35
978.34
1582.33
1609.02
2
257.71
80.06
1390.31
1413.00
2065.11
2087.8
1
257.71
80.06
1696.27
1723.50
2543.89
2566.58
三、框架柱控制截面内力计算：
1、控制截面弯矩
取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果如下表所示。
2、控制截面轴力
柱的控制截面轴向力，可不计梁的连续性的影响，近似地按负荷面积进行计算。
柱底最大轴力=控制截面以上各层间柱自重+控制截面以上各层间纵梁及纵墙自重+屋面横梁反力+控制截面以上标准层横梁反力。
根据柱弯矩最大时活荷载最不利布置，可求出对应的轴向力。
竖向荷载作用下框架柱控制截面弯矩计算表
第五部分：
水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
一、风荷载计算
风压标准值计算公式为W=βz.μs.μz.W0
因结构高度H＜30m，可取βz＝1.0；
风载体形系数μ，迎风面为+0.8，背风面为-0.5，因此取μs=0.8+0.5=1.3;
风压高度变化系数μz可查荷载规范（本工程地面粗糙度类别为C类）
将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表：
风荷载计算表
层次
βz
μs
Z（m）
μz
W0（K0.4N/m）
A（m2）
Pw（kN）
6
1.0
1.3
18.6
0.91
0.4
21.6
10.22
5
1.0
1.3
15.6
0.85
0.4
21.6
9.55
4
1.0
1.3
12.6
0.78
0.4
21.6
8.76
3
1.0
1.3
9.6
0.70
0.4
21.6
7.86
2
1.0
1.3
6.6
0.59
0.4
21.6
6.63
1
1.0
1.3
3.6
0.39
0.4
25.92
5.26
二、框架柱的修正侧移刚度D见下表
框架柱修正侧移刚度D的计算表
三、风荷载作用下的内力计算
1、风荷载作用下的框架弯矩计算见下表
框架柱的剪力及柱端弯矩计算表
Fi（kn）
Vj（kn）
边柱
中柱
10.22
10.22
V=0.47/2（0.47+0.75）×10.22=0.193×10.22=1.97KN
V=0.75/2（0.47+0.75）×10.22=0.807×10.22=3.14KN
9.55
K=0.37,y0=0.185,y1=y2=0
K=0.80,y0=0.35,y1=y2=0
M底=1.97×3.0×0.185=1.09KN·m
M底=3.14×3.0×0.35=3.30KN·m
8.76
M顶=1.97×3.0×0.815=4.82KN·m
M顶=3.14×3.0×0.65=6.13KN·m
19.77
V=0.193×19.77=3.82KN
V=0.807×19.77=15.95KN
K=0.37,y0=0.335,y1=y2=y3=0
K=0.80,y0=0.4,y1=y2=y3=0
M底=3.82×3.0×0.335=3.84KN·m
M底=3.14×3.0×0.4=3.77KN·m
7.86
M顶=3.82×3.0×0.665=7.62KN·m
M顶=3.14×3.0×0.6=5.65KN·m
28.53
V=0.193×28.53=5.51KN
V=0.807×28.53=23.02KN
K=0.37,y0=0.4,y1=y2=y3=0
K=0.80,y0=0.45,y1=y2=y3=0
M底=5.51×3.0×0.4=6.61KN·m
M底=23.02×3.0×0.45=31.08KN·m
6.63
M顶=5.51×3.0×0.6=9.92KN·m
M顶=23.02×3.0×0.55=37.98KN·m
36.39
V=0.193×36.39=7.02KN
V=0.807×36.39=29.37KN
K=0.37,y0=0.45,y1=y2=y3=0
K=0.80,y0=0.45,y1=y2=y3=0
M底=7.02×3.0×0.45=9.48KN·m
M底=29.37×3.0×0.45=39.65KN·m
5.26
M顶=7.02×3.0×0.55=11.58KN·m
M顶=29.37×3.0×0.55=48.46KN·m
43.02
V=0.193×43.02=8.30KN
V=0.807×43.02=34.72KN
K=0.37,y0=0.55,y1=y2=y3=0
K=0.80,y0=0.5,y1=y2=y3=0
M底=8.3×3.0×0.55=13.70KN·m
M底=34.72×3.0×0.5=52.08KN·m
M顶=8.3×3.0×0.45=11.21KN·m
M顶=34.72×3.0×0.5=52.08KN·m
48.28
V=0.193×48.28=9.32KN
V=0.807×48.28=38.96KN
K=0.45,y0=0.775,y1=y2=0
K=0.67,y0=0.7,y1=y2=0
M底=9.32×3.6×0.775=26.00KN·m
M底=38.96×3.6×0.7=98.18KN·m
M顶=9.32×3.6×0.225=7.55KN·m
M顶=38.96×3.6×0.3=42.08KN·m
2、求各梁梁端弯矩，计算结果见下表
风荷载引起的梁端弯矩计算表（KN·m）
层次
梁端
AiBi
BiAi
BiCi
六
4.82
2.84/（2.84+2.22）×6.13=3.44
2.22/（2.84+2.22）×6.13=2.69
五
1.09+7.62=8.71
0.56×（3.3+5.65）=5.01
0.44×（3.3+5.65）=3.94
四
3.84+9.92=13.76
0.56×（3.77+37.98）=23.38
0.44×（3.77+37.98）=18.37
三
6.61+11.58=18.19
0.56×（31.08+48.46）=44.54
0.44×（31.08+48.46）=35.00
二
9.48+11.21=20.69
0.56×（39.65+52.08）=51.37
0.44×（39.65+52.08）=40.36
一
13.7+7.55=21.25
0.56×（52.08+42.08）=52.73
0.44×（52.08+42.08）=41.43
3、绘制弯矩图
4、风荷载引起的梁端剪力和柱的轴力计算见下表
层次
梁端剪力（Kn）
柱轴力（kn）
5.5m跨
2.7m跨
边柱
中柱
屋面
（4.82+3.44）/5.5=1.50
2.69×2/2.7=1.99
-1.5
1.5-1.99=-0.49
6
（8.71+5.01）/5.5=2.49
3.94×2/2.7=2.92
-1.5-2.49=-3.99
-0.49+2.49-2.92=-0.92
5
（13.76+23.38）/5.5=6.75
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