政府行政办公楼毕业设计

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1 工程设计概况

1.1工程介绍

本办公楼是XX政府行政办公楼，市XX路与XX路交叉口，设计为六层室六层框架填充墙结构内设计标高±0.000，室外高差0.600m, 建筑面积约6300 m2，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗材料及洞口大小详见建筑图中的门窗表。 1.2工程地质气候资料 1.2.1 地质条件

经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类土，表层为耕植土，厚度0.5—0.7m，其下为粉质粘土，塑性指数为10.5，液性指数为0.25。地形平坦，地貌单一，地层结构稳定，主要是第四季冲积原因形成的沉积物。上部为新近堆积物，本地区适合建造各种类型及规模的建（构）筑物。地基承载力特征值为80Kpa，自然容量为2.7克/cm3 。设防烈度为7度。 1.2.2 气候条件

属北温带大陆性季风气候，冬季严寒，夏季炎热，温度升降迅速。历年最大冻结深度为35cm，基本雪压为0.4KN/ m2，历年平均湿度为66%，历年最大绝对湿度为41毫巴。历年平均风速为2.49m/sec，历年最大风速为36.9m/sec，历年盛行风向为：冬季多北风，西北风；夏季多南风，东南风。基本风压为0.45KN/ m2。历年平均降雨量为606.1mm，历年最大降雨量为1182.2mm。 1.3建筑荷载:

上人屋面 2.0 KN/ m2 不上人屋面 0.5 KN/ m2 厕所 2.0 KN/ m2办公室 2.0 KN/ m2 楼梯间 3.5 KN/ m2

填充墙 19KN/m3 钢筋混凝土 25KN/m3 水刷石墙面 0.5KN/㎡贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡水泥砂浆20KN/m3 铝合金门 0.4KN/㎡水磨石地面 0.65KN/

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㎡. 水磨石地面，10mm面层，20mm水泥砂浆打底。120mm钢筋混凝土板，15厚天棚水泥砂浆抹灰，吊顶棚。

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2 初步设计及侧移刚度计算

2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定

本办公楼采用柱距为5800×6000的柱网，层高取4.2m，本办公楼的柱网布置图如下图所示：

图2.1柱网布置图

2.1.1 初估截面尺寸

1、取柱：b×h=600mm×600mm 2、梁，梁编号如下图：

L1: h=(1/12～1/8)×3000=250～375 取h=400mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×400=133～200 取b=250mm L2: h=(1/12～1/8)×6000=500～750 取h=700mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×700=233～350 取b=300mm L3: h=(1/12～1/8)×2800=230～350 取h=350mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×450=130～225 取b=250mm L4: h=(1/12～1/8)×5800=480～725 取h=700mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×700=233～35 0 取b=300mm L5: h=(1/12～1/8)×8600=716～1075 取h=750mm

b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×750=250～375 取b=400mm

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图2.2梁布置示意图

2.1.2 梁的计算跨度

框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：

图2.3梁的计算跨度

2.1.3 柱高度

底层柱 h=4.2m（不考虑基础）其他层 h=3.6m

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图2.4横向框架计算简图及柱编号

2.2荷载计算 2.2.1 屋面均布恒载

二毡三油防水层 0.35 kN/ m2 冷底子有热玛蹄脂 0.05 kN/ m2 20mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 ×20=0.4 kN/ m2 100～140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)×7/2=0.84 kN/ m2 120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN/ m2 15mm厚纸筋石灰抹底 0.015×16=0.24 kN/ m2 共计 4.88 kN/ m2 屋面恒载标准值为：

（52+0.24）×（6×2+2.4+0.24）×4.88=3732.20 kN 2.2.2 楼面均布恒载按楼面做法逐项计算

25厚水泥砂浆找平 0.025×20=0.05 kN/ m2 120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12×25=2 kN/ m2 15厚纸筋石灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/ m2

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共计 3.29kN/ m2 2.2.3 楼面恒载标准值为：

（52+0.24）×（6×2+2.4+0.24）×3.29=2477.93kN 2.2.3 屋面均布活载

计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载： 0.2×（52+0.24）×（6×2+2.4+0.24）=152.95 kN 2.2.4 楼面均布活荷载

楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为22.0KN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/ m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活荷为2.5 kN/ m2。楼面均布活荷载标准值为：

