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南方某城市办公楼设计 摘要：本课题为南方某城市办公大楼的设计，总建筑面积3990㎡左右，建筑层数四层，一层层高4.55m，二至四层层高均为3.6m，长65.70m，宽15.2m，高15.6m。该楼由三大功能区组成：会议室、市级领导办公室及其他配套设施，建筑设计交通流畅，各类房间满足使用要求，体形、立面美观。采用钢筋混凝土框架结构体系，基础为柱下独立基础。该办公楼建筑耐久等级为Ⅱ级，防火等级为Ⅰ级，抗震设防烈度七度（设计基本地震加速度为0.10g），设计地震分组为第一组，建筑场地类别为二类场地土，地基持力层为粉质粘土土层，持力层地基承载力特征值，基础埋深定为1.50m，无软弱下卧层，不考虑地下水影响。基本风压：0.35kN/㎡，基本雪压：0.50kN/㎡，最大降雨量60mm/h。 在认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的原则下，研究收集各种办公楼设计方案。设计时根据办公楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，按照先建筑后结构，先整体布局后局部结点设计步骤设计。首先，根据设计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法，确定结构计算简图，进行荷载和内力计算，绘制了相应的内力图；其次，进行结构内力组合，确定结构控制截面的弯矩、剪力和轴力设计值。最后，根据已经计算出的结构控制截面的内力值，对梁、板、柱、基础等进行配筋计算，并绘制了相应的结构施工图。同时，采用PKPM软件进行验算，以保证计算结果的可靠性，并达到同手算结果对比分析的目的。 关键词: 框架结构 荷载计算 内力计算 配筋 An office building of south city Abstract: This topic for an office building of anyang city of design, with a total construction area of 4,994 square meters, four layer (layer construction layer), placing local high 4.20 m, two to six layer are tall, long 65.70mm, 3.6 mm, width 15.20m, high 15.60 m. By three functions: put rooms, municipal leaders office and other facilities, building design, smooth traffic meets the requirement of each room, beautiful shape, facade. Using reinforced concrete frame structure, the foundation for independent foundation under column. The office building 2 level for durable, fireproof rank for 1 level, seismic fortification intensity seven degrees (design basic earthquake acceleration 0.10 g), design for the first group, the earthquake groups for the second site construction site, soil type, soil foundation bearing ZhongSha for bearing characteristic value of subgrade bearing capacity, the basis for the buried depth, under the weak 1.20 m, don't consider layer groundwater effect, Basic wind 0.35kN/square meters, 0.50: basic snow kN/square: usd pressure. In conscientiously implement the "apply, safety, economy, beautiful" principle, design of building research collection. When the design according to the building design specification and other related standards and design requirements and provide information, according to the geological structure building, overall layout