建筑工程.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流建筑工程.精品文档. 学士学位毕业设计 亚维办公楼 学生姓名：勾 光 辉学 号：20082023037指导教师：解 恒 燕所在学院：工程学院专 业：土木工程中国·大庆2012 年 5 月亚维办公楼设计 1 工程概况1.1 工程名称：亚维办公楼。1.2 建设地点：沈阳。1.3 建设规模：1.3.1 建筑面积：4500-5500m2。1.3.2 建筑层数：56层。1.3.3 房间要求： 各层除设卫生间（按每层男50人，女30人计）外，24层设小会议（面积5060平方米） 一层设图书资料室、档案室各1间，每间90100平方米；收发室1间，面积3040平方米；电话总机房1间，面积5060平方米。 顶层设报告厅，面积300400平方米。 其余均为办公室，供34人办公，按办公建筑设计规范规定设计。2 设计原始资料2.1气象条件2.1.1 冬季采暖室外计算温度-30°C。2.1.2地区基本风压0.45kN/m2。2.1.3 基本雪压0.40kN/m2。2.2 工程地质条件2.2.1根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见附录1。2.2.3 抗震设防烈度按7度考虑，场地类别为类，设计地震分组为第一组。 2.2.4建筑场地标准冻深：-1.2m3 建筑设计任务及要求3.1 设计任务3.2 设计要求认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的设计原则。进一步掌握建筑于结构设计全过程、基本方法和步骤，认真考虑影响设计的各项因素。认真处理好结构于建筑的总体与细部关系。了解和掌握与本设计有关的设计规范和规定，并在设计中正确运用它们。正确选择合理的结构形式、结构体系和结构布置，掌握框架或框剪结构的计算方法和基本构造要求。立面应具有时代气息，力求有层次感，新颖、别致。3.2.1 总平面设计：合理布置建筑主、次入口；解决好人流、车流关系；尽可能考虑室外停车；满足建筑物防火间距及消防通道要求。3.2.2 平面设计：合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼（电）梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。3.2.3 剖面设计：确定合理层高；给出楼（地）面、屋面、墙身构造做法。3.2.4 立面设计：建筑风格、造型应富有创意，有时代感。3.3 设计成果3.3.1 建筑设计说明书。3.3.2 建筑施工图要求：建筑设计方案应达到初步设计深度。见下表表1 图纸内容及规格要求图 纸 内 容图纸规格图纸比例总平面图、设计总说明、图纸目录、门窗表A11：500或1：1000底层、标准层平面图A11：100或1：150正立面、侧立面A11：100或1：150剖面图（要求剖到楼梯、门厅）A11：100或1：150扩大单元平面图（住宅类）A2 1：504 结构设计任务及要求4.1 设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋，绘制结构施工图。4.2设计要求4.2.1 结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料，选择适当的结构体系（如：框架结构）。4.2.2 结构布置：合理布置结构构件，初步确定材料强度等级及构件截面尺寸。4.2.3 结构内力分析及构件设计：根据现行国家设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向的内力分析，进行框架梁、柱、剪力墙的内力组合，完成构件截面设计；同时，采用工程设计软件计算结构内力及配筋，并与手算结果进行对比分析。 4.3 设计成果4.3.1 结构设计说明书（结构计算书）。4.3.2 结构施工图要求：见下表表2 图纸内容及规格要求标准层梁板配筋图A11：100或1：150框架结构配筋图（一榀）A11：100或1：50剪力墙结构配筋图（高层）A11：100或1：150楼梯配筋图A11：50或1：255 地基基础设计任务及要求5.1 设计任务根据建筑、结构设计文件和工程地质条件，论证地基、基础方案，确定桩基类型及施工工艺，并提交地基基础施工图纸。5.2 设计要求5.2.1地基基础方案应符合上部结构特点及工程地质条件，并具有较好的经济性；5.2.2根据现行国家设计规范及相应地质资料，合理选择基础形式。5.3 设计成果5.3.1 地基基础设计说明书（计算书）。5.3.2 基础施工图要求：见下表表3 图纸内容及规格要求基础平面布置图A11：100或1：150基础配筋详图A21：50或1：256 设计成果统一要求6.1 设计说明书应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。毕业设计（论文）应包括下列内容：封面、毕业设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、正文、参考文献、致谢、论文评定成绩（指导教师、评阅教师、答辩小组委员会），并按顺序排列。设计说明书的字数应在20000字以上， 建筑设计、结构设计和地基基础设计三部分的说明书应合在一起装订成册。采用A4纸打印。6.2 图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。按封面、图纸目录、总平面图、建筑施工图（平、立、剖、详）、结构施工图（基础平面布置图及基础详图、结构平面布置图及配筋图、框架配筋图、楼梯配筋图、其他结构或构件配筋图）顺序装订。装订成A4纸尺寸。摘 要毕业设计题目为亚维办公楼，建筑面积6215，抗震设防烈度为7度；上部结构采用框架结构，框架抗震等级为三级；基础采用柱下独立基础。毕业设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用“底部剪力法”，风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用分层法。