土木工程结构

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1、结 构 设 计毕 业 设 计题 目：某股份责任有限公司办公楼一专 业：土木工程学 号：*班 级：*级本科姓 名：*月目 录第一章 工程资料3第二章 构造布置3第一节 框架布置规定3第二节 构件截面尺寸拟定4第三章 荷载计算5第一节 面荷载原则值5第二节 线荷载原则值5第三节 风荷载计算7第四节 地震荷载计算7第四章 PKPM设计13第一节 PMCAD框架计算成果简图13第二节 LTCAD楼梯钢筋计算书13第五章 基本设计16第一节 常用的基本17第二节 基本选型17第三节 基本计算17附 录22参照文献33第一章 工程资料按给定的办公楼建筑施工图进行构造设计和施工组织设计。拟建办公楼位于某市市

2、郊，层楼四层，气象及自然条件如下：1、主导风向：夏季东南风，冬季东北风；2、最大基本风压：0.75kN/；3、温度：最热平均温度290C；4、相对湿度：最热平均80%；5、平均年总降水量1300mm。第二章 构造布置构造布置是构造设计的一种十分重要的环节，其内容涉及：构造体系的选择、框架布置、变形缝设计以及构件截面尺寸的拟定等。 本建筑为办公楼，共4层，建筑造型简洁，本着“满足使用规定，受力合理，技术上可行，尽量达到综合经济技术指标先进”的原则，结合地基环境，综合考虑技术经济条件和建筑艺术的规定，参照以上构造体系的优缺陷，本建筑宜使用框架构造体系。第一节 框架布置规定框架构造是由梁和柱连接而成

3、的。梁柱交接处的框架节点一般为刚接，有时也将部分节点做成铰接或半铰接。柱底一般为固定支座，必要时也设计成铰支座。为利于构造受力，框架梁宜拉通、对直，框架柱宜纵横对齐、上下对称，梁柱轴线宜在同一竖向平面内。框架构造柱网布置应满足如下规定：（1）满足生产工艺的规定。在多层办公楼设计中，生产工艺的规定是厂房平面设计的重要根据，建筑平面布置重要有内廊式、统间式、大宽式等几种。与此相应，柱网布置方式可以分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等几种；（2）满足建筑平面布置的规定。在旅馆、办公楼等民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般常将柱子设在纵横建筑隔墙交叉点上，以尽量减少柱子对建筑使用功能的影响

4、。柱网的尺寸还受梁跨度的限制，梁跨度一般在69米之间为宜；（3）满足构造受力合理。多层框架重要承受竖向荷载。柱网布置时，应考虑到构造在竖向荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充足运用；（4）柱网布置应满足以便施工。建筑设计及构造布置时应当考虑到施工以便，以加快施工进度，减少工程造价。承重框架的布置：一般状况下柱在两个方向均应由梁拉结，亦即沿房屋纵横方向均应布置梁系。按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种。框架体系多层房屋构造的平面布置宜简朴、规则、对称、尽量减少偏心。不能满足规定期，宁可划提成规整的小单元也不采用一种大块

5、的复杂平面。第二节 构件截面尺寸拟定一、柱截面估算拟定为以便设计及施工，柱采用矩形截面。截面尺寸按如下公式估算：AC 式中AC柱截面的有效面积；fc混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为C30，fc=14.3MPa；轴压比，取0.9；N底层柱的轴力； N=（1216）kN/m由以上所述，柱的截面估算如下：（1） KZ1(B轴柱)尺寸估算：A=(1.87.6/2)3.8=21.09N=1.521.09416=2024.64 kNAC =2024.6410/(14.30.9)=157314.682偏安全取值，故取bh=400500=002（2） KZ2(C轴柱) 尺寸估算：A=3.83.8=14

