土木工程毕业设计办公楼设计范本

青岛农业大学

毕业论文（设计）

题目：济南大学一号办公楼设计

姓名：王洋

学院：建筑工程学院

专业：土木工程

班级：2008级4班

学号：20082385

指导教师：潘东芳

2012年 5 月30 日

济南大学1号办公楼设计

土木工程专业王洋

指导教师潘东芳

摘要：本设计是济南大学一号办公楼由建筑设计和结构设计两部分组成。本办公楼的建筑面积为3300m2，层数5层，结构体系为框架结构。办公楼形状采用的是比较常用的矩形形状，在平面布置时采用的是内走廊。建筑设计包括建筑设计总说明、建筑平面设计、立面设计和剖面设计；结构设计包括结构平面布置及计算简图确定，计算简图选取一榀框架进行荷载计算、内力计算、内力组合、框架梁、柱截面设计和配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。

关键词：办公楼、框架结构、建筑设计、结构设计。

Design of No.1 Office Building of Jinan University

Student majoring in Civil Engineering wang yang

Tutor Name Pan Dongfang

Abstract:Design of No.1 0ffice building of Jinan university was designed by the architectural design and structural design two parts. Construction area of this office

building was 3300m2 and layers was five layers, Structure system was frame structure. The office building shape is relatively commonly used the rectangular shape, in layout when used is the internal corridor. Architecture design including architectural design always explain, building the plane design, the vertical design and profile design; Structural design includes structure layout and calculation diagram sure, calculation diagram investigated. one selecting a load calculation, internal force calculation, internal force combination, beam and column section design and reinforcement calculation, floor

and the roof design, stair design, basic design, etc.

Key words: Office building, Framework, Architectural design, Structural design.

目录

摘要 ..................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................. II 第一章建筑设计部分 . (1)

1.1工程概况 (1)

1.2办公楼的建筑说明 (1)

1.3建筑构造说明 (5)

第二章结构设计部分 (6)

2.1工程概况 (6)

2.2结构布置及计算简图 (6)

2.3荷载计算 (10)

2.4.内力计算 (14)

2.5.横向框架内力组合 (50)

2.6截面设计与配筋计算 (58)

2.7 基础设计 (73)

2.7.1基地尺寸确定（内柱基础） (73)

总结 (77)

致谢 (79)

参考文献 (80)

毕业设计图纸目录 (81)

第一章建筑设计部分

1.1工程概况

1.1.1工程名称及概况

工程名称：济南大学一号办公楼

建设地点：济南市

建筑面积：3311.8平方米

建筑基底面积：660平方米

建筑类型：框架结构

层数：5层

1.1.2工程设计的相关资料

（1）地表以下1.0m为素填土，填土下层为3.5m厚粉质粘土，地基承载力标准值240kN/ m2，再下为风化岩，地基承载力标准值为650kPa。地下水位在天然地表下2.0m。

（2）场地类别：Ⅱ类场地

（3）气温最热月平均33℃，最冷月平均-1℃，夏季极端最高41℃,冬季极端最低－10℃。

（4）主导风向：全年为西北风,夏季为东南风。

（5）雨雪条件，年终雨量1450mm，日最大降水强度19mm/d，最大积雪8mm。

基本雪压0.30kN/m2。

（6）建筑结构的安全等级为二级，结构设计正常使用年限为50年。

（7）抗震设防烈度6度。

（8）屋面荷载：不上人屋面为1.0 KN/m2、上人屋面取标准值。

1.2办公楼的建筑说明

1.2.1设计思路

我的毕业设计的选题是济南大学1号办公楼的设计，济南大学1号办公楼可以向教师和学生提供一个良好的办公的交流的场所，让教师的办公更加轻松和愉快，让学生和老师的交流更加方便和愉快，在办公楼的设计中，更加突出对教师办公环境的关注，是教师获得一个更加舒适的办公环境，更充分的利用现有的空间。

办公楼的设计应该更加注重使用功能，不仅仅是作为一个办公的场所，而是既

可以使教师舒适的办公也可以让老师获得充分的休息，并且能在轻松愉快的环境下和同学进行交流，这就是我毕业设计的研究方向，为了达到这三个目的，在建筑的布局上应加以改变

1.2.2建筑功能空间

主要功能空间如下：（1）办公室30个：（2）多功能会议室1个：约150 m2，（3）接待室4个（4）档案室2个（5）大厅：约200m2 （6）文印室1个，每

层设男女厕所（5）底层和顶层设置休息区

功能空间布置原则如下：为了解决使教师办公的环境的到改善的目标，我准备利用动静分区的原则，将建筑平面进行灵活的安排，将大厅和休息区还有文印室等，安排的一层，将档案室和会议室这些利用率偏低的放置在顶层，将最常利用的办公室，安排的2到4层，采用中间静两头动的动静分区原则

