国税局办公楼建筑结构设计方案设计计算书大学本科毕业论文

毕业设计(论文)

唐山市玉田县国税局办公楼

建筑结构设计方案B

摘 要

毕业设计是土木工程专业教学中的重要部分。其主要目的是培养学生综合应用所学基础理论和专业知识、基本技能,进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、计算机应用和外文阅读能力。毕业设计特别应强调理论联系实际,提高学生分析、解决工程实际问题的能力,注重培养学生踏实、细致、严格、认真和吃苦耐劳的工作作风。通过毕业设计,使学生对一般工业与民用建筑的土建设计与施工内容有比较全面的了解,熟悉有关规范、规程、定额、手册和工具书,为今后独立工作打下基础。

此毕业设计包括建筑设计和结构设计两部分。本办公楼为五层钢筋混凝土框架结构，长51.8m，宽19m，高27.1m。本工程以手算优先，用结构专业辅助软件PKPM进行验算。根据配筋面积进行绘图。

第③轴框架为本次手算的任务，明确其计算简图与各个计算参数；然后根据建筑做法确定其所受的恒载、活载、风载、地震作用，计算梁、柱、板与基础的内力进行内力组合后得到各截面的控制内力；最后进行各结构构件的配筋计算。 关键词：设计；荷载计算；框架结构；结构配筋

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ABSTRACT

Graduate design is the most important step in the teaching of Civil Engineering Major. Its main purpose is to cultivate students' ability of comprehensive application using their basic theory and professional knowledge, basic skills, and to further improve students’ ability of the engineering drawings, theoretical analysis, structural design, computer application and reading ability in foreign language. The graduation design must be paid great attention to link theory with practice and improve students' capability of analysis and solving practical problem about engineering, it also emphasize to train students' working style in down-to-earth effort, attentiveness, strict and hard-work. The graduation design enables students to understand construction design and construction contents of industrial and civil building comprehensively and also makes students familiar with relevant standards, procedures, quotas, manual and reference books, which make a foundation for the future work.

The graduation design including two parts: building design and structure design. This office building is designed into eight layer reinforced concrete frame structure, 51.8 m’ long,19 m’ width, 27.1 m’ high. This project is preferred to hand computation, with the help of auxiliary equipment software PKPM to calculate the whole area of steel bar. The picture is drawled in accordance with the area of rebar frame. The ③framework is the task of the hand count, making its calculation diagram and all the calculated parameters clear; And then makes it to be sure that the constant load, live load, wind load, earthquake effect, calculation beams and columns, board and foundation of the internal force redistribution of the force after each section of combination to get control internal force based on the construction practice; finally，The calculation of reinforcement to the structural members

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Keywords: Structural design；Load calculation； Reinforced concrete frame； Structural reinforcement

目 录

摘 要 ............................................................... i ABSTRACT ............................................................ ii 目 录 ............................................................. iii 1绪论 ............................................................... 1 2工程概况 ........................................................... 2

2.1工程基本资料 ................................................. 2 2.2建筑平面设计 ................................................. 2 2.3建筑剖面设计 ................................................. 4 2.4建筑立面设计 ................................................. 4 2.5建筑做法 ..................................................... 4 2.6材料选用 ..................................................... 5 3结构布置 ........................................................... 6

3.1柱网布置 ..................................................... 6 3.2框架结构承重方案的选择 ....................................... 6 3.3框架结构的计算简图 ........................................... 6 3.4梁、柱截面尺寸的初步确定 ..................................... 7

3.4.1梁截面初选 ............................................. 7 3.4.2柱子的截面尺寸 ......................................... 8 3.4.3初选楼板 ............................................... 9

4侧移刚度的计算 .................................................... 10

4.1梁线刚度的计算 .............................................. 10 4.2柱的线刚度计算 .............................................. 10 4.3结构计算简图 ................................................ 11 5荷载作用下内力计算 ................................................ 12

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5.1恒荷载标准值计算 ............................................ 12

5.1.1屋面及楼面的永荷载标准值 .............................. 12 5.1.2梁、柱自重 ............................................ 13 5.1.3外墙自重 .............................................. 14 5.1.4内墙自重 .............................................. 15 5.2恒载作用下框架的所受荷载 .................................... 15 5.3恒载作用下框架的内力计算 .................................... 18 6活荷载标准值计算 .................................................. 27

6.1活荷载标准值 ................................................ 27 6.2活载作用下框架所受荷载 ...................................... 27 6.3活载作用下框架的内力计算 .................................... 30 7风荷载作用 ........................................................ 37

