某政府辦公樓的設計 （土木工程專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論文）

1、某政府辦公樓的設計畢業(yè)設計論文任務書一、課題名稱 某政府辦公樓二、課題內容建筑面積：6000平方米（可5%）建筑層數(shù)：7層建筑高度：29.4米結構形式：鋼筋混凝土框架結構抗震設防烈度：7度設防耐火等級：二級三、課題任務要求1 建筑設計部分 掌握一般多、高層房屋建筑設計的基本原理、方法及步驟；根據(jù)設計任務和使用要求確定設計方案；完成建筑物的平面、立面和剖面的設計。2 結構設計部分 掌握多、高層框架結構的布置方法；掌握結構的荷載計算、內力計算、內力組合和配筋計算的方法和步驟；掌握結構構造的處理方法；完成結構主要構件的配筋計算。四、主要的參考文獻 建筑設計方面 房屋建筑學（高等學校統(tǒng)編教材） 建筑制

2、圖標準 房屋建筑制圖統(tǒng)一標準 建筑設計參考資料集（建工部北京工業(yè)設計院） 結構設計方面 鋼筋混凝土結構設計原理 多層及高層建筑結構設計 結構力學 建筑結構構造資料集 鋼筋混凝土結構計算手冊 地基及基礎 建筑結構荷載規(guī)范 建筑抗震設計規(guī)范 建筑地基基礎設計規(guī)范指導老師簽字：教研室主任簽字： 年月日目錄摘 要 1abstract 2 第1章工程概況和建筑設計1.1工程概況1.2建筑設計第2章 結構布置與計算簡圖2.1結構布置2.2計算簡圖第3章重力荷載及重力荷載代表值的計算 3.1重力荷載的計算3.2重力荷載代表值的計算第4章橫向框架側移剛度的計算4.1 框架柱的側移剛度第5章橫向水平荷載作用下框

3、架內力和側移的計算5.1地震荷載作用下框架的內力和側移計算5.2風荷載作用下框架的內力和側移計算第6章豎向荷載作用下框架結構內力的計算第7章恒、活載的內力計算7.1恒荷載作用下結構的內力計算7.2活荷載作用下結構的內力計算第8章內力組合8.1 結構抗震等級確定8.2框架梁內力組合8.3框架柱內力組合第9章截面設計9.1框架梁截面設計9.2框架柱截面設計9.3框架梁柱節(jié)點核心區(qū)截面抗震驗算第10章板的配筋計算10.1板的設計資料11.2板的內力計算11.3板的配筋第12章樓梯的設計12.1樓梯的設計資料12.2樓梯的設計第13章 基礎的設計13.1基礎的基本資料13.2基礎的計算第14章電算校核

4、及分析結語附錄參考文獻第一章工程概況和建筑設計1.1工程概況某政府辦公樓建筑層數(shù)7層，建筑面積：6000平方米，建筑高度：29.4米，結構形式鋼筋混凝土框架結構建筑物所在地區(qū)抗震設防烈度為7度，類建筑場地，基本雪壓：0.47kpa，基本風壓：0.39kpa，地面粗糙度為b類，最高氣溫42度，最低氣溫4度1.2建筑設計根據(jù)該房屋的使用功能和建筑設計要求，進行了建筑平面，立面和剖面設計，其標準層建筑平面和剖面的示意圖分別見圖1.2.1和1.2.2第2章 結構布置與計算簡圖2.1結構布置根據(jù)該房屋結構的使用功能及建筑設計的要求，進行了建筑平面、立面及剖面設計，其建筑平面、結構平面和剖面圖都已給出。主

5、體結構共7層，一層層高為4.2米，27層為3.6米。女兒墻高為0.9米，局部突出屋面的塔樓為電梯機房，層高為3.6米。外墻采用250mm的空心粘土磚，填充墻采用200mm厚的混凝土空心砌塊。門為鋁合金門和木門，窗為鋁合金窗，樓蓋及屋蓋采用鋼筋混凝土結構，樓板厚度取100mm。 主梁的截面尺寸按1/81/12進行估算，次梁的截尺寸按1/121/18進行估算。一層梁板柱混凝土采用c35的混凝土，其設計強度：=16.7,=1.57,二層到七層梁板柱采用c30的混凝土，其設計強度為： =14.3，=1.43。表2.1 梁截面尺寸及各層混凝土的等級層次混凝土的強度zl-1/mmzl-2/mmzl-3/m

