4层行政办公楼建筑结构设计毕业设计论文

4层行政办公楼建筑结构设计毕业设计论文

第一章建筑设计说明

1.1 平面设计

建筑平面是反映建筑空间与它们的垂直构件之间的相关关系，也是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，由于建筑平面通常较为形象地表达建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，在建筑设计时，首先从平面设计入手。但是在平面设计中，应当始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入，全面综合的解决好设计问题。房屋建筑空间处理问题，除了内部的处理之外，还当包括建筑与其周围其他建筑之间的协调关系以及内部空间处理。

1.1.1 使用部分平面设计

任何一幢建筑物和房间都由三度空间的尺寸和内容组合而成，而这三度空间的尺寸和内容，是由平、立、剖面图来表达的，所以建筑设计又包括平面设计、剖面设计、立面和体型设计。建筑平面是表示水平方向建筑物各个部分的尺寸、内容及相关关系，它较集中地表现了建筑物的功能要求，所以平面设计是建筑物的根本，也是最重要的设计。

无论何种建筑物，都是由各种房间、走廊、门厅、楼、电梯等组成。其中，房间可分为为主要使用房间和辅助使用房间，走廊、楼、门厅、电梯总称为交通联系部分。因此建筑物也可以认为是三大部分组成：主要使用房间、辅助使用房间和交通联系部分。

1.1.2 交通联系部分设计

交通联系部分就是把不同的房间按照一定是使用功能和其他等各种因素的要求而联系起来，形成一幢互相联系的整体建筑物。交通联系部分由垂直交通空间（楼、电梯、室内坡道）、水平交通空间（走道）和交通枢纽（门厅、过厅）等部分组成。本设计中垂直交通联系部分是楼梯，由于层高限制，故不需要设置电梯，此为各个楼层疏散的必经之路，因此本建筑的楼梯为双跑式楼梯。

交通联系部分的设计原则：空间尺度适当，空间形象完美；交通路线便捷、清楚；各种流线互不干扰，导向明确，紧急情况下，人流能迅速疏散；有良好的采光、通风、照明和防火性能；在一般公共建筑中，交通联系部分的面积约占建筑面积的四分之一左右。所以合理地设计交通联系部分对建筑物的用途、造价、空间组合等均有很大的影响。

1.1.3 平面组合设计

分析各个单间和交通联系不封的使用要求及平面设计之后，把他们组合起来，使之成为功能合理、使用方便、体型简洁、构图完美与环境协调的建筑物，这就是组合设计。组合设计时，应考虑多种因素，并经过反复思考，多次修改，才能使平面组合设计更加完善合理。

1.2 剖面设计

剖面设计是为了解决建筑物竖向空间的问题。剖面设计主要表现为建筑物内部结构的构造关系，以及净高、层高、建筑空间的组合与利用。因此和房屋的使用、造价和节约用地等有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。

本工程为职业技术学院行政办公楼设计，第一层包含大厅故层高5.5m,第二层和第三层办公部分为3.3m，第四层由于布置了大会议室，所以层高是3.9m。垂直的交通采用的是楼梯，由于本教学办公楼层数只有四层，因此不需要设计电梯。

1.3 立面设计

立面设计不仅仅是为了满足美化环境以及使用功能的需要而进行设计的，还可起到保护结构、改善环境和装饰美化建筑物的作用。建筑物的美观问题，在一定的程度上也反映社会的文化生活，精神面貌和经济基础。

建筑立面是建筑物整体的外观形象，设计时要结合建筑空间、体型和技术经济条件等因素而同一考虑。立面设计的重点是墙面、门窗、阳台、檐口、勒脚、台阶、外露构件及装饰线脚等部分，通过选择其形状、尺度、比例、排列方式和质感使之协调统一。

1.4 楼板层和地面

楼板层是建筑物中的水平承重构件，并且沿着水平方向分隔上下空间。楼板层应能承受板上的使用荷载，并将荷载和自重传给墙或柱，再由墙或柱传给基础，同时它对墙或柱起着水平支撑的作用。