design steps after local node design. Firstly, according to the design of the building plan and selected and building materials, structural calculation, load and internal force diagram, the corresponding internal drawing, Secondly, the internal structure, control section structure moment, shear and axial force on the design value. Finally, according to the structure has been calculated value of internal control section of beam, plate, column, etc, and reinforcement of the corresponding structure construction. At the same time, the paper adopts PKPM software available to ensure the calculation results, the reliability, and achieve the result is compared with the hand of analysis. Keywords: Frame internal force calculation load calculation reinforement 引 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为《南方某城市办公楼设计》。在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《工程结构抗震设计》等知识，并借阅了《混凝土规范》、《荷载规范》、《建筑设计规范》等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计，本组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕设后期，主要进行设计手稿的整理，并用电脑绘图并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。 毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，天正，及PKPM以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。 框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 二零一一年五月二十日 第一章 建筑设计说明部分 1.1 工程概况 本建筑位于南方某市办公楼，四层现浇钢筋混凝土框架结构，房间开间4.8米，层高3.6米。65.7米，宽15.2米，高15.6米。总建筑面积3990平方米。 1.2 设计资料 1.2.1 本建筑设计使用年限为50年. 1.2.2 耐火等级为2级. 1.2.3 基本风压=0.35kN/m2，基本雪压=0.5 kN/m2. 1.2.4 最大降雨量60mm/h 1.2.5抗震设防烈度为7度；设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑抗震设防类别为丙类. 1.3 总平面设计 1.3.1 应根据一栋楼或一个建筑群的组成和使用功能，结合所处位置和用地条件、有关技术要求，综合研究新建的、原有的建筑物、构筑物和各项设施等相互之间的平面和空间关系，充分利用土地，合理进行总体布局，使场地内各组成部分成为有机的整体，并与周围环境相协调而进行的设计。 1.3.2 应结合地形、地质、气象条件等自然条件布置，有效组织地面排水，进行用地范围内的竖向布置。 1.3.3 建筑物的布置应符合防火、卫生等规范及各种安全要求，并应满足交通要求。 1.3.4 建筑物周围布置应与城市主干道及周围环境相协调，合理组织场地内的各种交通流线（含人流、车流、货流等），并安排好道路、出入口，并考虑风向及人员出入的便利。 1.4 主要房间设计 主要房间是各类建筑的主要部分，是供人们办公的必要房间，由于建筑物的类别不同，使用功能不同，对主要房间的设计也不同。但主要房间设计应考虑的基本因素仍然是一致的，即要求有适宜的尺寸，足够的使用面积，适用的形状，良好的采光和通风条件，方便的内外交通联系，合理的结构布置和便于施工等。 因此，本建筑的柱网横向尺寸6m+2.7m+6m，纵向尺寸4.8m。 1.5 辅助房间设计 在本建筑中，辅助房间主要为卫生间、储藏室、接待室和会议室等。卫生间的设计在满足设备布置及人体活动的前提下，应设在人流交通线上与走道楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处，为遮挡视线和缓冲人流 在本建筑中，每层设卫生间2间。