某工矿企业的行政办公大楼设计毕业设计计算书.doc

题 目：某工矿企业的行政办公大楼设计 目录摘要31 建筑设计说明41.1、工程概况41.2、技术条件42 框架结构设计计算42.1结构布置及基本构件的确定42.1.2截面尺寸估算52.1.3、基础的选用62.1.4结构计算简图62.2重力荷载计算72.2.1屋面及楼面的永久荷载标准值72.2.2屋面及楼面可变荷载标准值72.2.3梁柱重力荷载的计算72.2.4墙重力荷载的计算82.3、线刚度计算122.4、竖向荷载作用下框架结构的内力计算122.4.1计算单元122.4.2 竖向恒荷载计算132.4.3活荷内力计算162.4.4重力荷载代表值计算222.5、内力组合242.6、截面设计242.6.1、承载力抗力调整系数242.6.2、梁的正截面设计252.6.3、梁的斜截面强度计算302.6.4、框架柱设计312.7双向板的设计362.7.1荷载的计算362.7.2截面设计382.8、基础设计402.8.1 基本资料402.8.2确定基础底面尺寸402.8.3 确定基础高度412.8.4 基础配筋412.9、楼梯设计40参考文献:44摘 要本工程为某工矿企业的行政办公大楼建筑及结构设计。主楼标高15.0m。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算考虑以下三种荷载作用，即水平荷载作用下的内力，竖向荷载作用下的内力及重力荷载代表值值作用下的内力。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。关键词： 框架；办公楼，结构设计； AbstractThis works for architectural and structural design of the administrative office building of an industrial and mining enterprises. The main building elevation 15.0m. The structural design of the project using the framework of the structure, the structure analysis calculate the load-bearing horizontal framework. Internal force calculation consider the following three loads, horizontal loads, internal forces, internal forces under the vertical loads and gravity loads representing the value of the value under the internal forces. During the cross-sectional seismic design, column calculated according to the biasing member To ensure ductile frame strong shear weak bending, weak beam, the strong node Weak member strong anchoring the design principles, and to meet the structural requirements.Keywords: frame; office, structure design;1 建筑设计说明1.1、工程概况本工程为四层某工矿企业的行政办公大楼，框架结构，建筑物安全等级别为二级，结构重要性系数为1.0，结构设计基准期50年，填充墙采用加气混凝土砌块砌筑，地基基础设计等级为丙级，施工质量控制等级为B级。1.2、技术条件：1、风向：该地区主导风向为东南风，基本风压为0.50KN/m2,地面粗糙度为B类。基本雪压为0.40KN/m2，屋面活载0.50KN/m2，楼面活载2.50KN/m2。2、气温：属季风副热带湿润气候，全年气温为15.8，最高月平均气温 31.7，最低月平均气温 2.5。3、耐火等级：一级。4、场地与环境：本工程位于安徽省某市，拟建综合楼场地平坦，周边环境宽松，地面标高为35.235.0m。5、工程地质：根据地质堪察报告及钻孔实测结果，土层情况为一层是人工填土，平均厚度0.5M左右，层底标高在34.50M以上，地基承载力标准值为16KN/m2；第二层是亚粘土，平均厚度0.6M左右，层底标高在33.40M以上，地基承载力标准值为200KN/m2；第三层是粘土，平均厚度6M左右，层底标高在27.0-28.0M，地基承载力标准值为250KN/m2；地下水位在32.85-32.6M之间，对砼无侵蚀作用。6、抗震设防：该地区为六度设防，不考虑抗震设防。2 框架结构设计计算2.1结构布置及基本构件的确定2.1.1柱网布置 主体共四层，层高3.4米；填充墙：内外墙厚240mm，采用粘土多孔砖砌筑。图2.1 柱网布置图1:1002.1.2截面尺寸估算楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构。（1）现浇混凝土板（多跨连续板），取板厚h100mm1/40l=1/403600=90mm。现浇凝土双向板的最小厚度80mm。所以取h=100mm。框架梁（主梁）工程经验估算（梁高、宽）AB、CD 跨 l=6000mm 取h=1/106000=600mm,b=(1/21/3)h=240mmBC 跨 l=2100mm 取 h=1/11l=1/117200650mm b=(1/21/3)h=240mm表1.1 梁截面尺寸（）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度横梁（bh）纵梁（bh）AB、CD跨度BC跨度2-4C302406002405002406501C352406002405002406502). 