结构设计算重点是手算，并利用软件检验手算结果。关键词：框架，底部剪力法，D值法，柱下独立基础AbstractThe graduation design topic is Engineering College Building，The building areas is 6628.44, The earthquake forcitication intencity of the building is 7 degree. The frame structure to the upper structure was according to the height of the building. The aseiscuis classes of the frame is three. And the foundation of the building are single foundation under column.This design is divided into two parts.One is the architectural design,the other is construction design.The structure design is emphasis the graduation design, and the content of the graduated design mainly are: deciding the size of cross-section the for the frame structure, calculating the internal force and deformation of the frame structure under the action of wind load and earthquake action, analysing the internal force of frame caused by vertical permanent and variable loads. The “Equivalent base shear method” to calculate horizontal earthquake action is adopted and the “D value method” is used to calculate internal force caused by horizontal earthquake and wind loads,and the “separated floor method” is adpoted to calculate internal force of the frame structure under the action of vertical load. The point of structions calculation in this graduation design is artificial calculation, results of artificial calculations is checked with PKPM.Key words：frame , equicalent base shear method , the method of simplified D , single foundation under column.目 录1 工程概况12 结构布置及计算简图13.1 屋面及楼面的永久荷载标准值33.2屋面及楼面可变荷载标准值33.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算44 框架侧移刚度计算64.1 横向框架侧移刚度计算65 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算85.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算85.1.1 横向自振周期计算85.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算85.1.3 水平地震作用下的位移验算95.1.4 水平地震作用下框架内力计算105.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算125.2.1 风荷载标准值125.2.2 风荷载作用下的水平位移验算145.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算156 竖向荷载作用下框架结构的内力计算176.1 横向框架内力计算176.1.1 计算单元176.1.2 荷载计算176.1.3 内力计算206.2 横向框架内力组合226.2.1 结构抗震等级226.2.2 框架梁内力组合226.2.3 框架柱内力组合287 截面设计367.1 框架梁367.1.1 梁的正截面受弯承载力计算367.1.2 梁斜截面受剪承载力计算387.2 框架柱397.2.1剪跨比和轴压比验算397.2.2 柱正截面承载力计算398 楼盖设计438.1. 内力计算（按塑性理论）448.1.1 双向板设计448.1.2 单向板设计459 楼梯的设计469.1 楼梯板的设计469.2 楼梯板计算469.2.1 定斜板厚度h469.2.2 载计算479.3 平台板计算4910 基础设计5110.1 设计资料5110.2 确定基础埋深5110.3 确定基础类型及材料5110.4 A、D柱柱下独立基础设计5210.4.2 根据持力层地基承载力确定柱下基础截面尺寸5210.4.3计算基础沉降5310.4.4柱下基础配筋计算55致 谢59参 考 文 献60亚维办公楼1 工程概况本工程为亚维办公楼。总建筑面积控制在左右，层高为，基本风压为，基本雪压为，建设场地的地震基本烈度为7度，建筑抗震类别为丙类，地面粗糙度为B类。建筑结构的安全等级为三级，设计使用年限为50年。