顶棚又称天花，当楼板底部不平整，而房间要求平整或者在楼板底部有需要隐藏的管道以及空间需要隔声等应设这吊顶来满足设计和美观要求。

地面是楼层地面和地坪面层的统称。也可以将楼层的面层称为楼面，它们在设计上的要求和构造要求基本相同，因此如下所述的地面做法同样也适用于楼面。

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1.5 基础和地基

基础指建筑底部与地基接触的承重构件，它的作用是把建筑上部的荷载传给地基。因此地基必须坚固、稳定而可靠。工程结构物地面以下的部分结构构件，用来将上部结构荷载传给地基，是房屋、桥梁、码头及其他构筑物的重要组成部分。

地基可以分为两种：一是天然地基。一是人工地基。

基础埋深（埋置深度）是从室外设计地面至基础底面的深度。本工程确定1.9米深度作为基础埋深，同时考虑到该工程为框架结构，梁和柱的中心线不重合，因此可能会产生较大的竖向弯矩，为了提高抗剪切能力，该工程选用柱下独基，解决了以上问题，同时能够节省材料。

1.6 交通联系部分的设计

1.6.1 楼梯设计

楼梯是建筑物中联系上下各层的垂直交通设施和设备的重要组成部分，楼梯的功能是用来疏散和通行。

最常见的现浇楼梯分别是板式楼梯和梁式楼梯，本工程采用的是板式楼梯。

板式楼梯由休息平台、梯段板和平台梁组成。板式楼梯的优点是底面平整、结构高度小，外观比较轻巧；1/251/30

缺点是斜板较厚，约为梯段板斜长的～，其混凝土用量和钢材用量都较多，不适合跨度较大的情况。

楼梯位置布设：

楼梯的位置与出入口位置、防火疏散、艺术要求和建筑物平面关系有关。

主要楼梯需要布置在主要进出口附近，次要楼梯可以布置在建筑物的尽端。

1.6.2 门厅的设计

门厅是水平、垂直交通的交汇点交通枢纽，它作为主要出入口，主要起接纳人流、

—

疏散人流的作用；作为过渡空间，主要起分配人流的作用。某些民用建筑的门厅，还兼有其他功能。门厅是建筑物设计的重点部分，如采取不同的设计手法可以体现不同的意境。

设计时也可以参考有关民用建筑门厅面积定额。

门厅的布置可以是各种各样的，但是在设计时必须遵循以下原则：

①应位于建筑物明显突出的部位，以便人流集散；

②门厅内的导向性要明确；

③门厅对外的总宽度，通常大于通向该门厅的走道以及楼梯宽度的总和，并且采用外开门或弹簧门；

④门厅外应设置门廊、雨棚、平台、台阶或坡道，以起到过渡的作用。

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1.6.3 室外台阶

建筑物室内地面必须高于室外地面，，应根据室内外的高差设置台阶。室外台阶的坡度较楼梯坡道小，一般台阶宽度取300~400mm ，台阶高度取150~100mm 。在底层台阶

与出入口之间应设置平台，作缓冲之处。平台宽不宜小于900mm ，而且略向外倾斜，以免雨水流向室内。室外台阶踏步数不应2小于级。人流密集的场所，1m 台阶总高度超过时，宜设置栏杆。 1.6.4 门和窗的设计

门和窗是建筑物的重要配件。门主要起分隔房间和联系室内外的作用，也具有采光

和通风功用。窗的主要起是采光、通风及眺望等作用。

门的设计和布置：对门的设计主要参考了以下几点：

①根据使用具体要求确定门的数量； ②根据功能确定门的大小；

窗的设计和布置：房间中窗子的大小、形式和位置，对室内采光、通风、日照和使用等功能要求。 （1）窗的大小

窗面积应根据房间的使用功能要求、房间面积大小、立面设计、当地日照等因素来确定。窗面积与地面积的比值应为1/4~1/6。

（2）窗的位置在设计时应有利于采光、通风，一般小型工作间要求采光均匀，所以常把窗子布置于外墙的中部或接近中部的地方，对于教室等采光要求较高的房间，则应在教室的左侧外墙开窗，同时应避免窗间墙过宽而产生暗角。 1.7 其它设计 1.7.1 散水设计