次梁层次混凝土强度AB、CD跨（bh）2-4C302405001C352405002.1.2.3.框架柱尺寸估算混凝土 C35 fc=16.7N/2 ft=1.57N/ 2 C30 fc=14.3N/ 2 ft=1.43N/ 2B1/153000=200mm hc=(12)b=200400mm各层的重力荷载代表值q=12KN/(轻质框架隔墙)（1）由柱网布置图可知底层边柱、中柱的负荷面积分别为7.23 m2 ,7.24.35m2。由式 c=Nc/fcbhcc 式中 Nc=1.25CN N=qAn 注 ： C: 边柱 :C=1.1,中柱：C=1.0，角柱 ：C=1.2 ： 七度地区=1.05 八度地区 =1.1表2.1框架柱轴压比限值结构体系抗震等级一级二级三级框架结构0.70.80.9框架-剪力墙结构、筒体结构0.750.850.95部分框支剪力墙结构0.60.7-则：边柱c=1.251.01.11210007.234/16.7Ac0.9 则 Ac948502中柱c=1.251.11.11210007.24.354/16.7Ac0.9 则Ac151286 2若柱取为方形，则边柱和中柱截面高度分别为468mm 和489mm根据以上计算结果并综合考虑抗风、抗震因素，确定柱截面尺寸:1-4层柱： 500500mm2.1.3、基础的选用 选用柱下独立基础 ,采用C20混凝土,基础埋深1.5m。结构平面布置图如（图1.1），框架结构计算简图如（图1.2）。取柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-4层柱高度即为层高，取3.4m，底层柱高从基础顶面取至一层板底，即h1=3.4+0.2+0.45=4.35m，其中3.4m为底层层高，室内外高差0.45m，从基础顶面到室外地坪为0.2m。2.1.4结构计算简图 取横向一榀框架（3轴线处的） 图2.1横向框架结构计算简图2.2重力荷载计算2.2.1屋面及楼面的永久荷载标准值恒荷 1）屋面 防水层（二毡三油） 0.35kN/ 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 20KN/m30.02=0.4kN/ 1:6水泥焦渣最底处30，2%坡 14KN/m30.03=0.42 kN/ 铺聚苯乙烯泡沫塑料板保温层100 0.50.1=0.05 kN/ 混凝土板100厚 25 KN/m30.1=2.5 kN/ 合计 3.72 kN/ 2）24层搂面（预制磨石楼面） 25厚预制磨石楼面 0.65KN/m30.025=0.02 kN/ 撒素水泥面20厚 16 KN/m30.02=0.32 kN/ 30厚1:4干硬性水泥砂浆找平20 KN/m30.03=0.6 kN/ 钢筋混凝土楼板 25 KN/m30.1=2.5 kN/ 合计 3.44 kN/ 2.2.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值 2.0 kN/楼面活荷载标准值 2.0 kN/屋面雪荷载标准值Sk=rS=1.00.3=0.3 kN/2.2.3梁柱重力荷载的计算表2.2 梁柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m(/kN/m)g(kN/m)l/mnG(kN)G(kN)1-4边 横 梁 0.240.6 253.65.5516319.682529.6中 横 梁0.240.52532.25856.4次梁0.240.5 2535.7614241.92纵梁0.240.65 253.96.7528737.1底层 柱0.50.5255.06254.3532639.92-4柱0.50.5 255.06253.432534.6注:（1）:g表示单位长度重力荷载；n为构件数量。 （2）梁长度取净长，柱长度取层高。2.2.4墙重力荷载的计算采用粘土多孔砖=5.5 kN/m 外乳胶漆 0.5 kN/内抹灰 =17 kN/ m内墙240 5.50.24+170.022=2 kN/外墙240 5.50.24+170.02+0.5=2.16 kN/2.3、线刚度计算表2.3 横梁线刚度计算表类别层次EEA边横梁13.152406004.3255501.36080.45362-43.02406004.3255501.2960.432走道梁13.152405002.522500.78750.414 2-43.02405002.522500.750.36表2.4 柱线刚度计算表层次E EA 143503.155005003.4171.07640.63792-434003.05005003.4171.02510.60752.4、竖向荷载作用下框架结构的内力计算2.4.1计算单元取3轴线处的横向框架计算 计算单元宽7200mm由于房间布置次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如下图阴影所示：计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于节点上。 