2 结构布置及计算简图根据房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其结构布置简图如图1所示。标准层平面布置图门为木门和钢门，门洞尺寸、。窗为铝合金窗，洞口尺寸为、。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚取。梁截面高度按梁跨度的估算。由此估算的梁截面尺寸见表1。表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度：表1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横梁（）纵梁（）次梁（）AB跨，CD跨BC跨1-5C306C30 2. 1柱截面尺寸框架为三级抗震等级，查表轴压比限值近似；单位负荷面积上的重力荷载代表值近似取，混凝土强度等级。边柱： ACN/Nfc=1.3×(7.8×3.15) ×12×6×103/(0.8×14.3)=201027 mm2中柱： ACN/Nfc=1.25×(7.8×4.35) ×12×6×103 /(0.8×14.3)=266931.8 mm2 N=Fgen柱的截面为正方形则边柱和中柱截面高度分别为448mm和516.7mm经综合分析，本工程各层柱的截面尺寸和混凝土强度等级见表2表2 各柱的截面尺寸 层次截面尺寸（bh）混凝土强度16 550mm550mm C30根据地质条件及层数等的条件,基础选用柱下独立基础，基础埋深取1.5m,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，则一层柱高h1=4.2+0.45+2.2-1.5-0.1=5.25m, (a) 横向框架 (b) 纵向框架图2 框架结构计算简图3 重力荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）40厚细石混凝土保护层 22×0.04=0.880 SBS（3+3）改性沥青防水卷材防水层 0.400 20厚1:3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.40 100厚1:8膨胀珍珠岩板 14×0.1= 1.401/2×11.8×0.18隔汽层 =1.062 100厚现浇钢筋混凝土板 25×0.10=2.5 10厚水泥石灰膏砂浆打底 17×0.010 =0.17 合计： 6.812 1-6层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 100mm厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶： 合计： 3.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 （式中为屋面积雪分布系数，取）屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者。3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算长度上的重力荷载：对墙、窗、门等可计算单位面积上的重力荷载。外墙：20厚石灰砂浆内墙 17×0.02=0.34 100厚苯板保温层 0.1 300厚加气混凝土砌块 6×0.3=1.8 水泥粉刷墙面（包括砂浆打底共20mm） 0.02×20=0.4 合计： 2.60 内墙：双侧20厚石灰砂浆罩面 0.02×17×2=0.68 200厚加气混凝土砌块 6×0.2=1.20 合计： 1.88 女儿墙：双侧水泥粉刷墙面罩面（包括水泥砂浆打底共20mm厚） 0.02×17×2=0.68200厚加气混凝土砌块 6×0.2=1.20 合计： 1.88 木门： 0.2 铝合金门： 0.4 塑钢窗： 0.45 外墙体为厚蒸压粉煤灰砌块，外贴厚苯板保温（合计），其外墙内外墙面为抹灰墙面，则外墙单位墙面重力荷载：。内墙为厚蒸压粉煤灰砌块，两侧均为水泥粉刷墙面，则内墙单位墙面重力荷载为：；木门单位面积重力荷载为，塑钢窗单位面积重力荷载为。 女儿墙采用厚灰砂砖，墙高，墙内外采用水泥粉刷墙面，则女儿墙单位墙面重力荷载为：主体构造柱尺寸为，构造柱均有厚的混合砂浆抹灰层，则构造柱的单位面积重力荷载为: 。表3 梁、柱重力荷载标准值层次构件1边横梁0.300.60254.7256.1258.59202.32中横梁0.300.40253.152.216.93次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.300.60254.57.64136.8柱0.550.55258.3195.254174.6925边横梁0.300.60254.7256.1258.59202.32中横梁0.300.40253.152.216.93次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.300.60254.57.64139.759柱0.550.55258.3194.24174.69边横梁0.300.60254.7256.1258.596中横梁0.300.40253.152.216.93202.32次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.300.60254.57.64136.8柱0.550.55258.3195.25469.88注：g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量，梁长度取净长，一层柱取从基础顶面至一层顶板，其它柱长度取层高。3.4 重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量，计算时，各可变荷载的组合值按规定采用，屋面上的可变荷载取雪荷载。具体过程从略。计算结果见图3。表4 各质点的重力荷载代表值(kN)质点123456990.8351037.4791037.791037.791037.79783.3224 框架侧移刚度计算4.1 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算方法如下，横梁线刚度计算过程见表3，柱线刚度计算过程见表4。