1、九江学院 毕业设计九 江 学 院JIU JIANG UNIVERSITY 毕 业 论 文 (二稿) 题目：九江市新建二中综合办公楼建筑结构设计院系： 土木工程与城市建设学院 专业： 土木工程 班级： A1014 学号： 11015020442 姓名： 万 恒 指导老师： 舒开鸥 2014.4摘 要 本设计是一幢七层钢筋混凝土框架结构办公楼的设计，设计内容包括：建筑设计和结构设计两部分。结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系；进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。本设计主要对结构方案中横向第4榀框架进行了结构设计。在确定框架平面布置方式之后，首先进
2、行了层间荷载标准值的计算，接着采用二次弯距分配法计算得出竖向恒荷载和活荷载作用下的结构内力。然后，利用D值法求出在水平风荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。其次，对各种情况下的内力进行了组合，选取最安全的结果进行框架梁、框架柱截面的配筋计算。然后，对板、楼梯、基础的结构进行了设计。最后，利用PKPM和CAD软件绘制了框架结构的施工图。【关键词】： 框架结构，抗震设计，荷载设计，二次弯距分配法，独立基础，结构配筋Abstract This design is an seven layer of reinforced concrete frame structure dormitory ;I
3、t includes two parts-architecture design and structure design.In the structure design,determine the structure design based on architecture first design.Select the right structure type.Precede structure arrangement and sizes of structure components to calculate.The 4th horizontal frame structure is d
4、esigned in this design. After determining the frame layouts, the standard values of loads acting on the structure are calculated firstly. Then the internal forces of the structure caused by vertical constant load and live load are calculated by Secondary bending moment distribution method. Then, the
5、 structural internal forces (moment, shear force and axial force).due to horizontal wind load is calculated by using a D value method. Secondly, the internal forces under various circumstances are combined. The security results are selected to calculate the reinforcement of frame beams and frame col
6、umn. Then, the structure of the independent footing is designed. Finally, the shop drawing of the frame structure is drawn by PKPM and CAD software.Key words：Frame structure,Seismic Design,Load Calculation,Secondary bending moment distribution method,Independent footing,Structure Reinforced目录第一章 设计资
7、料41.1工程概况41.2地质水文条件51.3气象条件51.4材料使用61.5荷载资料61.6门窗6第二章 结构设计72.1 结构选型和布置82.2 框架的计算简图11第三章 荷载计算153.1荷载计算15第四章 内力计算244.1恒载作用下的框架内力244.2 活载作用的框架内力计算304.4 风荷载作用下的位移、内力计算354.5 地震作用下横向框架的位移、内力计算44第五章 框架内力组合555.1 荷载组合55第六章 框架梁、柱截面设计776.1 框架梁截面设计776.2 次梁截面设计906.3 板截面设计92第七章 现浇楼面板、楼梯设计977.1 楼梯设计97第八章 基础设计1028.
