某办公楼建筑 结构设计论文.docx
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某办公楼建筑 结构设计论文.docx
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某办公楼建筑结构设计论文
某办公楼建筑结构设计论文
河南大学毕业设计
河南大学
毕业设计题目某办公楼建筑、结构设计姓
专名业
I
河南大学毕业设计
学号指导教师日期
河南大学土木建筑学院
摘要
本设计题目为“某办公楼建筑、结构设计”,内容包括建筑设计、结构设计两部份。
办公楼是公共建筑,其规范要求比较严格,能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面,选择办公楼建筑和结构设计,从而掌握办公楼设计的基本原理,妥善解决其功能关系,满足使用要求。
框架结构的设计始于欧美,二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用,其结构建筑平面布置灵活,使用空间大。
延性较好。
其具有良好的抗震能力。
对办公楼有重要建筑结构非常适用。
能
II
河南大学毕业设计
满足其较大的使用面积要求。
框架结构的研究,对于建筑的荷载情况,分析其受力,采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力,然后进行内力组合,挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算,保证结构有足够的强度和稳定性。
在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法,对水平荷载采用了D值法,对钢筋混凝土构件的受力性能,受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。
本结构计算选用一榀框架为计算单元,采用手算的简化计算方法,其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法,不但使计算结果较为合理,而且计算量较小,是一种不错的手算方法。
本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识,建立一个完整的设计知识体系,了解设计总过程,通过查阅大量的相关设计资料,提高自己的动手能力。
这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的,在此向你们表示衷心的感谢!
鉴于水平有限,设计书中还存在不少缺点甚至错误,敬请老师批评和指正。
关键字:
办公楼、框架结构、竖向荷载
III
河南大学毕业设计
Abstrac
Thisdesigntopicis"anofficebuilding,structuredesign,includingarchitecturaldesign,structuraldesignoftwoparts.
Officebuildingisapublicbuilding,thespecificationrequirementsmorestringent,canreflectmanyimportantaspectsofthebuildingandstructuredesign,chooseofficebuildingandstructuredesign,tograspthebasicprincipleofthedesignoftheofficebuilding,andproperlysolvethethefunctionalrelationship,meettheuse
requirements.
FramestructuredesignbeganinEuropeandtheUnitedStates,thetwentiethcenturythicknesshasbeenaroundtheworldonawiderangeofuse,thebuildingstructureflexiblelayoutanduseofspace.Theductilityisbetter.Ithasagoodseismiccapacity.Buildingstructureisveryimportanttothebuilding.Canmeetthe
requirementsoflargearea.
IV
河南大学毕业设计
Studyonframestructure,forbuildingloadandanalysisofitsforce,undervariousloadbendingmoment,shearingforceandaxialforcewerecalculatedbydifferentmethods,thencarriesontheendogenicforcecombination,pickoutsectionofthemostunfavorable
combinationofinternalforcecalculationofbearingcapacityandtoensurethatthestructurehasenoughstrengthandstability.Inthe
verticalloadcalculationofthebendingmomentdistributionmethod,theloadlevelusingtheDvaluelaw,ofreinforcedconcrete
membersbymechanicalproperties,bendingnormalsectionandinclinedsectioncalculationareapplied.
Thestructurecalculationandselectionofapinframeworkforthecalculationoftheunit,thehandcalculationsimplifiedcalculationmethod,whichundertheverticalloadcalculationtheframeworkofinternalforceoftheuseofmomentquadraticdistributionmethod,notonlythecalculatedresultismorereasonable,andthe
calculationquantityissmall,isagoodhandcalculationmethod.Thisdesignmainlythroughengineeringexamplestostrengthen
collegetolearntheknowledge,theestablishmentofthedesignofacompletesystemofknowledge,understandthedesignprocess,
V
河南大学毕业设计
throughaccesstoalargenumberofrelevantdesigninformation,improvetheirpracticalability.
Thisdesignisinthestructureofteachingteachersundertheguidanceofthis,toexpressmyheartfeltthankstoyou!
Inviewofthelimitedlevel,therearestillmanyshortcomingsormistakesinthedesignofthebook,pleasetheteachercriticism.
