土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計計算書唐山市世紀(jì)寫字樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、1引言畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)本科教育階段的重要部分，是畢業(yè)前得綜合學(xué)習(xí)階段，是對大學(xué)四年來知識的總結(jié)，深化，拓展。將起到承前繼后的作用，為即將到來的工作打下堅實的基礎(chǔ)。本畢業(yè)設(shè)計題目為唐山市世紀(jì)寫字樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，本設(shè)計是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計前，重點復(fù)習(xí)了結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑抗震設(shè)計基礎(chǔ)工程等專業(yè)知識，并借閱抗震規(guī)范、荷載規(guī)范等各種規(guī)范。建筑設(shè)計部分：綜合了幾個方案的優(yōu)點，考慮了影響建筑的各種因素。建筑設(shè)計依據(jù)用地條件和建筑使用功能、周邊環(huán)境特點，首先設(shè)計建筑平面，包括建筑平面選擇、平面柱網(wǎng)布置、平面交通組織及平面功能設(shè)計；其次進(jìn)行立面造型、剖面的設(shè)計；最后進(jìn)行樓梯的設(shè)計及相關(guān)構(gòu)件的初選

2、。結(jié)構(gòu)設(shè)計部分：根據(jù)設(shè)計要求及所在地區(qū)的烈度,確定出擬建建筑物的抗震等級為二級。查閱有關(guān)規(guī)范和資料，考慮抗震設(shè)防要求，分別從結(jié)構(gòu)的體系選擇、結(jié)構(gòu)總體布置、結(jié)構(gòu)荷載、地震作用、內(nèi)力分析、樓屋蓋的結(jié)構(gòu)方案、基礎(chǔ)方案的選擇等多方面進(jìn)行了論述。結(jié)構(gòu)設(shè)計部分大致分為以下幾個步驟：結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)件布置：按建筑方案設(shè)計，確定各構(gòu)件的截面及布置。荷載統(tǒng)計：在初選截面的基礎(chǔ)上，按從上到下的順序進(jìn)行荷載統(tǒng)計，荷載的取值按各層房間的使用功能及所選材料查荷載規(guī)范而定，完成恒載與活載的統(tǒng)計?？蚣芩降卣鹱饔孟聜?cè)移驗算：采用頂點假想位移計算結(jié)構(gòu)自振周期；按底部剪力法算得各層剪力；采用d值法把彎矩分配給各柱。橫向框架內(nèi)力分析

3、：分析了橫向框架在水平地震剪力作用下的內(nèi)力；求梁固端彎矩，采用二次分配法求框架的梁端、柱端彎矩。并求梁剪力，柱軸力。內(nèi)力組合：對梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅；調(diào)幅后對恒載，活載及地震作用下橫向框架的內(nèi)力進(jìn)行組合，找出最不利內(nèi)力組合；根據(jù)最不利組合進(jìn)行梁柱截面設(shè)計。 梁、柱節(jié)點設(shè)計：驗算地震作用下節(jié)點核心區(qū)混凝土驗算。板的設(shè)計：根據(jù)本設(shè)計中梁板布置確定單向板和雙向板，雙向板是按彈性理論進(jìn)行內(nèi)力分析的。樓梯的設(shè)計：結(jié)構(gòu)設(shè)計中對梁式樓梯進(jìn)行了設(shè)計，本設(shè)計是梁式樓梯?；A(chǔ)的設(shè)計：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的形式采用鋼筋混凝土柱下獨立基礎(chǔ)，根據(jù)底層柱底的內(nèi)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)組合，從而選出內(nèi)力最不利的組合確定基礎(chǔ)底面尺寸；由荷載基本組合的

4、設(shè)計值進(jìn)行驗算和配筋的計算。2工程概況2.1工程名稱唐山市世紀(jì)寫字樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2建設(shè)地點 唐山市2.3設(shè)計資料 建設(shè)面積5000，設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，共4層，耐久等級：級 ，耐火等級：級。2.4氣象條件基本風(fēng)壓：，地面粗糙程度為c類?；狙海簊=0.35kn/m。2.5地震烈度抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)防烈度為8度，類場地土，地震分組為第一組抗震等級為二級抗震。2.6工程地質(zhì)條件由唐山市基礎(chǔ)工程公司提供地質(zhì)勘察技術(shù)報告，場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為類, 地下水位距地坪12米。見下表：序號土壤類別土層狀態(tài)粘粒含量厚度(m)深度（m)重度(kn/m3)地基承載力