7.1风荷载标准值 ................................................ 37 7.2风荷载作用下框架的内力计算 .................................. 38 7.3水平位移计算 ................................................ 44 8水平地震作用 ...................................................... 46

8.1梁自重计算 .................................................. 46 8.2柱自重计算 .................................................. 46 8.3门窗自重计算 ................................................ 46 8.4墙体自重计算 ................................................ 47 8.5板自重计算（楼屋面恒载计算） ................................ 48 8.6楼屋面活载计算 .............................................. 48 8.7各层重力荷载代表值汇总 ...................................... 48 9基本自振周期的计算 ................................................ 50

9.1结构刚度计算 ................................................ 50

9.1.1框架梁的惯性矩及线刚度 ................................ 50 9.1.2框架柱的惯性矩及线刚度 ................................ 50 9.1.3框架柱的抗推刚度 ...................................... 50 9.2自振周期T1的计算 ........................................... 52

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10水平地震作用计算（地震作用标准值计算） ........................... 53

10.1水平地震作用影响系数 ....................................... 53 10.2水平地震作用标准值 ......................................... 53 10.3框架侧移验算 ............................................... 54 10.4框架剪力标准值 ............................................. 55 11水平地震作用下框架内力计算 ....................................... 57

11.1根据柱剪力及反弯点高度计算柱端弯矩 ......................... 57 11.2计算梁端弯矩及梁剪力 ....................................... 58 11.3根据梁端剪力计算柱轴力 ..................................... 58 11.4绘制内力图 ................................................. 59 12荷载作用效应组合 ................................................. 61

12.1 竖向荷载作用下的基本组合 ................................... 62 12.2 水平地震作用效应与竖向荷载作用效应的基本组合 ............... 66

12.2.1水平地震作用下的梁端及跨中内力的基本组合 ............. 66 12.2.2水平地震作用下的柱端内力的基本组合 ................... 69

13截面设计 ......................................................... 72

13.1 框架梁 ..................................................... 72

13.1.1框架梁正截面设计 ..................................... 72 13.1.2框架梁斜截面设计 ..................................... 76 13.2 框架柱 ..................................................... 78

13.2.1轴压比验算 ........................................... 78 13.2.2正截面受弯承载力计算 ................................. 78 13.2.3斜截面受剪承载力计算 ................................. 81

14楼面构件及楼梯设计 ............................................... 84

14.1楼板配筋计算 ............................................... 84

14.1.1荷载设计值 ........................................... 84 14.1.2内力计算 ............................................. 85 14.2次梁计算 ................................................... 87

14.2.1荷载计算 ............................................. 87

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14.2.2弯矩及配筋计算 ....................................... 87 14.2.3剪力及配筋计算 ....................................... 89 14.3楼梯计算 ................................................... 89

14.3.1楼梯段设计 ........................................... 89 14.3.2楼梯配筋计算 ......................................... 90 14.3.3平台板计算 ........................................... 94

15基础的设计 ....................................................... 96

15.1基本资料 ................................................... 96 15.2 A轴基础计算 ............................................... 97

15.2.1示意图 ............................................... 97 15.2.2计算信息 ............................................. 97 15.2.3计算参数 ............................................. 99 15.2.4计算作用在基础底部弯矩值 ............................. 99 15.2.5验算地基承载力 ....................................... 99 15.2.6基础冲切验算 ........................................ 101 15.2.7柱下基础的局部受压验算 .............................. 104 15.2.8基础受弯计算 ........................................ 104 15.2.9计算配筋 ............................................ 106 15.3 B轴基础计算 .............................................. 108

15.3.1示意图 .............................................. 108 15.3.2计算信息 ............................................ 108 15.3.3计算参数 ............................................ 109 15.3.4计算作用在基础底部弯矩值 ............................ 110 15.3.5验算地基承载力 ...................................... 110 15.3.6基础冲切验算 ........................................ 111 15.3.7柱下基础的局部受压验算 .............................. 114 15.3.8基础受弯计算 ........................................ 114 15.3.9计算配筋 ............................................ 116

结论 ............................................................... 119

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致 谢 ............................................................. 120 参考文献 ........................................................... 121

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北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）

1绪论

毕业设计作为大学结束时间的一个实践环节，有着其不可替代的地位所在，它的重要性和必要性将会很明显的体现在将来的实际工作当中，它是对我们大学期间所学知识的一次综合性和系统性的运用，要求我们做到知识的系统化、实际化，做到理论联系实际。

