土木专业丽都国际综合大厦办公大楼毕业设计计算书

毕业设计

学院：土木工程与力学学院专业年级：土木工程建筑工程设计题目：丽都国际综合大厦设计

2011年5月

丽都国际综合大厦

绪论

这次毕业设计任务是框架楼房的设计。本建筑是一座高层综和办公楼，大楼共八层。主要用于办公，顶层分上人屋面不上人屋面。此建筑部分主要进行建筑平面、剖面、立面的设计。力求建筑物的实用、经济、美观。采用较为简洁朴素的造型，给人亲切的感觉。但又为了不落呆板，需要在立面设计中采取一些措施。从立面的效果来看，有起有伏，富有层次感。

本设计分两部分进行，前三个星期进行建筑部分设计，其后的时间为结构部分设计及文本及图纸的整理。

建筑设计说明书要求：

根据场地条件，本设计在总平面中的考虑与布局；平面设计中个房间在功能、人流和交通等方面觉得布局和处理；建筑高度及各层层高的确定；立面和剖面设计说明；采光、通风、交通与疏散以及主立面装饰材料的选用与处理；建筑构造的考虑与设计；对本建筑设计优缺点的分析与设计体会、主要收获和建议。

结构设计计算书要求：

说明结构选型和结构布置理由及设计依据，列出结构计算的各个主要工程及全部计算结果，并附有必要的图表。

设计总共包括三大部分，具体内容为：第一部分建筑设计；第二部分结构设计；第三部分施工组织设计。

以上为毕业设计全部内容，虽然经过各个老师的详尽指导，经过小组同学的探索讨论，但其中不乏不足之处，还存在很多需要修改纠正和改进的地方，望各位老师指出。

目录

一、设计资料及结构选型……………………………………………………………

二、框架设计简图及梁、柱线刚度……………………………………………………

三、荷载计算……………………………………………………………………………

四、内力计算……………………………………………………………………………

五、水平地震作用计算及内力、位移分析………………………………………………

六、风荷载作用下的位移验算及内力计算………………………………………………

七、迭代法计算竖向荷载作用下的框架结构……………………………………………

八、迭代法计算竖向荷载下的框架内力………………………………………………

九、梁截面设计与配筋计算………………………………………………………………

十、框架柱截面设计………………………………………………………………………十一、桩基础的设计步骤…………………………………………………………………十二、水平曲梁的承载力计算……………………………………………………………十三、楼梯间计算书………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………

一、设计资料及结构选型

1、工程名称：丽都国际综合大厦

2、建设地点：城市主干道旁

3、工程概况：建筑高度27m，共八层，首层层高3.9m，其余四层层高3.3m，室内外高差0.60m，具体情况可见结构平面布置图及剖面图。（见附图1、2）

4、基本风压：50年一遇基本风压值ω

=0.35 kN ∕ m2

=1.0

5、基本雪压：S0=0.70 kN ∕ m2，μ

r

6、该地区属抗震设计七度设防区。

7、材料选用：

8、混凝土：梁板采用C25，柱采用C35。

9、钢筋：本工程采用的钢筋主要是HPB235和HRB400。

10、墙体：外墙厚240，内墙厚200.分别格子采用普通砖和加气混凝土砌块；

砖γ= 18 kN ∕ m3 砌块γ= 6.5 kN ∕ m3。

窗：铝合金门窗γ= 28 kN ∕ m3

门:钢塑门γ= 0.35 kN ∕ m2，木门γ= 0.2 kN ∕ m2

11、构件初选截面尺寸：主梁400mm×650mm；次梁300mm×550mm；

方柱：700mm×700mm。

结构选型

1、结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。

2、屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔相结合的屋面，屋面板厚

100mm。

3、楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚100mm。

4、楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。

5、天沟：采用现浇天沟。

二、框架计算简图及梁柱线刚度

1、确定框架计算简图

框架的计算单元如图一所示，取⑦轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础标高根据地质条件，室内外高差定为-1.1米，二层楼面标高为3.9米，故底层柱高5米，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，均为3.3.米。由此可绘出框架的计算简图（见图二）。