5、特征值（kpa）1粉土中密1244181802細(xì)沙密實711192403.設(shè)計依據(jù)3.1設(shè)計任務(wù)書3.2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范3.3建筑抗震設(shè)計規(guī)范3.4建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范3.5建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范3.6 05系列建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集4.結(jié)構(gòu)布置該工程采用全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系。1-4層柱的混凝土強度等級為c30。結(jié)構(gòu)布置如圖首層平面布置標(biāo)準(zhǔn)層平面布置5.框架結(jié)構(gòu)承重方案選擇及主要構(gòu)件尺寸初步估算5.1框架梁截面尺寸初估橫向框架主梁a- b跨 b-c跨，c-d跨同a-b跨縱向框架主梁a軸 b,c,d軸與a軸相同，考慮到墻偏心，梁可以采用倒l形，橫向次梁次梁l1 次梁l2 縱向次梁次梁l1 次梁l2 次梁l3 次

6、梁l4 5.2框架柱截面尺寸初估按軸壓比要求初估框架柱截面尺寸用c30混凝土fc=14.3n/mm2，框架柱抗震等級為ii級，軸壓比，由軸壓比初步估算框架柱截面尺寸時，可按下式計算，即 柱軸向壓力設(shè)計值n按式估算即， 3軸與d軸相交的柱 = 因考慮到偏心作用取邊柱的截面尺寸為700mm700mm 3軸線與c軸相交中柱 取柱的截面尺寸為700mm700mm同樣3軸線與b軸相交中柱，3軸線與c軸相交中柱，柱的尺寸也為700mm700mm針對三層四層的重力較小，高度較小柱的截面減小為600600.5.3板得尺寸初估板的最小厚度不小于，本建筑由于樓面活荷載不大，為減輕結(jié)構(gòu)自重和省材料起見，并考慮到保證

7、結(jié)構(gòu)的整體性，樓板和屋面板的厚度均取。6.計算簡圖6.1梁的計算跨度框架梁的計算跨度以柱形心線為準(zhǔn)，由于柱形心線與建筑軸線重合，故建筑軸線為結(jié)構(gòu)計算跨度。6.2柱的高度首層柱高度h=4.5+0.45+0.1=5.05m，其中4.5m為底層層高，0.45m為室內(nèi)外高差，0.1m為基礎(chǔ)頂面至室外地面高度，其它柱高等于層高，即二層為4.5m。三四層為3.9m，計算框架選取軸框架由此得出框架計算簡圖（單位mm） 橫向框架計算簡圖7.荷載統(tǒng)計7.1恒荷載計算7.1.1 屋面層恒載保護(hù)層：涂料 防水層：高聚物改性瀝青防水卷材（二氈三油） 0.1找平層：1：3水泥砂漿摻聚丙烯0.5kg/m3找平層20厚 保

8、溫層：70厚聚苯乙烯泡沫塑料板 30kg/mm30.07m=0.021找坡層：1:8水泥膨脹珍珠巖找2%坡最薄處20厚結(jié)構(gòu)層：100mm厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 250.12=3混合砂漿頂棚： 0.24頂棚做法中除了防水層和保護(hù)層共計0.52合計： 3.787.1.2 樓面層恒載地面：30厚水磨石地面 0.65結(jié)構(gòu)層：100mm厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 250.12=2.3抹灰層：混合砂漿抹灰頂棚 0.24總計： 3.897.1.3 框架梁、柱自重 1.梁截面 bh =300mm700mm 自重 0.70.325=5.25kn/m梁側(cè)、梁底抹灰 (0.7-0.12)0.022+0.30.02 17=0.3

9、9kn/m總計 5.64 kn/m2.梁截面 bh = 200mm500mm 自重 0.50.225=2.5kn/m梁側(cè)、梁底抹灰 (0.5-0.12) 0.022+0.30.02 17=0.26 kn/m總計 2.76 kn/m3.柱截面 bh =600mm600mm自重 0.60.625=9kn/m柱側(cè)抹灰 0.60.02204=0.96kn/m總計 9.96kn/m4.柱截面 bh =700mm700mm自重 0.70.725=12.25kn/m柱側(cè)抹灰 0.70.02204=1.12kn/m 總計 13.37kn/m7.2活荷載計算7.2.1屋面和樓面標(biāo)準(zhǔn)值由荷載規(guī)范查得：不上人屋面：

