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某县烟草公司六层办公楼毕业设计与论文

编辑:admin    来源:毕业设计    作者:毕业论文

  本毕业设计编号为TuMu_015,有建筑施工图,结构施工图,计算书等组成
  内容:大样图,立面图,1-6楼平面图,楼梯剖面图,屋顶平面图,门窗样图,顶层结构图,基础和梁柱配筋图,楼梯结构,1-6层结构图,计算书(27302字)
  摘要:本设计为某县烟草公司办公楼,六层钢筋混凝土框架结构,建筑面积为5000m2左右,室外地坪至屋面板顶板的总高度为23.95m。
  本设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等。
  计算选取了一榀框架及其下的基础进行计算。计算内容包括梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算;恒载、活载及地震作用下梁端、柱端的弯矩及剪力计算;框架内力组合计算;梁、柱、楼梯、基础的配筋计算。
  因本建筑所处地质条件良好,地基土的承载力较高,故基础采用钢筋混凝土独立基础。另外,本设计的抗震设防烈度较高,因此在进行结构设计的过程中,经过了大量的抗震计算。
  关键词:
  钢筋混凝土 框架 线刚度 结构设计 地震烈度 弯矩 剪力 内力组合
  目  录
  第一部分、设计概况
  一 工程概况
  二 设计资料
  三 设计依据
  四 设计过程
  五 设计特点
  第二部分、结构设计计算书
  一 结构方案及布置
  二、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
  三 计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数
  (一)计算各层重力荷载代表值
  (二)刚度参数计算
  四 计算横向框架自振周期
  五 计算多遇地震烈度下横向框架的弹性地震作用
  六 多遇地震作用下结构层间弹性变形验算
  七 上述地震作用下结构内力分析
  (一)柱端剪力
  (二)柱的上下端弯矩
  (三)框架梁端弯矩
  (四)框架梁端剪力计算
  (五)框架柱的柱力计算
  八 竖向荷载作用下横向框架的内力分析
  (一)荷载及计算简图
  (二)框架弯矩计算
  (三)弯矩调幅
  九 荷载效应组合
  (一)、梁的支座弯矩和剪力
  (二)、梁跨中最大弯矩
  (三)、框架柱的内力组合
  十 按组合内力进行梁柱配筋计算
  (一)、框架梁
  (二)、框架柱
  十一 延性构造措施
  (一)、梁钢筋的设置要满足下列要求
  (二)、梁柱节点处钢筋的锚固
  十二 楼梯设计
  (一)斜板设计
  (二)平台板设计
  (三)平台梁设计
  十三 基础设计
  (一)构造要求
  (二)设计计算
  结论
  总结与体会
  谢词
  英文原文及翻译
  第一部分、设计概况
  一、工程概况
  该工程为一综合办公楼,拟建于某烟草公司内,建筑用地2000m2,主要作为综合办公楼,总建筑面积5000 m2左右,建筑形状为一矩形体,总长51m,总宽15.5m,共6层,总高为23.5m。除1层和6层层高为4.2m外,其余层均为3.5m。室内外高差为0.45m。
  该建筑为钢筋混凝土框架结构,属丙类建筑。
  二、设计资料
  1、工程地质资料:根据钻探,地质情况如下
  表1 各地层工程地质主要参数
  地 层 编 号地层名称重度KN/M承载力 标准值 KN/M压缩 模量 (Mpa)含 水 比 u 液 塑 比 Ir静探
  Qc (Mpa)Fs (Kpa)
  ①填土16.5 4  2.126.3
  ②黏土16.82604.50.651.761.578.6
  ③黏土17.22206.10.671.851.680.4
  ④黏土17.11955.10.731.772.378.1
  ⑤黏土17.61806  2.860.1
  ⑥岩土 500   20203
  2、地震效应及场地类别划分:①、本场地地震基本烈度为8度区,按此设防。②、按场地类别类别划分,本场区土属中软场地土,II类建筑场地。③、本场区无饱和粉土及砂类土,所有均为不液化地层。