设在楼梯的两边，卫生间单间尺寸为3.6m×6.0m. 1.6 交通联系空间的平面设计 主要房间和辅助房间都是单个独立的部分，而房间与房间的水平与垂直方向上的联系、建筑物室内外之间的联系，都要通过交通联系来实现。交通联系空间按位置可分为水平交通空间（走廊），垂直交通空间（楼梯，坡道）和交通枢纽空间（门厅，过厅）。交通联系空间形状、大小、部位主要决定于功能关系及建筑空间处理的需要，设计时应主意：交通流线简洁明确，对人流起导向作用。良好的采光、通风。安全防火，平时人流畅通，联系方便；交通联系空间的面积大，要有适当的高度和宽度。 1.6.1 水平交通空间的平面设计 走廊起着联系各个房间的作用，走廊宽度的确定，应符合防火、疏散和人流畅通的要求，本建筑走廊轴线尺寸为2700mm。 走廊要求有良好的采光，本建筑设计采用内廊式，为便于有充足的采光，采取：依靠走廊尽端的开窗（尺寸1800×2100mm）；利用门厅采光；灯光照明。 1.6.2 垂直交通空间的平面设计 楼梯是多层房屋的垂直联系和人流疏散的主要措施。由于该建筑物是办公楼，按防火要求和疏散人流，该建筑物设双跑楼梯。 1.6.3 交通枢纽空间 门厅作为交通枢纽，其主要作用是集散人流，转换人流方向，室内外空间的过渡或水平与垂直交通空间的衔接等。门厅一般应面向主干道，使人流出入方便，有明确的向导性，同时交通流线组织应间明醒目。本设计中大厅门取组合门，门开启方向是里外都可以开的玻璃门，并设置两个大门，以满足防火疏散要求。 所有的窗户均采用塑钢窗，门为木门（楼梯防火门和大门除外）。 1.7 剖面设计 1.7.1 层高的确定 层高是剖面设计的重要依据，是工程常用的控制尺寸，同时也要结合具体的物质技 术、经济条件及特定的艺术思路来考虑，既满足使用又能达到一定的艺术效果。 本建筑为四层，主要为办公房间，层高确定为3.6m。 1.7.2 室内外高差的确定 为防止室内受室外雨水的流渗，室内与室外应有一定的高差，且高差不宜过大，若过大便不利于施工和通行，故设计室内外高差为0.6m。 1.7.3 屋面排水设计 本建筑设计中屋面利用材料找坡（2％），采用有组织排水（女儿墙外排水），为了满足各个落水管的排水面积不大于200m2, 公设12个落水管。 1.7.4 楼梯剖面设计 所有楼梯均采用现浇钢筋混凝土结构，其具有整体性好，坚固耐久，刚度好等特点。 楼梯踏步面层要求耐磨、美观、防滑，便于清扫，踏步高为300mm,宽为150mm。 1.8 立面设计 建筑立面可以看成是由许多构件组成，如墙体、梁柱、门窗及勒角、檐口等，恰当地确定立面中这些构件的比例、尺寸，运用节奏、韵律、虚实、对比等规律，已达到体型完整，形式和内容的统一。本结构是钢筋混凝土框架，具有明快、开朗、轻巧的外观形象，不但为建筑创造了大空间的可能性，同时各种形式的空间结构也大大丰富了建筑的外部形象，立面开窗自由，既可形成大面积独立窗，也可组成带形窗等。 1.8.1 体型 建筑体型设计主要是对建筑物的轮廓形状、体量大小、组合方式及比例尺的确定。本建筑根据场地和周围环境的限制，整栋建筑物采用“一”字型，结构和经济方面都容易满足。 1.8.2 墙体 外墙做法：200厚非承重空心砖。 内墙做法：200厚非承重空心砖。 1.8.3 门厅 门厅为建筑物的主要出入口，门厅的装饰要能体现建筑物的性质及气势。门厅做的与一层同高，设计要求门厅处有展览室，所以门厅尺寸为6000mm×14400mm。 1.9 构造设计 构造设计主要包括楼地面设计、屋面设计、女儿墙设计等。 地面设计应根据房间的使用功能和装修标准，选择适宜的面层和附加层，从构造设计到施工质量上确保地面具有坚固、耐磨、平整、不起灰、易清洁、防火、保温、隔热、防潮、防水、防腐蚀等特点。 1.9.1 陶瓷地砖楼面做法 ①10mm厚地砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝 ②20mm厚1：4干硬性水泥砂浆 ③素水泥砂浆结合层一遍 ④钢筋混凝土楼板（100mm） 1.9.2 屋面做法，见图1.1 ①保护层:C20细石混凝土，内配φ4@150×150钢筋网片 ②隔离层:干铺无纺聚酯纤维布一层 ③保温层:挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 ④防水层:按屋面说明附表1选用 ⑤找平层:1:3水泥砂浆，砂浆中掺聚丙烯或锦纶－6纤维0.7～0.90kg/m3 ⑥找坡层:1:8水泥膨胀珍珠岩找2％坡 ⑦结构层:钢筋混凝土屋面板 图1.1 屋面做法 1.9.3卫生间地面 ①8～10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝 ②25厚1:4干硬性水泥砂浆 ③1.5厚聚氨酯防水涂料，面撒黄砂，四周沿墙上翻150 ④刷基层处理剂一遍 ⑤15厚1:2水泥砂浆找平 ⑥50厚Cl5细石混凝土找坡不小于0.5％，最薄处不小于30厚 ⑦100钢筋混凝土楼板 1.9.4 散水做法 ①100mm厚1：2：3细实混凝土撒1：1水泥沙子压实抹光 ②150mm厚3：7灰土 ③素土夯实向外坡度5％ 见图1.2 1.9.6 屋面泛水做法 见图1.3 图1-2 散水构造做法 图1.3 女儿墙外排水的雨口构造 第二章 结构设计计算书 2.1结构布置方案选择及结构选型 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。 