10、 0.5辦公樓： 2.0商場： 3.57.2.2雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 屋面活荷載與雪荷載，兩者中取大值。7.3豎向線荷載計算本設(shè)計以軸線為計算單元板得傳力如圖：首層板得傳力圖標(biāo)準(zhǔn)層板得傳力圖7.3.1作用在頂層框架梁上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒載梁自重板傳來的荷載活載作用在頂層框架梁上的線活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為7.3.2 23層樓面豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒載梁自重板傳來的荷載墻傳來的荷載活載樓面活載7.3.3 底層梁豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在底層樓面層框架上的線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為恒載梁自重板傳來的荷載活載作用在底層梁上的活荷載線荷載為7.4屋面框架集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值7.4.1 屋面框架集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒載對于a軸縱向連系梁自重 42.53k

11、n粉刷 3.19kn1.3m女兒墻 37.91kn女兒墻粉刷 7.16kn縱向聯(lián)系梁傳來板得重力 31.04 kn縱向聯(lián)系梁傳來橫向次梁的力 64.74 kn 總計 186.57 kn 對于b軸連系梁自重 42.53kn kn粉刷 3.19kn kn縱向連系梁傳來板得重力 67.78 kn縱向次梁傳來橫向次梁的力 64.74 kn 總計 179.30 kn對于b-1縱向次梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱梁傳來板得重力 67.79 kn縱向次梁傳來橫向次梁的重力 30.94 kn 總計 144.44 kn 對于c縱向連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱梁傳來板的重力

12、67.78 kn縱梁傳來橫向次梁的力 30.94 kn 總計 144.44 kn對于c-1縱向次梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱梁傳來板得重力 67.78 kn縱梁傳來橫向次梁的力 30.94 kn 總計 144.44 kn 對于d連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn1.3m女兒墻 37.91 kn縱向連系梁傳來板得重力 31.04 kn縱向聯(lián)系梁傳來橫向次梁的力 30.94 kn 總計 144.44 kn活載對于 a d 為集中荷載為4.11對于 b b-1 c c-1 集中荷載為8.977.4.2 23層框架集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值對于 a連系梁自重 42.53 kn粉刷

13、3.19 kn連系梁傳來板的重力 31.95 kn連系梁傳來縱墻的重力 65.09 kn連系梁傳來橫向次梁的力 86.76 kn 總計 229.52 kn對于b 連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn連系梁傳來的板得重力 69.78 kn連系梁傳來縱墻的重力 93.31 kn連系梁傳來橫向次梁的力 86.76 kn 總計 295.57 kn對于 b-1連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn連系梁傳來板得重力 69.78 kn連系梁傳來縱墻的重力 93.31 kn連系梁傳來橫向次梁的力 31.63 kn 總計 240.44 kn對于c縱梁自重 42.53 kn粉刷 3.19

14、kn連系梁傳來板得重力 69.78 kn連系梁傳來縱墻的重力 93.31 kn連系梁傳來橫向次梁的力 31.63 kn 總計 240.44 kn對于 c-1縱向連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱向聯(lián)系梁傳來板的重力 69.78 kn縱向連系梁傳來縱墻的重力 93.31 kn縱向連系梁傳來橫向次梁的力 61.01 kn 總計 202.86 kn對于d縱向連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱向聯(lián)系梁傳來板的重力 69.78 kn縱向連系梁傳來縱墻的重力 93.31 kn縱向連系梁傳來橫向次梁的力 61.01 kn 總計 202.86 kn活載對于 a d 集中荷載為

15、16.43 kn 對于 b b-1 c c-1 軸為 35.87 kn7.4.3 底層框架集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值恒載 對于a縱向連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱向連系梁傳來板得重力 31.04 kn縱向聯(lián)系梁傳來縱墻的重力 110.8 kn縱向聯(lián)系梁傳來橫向次梁的力 65.96 kn 總計 253.53 kn 對于b c縱向連系梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱向連系梁傳來的板得重力 62.08 kn縱向聯(lián)系梁傳來橫向次梁的力 131.90 kn 總計 239.72 kn 對于 d 縱向梁自重 42.53 kn粉刷 3.19 kn縱向連系梁傳來板得重力 31.04 kn縱