此次毕业设计我的做的课题为唐山市玉田县国税局办公楼，我要在设计过程中运用大学期间学到的各项知识，并利用EXCEL、CAD、天正建筑、天正结构、PKPM等相关软件进行计算，通过这个过程我不仅能学到设计相关的知识，还能了解框架结构的特点和设计方法等。这对我以后的工作学习有很大的帮助。可以培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。要养成搜集资料和查阅资料的以及分析资料的习惯，锻炼自我外文翻译能力， 毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养我们初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。

本工程为唐山市玉田县国税局办公楼，位于唐山市。主体为：钢筋混凝土框架结构，共五层，抗震设防烈度为8度，场地类别为Ⅱ类场地。基本风压：

?0?0.40k?/m2、基本雪压：s0?0.35k?/m2。屋盖、楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

依据建筑设计规范要求，贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则，充分考虑影响设计的各种因素，设计合理可行的建筑结构方案，包括确定层高，构件尺寸，柱网布置，房间布置等。在建筑方案设计的基础上，选取正确合理的结构形式、结构体系和结构布置。进而计算在竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，通过内力组合，选取最不利工况计算框架梁、柱配筋，绘制工程图纸，包括：主要建筑图、结构平面布置图，一榀框架配筋图等，整理结构计算书，形成较为完整的工程结构设计文件。

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2工程概况

2.1工程基本资料

唐山市玉田县国税局办公楼，拟建筑层数5层，建筑面积5063.4平方米，结构形式钢筋混凝土框架结构．建筑物所在地区抗震设防烈度为8度，抗震设防标准8度，Ⅱ类建筑场地，基本雪压0.35kPa，基本风压0.45kPa，建筑抗震设防分类：丙类，建筑安全等级二级，结构重要性系数：1.0，场地标准冻结深度：-0.7m，建筑耐火等级二级。

2.2建筑平面设计

（1）使用空间组合

本设计性质属于办公建筑性质，办公建筑应根据使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。办公建筑由办公室用房、公共用房、服务用房和设备用房等组成。将房间按使用的性质分类，分为主要使用部分，次要使用部分和交通联系部分。从而来合理地布置各个房间，同时在不影响安全保卫工作的基础上使其内外联系方便。

（2）房间使用面积、形状、大小的确定

办公建筑应根据使用要求、用地条件、结构选型等情况按建筑模数选择开间和进深，合理确定建筑平面，提高使用面积系数，并宜留有发展余地。

（3）门的大小及位置确定

办公室门洞口宽度不应小于1.00 m，高度不应小于2.10m；机要办公室、财务办公室、重要档案库、贵重仪表间和计算机中心的门应采取防盗措施，室内宜设防盗报警装置。根据人流的多少和搬进房间的家具、设备的大小取门宽为1000mm，高度取2100m，卫生间门宽为700mm，高取2100mm，开启方式朝房间内侧。门厅正门采用旋转门。

（4）窗的大小及位置确定

房间中窗的大小和位置的确定，主要是考虑道室内采光和通风的要求。 本次设计中，一般办公室及会议室的窗均采用断桥铝门窗，窗地比要求≥1：

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6，中、高级办公室窗宽均取为1800mm，高度度取为2100mm；普通办公室窗宽取为1500mm，窗高取为1800mm。经验算窗地比均符合要求，通风良好。厕所内开的窗采用不透光的材料，充分保证私密性。

（5）公共用房

公共用房宜包括会议室、公用厕所等。

会议室应符合下列要求：根据需要分小会议室和大会议室；小会议室可分散布置；小会议室面积为80平方米，大会议室面积为170平方米，大会议室应根据使用人数和桌椅设置情况确定使用面积，宜有扩声、放映、多媒体、投影、灯光控制等设施，并应有隔声、吸声和外窗遮光措施；大会议室所在层数、面积和安全出口的设置等应符合国家现行有关防火规范的要求；会议室应根据需要设置相应的贮藏及服务空间。本建筑在每层设立一个中会议室。

公用厕所应符合下列要求：对外的公用厕所应设供残疾人使用的专用设施；距离最远工作点不应大于50m；应设前室；公用厕所的门不宜直接开向办公用房、门厅、电梯厅等主要公共空间；宜有天然采光、通风；条件不允许时，应有机械通风措施；卫生洁具数量应符合现行行业标准《城市公共厕所设计标准》CJJ14的规定。