表5 横梁线刚度计算表类别层次Ecb×hI0Ec I0/L1.5EcI0/L2 Ec I0/L边横梁16300×6005.4×10963002.571×10103.586×10105.142×1010过道梁16300×4001.6×10924002×10103×10104×1010柱的侧移刚度D值按下式计算（为柱的侧移刚度修正系数），根据梁、柱线刚度比的不同，柱分为中框架中柱和边柱，边框架柱中柱和边柱以及楼梯间柱等。表6 柱线刚度计算表类 别层次   Ecb×h柱15250264200现以2层B-6柱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，计算结果分别见表5-7。第2层梁柱线刚度比为：计算得 图3梁的线刚度表7 中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(2根)中柱(2根)60.9430.3211863.9 23727.82-50.9430.3211863.91.6770.4561690657539.811.1790.52810022.72.920.63312015.844077 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度见表8。表8 横向框架层间侧移刚度D值(N/mm)层次1234564407757539.857539.857539.857539.823727.8由表8可见，故该框架为规则框架。故该框架为规则框架。5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1 横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由式，计算。算过程见表9，其中第6层的为与之和。按式计算基本周期，其中的量纲为m，取，则 本工程的场地类别为类，设计地震分组为第一组，故查表可知特征周期。表9 结构顶点的假想侧移计算层次6783.322783.32223727.833402.151037.4791820.80157539.831.6369.141037.4792858.2857539.849.7337.531037.4793895.75957539.867.7287.821037.4794933.23857539.885.7220.11990.8355924.07344077134.4134.45.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算因为本设计方案中结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 因，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数，则 ，各质点的水平地震作用可按下式计算，具体计算过程见表10，各楼层地震作用剪力按式计算，计算结果见表10。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图4。(a)水平地震作用分布 (b)层间剪力分布图4 横向水平地震作用及楼层地震剪力5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的曾见位移和顶点位移分别按式和计算，计算过程见表11.表中还计算了各层的层间弹性位移角。表10 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次626.25783.32220562.20.22558.858.8122.051037.47922876.40.25165.58124.36417.851037.47918519.00.20353.0177.36313.651037.47914161.590.15540.5217.929.451037.4799804.180.10828.2246.115.25990.8355201.880.05714.9260.9表11 横向水平地震作用下的位移验算层 次Di/N·mm-1658.823727.82.4821.7142001/16945124.3657539.82.1619.2342001/19444177.3657539.83.0817.0742001/13633217.957539.83.7913.9942001/11112246.157539.84.2810.242001/9851260.9440775.925.9252501/887由表11可知，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为，满足的要求，其中查规范可知=1/550。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以平面图中轴横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。框架柱端剪力及弯矩分别按式和计算，其中取自表5，取自表8，层间剪力取自表10。各柱反弯点高度比y按式计算其中可以查表得出。本案中底层柱需考虑修正值，第二层需考虑修正值和，其余柱均无修正。具体计算过程及结果见表12。表12 各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN边柱y64.258.823727.811863.929.40.9430.3644.457954.2124.3657539.811863.925.60.9430.4548.359.144.2177.3657539.811863.936.60.9430.4670.78334.2217.957539.811863.944.90.9430.594.2994.2924.2246.157539.811863.950.70.9430.5106.5106.515.25260.94407710022.759.31.1790.61189.9121.4注：表中M量纲为V量纲为。