Key
loadWords:
Theofficebuilding,framestructure,vertical
VI
河南大学毕业设计
VII
河南大学毕业设计
1.设计基本资料........................................................................................4
1.l初步设计资料.............................................................................4
1.1.1工程名称..........................................................................4
1.1.2工程概况..........................................................................4
1.1.3温度...................................................................................4
1.1.5年降雨量..........................................................................4
1.1.6建筑标准..........................................................................5
1.1.7水文资料..........................................................................5
1.1.8地质条件..........................................................................5
1.1.9材料使用..........................................................................5
1.2结构选型......................................................................................6
1.2.1结构体系选型................................................................6
1.2.2屋面结构..........................................................................6
1.2.3楼面结构..........................................................................6
1.2.4楼梯结构..........................................................................6
2.结构布置及计算简图............................................................................7
2.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选....................................7
1
河南大学毕业设计
2.1.1梁柱截面尺寸初选.......................................................7
2.1.2结构布置......................................................................10
2.2框架结构的计算简图.............................................................10
3.重力荷载代表值的计算.....................................................................12
3.1荷载计算.....................................................................................12
3.1.1屋面及楼面恒荷载计算...........................................12
3.1.2.屋面及楼面活荷载计算.......................................13
3.1.3.梁,柱,墙,门窗重力荷载的计算...............14
4.框架侧移刚度的计算横向框架梁柱的线刚度计算................18
4.1框架梁柱的线刚度计算........................................................18
4.1.1框架梁柱的线刚度计算.........................................18
4.1,2.梁柱的线平均刚度比.............................................19
5.横向水平作用下荷载作用下框架内力和侧移计算................22
5.1水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算22
5.1.1.墙自重............................................................................22
5.1.2梁,柱,墙,板,门窗重力荷载标准值汇总26
5.1.3集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi..30
5.2水平地震作用下框架内力合侧移的计算.....................34
5.2.1横向自振周期..............................................................34
5.2.3.水平地震作用下框架内力计算............................38
2
河南大学毕业设计
5.3横向风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算........46
5.3.1风荷载标准值/设计值计算...................................46
5.4荷载作用下的侧移验算.......................................................48
5.5
5.5风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩设计值.........49荷载作用下框梁柱剪力和柱柱轴力设计值..............51
3
河南大学毕业设计
某办公楼建筑、结构设计
1.设计基本资料
1.l初步设计资料
1.1.1工程名称
某单位办公楼。
1.1.2工程概况
建筑面积5322.24㎡,建筑总高为23.2m,主体大楼为六层,室内外高差为0.45m.
1.1.3温度
冬季取暖室外计算温度-8℃,夏季通风室外计算温度32℃,最热月平均气温28℃,最冷月平均气温-0.8℃。
1.1.4相对风向
全年主导风向为东北风,夏季主导风向为南风,当地基本风压是0.4KPa,地面粗糙度为B类。
1.1.5年降雨量
年降雨量为631mm。
4
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1.1.6建筑标准
建筑等级II级;防火等级II级。
1.1.7水文资料
土壤最大冻结深度为30cm,最大积雪厚度25cm,基本雪压0.35KPa。
常年地下水位为-2.0m,水质对混凝土无侵蚀作用。
1.1.8地质条件
该建筑场地地基土层主要有粉土、粉质粘土、细砂等,详见附录。
场地类别为II类,可不考虑地震液化影响。
1.1.9材料使用
?
混凝土:
梁柱板均使用C30混凝土。
?
钢筋:
纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋HPB300。
?
墙体:
a.外纵墙采用240厚灰砂砖(18KN/m3),一侧墙体为水刷石墙面(0.5KN/㎡),一侧为20㎜厚抹灰(17KN/㎡)。
b.内隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块(5.5KN/m3),两侧均为20mm厚抹灰。
c.卫生间隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块
(5.5KN/m3),两侧贴瓷砖(0.5KN/㎡)。
5
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d.女儿墙采用240厚加气砼砌块(5.5KN/m3)两侧均为200厚抹灰,墙高900mm。
④窗:
均为钢框玻璃窗(0.45KN/m2)
⑤门:
除大门和接待室为玻璃门(0.45KN/m2),办公室均为铝塑门(10.2KN/m2).
1.2结构选型
1.2.1结构体系选型
采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。
1.2.2屋面结构
采用现浇混凝土肋型屋盖,刚柔性结合的屋面,
100mm。
1.2.3楼面结构
采用现浇混凝土肋型屋盖,板厚100mm。
1.2.4楼梯结构
采用钢筋混凝土梁式楼梯。
6屋面板厚
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2.结构布置及计算简图
2.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选
2.1.1梁柱截面尺寸初选
主体结构共6除首层层高为4.2m外,其余各层层高均为
3.6m,内外墙的做法:
内墙做法:
内外墙均砌240厚空心砌块砖,门窗详见门窗表,楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。
板厚取100mm:
h?
100?
l/40?
3300/40?
82.5
1梁截面尺寸的估算:
○
a.AB和CD跨:
横向主梁:
L=6600㎜
?
11?
h?
?
?
?
L?
750mm?
500mm,取600㎜?
812?
?
11?
b?
?
?
?
L?
300mm?
200mm,取300㎜?
?
纵向主梁:
L=6000
b=300mmh=750mm-500mm,取h=600mm
故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=300㎜×600㎜
次梁:
L=6000㎜
?
11?
h?
?
?
?
L?
333mm?
500mm,取450㎜,b取250㎜?
?
故框架次梁的截面尺寸为b×h=250㎜×400㎜
b.BC跨:
7
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主梁:
L=2400㎜
?
11?
h?
?
?
?
L?
300mm?
200mm,取450㎜?
?
?
11?
b?
?
?
?
L?
225mm?
150mm,取250㎜?
23?
