1、郑州大学现代远程教育毕 业 设 计题 目：公司办公楼入 学 年 月_20年10月_姓 名_ _学 号_专 业_土木工程_学 习 中 心_指 导 教 师_完成时间2011年_10_月2_日目 录1 绪 论.11.1 工程背景.11.1.1 设计资料.21.1.2 材料 .21.2 工程特点.21.3 本章小结.32 结构设计.42.1 框架结构设计计算.42.1.1工程概况.42.1.2设计资料.42.1.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定52.1.4荷载计算.72.2 板的计算.102.2.1 设计资料.102.2.2 楼面板.142.2.3 屋面板.142.3 楼梯设计.182.3.1计算简
2、图及截面尺寸.182.3.2 设计资料.182.3.3 梯段板计算.192.3.4 平台板计算.202.3.5 平台梁计算.212.4 基础设计.222.4.1 设计资料.222.4.2基础截面确定.232.4.3基础梁内力计算.243. 结 论.27致 谢.28参考文献.291.绪 论1.1 工程背景本项目为9层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960.96 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.6m,平面尺寸为18.3m52.0m。采用桩基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.6m。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。1.1.1 设计资料 气象资料夏季最高气温，冬季室外气
3、温最低。冻土深度25cm，基本风荷载W。=0.35kN/ m2；基本雪荷载为0.2 kN/ m2。年降水量680mm。建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.51.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米, qsk=3540kPa。粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米， qsk=3035kPa。粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk
4、=4060kPa,qpk=15002000kPa。不考虑地下水。 地基土指标自然容重1.90g/cm2，液限25.5，塑性指数9.1，空隙比0.683，计算强度150kp/m2。7度三级场地为1类一组Tg（s）=0.25s （表3.8高层建筑结构）1.1.2 材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。1.2 工程特点本工程为九层，主体高度为32.4米，属高层建筑。高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的
5、特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系
6、。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。 由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。2.结构设计2.1框架结构设计计算2.1.1 工程概况本项目为9层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960
7、.96 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.6m平面尺寸为18.3m52.0m。采用桩基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.6m。框架平面同柱网布置如下图：图2-1 框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。2.1.2 设计资料气象条件:基本风荷载W。=0.35kN/ m2;基本雪荷载为0.2 KN/ m2。楼、屋面使用荷载：走道：2.5kN/ m2；消防楼梯2.5kN/ m2；办公室2.0kN/ m2；机房8.0kN/ m2，为安全考虑，均按2.5kN/ m2计算。 工程地质条件：建筑物场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如
8、下：新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.51.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米, 粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米，粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，不考虑地下水。场地位1类一组Tg（s）=0.25s （表3.8高层建筑结构）屋面做法：20mm厚1：2水泥砂浆找平；100140mm厚（2%找坡）膨胀珍珠岩；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；15mm厚纸筋石灰抹灰。楼面做饭：25mm厚
9、水泥砂浆面层； 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm纸筋石灰抹灰 2.1.3 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定初估截面尺寸(1)柱：bh=600mm600mm(2)梁：梁编号如下图：L1: h=(1/121/8)7800=650975 取h=700mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)700=233350 取b=300mmL2: h=(1/121/8)2700=225338 取h=450mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)450=130225 取b=250mmL3: h=(1/121/8)4000=333500 取h=450mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)450=1