并且，在每一层都设置休息区和接待室，如果老师和同学进行的简短的交流可以去接待室，方便快捷，如果老师之间需要讨论或者老师长时间工作以后需要休息的时候，可以去休闲室稍稍休息一下

在首层的休息区，使用大面积的玻璃，保证采光，并且给人轻快地感觉，设置沙发茶几等，可以坐下来交谈，每一层的楼梯休息平台可以设计盆景等，每一层的休闲区里可以设置一些健身器材，可以让老师在楼内就锻炼身体，顶层设置了两个小会议室，是用来开班级的会议，还有一个大型会议室，可以容纳数百人同时开会。

基本可以满足办公楼的使用功能，且更加注重办公的环境上的舒适和便利性。

1.2.3建筑平面设计

下图为底层平面

图1--1 底层平面图

1.2.3.1使用部分的平面设计

办公楼中主要的房间有文印室、办公室、接待室、厕所等，还有一些辅助房间，办公室分为大型办公室和小型办公室，两种办公室均为矩形

1.2.3.2交通联系部分的平面设计

楼梯

楼梯是建筑物内各个不同楼层之间上下联系的主要交通设施，楼梯应做到上下通行方便，首先有足够的通行宽度，其次为了能够满足防火和安全的疏散要求要有足够的疏散能力，并应满足坚固、耐久和一定的审美要求。

本办公楼设计中选取现浇板板式楼梯，两个楼梯均为双分平行楼梯。考虑以上基本要求和人流要求及结构布置情况楼梯选用宽度为6m，中梯段宽为2.8m，边梯段宽1.5m。

走廊

走廊是建筑物中最大量使用的交通联系部分[1]。走廊的宽度应符合人流和消防安全的要求。规定，当走廊为内走廊时，其净宽度不得小于2100mm；而当为外走廊时，其净宽度不得小于1800mm。本教学楼设计中我所选用的是内走廊，其净宽度为4000mm。可以在走廊中央设置盆景等用以改善办公环境

1.2.4建筑立面设计

立面设计满足房间的使用要求和技术经济条件下运用建筑造型和立面构图的

一些规律，具体详见建筑立面图[2]

本建筑屋面排水采取有组织排水，材料找坡，按2%排水坡度把屋面降水有组织地排到天沟，设落水管[3]。

办公楼通过正立面图可以看到该建筑物的高度为23.40m，办公楼形成了左右对称，对称或接近对称的平、立面设计容易取得端庄、严肃的效果。由于本建筑采用的是框架结构，墙体只起围护作用，不承担荷载，所以立面上门窗的设置具有很大的灵活性，不仅开启方式灵活，而且具有面积较大的特点，因此设计采用大面积的窗户设计，既满足了设计对光线的要求，又满足了经济要求。门窗的尺寸在立面图中均有标注。

建筑立面中外墙的面饰材料及其色彩颜色采用淡蓝色色和白色相间的真石漆

粉刷，使建筑物的立面更加的明亮，给人以舒适的感觉。底部勒脚采用大理石面，在柱面利用瓷砖装饰

图 1--2 正立面图

1.2.5建筑剖面设计

剖面图的设计是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数，建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构，构造关系等。在设计剖面时，剖到尽可能多的楼梯和门窗等比较重要的部位，使剖面能很好的反映内部结构的布置，楼地面的装修以及梁柱之间相互关系等。为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，本建筑将使内地坪提高到室外地坪450mm。