故框架梁的截面尺寸为b×h=250㎜×450㎜
表2-1估算梁的截面尺寸(㎜)及各层混凝土强度等级混凝土
层数
强度等级
1~6C30AB,CD跨300×600BC跨250×450(b×h)300×600(b×h)250×450纵梁(b×h)横梁次梁
2柱截面尺寸的估算○
框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制,按下式计算:
a.柱组合的轴压比设计值按照公式1-1计算:
N?
?
Fgn(1-1)
式中:
为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数,边柱取1.3,?
:
等跨内柱取1.2,不等跨取1.25;
F:
为按照简支状态计算柱的负荷面积;
g:
为折算后在单位面积上的重力荷载代表值,近似取14KN/m2;
n:
为验算截面以上楼层层数;
8
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b.框架柱验算
N?
0.8bchcfc(1-2)
由计算简图2-1可知边柱和中柱的负载面积可知:
中柱:
(6.6+6.6)/2×(6+2.4)/2=6.6×4.2㎡
边柱:
(6.6+6.6)/2×6/2=6.6×3㎡
边柱:
Ac?
1.2N/f?
(1.2?
1.3?
6.6?
3?
14?
1000?
6)/14.3?
0.8?
226800mm2
中柱:
Ac?
1.2/fc?
(1.2?
1.25?
6.6?
4.2?
14?
1000?
6)/14.3?
0.8?
305307mm2
根据上述计算结果,并综合考虑其他因素,取柱截面为正方形,初步估计柱的尺寸为600㎜×600㎜=
360000mm2>305307mm2,为计算简便中柱和边柱的尺寸相同,均为600㎜×600㎜。
故初选柱的尺寸为600㎜×600㎜
;
9
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图2-1边柱和中柱的负荷面积简图2.1.2结构布置
如图2-2所示:
L
注:
梁的尺寸:
L1=300㎜×600㎜,L2=250㎜×450㎜,L3=250㎜×450㎜
边柱、内柱的尺寸均为:
600㎜×600㎜2.2框架结构的计算简图
10
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图2-3框架结构梁,柱尺寸
注:
室内外高差0.45m,基础埋深0.5m,h=4.2+0.45+0.5=5.15m
11
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3.重力荷载代表值的计算
3.1荷载计算
3.1.1屋面及楼面恒荷载计算
1屋面○
防水层(刚性)30厚C20细石混凝土1.0KN/㎡找平层:
20厚1:
2.5水泥砂浆0.020m×20KN/m3=0.4KN/㎡隔热层:
50厚膨胀珍珠岩0.050*3KN/m=0.15结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3=2.5KN/㎡抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计4.22KN/㎡
○2各层走廊楼面:
水磨石楼面:
10㎜面层
20㎜水泥砂浆打底0.65KN/㎡
素水泥砂浆结合层一道
结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3=2.5KN/㎡抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计:
2.67KN/㎡
3标准层楼面:
大理石楼面○
大理石面层,水泥砂浆擦缝
30厚1:
3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥1.16KN/㎡
12
河南大学毕业设计
水泥浆结合层一道
结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3=2.5KN/㎡抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计:
3.83KN/㎡
4楼梯,水泥砂浆楼面○
构造层:
0.5KN/㎡
结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3=2.5KN/㎡抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡合计:
3.17KN/㎡
3.1.2.屋面及楼面活荷载计算
1根据《荷载规范》查得○
上人屋面:
2.0KN/㎡
楼面:
2.0KN/㎡(办公楼)
走廊、阳台:
2.5KN/㎡
门厅、会议室:
2.5KN/㎡
2雪荷载○
Sk=1.0×0.3KN/㎡=0.3KN/㎡
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者取大者.:
13
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3.1.3.梁,柱,墙,门窗重力荷载的计算?
梁自重:
a.边横梁,纵梁:
b×h=300㎜×600㎜梁自重:
25KN/m3×0.3m×(0.6m-0.1m)=3.75KN/㎡抹灰层10厚混合砂浆:
0.01m×[(0.6m-0.1m)×2+0.3m]×17KN/m3=0.221KN/㎡合计:
3.97KN/㎡
b.中横梁:
b×h=250㎜×450㎜梁自重:
25KN/m3×0.25m×(0.45m-0.1m)=2.1875KN/m抹灰层10厚混合砂浆:
0.01m×[(0.45m-0.1m)×2+0.25m]×17KN/m3=0.1615KN/㎡合计:
2.35KN/㎡
c.次梁:
b×h=250㎜×450㎜梁自重:
25KN/m3×0.25m×(0.45m-0.1m)=2.1875KN/m抹灰层10厚混合砂浆:
0.01m×[(0.45m-0.1m)×2+0.25m]×17KN/m3=0.1615KN/㎡合计:
2.35KN/㎡
d.基础梁:
b×h=250㎜×450㎜梁自重:
25KN/m3×0.25m×0.45m=2.5KN/m?
柱自重:
14
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a.柱:
b×h=600㎜×600㎜
柱自重:
25KN/m3×0.6m×0.6m=9KN/m
抹灰层10厚混合砂浆:
0.01m×0.6m×4×17KN/m3=0.408KN/㎡
合计:
9.408KN/㎡
b.构造柱:
b×h=240㎜×240㎜
柱自重:
25KN/m3×0.2
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