6、mzl-4/mmcl-1/mmcl-2/mm1c3525035030055025030025040025030027c30 柱的截面尺寸采用軸壓比來進行控制，設計的框架采用的抗震等級為三級，其軸壓比限值=0.9，各層的重力荷載代表值取為14，邊柱負載面積為7.23.3，中柱的負載面積為7.24.65。由式，其中來確定柱的截面面積。一層柱的截面面積為：邊柱 中柱 二層柱的截面面積為：邊柱 中柱 如取為正方形柱子，則一層的邊柱和中柱的截面高度分別為448.77和532.72；二層柱的邊柱和中柱的截面高度分別為448.999和532.98。根據(jù)上述計算結果并綜合考慮其它因素，本設計柱的截面尺寸取值如

7、下： 一層： 二層到七層： 2.2計算簡圖采用獨立基礎，基礎的埋深為2.0，基礎高度取為1.0，框架見圖1-1所示。取頂層柱的形心線作為軸線，27層柱高度取為層高3.6，底層標高從基礎頂面取至板底，取圖2.1 橫向框架計算簡圖第3章 重力荷載及重力荷載代表值的計算3.1重力荷載的計算3.1.1屋面及樓面的永荷載標準值屋面（上人）： 30厚細石混凝土保護層 三氈四油防水層 20厚水泥砂漿找平層 150厚水泥蛭石保溫層 100厚鋼筋混凝土板 v型輕鋼龍骨吊頂 合計 一到六層樓面： 瓷磚地面（包括水泥粗砂打底） 100厚鋼筋混凝土板 v型輕鋼龍骨吊頂 合計 3.1.2屋面及樓面可變荷載標準值上人屋面

8、均布活荷載標準值 樓面活荷載標準值 屋面雪荷載標準值 式中：為屋面積雪荷載分布系數(shù)，取=1.03.1.3梁、柱、墻、窗、門重力荷載代表值的計算梁柱可根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載；對墻、門、窗等可計算出單位面積上的重力荷載。具體計算過程如下，見表1.2所示。外墻體為250厚的空心小砌塊（11.8），外墻面貼瓷磚（0.5），內墻面200厚抹灰，則外墻單位墻面的重力荷載為： 內墻體為200厚的混凝土空心小砌塊，墻面兩側各20的抹灰，則內墻單位墻體的重力荷載為： 木門單位面積重力荷載為0.2，玻璃門及鋁合金窗單位面積重力荷載為0.4。 一層的計算 木門的計算：m-1（） 2

9、個 m-2（） 2個 m-3（） 19個 m-4（） 4個 m-5（） 2個 合計 門的重量 層次構件b/mh/mrg/m個/1zl-10.300.60251.054.7256.624748.441600.12zl-20.250.35251.052.2973.001282.692zl-30.300.55251.054.3316.0020519.75zl-40.250.30251.051.9692.101041.34cl-10.250.40251.052.6256.6012207.9cl-20.250.30251.051.9691.927.48柱0.600.60251.109.9005.5540

10、2197.82197.827zl-10.300.60251.054.7256.6524754.11zl-20.250.35251.052.2973.051284.071612.49zl-30.300.55251.054.3316.1020524.08zl-40.250.30251.051.9692.101042.33cl-10.250.40251.052.6256.6012207.9cl-20.250.30251.051.9691.927.48柱0.550.55251.108.3193.60401197.91197.9表3.1 梁、柱重力荷載標準值注：1）表中為考慮梁、柱的粉刷層重力荷載而對其

11、重力荷載的增大系數(shù)；表示單 位長度構件重力，為構件數(shù)量。 2）梁長度取凈長，柱長度取層高。 窗的計算： c-1（） 24個 c-2（） 3個 c-3（） 1個 合計 窗的重量 墻的重量的計算： 通過計算，一層外墻的面積為315.03 ，內墻的面積為832.02 ，故一層內外墻的重量為： 樓板的重量的計算： 樓板的面積為829.518 二至六層的計算 木門的計算：m-3（） 25個 m-4（） 4個 合計 門的重量 窗的計算：c-1（） 25個 c-2（） 3個 c-3（） 1個 c-4（） 2個 合計 窗的重量 墻的重量的計算： 通過計算，二至六層外墻的面積為251.242 ，內墻的面積為80

