长安大学毕业论文设计
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摘要
本工程为西安某学院办公楼设计，该楼为六层，总高23.3米，总建筑面积约为6287.76m2。本设计依据设计任务书，运用力学钢筋混凝土、结构力学基本原理及土力学和对材料性质的深刻了解，遵守设计规则，保证建筑结构合理，所有材料的质量和强度合格，工艺良好。
本建筑设计分为：建筑设计、结构设计。
建筑设计采取积极措施来增强建筑物的外表强度和坚固性，给人以心理上的安全感。另外，还要有艺术的美感，要有时代气息。
结构体系是钢筋混凝土框架结构，结构设计是使结构物得到足够的强度、刚度和韧性的过程。结构体系选择后，进行荷载分析和强度分析，同时考虑与建筑经济学的关系，把材料制做安装所需成本、所用时间，以及结构使用期间的维修联系起来。
关键词：框架；结构设计；内力计算
The Office of the Xi’an XX college
Abstract
This project is The Design of the Office of the Xi’an XX college, There are six storys in the building.The general is based on the design requirements, original information, application of mechanics RC, basic principles of structural mechanic, soil mechanics and well knowing material quality, obeying rules of design, ensuring the structures of architecture reasonable, and the quality and intensity of all materials are qualified, and the techniques are the same.
This architecture design is divided into three parts: architecture design, structural design.
Architecture design will adopt avai lable measures to increase constructions’ surface intensity and firmness. It will also give people safe felling on psychological. On the other is a process of making construction structures get enough intensity, stiffness and toughness. After structural system is chosen, carrying out the analysis of load and intensity, at mean time taking into account the associated relation with building economics, combining the time and cost of materials fabricating and fixing, and the maintenance of structure during operation and use period.
Construction organization schedule: according to scientific subdivision works, continuous construction methods, reasonable arranging construction orders, paying attention to safe measures, and ensure to obtain economic benefit.
Keywords : frames; structural design; intevnalforce calculation
目录
1.1 设计基本资料 (1)
1.1.1工程概况 (1)
1.1.2原始设计资料 (1)
1.2 建筑设计说明 (1)
1.2.1 建筑平面设计 (1)
1.3.1 屋面做法 (7)
2.1设计资料 (10)
2.1.1工程概况 (10)
2.1.2气象资料 (10)
2.2结构布置计算 (10)
2.3结构方案选取 (10)
2.3.1 竖向承重体系选取 (10)
2.3.2 水平方向承重体系选取 (11)
2.3.3基础形式选取 (11)
2.4框架梁柱尺寸确定 (11)
2.4.1梁截面尺寸的确定 (11)
2.4.3板厚的确定 (12)
2.5框架梁柱线刚度计算 (12)
2.5.1横梁线刚度 (12)
2.5.2柱的线刚度计算 (12)
2.5.3横向框架柱侧移刚度D值计算 (13)
2.6 恒荷载计算 (13)
2.6.1 荷载传递的基本原理 (13)
2.6.2 荷载统计 (14)
2.7.风荷载作用下框架结构内力计算和侧移计算 (16)
2.7.1风荷载标准值 (16)
2.7.2水平风荷载作用下的内力计算 (17)
2.8地震作用计算 (19)
2.8.1重力荷载代表值 (19)
2.8.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 (21)
2.8.3水平地震作用下的内力计算 (23)
2.9竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (25)
2.9.1荷载计算 (25)
2.10横向框架内力组合和调整 (36)
2.10.1框架梁内力组合 (36)
2.10.2承载力抗震调整系数 (36)
2.10.3梁端剪力调整 (37)
2.10.4梁跨间最大正弯矩组合的设计值 (37)
2.10.5框架柱的内力组合 (42)
2.10.6框架柱的内力调整 (43)
2.11框架梁的截面设计 (44)
2.11.1 AB梁的正截面受弯承载力计算 (44)
2.12框架柱截面设计 (49)
2.12.1 A柱截面尺寸验算 (49)
2.12.2 A柱正截面受弯承载力计算 (49)
2.12.3 A柱斜截面受剪承载力计算 (52)
2.12.5 B柱斜截面受剪承载力计算 (56)
2.13基础设计 (56)
2.13.1边柱A基础设计： (57)
2.13.2中柱B基础设计 (63)
2.14楼梯设计 (68)