16、向連系梁傳來縱墻的重力 46.17 kn縱向連系梁傳來橫向次梁的力 65.96 kn 總計 188.89 kn活載 對于 a d 集中荷載為 28.74 kn 對于 b c 集中荷載為 62.76 kn8水平地震作用下框架的側(cè)移驗算8.1 橫梁線剛度及柱線剛度計算在現(xiàn)澆樓蓋中，中框架梁的抗彎慣性矩取 ，邊框架梁取，梁柱的線剛度計算見下表。桿件截面尺寸相對剛度b(mm)h(mm)邊框架梁300700308.581.2975005.161中框架梁300700308.581.7275006.881.332層框架柱700700302.02.045001.332.583,4層框架柱600600301.0

17、81.0839008.311.611層框架柱700700302.02.050501.192.31框架柱的橫向側(cè)移剛度d值項目kd根數(shù)層柱類型三，四層邊框架邊柱0.630.2415.734邊框架中柱1.240.3824.914中框架邊柱0.830.2919.0112中框架中柱1.650.4529.512底層邊框架邊柱0.430.3821.284邊框架中柱0.870.4826.884中框架邊柱0.580.4223.5212中框架中柱1.160.5329.6812二層邊框架邊柱0.390.1612.614邊框架中柱0.780.2822.074中框架邊柱0.520.2116.5512中框架中柱1.03

18、0.3426.812柱的側(cè)移剛度按公式= （2-1）其中：（一般層）， （底層） （2-2） （一般層），（底層） （2-38.2橫向框架自振周期采用頂點假想位移法計算自振周期層次415711.015711.0744.70.02110.2293318734.434445.4744.70.04630.2082218420.452865.8658.90.08020.1619114947.967913.7831.00.08170.0817對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu),其基本自振周期(s)可按下式計算: （3-2）式中:計算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點假想位移(m),即假想把集中在各層樓

19、面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點位移； 結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù),框架結(jié)構(gòu)取0.60.7。則自振周期為=0.5698.3橫向地震作用計算結(jié)構(gòu)高度為20.35m質(zhì)量和剛度分布均勻，變形以剪切型為主，可以采用底部剪力法。由于該工程所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，場地土為ii類，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計地震加速度 0.2g，由抗震規(guī)范查得： ，考慮頂部附加水平地震作用=因為考慮頂部附加集中力作用，查表得則表3-2 各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓蓋地震剪力計算表層數(shù)（m）（kn）（knm）(kn)(kn) 機房20.351215.524735.430.030185.511

20、85.51417.3514495.5251496.930.3231872.492055.00 313.4518734.4251977.680.3231872.493927.4929.5518420.4175914.820.2261310.1775237.6615.0514947.975486.900.097562.335799.99 電梯間的參數(shù)計算 考慮鞭梢效應(yīng)驗算橫向框架梁的側(cè)移見下表表3-3 橫向水平地震作用下的位移驗算層次（kn）（kn/mm）(mm)(mm)(mm)=機房185.51218.9.2.5425.50300042055.0744.72.7622.96390033927.4

21、9744.775.2720.20390025237.66658.97.9514.93450015799.99831.06.986.985050 剪重比驗算為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)剪重比驗算，各層的剪重比計算詳見層號/43.92055.015711.00.13133.93927.49344455.40.11424.55237.6652865.80.09915.055799.9967913.70.085查規(guī)范得最小地震剪力系數(shù)=0.032由表得各層的剪重比均大于0.032，滿足要求9水平地震作用下橫向框架內(nèi)力分析9.1水平地震作用下橫向框架內(nèi)力分析橫向框架在水平地震作用下的內(nèi)力計算采