6、.44N=1.514.44416=1368 kNAC =136810/(14.30.9)=106293.712取bh=400500=002二、梁截面的计算及拟定根据规范的规定，一般状况下：（1）柱与柱之间设立框架梁（2）有墙体的地方一般设立梁，当板的跨度太大时设立次梁（不超过5m）（3）楼板有大洞的地方（洞口尺寸800mm）要布置次梁，当洞口不不小于300时可不做解决，当洞口在300mm洞口尺寸800mm时做构造配筋（4）在二层构造布置图上洞口的尺寸为1200mm，不小于800mm要布置次梁。（5）梁截面尺寸估算如下： 框架梁:h=l0 /(128)，b=h(1/31/2) 悬臂梁:h=l0/

7、6，次梁:h=l0/(1215），b =(1/21/3)h结合本工程的设计取梁截面尺寸：KL：h=l0 /(128)=7600/(128)=633950，取700；b=h(1/31/2)=700(1/31/2)= 233350；取300；LL：h=l0/(1215)=3800/(1215)= 450360；取500；b =(1/21/3)h=(1/21/3)500= 250133；取250；三、楼板厚度本工程楼板既有双向板，也有单向板。民用建筑楼板厚，一般双向板hb=l板/40=3800/40=95,单向板 hb=l板/45=2100/45=47,综合本设计状况，考虑到屋面具有防水层和保温层，

8、荷载较大，同步为以便设计和施工，统一取板厚hb=100。第三章 荷载计算第一节 面荷载原则值一、恒载原则值计算：（一）屋面恒载原则值40厚细石混凝土保护层 220.04=0.88 KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m230厚水泥砂浆找平层 200.03=0.6 KN/m2200厚水泥蛭石保温层 50.2=1.0KN/m2100厚钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m2 抹灰层 0.34 KN/m2合计： 5.72kN/m（二）楼面的恒载原则值 10厚水磨石面层 0.65kN/m30厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m100厚钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m210

9、厚板底抹灰 170.01=0.17 kN/m合计： 3.92kN/m二、活荷载值：1.除会议室、阅览室2.5KN/ m2、资料室、档案室为5.0KN/ m2,其他办公室均为2.0KN/m2；2.厕所、走廊：均取2.5 KN/m2；3.楼梯：考虑兼做消防用途，取3.5 KN/m2；4.屋面：上人屋面取2.0 KN/m2，楼梯屋面取0.7 KN/m2。第二节 线荷载原则值（一）二四层楼面线荷载原则值轴梁上均布线荷载（墙重窗重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高+ 窗容重窗洞宽窗洞高/柱距=梁上均布线荷载12:3.63.8(4.2-0.5)-2.91.8+ 2.91.80.35/3.8=7.7

10、8 KN/m23:3.63.8(4.2-0.5)-2.51.8+ 2.51.80.35/3.8=8.39 KN/m36;3.63.8(4.2-0.5)-3.21.8+ 3.21.80.35/3.8=7.31 KN/m67, 1011:3.63.8(4.2-0.5)-3.42.1+ 3.41.80.35/3.8=7.01 KN/m710:3.63.8(4.2-0.5)-3.62.1+ 3.61.80.35/3.8=6.70 KN/m1114:3.63.8(4.2-0.5)-3.21.8+ 3.21.80.35/3.8=7.31 KN/m1415:3.63.8(4.2-0.5)-2.21.8+2.

11、21.80.35/3.8=8.85 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重窗重门重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高门洞宽门洞高+窗容重窗洞宽窗洞高+门容重门洞宽门洞高/柱距12;3.63.8(4.2-0.5)-0.92.1+ 0.92.10.30/3.8=10.60 KN/m314:3.63.8(4.2-0.5)-0.92.1-1.21.8+ 0.92.10.30+1.21.80.35/3.8=8.75 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重窗重）墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高+ 窗容重窗洞宽窗洞高/柱距12,1314:3.63.8(4.2-0.5)-1.50.9+ 1.50.90.35/

12、3.8=11.09 KN/m23,1415:3.63.8(4.2-0.5)-1.51.8+ 1.51.80.35/3.8=9.93 KN/m34,1314:3.63.8(4.2-0.5)-3.51.8+ 3.51.80.35/3.8=6.21 KN/m 413:3.63.8(4.2-0.5)-3.62.1+ 3.61.80.35/3.8=6.70 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重）墙容重(层高-砼梁高)A-B:3.6 (4.2-0.7) =11.52 KN/mB-C:3.67.6(4.2-0.7)-20.90.9+ 0.90.920.35/7.6=10.49 KN/m轴梁上均布线荷载（墙重）B-