2.14.1楼梯概况 (68)
2.14.2楼梯平面布置图 (68)
2.14.3梯段板设计 (68)
2.14.4平台板设计 (69)
2.14.5平台梁设计 (70)
参考文献 (72)
致谢 (73)
1 建筑设计
1.1 设计基本资料
1.1.1工程概况
工程名称：西安市某学院办公楼（框架结构）；
工程规模：主体6层；
结构类型：框架结构；
设计使用年限： 50年；
设防烈度： 8度(设计地震基本加速度值为0.20g)；
建筑类别：丙类；
场地类别：Ⅱ类；
1.1.2原始设计资料
(一)气象资料
西安市自然条件及气候条件：
最热月平均气温： 27.3℃
最冷月平均气温：－1.7℃
土壤冻结最大深度： 80cm
相对湿度：最热月平均72%,最冷月平均70%
主导风向：全年主导风向为西北风
基本风压值： 0.40kNm2
基本雪压： 0.25 kNm2
(二)基本地形及地质水文资料
（1）工程地质：该建筑物场地地形平坦，属于渭河三级阶地，地层由素填土和黄土状土层构成。勘测结果，场地各土层均可作为天然地基，其中素填土层厚度约为1.5m-2.5m，f
=120kPa,以下均为黄土状土层，其物理力学指标如下；
tk
W=26.0 γ=19.8kNm3 e=0.9 w p=14.6 w l=25.3
α=0.53MPa-1 E s=3.74MPa f k=160kPa d s=2.70
（2）水文地质：勘测期间，勘测范围内未见地下水。
1.2 建筑设计说明
建筑设计要达到以下的一系列要求：（1）满足建筑物的功能要求，为人们的生产和生活活动创造良好的环境；（2）正确选用建筑材料，根据建筑空间结合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久、建造方便；（3）具有良好的经济效果；（4）建筑物是社会的物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还需要满足人们对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。（5）建筑物还要满足总体规划的要求，任何一个单体建筑都是存在于一个总体的规划之中，哪怕单体再漂亮、美观，而与周围的环境不协调、统一，我们都可以说这是一个失败的建筑物。
建筑设计的依据：（1）满足人体尺度和人体活动所需要的空间尺度；（2）家具、设备的尺寸和使用它们的必要空间；（3）温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等气候条件；（4）地形、地质条件和地震烈度；（5）建筑模数和模数制。
1.2.1 建筑平面设计
本设计是办公楼，办公建筑应根据使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。办公建筑由办公室用房、公共用房、服务用房和设备用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置,应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求、用地条件、结构选型等情况按建筑模数选择开间和进深，合理确定建筑平面，提高使用面积系数,并宜留有发展余地。
（一）使用部分的平面设计
（1）房间使用面积、形状、大小的确定
一个房间使用面积基本包括：办公设备、所占的面积；人们使用家具、设备所占活动面积；以及行走、交通所需的面积。
本设计中办公室的开间取为8.0m，进深为8.4m，厕所布置在建筑朝向较差的一面，距最远的房间约24m。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光，卫生洁具数量按《规范》要求：男厕所每40人设一具大便器，每30人设一具小便器，女厕所每20人设一具大便器，每40人设一具洗手盆。
（2）门窗大小及位置的确定
办公建筑门厅的门洞口宽不应小于1000mm，高不应低于2.10m，根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm，开启方向朝房间内侧；厕所的门宽可适当的减小取为900mm，走道两端的门采用等宽双扇门，大厅的门采用四个单扇双向弹簧门。
（3）窗的大小以及位置的确定
房间中的窗大小和位置的确定,主要是考虑到室内采光和通风的要求。本设计中，办公室的窗户，考虑《规范》要求窗地比≥1：6，窗宽取为1600mm，高度取为1800mm。厕所
内开窗高1800m，并配置机械通风设备。
（二）交通联系部分的平面设计
（1）总则：交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全疏散的要求，而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。平面设计中对交通联系部分作以下要求：
①通路线简洁明确，以利于联系通行方便；
②宽度合理，人流畅通，以利于紧急疏散安全迅速；
③应满足一定的采光和通风要求；
④交通面积力求节省，同时兼顾空间造型的处理等。
（2）水平交通联系部分――走廊
走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。
按《规范》要求，双面布房且大于40m的走道的最小净宽应为1.8m。本设计中，每层净宽为2.2m，符合规范要求。
（3）垂直交通联系部分――楼梯
在多高层建筑中，楼梯是必不可少的一部分，是楼层人流疏散的必经之路，楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求，注重建筑环境空间的艺术效果。
设计楼梯时，还应使其符合《建筑设计防火规范》、《民用建筑设计通则》和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。能直接天然采光和自然通风。考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。
楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。
楼梯常见型式：板式楼梯、梁式楼梯。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板及平台梁组成。踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上。作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，因而广泛用于办公楼、教学楼等建筑中，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比较笨重。