8、1 基础结构设计1028.2 柱B、C采用联合基础设计105参考文献108谢 辞109第一章 设计资料1.1工程概况 （1）工程名称：九江市新建二中综合办公楼 （2）建筑概况:该办公楼为七层钢筋混泥土结构体系，建筑面积约4000m2，建筑总高度21.3m，采用室内楼梯，室内外高差为0.60m，建筑使用年限为50年。1.2地质水文条件九江地区属亚热带季风气候区，经勘测发现地下稳定水位距地坪-7m。本工程地震烈度为6度，设计分组为第一组，场地类别为类，框架抗震等级为四级。 地基土层分布和土的物理力学性质指标 表1-1土层土层相对标高现场鉴别层厚土的物理性质指标-2.2杂填土1.6 , -4.3粉质
9、粘土可塑2.1， -6.4粉土饱和、软塑1.2，-7.6饱和软粘土1.2,，粘土饱和、可塑 8，1.3气象条件（1）气温：年平均气温20度，最高气温40度，最低气温-5度。（2）雨量:年平均降雨量825mm。（3）基本风压：0.40KN/m2，地面粗糙度为C类。（4）基本雪压：雪荷载为0.40KN/m21.4材料使用（1）混凝土： 框柱、梁、板、基础选用C30，其他构件选用C25。（2）钢筋：梁柱受力钢筋采用HRB400，板受力筋、构造钢筋及箍筋采用HPB300。1.5荷载资料(查建筑结构荷载规范GB50009-2011中表5.3.1、表5.1.1)（1）屋面为不上人屋面：活荷载标准值为0.5
10、kN/m2。（2）办公楼楼面：活荷载标准值为2kN/m2。 走廊：活荷载标准值为2kN/m2。 （3）盥洗室、卫生间：活荷载标准值为2.5kN/m2。 楼梯：活荷载标准值为3.5kN/m2。（4） 屋面构造：三毡四油上铺石子柔性防水层，15厚1:3水泥砂浆找平层，30厚C20细石混泥土，60厚1:10水泥膨胀珍珠岩，120厚现浇混凝土板，10厚混合砂浆，1:6的水泥焦渣找坡层最薄处20mm，0.5%坡度最厚处60mm。（5） 楼面构造：水磨石地面10mm厚面层,20mm厚1:3水泥砂浆打底,素水泥沙浆一道,120mm现浇钢筋混凝土，抹灰层10mm厚混合砂浆，盥洗室、卫生间楼面构造见板的设计。（
11、6）地面构造：10厚大理石面层，水泥沙浆擦缝；撒素水泥面；30厚1:4干硬性水泥沙浆结合层；素水泥沙浆一道；60厚C15混凝土；素土夯实。 （7）墙体：墙体全部采用240煤渣砖，混合砂浆砌筑，内墙双面粉刷每面厚20，外墙外侧瓷砖贴面厚25（包括水泥砂浆打底），厕所、洗室墙面用1551508的瓷面砖（25厚水泥砂浆打底）。1.6门窗 M1门采用双扇平开 尺寸为。M2门采用塑钢门 尺寸为。M3门采用塑钢门 尺寸为。M4门采用塑钢门 尺寸为。C-1窗为塑钢窗 尺寸为。C-2窗为塑钢窗 尺寸为。C-3窗为塑钢窗 尺寸为。 第二章 结构设计2.1 结构选型和布置2.1.1 结构选型 根据建筑办公楼的要求
12、，为使平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构采用混凝土框架结构体系，屋面结构采用现浇混凝土肋型屋盖，刚柔性结合的屋面，板厚120mm。楼面结构，采用现浇混凝土肋型楼盖，板厚120mm。楼梯结构：采用混凝土板式楼梯。2.1.2 结构布置本工程结构布置如下图所示2-1 图2-1 结构平面布置图2.1.3 梁柱截面尺寸初估 1梁截面尺寸初选 （1）AB,CD边跨横梁截面尺寸的估算 ，且不小于500mm 取其高度h=600mm b= 取b=250mm 故AB,CD跨横向框架尺寸为250mm600mm。为梁的跨度。 （2）BC中间跨横梁截面尺寸的估算 h= 考虑到刚度因素，取h=500mm b= 取b
13、=250mm 故BC跨横向框架尺寸为250mm500mm（3）纵梁截面尺寸的估算 取h=700mm b= 取b=300mm 故其截面尺寸为300mm700mm（4）横向次梁 取h=550mm 取b=250mm 故横向次梁的尺寸为250mm550mm(5)纵向次梁 取h=400mm b= 根据规范要求b200mm，取b=200mm 故纵向次梁的尺寸为200mm400mm2. 柱的截面尺寸 底层柱尺寸 按轴压比要求计算，由公式： 式中 -轴压比取0.9 -轴压比增大系数，边柱扩大系数为1.1，边柱为1.2. F-柱的荷载面积 -单位建筑面积上重力荷载值，近似取12-14kN/m2 n-验算截面以上
14、楼层层数 对于边柱：mm2 对于中柱：mm2 因为四级抗震柱截面尺寸短边不少于300mm，取柱截面为正方形，则其边长为498mm。 根据以上计算结果，并考虑其它因素，本设计中所有柱子截面尺寸都取500mm500mm。2.2 框架的计算简图2.2.1 计算简图说明 本设计选用柱下独立基础，基础顶面标高为-1.6m，室内外高差为0.6m，屋面为不上人屋面女儿墙高度不应小于；女儿墙高度取；主节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心间距，三跨分别为：； ；。假定框架柱嵌固于基础顶，框架梁与柱刚接，由于各层柱截面尺寸不变，故27层的计算高度为3.0m，第一层的计算高度为4.9m。计算简图如图2-2所示。 图2-
