镇江某设计院办公楼设计（方案二）毕业论文
2020-04-23 08:04
土木工程学院
毕业设计（结构设计部分）
题 目 | 镇江某设计院办公楼设计（方案二） |
专 业 | 土木工程 |
姓 名 | 林文豪 |
学 号 | 1801140201 |
指导教师 | 王曙光、顾建平、唐明怡 |
起讫日期 | 2018.5.28 — 2018.6.10 |
2018 年 5 月 24 日
目录
第一章、 设计资料 3
一. 气象资料 3
二. 水文地质资料 3
三. 荷载资料 5
第二章、 计算简图 6
一. 梁柱尺寸确定 6
二. 对象框架选择 6
三. 荷载计算 7
四. 风荷载 11
五. 地震作用 12
第三章、 框架内力计算 15
一. 弯矩分配系数 15
二. 恒载作用下的框架内力 17
三. 满跨活载下的框架内力 24
四. 风荷载作用下的内力计算 31
五. 0.5（雪 活）重力荷载作用下横向框架的内力计算 33
六. 地震作用下的横向框架的内力计算 40
第四章、 内力组合 42
一. 弯矩调幅计算 42
第五章、 框架梁柱截面设计 44
一. 横向框架梁 44
二. 重力二阶效应判断 53
三. 框架柱 54
第六章、 楼梯计算 76
一. 梯段板计算 76
二. 休息平台板计算 77
三. 梯段梁TL1计算 78
第七章、 现浇楼面板设计 79
一. 跨中最大弯矩 79
二. 求支座中点最大弯矩 79
三. A区格 80
四. D区格 81
第八章、 基础计算 83
一. 选择桩型，桩端持力层，承台埋深 83
二. 确定桩数n，布置及承台尺寸 83
三. 桩身结构设计计算 84
四. 计算桩顶荷载 84
五. 承台设计 85
- 设计资料
工程名称：镇江某设计院办公楼设计（方案二）
根据建筑方案图，本工程结构为六层钢筋混凝土框架，占地面积约，其他条件如下：
气象资料
基本风压值：
基本雪压值：
水文地质资料
场地条件：
本工程地点位于江苏省镇江市，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)划分标准：
- 地震基本烈度为7度，0.15g；
- 建筑场地类别为Ⅱ类。
根据野外勘探鉴别、原位测试，结合室内岩土试验资料综合分析，场地岩土层分布现综合叙述如下：
①-1杂填土：灰~黄灰色，松散，由粉质粘土混大量碎砖、碎瓦填积，粗颗粒含量一般在10%~20%，填龄小于5年。仅揭露于LJ6号孔位置。层厚1.1m。
①-1a素填土：黄褐~灰褐色，硬~可塑，局部软塑，由粘土、粉质粘土混少量碎砖、碎石填积。填龄约5年。层厚2.0~14.5m。其中J11、J12、J12-1、J13-1、D3位置为勘察期间填积水沟的素填土（呈松散状，填龄小于半个月）。
①-2a淤泥、淤泥质填土：灰黑色，流塑，富含腐植物，夹少量碎砖、石子，分布于填（暗）塘及沟塘底部。层顶埋深2.9~14.3m，层厚0.1~2.0m。
①-2素填土：黄褐~灰色，可塑，局部软塑，由粘土、粉质粘土混少量碎砖、碎石填积，夹植物根茎。填龄大于10年。层顶埋深0.0~10.0m，层厚0.5~8.5m。
①-3素填土：灰色，可塑，由粉质粘土夹少量植物根茎填积。填龄大于10年。分布于暗塘位置。层顶埋深4.0~6.3m，层厚1.0~3.0m。
②-1粉质粘土：灰黄色，可塑，夹铁锰氧化物斑纹。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深2.8~14.5m，层厚0.4~7.3m。
②-2粉质粘土：黄灰~灰色，软~可塑，局部含较多粉粒。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深6.6~16.0m，层厚1.4~7.3m。
②-3粘土、粉质粘土：灰色，可塑，局部软塑，夹铁锰氧化物斑纹。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深15.3~22.2m，层厚1.5~3.0m。
③-2粉质粘土：黄褐色，可塑。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深2.5~19.3m，层厚0.5~8.0m。
③-3粉质粘土：黄褐~褐黄色，硬~可塑，夹青灰色粘土和铁锰结核。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。层顶埋深2.3~22.5m，层厚1.2~11.9m。
⑤-0残积土：灰黄~棕黄~棕褐色，可~硬塑，夹大量风化岩碎屑，由母岩风化而成，浸水极易软化。层顶埋深10.0~23.2m，层厚0.5~4.6m。
