毕业论文办公楼框架结构设计

摘要：毕业设计是专业课教学的综合实践性教学环节，是对大学三年来所学内容的复习和巩固。本次毕业设计主要包括建筑设计和结构设计，毕业设计说明针对设计过程的每一步都进行了详细的介绍。建筑设计说明介绍了平面选型的确定，平面组合的选择，材料的选择及主体结构每部分的具体作法；结构设计说明中介绍了结构的类型和布置方式，截面尺寸的初估，施工材料的选择和施工要求；结构计算书中，选取了柱网中的一榀框架进行了详细计算。在竖向荷载作用的近似计算中，我采用弯矩二次分配法；水平荷载作用下的计算采用D值法。此外还包括有梁、柱、楼梯、基础及楼盖的截面配筋计算。用PKPM软件进行电算，考虑了框架的整体空间作用，并将电算结果与手算结果进行了比较。关键词：建筑设计，结构设计，结构内力计算，PKPM电算目录1 引 言2 建筑设计说明2.1 工程概况2.2 工程设计依据2.3 建筑设计的目的和要求2.4 建筑剖面设计2.5 建筑体型和立面的设计2.6 构造设计3 结构设计说明3.1 结构体系的选择3.2 构件初估3.3 基本假定与计算简图3.4 荷载计算3.5 内力计算及组合3.6 基础设计3.7 施工材料3.8 施工要求及其他设计说明4 设计计算书4.1 设计原始资料4.2 结构布置及计算简图4.3 荷载计算4.4 荷载计算4.5 分层法计算框架内力4.6 内力组合4．7 截面设计结 论致 谢2 建筑设计说明2.1 工程概况要求设计建筑面积约4500㎡。建筑设计要求建筑物造型美观、新颖，满足各项使用功能要求，功能组合合理；结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。2.2 工程设计依据2.2.1 工程设计原始资料（1）全年为西北风，夏季为东南风，基本风压w0=0.35KN/m2（2）相对湿度：最热月平均78%。（3）年降雨量1876mm,日最大降水强度361mm/日，暴雨降水强度3.31s/100m2,最大积雪深8.9cm。（4）抗震设计烈度：6度，第一组。（5）地质条件见下：+0.0－0.60回填土含腐值质:r=16KN/m3 R=80KN/m2 E=300N/mm2-0.6－-1.70粘性回填土:r=18KN/m3 R=130KN/m2 E=500N/mm2-1.7－-2.5残积亚粘土:r=20KN/m3 R=200KN/m2 E=500N/mm2-2.5－-4.0一般亚粘土:r=20KN/m3 R=230KN/m2 E=500N/mm2-4.0m以下风化混合岩:R=300KN/m2 E=600－1000N/mm2地下水位标高：-5m2.2.2 规范国家相关建筑设计规范标准，江西省地方标准。南昌市建设局规划局批准的设计方案。2.3 建筑设计的目的和要求通过毕业设计初步了解民用建筑设计原理，熟悉应用建筑规范和建筑标准图集。初步掌握建筑设计的基本方法和步骤，了解建筑各细部的构造做法。本着“布局合理，功能齐全，技术先进，美观大方，经济合理”的原则设计一座实用，经济，坚固，美观的现代化教育建筑。2.4 建筑剖面设计剖面设计确定建筑物各部分高度，建筑层数，建筑空间组合与利用以及建筑剖面中的结构，构造关系。设计内容应包括：第一：确定房间的剖面形状、尺寸及比例关系；第二：确定房间的层数各部分的标高；第三；确定天然采光自然、通风、保温、隔热、屋面排水及选择建筑构造方案；第四：确定主体结构及围护结构的方案；第五：进行房间竖向空间的组合。2.4.1 房间的剖面形状南昌市江南企业办公楼的剖面形状都采用矩形。这是因为矩形剖面简单、规整、便于竖向空间的组合，易于获得简洁而完整的体形，同时结构简单，施工方便。同时也能满足使用要求。同时矩形的剖面的形状规整、简洁、有利于梁板式结构的布置。2.4.2 房间各部分高度的确定房间的净高和层高：确定试验楼间的净高和层高的因素：第一：办公楼中办公设备及学生活动的要求；第二：办公楼采光和通风的要求；第三：办公楼的结构高度及布置方式的要求；第四：建筑经济效果；第五：试验室内空间的比例。设计中根据办公楼净高一般为3.30m-3.60m的规定采用办公室的净高为3.60m，办公室的净高采用与办公室相同的高度。同时这样的高度也能够符合建筑采光及通风的要求。窗台的高度：对于办公楼的窗台过高，课桌椅将全部或大部分处于阴影处，影响使用效果。因此一般取高度为900-1000mm，这样窗台距离桌面的高度控制在100mm-200mm。因此设计中外墙窗台高度设计为1000mm。内墙采用高窗，窗台必须高一点，这样避免走道内的行人对办公室内的影响。室内外地面高差设计：为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，一般民用建筑常把室内地坪适当提高，以使建筑物室内外形成一定的高差，该高差主要由以下的因素确定：第一：内外联系方便；第二：防水、防潮要求；地形及环境要求；第三：建筑物性格特点。综合考虑各种因素和南昌市江南企业办公楼的特点室内外的高差确定为450mm。