表13：各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN中柱y64.258.823727.8_54.2124.3657539.81690636.51.6770.3858.259544.2177.3657539.81690652.11.6770.4548.5120.3534.2217.957539.81690664.01.6770.48129139.824.2246.157539.81690672.31.6770.50151.8151.815.25260.94407712015.871.12.090.58216156.8梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按、和计算，其中梁线刚度取自表3，具体的计算过程及结果见表13。表13 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N679_6.312.54_2.4_-12.54_5103.5553.26.324.8841.841.82.434.83-37.33-9.954131.81006.336.7978.5878.582.465.48-74.12-38.643164.55133.46.347.36104.8104.82.487.33-121.48-78.6122001606.357.14126.28126.282.4105.23-178.62-126.71227.4176.36.364.08138.5138.52.4115.42-242.7-178.04注: 1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。 2)表中M量纲为kN·m，V量纲为kN，N单位为kN，单位为m。水平地震作用下，框架的弯矩图，梁端剪力图，轴力图如图5所示。图5 左地震作用下框架弯矩，梁端剪力及柱轴力图5.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算5.2.1 风荷载标准值风荷载标准值按式计算，基本风压， B类场地，由荷载规范查的（迎风面）和（背风面），。则查询可知脉动影响系数，已计算得出结构的基本自振周期为，故 ，查表可得，风振系数按式计算。 仍取图2中的11轴的横向框架，其负载宽度为6.0m。沿房屋高度的分布风荷载标准值：。根据各楼层标高处的高度由表查取，代入上式可得各楼层标高处的q(z)。见表14；q(z)沿高度的分布见图6(a)。表15 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/m/ kN·m-1/ kN·m-1626.251.001.351.4995.4934.094522.050.841.281.405.033.774417.850.681.211.344.5533.415313.650.521.091.2893.9452.95929.450.361.001.2183.4202.56515.250.21.001.1213.1482.361荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响，由于在本设计中房屋高度，且，由表14可见，沿房屋高度在1.0971.387范围内变化，即风压脉动的影响较大，因此该房屋应考虑风压脉动的影响。框架结构分析时，应按静力等效原理将图6（a）的分析风荷载转化为节点集中荷载如图6（b）所示，取第3层的集中荷载的计算过程如下： (a)风荷载沿房屋高度的分布（kN/m） (b)等效节点集中风荷载（kN）图7 框架上的风荷载5.2.2 风荷载作用下的水平位移验算根据图6(b)所示的水平荷载由式计算层间剪力，然后依据表5求出轴线框架的层间侧移刚度，再按式和计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表16。表16 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次12345629.25525.44729.133.32836.82839.679193.637164.382138.935109.83576.50739.6794407757539.857539.857539.857539.823727.84.392.862.411.911.331.554.397.259.6611.5712.914.451/39771/14681/17431/21991/31581/2709由表15可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/3750，远小于1/550，满足规范要求。5.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同，仍以轴线横向框架内力计算为例，具体计算过程及结果见表16。表17 风荷载作用下各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN边柱y64.239.6792372711863.919.840.9430.363053.3354.276.50757539.811863.915.760.9430.4529.7936.444.2109,83557539.811863.922.630.9430.4643.7251.3234.2138.93557539.811863.928.60.9430.560.0660.0624.2164.32857539.811863.933.860.9430.571.1171.1115.25193.6374407710022.744.031.1790.6114.190.15 表18：各层柱端弯矩及剪力计算层次/m/KN中柱y64.239.67923727_54.276.50757539.81690622.481.6770.3835.8858.5444.2109,83557539.81690631.851.6770.4560.273