⑤-1强风化闪长岩：灰黄~棕黄~棕褐色，风化强烈，岩石结构已遭破坏，岩芯手可捻碎，碎后呈砂土状，遇水易软化，局部夹硬质岩块，呈棱角状，粒径一般在4~8cm，个别为10cm以上，含量一般在5~10%左右，属极软岩，岩体基本质量等级属Ⅴ级。层顶埋深5.8~24.0m，未钻穿。
层号 | 经验参数法确定 的承载力特征值 fak（kPa） | 理论计算法确定 的承载力特征值 fak（kPa） | 原位测试法确定 的承载力特征值 fak（kPa） | 综合确定的 承载力特征值 fak（kPa） |
②-1 | 138 | 135 | 136 | 135 |
②-2 | 102 | 91 | 82 | 90 |
②-3 | 136 | 118 | 120 | |
③-2 | 195 | 147 | 180 | 170 |
③-3 | 272 | 230 | 232 | 230 |
⑤-0 | 191 | 186 | 180 | |
⑤-1 | 271 | 270 |
场地地下水：
根据勘察揭示的场地水文地质条件情况看，本场地勘探深度范围内的地下水包括潜水和基岩裂隙水。勘察期间测得稳定水位为0.60-2.0米，场地地表水和地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。
荷载资料
- 办公室楼面活荷载为，走廊，门厅活荷载为，楼梯楼面活荷载为
- 不上人屋面活荷载标准值为
- 屋面构造：
保护层：厚或水泥砂浆，表面应抹平压光，并设分隔缝，分隔面积宜为。
隔离层：聚酯无纺布。
防水层：厚合成高分子防水卷材两道。
找平层：厚水泥砂浆。
保温层：厚挤塑板。
找坡层：膨胀珍珠岩，坡度宜为，最薄处不得小于。
- 楼面构造：
水泥楼面：10mm厚水泥砂浆面层压实抹光、厚水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、厚纸筋石灰粉平顶。
- 围护墙：
围护墙采用200mm厚混凝土空心小砌块，（重度），混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度），每开间采用塑钢窗。
计算简图
- 梁柱尺寸确定
假定基底标高为设计相对标高，基础承台高。
柱子的高度底层为，二至五层柱高。柱节点刚接，横梁的计算跨度取两柱中心线至中心的间距离，三跨的计算跨度分别为。
框架柱尺寸均为，主梁尺寸为，次梁尺寸为，板厚。
混凝土均采用C30级；受力钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋
对象框架选择
以⑤轴线横向框架为计算分析对象
荷载计算
- 屋面横梁竖向轴线荷载标准值
①永久荷载
屋面永久荷载标准值 | |
35mm厚架空隔热板 | 0.035×25=0.875kN/m2 |
防水层 | 0.4kN/m2 |
20mm厚1：1.25水泥砂浆找平层 | 0.02×20=0.4kN/m2 |
120mm厚钢筋混凝土现浇板 | 0.12×25=3kN/m2 |
12厚纸筋灰粉平顶 | 0.012×16=0.192kN/m2 |
总计 | 4.87kN/m2 |
梁自重 | |
梁结构自重 | 0.4×0.6×25=6kN/m |
梁侧粉刷 | 2×(0.6-012) ×0.02×17=0.33kN/m |
总计 | 6.33kN/m |
作用在顶层框架粱上的线恒荷载标准值 | |
粱自重 | 6.33kN/m |
板传来的自重 | |
g(D-E)左 | 4.87×5/2=12.18kN/m |
g(D-E)右 | 4.87×6/2=14.61 kN/m |
g(C-D) | 4.87×4=19.48 kN/m |
g(B-C) | 4.87×6/2=14.61 kN/m |
g(A-B)左 | 4.87×5/2=12.18 kN/m |
g(A-B)右 | 4.87×6/2=14.61 kN/m |
②活荷载
作用在顶层框架粱上的线恒荷载标准值 | |
板传来的自重 | |
q(D-E)左 | 0.7×5/2=1.75kN/m |
q(D-E)右 | 0.7×6/2=2.1 kN/m |
q(C-D) | 4×0.7=2.8kN/m |
q(B-C) | 0.7×6/2 =2.1kN/m |
q(A-B)左 | 0.7×5/2=1.75kN/m |
q(A-B)右 | 0.7×6/2=2.1kN/m |
- 楼面横梁竖向线荷载标准值
①永久荷载
楼面永久荷载标准值 | |
楼面永久荷载标准值 | |
25mm厚水泥砂浆面层 | 0.025×20=0.50kN/m2 |
120mm厚钢筋混凝土现浇板 | 0.12×25=3 kN/m2 |
12厚板底粉刷 | 0.012×16=0.192 kN/m2 |
总计 | 3.692 kN/m2 |
作用在楼面框架粱上的线恒荷载标准值 | |
粱自重 | 6.33kN/m |
板传来的自重 | |
