土木工程毕业设计计算书(含建筑设计+结构设计+设计图纸)

毕业论文（设计）BAC HE LO R DI SS ER T A TI ON

设计题目：创维科技3号研发中心设计

学位类别：工学学士

学科专业：土木工程

作者： xxx

导师： xxx

完成时间：

摘要

本次毕业设计是一个办公楼，主要进行的是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素，包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部图等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系，再把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。

结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：

一、结构方案阶段：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式，本工程采用的是框架结构；

二、结构计算阶段：包括荷载计算、力计算和构件计算；

三、结构施工图绘制

关键词：结构设计；荷载计算；节点验算；

Abstract

This graduation project is an office building , it was some of structural design that mainly carried on. The structural design expresses the thing that the engineer will express in structural language in brief. The structural language is structural elements simplified out refined from the building and other specialized drawings of structural engineer, including foundation, wall, column, roof beam, board, stair, full-page proof detail picture, etc.. Then come to form the structural systems of the building or structures with these structural elements, including verticality and bearing and resist strength system of level, and then various load that situation produce in a most succinct way from transmission to foundation.

The stage of the structural design can be divided into three stages on the whole:

1. Structural scheme stage: According to the importance of the building, providing fortification against earthquakes in the earthquake intensity, the geologic prospect report of the project of the building site, classification and height and storey of the building of the building field are counted to confirm the structural form of architecture, what this project is adopted is frame structure;

2. Calculate stage in structure: Including loading and calculating, the internal force is calculated and calculated with the component;

Keyword: Structural design; Load and calculate; Nodal checking computations.

目录

第一章前言 (1)

第二章建筑设计理念及依据 (2)

2.1设计理念 (2)

2.2工程概况 (2)

2.3设计依据 (3)

2.4建筑设计 (3)

2.4.1 平面设计 (3)

2.4.2 使用部分的平面设计 (4)

2.4.3 门窗的作用及功能要求 (4)

2.4.4交通部分的平面设计 (4)

2.5立面设计 (4)

2.6建筑剖面设计 (5)

2.7其它部分做法和说明 (5)

第三章结构设计说明 (7)

3.1主体工程设计 (7)

3.2基本假定与计算简图 (7)

3.2.1 基本假定 (7)

3.3荷载、侧移计算及控制 (7)

3.4力计算及组合 (8)

3.4.1 竖向荷载下的力计算 (8)

3.4.2 水平荷载下的计算 (8)

3.4.3 力组合 (8)

3.5构件、节点及基础设计 (8)

3.6变形缝的设置 (8)

3.7施工材料 (8)

3.8施工要求及其他设计说明 (9)

第四章结构计算书部分 (10)

4.1工程总体概述 (10)

4.1.1柱网布置 (10)

4.1.2 梁、柱截面尺寸的初步确定 (11)

4.1.3 梁柱线刚度 (13)

4.1.4各层横向侧移刚度计算（D值法） (15)

4.2竖向荷载及其力计算 (17)

4.2.1计算单元的选择如4-7图 (17)

4.2.2 竖向荷载统计 (18)

4.2.3恒载作用下梁的力计算 (20)

4.2.4 恒荷载作用下梁的固端弯矩计算 (22)

4.2.5 活载作用下柱的力计算 (27)

4.2.6柱轴力梁端剪力的计算 (30)

4.3重力荷载代表值计算及荷载汇总 (38)

4.4地震作用计算 (41)

4.4.1 横向自振周期 (41)

4.4.2楼层地震剪力的计算，水平地震作用计算 (42)

4.4.3位移验算（多遇水平地震作用下） (44)

4.4.4框架力计算(水平地震作用下) (45)

4.5框架的力组合 (48)

4.5.1计算规定及抗争等级的选择 (48)

4.5.2梁柱的力组合 (49)

4.6截面设计 (54)

4.6.1框架梁截面设计 (54)

4.6.2 梁正截面受弯承载力计算 (54)

4.6.3梁斜截面受剪承载力计算 (55)

4.7框架柱截面设计 (57)

4.8楼板设计 (60)

4.8.1楼板类型及设计方法的选择 (60)

4.8.2 设计荷载 (60)

4.8.3 楼板力分析及配筋计算 (61)

4.9基础设计 (64)

4.9.1基础工程概况 (64)

4.9.2独立基础设计 (64)

5.0楼梯设计 (70)

5.0.1 楼梯概况 (70)

5.0.2楼梯板设计 (70)

5.9.3平台板设计 (71)

参考文献 (75)

致 (76)