12、7.79，故二至六層內外墻的重量為： 樓板的重量的計算： 樓板的面積為825.378 七層的計算 木門的計算： m-3（） 21個 m-4（） 4個 m-5（） 2個 合計 門的重量 窗的重量與二至六層相同：54.18kn 墻的重量的計算： 通過計算，外墻的面積為251.242 ，內墻的面積746.445 板的計算： 板的面積為900.9。本來在計算梁的重量時應扣除板厚，沒有扣除，因此計算時應取板的凈面積，即梁中間包圍部分的板面積，故將100厚的鋼筋混凝土板和v型鋼龍骨吊頂單獨拿出來算，其計算面積與26層相同，計算如下：表3.2 各層梁、柱、門窗、墻、板的重力荷載標準值項次層次梁柱門窗墻板一層

13、1581.222197.870.4483723.30452737.409二至六層1595.171197.966.0243407.88862723.747七層66.363221.43024260.7785 女兒墻的重量的計算：女兒墻的做法與外墻類似，取單位面積上重量為3.79，通過計算女兒墻的面積墻的面積為127.98，女兒墻的重量為。 突出屋面的電梯間和水箱的重量的計算：突出屋面的電梯間高為3.0，設有六個構造柱300300，梁采用250300。柱的重量為：板的重量為：梁的重量為：墻的重量為：電梯及橋箱設備取為200水、水箱的重量取為300突出屋面的電梯間和水箱的總重量為：3.2重力荷載代表值

14、的計算重量荷載代表值取結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合之和，各層的重力荷載代表值取各樓層標高上下各樓層的一半。 重力荷載代表值：(1) 永久荷載標準值一層永久荷載標準值 ：=1581.22+2737.409+1/2（2197.8+1197.9+70.448+66.024+3723.3045+3407.8886）=9650.31kn二層永久荷載標準值：=1595.17+2723.747+1/2（2197.8+1197.9+70.448+66.024+3723.3045+3407.8886）=9650.60kn三層至六層永久荷載標準值：=1595.17+2723.747+1/2（1197.9

15、+66.024+3407.8886）2 =8990.73kn七層永久荷載標準值：=1595.17+4260.7785+1/2（1197.9+66.36+3221.4302）+786.0446 =8884.84kn(2) 可變荷載組合值一層到六層=s 2.0= =0.5七層=s 0.47= =0.5各層的重力荷載代表值： 計算的結果見圖3.1所示。圖3.1 各質點的重力荷載代表值第4章 橫向框架側移剛度的計算4.1計算各柱的側移剛度 表4.1 橫梁線剛度計算表層數(shù)類別1zl-36600zl-4270027zl-36600zl-42700層4.2 柱線剛度計算表 （1）底

16、層柱的側移剛度的計算： 邊框架邊柱： 邊框架中柱：中框架邊柱： 中框架中柱： (2) 二層柱的側移剛度的計算邊框架邊柱： 邊框架中柱： 中框架邊柱： 中框架中柱： (3) 三至七層柱的側移剛度的計算邊框架邊柱： 邊框架中柱： 中框架邊柱： 中框架中柱： 表4.3 各層柱個數(shù)及側向剛度d（）層次1234567426560590360579520579520579520579520579520由表可知，故該框架為規(guī)則框架。 第5章橫向水平荷載作用下框架結構的內力和側移計算5.1橫向水平地震作用下框架結構的內力和側移計算5.1.1 橫向自振周期計算 將折算到主體結構的頂層，即： 其中，h=5.55+

17、3.66=27.15，=3.0， 結構頂點的假想側移由式來計算。其中層第根柱子，共根。計算過程見表5.1所示。表5.1 結構頂點的假想側移的計算層次79943.889943.8857952017.16523.7669891.6319835.5157952034.23506.6059891.6329727.1457952051.30472.3749891.6339618.7757952068.36421.0739891.6349510.4057952085.43352.71210551.5060061.90590360101.74267.28110551.2170613.11426560165.

18、54165.54 按式計算基本周期，其中以為單位，取=0.7，則： 5.1.2水平地震作用及樓層地震剪力計算本設計中結構高度不超過40，質量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用。結構總水平地震作用標準值按式來計算，即： 該設計的場地類別為類，為近震，故查表可知特征周期為，故地震影響系數(shù)，取為0.9，查表有=0.08，則： 因，所以應考慮頂層附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數(shù)按進行計算： 各質點的水平地震作用按式計算，過程見表5.2所示。表5.2 各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表層次30.15789.1923794.080.02079940.9

19、6122.88727.159096.55246971.330.215883425.19548.07623.559891.63232947.890.203625401.04949.11519.959891.63197338.020.172498339.741288.85416.359891.63161728.150.141370278.431567.28312.759891.63126118.280.110243217.131784.4129.1510551.5096546.230.084393166.211950.6215.5510551.2158559.220.051188100.84205

