四层框架集团办公楼设计.doc

河北联合大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计（论文）题目：唐山市宏远集团办公楼设计学生姓名：王田增 学 号：200715190215专业班级：07级土木工程2班 学 部：工程教育部指导教师：张玉敏 副教授 2010年06月15日摘 要本工程为唐山市宏远集团办公楼设计，总建筑面积为3305m2。耐久年限为50年，设防烈度按8度设计，结构体系是钢筋混凝土框架结构，用砌块做填充墙。建筑柱网尺寸纵向为6.6m和2.4m，横向为7.2m，底层及各层层高均为3.3m。 本设计分为三部分：建筑设计、结构设计、施工组织设计。建筑设计采取积极措施来增强建筑物的外表强度和坚固性，给人以心理上的安全感。另外，还要有艺术的美感，要有时代气息。结构设计主要进行了结构方案中横向框架3轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算。还进行了基础和楼板的设计。施工组织设计：科学的依据分项工程，流水施工的方法，合理安排施工顺序，注意安全措施，力求经济效益。关键词： 框架 结构设计 抗震设计 AbstractThis project ancient smelts the area TangShan Hongyuan office building design for TangShan, the total floor space is 3305m2. The durable fixed number of years is 50 years, garrisons the intensity according to 8 designs, the structure system is the reinforced concrete portal frame construction, makes the packing wall with the artificial brick. The construction column net size longitudinal is 6.6m and 2.4m, crosswise is 7.2m, the first floor and each layer upon layer building store height are 3.3m.This architectural design divides into three parts: Architectural design, structural design, construction organization plan. The architectural design takes the positive measure to strengthen the building the semblance intensity and ruggedness, for humans by psychology in security sense. Moreover, but also must have artistic the esthetic sense, must have the current relevance.The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 3. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. Construction organization plan: The scientific basis sub-item project, the running water construction method, the reasonable arrangement executes the order, the attention security measure, makes every effort the economic efficiency.Keywords : frames, structural design, anti-seismic design目 录第一章 绪论-11.1 前言-11.2 建筑设计概况-11.3 结构设计概况-3第二章 建筑部分设计-42.1 总平面设计 -42.2 平面设计 -42.2.1 交通联系部分的设计-42.2.2 卫生间的平面设计-52.3 立面设计 -52.4 剖面设计 -52.5 建筑构造设计-6第三章 结构部分设计-83.1 设计说明 -83.2 重力荷载代表值-103.2.1 屋面及楼面永久荷载标准值-103.2.2屋面及楼面可变荷载标准值-113.2.