建筑物的外墙做散水，是为了迅速排除靠墙体的地面水以便将水导至远离墙脚处。同时堵住地面水沿墙脚向下渗透，以减少墙脚基础受水侵蚀的可能性。

散水用素混凝土现浇坡度为%5~%3。本次设计的散水宽度为mm 600，坡度%3。具体做法为：300厚素土夯实，60厚15C 混凝土垫层，20厚1：2水泥砂浆抹面。 1.7.2 勒脚的设计

本次设计的时候墙勒脚所用的是大理石贴面勒脚，这种勒脚可以增加建筑物立面的美观性。

1.7.3 女儿墙设计

女儿墙如果没有适当的防水措施，雨水就有可能顺女儿墙渗入室内。防止女儿墙渗水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层，或把屋面防水层铺过女儿墙。本次综合楼设计中，为了安全和美观的需要，设置了女儿墙，1100mm

女儿墙高。并充分考虑了女儿墙的抗震和防水。

第二章结构设计说明

2.1 材料要求

本建筑中按照任务书的要求，梁、柱等级均采用C25混凝土。

2.2 填充墙要求

(1) 框架结构的填充墙不是主要承重构件，因此可采用空心砖、墙板、预制轻质砌块，填充墙必须要按照规范的构造要求与框架可靠拉结。本建筑使用的是加气混凝土砌块。

(2) 框架结构的填充墙与框架梁、柱的轴线都应该在一个垂直平面内。

2.3 截面尺寸要求

梁截面尺寸为h

/1

~

8/1(=

=

)

12

L

;

h)3/1

~

b

2/1(

次梁截面尺寸为(1/12~1/18);(1/2~1/3)

==

h L b h

柱截面尺寸为h

/1

15

)

~

=

6/1(=

~

b

H

h)1

3/2(

;

2.4 结构布置要求

(1) 抗震框架结构平面布置应计算方便，传力路径合理，满足建筑的相关使用要求，考虑部分构件的制作工艺，布置时需要简单、均匀、规则、对称，使质量中心与刚度中心尽量减小偏差，为方便计算应尽量使框架结构的纵横向具有相近的自振特性。

(2) 框架结构应布置并设计成双向抗侧力体系。

2.5 计算过程

2.5.1 计算简图

在结构计算简图中，杆件用轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离。框架底层柱的长度应从基础顶面算起，其它层的柱子长度即为楼层高度。

2.5.2 在竖向荷载作用下的近似计算

竖向荷载作用下框架结构内力计算通常采用分层法、迭代法、调幅法。做竖向荷载作用下内力分析时，假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，对其他楼层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。2.5.3 地震作用计算

水平地震作用计算采用底部剪力法计算水平地震作用力。本设计取用一榀框架的重力荷载代表值来计算。顶层重力荷载代表值包括：女儿墙自重，屋面恒载，纵、横梁自重，半层墙体自重，半层柱自重和50%屋面活荷载。其它层重力荷载代表值包括：楼面

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恒载，楼面梁自重，纵、横梁自重，纵、横墙自重以及楼面上、下各半层的柱，50%楼面活荷载。请注意：在计算重力荷载代表值的时候，屋面活荷载仅考虑雪荷载。 2.5.4 框架的内力组合

对框架内力进行组合,通过对框架内力的分析，会得到结构在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。设计时，根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值。取组合值中最不利组合作为截面设计时采用的内力设计值。 2.5.5 正截面和斜截面的设计