15、2 横向框架计算简图2.2.2 框架梁柱的线刚度计算1.框架梁线刚度计算 由于现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架测移。所以对边框架梁取I=1.5,对中框架梁I=2。中框架梁：边跨梁： 中跨梁: 边框架梁：边跨梁： 中跨梁： 2.框架柱的线刚度计算柱： 3.相对线刚度计算取=1.0，则其余杆件相对线刚度为：中跨： 边跨： 相对线刚度表如图2-3所示图2-3 中框架梁柱相对线刚度第三章 荷载计算3.1荷载计算3.1.1恒荷载标准值计算1.屋面 防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0kN/m2 三毡四油铺小石子柔性防水层 0.4kN/m2 15厚1:3水泥砂浆找平层
16、200.015=0.30kN/m2 1:6的水泥焦渣找坡层最薄处20mm,0.5%坡度最厚处60mm 0.0414=0.56kN/m2 60厚1:10水泥膨胀珍珠岩保温层 0.0612=0.72kN/m2 120厚现浇混凝土板结构层 0.1225=3.0kN/m2 10mm厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17kN/m2 合计： 6.15kN/m22.各层楼面（含走廊） 水磨石地面：10mm面层20mm水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道 250.01+200.02=0.65kN/m2 结构层：120mm现浇钢筋混凝土 0.1225=3.0kN/m2 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.0117=0
17、.17kN/m2 合计： 3.82kN/m23. 梁自重 （1） 梁自重： 0.3（0.7-0.12）25=4.35kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.7-0.12）217=0.20kN/m 合计： 4.55kN/m （2）hb=300mm700mm 梁自重AB、CD跨： 0.25（0.6-0.12）25=3.00kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.6-0.12）217=0.16kN/m 合计： 3.16kN/m （3）hb=250mm500mm 梁自重BC跨： 0.25（0.5-0.12）25=2.38kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.5-0
18、.12）217=0.13kN/m 合计： 2.51kN/m （4）hb=200mm550mm 梁自重： 0.20（0.55-0.12）25=2.15kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.55-0.12）217=0.15kN/m 合计： 2.30kN/m （5）hb=200mm400mm 梁自重： 0.20（0.4-0.12）25=1.40kN/m 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01（0.4-0.12）217=0.10kN/m 合计： 1.50kN/m4.柱自重 （1）hb=500mm500mm 柱自重： 0.50.525=6.25kN/m 抹灰层： 0.010.5174=0.3
19、4kN/m 合计： 6.59kN/m5.外纵墙自重 （1）标准层 纵墙： kN 塑钢窗（1.42.1）: 1.42.120.45=3.40kN 贴瓷砖外墙面： kN 水泥粉刷内墙面： kN 合计： 35.84kN(2）底层 纵墙: kN 塑钢窗（1.42.1）: 1.42.120.45=3.40kN 贴瓷砖外墙面： kN 水泥粉刷内墙面： kN 合计： 73.86kN6.内纵墙自重 （1）标准层 纵墙: kN 塑钢门（1.52.1） 1.52.120.45=2.84kN 粉刷墙面： kN 合计： 37.40kN （2）底层 纵墙： kN 塑钢门（1.52.1） 1.52.120.45=3.40
20、kN 粉刷墙面; kN 合计： 71.71kN7.内横墙自重 （1）标准层 墙重： （3.0-0.7）（6.0-0.5）0.248=31.15kN 粉刷墙面： （3.0-0.7）（6.0-0.5）0.362=9.50kN 合计： 40.65kN （2）底层 墙重： (3.3-0.7）（6.0-0.5）0.248=55.81kN 粉刷墙面： （3.3-0.7）（6.0-0.45）0.362=11.76kN 合计： 66.50kN3.1.2活荷载标准值计算1.屋面与楼面活荷载标准值 不上人屋面：0.5kN/m2 楼面： 办公室：2.0kN/m2 走廊：2.5kN/m22.雪荷载 基本雪压：0.40