图5.1横向框架计算单元2.5.2 竖向恒荷载计算 1)顶层恒载 顶层女儿墙的计算p=5.50.20.97.2=3.96kN1 /代表横梁均布荷载（自重）=3.6 /=32 / 分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 =3.723.6=13.492 /=3.722.1=7.812图5.2各层梁上作用的恒载图5.3各层梁上作用的活载3 把梯形荷载折算成均布荷载 A-B轴线(或C-D轴线) l=1.8 则=0.3折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.3+0.3）13.492=11.343折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.5+0.5）10.044=6.2775边横梁q=+=0.55+3.6+11.343=15.493 中横梁q=+/+=0.55+3+6.2775=9.8275 4集中力的计算 P、 P分别为纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括板重、纵梁重、次梁自重、女儿墙重。 板的自重：P处1/23.61.82+（6+2.1）1.81/23.72=51.2244kN 纵梁自重：3.97.2=28.08 kN 次梁自重：36/2=9 kN 女儿墙重：0.557.2=3.96kNP=51.2244+28.08+9+3.96=92.2644kNP=51.2244+28.08+9+(2.1/22+1/22.11.35)3.72=112.5994kN2)1-3层恒载1 =3.6 /=32 / 分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 =3.443.6=12.384 /=3.442.1=7.2243 把梯形荷载折算成均布荷载折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.3+0.3）12.384=10.48923折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.5+0.5）7.224=4.5154墙作用于横梁的均布荷载q=5.50.243.=4.356边横梁q=+ q=3.6+10.48923+4.356=18.45523中横梁q=/+ q=3+4.515+4.356=13.1555集中力的计算P、P分别为纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括板重、纵梁重、次梁自重、墙重。板的自重： P处1/23.61.82+（6+2.4）1.81/23.44=48.2976kN 纵梁自重： 3.97.2=28.08 kN 次梁自重： 36/2=9 kN 墙重: P处 2.16(7.2-0.45)+2（6 -0.45）/2 （3.4-0.6）=54.351 kN P处 2（7.2-0.45）+（6-0.45）/2 （3.4-0.6）=51.435 kN 柱： 250.50.5（3.4-0.6）= 16.075 kN P= 48.2976+28.08+9+54.351+13.66875=153.49735 kNP=48.2976+28.08+9+(2.1/22+1/22.11.05)3.44+51.435+13.66875=246.619 kN3）竖向框架内力计算图5.4竖向恒荷载作用下弯矩图 图5.5竖向荷载作用下剪力图 图5.6竖向恒荷载作用下轴力图2.4.3活荷内力计算2.5.3.1活荷载作用于A-B跨1） 1屋面活荷载时=3.62.0=7.2 折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.3+0.3）7.2=6.0984P=1/23.61.82+（6+2.4）1.81/22.0=28.08 kN2同理雪荷时=3.60.3=1.08折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.3+0.3）1.08=0.91476 P=1/23.61.82+（6+2.4）1.81/20.3=4.212kN2）楼面活荷载时=3.62.0=7.2折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.3+0.3）7.2=6.0984P=1/23.61.82+（6+2.4）1.81/22.0=28.08 1） 内力图图5.7活荷载作用A-B跨弯矩图图5.8活荷载作用A-B跨剪力图图5.9活荷载作用A-B跨轴力图2.4.3.2活荷载作用于B-C跨1）/=2.12.0=4.2折算成均布后为=（1-2+）=5/84.2=3.01875P=(2.1/22+1/22.11.05)2.0=20.626 kN 2）内力图图5.10活荷载作用B-C跨弯矩图图5.11活荷载作用B-C跨剪力图图5.12活荷载作用B-C跨轴力图同理雪荷时=2.10.3=0.63折算成均布后为=（1-2+）=（1-20.5+0.5）0.63=0.39375P=(2.1/22+1/22.11.05)0.3=2.786 kN2.4.3.4 活荷载C-D跨图5.13活荷载作用C-D跨弯矩图图5.14活荷载作用C-D跨剪力图图5.15活荷载作用C-D跨轴力图2.4.4重力荷载代表值计算2.4.4.1荷载计算1）顶层边横梁q=恒+0.5活=15.493+0.51.08=16.033中横梁q=恒+0.5活=9.8275+0.50.50625=10.081 集中力P=恒+0.5活=92.2644+0.54.212=94.3704kN 集中力P=恒+0.5活=117.5994+0.5（4.212+2.916）=121.1634 kN2）1-3层 边横梁q=恒+0.5活=18.45523+0.56.0984=21.50443中横梁q=恒+0.5活=13.155+0.53.475=14.8435集中力P=恒+0.5活=153.49735+0.528.08 =167.43735 