上海杨浦岷山街道办办公楼设计毕业论文
2020-02-17 12:02
摘 要
本工程为钢筋混凝土框架结构，在整体设计过程中分为建筑设计和结构设计两部分内容。在建筑设计部分，根据任务书中使用功能确定建筑使用布局和平面布置，在根据使用风格确定了外立面类型。
结构设计部分，根据建筑方案确定了结构体系布置，明确布置方案后选取一榀框架进行结构计算。计算顺序为先根据一榀框架受力形式确定其梁柱相对刚度，然后对恒荷载、活荷载以及水平荷载情况下的荷载分布进行计算，荷载计算完成后对一品框架内力进行分析，其中竖向荷载分析计算采用弯矩二次分配法，水平荷载内力计算采用反弯点法和D值法，再根据计算得出内力按照荷载规范要求进行内力组合，内力组合后按混凝土规范要求对竖向荷载进行梁端弯矩调幅，使用调幅后弯矩进行框架梁和框架柱的正截面和斜截面配筋设计。同时，完成了楼梯平台板、梯段板和平台梁的设计，以及楼板的配筋设计和基础的配筋设计工作。
在本次设计中，采用绘图软件AutoCad进行辅助绘图，设计过程中严格按照现行国家规范执行，实现了结构设计的安全、可靠、经济等设计原则。
关键词： 框架结构、结构设计、弯矩二次分配、D值法
abstract
This project is a reinforced concrete frame structure. In the whole design process, it is divided into two parts: Architectural Design and structural design. In the architectural design part, the layout and layout of the building are determined according to the functions used in the task book, and the facade type is determined according to the use style.
In the part of the structural design, the layout of the structural system is determined according to the architectural plan, and a frame is selected for structural calculation after the layout plan is clearly defined. The order of calculation is to determine the relative stiffness of beams and columns according to the form of a frame, then calculate the load distribution under the condition of constant load, live load and horizontal load. After the load calculation is completed, the internal force of a product frame is analyzed, and the vertical load analysis and calculation adopt the two moment distribution method of bending moment, and the internal force of horizontal load is calculated by the reverse bending point method and the D value method, and then according to the calculation method. The internal force is calculated according to the requirements of the load code. After the internal force is combined, the bending moment of the beam end is adjusted according to the specification of the concrete, and the moment and moment are used to design the normal section and oblique section reinforcement of the frame beam and the frame column. At the same time, we completed the design of stair platform plate, ladder section plate and platform beam, as well as the reinforcement design of floor slab and the reinforcement design work of foundation.