台阶高度采用150mm高，三阶台阶。室内地面标高为+0.000m，室外地面的标高为-0.450m。2.4.3 房屋的层数确定选择南昌市江南企业办公楼的层数时综合考虑了它的使用要求，建筑结构，材料和施工的要求，建筑基地环境与城市规划的要求。即办公办公楼的层数要满足使用人数的要求并保证其人员活动的安全。同时有利于一般的建筑结构形式的实现。办公楼的高度也考虑到学校整体环境的适应问题。综合这些要求试验楼的层数确定为办公部分五层。2.5 建筑体型和立面的设计建筑不仅要满足人们的物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予建筑实用性，同时也要赋予建筑美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间和外部造型的艺术处理来体现，同时也涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外部形象广泛的被人们所接触，对人们的精神感受上产生的影响尤为深刻。2.5.1 影响体型和立面的因素第一：使用功能；第二：物质技术条件；第三：城市规划及环境条件；第四：社会经济条件。2.5.2 体型设计选择办公办公楼体型时主要考虑到基地环境和使用功能的要求。要求建筑物不单调，要有艺术感，那么建筑体型就不能采用单一的体型，要采用复杂的体型。复杂体型一般由两个以上体量组合而成，体型丰富。南昌市江南企业办公楼兼有办公和办公两种功能，将办公与办公分别置于两种单独的体型中，再将他们相互的组合，这样就充分优化了办公办公楼的功能区分，避免了相互的干扰。设计中将办公部分置于中间，两边对称布置办公室，这样也使整个建筑看起来均衡、稳重。尤其采用对称的均衡更使整个办公楼显得稳重。同时不高的室内外高差又使办公办公楼不失亲切感。2.5.3 立面设计进行办公楼立面设计时主要通过虚实与凹凸的对比来使建筑的立面丰富。南立面中大面积的窗户形成了“虚”，而窗户间的墙体则形成了“实”。大面的“虚”配以小面积的“实”使建筑获得轻巧、开朗的效果。南立面中上下窗户间的墙体上做银灰色的铝合金的装饰骨架，使墙体部分的视觉感受更加丰富。北立面外凸的柱子上下贯通给人以挺拔、高耸、向上的感觉。墙体部分使用黄色高级外墙涂料则使办公楼在轻巧、开朗中透出一份宁静。东西立面是大面积的墙体，容易造成呆板的感觉，因此利用线条将大面积的墙体分成小块。设计中通过合理的利用玻璃幕墙来装饰立面，从而使采光效果更好，通过屋顶的装饰使建筑的造型给人一种积极向上的感觉。2.6 构造设计构造设计主要解决建筑各组成部分的构造原理和构造方法。它是建筑设计中不可缺少的一部分，其任务是根据建筑的功能、材料、性能、受力情况、施工方法和建筑艺术等要求选择经济合理的构造方案，并作为建筑设计中综合解决技术问题及进行施工图设计的依据。2.6.1 影响建筑构造设计的因素第一：外部作用里的影响；第二：气候条件的影响；第三：认为因素的影响；第四：建筑技术的影响；第五：建筑标准的影响。2.6.2 建筑构造设计的原则：第一：坚固实用；第二：技术先进；第三：经济合理；第四：美观大方。2.6.3 墙体和基础设计本设计为框架结构，墙体都为填充墙。由于填充墙不承受外来的荷载，且本身的重量还要由楼板和梁来承受，因此设计应使用墙自重轻，厚度薄，便于施工，有一定的隔声能力，同时还要能够满足特殊使用部位如办公室、卫生间等处的防水、防火、防潮的要求。综合以上的要求本设计中所有的办公室、办公室的墙体都采用240厚的蒸压灰砂砖，卫生间的墙体采用实心砖。本设计的地基情况良好，可以采用柱下独立基础。2.6.4 楼地面设计楼地层包括楼板层和地平层，是水平方向分隔房间空间的承重构件，楼板分割上下楼层的空间，地坪层分隔大地与底层的空间。由于他们所处的位置不同、受力不同，因而结构层有所不同。楼板层的结构层为楼板；地坪层的结构层为垫层。楼板层的设计要求：第一：具有足够的刚度和强度；第二：满足隔声，防火的要求；第三：满足建筑经济的要求。地坪层与楼板层一样，是人们日常生活、工作、生产直接接触的地方，根据不同房间对面层的不同要求，面层应坚固耐磨、表面平整、光洁、不起尘、易清洗。对于居住和人们长时间停留的房间，要求有较好的蓄热性和弹性；浴室、厕所要求耐潮湿、不透水；厨房、锅炉房要求防水、耐火；办公室要求耐酸碱、耐腐蚀。本设计的房间用途主要是试验室和办公室。人流量较大，因此采用水磨石地面。因为水磨石地面具有良好的耐磨性、耐久性、防水防火性，并具有质地美观、表面光洁、不起尘、易清洗等优点，而且经济性好。2.6.5 屋顶设计屋顶一般可以分为平屋顶和坡屋顶。屋顶的设计应该考虑满足功能、结构、建筑三方面的要求。屋顶是建筑物的围护结构，应能抵御自然界各种环境因素对建筑的不利影响。其次屋顶还应具有抵御气温的影响。屋顶好要承受风、雨、雪的荷载及自身的重量，上人屋面还要承受人和设备的重量。因此必须具备一定的强度和刚度。屋顶是建筑的外部形体的重要组成部分，屋顶的造型对建筑的造型具有影响。