g(D-E)左 | 3.692×5/2=9.23 kN/m |
g(D-E)右 | 3.692×6/2=11.076 kN/m |
g(C-D) | 3.692×4=15.68 kN/m |
g(B-C) | 3.692×6/2=11.76 kN/m |
g(A-B)左 | 3.692×5/2=9.23 kN/m |
g(A-B)右 | 3.692×6/2=11.076 kN/m |
②活荷载
作用在顶层框架粱上的线恒荷载标准值 | |
板传来的自重 | |
q(D-E)左 | 5/2×2=5 kN/m |
q(D-E)右 | 6/2×2=6 kN/m |
q(C-D) | 2.5×4=10kN/m |
q(B-C) | 6/2×2.5=7.5kN/m |
q(A-B)左 | 5/2×2.5=6.25 kN/m |
q(A-B)右 | 6/2×2.5=7.5kN/m |
- 屋面框架节点集中荷载标准值
①永久荷载
顶层边节点集中荷载 | |
边跨纵向框架梁自重 | 0.4×0.6×5.5×25=33kN |
粉刷 | 2×(0.6-0.12) ×0.02×5.5×17=1.80kN |
0.6m高女儿墙 | 0.6×5.5×2.36=7.79kN |
粉刷 | 0.6×2×0.02×5.5×17=2.24kN |
纵向框架梁传来的屋面自重 | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×4.87=37.13kN |
总计 | G(A)=G(E)=81.96kN |
顶层中节点集中荷载 | |
中柱纵向框架梁自重 | 0.4×0.6×5.5×25=33kN |
粉刷 | 2×0.6-0.12) ×0.02×5.5×17=1.80kN |
纵向框架梁传来屋面自重 | |
节点B | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×4.87 6×6×0.5^3×4.87=59.05KN |
节点C | (6×4/4 8×4/4)×4.87/2 6×6×0.5^3×4.87=56.01KN |
节点D | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×4.87 (6 8)×4.87/2=71.22kN |
总计 | G(B)=93.85 kN |
G(C)=90.81 kN | |
G(D)=106.02kN | |
②活荷载
Q(A)=Q(E) | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×0.7=5.3375kN |
Q(B) | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×0.7 6×6×0.5^3×0.7=8.49 kN |
Q(C) | (6×4/4 8×4/4)×0.7/2 6×6×0.5^3×0.7=8.05 kN |
Q(D) | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×0.7 (6 8)×0.7=15.14 kN |
- 楼面框架节点集中荷载标准值
①永久荷载
中间层边节点集中荷载 | |
边柱纵向框架梁自重 | 0.4×0.6×5.5×25=33kN |
粉刷 | 2×(0.6-0.12)×0.02×5.5×17=1.80kN |
钢窗自重 | 1.5×2.7×0.4=1.62kN |
窗下墙体自重 | (5-0.6 6-0.6)/2×(3.6-0.6-1.5)×2.36=17.35KN |
粉刷 | 2×(4.4 5.4)/2×1.5×0.02×17=5.00kN |
窗边墙体自重 | 1.5×(4.4-2.7 5.4-2.7)/2×2.36=7.79kN |
粉刷 | 2×1.5×(4.4-2.7 5.4-2.7)/2×0.02×17=2.24kN |
纵向框架梁传来的楼面自重 | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×3.69=28.15kN |
总计 | G(A)=G(E)=96.95kN |
框架柱自重 | G(A)’=G(E)’=0.6×0.6×3.6×25=32.4kN |
中间层中节点集中荷载 | |
中间纵向框架梁自重 | 0.4×0.6×5.5×25=33kN |
粉刷 | 2×(0.6-0.12) ×0.02×5.5×17=1.80kN |
内墙自重 | (4.4 5.4)/2×3×2.36=34.69kN |
纵向框架梁传来的楼面自重 | |
节点B | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×3.69 6×6×0.5^3×3.69=44.74kN |