13、C 3.6(4.2-0.7) =11.52 KN/m（二）屋面线荷载原则值 轴梁上均布线荷载（女儿墙重）墙容重女儿墙高=3.61.5=5.4 KN/m第三节 风荷载计算风压原则值计算公式为=zszozz 高度处的风震系数；s风荷载体型系数；z风压高度变化系数；o基本风压；该建筑为教学楼，地处南宁，设计使用年限为50年。查建筑构造荷载规范-01-10得：基本风压：0=0.75kN/。因构造高度18.0m30m，可取z=1.0；对于矩形平面，s=1.3；z可查规范按柱顶标高拟定。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，其中，A为一榀框架各层节点上的受风面积，计算成果如图3

14、-4所示：层次zszo（kN/）A（）P（kN）41.01.31.1530.7513.1112.7731.01.31.0560.7514.8213.2221.01.31.000.7514.8212.5211.01.31.000.7516.5313.97第四节 地震荷载计算一、楼层集中质量计算计算时假定楼层匀重，梁自重、活载以及上下半墙、柱自重之和集中于该楼层楼盖处。 （一）顶层荷载计算顶层面积：S990 （1）柱自重： 抹灰： 小计： 700.88KN （2）外墙自重： 面积： 抹灰： 小计： 412.02kN（3）内墙自重：面积：抹灰： 小计： 728.53 kN（4）梁自重：抹灰：抹灰：抹

15、灰：小计： 2285.49 kN（5）女儿墙自重抹灰：小计： 214.38 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：C轴线：D轴线：小计： 35.38 kN（7）屋面活载：（8）屋面恒载：顶层屋面荷载总计： （二）原则层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其他 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 抹灰： 小计： 1401.75 kN（3）梁自重：抹灰：抹灰：L1: 抹灰：小计： 2285.49 kN（4）外墙自重：面积： 抹灰：小计： 882.8 kN（5）内墙自重：面积： 抹灰：小计： 1383.13 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：1/B轴线：

16、C轴线：小计： 69.42 kN原则层荷载总计： 10615.94KN（三）底层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其他 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 抹灰： 小计： 2024.76 kN（3）梁自重：抹灰：抹灰：L1: 抹灰：小计： 2285.49 kN（4）外墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰： 小计： 998.93 kN（5）内墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰： 小计： 1676.97 kN（6）上半层门窗自重：外墙：a上层：b下层：内墙：a 上层：b 下层：小计： 120.75 kN底层荷载总计： 11701.25KN各层重力荷载代表值二、横向

17、框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期，顶点位移是求构造基频的一种近似措施。将构造按质量分布状况简化成无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表达的基频公式。这样，只规定出构造的顶点水平位移就可以按公式，求得构造的基本周期。考虑填充墙使框架自振周期减小影响基本周期调节系数取0.8。 三、地震作用下的层间剪力 在 类场地，7度区构造的特性周期和地震影响系数。 由于故应当考虑顶点附加地震作用为：构造底部剪力为:顶点附加地震作用力:各层地震作用及楼层地震剪力表层44.218.57963.361560810.255946.201447.9734.214.310615.941316380.215797

18、.783277.3724.210.110615.94934200.153567.723845.0215.95.911701.25608460.099371.554216.57（KN）第四章 PKPM设计第一节 PMCAD框架计算成果简图略，详见附录。第二节 LTCAD楼梯钢筋计算书一、荷载和受力计算楼梯计算简图如下：计算公式如下： 其中hh：楼梯梯板在不同受力段取不同的值,上图所示取楼梯梯板折算高度在楼梯折板处取梯板厚度,在平台处取平台厚度,在楼板处取楼板厚度荷载计算参数（单位kn/m）： 装修荷载Qz=1.00； 活载Q=2.00； 恒载分项系数1.2,1.35 活载分项系数1.,1.0.7