受弯构件要进行抗弯和抗剪设计,钢筋混凝土受弯构件的破坏主要有三种形式：适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏，其中后两种是在工程设计中是不允许出现,我们在截面设计时应当避免。

受弯构件在弯距和剪力共同作用的区段通常会产生斜裂缝,并可能延斜截面发生破坏,斜截面破坏带有脆性破坏性质,,所以在设计中要加以控制截面设计时 ,不仅要对截面尺寸加以控制,,同时还要对对斜截面进行计算配置一定数量的箍筋。

第三章 结构计算书

3.1 工程概况

职业技术学院行政办公楼，3770建筑面积平方米左右。按照任务书要求层数为4层，层高： 5.5m 一楼大厅， 3.3m 二楼和三楼办公楼部分， 3.9m 四楼布置有大会议室因此。框架结构。设两部楼梯。

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3.2 设计原始资料 3.2.1 建筑技术条件

（1）气象条件

雪荷载：基本雪压为20S 0.60kN / m =； 风荷载：基本风压为20W 0.30kN / m =。 （2）工程地质条件

此建筑位于城市郊区，基地平坦。 （3）建筑场地类别：二类场地土。

地震烈度：7度，此建筑是三级抗震，场地特征周期是0.3S 。 3.3 材料选用

混凝土：混凝土均为25C ；

钢筋：梁柱纵向受力钢筋均为335HRB 钢筋，其余为235HPB 钢筋； 墙体：外墙采用加气混凝土砌块,重度25.5/kN m γ=； 内隔墙采用加气混凝土砌块,重度25.5/kN m γ=；

3.4 结构选型

1.结构体系：钢筋混凝土现浇框架结构体系。

2.屋面结构：现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚为mm 120。

3.楼面结构：现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚为mm 120。

4.楼梯结构：钢筋混凝土板式楼梯。 3.5 结构布置及计算简图

根据建筑设计以及使用功能的要求，进行了建筑平面、立面和剖面设计，设计标准层的建筑平面、立面、和剖面图见图纸。主体结构共4层，层高：一楼由于包括大厅故取5.5m ；标准层为办公部分取3.3m ，顶层包括一个大会议室因而取3.9m 。 3.5.1 选择承重方案

该建筑为职业技术学院行政办公楼，房间布局整齐规则，不需考虑太大空间布置，因此采用纵向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。

3.5.2 梁、柱截面尺寸估算

纵 梁：1111~~7800650~975812812h l mm ????

=?=?= ? ?????

取700h mm =

1111~~700233~3502323b h mm

????

=?=?= ? ????? 取250b mm =

横 梁：1111~~6500541~812812812h l mm ????

=?=?= ? ?????

取600h mm =

1111~~600200~3002323b h mm

????

=?=?= ? ????? 取250b mm =

中跨梁：1111~~2100175~263812812h l mm ????

=?=?= ? ?????

取400h mm =

1111~~400133~2002323b h mm

????

=?=?= ? ????? 取250b mm =

次 梁：111

1~~6500361~54612181218h l mm ????=?=?= ? ????? 取400h mm =

1111~~400133~2002323b h mm ????

=?=?= ? ?????

取250b mm =

为方便计算与施工，所以此处所有梁宽均取250mm

每层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表所示，

柱截面尺寸的估算。根据柱的轴压比限值来估算，此次设计轴压比限值[]N μ0.9=,重

力荷载代表值可取2

12kN /m （加气混凝土砌块隔墙），边柱及中柱负荷面积分别为

27.8 6.5/2m ?和27.8 4.3m ?，7度地区β=1.25，于是可计算出一层柱截面面积为:

边柱

[][]321.257.8 6.512104

1420170.9211.9E c N c N c

Fg n N

A mm f f βμμ?????≥===??