2.1.1 主要构件选型及材料 2.1.1.1 主要构件选型 （1） 梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构。 （2） 墙体采用：粉煤灰轻质砌块。 （3） 墙体厚度：外墙:200mm，内墙:200mm。 （4） 基础采用：柱下独立基础。 （5） 主要用料：梁、板、柱和基础均采用C30混凝土，垫层采用C15混凝土，梁、柱受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。 2.1.2 梁﹑柱截面尺寸估算 2.1.2.1横向框架梁AB跨、CD跨: 梁的最大跨度,可取其跨度进行计算. 取L=6000mm h=(1/8～1/12)L=750mm～500mm 取h=600mm. 取b=300mm 满足b>200mm 故主要框架梁初选截面尺寸为：b×h=300mm×600mm。 BC跨取250mm×400mm 2.1.2.2 纵向连系梁： 取L=4800mm h=(1/8～1/12)L=750mm～500mm 取h=500mm 取b=250mm 满足b>200mm 故次要框架梁初选截面尺寸为：b×h=250mm×500mm 。 2.1.2.3框架柱： 按柱高考虑： 柱高 所以、轴边柱取400mm×500mm，其余取400mm×400mm。 2.1.3 现浇板厚度： 板取100mm 板的最小厚度要求：双向板 2.1.4基础顶面高度确定 根据设计任务书的土层分布情况，选定可塑性粉质粘土作为基础持力层，初选基础顶面相对标高为-2.1m。 框架柱高度：底层：H=3600+2.1-500=5200mm （初步假设基础高度为0.5m） 2.1.5确定结构计算方法 2.1.5.1 三个基本假定： ①平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力； ②楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移； ③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。 2.2荷载计算 2.2.1屋面横梁竖向线荷载标准值 2.2.1.1屋面恒载标准值 保护层:C20细石混凝土，内配φ4@150×150钢筋网片 隔离层:干铺无纺聚酯纤维布一层 保温层:挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 防水层:高分子卷材一层 找平层:1:3水泥砂浆，砂浆中掺聚丙烯或锦纶－6纤维0.7～0.90 找坡层:1:8水泥膨胀珍珠岩找2％坡 1.54kN/㎡ 结构层:100厚钢筋混凝土屋现浇板 0.1×25=2.5kN/㎡ 板底抹灰 0.24kN/㎡ 合 计 屋面恒载标准值 4.28kN/㎡ 2.2.1.2 梁自重 边跨AB、CD跨 0.3×0.6×25=4.5kN/㎡ 梁侧粉刷 0.24×2×（0.6-0.1）=0.24kN/㎡ 合 计 4.74kN/㎡ 中跨BC跨 0.25×0.4×25=2.5kN/㎡ 梁侧粉刷 0.24×2×（0.4-0.1）=0.14kN/㎡ 合计 2.64kN/㎡ 作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为 梁自重 板传来的荷载 2.2.2楼面横梁竖向线荷载标准值 楼面做法见图集05YJ1第27页（陶瓷地砖楼面） 0.70kN/㎡ 顶棚做法见图集05YJ1第67页（混合砂浆顶棚） 0.24kN/㎡ 2.2.2.1恒载 100厚钢筋混凝土现浇板 0.1×25=2.5 kN/㎡ 合计 楼面恒载标准值 3.44kN/㎡ 边跨（AB、CD跨）框架梁自重 4.78 kN/㎡ 中跨（BC跨）框架梁自重 2.64 kN/㎡ 作用再楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为 梁自重 板传来的荷载 墙传来的荷载 2.2.2.2 活载 楼面活载 2.2.3屋面框架节点集中荷载标准值 图2.1 恒载顶层集中力 2.2.3.1 恒载 边跨连系梁自重 0.25×0.5×4.8×25=15 kN 内侧粉刷 （0.5-0.1）×4.8×0.24=0.46 kN 外侧贴面 0.6×0.5×4.8=1.44 kN 1.2m高女儿墙 1.2×4.8×3.6=20.74 kN 外侧贴面 1 .2×4.8×0.6=3.46 kN 内侧粉刷 1.2×4.8×0.02×17=1.96 kN 连系梁传来屋面自重 0.5×4.8×0.5×4.28=24.65 kN 顶层边节点 中柱连系梁自重 15 kN 粉刷 （0.5-0.1）×4.8×2×0.24=0.92 kN 连系梁传来屋面自重 24.65 kN （4.8+4.8-2.7）×2.7×0.5×0.5×4.28=19.93 kN 顶层中节点集中荷载 2.2.3.2活载 2.2.4 