  3、基础选型:采用浅基,以独立基础为宜。清除①层填土,以②层黏土层为基础持力层。
  4、气象条件
  气温:最高月平均温度    21.2°C
  绝对最高温度      30.5°C
  最低月平均温度    7.4°C
  绝对最低温度      -3.6°C
  降雨量:年降雨量        967.5mm
  最大降雨强度    52.7mm/h
  积雪:基本雪压          0.4 kN/m2
  三、设计依据
  1、有关建筑、结构的规范和标准:
  GBJ 50009-2001《建筑结构荷载规范》
  GBJ 50007-2002《建筑地基基础设计规范》
  GBJ 50010-2002《混凝土结构设计规范》
  GBJ 50011-2001《建筑抗震设计规范》
  GB/T 50083-97《建筑设计术语和符号标准》
  GB/T 50001-2001《房屋建筑制图统一标准》
  GB/T 50104-2001《建筑制图标准》
  GB/T 50105-2001《建筑结构制图标准》
  其他有关的结构构造标准图集
  2、有关建筑、结构教材
  3、AUTOCAD用户手册
  四、设计过程
  遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程。建筑设计根据建设用地条件个建筑使用功能、周边城市环境特点,首先设计建筑平面,包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计;其次进行立面造型、剖面设计;然后考虑建筑分类、总平面布局、防火分区及安全疏散,进行防火设计;最后设计楼梯。
  结构设计包含以下内容:
  ⑴、确定结构体系与结构布置
  ⑵、根据经验对结构进行粗估。
  ⑶、确定计算单元计算模型及计算简图。
  ⑷、荷载计算。
  ⑸、内力计算及组合。
  ⑹、构件及节点设计。
  ⑺、基础设计。
  五、设计特点
  该工程为钢筋混凝土框架结构办公楼,建筑设计布局合理,造型美观,能较好利用周边环境及已有建筑物;平面空间较大,分隔灵活,具有良好使用性;立面注意对比与呼应、节奏与韵律,体现建筑物质功能与精神功能的双重特性。
  结构设计密切结合建筑设计,经济合理,在框架结构体系中根据抗震要求设置构造柱;从而保证建筑具有良好的抗震性能。结构分析的重点在于满足强度、刚度和稳定性要求。从设计一开始,就要把握好能量输入、房屋体形、刚度分布、构件延性等几个主要方面,从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节,在辅以必要的计算和构造措施。考虑毕业设计的特殊要求,以手算为主、电算为辅。
  第二部分、结构设计计算书
  一、结构方案及布置
  该建筑为办公楼,建筑平面布置灵活,有较大空间,可考虑采用框架结构或
  框-剪结构。由于楼层为六层,主体高度为23.5m,8度抗震,考虑到在8度抗震设防区框架结构体系适用的最大高度为45m,框架结构在10层以下的建筑中具有较好的抗震性能,在一般烈度区建造的多层框架房屋是可以保证安全的。框架结构本身抗震性能好,能承受较大的变形,所以选择框架结构。
  该工程采用全现浇结构体系,1~6层混凝土强度等级为C35,墙体采用黏土砖砌块。
  二、 初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
  (一) 架梁截面尺寸:
  一般情况下,根据规范架梁的 截面的尺寸可参考受弯构件估计:
  梁高 h=(1/8~12)L,L为梁的跨度;梁宽b=(1/2~3)h.在抗震结构中,梁截面宽度不宜小于200mm,梁截面的高宽比不宜大于4,梁净跨Ln与截面高度 h的比不宜小于4。
  KJL1: h=6000/10=700mm,取b=350mm;
  KJL2:h=7800/10=780mm,取h=700mm,b=350mm;
  KJL3:h=7200/10=720mm,取h=700,b=350mm.
  KJLA:h=10800/12=900,    取h=900mm,b=400mm.
  次梁取:b=250mm,h=500mm.