中柱

- 10 -

[]

[]321.257.8 4.3121041878890.911.9E c N c N c

Fg n N

A mm f f βμμ?????≥

===? 根据上述结果，并综合考虑其它因素，为方便计算，本设计柱截面尺寸取值如下：

1～4层 500mm ?500mm

1900mm,900mm 450mm 基础采用柱下独立基础，基础埋置深度基础高度室内外高差为。

3.5.3 框架结构计算简图

取⑤轴上的一榀框架来计算。由于柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间距离。室内外高差，0.45m -定为,故底层柱高h 5.50.451.90.9 6.95m ++＝－＝。其余

各层柱高即层高。23 3.3m 3.9m ～层高度即为层高，取；第四层层高。计算简图如下

:

图3-1 框架结构计算简图

3.6 重力荷载计算

3.6.1 屋面和楼面的永久荷载标准值 （1）恒温防水屋面(屋面不上人)

防水层（二毡三油） 0.35kN/m 2

20厚的1:2.5水泥砂浆找平层 20×0.02＝0.4kN/m 2 铺聚苯乙烯泡沫塑料板保温层100mm 0.50kN/m 2×0.1=0.05 kN/m 2

混凝土板厚120mm 2

250.123k N /m

?＝ 12mm 厚混合砂浆抹灰顶棚 2 0.02170.2k N /m

?=

合计 24kN /m

（2）1～4层楼面

30mm 厚细石混凝土面层 0.03×24=0.72kN/m 2 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3kN/m 2 12mm 厚混合砂浆抹灰顶棚 0.02×17=02kN/m 2 合计 3.92kN/m 2 注：为方便计算，后面计算时楼面荷载标准值取24 kN /m 3.6.2 屋面和楼面可变荷载标准值

不上人屋面活荷载标准值 2

0.5k N /m

楼面活荷载标准值 2

2.0k N /m 屋面雪荷载标准值 20 1.00.60.6/k r s s kN m μ=?=?= 注：r μ为屋面积雪分布系数，取 r μ 1.0＝。

3.6.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算

梁自重：

纵梁：b h 250mm 700mm ?=?，则纵梁自重：260.250.70.12 3.77kN /m ??-=（）； 横梁：b h 250mm 600mm ?=?，则横梁自重：260.250.60.12 3.12 kN /m ??-=（）；

次梁：b h 250mm 400mm ?=?，则次梁自重：()260.250.40.121.625kN /m ??-=；

柱： b h 500mm 500mm ?=?

柱自重： 0.5×0.5×26＝6.5kN/m 注：混凝土容重为25kN/m 2，此处取26 kN/m 2为考虑抹灰后的容重。

外墙自重为：240mm 墙体为加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖20.5kN /m （）,外墙面20mm 厚水泥砂浆打底，220mm 0.3kN /m 内墙面为厚抹灰，涂抹乳胶漆墙面（），则外墙重力荷载

为：20.50.02200.24 5.5200.020.3 2.92kN /m ?+??+＋＋＝

内墙自重为：墙体为240mm 加气混凝土砌块，乳胶漆墙面双面（0.6kN/m 2）,10mm 水泥砂浆，

10mm 厚水保温砂浆，240mm 厚加气混凝土砌块，20mm 厚水泥砂浆，则内墙单位墙面重力荷载为：0.6＋0.01×20+0.01×5＋0.24×5.5+0.02×20＝2.572

kN /m

女儿墙自重(含贴面和粉刷)：1.10.24 5.50.50.42 3.252 kN /m ??+?＋＝

木门单位面积重力荷载：20.2 kN /m ，铝合金窗单位面积重力荷载：20.4 kN /m 。

3.7 重力荷载代表值

为了计算方便，本次设计时选用其中具有代表性的一榀框架来进行横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算，此设计中选择⑤轴线框架进行计算。