19、 梯板负筋折减系数（ZJXS)=0.8各跑荷载及内力计算及示意图： 其中：Qb梯板均布荷载； Qbt梯板弯折段均布荷载； Q平台均布荷载； Q楼面均布荷载； 单位(KN/m)；第1原则层第1跑 Qb=10.617 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第1原则层第2跑 Qb=10.617 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第2原则层第1跑 Qb=10.943 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；第2原则层第2跑 Qb=10.948 Qbt=7.600； Qp=7.600 Qw=7.000；二、配筋面积计算: 楼梯板底筋Asbd(

20、cm2)：按照两端简支求出max,按照max配筋 楼梯板负筋Asbf(cm2)：梯板负筋弯矩取maxZJXS,按此弯矩照配筋 楼梯平台如果两边均有支承,按照四边简支板计算,采用分离式配筋 平台板底筋Aspd(cm2) 平台板负筋Aspf(cm2) - 原则层号跑数 Asbd Asbf Aspd Aspf - 1 1 15.23 11.63 0.00 0.00 1 2 11.05 8.57 0.00 0.00 2 1 11.02 8.55 0.00 0.00 2 2 6.67 5.25 0.00 0.00三、配筋成果:配筋措施： 楼梯梁保护层厚度：0 楼梯板及平台板保护层厚度： 受力钢筋最小直径

21、： 楼梯板受力钢筋=8 休息平台受力钢筋= 楼梯梁受力钢筋= 受力钢筋最小间距：100 mm 非受力分布钢筋： 受力钢筋=14时,取8250 楼梯板分布筋每踏步至少：6各跑实际配筋成果：梯板和平台配筋成果：-原则层号 跑数梯板底筋 梯板分布筋梯板负筋平台底筋平台负筋-1 1 12100 8200 12130 8150 82001 2 12100 8200 12130 无 无 2 1 12100 8200 12130 8150 82002 2 10100 8200 10130 无 无 梯梁配筋成果：-原则层号 跑数梯梁1顶纵筋 梯梁1底纵筋 梯梁1箍筋 梯梁底纵筋 梯梁顶纵筋 梯梁箍筋-1 1

22、222 222 8200 无 无 无 1 2 220 220 8200 无 无 无 2 1 222 222 8200 无 无 无 2 2 220 220 8200 无 无 无 第五章 基本设计基本是整个建筑构造的重要构成部分，它关系到整个建筑构造的安全与经济。建筑基本的构造布置，应根据上部构造形式、荷载特点、工程地质条件、施工因素等综合拟定。第一节 常用的基本多层框架构造的基本，一般采用独立基本、条形基本、十字基本、片筏基本，必要时也可以采用箱形基本或桩基。独立基本一般的常用形式是扩展基本，这种基本有阶梯形和锥形两类。它将上部构造传来的荷载通过基本传给地基。独立基本施工比较简便，并且成本比较低

23、，但其承载力有限，一般用于多层建筑中。条形基本成条状布置，截面一般作成倒T形其作用是把各柱传来的上部构造荷载较为均匀的传给地基，同步把上部各榀框架构造连成整体，以增强构造的整体性，减少不均匀沉降。十字形基本布置成十字形，即沿柱网纵横方向均匀布置条形基本，既扩大了基底受荷面积，又可使上部构造在纵横方向上均有联系，具有较强的空间整体刚度。若十字形基本的基地面积不能满足地基上的承载力与上部构造容许变形的规定期，则可以扩大基本底面积直至连成一片，即成片筏基本。第二节 基本选型基本选型的原则：（1）本地基土质均匀、承载力高而沉降量小时，可以采用天然地基和竖向刚度较小的基本；反之，则采用人工地基或竖向刚度

24、较大的基本。（2）当高层建筑基本直接搁置在未风化或微风化的岩石上，或者层数较少的独立群房，可采用单独基本和条形基本；采用独立基本时应设立纵横向的拉梁。（3）当采用桩基时，应尽量采用单根、单排大直径桩或扩底墩，使上部构造的荷载直接由柱或墙体传至桩顶，基本底板因此可以做得较表薄。本工程的地基土质比较好，建筑为六层的框架构造，是一般的办公楼，构造上部传到基本的荷载不是很大，因此选用独立基本是比较经济合理的。根据建筑地基基本设计规范GB50007-中第3.0.2条规定：本工程属丙级地基基本设计级别。据表3.0.2知：faK=180Kpa, 层数不不小于7层的框架构造可不作地基变形验算。第三节 基本计算