本办公楼的剖面图是沿着中间主楼梯剖切开来由左侧向右侧观看，由于采光和通风的影响办公楼的层高为3.9m，窗户窗台的高度为900mm。剖面图见图1-2。

1.3建筑构造说明

1.3.1楼地面

面层：水磨石地面10mm面层，20mm厚水泥砂浆打底

结构层：120mm厚钢筋混凝土楼面板

10厚纸浆石灰粉平

1.3.2屋面

保护层：40mm厚现浇细石混凝土

防水层：sbs改性沥青防水层

找平层：20mm厚1比2水泥砂浆找平

保温兼找平层：140mm厚膨胀珍珠岩砂浆找平

结构层：120mm厚钢筋混凝土屋面板

10mm厚纸浆石灰粉平

1.3.3外墙面

外刷防水涂料

8mm厚混合砂浆找平

12mm厚水泥砂浆打底

200mm厚墙体层

1.3.4内墙面

20mm厚水泥砂浆打底

200mm厚墙体层

本工程做散水，宽度600mm，坡度

第二章结构设计部分

2.1工程概况

济南大学拟兴建5层办公楼，建筑面积3311.8平方米，基本雪压0.30kn/㎡，年降雨量14mm，月最大降水强度19mm／d，最大积雪80mm，地表以下1.0m为素填土，填土层下为3.5m厚粉质粘土，地基承载力标准值240kn／㎡，再下为风化岩，地基承载力标准值为650kpa

2.2结构布置及计算简图

根据该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，主体结构为5层，层高均为3.9m，结构平面布置如图所示

图 2--1结构品面布置图

2.2.1板厚尺寸估算

采用现浇钢筋混凝土双向板，板厚要求如下：

（1）大于80mm

（2）双向板不小于1/50，单向板不小于1/40

本设计中，双向板最大跨度为7.5m，取板厚为120mm

2.2.2梁尺寸估算

2.2.2.1横梁截面尺寸估算

梁截面高度一般取h =(1/12～1/8)L ，截面宽度b =(1/3～1/2)h 。 中跨梁：mm 30012

360012===l h ，取400mm =h ，200mm =b 。

边跨梁：mm 38312

460012===l h ，取400mm =h ，200mm =b 。

2.2.2.2纵梁截面尺寸估算

纵向框架梁：mm 59112

710012

===l h ，取700mm =h ，350mm =b 。

纵向最小跨度为4米，根据梁净跨与高度比不宜小于4，取纵梁尺寸符合标准 2.2.2.3次梁尺寸估算

次梁：mm 3834600===l h ，取400mm =h ，200mm =b 。

2.2.3柱截面尺寸估算

（1）柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H, H 为建筑层高 （2）框架柱必须满足该建筑的轴压比限值

柱截面的高与宽为（1/15—1/20）H=4900/15---4900/20=326---245 柱组合的轴压比设计值计算柱截面尺寸可根据公式c c N/bhf μ=

)]f N/([μA c N c ≥确定。地震为6度（0.05g ）设防。查表可知该框架的抗震等级为

四级，其轴压比限值[μN ]=1。选一榀框架上的边柱、中柱进行计算,由公式得柱截面面积为：

边柱：N =1.25×N V =1.25×14×5×4×4=1400 kN 由)]f N/([μA c N c ≥估取边柱的尺寸为h =b =400mm ， 则1400×1000/(14.3×400×400)﹤1

中柱： N =1. 3×N V =1.3×14×5×4×2.5=910 kN

由)]f N/([μA c N c ≥估取中柱的尺寸为h =b =400mm ， 则910×1000/(14.3×400×400)﹤1

本设计所有主要边柱和中柱截面尺寸取h =b =400mm 。 为方便施工，各柱截面从底层到顶层不变 2.2.4确定框架计算简图

框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，底层柱高从基础顶面算至第二层楼面，室内外高差为0.45米，基础顶面至室外地坪取-0.55米，所以底层柱高H 为4.9米，其余各层为3.9米 2.2.5各层梁柱线刚度计算