3.7.1 第4层的⑤轴线框架重力荷载代表值：

屋面恒载：(6.5×2＋2.1)×7.8×4＝471.12 kN 女儿墙： 3.252×7.8×2＝50.731 kN 纵横梁自重：（7.8-0.5）×3.77×4＋(6.5-0.5)×3.12×2＋(2.1-0.5)×1.625×1＝150.124 kN 半层柱自重：(6.5×3.9×4)×0.5＝50.7 kN 半层墙自重：（3.9×0.5－0.7）×2.92×（7.8－0.5）×4＋（3.9×0.5

－0.6）×2×（7.8－0.5）×2.57=157.23kN 屋面雪载：(6.5×2＋2.1)×7.8?0.6=70.668 kN 恒载+0.5×雪载：

471.12+50.7312+150.124+50.7+157.23+0.5?70.688＝915.24 kN 注：此处计算纵横梁自重时计算长度为梁长减去柱子尺寸宽度。

3.7.2 第3层的⑤轴线框架重力荷载代表值：

楼面恒载：(6.5×2＋2.1)×7.8×4＝471.12 kN 上、下半层墙重：157.23+（3.3×0.5－0.7）×2.92×

（7.8－0.5）×4＋（3.3×0.5－0.6）×2×（7.8－0.5）×2.57=277.63 kN 纵横梁自重：150.124 kN 上半层柱+下半层柱：50.7+6.5×4×3.3×0.5＝93.6kN 楼面活荷载：(6.5×2＋2.1)×7.8×2.0＝235.56 kN 恒载+0.5×活载：

471.12+277.63+150.12+93.6+0.5×235.56＝1110.25 kN

3.7.3 第2层的⑤轴线框架重力荷载代表值：

楼面恒载：(6.5×2＋2.1)×7.8×4＝471.12 kN 上、下半层墙重：120.4+120.4=433.47 kN 纵横梁自重：150.12kN 上半层柱+下半层柱： 6.5×4×3.3×0.5×2＝85.8 kN 楼面活荷载：(6.5×2＋2.1)×7.8×2.0＝235.56 kN 恒载+0.5×活载：

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471.12+240.8+150.124+85.8+0.5×235.56＝1065.62 kN 3.7.4 第1层的⑤轴线框架重力荷载代表值：

楼面恒载： (6.5×2＋2.1)×7.8×4＝471.12 kN 上、下半层墙自重： 120.4+（7.8－0.5）×4×（5.5×0.5－0.7）×2.92+（5.5×0.5

－0.6）×（7.8－0.5）×2.57×2＝464.88 kN

纵横梁自重： 150.12kN 上半层柱+下半层柱： 6.5×4×3.3×0.5+6.5×4×6.95×0.5＝132.86kN 楼面活荷载： (6.5×2＋2.1)×7.8×2.0＝235.56 kN 恒载+0.5×活载：

471.12+464.88+150.124+132.86+0.5×235.56=1336.764 kN

则一榀框架总重力荷载代表值∑=n

i i G 1

为(4)n =

1234915.240+1110.254+1065.624+1336.764i G G G G G =+++=∑

=4427.882kN

3.8 横向框架侧移刚度计算 3.8.1 计算梁、柱的线刚度

梁线刚度计算，梁柱混凝土标号均为 25C ，722.810C E KN m =?。

框架结构中，现浇楼面或预制楼板有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，因此梁的有效刚度将会增大，框架侧移减少。考虑到这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，

对现浇楼面的边框架梁取 05.1I I =，对中框架梁取

00.2I I =。

柱线刚度计算

表3-3 柱线刚度计算表

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3.8.2 计算柱的侧移刚度

柱的侧移刚度D 计算公式：2

12h i D c

c

α= 注：c α为柱侧移刚度修正系数，K 为梁柱线刚度比，在不同情况下，c α、K 取值也不同。

对于一般层： c i i i i i K 24

321+++=

2c K K α=+

对于底层： c i i i K 21+=

0.52c K K

α-

+=+

图3-2 框架梁柱的相对线刚度

第四章横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

4.1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

4.1.1 横向自振周期的计算

运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自