集中力P=恒+0.5活=189.36595+0.5（28.08+19.44）=246.619 2.4.4.2重力荷载代表值作用下内力图图5.16重力荷载代表值作用下弯矩图图5.17重力荷载代表值作用下剪力图图5.18重力荷载代表值作用下轴力图2.5、内力组合内力组合所用数据均来自求解器计算结果，如下表所示表2.5.1框架梁内力组合楼层截面位置内力屋 面活荷载左震右震左震右震4AM-65.89-7.1487.62-87.6222.92-167.66-89.06150.27V68.105.33-17.0317.0353.3691.089.18B 左M-116.69-7.68-45.2145.21-152.56-72.98-150.78V81.125.4717.03-17.03104.3566.71105.00B 右M- 91.54-2.0845.21-45.21-44.47-144.39-112.76136.68V81.125.47-11.5911.59-72.7398.34105.001AM-65.06-29.74268.19-268.19214.82-364.29-119.71248.75V58.1125.41-62.7462.742.90141.56105.31B 左M-94.34-42.13-221.16221.16-362.09126.67-172.19V65.6128.5962.74-62.74150.8312.18118.76B 右M-73.6-30.14221.16待添加的隐藏文字内容1-221.16153.94-334.83-130.52192.34V65.6128.59-56.7156.7118.84144.17118.76注： 梁中弯矩以下侧受拉为正；梁中剪力以向上为正。 和 分别为 AB 和 BC 跨间最大正弯矩。表中 为抗震承载力调整系数，对于梁受弯取 0.75 ，受剪取 0.85 。考虑到荷载的效应，取用轴力较大的荷载进行计算。表2.5.2 横向框架柱内力组合楼面截面位置内力屋面均布活载左震右震左震右震4柱顶M-17.06-2.08-90.4390.43-118.3981.46-23.39N214.1614.18-17.0317.03206.86244.49276.84柱底M9.884.0162.84- 62.8481.56-57.3217.47N254.6614.18-17.0317.03248.17285.80325.443柱顶M-4.97-5.37-158.62158.62-183.08167.47-13.48N428.4687.92-53.353.3342.66540.76637.24柱底M5.924.71129.78-129.78151.85-134.9713.70N468.9687.92-53.353.3464.28582.07685.842柱顶M-8.12-5.07-159.98159.98-187.65165.91-16.84N642.9161.62-112.58112.58613.78862.59997.75柱底M9.366.11198.98-198.98232.54-207.2119.79N683.4161.62-112.58112.58655.09903.891046.351柱顶M-4.66-3.13-246.34246.34-278.56265.86-9.97N858.86234.82-175.32175.32802.071189.521359.38柱底M2.331.57301.08-301.08395.14-329.524.99N899.36234.82-175.32175.32843.381230.831407.98左震荷载组合 时的 M 和 N无震荷载组合时 M 和 N 左震荷载组合 时 M 和 N 注： 柱中弯矩以左侧受拉为正；柱中轴力，以受压为正。柱 取 0.80 。 表3.12 横向框架柱剪力组合 楼层屋面 均布活荷载左震右震左 震右 震45.971.3517.03-17.0325.6-12.049.0532.422.2436.27-36.2751.40-42.906.0423.892.4859.28-59.2870.74-60.278.1411.150.7762.74-62.7470.89-67.762.462.6、截面设计 2.6.1、承载力抗力调整系数考虑地震作用时,结构构件的截面设计采用下面的表达式:式中 -承载力抗震调整系数 取值见表 S-地震作用效应或地震作用效应与其它荷载效应的基本组合 R结构构件的组合注意在截面配筋时,组合表中与地震力组合的内力均应乘以后再与静力组合的内力进行比较,挑选出最不利内力，承载力抗震调整系数 =0.8表7.1承载力调整系数. 材料 结构构件受力状态 钢筋混凝土 梁受弯 0.75轴压比小于0.15的柱 偏压 0.75轴压比不小于0.15的柱 偏压0.80 抗震墙 偏压 0.85 各类构件 受剪 偏拉 0.852.6.2、梁的正截面设计2.6.2.1控制截面确定以 第一层梁为例 控制截面的内力如右图所示 M单位 V单位混凝土强度等级C35 fc=16.7N/m,纵筋为HRB335 =300N/m箍筋为HPB235 =210N/m2.6.2.2梁端弯矩计算1）梁的支座截面考虑了柱支座宽度的影响,按支座边缘截面的弯矩计算其值 =M- 柱边剪力: =V-q2) 0.5(g+p)边跨 0.5(g+p)= 0.5(18.45523+6.0984)=55.24567 中跨 0.5(g+p)= 0.5(13.155+3) =5.5659 3)柱边弯矩A截面=V-q=112.11-(18.45523+6.0984)=105.972=M-=213.496-125.184=182.2=0.75182.2=136.65B左截面=V-q=98.83 -(18.45523+6.0984)=92.6916 =M-=173.17-92.6916 =141.64 =0.75141.64=106.23 B右截面=V-q=98.83-(13.155+3)=94.79 =M-=214.7-94.79=191 =0.75191=143.25 2.6.2.3求跨中弯矩 求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。