2、框架梁柱的线刚度计算

对于中框架梁取I=2I

左边跨梁、右边跨梁、中间跨梁：

i 左跨梁=i 中跨梁 =i 右跨梁 =EI/l=3.0×107 kN/m 2×2×（1/12）×0.3m ×(0.65m)3/6m=6.866×104kN ·m 底层柱：

i 底层柱= EI/l=3.0×107 kN/m 2×（1/12）× (0.7m)4/5m=1.200×105 kN ·m i 底层柱D = EI/l=3.0×107 kN/m 2×（1/12）× (0.7m)4/5m=1.58×105 kN ·m 其余各层柱：

I 其余柱= EI/l=3.0×107 kN/m 2×（1/12）× (0.7m)4/3.3m=1.819×105 kN ·m 相对线刚度的计算：

令二至八层的柱子的线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚度为： i ’梁=0.38 i ’底层柱=0.66

考虑整体现浇梁板结构中，板对梁的有利作用，对中框架梁I=2I 0,对边框架梁I=1.5I 0

对于有曲梁参与的边框架部分，查阅资料，曲梁纵轴方向的线刚度为： i=()()21cos /34cos +cos 2+(14cos )P P GEI I l EI GI θθθθ?---????

其中θ是曲梁的夹角 算得i=0

即考虑线刚度时，有曲梁的边框架部分可视为只有两跨的直梁的边框架进行计算。

一榀框架相对线刚度示意图

三、荷载计算

1、恒载标准值计算

＜1＞屋面

防水层（刚性）40厚C30细石混凝土 25 kN ∕ m3×0.04m=1.0 kN ∕ m2隔热层 40厚挤塑型聚苯保温隔热板 0.5 kN ∕ m2

卷材防水层三毡四油铺小石子 0.35 kN ∕ m2找平层 20厚1:2.5水泥砂浆 20 kN ∕ m3×0.02m=0.4 kN ∕ m2找坡层 20厚1:8膨胀珍珠岩 1.2 kN ∕ m3×0.02m=0.24 kN ∕ m2结构层 100厚现浇钢筋混凝土板 25 kN ∕ m3×0.1m=2.5 kN ∕ m2

抹灰层 10厚混合砂浆 17 kN ∕ m3×0.01m=0.17 kN ∕m2合计 5.16 kN ∕ m2＜2＞各层楼面

走廊

瓷砖地面（包括水泥粗钉打底）： 0.55 kN ∕m2

结构层 100厚现浇混凝土楼板： 25 kN ∕m3×0.1m=2.5 kN ∕ m2 V型轻钢龙骨吊顶： 0.25kN/m2

合计 3.30kN ∕m2 2)会议室及办公室地面

磨光花岗岩地面：磨光花岗岩块

30厚1:3干硬性水泥砂浆面上撒2mm厚素水泥1.20kN/m2

水泥砂浆结合层一道

结构层 100厚现浇混凝土楼板： 25 kN ∕m3×0.1m=2.5 kN ∕ m2 V型轻钢龙骨吊顶： 0.25kN/m2

合计： 3.95∕ m2≈4.00 kN/m2

＜3＞梁自重

主梁 b×h=400mm×650 25 kN ∕ m3×0.4m×（0.65-0.1）m =6 kN ∕ m 抹灰层 10厚混合砂浆 17 kN ∕ m3×[0.4m+(0.7-0.1) m×2]×0.01m

=0.27 kN ∕ m 合计 6.27 kN ∕ m 主梁 b×h=400mm×700 25 kN ∕ m3×0.4m×（0.7-0.1）m =5.50 kN ∕ m 抹灰层 10厚混合砂浆 17 kN ∕ m3×[0.4m+(0.65-0.1) m×2]×0.01m

