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1、郑州大学现代远程教育毕 业 设 计题 目： 承德科技大厦办公楼建筑结构设计 入 学 年 月 2015年3月 姓 名 学 号 专 业 联 系 方 式 学 习 中 心 指 导 教 师 完成时间 2017 年 1 月 22 日目 录1 设计概况及要求21.1 设计概况21.2 设计依据21.3 地质、水文及气象资料21.4 参考资料22 建筑设计方案32.1 总平面设计32.2 平面设计32.3 立面设计52.4 剖面设计53 结构方案设计总说明73.1 框架结构的选择73.2 基础形式73.3 柱网的确定73.4 选择框架的布置83.5 结构设计总说明83.6 初估截面尺寸93.7 框架梁、柱截面
2、特征及线刚度计算104 结构方案设计计算114.1 荷载计算114.2 竖向荷载受力计算194.3 水平荷载计算314.4地震作用的计算354.5 内力组合394.6 框架梁的截面设计484.7 框架柱截面设计534.8 现浇板设计564.9 基础设计614.10 楼梯设计69结 论76参考文献77致 谢78承德科技大厦办公楼建筑结构设计摘 要本工程为办公楼工程，采用框架结构，主体为六层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为II类场地。主导风向冬季西北风，夏季东南风。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。在设计上，根据房屋的使用功能及建筑设计的要求，主要考虑了防火疏散要求和抗震要求，进行了建筑平面，
3、立面及剖面设计，并且绘制了框架的平面图、立面图和剖面图在结构设计上，现浇板分单向板和双向板进行计算，次梁按单跨简支梁进行计算，并都采用弹性计算方法，另外进行了一个楼梯间板式楼梯的设计。对于框架，选取了一榀横向框架，主要进行了水平荷载和竖向荷载计算，分别采用了底部剪力法和弯矩二次分配法。水平荷载主要计算了地震荷载和风荷载。然后，对梁柱进行了内力组合和配筋计算。最后是独立基础的配筋计算。关键词：框架结构；抗震设计；荷载计算；内力计算；截面设计i1 设计概况及要求1.1 设计概况本办公楼设计为六层，建筑面积约为6500平方米，房间的布置形式上采用了内廊式，将房间布置在了走廊的两侧。本办公楼采光要求窗
4、地面积比为1/61/8。本中型办公楼标准尺寸为4500mm7000mm，需窗户面积为8.110.8平方米，因此采用了两樘2700mm1800mm的塑钢窗，共14.4平方米。其余房间也均能满足采光要求。根据任务书要求，本办公楼为钢筋混凝土框架结构，建筑类别为丙级，为一般民用建筑，所选建筑材料符合二级耐火等级，按合理使用年限为50年设计。1.2 设计依据 设计中主要依据了以下设计规范：民用建筑设计通则（GB 503522005）、建筑设计防火规范（GBJ16872001修订版）、公共建筑节能设计标准（GB 501982005）、建筑采光设计标准（GB/T 500332001）。 1.3 地质、水文
5、及气象资料（1）地形：地形较为平坦，临城市主要道路。（2）土壤性质：地表层为人工填土，厚1.0m，重度；以下为中砂（中密），很厚，重度。地基承载力特征值：（3）地下水位：地下水位较低，无侵蚀性。（4）建筑结构安全等级为二级；地震设防烈度为：7度，基本地震加速度为0.10g，场地类别：类；设计地震分组为第一组：特征周期值= 0.35s。（5）全年主导风向为东南风，基本风压W0=0.35 kN/m2。（6）基本雪压s=0.5 kN/m2,土壤最大冻结深度0.50m。1.4 参考资料（1）教材：房屋建筑学、混凝土结构、结构力学、土力学及基础工程、建筑抗震结构设计等；（2）土木工程专业毕业设计手册；（
6、3）工民建专业毕业设计指南；（4）设计规范：混凝土结构设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范、建筑抗震设计规范等（5）建筑制图标准（11G101-1、11G101-2、11G101-3）2 建筑设计方案2.1 总平面设计本楼采用“一”字型布置，其主要出入口、门厅位于临街道路侧，坐北朝南，底层走廊两侧出口加强了人员的疏散。主要房间的设计考虑以下几点： （1） 主要房间的布置宜使用方便，影响较小，面朝南；（2） 相同功能的房间分开设置，满足各使用功能单元；（3） 房间布置应兼顾建筑结构要求。2.2 平面设计平面设计首先考虑满足使用功能的需求，为办公和会议创造良好的条件，重点考虑了交通组织
7、、采光、通风的良好配置，同时还要合理地安排休息室、厕所、盥洗室等辅助用房。平面尺寸安排上为简化结构计算采用了对称形式，柱网布置采用45007000、45003000两种形式，走廊宽度为3米。功能分区较为合理，人流交通便捷、畅通，保证良好的安全疏散条件及安全防火要求。标准层平面图见图3.1。图2.1 标准层平面图2.3 立面设计在简单的体型组合前提下，力求运用均衡、韵律、对比、统一等手段，把适用、经济、美观有机的结合起来。在正立面处理上，大门采用了不锈钢玻璃弹簧门，上配玻璃雨篷，下为花岗岩室外台阶，均使立面效果增色不少。外墙装饰方面，勒脚为烧毛面花岗岩石板面层，与室外台阶的面层相统一，既美观，又
8、坚固耐久；其余外墙面为涂料面层，因为保温板外挂钢丝网抹灰层的装饰面层宜用涂料，选用了仿石涂料，颜色为淡黄色和银灰色相间，由白色压线分隔，在山墙处为淡黄色，目的是为了保证白色压线的连续。正立面图见图2.2。图2.2 正立面图2.4 剖面设计建筑物室内外高差取0.45米，满足防水、防潮和内外联系方便的要求。层高的确定，按公共建筑设计规范（GBJ 9986）的要求，考虑到本办公楼为框架结构，框架梁的截面高度较高，故层高取值为3.9米。这样的层高，对布置窗户满足采光与自然通风要求来讲已足够。对于底层的阶梯，为了使后排也能获得较高的空间，将前部地面下降0.45米（三步台阶的高度）。另外，办公楼的层高也统