In this design, the drawing software AutoCad is used to assist the drawing. The design process is strictly carried out according to the existing national standards, and the design principles of safety, reliability and economy of the structural design are realized.
Key words: frame structure, structural design, two moment distribution, D value method
目录
第1章 绪论 1
设计资料 2
1.1 工程名称及概况 2
1.2 地质资料 2
1.3 设计荷载 2
1.4 材料选用 2
1.5 设计依据 3
第2章 结构布置 4
2.1 结构方案与布置 4
2.1.1 结构类型选择 4
2.1.2 构件截面尺寸估算 4
2.2 框架线刚度计算 6
2.2.1 框架柱线刚度计算 7
2.2.2 框架梁线刚度计算 7
第3章 荷载计算 9
3.1 恒载标准值计算 9
3.2 活荷载标准值计算 9
3.3 墙体自重荷载计算 10
3.3.1 外纵墙自重计算 10
3.3.2 内纵墙自重计算 10
3.4 竖向荷载计算 11
3.4.1 恒载标准值计算。 11
3.4.2 活载计算 17
3.5 风荷载计算 20
3.5.1 风荷载标准值计算 20
3.5.2 风荷载位移验算 21
3.6 地震荷载标准值计算 22
3.6.1 重力荷载代表值计算 23
3.6.2 框架自振周期计算 25
3.6.3 横向地震作用计算 26
3.6.4 地震作用变形验算 27
第4章 荷载内力分析计算 28
4.1 恒载计算 28
4.1.1 计算分配系数 28
4.1.2 固端弯矩计算 29
4.1.3 恒载内力计算 30
4.2 活载计算 34
4.2.1 活载固端弯矩计算 34
4.3 雪荷载内力计算 38
4.4 风荷载内力计算 38
4.5 地震荷载内力计算 43
第5章 内力组合计算 48
5.1 框架梁弯矩调整 48
5.2 柱内力组合 51
5.3 梁内力组合 57
第6章 截面设计 61
6.1 梁截面设计 61
6.1.2 框架梁纵向钢筋计算 62
6.1.3 框架梁斜截面设计 71
6.2 框架柱配筋设计 76
6.2.1 轴压比和剪跨比计算 76
6.2.2 框架柱正截面受力钢筋设计 76
6.2.3 柱斜截面受剪计算. 84
6.3 框架梁柱节点核芯区抗震验算 87
第7章 现浇混凝土板式楼梯设计 88
7.1 设计资料 88
7.2 梯段板计算 88
7.3 平台板计算 89
7.4 平台梁计算 90
第8章 基础设计 92
8.1 基本设计资料 92
8.2 荷载计算 92
8.3 基础尺寸估算 92
8.4 基础配筋计算 93
第9章 楼板设计 95
9.1 基本设计资料 95
9.2 楼板配筋设计 95
参考文献 98
致谢 99
第1章 绪论
进入21世纪以来，中国经济持续高速增长，当前已经成为全球第二大经济体，随之而来的，是迈向全球的中国制造，如走在世界前列的高铁。经济实力的增长，带动了着高科技、新技术和新材料的发展，据统计，全球排名前十的建筑中，位于中国的就有6座，如武汉绿地中心、上海中心大厦、平安国际金融大厦、广州东塔等，这些地标性建筑已经成为当地城市的象征。九层之台，起于累土，每一座建筑均是由钢筋、混凝土、钢材、砌体以及幕墙都各种材料组成，并且按照使用类别，分成公用建筑和居住建筑两种类型。公用建筑主要用于人们各种公共活动使用，可包括办公、商业、旅游、科教文卫等情况。居住建筑主要是指提供人们日常居住生活所使用的建筑物，如住宅、别墅、宿舍以及公寓等。公用建筑和居住建筑均是非生产性建筑，统称为民用建筑。
每座建筑的实施均是由设计阶段开始，设计分为建筑设计和结构设计两部分。建筑设计的原则首先是要满足功能使用的需求，要为使用的人们创造生活、工作、活动的良好环境，其次是要在功能需求的前提下满足外观以及造型的要求，要符合人们在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神层面的感受，同时，建筑还具有时代特征和地域特点，如江南建筑的轻巧玲珑、岭南建筑的精巧秀丽。
毕业设计是土木工程专业的重要环节，是为了培养学生综合所学的基础理论和专业知识，进而解决工程技术问题的能力，从而进一步提高理论问题、工程制图、结构计算等能力。同时，要在毕业设计的过程中不断地熟悉规范、手册和规程等，为后续工作中的实际应用奠定基础。在本次毕业设计中，结合课本所学习的知识，结合设计内容加以分析，进行整体的设计。本次毕业设计的主要目的，将所学内容深化并拓宽，并将所学的AutoCad软件绘图知识进一步掌握，同时通过结构设计软件PKPM进行辅助计算和设计。
设计资料
地质资料
拟建区地形平坦，自然地表标高34.5m。II类场地土。
根据勘察单位的勘察报告，场地范围内地质构成，自地表向下依次为：杂填土：厚度0.3~0.5米；粘土：厚度5.5~8米，褐色fk=280kpa；Es=11.2MPa；强风化至中风化砂岩，未揭穿，暗红色，fk＞320kpa，Es＞10.2MPa。实测最高地下水位标高29m,水质无侵蚀性。