20、1.44注：頂端存在鞭端效應，表中計算時將頂端剪力值擴大了三倍，但增大的剪力部分不往下傳遞。 各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布圖如圖5.1所示5.1.3水平地震作用下的位移驗算水平地震作用下框架結構的層間位移和頂點位移分別按式和來計算，計算過程見表5.3所示，表中還計算出了各層的層間彈性位移角。由表5.3 可知，最大層間彈性位移角發(fā)生在第2層，其值為，滿足式，其中由規(guī)范查出為1/550。（a）水平地震作用分布 （b）層間剪力分布圖5.1 橫向水平地震作用下的位移驗算表5.3 橫向水平地震作用下的位移驗算層次7548.075795200.94518.70336001/381069

21、49.115795201.63817.75836001/219851288.855795202.22416.12036001/161941567.285795202.70413.89636001/133131784.415795203.07911.19236001/116921950.625903603.3048.11336001/109012051.444265604.8094.80955001/11445.1.4水平地震作用下框架內力計算以軸線框架即框架kj-3為例，框架柱端剪力及彎矩分別按和，其計算過程見表5.5 所示。表5.4為d值法的反彎點高度的修正表。表5.4 反彎點高度修正表層次

22、a、e軸線柱的反彎點高度比b、c軸線的反彎點高度比70.29750000.29750.34590000.345960.39750000.39750.400000.4050.44750000.44750.450000.4540.450000.450.450000.4530.500000.500.500000.5020.55000.500.50000.4510.7025000.65250.6691000.6191 水平地震荷載作用下的梁端彎矩和剪力及柱的軸力按式：，來計算。具體計算構成見表5.6所示。表5.6 橫向框架kj-3梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次ab和ce軸線間的梁bc軸線間的梁柱軸力n

23、a、e軸線柱b、c軸線柱732.2727.916.69.129.229.222.76.839.122.29661.5859.116.618.2919.5419.542.714.4727.416.11591.2884.786.626.6828.0228.022.720.7654.0912.034120.56112.306.635.2837.1337.132.727.5089.3715.473133.87124.406.639.1341.1341.132.730.47128.524.132156.54152.966.646.8950.5750.572.737.46175.3933.561177.7

24、8155.106.650.4351.2751.272.737.98225.8246.01注：1）力中負號表示拉力，當為左地震作用時，左側兩根柱為拉力，對應的右側兩根柱為壓力。2）表中m的單位為，v的單位為，n的單位為，單位為。 水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力如圖5.2所示。5.2橫向風荷載作用下框架結構內力和側移的計算5.2.1風荷載標準值 風荷載標準值按式進行計算，基本風壓，由荷載規(guī)范知，=0.8（迎風面）和（背風面），c類地區(qū)，查表，查表得，由式： 仍取橫向kj-3框架作為計算的橫向框架，其負荷寬度為7.2m,由式： （a）框架彎矩圖（） （b）梁端剪力及柱軸力圖（）圖5.

25、2 左地震作用下框架彎矩、梁剪力及柱軸力圖 （）風荷載沿房屋高度的變化（單位：） 根據(jù)各樓層的標高處的高度，由表查得，代入上式可得各樓層標高處的，見表4.7所示，沿房屋高度的分布見圖5.3所示。 荷載規(guī)范規(guī)定，對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋結構，應采風振系數(shù)來考慮風壓脈動的影響。本設計房屋的高度，但,查表得，在1.11781.5331間變化，即風壓脈動的影響較大，因此，該房屋應該考慮風壓脈動的影響。框架結構分析時，應按靜力等效的原理，將圖5.3（a）的分布風荷載轉化為節(jié)點集中荷載，如圖5.3（b）所示。其計算過程如下： （）等效節(jié)點集中風荷載（單位：） 圖5.3 框架上的風荷載 5

26、.2.2風荷載作用下水平位移的驗算根據(jù)圖5.3（b）所示的水平荷載，由式計算層間剪力，然后根據(jù)表4.3的側移剛度值求出橫向框架kj-3的側移剛度，再按式計算出各層的相對側移和絕對側移，計算過程見表5.7所示。由表5.7可知，風荷載作用下框架的最大層間位移角為，滿足規(guī)范的要求。表5.7 風荷載作用下框架層間剪力及側移計算層 次123456713.92511.75612.65813.15115.46317.16815.544100.26586.3474.58461.92648.17532.71215.5444265605903605795205795205795205795205795200.23