（6）水平交通联系部分：走廊，过道，连廊。

该部分的主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。考虑到柱的截面尺寸和基础布置，取走道宽3m。

（7）楼梯

楼梯各部分尺寸的确定及在建筑中的位置应满足民用建筑设计通则和建筑防火的要求。墙面至扶手中心线或扶手中心线之间的水平距离即楼梯梯段宽度除应符合防火规范的规定外，供日常主要交通用的楼梯的梯段宽度应根据建筑物使用特征，按每股人流为0.55+(0～0.15)m的人流股数确定，并不应少于两股人流。0～0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多的场所应取上限值。

本设计中设置了2个双跑防火楼梯，楼梯的位置在规范上有明确的规定。房门距最近的楼梯口的距离与防火等级和建筑类型有关，一般最大为30m。两跑楼梯间留有空隙，称为楼梯井。楼梯井100mm，可以供消防水管穿过。楼梯的梯段宽度

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根据建筑使用者的多少确定，每人需占有一定的疏散宽度，而且梯段宽度应大于1.1m，本设计为1.78m。

（8）交通联系枢纽──门厅

门厅是建筑物主要出入口处的内外过渡，人流集散的交通枢纽，起着转换方向，与走道、楼梯或其他房间联系等作用。门厅内可附设传达、收发、会客、服务、问讯、展示等功能房间(场所)。根据使用要求也可设商务中心、咖啡厅、警卫室、衣帽间、电话间等；楼梯应满足防火疏散的要求；严寒和寒冷地区的门厅应设门斗或其他防寒设施；有中庭空间的门厅应组织好人流交通，并应满足现行国家防火规范规定的防火疏散要求。在对称布局中，常将交通枢纽布置在整个建筑居中的部位。人员密集的公共建筑门厅，一般采用外开门或弹簧门。

因为门厅是整个建筑的中心枢纽，同时也是接待来访人员办理手续或等候的地方，所以在出入口的门厅设置发票室、警卫值班室等，才能使其具备人流疏散通畅、使用方便的效果。

2.3建筑剖面设计

为了充分反映出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系而需要进行剖面设计，其主要任务是确定建筑物各部分应有的高度，建筑物的层数及建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构构造关系等。本设计所剖切部位为最左侧楼梯间。

2.4建筑立面设计

立面图反映的是建筑四周的外部形象，立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑选型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。

2.5建筑做法

（1）屋面做法：

1) 保护层：30厚C20细石混凝土保护层

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2) 防水层：三毡四油防水层 3) 找平层：20厚水泥砂浆找平 4) 找坡层：30厚水泥焦渣找2％坡 5) 保温层：120厚水泥蛭石 6) 结构层：150厚钢筋混凝土板

7) 面层：15厚混合砂浆刷乳胶漆 （2）楼面做法：

1) 瓷砖地面

2) 现浇150厚钢筋混凝土板 3) 抹灰层：10厚混和砂浆

4) 面层：15厚混合砂浆刷乳胶漆

（3）内墙做法：

1）刷乳胶涂料二度

2）5厚1：3：3水泥石灰砂浆粉面； 3）15厚1：1：6水泥石灰砂浆打底； 4）240厚混凝土空心小砌块 （6）外墙做法

1）外墙面砖

2）8厚1：2水泥砂浆抹面（含防水剂） 3）12厚1：3水泥砂浆打底（含防水剂） 4）240厚加气混凝土砌块

2.6材料选用

混凝土：采用C30。 墙体均采用240空心砖。 钢筋: HRB400 ，fy=360 N/mm2

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3结构布置

根据建筑的使用功能要求，工程采用混凝土框架结构，楼板、屋盖、楼梯均采用钢筋混凝土现浇。

3.1柱网布置

标准层柱网布置图3.1所示：

图3.1 标准层柱网布置图

3.2框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重。

3.3框架结构的计算简图

框架结构的计算单元如图所示，取③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，故框架梁等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高距室外地坪高为0.500m，室内外高差为0.600m，底层层高为3.600m，故底层柱高为4.700m。

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其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.600m。

框架结构的计算单元简图3.2、3.3所示：

图3.2 框架结构的计算单元平面图

图3.3 计算单元立面示意图

3.4梁、柱截面尺寸的初步确定

3.4.1梁截面初选

主梁的截面尺寸按(114～18)l进行估算，次梁的截尺寸按(118～112)l进行估算。一层到五层梁板柱均采用C30的混凝土，其设计强度为：

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