楼面框架集中荷载标准值 图2.2 恒载中间层节点集中力 2.2.4.1 恒载 边跨连系梁自重 15 kN 外侧贴面 1.44 kN 内侧粉刷 0.46 kN 外墙自重 外墙外侧贴面 外墙内侧粉刷 窗自重 3×2.1×0.4=0.6=2.52 kN 踢脚 4.8×0.1×0.6=0.23 kN 连系梁传来的楼面自重 4.8×4.8×0.5×0.5×3.44=19.81 kN 中间层边节点集中荷载 框架柱自重 中柱连系梁自重 15 kN 粉刷 0.46×2=0.92 kN 填充墙自重（此处未减门窗） 4.8×（3.6-0.5）×3.6=53.57 kN 粉刷 4.8×（3.6-0.5）×0.24=3.57kN 中间层中节点集中荷载 73.06kN 柱传来集中荷载 2.2.4.2活载 2.2.5风荷载 由设计要求可知基本风压0.35 kN/㎡，地面粗糙度属B类，按荷载规范。 风荷载体型系数=1.3；因结构高度H=16.2<30m（从室外地面算起），取风振系数=1.0；计算过程如下表2.1；风荷载见下图2.3所示。 风荷载计算 表2.1 层次 Z(m) （kN/m） A(㎡) 4 1.0 1.3 15 1.14 0.35 14.4 7.47 3 1.0 1.3 11.4 1.04 0.35 17.28 8.17 2 1.0 1.3 7.8 1.0 0.35 17.28 7.86 1 1.0 1.3 4.2 0.9 0.35 18.72 7.67 图2.3 横向框架上的风荷载 2.2.6地震作用 2.2.6.1建筑物总重力荷载代表值的计算 2.2.6.1.1集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 50%雪载 0.5×0.5×14.7×39.6=145.53kN 屋面恒载 4.28×14.7×39.6=2491.47kN 横梁（两边框架梁AB、CD） 4.5×6×4=1.8kN 横梁（两边框架梁BC） 2.5×2.7×2=13.5kN 横梁（内框架梁AB、CD） 4.78×6×9×2=516.24kN 横梁（内框架梁BC） 2.64×2.7×9=64.25kN 外纵梁（4.8m跨） 15×6×2=180.0kN 内纵梁（4.8m跨） （15+0.24×2）×6×2=185.76kN 外纵梁（3.6m跨） 0.25×0.5×25×3.6×3×2=67.5kN 内纵梁（3.6m跨） 1.2m女儿墙 3.6×1.2×（14.7+39.6）×2=234.58kN 外墙 481.61kN 外侧贴面 0.6×(14.7+39.6)×2×1.8-61.7)=64.39kN 内侧粉刷 0.24×(14.7+39.6)×2×1.8-61.7=32.11kN 内横墙 3.6×6×1.8×15+0.24×2×6×1.8×15=660.96kN 内纵墙 3.6×(39.6×2+7.2)×1.8+0.24×(39.6×2+7.2)1.8×2=634.52kN 窗（3m） 1 .2×2.1×30.5×0.4=15.12kN 窗（3m） 3×2.1×2.4×0.5×0.4=3.02kN 窗（3m） 4×2.1×2.1×0.5×0.4=3.53kN 窗（3m） 4×1.8×2.1×0.5×0.4=3.02kN 柱重（400×500） 1.8×0.4×0.5×25×20=180kN 柱重（400×400） 1.8×0.4×0.4×25×20=144kN =6256.86kN 2.2.6.1.2集中于四层处的质点重力荷载代表值 50%的楼面荷载 0.5×2.0×14.7×39.6=582.12kN 楼面恒载 3.44×14.7×39.6=2002.49kN 横梁（外框架梁AB、CD） 108kN 横梁（内框架梁AB、CD） 516.24kN 横梁（外框架梁BC） 13.5kN 横梁（内框架梁BC） 64.25kN 外纵梁（4.8m跨） 180kN 内纵梁（4.8m跨） （15+0.24×2）×12=185.76kN 外纵梁（3.6m跨） 67.5kN 内纵梁（3.6m跨） 填充墙（外墙） 962.93kN 外墙贴面 （390.96-123.48）×0.6=160.49kN 内侧粉刷 （390.96-123.48）×0.24=64.2kN 内横墙（4层） 3.6×15×1.8×6=583.2kN 粉刷 0.24×2×15×1.8×6=77.76kN 内纵墙（4.8m跨） 3.6×12×1.8×4.8=373.25kN 窗 0.4×123.48=49.39kN 内纵墙（3.6m） 3.6×8×1.8×3.6=186.62kN 粉刷 0.24×（12×1.8×4.8+8×1.8×3.6）×2=74.65kN 内横墙（3层） 3.6×16×1.8×6=622.08kN 粉刷 0.24×2×16×1.8×6=82.94kN 内纵墙（4.8m） 3.6×10×1.8×6=311.04kN 内纵墙（3.6m） 3.6×8×1.8×3.6=186.62kN 粉刷 0.24×（101.8×4.8+8×1.8×3.6）×2=66.36kN 柱重 180×2+144×2=648kN =8197.15kN 2.2.6.1.3集中于三层处的质点重力荷载代表值 50%楼面荷载 582