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算-113.3框架侧移刚度的计算-133.3.1横向框架侧移刚度的计算-133.4 横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算-143.4.1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算-143.4.2 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算-173.5竖向荷载作用下框架结构的内力计算-193.5.1横向框架内力计算-193.5.2梁端剪力和柱轴力计算-243.5.3横向框架内力计算-253.6 截面计算-303.6.1框架梁设计- 303.7 楼梯设计-403.7.1 楼梯类型的选择-403.7.2 楼梯计算-403.7.3 楼梯配筋详图见施图-453.8 基础设计-453.8.1 确定基础底面积：-453.8.2基础地面配筋-473.9 楼板设计-483.9.1 结构布置及构件尺寸选择-483.9.2 板的设计-48第四章 施工组织部分设计-504.1 编制总说明-504.1.1 编制目的-504.1.2 编制依据-504.1.3 指导思想-504.2 工程概况-504.2.1 工程概况-504.2.2 场地条件：-514.3 主要施工技术方法及方案-514.3.1 施工测量-514.3.2 主要施工流程-534.3.3 基础工程-544.3.4 钢筋工程-564.3.5 模板工程-594.3.6 脚手架工程-644.3.7 混凝土工程-684.3.8 砖砌体工程-714.3.9 装饰装修工程-724.3.10 屋面工程-754.4 项目管理机构及主要管理人员-764.4.1 项目部人员安排-764.4.2 管理工作线的划分-764.4.3 项目机构图：-774.5 文明施工及安全生产-774.5.1 安全保证体系-784.5.2 安全管理制度-784.5.3 物资供应-794.5.4 文明施工管理措施-794.6 主要资源量的投入及安排-814.6.1 人力投入计划-814.6.2 机械仪器设备的投入-814.6.3 周转材料的投入-814.7 工程质量保证体系-824.7.1 质量方针-824.7.2 质量目标-824.7.3 质量管理制度-824.7.4 质量管理制度的实施措施-834.7.5 施工准备质量保证-834.7.6 规范资料管理-844.8 工期要求及保证措施-854.8.1 工期要求-854.8.2 技术保证-854.8.3 施工进度措施保证-864.8.4 作风保证-864.9 服务保证 -864.9.1 工作程序-864.9.2 服务承诺-86体会-88致谢-89参考文献-90英文翻译-91 第一章 绪 论1.1 前言建筑学是建造的艺术。实质上整个建筑学都与供人使用的围合空间有关。建筑物内部一些空间的大小和形状是由那些将要容纳在该建筑物里的确切活动所规定。这些空间的排列还应有合理的关系。另外，建筑物中的需要有走廊、楼梯或电梯，其尺寸受预期交通负荷的支配。建筑方案是建筑师首先要考虑的事，它把对建筑物的各种要求安排成体现建筑意图的空间组合。好的方案可以使来访者在建筑中找到其目的地并留下印象，这种印象也许是下意识地通过把大的建筑体系中一些单元明显地联系起来而造成的。相反，坏的方案所产生的结果是不方便、浪费和视觉上的混乱。一座建筑的结构必须建造良好；它必须具有永久性。这种永久性既是设计意图要求的，也是材料的选择所允许的。随着经济的迅猛发展，人们综合素质的提高，人们对建筑的要求已不但是经久耐用，而且要求美观、舒适、保温及隔声等功能。这就对建筑行业提出了新的要求，从建筑的外形设计、结构设计及建筑材料等方面均提出了更高要求，同时为我国建筑行业的发展提供了新的契机。本建筑是唐山市宏远集团办公楼设计，建筑层数为四层，建筑面积为3305m2。本建筑的设防烈度8度，抗震等级二级，建筑物安全等级二级；在设计中力求通风、采光、保温、防水较好，充分提高面积利用率，特别要做好装修采光、消防等方面的工作。通过本框架结构办公楼的设计，充分体会了建筑设计的全过程，对所学的知识有了更深的了解和认识，使自己所学知识得到了更好巩固，也使自己的日常技术工作有了进一步的提高。1.2 建筑设计概况1.2.1题目：唐山市宏远集团办公楼设计1.2.2 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构1.2.3 目的要求：使学生通过毕业设计，在教师知道下，独立完成工程项目设计，培养学生综合运用以往所学的理论和专业知识，分析和解决土建工程设计和施工组织等实际问题能力，培养学生建立理论联系实际、勤奋、严谨、求实、创新的科学作风，以及土建工程技术人员必备的建筑、结构、施工的全局观点和经济观点，培养学生调查研究、查阅资料、综合分析能力。具体要求如下：1、 建筑基地：唐山市市区2、 主要功能：为唐山市宏远集团办公楼设计，功能安排见方案图。3、 气象、水文、地质资料A、 温度：最热月平均25.4，最冷月平均-8.8。最热日平均29.4，极端最高39.6。B、 相对湿度：最热月平均78%，最冷月平均54%。C、 主导风向：夏季东、东南向 冬季西、西北向D、 降水量：年平均620毫米 年最大951毫米E、 最大降雪深度：190毫米F、 最大冰冻深度：800毫米G、 地震设防烈度：8度H、 地基承载力标准值：180KN/m21.2.4 应完成的设计工作量1、 编写设计说明书，内容包括设计依据：建筑学、结构方案；综述；主要经济指标和主要装饰做法及材料等。