其中在求梁截面惯性矩是考虑到现浇楼板作用，取取02I I = 边跨（AB 、DE 跨梁）

i=2EI/L=E×2×112×0.2×0.43/3m=7.11×10-4

E （m 3

） 中跨（BD 跨梁）

i=2EI/L=E×2×112

×0.2×0.43/5m=4.27×10-4

E （m 3

）

上部各层柱：i=2EI/L=E×2×1

12

×0.4×0.43/3.9m=5.47×10-4E （m 3）

底层各层柱：i=2EI/L=E×2×1

12

×0.4×0.43/4.9m=4.35×10-4E （m 3）

梁柱线刚度见图

图 2--2梁柱线刚度

其中底层柱使用c35混凝土，其他层使用c30，E分别是3.0×107 KN/m2和3.15×107 KN/m2

2.3荷载计算

2.3.1恒荷载计算

2.3.1.1屋面框架梁线荷载标准值

40厚细石混凝土 0.04×24=0.962m /kN SBS 防水层 0.242m /kN

20厚1:2水泥砂浆平层 20×0.02=0.42m /kN

140厚憎水膨胀珍珠岩兼找坡 （0.10+0.14）/2×7=0.842m /kN 120厚现浇楼板 25×0.12=32m /kN

15mm 厚纸筋石灰抹灰 0.015×16=0.242m /kN 屋面恒载 5,682m /kN 跨框架梁自重 0.2×0.4×25=2m /kN 梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02) ×17=0.272m /kN 边跨框架梁自重 0.2×0.4×25=2m /kN 梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02) ×17=0.272m /kN 因此作用在顶层框架梁的线荷载为：

m /kN 272.21515==DE AB g g m /2,.272kN 15=BD g

m /kN 72.22468.522=?==DE AB g g m /kN 72.22468.5=?=BD g

2.3.1.2楼面框架梁线荷载标准值

10厚水磨石地面 0.652m /kN 20厚水泥砂浆打底

0.02×20=0.42m /kN

120厚钢筋混凝土楼板 0.12×25=32m /kN 10mm 厚纸筋石灰抹底 0.01×16=0.162m /kN 楼面恒载 4.212m /kN 中跨框架梁自重 0.2×0.4×25=22m /kN 中跨梁梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02) ×17=0.272m /kN 边跨框架梁自重 0.2×0.4×25=22m /kN

边跨梁梁侧粉刷 （2×0.28×0.02+0.24×0.02) ×17=0.272m /kN 边跨填充墙自重 0.1×（3.9-0.4）×6=2.1m /kN 填充墙粉刷自重 （3.9-0.4）×0.01×2×17=1.19m /kN 因此作用在中间层框架梁的线荷载为：

m /kN 528.519.11.2238.211=++==DE AB g g m /kN 272.21D =B g

m /kN 05.2154.2122=?==CD AB g g m /16.84kN

521.42=?=BD g

2.3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值

边柱纵向框架梁自重 0.3×0.7×（2+2）×25=24.5kN

边柱纵向框架梁粉刷 （0.7-0.12）×2×0.02×7.75×17=3.06kN

1000高女儿墙自重 1×0.2×4×6=4.8kN 1000高女儿墙粉刷 4×0.02×17×2=2.72kN

框架梁传来屋面自重 0.5×4×5.68×0.5×4=22.72kN 顶层边节点集中荷载 57.8kN

55==E A

G G

中柱纵向框架梁自重 0.35×0.7×（2+2）×25=24.5kN 中柱纵向框架梁粉刷 3.06kN 纵向框架梁传来屋面自重 0.5×4×0.5×4×2×5.68=45.44kN 顶层中节点集中荷载： 73kN 55==D B G G

3.1.4 楼面框架节点集中荷载标准值

边柱纵向框架梁自重 24.5kN 边柱纵向框架梁粉刷 3.06kN 铝合金窗自重 1.8×2.3×0.35=1.45kN 窗下墙体自重 0.2×0.9×(2-0.2+2-0.2) ×6=3.89kN 窗下墙体粉刷 0.9×0.01×2×17×(2-0.2+2-0.2) =1.1kN 窗边墙体自重 (3.9-0.7-0.9) ×0.2×(2.2-0.4) ×6=4.97kN 窗边墙体粉刷 (3.9-0.7-0.9)×0.01×(2.2-0.4)×17=1.41kN 框架柱自重 0.4×0.4×3.9×25=15.6kN

框架柱粉刷 （0.4×2+0.2×2）×0.02×3.7×17=1.59kN 纵向框架梁传来楼面自重 0.5×4×4/2×4.21=16.84kN 中间层边节点集中荷载 72.94kN ==E A G G

中柱纵向框架梁自重 24.5kN

中柱纵向框架梁粉刷 3.06kN

内纵墙自重 （4-0.4）×0.1×(3.9-0.7)×6=6.91kN 墙粉刷 （4-0.4）×0.01×2×17×(3.9-0.7)=3.92kN 框架柱自重 15.6kN 框架柱粉刷 1.59kN 纵向框架梁传来楼面自重 4.21×8=36.68

