【正文】 Office Building Structure Design 專 業(yè) 土 木 工 程 姓 名 劉 大 力 年 級 2022 級土 A1016 指導(dǎo)教師 孔 福 才 二零一四年五月 摘 要 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是東鄉(xiāng)一中辦公樓建筑框架設(shè)計(jì)，包括計(jì)算書一份和圖紙一份兩部分，圖紙包括建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖。辦公樓的縱向長度為 ，橫向長度為 。計(jì)算書包括以下幾個主要部分：1 荷載計(jì)算、梁、柱的尺寸確定，這一部分主要是要選對跨度尺寸，不要選縱向跨度來計(jì)算橫梁的尺寸。3 風(fēng)荷載與地震作用內(nèi)力的計(jì)算，這部分主要采用 D值法計(jì)算，這部分主要是反彎點(diǎn)的位置計(jì)算要準(zhǔn)確，算出彎矩，畫出彎矩圖，再根據(jù)彎矩算出剪力，計(jì)算軸力。5 內(nèi)力組合，選出最不利組合。7 基礎(chǔ)的配筋計(jì)算。在畫圖時特別要注重方法，先在草稿紙上畫好草圖，先畫定位軸線，然后布置好柱，再畫墻，窗，門。各種不同構(gòu)件用不同的顏色進(jìn)行畫，這樣看圖就一目了然。布置合理，沒有什么不太合理的地方。結(jié)構(gòu)施工圖是運(yùn)用 PKPM軟件計(jì)算出來的?？傊m用、安全、耐久、經(jīng)濟(jì)是本設(shè)計(jì)的原則，同時嚴(yán)格遵守學(xué)校辦公樓設(shè)計(jì)規(guī)范。二、工程概況：該辦公樓為五層鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)體系，建筑面積約 4000m2，采用室內(nèi) 樓梯使用年限為 50年。（2）相對濕度：75%。 (4) 雨雪條件：年降雨量 。四、材料使用：（1） 混凝土：梁柱板均采用 C30混凝土（2）鋼筋：縱向受力鋼筋采用熱軋鋼筋 HRB335，其余采用熱軋鋼筋 HRB235（3） 墻體： ①、外墻全部使用 240mm厚的灰砂磚， =18kN/m3,一側(cè)為 20mm的厚抹灰層， ?=17kN/m2，一側(cè)墻體為水刷石墻面， =；? ②、隔墻使用 240mm厚的灰砂磚， =18kN/m3,兩側(cè)均為 20mm厚的抹灰層。（4）門窗類型：大門均為玻璃門， =，辦公室均為木門， =；窗?戶均為鋁合金窗， =。（2）樓面：使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，板厚為 120mm。 2 建筑設(shè)計(jì) 建筑平面設(shè)計(jì)（1） 、主要功能房間布局：會議室，休息室，辦公室，另有樓梯間，廁所，儲藏室等。②、走廊的兩側(cè)，由于考慮到要有很好的采光要求，所以各開有一個鋁合金的推拉窗。 建筑立面設(shè)計(jì)本辦公樓建筑采用了對稱設(shè)計(jì)，大廳基本設(shè)置于建筑的中軸線中間，走廊設(shè)置在建筑物的中間。該立面圖中表示了立面上門窗位置、形式、雨水管、雨篷等的位置。 建筑剖面設(shè)計(jì)（1）建筑物高度尺寸的確定該建筑物為 5 層，各層均為 。 屋面做法 防水層（剛性）：30 厚 C20 細(xì)石混凝土 防水層（柔性）：三氈四油上面鋪小石子 找平層：15 厚水泥砂漿 找坡層：40 厚水泥石灰焦渣砂漿找坡 保溫層：80 厚礦渣水泥 結(jié)構(gòu)層：120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 抹灰層：10 厚混合砂漿 3 樓面做法 （1） 、標(biāo)準(zhǔn)層樓面：大理石面層 20厚 1：3 干硬性水泥砂漿 結(jié)構(gòu)層：120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 抹灰層：10 厚混合砂漿（2） 、衛(wèi)生間樓面：2厚水泥砂漿貼 10厚 300 300防滑地磚 20厚水泥細(xì)砂漿面層 30厚水泥砂漿找坡 15厚水泥砂漿找平 結(jié)構(gòu)層：120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 抹灰層：10 厚混合砂漿 4 第二章 結(jié)構(gòu)布置及有關(guān)尺寸的初步估算 結(jié)構(gòu)布置及梁,柱截面尺寸的初選 結(jié)構(gòu)選型 根據(jù)建筑辦公樓的要求，為使平面布置靈活，獲得較大的使用空間，本結(jié)構(gòu)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，屋面結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土肋型屋蓋剛?cè)嵝越Y(jié)合的屋面，板厚120mm。樓梯結(jié)構(gòu)，采用混凝土板式樓梯。(2)柱截面 考慮地震作用組合的各種結(jié)構(gòu)類型，采用軸壓比來估算柱的截面尺寸，按下式計(jì)算： 公式（21）iAGN?? 式中： ：為考慮地震作用組合后柱軸力壓力增大系數(shù)，邊柱取 ，等跨內(nèi)柱取 ,不等 ?跨取 ； : 為按照簡支狀態(tài)計(jì)算柱的承載面積；A ：在單位面積上的重力荷載代表值，近似取近視取 12 15KN/ 。?23c ?????NA 故將框架柱的尺寸確定為 bh=500mm500mm。將基礎(chǔ)距離室外地坪的高度設(shè)為 ，室內(nèi)外高差為 ，所以底層的柱子高 度為 h=++=，其余各層柱高從樓面算到上一層樓面，所以都是 ,于是框架的計(jì)算見圖為下圖 22表示。