节点C | (6×4/4 8×4/4)×3.69/2 6×6×0.5^3×3.69=42.44kN |
节点D | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×3.69 (6 8)×3.69/2=53.96kN |
总计 | G(B)=44.74kN |
G(C)=42.44kN | |
G(D)=53.96kN | |
框架柱自重 | G(D)’=G(C)’=G(B)’=32.4kN |
②活载
Q(A) | 5×5×0.5^3×2.5 6×6×0.5^3×2.5=19.06kN |
Q(B) | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3) ×2.5 6×6×0.5^3×2.5=30.31kN |
Q(C) | (6×4/4 8×4/4)×2.5/2 6×6×0.5^3×2.5=28.75kN |
Q(D) | (5×5×0.5^3 6×6×0.5^3)×2.5 (6 8)×2=47.06kN |
Q(E) | Q(E)= 5×5×0.5^3×2 6×6×0.5^3×2=15.25kN |
风荷载
已知基本风压，地面粗糙度属B类，按荷载规范。风荷载体型系数：迎风面为，背风面为，因结构高度（从室外地面算起），取风振系数，计算过程见表2-1。
风荷载计算
表 2-1
层次 | Z(m) | (kN/m2) | A(m2) | (kN) | |||
5 | 1 | 1.3 | 18.5 | 1.217 | 0.4 | 13.2 | 8.35 |
4 | 1 | 1.3 | 14.9 | 1.14 | 0.4 | 19.8 | 11.74 |
3 | 1 | 1.3 | 11.3 | 1.0364 | 0.4 | 19.8 | 10.67 |
2 | 1 | 1.3 | 7.7 | 1 | 0.4 | 19.8 | 10.30 |
1 | 1 | 1.3 | 4.1 | 1 | 0.4 | 19.8 | 10.30 |
地震作用
①建筑物总重力荷载代表值Gi的计算
集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 | |
50%雪荷载 | 0.5×0.65×30×48=468kN |
层面永久荷载 | 4.87×48×30=7012.5kN |
横向梁 | 6.33×30×4×2=1519.2kN |
纵向梁 | (33 1.8)/5.5×(48×5 16)=1619.78kN |
柱自重 | 0.6×0.6×44×1.8×25=712.8kN |
横墙 | 2.36×(30×2 10×4 6×8 8×6)×1.8=832.61kN/m |
纵墙 | 2.36×(50×2 8×6 4×8 5×4 6)×1.8=773.14kN/m |
女儿墙 | 0.6×2.36×(48 30 40)×2=334.18kN |
钢窗面积 | 0.5×(2.7×1.5×21 3.3×1.5×2 16×3.6) =76.28m2 |
集中于二三四处的质点重力荷载代表值 | |
50%楼面荷载 | 0.5×(600 112 140 288 1072)=1106kN |
楼面永久荷载 | 3.692×(48×30-10×10×2)=4578.08kN |
横向梁 | 6.33×30×4×2=1519.2kN |
纵向梁 | (33 1.8)/5.5×(48×5 16)=1619.78kN |
柱自重 | 712.8×2=1425.6kN |
横墙 | 832.6×2=1665.2kN |
纵墙 | 773.14×2=1546.28kN |
钢窗面积 | 76.28×2=152.56m2 |
集中于首层的质点重力荷载代表值 | |
50%楼面荷载 | 0.5×(600 112 140 288 1072)=1106kN |
楼面永久荷载 | 3.692×(48×30-10×10×2)=4578.08kN |
横向梁 | 6.33×30×4×2=1519.2kN |
纵向梁 | (33 1.8)/5.5×(48×5 16)=1619.78kN |
柱自重 | 712.8/3.6×4.1×2=1623.6kN |
横墙 | 832.6 832.6/3.6×4.1=1780.84kN |
纵墙 | 773.14 773.14/3.6×4.1=1653.66kN |
钢窗面积 | 76.28×2=152.56m2 |
②地震作用计算
- 框架柱的抗侧移刚度
对于现浇楼盖，中框架梁的抗弯惯性矩取；边框架。
横梁、柱线刚度
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