中间间层中节点集中荷载 89.26kN ==C B G G 2.3.1.5恒荷载作用下的结构计算简图

表 2--1恒荷载作用下的结构计算简图

2.3.2活荷载计算

2.3.2.1屋面活荷载计算[4

屋面活荷载2.0kn/m 2,办公室楼面活荷载2.0kn/m 2，走廊活荷载2.5kn/m 2

8kN/m 42.0p p 55=?==DE AB kN/m 842p 5=?=BD 8kN 24/240.555=???==E A P P kN 1622240.555=????==D B P P

2.3.2.2 楼面活荷载

8kN/m 42.0p p =?==DE AB 10kN/m 42.5p =?=BD

4kN

2.04/220.5=???==E A P P

9kN

2.5240.50.54=????+==D B P P

2.3.3风荷载计算5]

表 2--2风荷载计算表

风压标准值组计算公式为

ωμμβωZ S Z = (2--1)

因为结构高度H <30m ，可取Z β=1.0；S μ=1.3；0ω查询建筑结构荷载规范取0.32m /kN 。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其中z 为框架节点至室外地面的高度，A 为一榀框架各层节点的受风面积 2.3.4雪荷载计算

济南地区基本雪压0.3kn/m 2，由于屋面活荷载与雪荷载不同时组合，取两者较大值，故不计算雪荷载[5]

2.4.内力计算

2.4.1恒荷载作用下的内力计算

2.4.1.1等效荷载

以一榀框架为例，恒荷载作用下的内力计算采用分层法[9]，中柱的线刚度采用框架梁实际的线刚度的0.9倍，按照固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载化为等效均布荷载

顶层等效均布荷载为：

19.18kn/m

22.72)4.04.021(272.2)21(3224325AB1'

=?+?-+=+-+=AB g a a g g 边

m /kN 74.1622.728

5

2.27285255BD1'

=?+=+

=BD g g g 中 标准层等效均布荷载为：

m /kn 90.1584.16)4.04.021(528.5)21(32232AB1'

=?+?-+=+-+=AB g a a g g 边

m /12.80kN 8

5

2BD1'

=+

=BD g g g 中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：

40518.19121

g 12122'5-=??-=-=边边l M AB kN·

m 96.12216.4731

g 3122'G 5-=??-=-=中中l M B kN·

m 98.01216.476

1

g 6122'5G -=??-=-=中中l M B

kN·

m 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：

33.13515.9121

g 12122'-=??-=-=边边l M AB kN·

m 07.71212.831

g 3122'G -=??-=-=中中l M B kN·

m 53.8212.86

1

g 6122'G -=??-=-=中中l M B

kN·

m 2.4.1.2各节点杆端分配系数的确定

杆端分配系数用以下公式进行计算 =S i/S（2--2）远端固定S i=4i；远端滑动S i=i)

顶层：

节点A5、E5：

μ下柱=0.9×(5.47×4)/(5.47×4×0.9+4.27×4)=0.54

μ右梁=4.27×4/(5.47×4×0.9+4.27×4) =0.46

节点B5、D5：

μ下柱=0.9×(5.47×4) / (5.47×4×0.9+4.27×4+7.11×2)=0.39

μ右梁=7.11×2/(5.47×4×0.9+4.27×4+7.11×2)=0.28

μ左梁=4.27×4/(5.47×4×0.9+4.27×4+7.11×2)=0.33 标准层：

节点A、E：

μ上柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9×2+4.27×4)=4.27

μ下柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9×2+4.27×4)=4.27

μ右梁=4.27×4/(4×5.47×0.9×2+4.27×4) =0.3

节点B、D：

μ上柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9×2+4.27×4+7.11×2)=0.28

μ下柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9×2+4.27×4+7.11×2)=0.28

μ右梁=7.11×2/(4×5.47×0.9×2+4.27×4+7.11×2)=0.2

μ左梁=4.27×4/(4×5.47×0.9×2+4.27×4+7.11×2) =4.27 底层：

节点A1、E1：μ上柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4)=0.36

μ下柱=4.35×4/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4)=4.35

μ右梁=4.27×4/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4)=4.35

节点B1、D1：μ上柱=4×5.47×0.9/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4+7.11×2)=0.29 μ下柱=4.35×4/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4+7.11×2)=0.25

μ右梁=7.11×2/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4+7.11×2)=0.21

μ左梁=4.27×4/(4×5.47×0.9+4.35×4+4.27×4+7.11×2)=0.25

2.4.1.3力矩分配[6]

图 2--3 恒荷载顶层力矩分配图