第一章前言

土木工程专业的毕业设计是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是理论与实际相结合的训练阶段；是我们学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构、施工设计的重要实践过程，涉及综合运用建筑、结构、施工、设备、给排水和相关学科的基础知识。

毕业设计的时间较短，我们土木工程专业的学生本次毕业设计仅需完成该工程主体建筑——办公楼的建筑及结构设计部分施工图，侧重于结构计算，包括II类场地土7度地震的抗震设防，考虑结构的抗震设计。

在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规、条例和规程并知道如何去查找规里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，扩大学生非本专业知识面也是十分重要的。

由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比较多，加上条件和水平所限，不可避免地存在疏漏与错误，敬请教师批评指正。

学生：

201年月日

第二章建筑设计理念及依据

2.1 设计理念

办公楼是给人们提供办公用途的建筑，在怎样的环境下，人们能够高效率的办公，在怎样的设计下，可以将办公与舒适巧妙的结合在一起，成了我本次设计的最大主题，“安全，适用，经济，美观”的原则，经过我和指导老师的相互推敲，我们一致认为本设计应该具有以下特点：（1）建筑物不能与周边建筑不和谐，要巧妙的融入大环境（2）舒适性。无论是工作还是生活都能一体，让员工有归属感（3）安全。最主要的就是安全性，员工的人生安全永远是第一位的（4）经济。在满足以上综合特点的前提下将预算做到最低

2.2 工程概况

本设计办公楼位于xx市经济开发区，红线围为120m×70m。xx的经济开发区地大物博，地势平坦，有许多大企业的办公楼，所以很适合创维科技3号研发中心的坐落。

设计标高：室外高差：300mm。

墙身做法：墙身采用240厚的多孔空心砖。

屋面做法：（上人屋面）：在后面的建筑部分我会详细的分解

楼面做法：钢筋混凝土预制楼板，1：20水泥砂浆抹面20厚

门窗做法：木门和塑钢窗。

地质资料：水文地质和工程地质

A.地质资料

场地围土质构成：

B.水文资料

拟建场地地势平坦，自然地表标高18.0m ，实测最高地下水位16.7m ，水质无侵蚀性。 C.气象资料

基本雪压60.00=S kN/m 2,东南风向，基本风压20/350.0m KN W =。

2.3设计依据

1、 xx 学院土木办公楼毕业论文开题报告；

2、 xx 院土木办公楼毕业设计任务书；

3、 相关设计规。

2.4建筑设计

2.4.1 平面设计

该建筑物总长度为54.6m ，总宽度为20.1m ，共五层，主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构， 总建筑面积为6964m 2。

图2-1 建筑平面图

2.4.2 使用部分的平面设计

空间布置如2-1表：

表2-1 房间设置表

2.4.3 门窗的作用及功能要求

门窗不承重，在房屋的结构中起到分隔房间，连接房间和交通通道的作用，门在各个不同的建筑物中尺寸也不尽相同，所以要严格的按照相关规设计尺寸；窗的主要功能是采光、通风及观望。

2.4.4交通部分的平面设计

办公楼走道的宽敞明亮会直接影响办公楼里的人们工作，所以足够宽敞的空间是我的设计理念，在满足规的同时，尽可能的加宽走道的宽度，不论是在消防还是在疏散的过程中，都能起到不错的效果。。走道的长度对消防疏散的影响最大，耐火等级为二级的时候，安全疏散距离不得大于40m。

2.5 立面设计

建筑物的里面设计，应该遵循以下规律：

a:符合基地环境和总体规划要求;