9、一取为3.9米。所有房间的窗台高度均取0.9米，保证书有充足的光线。剖面图见图2.3。图2.3 剖面图773 结构方案设计总说明3.1 框架结构的选择框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既承受竖向荷载，又承受水平荷载。由于该设计水平荷载较多（地震力、风荷载等），总高度小于24m，属多层建筑，且处于7抗震设防烈度区，类场地土，比较砖混结构、框架-剪力墙结构，砖混结构满足不了使用功能要求和抗震设防要求；框架-剪力墙结构性能好，但造价较高。选择框架结构，由钢筋砼梁、柱等杆件刚接而成的框架体系则具有承载力高、整体性强、抗震性能好、平面布置灵活、易形成较大空间、施工方便等优点。3.2 基础形式本框架
10、设计层数不多，上部结构的荷载较小，地基坚实均匀，再综合考虑现场的工程地质条件、水文条件、施工条件及经济技术条件，选择柱下独立基础较为合适。在考虑冻土深度和地沟的设置问题后，由基础埋置深度d=H/12=2340/12=1950mm，初步设定d=2000mm=2.0m。3.3 柱网的确定本框架采用小柱网形式（即一个开间为一个柱距），柱网布置为内廊式，主要开间4.5m，进深统一为7.0 m。见下图。图3.1 框架平面布置图3.4 选择框架的布置选择横向承重方案，框架沿房屋横向布置，纵向设置连系梁。3.5 结构设计总说明（1）本设计采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；建筑
11、抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，框架的抗震等级为三级。（2）本框架结构采用的混凝土强度等级和钢筋级别如下：结构的混凝土强度等级为C25，框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335级（二级），板的钢筋及梁、柱箍筋采用HPB235级（一级），其余各构件采用的钢筋级别按本条说明的钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内。（3）混凝土保护层厚度：本工程上部结构为一类环境，上部结构的板的纵向受力钢筋的保护层厚度为20mm，次梁的纵向受力钢筋的保护层厚度为25mm，框架梁的纵向受力钢筋的保护层厚度单排钢筋为35mm，双排为60mm，柱的保护层厚度为40mm，施工中应采取措施保证
12、；混凝土中的水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性的要求。（4）钢筋的锚固和连接：除设计图纸中另有表示或说明外，下部钢筋伸入支座的锚固长度为：板钢筋伸入支座的长度为120mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时，伸入支座内的长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处伸至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处-10mm；对HPB235级钢筋深入支座内长度不小于15d，末端应有半圆弯钩。当钢筋直径小于或等于20mm时，其连接方式采用搭接，搭接长度分别为32d（HPB235级）、40d（HRB335级）。钢筋直径d22mm时，一律采用等强度对焊焊接。（5）后砌隔墙与框架柱的连接：
13、在砌筑的相应位置，在柱内预埋26插筋，沿高度300-500mm一道，埋入长度200mm，伸出柱外长度500mm；后砌隔墙采用MU10粘土空心砖、M5混合砌浆。（6）在结构施工时，其他各工种如电气、管道等均应配合施工，不得在结构施工后随意开洞。（7）本说明中未尽事宜，应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系，协商解决。3.6 初估截面尺寸由结构平面示意图知，采用横向框架承重方案时，需要计算轴、轴、轴、轴、轴、轴处共6榀框架，现选其中有内横墙的轴处框架进行手算。因建筑设计时，有部分柱的中心并未与定位轴线重合，而在结构计算中，梁的计算跨度应取柱中心线之距离，故某些梁的计算
14、跨度与定位轴线间距不等，需重新计算确定。初步确定框架柱截面尺寸为500 mm500 mm，故轴处框架梁的计算跨度分别为：7.0 m、3.0 m和7.0 m。由初步拟定的基础顶面标高为-1.300 m可得底层柱的计算高度为5.2 m,其余各层柱计算高度均为3.9 m。轴处框架计算简图如下： 图3.2 轴处框架计算简图1、框架梁梁截面高度按梁跨度1/121/8估算，边跨梁：bh300700（mm）；中跨梁：bh300500（mm）。2、框架柱经估算，在满足三级抗震等级轴压比的前提下，柱截面尺寸为：bh500500（mm），沿全柱高不变。3、现浇板屋面板厚度取为h100 mm，楼面板厚度取h120 mm。均满足“规范”要求。4、连系梁连系梁的截面尺寸取bh300570（mm），截面高度取570 mm是为了满足建筑上的要求，使外纵墙的连系梁兼做窗户过梁。3.7 框架梁、柱截面特征及线刚度计算对于本工程，因为全现浇结构，故该榀框架梁的截面惯性矩取值为I2I0。计算结果见表3-1。表3-1 框架梁、柱截面特征及线刚度计算表构件名称构件位置截面尺寸bh