25、一、基本内力计算1、基本资料地基土为粘性土，地基承载力特性值f=180KP,基本埋深1.6m,基本高度H=1.0m，基本梁尺寸取250mm500mm,基本底面以上土的平均重度。2、计算基本梁内力梁上有内隔墙传来的荷载： 则有：图20 地基梁计算简图 3、内力组合最大荷载的原则值组合：框架柱传来的：1=734.25+66.54+0.76.9=805.62kN1=15.36+2.3+19.780.7=31.511=+0.7=15.76kN地基梁传来的：2=24.43kN2=24.430.13=3.182=0kN因此 Nk=830.05kN,Mk=34.69, Vk=15.76kN.最大荷载的设计值

26、组合：框架柱传来的：N1=1.35734.25+0.766.54=1037.82kNM1=1.215.36+0.91.4(2.3+19.78)=46.25V1=1.29.8+0.91.4(1.47+13.79)=30.99kN地基梁传来的：N2=24.431.2=29.32kNM2=-29.320.13=-3.81V2=0kN因此N=1067.14kN,M=42.44, V=30.99kN.二、拟定基本底面尺寸考虑基本埋深，修正后的地基承载力特性值为：初步估算基本的尺寸：，按增大20-40取值，取l=2.8m,b=1.7m,A=1.72.8=4.76，满足规定。地基承载力验算：因此，地基承载力

27、满足规定。又，因此基底轴力作用在截面核心范畴内，计底不会浮现脱离地基的现象。基本高度选择及抗冲切承载力验算：由上面的计算可知，作用在基本顶面的最不利内力组合设计值：M=42.44KNmN=1067.14kNV=30.99kN基本及其上土自重：G=1.2204.761.6=182.78kN地基净反力的计算：受冲切承载力验算：基本平面、剖面见下图4-2。图4-2基本平面、剖面简图柱与基本交接处：由于基本杯口壁的宽度为450mm，不不小于基本第二阶的高度500mm. 则基本上阶的冲切范畴落在混凝土外边，不需验算其上阶冲切承载力。基本变阶处：长边方向：2800mm;，。因此，基本高度满足抗切规定。三、

28、基本底面配筋计算由前面的荷载组合可知，N=1067.14KN,M=42.44, V=30.99KN。沿基本长边b方向：柱边 I-I截面:则：基本变阶II-II截面处：454.4。基本梁的配筋按构造规定配备，上部配备414，下部配备416，箍筋为8200。附 录1) 框架立面图2) 恒载图3) 活载图4) 左风载5) 右风载6) 配筋包络图7) 恒载弯矩图8) 恒载轴力图9) 恒载剪力图10) 活载弯矩包络图11) 活载轴力包络图12) 活载剪力包络图13) 弯矩包络图14) 轴力包络图15) 剪力包络图16) 右风载弯矩图17) 左风载弯矩图18) 左地震弯矩图19) 右地震弯矩图20) 楼盖

29、恒活载图、梁恒活载图21) 板配筋图、裂缝图、挠度图22) 房屋空间计算图形文献参照文献1 车宏亚，颜德恒.混凝土构造(上，下册).北京：中国建筑工业出版社,1998.62 唐锦春，郭鼎康.钢筋混凝土构造构造手册.北京：中国建筑工业出版社，1999.123 中华人民共和国国标.混凝土构造设计规范(GB50010-).北京：建筑工业出版社，4 中华人民共和国国标.建筑构造荷载规范(GB50009-). 北京：建筑工业出版社，5 中华人民共和国国标.建筑抗震设计规范(GB50011-). 北京：建筑工业出版社，6 中华人民共和国国标.建筑地基基本设计规范(GB50007-). 北京：建筑工业出版社，7 建筑工程施工组织设计实例应用手册. 北京：中国建筑工业出版社.