b:满足建筑物对建筑功能的需求；

c:符合构筑物的功能特点；

d:符合建筑物结构的设计特点

e:掌握相应的设计标准和经济指标

2.6 建筑剖面设计

剖面的设计主要涉及到建筑物的设计标高，本设计中建筑物标高在设计书中有，立面的美观使用，是整个设计的难点和亮点。

2.7其它部分做法和说明

根据《建筑设计规》

(a). 基础防潮层

水泥砂浆防潮层。

(b)．地面：水泥地面

25厚1：25水泥砂浆找平层

100厚C30混凝土

110厚素土夯实

(C)．楼面：水泥地面

20厚1：25水泥砂浆找平层

100厚钢筋混凝土楼板

(D)．外墙面：

水泥砂浆抹面，灰白色面砖饰面。

(E)．墙面做法

10厚1：3水泥砂浆打底

12厚1：2水泥砂浆抹面

(F)．水泥台阶

20厚1：25水泥砂浆抹面

素水泥浆一道80厚C20号混凝土台阶面向外坡1.5%

素土夯实

(G)．上人屋面做法：

35厚C20细石混凝土

10厚低标号砂浆隔离层

5厚SBS改性沥青卷材防水层

20厚1：3水泥砂浆找平层

现浇钢筋混凝土屋面板120厚(H)．散水的做法

20厚1：2水泥砂浆抹面

压实抹光

50厚C20混凝土

素土夯实向外坡4%

所有结构均为现浇钢筋混凝土结构。

第三章结构设计说明

3.1主体工程设计

合理的建筑主体结构设计，是需要刚柔并济的，刚度太大的建筑物，当遇到大的破坏力，所承受的力会格外的大，就有可能产生巨大的破坏，刚度太小的结构，又很容易产生塑形变形，所以在做结构设计的时候，一定要综合考虑。

该建筑为办公楼，选用框架结构，混凝土强度等级采用C30

a、所有的单向板底筋短放在底部，在长时间放置在短钢筋。.

b、框架梁在竖向筋除图中注明外不联合，必然的，必须使用的焊接接头，在同一截面处钢筋，不得超过钢筋总面积的50%

c，预留孔项目的主要部分，预埋件施工应结合其他相关学科，严禁在结构构件后孔。

d、柱和墙都连接的500个高的区间，在柱嵌入和向外的钢和砌体2φ6长度不少于1000连接。

e、在施工图没有墙旁边添加分区，只允许添加轻质隔墙。

3.2 基本假定与计算简图

3.2.1 基本假定

（1）平面结构的假设：项目平面正交布置，可以考虑在每个方向的水平力的抗侧力结构承受的抗侧力结构的方向，垂直于应力方向的非。

（2）因为整个结构体型比较规整，整体布置对称并且均匀，所以结构在水平荷载作用下可以不计扭转作用影响。

3.3 荷载、侧移计算及控制

高层建筑的水平力加载控制，包括地震和风。建筑高度小于60m，和风载荷小，所以不用计算风荷载。

使用荷载（活荷载）按荷载规取值，楼面活荷载折减系数按荷载规取用。

3.4 力计算及组合

3.4.1 竖向荷载下的力计算

先把楼面上的竖向载荷分配给支撑它的结构，再进行竖向荷载作用下的力计算。

3.4.2 水平荷载下的计算

本次设计主要取一榀框架进行计算，先整体刚度进行分配，再根据各层的刚度比例情况进行再次分配，具体的算法和数据和算法在后面的计算书中都有比较详细的解答，在这里就不做详细的分析了。

3.4.3 力组合

（1）不考虑风荷载情况下，荷载组合简化可以如下：

①1.2×恒荷载代表值＋1.4×活载代表值。

②1.2×重力荷载代表值＋1.3×水平地震作用。

（2）控制截面及不利力。框架梁柱应为前两层的复合层，底部截面尺寸，混凝土强度，改变层和系统层的拐点。

3.5 构件、节点及基础设计

部件设计包括框架梁，柱，加固板的计算。根据上部结构，工程地质，施工等因素的影响，优选和联合独立基础。对净反力的基础上，在两个方向向上弯曲，所以底层需要双向配筋，边柱的或可变的顺序计算部分,这两个方向的弯矩计算,基础视为悬臂板固定在柱周围。

3.6 变形缝的设置

在结构的整体布局，以减少地基沉降，温度变化对结构形状复杂的不利影响，可以设置沉降缝，伸缩缝，抗震缝结构划分为若干独立单元。

当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝合并设置。

3.7 施工材料

200厚多孔空心砖外墙和疏散楼梯，200厚轻质隔墙板的壁，设备管道密封和80厚石膏砌块空心墙。200厚多孔空心砖外墙和疏散楼梯，200厚轻质隔墙板的壁，设备管道密封和80厚石膏砌块空心墙。门洞宽度≥1000mm，钢筋混凝土过梁。

3.8 施工要求及其他设计说明

女儿墙压顶圈梁250mm×130mm，4φ8，φ6250，构造柱为250m m×250mm，φ6φ12，φ4240，间隔不大于1800mm

第四章结构计算书部分

4.1 工程总体概述

4.1.1柱网布置

柱层：根据功能的要求，该房屋的建筑设计，建筑立面和剖面设计，整个5部分1层的主要结构，底层为4.2m，其他高3.6米柱网如图4-1所示：

图4-1 主体结构柱网布置图

图4-2框架结构计算单元

4.1.2 梁、柱截面尺寸的初步确定

1、框架梁截面尺寸估算

（1）纵向框架梁

1）l=7200 mm，h=（1/8～1/12）l＝900mm～600 mm,取h=650 mm；b =（1 / 2 ~ 1 / 3）h = 325mm~ 220mm，B = 300.0mm，根据最小的价值标准，梁的截面主要是：B×H = 300mm×650mm，则惯性矩：I＝1/12（bh3）＝300×650×650×650/12＝6.8×109 mm4