板式楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上。作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小(一般在3m 以内)时，采用板式楼梯较为合适。但其斜板较厚，为跨度的125-130。
本设计主入口选取现浇板式楼梯。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确，一般按每股人流宽度0.55m+(0～0.15)m计算，并不应少于两股人流。
楼梯平台部位的净高不应小于2m ，楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m ，楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。
坡度和踏步尺寸：民用建筑舒适的坡度范围是26°—35°，踏步尺寸可用以下公式计算
b+5.0300/150==α cos 894.0=α。
斜板长度'0l mm l 3.3691894.0/3300cos /0===α
板厚h=(125~130) ×3691.3=147.65~123mm,取h=140mm
取1m 宽板带计算。
1.荷载计算
恒载：
8~10厚地砖面层 0.55×（0.15+0.3）×1.00.3=0.825KNm
5厚1:1水泥细砂浆结合层 20×0.005×（0.15+0.3）×1.00.3=0.150KNm
20厚1:3水泥砂浆找平层 20×0.020×（0.15+0.3）×1.00.3=0.600KNm
三角形踏步 25×0.5×0.15×0.3×1.00.3=1.875KNm
140厚钢筋混凝土斜板 25×0.14×1.00.894=3.91KNm
12厚水泥石灰膏砂浆 17×0.012×1.00.894=0.23KNm
楼梯栏杆 0.2KNm
恒载标准值 7.79KNm
活荷载标准值，办公室楼梯当人员可能密集时取 3.5×1.0=3.5KNm
计算时恒荷载分项系数 1.2G γ=,活荷载分项系数取 1.4Q γ=
活荷载效应控制时：m KN p /248.145.34.179.72.1=?+?=
恒荷载效应控制时：m KN p /947.135.37.04.179.735.1=??+?=
总荷载设计值： m KN p /248.14=
2.截面设计
计算跨度： mm b l l 350020033000=+=+=
跨中弯矩：m KN pl M ?=?==45.1710/5.3248.1410/22
板保护层厚度20mm,有效高度h 0=140-20=120mm
10c
10.0887ξ=
210
1.014.310001200.0848629.9210
c s y f bh A mm f ξα????=== 采用100@10? )785(2mm A S =
验算配筋率：
%37.0210/71.145.0)/45.0%,2.0max(%56.0140
1000785min =?==>=?==y t s f f bh A ρρ 满足要求。
另根据梯板分部钢筋最小配置量的规定,配置φ8@230的分布筋。
2.14.4平台板设计
1.荷载计算
恒荷载：
8~10厚地砖面层 0.55 kN ㎡
5厚1：1水泥细砂浆结合层 0.05×20=0.100kN ㎡
20厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400 kN ㎡
80厚现浇钢筋混凝土平台板 0.08×25=2.000 kN ㎡
12厚水泥石灰膏砂浆 0.012×17=0.204 kN ㎡
恒载标准值 3.254 kN ㎡
活载标准值 办公楼楼梯活荷载取 3.5 kN ㎡
活荷载效应控制时：805.85.34.1254.32.1=?+?=p kN ㎡
恒荷载效应控制时：823.75.37.04.1254.335.1=??+?=p kN ㎡
总荷载设计值： 805.8=p kN ㎡
2.截面设计
计算跨度： mm h l l n 17402/80220021002/=+?-=+=
跨中弯矩：m KN pl M ?=?==67.210/74.1805.810/22
板保护层厚度20mm,有效高度h 0=80-20=60mm
10c
10.0533ξ==
210
1.014.31000600.0533217.7210
c s y f bh A mm f ξα????=== 采用170@8? )296(2mm A S =
验算配筋率：
%37.0210/71.145.0)/45.0%,2.0max(%49.060
1000296min =?==>=?==y t s f f bh A ρρ 满足要求。
2.14.5平台梁设计
取平台梁截面尺寸为b ××300mm
1.荷载计算
恒荷载：
梁自重(除板部分)： 0.2×(0.35-0.08)×25=1.35KNm 梁侧粉刷： 0.02×(0.35-0.08) ×2×17+0.02×0.2×17=0.2516 KNm 平台板传来荷载： 3.254×2.12=3.4167 KNm
梯段板传来荷载： 7.79×3.32=12.8535 KNm
恒荷载标准值： 17.8KNm
活荷载：
平台板传来： 3.5×2.12=3.675 KNm
梯段板传来： 3.5×3.32=5.775 KNm
活荷载标准值： 9.45 KNm
活荷载效应控制时：68.3445.94.187.172.1=?+?=p KNm
恒荷载效应控制时：39.3345.97.04.187.1735.1=??+?=p KNm
总荷载设计值： 68.34=p KNm
2.内力计算
略去梯段板之间的空隙，荷载按全跨满布考虑，平台梁支承在200mm ×200mm 的小柱上。
平台梁净跨： mm l n 36002/2002/2003800=--=
计算跨度： mm l mm a l l n n 378005.140002002003600=>=++=+=
mm l 3780=取
跨中弯矩： m KN pl M ?=?==94.618/78.368.348/22
支座剪力： KN pl V 55.652/78.368.342/=?==
3.截面计算
翼缘计算宽度'
f b 取/60.5n l b S +和的较小值,即
l6=37806=630mm
mm S b n 1050)2002002100(5.02005.0=--?+=+
取翼缘计算宽度'
f b 为630mm 。
梁截面的有效高度mm h 315353500=-=,判别T 型截面的类型：
'
'
'
6
10(/2) 1.014.363080(31580/2)10198.261.94c f f f f b h h h KN m KN m
α--=????-?=?>?