同时屋顶的设计应该利于迅速的排水。屋顶的排水方式分为有组织排水和无组织排水两大类。排水方式的选择应该满足下列要求：第一：高度较低的建筑为了控制造价，宜采用无组织排水。第二：积灰多的屋面应采用无组织排水。第三：有腐蚀性介质的工业建筑也不宜采用有组织排水。第四：在浆雨量大的地区或房屋较高的地区应采用有组织排水。第五：临街建筑的排水向人行道时宜采用有组织排水。本设计为办公楼，地处南昌地区，属于丘陵地带，雨水量一般。采用不上人屋面。不上人屋面的做法采用标准做法可见施工说明。屋顶的排水采用有组织排水，利用结构进行找坡。屋面采用刚性防水，防水效果好、耐久性好，同时屋面刚性防水的耐磨性好。3 结构设计说明钢筋混凝土框架结构广泛应用于办公、住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房间造型。因此这次设计的南昌市江南企业办公楼采用钢筋混凝土框架结构。3.1 结构体系的选择3.1.1 框架结构组成框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。整个房屋采用这种结构形式称为框架结构或纯框架结构。3.1.2 框架结构种类框架结构根据施工方法的不同分为整体式、装配式和装配整体式三种。整体式又称全现浇框架，它由现场支模浇筑而成，整体性好，抗震能力强。本次设计的工程采用现浇整体式框架。3.1.3 框架结构布置按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的试验楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。3.2 构件初估3.2.1 柱截面尺寸的确定柱截面高度可以取，H为层高；柱截面宽度可以取为。选定柱截面尺寸为450mm×450mm3.2.2 梁尺寸确定框架梁截面高度取梁跨度的l/8～l/12。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁350mm×800mm，走道梁300mm×600mm，纵向框架梁300mm×600mm。3.2.3 楼板厚度楼板为现浇双向板，根据经验板厚取120mm。3.3 基本假定与计算简图3.3.1 基本假定第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。3.3.2 计算简图在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。3.4 荷载计算高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。在本次毕业设计过程中水平方向只要考虑地震作用。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。3.5 内力计算及组合3.5.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。3.5.2 水平荷载下的计算利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。3.5.3 内力组合第一：荷载组合。荷载组合简化如下：（1）恒荷载+活荷载（2）恒荷载+地震荷载（3）恒荷载+地震荷载+活荷载。第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，跨中截面。框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，及相应M、V，及相应M、V。3.6 基础设计根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用经济性好，受力较好的独立基础。3.7 施工材料第一：本工程中所采用的钢筋箍筋为Ⅰ级钢，fy=210N/,主筋为Ⅱ级钢，fy=300N/。第二：柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm。第三：钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。第四：本工程所有混凝土强度等级均为C30。第五：墙体外墙及疏散楼梯间采用240厚蒸压灰砂砖。3.8 施工要求及其他设计说明第一：本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0kN/m时，应采取可靠措施予以保护。第二：本工程女儿墙压顶圈梁为240mm×120mm，内配4φ8，φ6@250，构造柱为240mm×240mm，内配4φ10，φ6@250，间隔不大于2000mm第三；施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥砂浆接头，再浇筑混凝土。第四：未详尽说明处，按相关规范执行。本文来源于：