2、 建筑施工图A、总平面图 （1：500）B、各层平面图 （1：100）C、屋顶平面图 （1：100）D、立面图正立面图、侧立面图 （1：100）E、剖面图1-1剖面 （1：100）F、楼梯详图平面及剖面 （1：50）G、墙身大样 （1：20）H、卫生间大样图 （1：50） 3、 图面要求A、布局匀称、图面整洁、线条圆滑、符号正确、符合建筑制图标准、尺寸完善。B、计算正确、说明清楚、词语简练、用词恰当、字迹工整。1.3 结构设计概况1.3.1设计资料 1、设防烈度8度；抗震等级 二级；场地类别 二类；抗震设防类别 丙类；建筑物安全等级 二级。 2、场地土类型 中软场地土；最大冻结深度 0.8米；地基承载力标准值 fk=160kpa ；持力层为粉质粘土。3、参考资料：建筑抗震设计规范；混凝土结构设计规范；建筑结构荷载规程；建筑地基基础设计规程。1.3.2 设计内容1、结构构件的布置及构件尺寸的初定。2、统计荷载（1）、面荷载的统计；（2）、梁上线荷载的统计；（3）、重力荷载代表值的统计。3、内力计算 （1）、水平地震作用的计算；（2）、水平地震作用下的内力计算（D值法）；（3）、竖向荷载作用下的内力计算（分层法或弯矩二次分配法），恒载与活载要分别计算。4、内力组合 5、配筋设计 6、基础设计 7、楼梯设计 8、楼板设计1.3.3 图纸内容1、结构平面布置图，不少于2张；（1：100）2、框架配筋图；（立面1：50；载面1：20）3、基础布置图及配筋图；（平面图1：100；详图1：30）4、楼梯配筋图。（1：50）1.3.4 计算书1、计算书清晰工整；2、至少有2篇外文翻译；3、要有中英文摘要；4、要列出参考文献。第二章 建筑部分设计2.1 总平面设计本工程为集团办公楼，位于唐山市市区，主体四层。总建筑面积约为3305m2。在建筑设计过程中兼顾安全，适用，经济，美观四个原则，并依据建筑设计资料集进行详细说明。总平面设计要求综合总体规划，基地环境等具体条件合理分区，妥善解决平面各组成部分之间的相互关系，选择合适的交通联系方式。并且简捷明快，管理方便，满足人在心理，视觉和其它各种使用上的要求，按照建筑性质，规划和基地，确定平面形式，使布局紧凑，节约用地，并且为立面设计创造有利条件，考虑合理性及经济。本设计采用L形平面布置，依据房间定额面积及合理性布置，并同时考虑走廊交通，采用内廊和外廊合用的设计，更加的贴近办公的特点，让人更加的舒适。并采用三部楼梯作为垂直交通使用，一个主入口。见建筑施工图。2.2 平面设计建筑平面是建筑在水平方向房间各部分的组合关系。本设计中，考虑各房间的使用要求以及合理性布置，综合建筑物框架结构特点，初步确定柱网的布置。2.2.1 交通联系部分的设计交通联系部分是人流通行和集散不可缺少的内容，这部分设计的主要内容有：（1） 交通路线简捷，明快，联系方便。（2） 人流通畅，紧急疏散时迅速安全。（3） 满足一定的采光和通风要求。（4） 力求节省交通面积，同时应考虑空间处理等问题。结合本建筑的具体要求，设置以下交通联系部分：1、 走廊水平交通本设计中，采用内廊式和外廊式混合的组合关系，走廊在建筑物中延长向布置，宽为2.4m的走廊布置使交通清晰，并外廊可以作为休息的场所，让人更加的舒心。同时它更好地满足功能使用要求和防火疏散规定。考虑到内廊较长，利用自然光条件有限，故在内廊里采用照明光源和走廊端头开设大窗的方式解决采光问题。2、 楼梯垂直交通楼梯设计主要依据使用要求和人流通行情况确定梯段宽度和休息平台的宽度，选择适当的楼梯形式，考虑整幢建筑的楼梯数量，以及楼梯间的平面位置和空间组合。楼梯的位置应布置均匀，导向明确，显明易找，楼梯应靠外墙设置，以便直接采光。楼梯踏步为150mm300mm，两边的楼梯梯段宽度为1.700m，中间楼梯踢段宽度为3.300m。休息平台宽1.750m。2.2.2 卫生间的平面设计卫生间在满足设备布置及人体活动要求的前提下，力求布置紧凑，节约面积，使管道集中，并尽可能有自然采光和通风条件。根据本建筑设计的类型和使用的人数，每层在建筑物的两边分设男、女厕所各一间，附有洗手室。男厕配有五个大便池和五个小便池，女厕配有十个大便池。大便池均为蹲式。2.2.3 平面组合形式详见施工图2.3 立面设计建筑立面设计是满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，运用建筑物造型和里面构图的一些规律，紧密结合平面布置，剖面的内部空间组合条件而进行设计。联系建筑平面及剖面建筑体型组合，运用建筑形式美的一些基本规律，使他在满足使用要求的前提下，适应环境条件，符合美学的基本规律，也更加富有现代气息和艺术的感觉。本设计中，外立面上采用大面积的铝合金门窗，充分显示框架结构中，框架的特点。外墙采用乳白色面砖贴面。 建筑物室内地坪和室外地坪相差450mm，设3个150mm300mm的台阶。 建筑立面效果见建筑施工图。