由图5.6可得：由图5.6可得： 若，说明xl,其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值，若，说明xl，则，若VA0,则同理可求得均布荷载作用下的计算公式，如图5.7所示。，=1.2（3.6+22.1）=9.36kN/m =1.2（12.384+0.57.2）=19.181kN/m左震：=1.3116.1+1.2(-49.72)=84.722 =1.3101.32+1.252.23=200.632 =-=-47.559>0 =22.961- =22.961-34.1<0=84.722 =0.75105.782=63.5415 右震：=1.3114.7+1.249.72=216.358 =1.3100.42+1.2(-52.23)=67.87 =-= 23.149kN>0=23.149-1/2(29.36+19.18)0.36 =-22.3510 =216.358 =0.75216.358=162.2685 BC跨=1.23=3.6kN/m =1.27.244=8.693kN/m左震：=1.3120.96+1.2(-13.27)=141.324 =1.3119.84+1.213.27=171.72 =-=-214.752<0=141.324 =0.75141.324=105.993右震：=1.3119.84+1.213.27=171.72 =1.3120.9+1.2(-13.27)=136.41 =-=-138.385<0=171.72 =0.75173.64=128.79 2.6.2.4配筋计算 对于第一层AB跨：1）当梁下部受拉时，按T形截面设计；支座处，梁上部受拉时，按矩形截面设计.翼缘计算宽度当按跨度计算时，=5.55/3=1.85m;按梁间距考虑时，=b+=240+3400=3540mm,按翼缘厚度考虑时，=h-=600-35=565mm,/ =100/565=0.177>0.1,此种情况不起控制作用，故取=2000mm梁内纵筋为HRB335 =300N/m 混凝土上册查得=0.55下部跨中截面按单筋T形截面计算。( -/2)=1.016.72000100(565-100/2)=1720.1kNm>162.2685 属第一T形截面 =0.0152=1-=1-=0.0153=0.55=0.985=971.92 mm2选筋 实配418（1017 mm2）=0.74% 根据混凝土规范11.3.6>0.2% 同时>0.45/=0.24%BC跨跨中按AB跨计算方法计算，下部跨中截面按单筋T形截面计算。( -/2)=1.016.72000100(465-100/2)=1386.1>128.79属第一T形截面 =0.017=1-=1-=0.0174=0.55=0.99=932 mm2选筋 实配418（1017 mm2）=0.73% 根据混凝土规范11.3.6>0.2% 同时>0.45/=0.24%3）支座A处上部按矩形,将下部跨间218伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋=0.0854=1-=0.0894=0.55=0.953=900.8 mm2选用218+216受拉区As=911mm2=911/300565=0.61%根据混凝土规范11.3.6>0.25%同时>0.55/=0.29%支座B处按矩形，=0.1173=1-=0.1913=0.55=0.9374=1212.02 mm2选用420受拉区As=1256mm2=1030/300565=0.61% 根据混凝土规范11.3.6>0.25%同时>0.55/=0.29%2.6.3、梁的斜截面强度计算2.7.3.1内力调整1）抗震设计时，为防止梁在弯曲破坏前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力设计值进行调整如下：V=( +)/+其中： -剪力增大系数 根据混凝土规范11.3.2 对三级框架=1.1-梁的净跨 对第一层梁 AB跨=5.55m BC跨=1.95m-梁在重力荷载代表值作用下按简支梁计算得梁端截面剪力设计值=1.2(+0.5)1/2对第一层AB梁 =1.2（18.45523+0.56.0948）1/25.55=71.6 BC梁 =1.2（13.155+0.53）1/21.95=19.78、分别为梁的左右端顺时针方向或逆时针方向截面组合的弯矩值AB跨 顺时针=113.82、 =-216.25 逆时针 =-226.63、=102.3BC跨 顺时针=110.76、 =-143.75 逆时针 =-143.75 、=110.76 计算中+取顺时针和逆时针较大者AB跨 +=113.82+216.25=330.07>226.63+102.3=328.93 BC跨 +=110.76+143.75=254.51 =1.1226.3/5.55+71.6=116.4=1.1213.6/1.95+19.78=140.27=0.85116.4=98.94 =0.85140.27=119.232.6.3.2配筋计算 1）AB跨=98.94 kN<=0.251.016.7300565=566.13，故截面满足根据混凝土规范11.3.4尺寸要求。梁端加密区箍筋取双肢f8100，箍筋用HPB235级钢筋（ ），则 =0.421.67300565+1.25210101/100565=267.48117.55=250.3/