10、50225 取b=250mmL4: h=(1/121/8)3600=300450 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)400=133200 取b=250mmL5: h=(1/121/8)2400=200300 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)400=133200 取b=250mmL6: h=(1/121/8)8000=6671000 取h=700mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)700=233350 取b=300mm图2-2 框架梁编号梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：图2-3 梁的计算跨
11、度柱高度底层柱 h=3.6+0.6+0.5=4.7m其他层 h=3.6m图2-4 横向框架计算简图及柱编号2.1.4 荷载计算 屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kN/ m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/ m2100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)7/2=0.84 kN/ m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/ m2共计 4.38 kN/ m2屋面恒载标准值为：（52+0.24）（7.82+2.7+0.24）4.38
12、=4242.16 kN楼面均布恒载按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kN/ m2100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m215厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kN/ m2共计 3.24 kN/ m2楼面恒载标准值为：（52+0.24）（7.82+2.7+0.24）3.24=3180.04 kN屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.2（52+0.24）（7.82+2.7+0.24）=197.71 kN楼面均布活荷载楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为22.0KN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，为计算方便，偏
13、安全的统一取均布活荷为2.5 kN/ m2。楼面均布活荷载标准值为：2.5（52+0.24）（7.82+2.7+0.24）=2421.32 kN5 墙体自重外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚120mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.00.24=1.68 kN/ m2 单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/ m2单位面积内墙体重量为：7.00.12=0.84 kN/ m2单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.362=0.72 kN/ m26 荷载总汇顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。顶层恒
14、载：4242.16kN顶层活载：193.71kN顶层梁自重：+=42.8430+6.8515+11.0932+8.78+5.228+44.034=2030.31kN顶层柱自重：36.8656=2064.16kN顶层墙自重：601.08+351.69+210.48+514.48=1677.73 kN=+1/2+1/2+1/2=9759.58 kN其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。=3138.04+1/22421.32+42.8430+6.8515+11.0932+8.78+5.228+44.034+36.8656+1677.73=1012
15、0.9 kN10120.9 kN =3138.04+1/22421.32+42.8430+6.8515+11.0932+8.78+5.228+44.034+1/236.8656+1/248.1356=10967.52kN门窗荷载计算M-1、M-2采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/ m2M-3、M-4采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/ m2C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/（1）底层墙体实际重量：=10699.07 kN（2）二至九层实际重量：kN kN建筑物总重力荷载代表值kN2.2板的计算2.2.1 设计
16、资料板按考虑塑性内力重分布方法计算。取1m宽板为计算单元。混凝土采用C25，fc=11.9N/mm2，钢筋采用HPB235，fy=210N/mm2。2.2.2 楼面板楼面板的平面布置图，有关尺寸及计算简图如图2-24所示。图2-24楼板平面布置图a.荷载设计值1.活荷载由于活荷载标准值大于2.5，故荷载分项系数为1.4。q =1.42.5=3.5 kN/m22.恒荷载面层 25厚水泥砂浆找平 0.02520=0.05 kN/ m2板自重 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/ m2板底抹灰 15厚纸筋石灰抹灰 0.01516=0.24 kN/ m2共计 3.24 kN/ m2g