2.4 剖面设计建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑物的层数，空间的组合和利用，以及在建筑物剖面中的结构和构造的关系等。2.4.1 层数的确定根据建筑物的使用要求，城市规划要求，进而确定大楼为四层.2.4.2 层高的确定根据使用要求，采光、通风、感观和模数，确定层高为3.3m，办公室的使用要求，而且在满足使用要求的前提下，降低层高可降低建筑物的造价，故应控制层高，设女儿墙为1.0m。2.4.3 室内外高差为防止室外雨水倒流入室内及建筑物沉降使室内地坪标高过低，同时也增强了建筑物的立面效果，故取室内外高差450mm。见建筑施工图。2.5 建筑构造设计2.5.1 墙体墙体的厚度应满足强度、稳定性，保温隔热、防火隔音等方面的要求，结合设计资料，统一取外墙为300mm厚，内墙为200mm厚，采用外墙空心砖，内墙砌体填充。2.5.2 楼层楼层地面由结构层，找平层，结合层，面层组成，考虑楼面载荷及板的跨度，在115轴线间面板厚取100mm，面层为了保护结构层免受磨损和腐蚀，为室内提供美好的外观，并给人舒适的感觉，同时应注意防滑。2.5.3 屋面结构该层面上设女儿墙，且为上人屋面，采用柔性防水，屋面用细石砼保护，防水采用干性油毡（SBS）防水。屋面排水采用有组织排水，即屋面雨水顺坡流入雨水管，再散水流入排沟。2.5.4 屋面泛水做法将油毡直接引申到墙面，并在墙面上做水泥沙浆滴水线，泛水的高度取250mm，它满足大于250mm的规范要求。2.5.5 雨水口构造雨水口是屋面雨水汇集并排出至落水管的关键部位，构造上要求排水通畅，防止渗漏和堵塞。雨水口四周须铺一层油毡，并铺到漏斗口内，用沥青胶贴牢。采用铸铁漏斗形的定型件用水泥沙浆埋嵌牢固，缺口及交接处等薄弱环节可用油膏嵌缝，再用蓖网铁置压盖。第三章 结构部分设计3.1 设计说明3.1.1 结构布置该房屋标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图3.1、3.2和3.3。楼盖平面为矩形，主梁的跨度有7.2m，6.6m；次梁的跨度有：6.6m ，3.6m ，2.4m 。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板的类型为双向板。楼板厚度取100mm。基础选用肋梁式筏板，基础埋深取2.5m，肋梁高度取1.2m。单向板按塑性理论计算，而双向板按弹性理论计算。为简化计算，对各种边界条件的双向板的计算查建筑结构静力计算手册。查建筑结构荷载设计手册，楼面均布活载对于办公楼一般房间为2.0kN/，会议室、走廊、楼梯、门厅等为2.5kN/。楼面均布活载标准值为： 2.5(77.2+0.3)(6.62+2.4+0.3)=2016kN梁、柱和板的混凝土强度等级为C30（fC=14.3 N/mm2，ft=1.43 N/mm2）。3.1.2 梁、柱截面尺寸的初步确定1、柱的截面尺寸应根据柱的轴压比确定，因为轴压比是影响柱破坏形式和变形能力的重要因素，限制轴压比的目的是提高延性。根据公式： N=FgEn ACN/NfC 求得边柱 AC1.37.23.3121034/0.814.3=129600 mm2中柱 AC1.257.24.5121034/0.814.3=169930 mm2根据此计算结果并综合考虑其它因素，取截面尺寸为600mm600mm2、主梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，次梁截面高度为1/151/12梁跨，梁截面宽度可取1/31/2梁高。由此梁截面尺寸BH如下：主梁：300600mm 次梁：250500mm综合以上条件，初定各构件尺寸BH为：框架柱：600600mm 主梁：300600mm 次梁：250500mm 楼梯间短柱：200200mm楼梯间平台梁：300350 mm 200350 mm填充墙厚：外墙 300mm 内墙 200mm 。 24层柱高既为层高，底层柱高为从基础顶面取至一层板底，即H1=3.3+0.45+2.5-1.2-0.1=4.95m。此办公楼高宽比H/B=14.85/15.6=0.955，故不必验算整体稳定性。框架结构计算简图如图3.4所示。3.2 重力荷载代表值的计算3.2.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面（上人）： 30厚细石混凝土保护层 220.030.66 KN/m2 三油四毡防水层 0.40 KN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 200.020.40 KN/m2 150厚水泥蛭石板保温层 50.15 0.75 KN/m2 80厚1:8水泥炉渣找坡 180.06 = 1.08 KN/m2100厚现浇钢筋混凝土板 250.10 2.5 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2 合计 6.04 KN/m213层楼面： 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 KN/m2 100厚现浇钢筋混凝土板 250.10 = 2.5 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2 合计 3.3 KN/m23.2.