21、kN/m2 雪荷载标准值：Sk=ur+S0=1.00.40=0.40kN/m2 ur-屋面雪荷载分布系数 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，二者中取最大值3.1.3横向框架在恒荷载和活荷载下作用下的计算简图传递示意图如图3-1所示图3-1 板荷载传递示意图1.屋面板传荷载 (1)恒载 由双向板传来的梯形荷载转化为等效均布荷载为： kN 由双向板传来的三角型荷载转化等效均布荷载为： 6.151.95=7.50kN/m 由单向板传来的荷载为：6.152.42=7.38kN/m （2）活载 由双向板传来的梯形荷载转化为等效均布荷载为： kN 由双向板传来的三角型荷载转化等效均布荷载为： 0.51.95=
22、0.61kN/m 由单向板传来的荷载为：0.52.42=0.60kN/m2.楼面板传荷载 （1）恒载 由双向板传来的梯形荷载转化为等效均布荷载为： kN/m 由双向板传来的三角型荷载转化等效均布荷载为： 3.821.95=4.66kN/m 由单向板传来的荷载为：3.822.42=4.58kN/m （2）活载 由双向板传来的梯形荷载转化为等效均布荷载为： kN/m 由双向板传来的三角型荷载转化等效均布荷载为： 21.95=2.44kN/m 由单向板传来的荷载为：2.52.42=3.00kN/m3.AB、CD轴间框架梁均布荷载计算 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 3.16+19.74=22.90k
23、N/m 活载=板传荷载=1.61kN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 3.16+12.26=15.42kN/m 活载=板传荷载=6.42kN/m4.BC轴间框架梁均布荷载计算 屋面梁：恒载=梁自重=2.51kN/m 活载=0kN/m 楼面梁：恒载=梁自重=2.51kN/m 活载=0kN/m5.A、D轴柱的纵向荷载计算 顶层柱： 女儿墙自重（墙高1000mm） 0.2111.8+0.361+0.51=3.22kN/m 顶层柱恒载=女儿墙自重+纵梁自重+板传给纵梁荷载+次梁自重+板传给次梁荷载 3.227.8+4.55（7.8-0.5）+7.57.8+2.36.042+19.74 6.042=
24、182.95 kN顶层柱活载=板传给纵梁活荷载+板传给次梁活荷载 0.617.8+1.616.042=9.59 kN 标准层柱： 标准层柱恒载=外纵墙自重+纵梁自重+板传给纵梁荷载+次梁自重+板传给次梁荷载+内横墙自重 35.84+4.55（7.8-0.5）+4.667.8+2.36.042+12.266.0 42+40.65=189.73kN 标准层柱活载=板传给纵梁活荷载+板传给次梁活荷载 2.447.8+6.426.042=38.29kN6.BC轴柱的纵向集中荷载计算 顶层柱：顶层柱恒载=纵梁自重+板传给纵梁荷载+次梁自重+板传给次梁荷载4.55(7.8-0.5)+7.57.8+6.15
25、7.82.442+2.36.042+19.746.042=215.40 kN 顶层柱活载=板传给纵梁活荷载+板传给次梁活荷载 0.617.8+0.57.82.442+1.616.042=14.27 kN 标准层柱：标准层柱恒载=内纵墙自重+纵梁自重+板传给纵梁荷载+次梁自重+板传给次梁荷载+内横墙自重37.4+4.55(7.8-0.5)+4.667.8+2.43.827.842+2.36.042+12.266.042+40.65=227.05 kN 标准层柱活载=板传给纵梁活荷载+板传给次梁活荷载 2.447.8+2.57.82.442+6.426.042=61.69 kN 由上可作出横向框架
26、分别在恒、活荷载作用下的受荷总图，如图3-2及3-3所示： 图3-2 恒荷载作用下的受荷图(kN.m) 图3-3 活荷载作用下的受荷图(kN.m)第四章 内力计算4.1恒载作用下的框架内力 由于在竖向恒载作用下，忽略结构变形，即无未知的节点线位移，因此采用婉拒二次分配法进行计算，而框架为对称结构，因此可利用其对称性进行计算。1.计算分配系数 梁柱传递系数：由为远端固定，因此传递系数C=1/2，分配系数按进行计算。式中： S为节点k第i根杆件的相对转动刚度 为节点k各杆件相对转动刚度之和由于本框架结构、受力对称，在计算时可取半结构进行计算表4-1 对称形式的分配系数表层节点左右上下7As3.44
27、4u0.4620.538Bs3.442.54u0.3460.2520.4022-6层Ds3.4444u0.3000.3500.350Es3.442.544u0.2470.1790.2870.2871Js3.4442.44u0.3480.4050.247Ks3.442.542.44u0.2780.2020.3230.1972.梁的固端弯矩 均布荷载引起是固端弯矩构成节点不平衡弯矩，利用一下公式进行计算。 可求得各梁端弯矩，如表4-2表4-2 梁端弯矩恒载AB跨BC跨简图固端弯矩(kN.m)简图固端弯矩(kN.m)顶层=-68.70 =68.70=-1.2其它层=-46.26 =46.26=-1.