  所以: KJLA4-6截面去为  900mm×400mm;
  其余的框架梁的截面取为  700mm×350mm ;
  次梁取的截面取为  500mm×250mm 。
  (二) 柱截面尺寸的确定
  柱截面的宽与高一般取层高的1/15~1/20,同时满足、,l0为柱计算长度。多层房屋中,框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm;柱截面高度与宽度之比为1~2。柱净高与截面高度之比宜大于4。
  为了减少构件类型,简化施工,多层房屋中柱截面沿房屋高度不宜改变。
  在计算中,还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比()、剪跨比()、轴压比()限值的要求,如不满足应随时调整截面尺寸,保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制,如以ω表示柱轴压比的限值
  利用公式A=a2=GnFφ/fC(ω-o.1)×103
  式中;A--柱横截面面积,m2,取方形时边长为a;
  n--验算截面以上楼层层数;
  F--验算柱的负荷面积,可根据柱网尺寸确定,m2;
  fc--混凝土轴心抗压强度设计值;
  ω--框架柱最大轴压比限值,一级框架取0.7,二级框架取0.8,三级框架取0.9。
  φ--地震及中、边柱的相关调整系数,7度中间柱取1、边柱取1.1,8度中间柱取1.1、边柱取1.2;
  G--结构单位面积的重量(竖向荷载),根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为12~18kN/m2。
  由于框架结构办公楼荷载较小,按1.4KN/m2考虑;负荷载面积按F=6×7.05=42.3m2考虑,Φ对于8度区中柱区1.1。设防烈度为8度、不大于30米的框架结构抗震等级为二级,因此取ω为0.8。
  中柱(n取5;C35混凝土,fC=16.7Mpa):
  =16×5×53.55×1.1÷14.3÷(0.8-0.1)÷103=0.4708m2,a=0.686m
  初步确定1、2、3、层中柱截面700mm×700mm,同理可选边柱截面为700mm×700mm;4、5、6、层中柱截面700mm×700mm,边柱截面为700mm×700mm。
  (三)材料强度等级
  梁,板,柱均采用C35的混凝土,Ec=3.15×10000N/ m㎡;受力钢筋为:HRB400,
  fy=360N/m㎡; 箍筋为HPB235,fy=210N/m㎡。
  (四)楼板厚度
  楼板为现浇双向板,根据规范一般房间和走道板厚均为100mm,卫生间的板厚为90mm。
  (五)柱高度:
  底柱高=450+4200+500=5150mm;
  二到五层高均为3500mm;
  六层高为4200mm。
  (六)、画出计算简图、选取计算单元
  1、画出平面计算简图(如图1),标注框架编号(横向为1、2、3┈,纵向为A、B、C┈)、框架梁编号(材料、截面和跨度相同的编同一号),确定梁的计算跨度;
  图1  平面计算简图
  2、选取⑦轴横向框架为计算单元,画出计算简图(如图2),标出计算跨度、柱的计算高度。
  图2   ⑦轴横向框架计算简图
  三、 计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数
  (一)计算各层重力荷载代表值
  1、 屋面竖向恒载:
  一毡两油隔气层:                               1.2×0.05=0.06KN/㎡
  20mm水泥砂浆找平层:                     1.2×20×0.02=0.48KN/㎡
  100mm水泥珍珠岩制品保温层:                 1.2×4×0.1=0.48 N/m2
  100mm钢筋混凝土板:                           0.1×25=2.5 kN/m2
  20mm厚水泥砂浆找平层:                   1.2×20×0.02=0.48 kN/m2
  二毡三油防水层:                              1.2×0.35=0.42 kN/m2
  屋面恒载标准值                                 Σ=4.42kN/m2
  屋面面积:46.8×14.85? (0.7×0.7)=694.49㎡
  屋面竖向恒载=屋面恒载标准值×屋面面积
  =4.42×694.49=3069.65kN
  2、 屋面竖向活载:
  不上人活载标准值取0.4kN/m2
  屋面竖向活载=屋面活载标准值×屋面面积
  =0.4×694.49=277.80kN
  3、 楼面竖向恒载:
  面层(花岗岩贴面)                                    1.2 kN/m2
  100mm钢筋混凝土板:                         0.1×25=2.5 kN/m2
  20mm厚水泥砂浆抹灰及粉刷:                 0.02×17=0.34 kN/m2
  楼面恒载标准值                                   Σ=4.04 kN/m2
  楼面竖向恒载=楼面恒载标准值×屋面面积
  =4.04×694.98=2807.72kN ( 楼梯恒载用一板来代替。)
  4、 楼面竖向活载
  活载标准值:
  一般房间:                         2.0 kN/m2
  卫生间:                           2.0 kN/m2
  会议室                             2.0 kN/m2
  走道、楼梯                         2.5 kN/m2
  因为会议室和一般房间的活荷载标准值是一样的计算楼层活荷载是可以将其当作为一般房间计算。
  一层功能面积分布情况:
  走道、楼梯:  2.3×46.8+3.0×6.3+3.6×6.3=149.18㎡
  一般房间:   40.95×6.3+41.55×5.5=487.61㎡
  卫生间:  6.0×5.5=33m2
  二楼功能面积分布情况:
  走道、楼梯:2.3×46.8+3.0×6.3+3.6×6.3=149.18㎡
  一般房间:   40.95×6.3+41.55×505=487.61㎡
  卫生间:  6.0×5.5=33㎡
  三楼功能面积分布情况:
  走道、楼梯:2.3×46.8+3.0×6.3+3.6×6.3=149.18㎡
  一般房间:   40.95×6.3+41.55×505=487.61㎡
  卫生间:  6.0×5.5=33㎡
  四楼功能面积分布情况:
  走道、楼梯:2.3×46.8+3.0×6.3+3.6×6.3=149.18㎡
  一般房间:   40.95×6.3+41.55×505=487.61㎡
  卫生间:  6.0×5.5=33㎡
  五楼功能面积分布情况:
  走道、楼梯:2.3×46.8+3.0×6.3+3.6×6.3=149.18㎡
  一般房间:   40.95×6.3+41.55×505=487.61㎡
  卫生间:  6.0×5.5=33㎡
  六楼功能面积分布情况:
  走道、楼梯:2.3×35.55+3.0×6.3+3.6×6.3-2.3×9=128.48㎡
  一般房间:   40.95×6.3+47.55×505+2.3×9=527.925㎡
  卫生间:5.5×3.0=16.5㎡
  楼面竖向活载:楼面均布活荷载×楼面面积
  一层楼面的活荷载:149.18㎡×2.5 kN/m2+487.61㎡×2.0 kN/m2+2.0 kN/m2×33㎡=1414.15KN
  二层楼面活荷载:149.18㎡×2.5 kN/m2+487.61㎡×2.0 kN/m2+2.0 kN/m2×33㎡=1414.15KN
  三层楼面活荷载:149.18㎡×2.5 kN/m2+487.61㎡×2.0 kN/m2+2.0 kN/m2×33㎡=1414.15KN
  四层楼面活荷载:149.18㎡×2.5 kN/m2+487.61㎡×2.0 kN/m2+2.0 kN/m2×33㎡=1414.15KN
  五层楼面活荷载:149.18㎡×2.5 kN/m2+487.61㎡×2.0 kN/m2+2.0 kN/m2×33㎡=1414.15KN
  六层楼面活荷载:128.948㎡×2.5 kN/m2+(527.925㎡+16.5㎡)×2.0 kN/m2=1411.22KN
  5、梁柱自重:
  见表1 梁柱自重计算.xls <表1%20梁柱自重计算.xls>
  6、墙体自重:
  (包括女儿墙和各种纵横隔墙)
  墙体两面抹灰,近似按加厚墙体40mm考虑。
  黏土砖的容重:19KN/m3
  见表2 墙体自重计算列表.xls <表2%20墙体自重计算列表.xls>
  7、荷载分层总汇
  屋面重力荷载代表值Gi=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重;
  G1 =3069.65+0.5×486.143+13852.71+1411.22×0.5+2594.73×0.5=19071.78KN
  各楼层重力荷载代表值Gi=楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重;