/Nm：bh=300 mm500mm梁自重： 25 =：柱尺寸：bh=500 mm500 mm柱自重： 25 =抹灰層：10 厚混合砂漿： 417 = 合計(jì)： /k 9：標(biāo)準(zhǔn)層：墻體： （）18 =鋁合金窗： = 2Nm水刷石外墻面： （） = //水泥粉刷內(nèi)墻面： （） =合計(jì)： /底層：墻體： （）18 = 3/kNm/k鋁合金窗： = 2Nm水刷石外墻面： （） =水泥粉刷內(nèi)墻面： （） =合計(jì)： /：標(biāo)準(zhǔn)層：墻體： （）18 =水泥粉刷內(nèi)墻面： 2=合計(jì)： /k底層：墻體： （）18 = 3/kNm/k水泥粉刷內(nèi)墻面： 2= 2合計(jì)： /k：女兒墻使用 240mm厚的蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊， =，兩側(cè)均為 20mm?厚的抹灰，墻高設(shè)計(jì)為 900mm，另外上面為 100厚混凝土蓋頂。為考慮這一有利的作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩的時候，對于中框架取 I=2 Io（I o為梁的截面慣性矩） ，邊跨梁 I= Io 公式（31）30/12Ibh?梁采用 C30混凝土，查表的，其彈性模量 27/??i 邊 ＝EI/L= 72 ()/???中跨梁：i 中 ＝EI/L= 72 (.5)/.2???底層柱：i 底 ＝EI/L= ?????其余各層柱：i 上 ＝EI/L= ?令 i 上 ＝,則其余各桿件的相對線剛度為：i 邊 ＝ ??i 中 ＝ ..i 底 ＝ ?? 11則該框架的相對線剛度如下圖 31所示： 圖 31 框架梁柱的相對線剛度 結(jié)構(gòu)的橫向側(cè)移剛度計(jì)算底層： A、D 柱 ????K????m/kNB、C 柱 ??.?? ??D/k??????m/kN 12標(biāo)準(zhǔn)層： A、D 柱 .????KC? 4c???m/kNB、C 柱 ??????K???Dm/kN????/kN計(jì)算結(jié)果見下表 31：表 31 橫向側(cè)移剛度統(tǒng)計(jì)表層號 1 2 3 4 5∑D 13第四章 框架的風(fēng)荷載、地震荷載集中于各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值 Gi 地震荷載作用下的梁、柱、墻、門、窗重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 梁、柱、墻、門、窗重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值一、 表 41 梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值層次 構(gòu)件 b/mh/m ?/ 3mkN?li/mn Gi/ kN∑Gi/邊橫梁 25 14 中橫梁 25 7 次梁 25 12 縱梁 25 24 柱 25 28 邊橫梁 25 14 中橫梁 25 7 次梁 25 12 縱梁 25 24 ～5柱 25 28 二．墻自重外墻作法：全部使用 240mm厚的灰砂磚， =18kN/m3，,一側(cè)為 20mm的厚抹灰?層， =17kN/㎡ ，一 側(cè)墻體為水刷石墻面， =㎡。?所以內(nèi)墻的單位面積重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：18 +17 2=三．門窗單個重力荷載計(jì)算除大門為玻璃門 ，辦公室為木門2=? 2=0./Nm? 14窗：全部使用鋁合金玻璃窗 2=? 重力荷載代表值重力荷載代表值指該建筑物的相關(guān)構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。當(dāng)計(jì)算頂層時，可變荷載樓 面 活 荷 載取雪荷載，系數(shù)仍取 。結(jié)構(gòu)總的橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下： ? ? ??????G 查表得 ， ；3gTsmax?因?yàn)?， ，所以可不考慮頂部附加地震作用分15g?.??數(shù) 。?iu?h 表 44層次 NV/ki i/(m)D?/ui/mi= /iih5 7 3600 6104.?4 7 3600 53 7 3600 67.2 7 3600 81 7 4850 610.? 19由上表可知，該框架的最大層間位移角位于在第二層，其為 ＜[ /h]= 610.?iu?1/550，滿足要求。 22 第五章 地震荷載與風(fēng)荷載的內(nèi)力計(jì)算 水平地震荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算水平地震作用下的框架柱端彎矩使用 D值法計(jì)算。mk?Nk 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算通過以上計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，使用節(jié)點(diǎn)彎矩平衡的計(jì)算方法，由梁線剛度按其分配的方式計(jì)算粱端彎矩。 28 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算計(jì)算公式同地震荷載，具體計(jì)算結(jié)果見表 53：表中 M 的單位為 ，V 單位為 。計(jì)算公式也同地震荷載，具體計(jì)算過程及結(jié)果詳見表 54：表 54 邊 梁 走 道 梁 柱軸力層次 lbMrblbVlbMrblbV邊柱 N 中柱 N5 4 3 2 1 繪制內(nèi)力圖 (1)彎矩圖，風(fēng)荷載作用下的彎矩圖如下圖所示：表 53 邊 柱 中 柱層次 hi/mVi/ NkijD?/（N/mm） 1iiVKy 1biMui2iD2iVKy 2biMui5 4 3 2 1 29 圖 54 風(fēng)荷載作用下的框架彎矩圖 M（ ）kNm?（2）剪力圖 30 圖 55 風(fēng)荷載作用下的框架剪力圖 KN（3）軸力圖 31 根據(jù)梁端剪力可以求出框架柱在風(fēng)荷載作用下的軸力圖：