=0.26 kN ∕ m 合计 5.76 kN ∕ m

次梁 b×h=300mm×550mm 25 kN ∕ m3×0.3m×（0.55-0.1）m =3.38 kN ∕ m 抹灰层 10厚混合砂浆

17 kN ∕ m3×[0.3 m+(0.55-0.1) m×2]×0.01m=0.20 kN ∕ m

合计 3.58kN ∕ m

基础梁 b×h=250mm×400mm 25 kN ∕ m3×0.25m×0.4m = 2.5 kN ∕ m

＜4＞方柱自重

b×h=700mm×700mm 25 kN ∕ m3×0.7m×0.7m =12.25kN ∕ m

抹灰层 10厚混合砂浆 4×17 kN ∕ m3×0.7m×0.01m=0.476 kN ∕ m

合计 12.73 kN ∕ m

b×h=750mm×750mm 25 kN ∕ m3×0.75m×0.75m =14.06kN ∕ m

抹灰层 10厚混合砂浆 4×17 kN ∕ m3×0.75m×0.01m=0.51 kN ∕ m 合计 14.57 kN ∕ m

＜5＞外纵墙自重

1）底层：

纵墙 {[（3.9m-1.5m-0.65m）×2+(7.1-1.8×2)×(3.9-0.65)]×0.24m×18kN

∕ m3}/7.1 =9.13 kN ∕ m

铝合金窗 2×0.35kN ∕？？×1.5×3.6/7.1=0.52 kN ∕ m 10厚掺有107胶的混合砂浆（包括贴挂大理石的各类钢筋构件） 4×20 kN ∕

m3×0.7m×0.01m =0.56 kN ∕ m

内墙20mm抹灰{[（3.9m-1.5m-0.65m）×2+(7.1-1.8×2)×(3.9-0.65)]×0.02m

×17kN∕m3}/7.1 =0.72kN ∕ m

12mm厚大理石（贴挂法）{[（3.9m-1.5m-0.65m）×2+(7.1m-1.8m×2)×(3.9m-0.65m)]×0.012m×28kNm3}/7.1 =0.71 kN ∕ m

合计 11.64kN ∕ m 2）2至7层

南立面：

纵墙 18kN ∕ m3×0.3m×0.24m=1.30kN ∕ m

内墙20mm抹灰 17kN ∕ m3×0.02m×0.3m=0.10 kN ∕ m

落地双层钢化玻璃窗 1.0 kN ∕ m

高级外墙涂料 0.20 kN ∕ m

合计 2.60kN ∕ m 北立面：

纵墙 {[（3.3m-1.5m-0.65m）×2+(7.1-1.8×2)×(3.3-0.65)]×0.24m×18kN

∕ m3}/7.1 =7.12kN ∕ m

高级外墙涂料 2.20 kN ∕ m

内墙20mm抹灰{[（3.3m-1.5m-0.65m）×2+(7.1-1.8×2)×(3.3-0.65)]×0.02m

×17kN ∕ m3}/7.1 =0.56 kN ∕ m

铝合金窗 2×0.35kN ∕m2×1.5×3.6/7.1=0.52 kN ∕ m

合计 10.4kN ∕ m

3）第8层

南立面：

纵墙 18kN ∕ m3×0.3m×0.24m=1.30kN ∕ m

落地木格窗 0.75 kN ∕ m

内墙20mm抹灰 17kN ∕ m3×0.02m×0.3m=0.10 kN ∕ m

高级外墙涂料 0.20 kN ∕ m

合计 2.35kN ∕ m

北立面：

纵墙 18kN ∕ m3×（3.3m-0.65m）×0.24m=11.45kN ∕ m

高级外墙涂料 2.40kN ∕ m

合计 13.85kN ∕ m

＜6＞内纵墙、分户墙自重

底层（3.9m-0.65m）×0.2m×6.5 kN ∕ m3=4.23kN ∕ m

抹灰厚20mm（两侧） 17kN ∕ m3×0.02m×（3.9m-0.65m）×2=2.21 kN ∕ m

合计 6.44kN∕m

上层（3.3m-0.65m）×0.2m×6.5 kN ∕ m3=3.445kN ∕ m

抹灰厚20mm（两侧） 17kN ∕ m3×0.02m×（3.3m-0.65m）×2=1.80 kN ∕ m

合计 5.25kN ∕ m

＜7＞女儿墙

1）上人屋面女儿墙（1200mm砖墙+100mm混凝土压顶）：

18kN ∕ m3×1.2m×0.24m+25 kN ∕ m3×0.1m×0.24m=5.78kN ∕ m

抹灰20mm（墙顶和内侧）17kN ∕ m3×0.02m×1.3m+0.28×0.02m×17kN ∕ m3

=0.54 kN ∕ m

高级外墙涂料 0.90 kN ∕ m 合计 7.22kN ∕ m 2）不上人屋面女儿墙（700mm砖墙+100混凝土压顶）

18kN ∕ m3×0.7m×0.24m+25 kN ∕ m3×0.1m×0.24m=3.62kN ∕ m

抹灰20mm（墙顶和内侧）17kN ∕ m3×0.02m×0.8m+0.28×0.02m×17kN ∕m3=0.34 kN ∕ m

高级外墙涂料 0.55 kN ∕ m 合计 4.51kN ∕ m

2.活荷载标准值计算

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得:

<1>屋面及楼面活载：

上人屋面 2.0 kN ∕m2

不上人屋面0.5 kN ∕m2

走廊楼面 2.5 kN ∕m2

办公室楼面 2.0 kN ∕m2

咖啡厅楼面 2.5 kN ∕m2

<2>屋面雪荷载标准值：

S k=u r S0=1.0×0.70 kN ∕m2=0.70 kN ∕m2

屋面活载和雪荷载不能同时考虑，取两者的较大值，即雪荷载0.70 kN ∕m2

<3>风荷载：

为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：

ωk =βzμsμzω0(h j+h i)B/2

式中ω0——基本风压，ω0= 0.4 kN∕m2

μs ——风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得μs =1.3 ；

μz ——风压高度变化系数，建设地点位于大城市城中，所以地面粗糙度为C 类；

βz——风振系数，建筑高度为21.3m＜30m,H/B＜1.5,取βz=1.0；

h j ——上层柱高，顶层为女儿墙高度的2倍；

h i ——下层柱高；

B ——迎风面宽度，B=7.8m 离地高度 z/m u z

β

z

u s w 0/(kN/m 2

) h i /m h j /m w k /kN

27.0 0.95 1.0 1.3 0.35 3.3 1.6 8.26 23.7 0.90 1.0 1.3 0.35 3.3 2.6 9.42 20.4 0.84 1.0 1.3 0.35 3.3 3.3 9.84 17.1 0.78 1.0 1.3 0.35 3.3 3.3 9.14 13.8 0.74 1.0 1.3 0.35 3.3 3.3 8.67 10.5 0.74 1.0 1.3 0.35 3.3 3.3 8.67 7.2 0.74 1.0 1.3 0.35 3.3 3.3 8.67 3.9

0.74

1.0

1.3

0.35

3.9

3.3

8.67

四、竖向荷载下框架受荷总图

由结构布置图可清晰明了的显示各个区块的板是单向板还是双向板，荷载的传递示意图见结构平面布置图。 荷载的等效转换：

把梯形荷载化作等效均布荷载：q ＇＝βq=（1-2α2+α3）q

把三角形荷载化作等效均布荷载：q ＇＝85

q

本设计中β=1-2α2+α3 单向板短边长3m ：β1=0.919 单向板短边长3.6m ：β2=0.881 顶层梁柱 1、 恒载计算： (1)B ～D 轴间框架 1）板传给纵向梁

中间次梁 g k =5.16 kN ∕ m 2×1.8m ×0.881+5.16 kN ∕ m 2×1.2m=14.38kN ∕ m B 轴边框架梁 g k1=5.16 kN ∕ m 2×1.8m ×0.881=8.18 kN ∕ m D 轴边框架梁 g k2=5.16 kN ∕ m 2×1.2m=6.19 kN ∕ m B 轴D 轴女儿墙 g k3=4.51kN ∕ m

2）次梁传给主梁（视为作用在BD横梁之间的集中荷载）

中间次梁传递

次梁自重G k1=3.58kN ∕ m×(7.8-0.4)m=26.49 kN

板→次梁→主梁G k2=14.38kN ∕ m×7.8m=112.26 kN

小计G1k= 138.54 kN

3）横框架梁受荷

单向板部分：

无板传荷载，只有横框架梁自重，视为作用在单向板短边方向两端点处集中荷载

G2k1=5.76 kN ∕ m×1.2m=13.82 kN

双向板部分：

有板传荷载，另有横梁自重，视为作用在单向板短边方向两端点处均布荷载G2k2=5.76 kN ∕ m×3.6m+5.16 kN ∕ m2×5/8×1.8m×3.6m×2=62.53 kN