2）l=2400 mm，h=（1/8～1/12）l＝200 mm～300 mm,取h=400 mm；按规规定的最小限值，b=（1/2～1/3）h＝200 mm～150 mm, 取b =200 mm；截面梁主要是：B×H = 200mm×400mm的其惯性矩为：I＝1/12（bh3）＝200×400×400×400/12＝1.060×109 mm4

（2）横向框架梁

1） L = 7800mm），H =（1 / 8 ~ 1 / 12）= 975mm~ 650mm，H = 700mm；b =（1 / 2 ~ 1 / 3）h = 350mm~ 233mm，B = 300mm；则梁的截面：b×h=300mm×700mm,其惯性矩为：I＝1/12（bh3）＝300×700×700×700/12＝8.60×109 mm4

（3）次梁

L = 7200mm，H =（1 / 8 ~ 1 / 12）= 900mm ~ 600mm，H = 650mm；b =（1 / 2 ~ 1 / 3）h = 325mm~ 220mm，B = 300mm，根据最小的价值标准，梁的截面主要是：B×H = 300mm×650mm，惯性矩：I＝1/12（bh3）＝300×650×650×650/12＝6.80×109 mm4

2、框架柱截面尺寸估算

通过框架柱截面尺寸的轴压比是根据N主轴设计压力根据估计的估计值的估计。轴压比计算

公式c c c N c A b h N f μ=≥ 12G N qSn γααβ=（主轴压力的设计值按这个公式）

图4-3 框架柱的受荷面积

1) 4轴与C 轴相交中柱

12G N qSn γααβ==1.26×14×[7.8×(3.6+1.2)]×5×1.05×1.0×1.0=3467.3KN

A c = b c h c ≧N/μN fc=3467.3×1000／（0.8×14.3）=303086㎜2

由于BC HC = 600mm ×600mm ＝360000mm 2在600mm ×600mm 的柱截面

2) 4轴与A 轴交边柱

12G N qSn γααβ==1.26×15.6×3.6×3.75×5=2653.56KN

A c = b c h c ≧N/μN fc=2976.7*1000/（0.8×14.3）=231955㎜2

考虑边柱偏心荷载作用下，600mm ×600mm 截面尺寸3）8轴与B 轴相交的角柱

12G N qSn γααβ==1.26×3.6×3.9×3.75×5=331.7KN

A C ＝

B

C H C ≥N /μN （0.8×331.7/ F C = 14.3）= 28994mm 2柱在表面负荷小，但由于双向偏心受压柱下，受力复杂，取600mm ×600mm 4）11轴与E 相交的边柱

12G N qSn γααβ==1.26×14×4.5×4.8×5=1905.12KN

A c = b c h c ≧N/μN fc=1905.12/(0.8×14.3)=177600㎜2

截面尺寸600mm×600mm

（2）尺寸是否检查截面柱框架结构以满足要求

1）按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm 2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4

两层短柱，HN = 3600mm，HN / H = 3.6 / 0.55 = 6.55 > 4

3）框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/10～1/15

h≧(1/10 ~1/15)Ho=(1/10 ~1/15) ×4200㎜=420㎜~280㎜(取底层即最高的层4200㎜)

因此，选择的框架柱的截面尺寸均能满足施工要求

柱，梁截面尺寸总结在表4-1和表4-2所示：

表4-1梁截面尺寸（mm）

表4-2柱截面尺寸（mm）

4.1.3 梁柱线刚度

取结构图中6号轴线的一榀框架进行计算

图4－4横向框架简图

表4－3刚度(横梁线)i b计算表

表4－4刚度(柱线)i c计算表

图4--5 各楼层梁、柱线刚度

4.1.4各层横向侧移刚度计算（D值法）

刚度计算转移3，每一层的外侧（D值）

（1）底层

①4 根角柱

K=4.02/5.69=0.7

α

=(0.5+K)/(2+K)=0.413

c

D

=αc×12×i c/h2=0.413×12×6.75×1010/42002=13575

i1

②D-11，11，1，1（4）

K=(4.02+5,69)/7.98=2.41

α

=(0.5+K)/(2+K)=0.668

c

D

=αc×12×i c/h2=0.668×12×6.75×1010/42002=20064

i2

③ A-3～8、D-3～8、（8 根）

K=4.88/7.98=0.611

α

=(0.5+0.611)/(2+0.611)=0.426

c