故按第一类倒L 型截面计算，有 6'
22
1061.94100.069291.014.3630315s c f M f b h αα?===???
10.07187ξ==
'
10
21.014.36303150.0533*******
c f s y f b h A mm f ξα????=== 选配钢筋220 )628(2mm A S =
min 6280.89%max(0.2%,0.45/)0.45 1.71/3600.21%200350
s t y A f f bh ρρ===>==?=? 斜截面抗剪计算：
因为418.1200/)80315(/<=-=b h w ，所以
300.250.25 1.014.320031510225.2365.55c c f bh KN V KN β-=?????=>=
故截面尺寸满足要求。
上式中,c β为混凝土强度影响系数,当混凝土强度不超过C50时, c β取=1.0,混凝土强
度等级为C80时,取c β=0.8,其间按线性内插法取用。
验算是否需要按计算配置箍筋：
300.70.7 1.432003151063.06365.55t f bh KN V KN -=????=<=
故需要按计算配置箍筋,
000.7 1.25sv t yv A f bh f h V s
+= 3
000.7(65.5563.06)100.031.25 1.25210315
sv t yv A V f bh s f h --?===?? 选用φ6双肢箍2(28.26mm )S A =
56.5218840.03
s ≤= 验算配筋率： min 100.656.520.14%0.240.163%200200t yv f f bs ρρ=
==<==? 按照最小配筋率来配箍筋，取φ8@200。
参考文献
[1] 包世华，方鄂华等编著.高层建筑结构设计.清华大学出版社.1995：312～354
[2] 赵西安编著.钢筋混凝土高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社.2000：108～141
[3] 常伏德主编.建筑抗震设计实例.中国建筑工业出版社.2000：429～491
[4] 彭少民主编.混凝土结构.武汉工业大学出版社.2003：(5)：1～5
[5] 蓝宗建主编.混凝土与砌体结构.东南大学出版社.2003，(3)：19～20
[6] 周国行主编.工民建专业毕业设计指南.中国建筑工业出版社.2003，(1)：45～46
[7] 中国建筑科学研究院主编.高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社.2003，(4)：51～8
[8] 同济大学主编.房屋建筑学教材.中国建筑工业出版.2002
[9] 同济大学主编.地基与基础教材.中国建筑工业出版.2001
[10] 结构设计软件使用指南(PKPM)
[11]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
[12]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
[13]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
[14]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
[15]《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
[16]《建筑制图统一标准》（GBT50001-2001）
[17]《建筑结构制图标准》（GBT50105-2001）
[18]《建筑工程抗震类别分类标准》（GBT50023-2008）
[19]《建筑结构可靠度设计统一标准》（GBT50068-2001）
[20]《钢筋混凝土高层建筑结构设计施工规程》（JGJ3-91）
[21]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)
[22]《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）
致谢
毕业设计即将结束，通过一个学期的毕业设计，我对以前所学专业知识有了一个完整的复习和运用，真正得到了一次全面的锻炼和提高。同时，也有了一次同老师、同学进行互动学习、广泛交流、团结协作的机会，锻炼了自己的实践能力，同时也加深了同学之间、师生之间的感情，具有重要意义。特别是为以后的工作作了一个准备。
本次毕业设计过程中，在老师的指导和自己的努力下，得以顺利完成。在建筑设计阶段，老师经常指出我们的错误与不足，提出修改意见，尽量使错误降到最低。在后面的结构设计阶段，老师为我收集资料，给我解答设计中遇到的问题等等。在这次毕业设计中，老师付出了很大的心血。老师对工作认真负责的态度，以及严谨的治学作风，也是我学习的榜样。在此，我要向您表示崇高的敬意与深深的谢意。
在毕业设计中，还得到了其他多位老师的帮助。同时我也要感谢我所在设计小组的同学们。他们在设计过程中给予我很大的帮助。
最后，感谢评阅老师以及答辩委员会对我的精心评阅！
2012年4月