27、510.14620.12870.10690.08310.05640.02680.23510.38130.51000.61690.70000.75640.78321/233921/246241/279721/336771/433281/638161/1344075.2.3風荷載作用下框架結構內力計算以橫向框架kj-3為例，框架柱端剪力和彎矩分別按：和，其計算過程見表5.9所示。其中表5.8為d值法的反彎點高度的修正表。表5.8 反彎點高度修正表層次a、e軸線柱的反彎點高度比b、c軸線的反彎點高度比70.3150000.3150.3620000.36260.4000000.4000.4120000

28、.41250.4500000.4500.4620000.46240.4500000.4500.4620000.46230.4500000.4500.4620000.46220.500000.4500.500000.47310.7000000.7000.650000.632表5.9橫向框架kj-2梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次ab和ce軸線間的梁bc軸線間的梁柱軸力na、e軸線柱b、c軸線柱78.256.725.72.633.313.312.42.7562.630.13619.0116.835.76.298.298.292.46.9098.910.75530.6826.685.710.0613.

29、1413.142.410.9518.971.64443.2137.645.714.1818.5418.542.415.4533.162.91353.4146.585.717.5422.9422.942.419.1150.704.49262.8554.165.720.5326.6826.682.426.6871.236.19166.1066.195.723.2132.6132.612.432.6194.4410.16注：1）力中負號表示拉力，當為左風作用時，左側兩根柱為拉力，對應的右側兩根柱為壓力。2）表中m的單位為，v的單位為，n的單位為，單位為。水平地震荷載作用下的梁端彎矩和剪力及柱的軸力按

30、式：，來計算。具體計算構成見表5.10所示。水平風荷載作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力如圖5.4所示。 （a）框架彎矩圖（） （b）梁端剪力及柱軸力圖（）圖5.4 左風作用下框架彎矩、梁剪力及柱軸力圖 表5.5 橫向框架kj-2柱端彎矩及剪力計算層次a軸線和e軸線柱b軸線和c軸線柱yy73.6548.075795201349012.760.59500.297532.2713.671668015.770.79180.345937.1319.6463.6949.115795201349022.090.59500.397547.9131.611668027.320.79180.4059.013

31、9.3453.61288.855795201349030.000.59500.447559.6748.331668037.100.79180.4573.4660.1043.61567.285795201349036.480.59500.4572.2359.101668045.110.79180.4589.3273.0833.61784.415795201349041.540.59500.5074.7774.771668051.360.79180.5092.4592.4523.61950.625795201375045.430.60990.5081.7781.771698056.100.8115

32、0.45111.0890.8815.552051.445795201035049.780.64770.652596.01180.271136054.630.86180.6191115.49121.76 表5.6 橫向框架kj-2柱端彎矩及剪力計算層次a軸線和e軸線柱b軸線和c軸線柱yy73.615.54460340134903.4750.59500.24979.413.10166804.2970.79180.310.834.6463.632.7120.7918134907.3130.59500.3517.119.21166809.0430.79180.395919.6712.8953.648.

33、1750.79181349010.7700.59500.4023.2615.511668013.3170.79180.445926.5621.3843.661.9260.79181349013.8450.59500.447527.5422.301668017.1180.79180.4533.8927.7333.674.5840.79181349016.6740.59500.4533.0127.011668020.6180.79180.4540.8233.4023.686.34614601375019.3160.60990.4538.2531.291698023.8540.81150.4547.

34、2338.6415.55100.265434201035023.9000.64770.6546.4386.221136026.2320.86180.6058.2487.35注：表中量綱為，v的量綱為kn第6章 豎向荷載作用下框架結構的內力計算6.1橫向框架的計算6.1.1橫向框架的計算取kj-3作為框架進行計算，計算單元寬度為7.2m，如圖6.1所示。由于房間內布置次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載，如圖水平陰影線所示，計算單元范圍內的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中荷載的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。由于縱向框架梁的中心線和柱的中心線不重合，因此在框架節(jié)點上還作用有集中力矩。6.1.2荷載的計算 圖6.1 橫向框架的計算單元 恒載計算：的如圖6.2所示，代表橫梁自重為均布荷載對于7層： 為兩邊的房間傳給橫梁的梯形荷載： 為兩邊的房間傳給橫梁的三角形荷載： ，分別為邊縱梁直接傳給柱的荷載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻等的重力荷載，如下：集中力矩：圖6.2 各層梁上作用的恒載對于26層： 為兩邊的房間傳給橫梁的梯形荷載： 為兩邊的房間傳給橫梁的三角形荷載：