17、=1.23.24=3.89 kN/ m2g+q=3.89+3.5=7.39 kN/ m2g+q/2=3.89+1.75=5.64 kN/ m2q/2=1.75 kN/ m2b.计算跨度板厚h=100mm，L1bh=300mm700mm，L2 bh=250mm450mm L3 bh=250mm450mm。 内跨 ， 为轴线间距离 边跨 ，为净跨，b为梁宽各区格板计算跨度见表2-33。c.弯矩计算跨中最大弯矩发生在活荷载为棋盘式布置时，它可以简化为内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时q/2作用下的弯矩值两者之和。支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时g+q作用下的
18、支座弯矩。在本例中，楼盖边梁对板的作用是为固定支座。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D、E、F、G、H八类，其中D、E、F三种去较大的D板计算，G、H按单向板计算。计算弯矩时，考虑泊松比的影响，取。查表“双向板按弹性分析的计算系数表”（见混凝土结构）对各区格弯矩进行计算。各区格板的弯矩计算列于表2-33。d.截面设计截面有效高度：选用8钢筋作为受力主筋，则（短跨）方向跨中截面的=100-20-8/2=76mm（长跨）方向跨中截面的=100-20-12=68mm支座截面处均取为76mm。截面弯矩设计值：该板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减： A区格不予折减； B区格的跨中截面与B-
19、D支座截面折减10%（）； C区格的跨中截面与C-D支座截面折减20%（）； D区格的跨中截面与D-D支座截面折减20%。计算配筋量时，取内力臂系数。截面配筋计算结果及实际配筋列于表a.板的计算跨度及荷载因板两端与梁固接，按调幅法计算跨度净跨= =（3600-300/2）=3450mm= =（2400-300/2）=2250mm 图2-25 板的计算跨度活荷载设计值：q =1.42.5=3.5kN/m2恒荷载设计值：g =1.23.89=5.26 kN/m2g+q=7.39 kN/m22.2.3 屋面板屋面板的平面布置图，有关尺寸及计算简图如图2-26所示。a.荷载设计值1.活荷载q =1.4
20、0.5=0.7kN/m22.屋面均布恒载二毡三油防水层 0.35 kN/m2冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 20=0.4 kN/m2100140mm厚（2%坡度）膨胀珍珠岩 （0.1+0.14）7/2=0.84 kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24 kN/m2共计 4.38 kN/ m2图2-26 楼板平面布置图g=1.24.38=5.26 kN/ m2g+q=5.26+0.7=5.96 kN/ m2g+q/2=5.26+0.7/2=5.61 kN/ m2q/2=0
21、.35 kN/ m2b.计算跨度板厚h=100mm，L1bh=300mm700mm ，L2bh=250mm450mm L3 bh=250mm450mm内跨 ，为轴线间距离边跨 ，为净跨，b为梁宽c.弯矩计算跨中最大弯矩发生在活荷载为棋盘式布置时，它可以简化为内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时q/2作用下的弯矩值两者之和。支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时g+q作用下的支座弯矩。在本例中，楼盖边梁对板的作用是为固定支座。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D、E、F、G、H八类，其中D、G、H三种去较大的D板计算，E、F按单向板计算。计算弯矩时，考虑泊
22、松比的影响，取。查表“双向板按弹性分析的计算系数表”（见混凝土结构）对各区格弯矩进行计算。各区格板的弯矩计算列于表2-36。d.截面设计截面有效高度：选用8钢筋作为受力主筋，则（短跨）方向跨中截面的=100-20-8/2=76mm(长跨)方向跨中截面的=100-20-12=68mm支座截面处均取为76mm。截面弯矩设计值：该板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减：A区格不予折减；B区格的跨中截面与B-D支座截面折减10%（）；C区格的跨中截面与C-D支座截面折减20%（）；D区格的跨中截面与D-D支座截面折减20%。计算配筋量时，取内力臂系数截面配筋计算结果及实际配筋列于表2-37。（1）.
23、板的计算跨度及荷载因板两端与梁固接，按调幅法计算跨度净跨=（3600-300/2）=3450mm = =（2400-300/2）=2250mm 图2-27 计算跨度活荷载设计值：q =1.40.5=0.7kN/m2恒荷载：g =1.24.38=5.26 kN/m2g+q=5.96 kN/m22.3 楼梯设计2.3.1 计算简图及截面尺寸采用现浇整体式钢筋混凝土结构，其结构布置如图：图2-28 梯段板TB-1模板图及计算简图图2-29 设计计算示意图2.3.2 设计资料结构安全等级为二级， ，混凝土为C25，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2。钢筋为：平台板或楼梯，采用HRB23
24、5，fy =210N/mm楼梯梁采用HRB335，fy =300N/mm按板式楼梯进行设计。TB-1的设计()2.3.3 梯段板设计板厚 梯段板的厚度为，取 h=120mm（取1m宽板计算）a.恒荷载计算踏步重 斜板重 20厚水泥砂浆找平层 恒载标准值 5.271kN/m恒载设计值 b.活荷载标准值 活荷载设计值 c.总荷载 内力计算计算跨度 跨中弯矩 受力筋的选用10150（=523 mm）分布筋选用8300 2.3.4 平台板计算 荷载计算（取1m宽板计算）恒荷载计算：平台板自重（假定板厚100mm） 20厚水泥砂浆找平层 恒载标准值 恒载设计值 活荷载标准值 活荷载设计值 总荷载 内力计算计算跨度 跨中弯矩 配筋计算 受力筋的选用6200（=141 mm） 2.3.5 平台梁计算1 荷载计算（取1m宽板计算）梯段板传来 平台板传来 梁自重（假定）1.20.25（0.25-0.10）25=1.13kN/mq=23.74kN/m内力计算 取两者中较小者， 配筋计算 a.纵向钢筋（按第一类倒L形截面计算） 翼缘宽度 取受力筋的选用318（=763mm）b.箍筋计算