（2）柱子

边框架梁传荷到B轴上柱子（8.18 kN ∕ m+ 4.51kN ∕ m）×7.8m=98.98 kN

边框架梁传荷到D轴上柱子（6.19 kN ∕ m+ 4.51kN ∕ m）×7.8m=83.46 kN

边框架梁自重： 5.76 kN ∕ m×（7.8-0.7）m=40.90 kN

合计：G Bk=98.98 kN+40.90 kN=139.88 kN

G Dk=83.46 kN+40.90 kN=124.36 kN

2活载计算

（1）B～D轴间框架

1）板传给纵向梁

中间次梁g k=0.5 kN ∕ m2×1.8m×0.881+0.5kN ∕ m2×1.2m=1.39kN ∕ m B轴边框架梁g k1=0.5 kN ∕ m2×1.8m×0.881=0.79 kN ∕ m

D轴边框架梁g k2=0.5 kN ∕ m2×1.2m=0.6 kN ∕ m

2）次梁传给主梁（视为作用在BD横梁之间的集中荷载）

板→次梁→主梁Q1k=1.39kN ∕ m×7.8m=10.84 kN

3）横框架梁受荷

单向板部分：

无板传荷载

Q2k1=0

双向板部分：

有板传荷载，视为作用在单向板短边方向两端点处均布荷载

G2k2=0.5 kN ∕ m2×5/8×1.8m×3.6m×2=4.05 kN

(2)柱子

边框架梁传荷到B轴上柱子Q Bk=0.79kN ∕ m×7.8m=6.16 kN

边框架梁传荷到D轴上柱子Q Ck=0.6N ∕ m×7.8m=4.68 kN

第7层梁柱

1.恒载计算

（1）A～B轴间框架

1）板传给纵向梁

中间次梁g k=5.16kN ∕ m2×2m=10.32 kN ∕ m

A轴边框架梁g k1=5.16 kN ∕ m2×1m=5.16kN ∕ m

A轴女儿墙g k3=7.22kN ∕ m

2）次梁传给主梁（视为作用在AB横梁之间的集中荷载）

中间次梁传递

次梁自重G k1=3.58kN ∕ m×(7.8-0.4)m=26.49 kN

板→次梁→主梁G k2=10.32kN ∕ m×7.8m=80.50kN

小计G1k=106.99 kN

3)横向梁受荷

中框架梁部分：

无板传荷载，只有梁自重，视为作用在单向板短边方向两端点处集中荷

G2k1= 5.76 kN ∕ m ×2m=11.52 kN

A轴上的边框架梁：

边框架梁传荷到A轴上柱子：

(5.16 kN ∕ m+7.22kN ∕ m）×7.8m=96.56kN 边框架梁自重： 5.76 kN ∕ m×（7.8-0.7）m=40.90 kN

合计: G Ak=137.46 kN

(1)B～D轴间框架

1）板传给纵向梁

中间次梁g k=4.00 kN ∕ m2×1.8m×0.881+3.30 kN ∕ m2×1.2m=10.30kN ∕ m B轴框架梁g k1=4.00 kN ∕ m2×1.8m×0.881+5.16 kN ∕ m2×1m=11.50 kN ∕ m 2）次梁传给主梁（视为作用在BD横梁之间的集中荷载）

中间次梁传递

次梁自重G k1=3.58kN ∕ m×(7.8-0.4)m=26.49 kN

板→次梁→主梁G k2=10.30kN ∕ m×7.8m=80.34 kN

墙荷载G k3=5.25kN ∕ m×3.9m=20.48 kN

小计G1k1= 127.31 kN

3）横框架梁受荷（板荷载+墙荷载+自重）

单向板部分：无板传荷载，只有横框架梁自重，视为作用在单向板短边方向两端点处集中荷载

G2k1=5.76 kN ∕ m×1.2m=13.82 kN

双向板部分：有板传荷载，另有横梁自重和墙荷载，视为作用在单向板短边方向两端点处均布荷载

G2k2‘=5.76 kN ∕m×3.6m+4.00 kN ∕m2×5/8×1.8m×3.6m×

2+5.25kN ∕ m×6m =84.64 kN

（2）B轴上的柱子

1）B轴纵梁受荷（板荷载+墙荷载+自重）

板荷载：5.16kN ∕ m2×1m×7.8m+4.00 kN ∕ m2×1.8m×0.881×7.8m=89.73

墙荷载：2.35kN ∕ m ×7.8m=18.33 kN

自重：5.76kN ∕ m ×（7.8-0.7）m=40.90 kN

合计：G1k2=148.96 kN

柱子自重：12.73 kN ∕ m×3.3m=42.01 kN

（3）D～E轴间框架