工程名称及概况
该工程名称为，上海杨浦岷山街道办办公楼，办公楼为五层框架混凝土结构，其中设办公室、小型会议室、打字室，底层增设大厅、收发传达室、接待室等，占地规则30×14.4m。建筑总高度19.5m，每一层层高3.3m，楼梯间出屋面高3.0m。室内外高差为450mm，底层室内设计标高±0.000。建筑总面积为2160m2。
设计荷载
基本风压：0.55KN/m2，采用50年一遇的风压值。
基本雪压：0.20KN/m2，采用50年一遇的雪压值。
材料选用
- 混凝土：本设计梁、柱选用C35混凝土
基础选用C30混凝土
垫层混凝土等级选择C15
（2）墙体： 外墙采用250mm厚加气混凝土砌块
内墙采用200mm厚加气混凝土砌块
- 钢筋: 梁、柱主筋选择HRB400
非受力钢筋和楼板钢筋选择HRB400
设计依据
主要设计依据：
（1）《民用建筑设计通则》GB50352—2005(2005年版)
（2）《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版)
（3）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001
（4）《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）
（5）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
（7）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
（8）《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)
结构布置
结构方案与布置
结构类型选择
框架结构是由钢筋混凝土纵梁和横梁、基础和柱等构件所组成的结构，在框架结构中，梁柱通过节点连乘一体，形成承重的结构，将竖向荷载或水平荷载传递至基础。在框架结构中，墙体只是起到分隔和围护的作用，并不承重。框架结构在平面布置方面较为灵活，既可以做成空间较大的会议室、功能厅，也可以做成空间较小的设备间、储藏室等。在需要时，可以将较大的房间进行隔断，分割成小房间；也可以将小房间的隔断拆除，整合成大房间，因而在功能使用上十分的灵活。并且在设计中，墙体可采用轻质墙体，可以大大降低房屋自重，进而节约材料和成本。
本次毕业设计采取的结构体系即混凝土框架结构体系。
构件截面尺寸估算
1.楼板厚度
板的厚度可按照跨度之比进行估算，本次设计板跨为4500mm，根据经验，双向板厚度不小于跨度的四十分之一，单向板厚度不小于跨度的三十分之一，L=4500/40=112.50mm。
取楼层板厚h=120mm。
2.框架梁截面尺寸
混凝土规范要求，框架梁宽度不宜小于200mm，截面的高宽比不宜大于4，且跨高比不宜小于4。对于梁的模数要求，梁高不大于800mm时，可以取50mm的倍数，当梁高大于800mm时，梁高取100mm的倍数。梁的宽度宜取50mm的倍数。
1）横向框架梁
横向框架梁跨度L=6000mm，梁高：
取h=500mm；
梁宽：
取b=250mm。
2）纵向框架梁
纵向框架梁跨度L=4500mm，梁高：
取h=500mm；
梁宽：
取b=250mm。
4）框架柱截面尺寸计算。
框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，以Ｂ轴柱为例估算框架柱尺寸,按下列公式计算： 
为简便计算，简化为：
式中：
--混凝土轴心抗压强度设计值，柱采用C35混凝土，故
N—上面五层楼面传下来的荷载，
S：框架柱负载范围
n--验算截面以上的楼层层数。
q--取单位建筑面积上重力荷载代表值
A：框架柱截面面积
设计采用方形柱，截面尺寸为
一榀框架尺寸简图如下：
一品框架尺寸简图
框架线刚度计算
在框架结构的计算简图中，框架梁的计算跨度取轴线间的距离，梁与柱连接、柱与基础连接均简化为刚接。计算简图中，柱长取值对于首层柱，取基础顶面至二层楼板顶面（对现浇楼板）或至二层楼板底面（对预制楼板）间的高度，即：
底层柱=层高 室内外高差 基础顶面至室外地面的高度
基础顶面的确定，首先应根据地勘确定基础的持力层位置，然后基础底面进入持力层的深度不小于0.5m，基础顶面或者基础梁顶面不应高出地面。室外地面标高为-0.45m，基础顶标高按室外地面以下0.550m，室内标高到基础顶高度为1.00m，底层层高为3.30m，底层柱计算高度为4.30m。
框架结构内力和位移计算中，根据混凝土设计规范，现浇楼盖宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响，可采用梁刚度增大法进行近似考虑，本设计中，中部框架梁I=2I0，边框架梁，I=1.5I0。
框架柱线刚度计算
根据公式，柱线刚度i=EI/L，以底层柱为例进行计算：
按上述计算，得出柱线刚度详见下表：
柱线刚度表
层数 | 截面尺寸 | 高度 | Ec | 截面惯性矩Ic | 线刚度ib | 相对 |
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