  G1=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(1734.01+3541.64)×0.5+(4010.30+1178.45)×0.5=11055.79KN
  G2=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(1178.45+3929.84)×0.5+(4010.30+1178.45)×0.5=10574.12KN
  G3=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(4010.30+1178.45)×0.5+(3329.84+1178.45)×0.5=10672.11KN
  G4=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(3780.70+1178.45)×0.5+(3329.84+1178.45)×0.5=10557.31KN
  G5=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(3847.18+1178.45)×0.5+(3929.84+1178.45)×0.5=10890.54KN
  G6=2807.72+0.5×1414.15+2308.79+(2594.78+1359.75)×0.5+424.66=8225.52KN
  总重力荷载代表值
  G=8461.42+11055.79+10672.11+10557.31+10890.54+8225.52=59862.69KN
  (二)刚度参数计算
  1、梁的线刚度计算:
  各层梁分别列表计算
  E=3.15KN/㎡,b=0.35 m,h=0.7 m, L=7.8 m, L=6.3 m,
  I==×1000=10.00 m
  底层边框架梁线刚度:
  A~B 轴:i===6.06KN·m
  B~C轴: i===7.50KN·m
  底层中框架梁线刚度:
  A~B 轴:i===8.08KN·m
  B~C轴: i===10.00KN·m
  同理可求得其余各层梁线刚度,
  见表3 框架梁的线刚度计算 <表3%20框架梁线刚度计算表.>
  2、 柱线刚度计算:
  各层柱分别列表计算:
  E=3.15KN/㎡,b=0.7 m,h=0.7 m, H=5.15 m,
  H= H= H=H=3.5 m, H=4.2 m
  I==×1000=20.01 m
  底层柱线刚度:  i===12.24 KN·m
  中间层柱线刚度:i===17.51 KN·m
  顶层柱线刚度:  i===15.01 KN·m
  见表4框架柱的线刚度计算 <表4%20%20框架柱线刚度计算表.>
  3、横向框架柱的侧移刚度值
  根据D值法,第i层第j 根柱的侧移刚度为:
  式中,α体现了节点转角的影响,对于框架一般层的边柱与中柱和首层的边柱与中柱的αc值详见课本《混凝土结构下册》(武汉理工大学出版社) P201 、P203
  柱的侧移刚度按上式计算,式中系数由书P203表3-3查得。根据梁柱的线刚度比的不同,可分为中框架中柱、边柱和边框架中柱、边柱,以及楼梯间柱。现以KJ--6第二层柱Z6的侧移刚度计算为例,说明计算过程,其余柱的计算过程从略,计算结果见表5
  其余各柱的刚度计算见表5,总刚度计算见表5
  列表计算见表5框架柱的侧移刚度计算 <框架抗侧移总刚度计算表.xls>
  四、计算横向框架自振周期
  建筑物总高度为23.5m,且质量和刚度分布均匀,可采用底部剪力法计算结构的地震作用。
  结构基本周期采用能量法公式,房屋外采用240mm厚黏土砖,内墙为180 mm厚黏土砖,其周期折减系数取为0.7。
  见表6 能量法计算结构的基本周期0.xls <表6%20能量法计算结构的基本周期0.xls>
  参考文献:
  1.邵  全,韦敏才主编.《 土力学与基础工程》,重庆:重庆大学出版社,1996
  2.朱彦鹏主编.《混凝土结构设计原理》,重庆:重庆大学出版社,  2001
  3.建筑结构荷载规范 GB50009-2001,中国建筑工业出版社
  4.混凝土结构设计规范GB50010-2002,中国建筑工业出版社
  5.建筑抗震设计规范GB50011-2001,中国建筑工业出版社
  6.建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001,中国建筑工业出版社
  7.建筑地基基础设计规范GB500079-2002,建筑工业出版社
  8.西南地区通用民用建筑配件图集. 西南地区建筑标准设计协作办公室
  9.邱洪兴等主编.《建筑结构设计》.南京:东南大学出版社
  10.《房屋建筑学》.北京:中国建筑工业出版社

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