28、23.弯矩的二次分配过程如图4-1所示 上 柱下 柱右 梁左 梁上 柱下 柱右 梁0.5380.4620.3460.4020.252 -68.7068.70 -1.236.9631.74 -23.36-27.14 -17.008.10 -7.94 15.87-6.49-0.09 -0.07 -3.25-3.77 -2.3644.97 -44.9757.96-37.4 -20.560.350.350.300.2470.2870.2870.179 -46.26 46.26 -1.2 16.1916.1913.88 -11.13-12.93-12.93 -8.0718.488.10 -5.57 6.
29、94-13.57-6.49-7.35-7.35 -6.33.24 3.773.77 2.3527.3216.94 -44.2645.31-22.73-15.65 -6.93 0.350.350.300.2470.2870.2870.179 -46.26 46.26 -1.2 16.1916.1913.88 -11.13-12.93-12.93 -8.07 8.108.10 -5.57 6.94 -6.47-6.47-3.72-3.72 -3.191.48 1.721.721.0720.5720.57 -41.14 43.55-17.68-17.68 -8.10.350.350.300.2470
30、.2870.2870.179 -46.26 46.26 -1.2 16.1916.1913.88 -11.13-12.93-12.93 -8.07 8.108.10 -5.57 6.94 -6.47-6.47-3.72-3.72 -3.191.48 1.721.721.0720.5720.57 -41.14 43.55-17.68-17.68 -8.10.350.350.300.2470.2870.2870.179 -46.26 46.26 -1.2 16.1916.1913.88 -11.13-12.93-12.93 -8.07 8.108.10 -5.57 6.94 -6.47-6.47-
31、3.72-3.72 -3.191.48 1.721.721.0720.5720.57 -41.14 43.55-17.68-17.68 -8.10.350.350.300.2470.2870.2870.179 -46.26 46.26 -1.2 16.1916.1913.88 -11.13-12.93-12.93 -8.07 8.108.05 -5.57 6.94 -6.47-4.55 -3.7-3.7 -3.171.01 1.171.170.7320.5920.54 -41.13 43.08-18.23-16.31 -8.54 0.3480.4050.2470.2780.2020.3230.
32、197 -46.26 46.26 -1.2 16.1018.7311.43 -12.53 -9.10-14.55 -8.88 8.10 -6.27 5.72 -6.47 -0.64-0.74 -0.450.21 0.150.240.1523.5617.99 -41.5539.66-15.42-14.31 -9.93 9.00 -7.16图4-1 恒载的二次弯矩分配图（kN.m）4. 绘制内力图 （1）弯矩图如图4-2所示图4-2 恒载作用下框架弯矩图（kN.m）（2）剪力图 根据弯矩和剪力的关系，可采用隔离体的方法计算剪力图，如图4-3所示图4-3 横向框架在恒载作用下的剪力图（kN）(3)轴
33、力图 横向框架作用于柱子轴力值即为梁端剪力值，再加上纵梁传来的轴力值及柱自重，可得出柱轴力图,如图4-4所示图4-4 横向框架在恒载作用下的轴力图（kN）4.2 活载作用的框架内力计算1.梁的固端弯矩 均布活载引起的固端弯矩构成了节点不平衡弯矩，利用以下公式进行计算：AB跨： 可求得各梁端弯矩，如表4-3所示表4-3 梁端弯矩活载AB跨BC跨简图固端弯矩（KN.m）固端弯矩（KN.m）顶层0其它层02. 弯矩的二次分配过程如图4-5所示 上 柱下 柱右 梁左 梁上 柱下 柱右 梁0.5380.4620.3460.4020.252 -4.834.83 2.602.23 -1.67-1.94 -1.223.37 -0.84 1.12-2.77-1.36 -1.17 0.570.66 0.424.61 -4.614.85-4.05 -0.800.350.350.30