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活载 2.0 KN/m2楼面活荷载 2.5 KN/m2屋面雪荷载 SK =r SO =1.00.2 =0.20 KN/m23.2.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载再进行计算。1、 梁、柱的计算可见下表3.1：表3.1 梁、柱重力荷载标准值计算表层数构件b/mh/m/(kN/m3)g/(kN/m)Li/mnGi/kNGi/kN一 层边横梁0.30.6251.054.7256.016453.61647.74中横梁0.30.4251.053.151.8845.36次梁0.250.5251.053.2816.014275.60纵梁0.30.6251.054.7256.628873.18柱0.60.6251.109.94.95321568.16层数构件b/mh/mr/(kN/m3)g/(kN/m)Li/mnGi/kNGi/kN二 （三、四） 层边横梁0.30.6251.054.725616453.61647.74中横梁0.30.4251.053.151.8845.36次梁0.250.5251.053.2816.014275.60纵梁0.30.6251.054.7256.628873.18柱0.60.6251.109.93.3321045.442、板的计算板的面积：S板=（7.27）（6.6+2.4+6.6）=786.24顶层板重：G顶板=6.04786.24=4748.89 KN 标准层板重：G标准板=3.3786.24=2594.592 KN3、墙的计算外墙为300厚，用水泥空心砖填充（9.8KN/ m3）。一面贴瓷（0.5 KN/ ），一面20厚抹灰。内墙为200厚，用砼小砌块填充（11.8 KN/ m3），双面抹20厚的抹灰层。外墙单位墙面重力荷载为：0.5+9.80.3+170.02=3.78 KN/内墙单位墙面重力荷载为：11.80.2+170.022=3.04 KN/门的单位面积重力荷载为：0.2 KN/窗的单位面积重力荷载为：0.4 KN/4、各层重力荷载代表值的计算顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙自重。其它层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼面均布活载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱自重，及纵、横墙自重。计算结果如下图3.53.3 框架侧移刚度的计算3.3.1横向框架侧移刚度的计算1、 柱线刚度ic计算（见下表） 表3.2柱线刚度iC计算表层次hC/mmEC/(N/mm2)bxh/(mmmm)IC=bh3/12/(mm4)ECIC/hC/(Nmm)149503.01046006001.0810106.54510102433003.01046006001.0810109.81810102、 横梁线刚度IO的计算（见下表）表3.3横梁线刚度IO计算表构件EC(N/mm2)bh(mmmm)IO=bh3/12 (mm4)L(mm)ECIO/L(Nmm)1.5ECIO/L (Nmm)2.0ECIO/L (Nmm)边横梁3.01043006005.40010960002.710104.0510105.41010过道梁3.01043004001.60010918002.6710104.010105.31010注：因各层梁都一致，故只需计算出一层即可。3、框架柱及其相连梁的相对线刚度D值的计算D=C12iC/h2 公式3-1式中C为柱侧移刚度修正系数，h为框架柱的计算高度。 底层：C=(0.5+)/(2+) 公式3-2 一般层：C=/(2+) 公式3-3其中表示梁柱线刚度比.梁截面惯性矩取值：中框架梁：Ib=2.0IO 边框架梁：Ib=1.5IO柱的侧移刚度见下表:表3.4中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(12根)中柱(12根)DiCDi1CDi2240.4130.171185010.8200.2913148359980810.5940.422153101.1800.52819156413592表3.5边框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(4根)中柱(4根)DiCDi1CDi2240.5500.216233691.0930.3533819124624010.7920.463167981.5740.58021042454080表3.6横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次1234Di8676728