22、用d值法?？蚣苤思袅皬澗胤謩e按， (3-5)， (3-6) (3-7)式中：為i層j柱的剛度，h為層高，各柱反彎點高度比按式確定，其中由倒三角分布水平荷載下各柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比查得，底層柱需考慮修正值，第2層柱需考慮修正值，其余柱均無考慮修正值。為第i層j柱的剪力。 樓層邊柱中柱四層三層二層一層地震作用下梁端彎矩層次柱別m下（kn.m）m上（kn.m）節(jié)點左右梁線剛度比邊跨梁端彎矩m(kn.m）中跨梁端彎矩地震作用下梁端剪力左梁右梁vavb左vb右四層邊柱-71.61 -132.99 0.00 132.99 -29.80 中柱-156.52 -180.98 1.00 90.49 90.49

23、 -29.80 -24.13 三層邊柱-92.07 -112.52 0.00 184.13 -46.63 中柱-142.87 -174.63 1.00 165.58 165.58 -46.63 -44.15 二層邊柱-296.01 -296.01 0.00 388.08 -93.23 中柱-479.34 -479.34 1.00 311.11 311.11 -93.23 -82.96 一層邊柱-588.60 -240.41 0.00 536.42 -129.28 中柱-659.04 -387.07 1.00 433.21 433.21 -129.28 -115.52 地震作用下梁剪力柱軸力層次

24、柱別m下（kn.m）m上（kn.m）地震作用下梁端剪力柱軸力vavb左vb右nanb四層邊柱-71.61 -132.99 -29.80 -29.80 中柱-156.52 -180.98 -29.80 -24.13 -5.67 三層邊柱-92.07 -112.52 -46.63 -46.63 中柱-142.87 -174.63 -46.63 -44.15 -8.15 二層邊柱-296.01 -296.01 -93.23 -93.23 中柱-479.34 -479.34 -93.23 -82.96 -18.42 一層邊柱-588.60 -240.41 -129.28 -129.28 中柱659.0

25、4 -387.07 -129.28 -115.52 -32.18 9.2 水平地震作用下彎矩剪力圖軸力圖地震作用下框架彎矩圖（kn.m）地震作用下框架梁端剪力（kn）地震作用下柱軸力10風(fēng)荷載作用下橫向框架的內(nèi)力分析10.1 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算基本風(fēng)壓：w0.4 kn/，地面粗糙度：c類。作用在屋面梁和樓面梁處集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：為簡化計算，將計算單元范圍內(nèi)外墻均布風(fēng)荷載，化為等量后作用在樓面處集中風(fēng)荷載。計算公式為：wkzzsw0(hihj)b2 其中：w0基本風(fēng)壓z風(fēng)壓高度變化系數(shù)s風(fēng)荷載體型系數(shù)z風(fēng)震系數(shù)，因為30m，所以z=1hi下層層高h(yuǎn)j上層層高b計算單元迎

26、風(fēng)面寬度風(fēng)載體型系數(shù)s，迎風(fēng)面為0.8，背風(fēng)面-0.5；因為結(jié)構(gòu)層高度18.55m30m(從室外地坪地坪算起)取風(fēng)振系數(shù)為1.0.風(fēng)荷載作用力計算如表基本風(fēng)壓表層次417.251.0 1.30.7850.4026.3310.75313.351.0 1.30.740.4031.5912.1629.451.0 1.30.740.4034.0213.0914.951.0 1.30.740.4038.2714.73風(fēng)荷載作用下的位移內(nèi)力計算根據(jù)上表所示的水平荷載，由式 計算層間剪力，按式 式中：為第層的側(cè)移剛度； 為第層層間剪力計算過程見下表。表3-7 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算層次（kn）（

27、kn）(n/mm)(mm)(mm)410.7510.75970200.111.25312.1622.91970200.241.14213.0936.00867000.420.90114.7350.731064000.480.48層間側(cè)移相對側(cè)移 層間側(cè)移滿足要求頂點側(cè)移相對側(cè)移 頂點側(cè)移滿足要求水平風(fēng)載作用下框架層間剪力各柱反彎點位置的確定層號柱別k4邊柱0.830350000.351.37中柱1.650.380000.381.483邊柱0.830.400000.401.56中柱1.650.450000.45 1.762邊柱0.520.450000.452.03中柱1.030.450000.452.031邊柱0.580.700000.703.54中柱1.160.700000.592.98風(fēng)荷載作用下框架柱剪力及柱端彎矩層柱別410.7