2.5×（52+0.24）×（6×2+2.4+0.24）=1911.98 kN 2.3梁柱自重

L1： b×h=0.25m ×0.4m 长度3.0m

每根重量 0.4×3.0×25×（0.02×2+0.25）=3.48kN 根数 4×6=24根

L2： b×h=0.7m×0.3m 长度6.0m

每根重量 0.7×6×25×（0.02×2+0.3）=35..7kN 根数 14×2×6=168根

L3： b×h=0.25m×0.45m 长度2.8m

每根重量 0.45×2.8×25×（0.02×2+0.25）=7.83 kN 根数 14×6=84根

L4： b×h=0.3m×0.7m 长度5.8m

每根重量 0.7×5.8×25×（0.02×2+0.3）=34.51kN 根数 10×4×6=240根

L5： b×h=0.4m×0.75m 长度8.6m

每根重量 0.75×8.6×25×（0.02×2+0.4）=70.95 kN

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根数 4×6=24根

Z1：截面 0.6×0.6 m2 长度4.2m 每根重量（0.6+0.02×2）2×4.2×25=43.01 kN 根数 14×4=56根

Z2：截面 0.6×0.6 m2 长度3.6m 每根重量（0.6+0.02×2）2×3.6×25=36.86 kN 根数 14×4×5=280根

表2.1梁柱自重

梁（柱）编号 L1 L2 L3 L4 L5 Z1 Z2 截面（m2）长度（m）根数 0.25×0.4 0.3×0.7 0.25×0.45 0.3×0.7 0.4×0.75 0.6×0.6 0.6×0.6 3.0 6.0 2.4 5.8 8.6 4.2 3.6 24 168 84 240 24 56 280 每根重量（kN） 3.48 35.4 7.83 34.51 70.95 43.01 36.86 2.4横向刚度计算 2.4.1 梁柱线刚度计算

表2.2横梁线刚度i b的计算

Ec N/mm2 3.0×104 3.0×104 3.0×104 3.0×104 3.0×104 b×h mm×mm 300×700 250×450 300×700 400×750 250×400 I0 mm4 8.58×109 1.3×109 8.58×109 l mm 6000 2800 5800 EcI0/l N·mm 4.44×1010 2.03×1010 4.28×1010 4.44×1010 1.73×1010 1.5EcI0/l N·mm 6.66×1010 3.04×1010 6.43×1010 6.66×1010 2.60×1010 2EcI0/l N·mm 8.88×1010 4.06×1010 8.56×1010 8.88×1010 3.46×1010 10.50×109 8600 1.90×109 3000 第页共

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表2.3柱线刚度i c的计算：I=bh3/12

层次 hc （mm） 1层 2——6层 Ec （N/mm） 600×600 600×600 10.8×1010 10.8×1010 7.71×1010 9×1010 2b×h Ic EcIc/hc （N·mm）（mm×mm）（mm4） 4200 3.0×104 3600 3.0×104 2.4.2 各层横向侧移刚度计算 (D值法) 底层

边架边柱（4根） K=0.86

αc=(0.5+K)/(2+K)=0.48 Di1=αc×12×ic/h2

=0.86×12×7.71×1010/42002 =18945

边框架中柱（24根） K=3.38/12.77=0.266 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.338 Di2=αc×12×ic/h2

=0.338×12×12.77×1010/42002 =22684

中框架边柱（24根） K=（2.5+3.38）/12.77=0.460 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.390 Di3=αc×12×ic/h2

=0.390×12×12.77×1010/42002 =28646

中框架中柱（4根）

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K=（3.34+4.5）/12.77=0.614 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.426 Di4=αc×12×ic/h2

=0.426×12×12.77×1010/42002 =26435

∑D1=18945×4+22684×24+28646×24+26435×4 =836872

二至六层

边框架边柱（4根） K=（3.34+3.38）/12.77=0.526 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.406 Di5=αc×12×ic/h2

=0.406×12×12.77×1010/42002 =35270

边框架中柱（24根） K=3.34/12.77=0.262 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.337 Di6=αc×12×ic/h2

=0.337×12×12.77×1010/42002 =29275

中框架中柱（24根） K=4.5×2/（12.4×2）=0.363 αc=K/(2+K)=0.154 Di1=αc×12×ic/h2

=0.154×12×12.4×1010/42002 =12990

中框架中柱（4根） K=3.38×2/（12.4×2）=0.273 αc=K/(2+K)=0.120

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Di2=αc×12×ic/h2

=0.120×12×12.4×1010/42002 =10122 =20245

∑D2=35270×4+29275×24+12990×24+20245×4 =530236

由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：

表2.4

层次 1 2 530236 3 530236 4 530236 5 530236 6 530236 ∑D（ 836872 iN/mm）∑D1/∑D2=836872/530236>0.7，故该框架为规则框架。

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3 重力荷载代表值的计算

3.1资料准备

查《荷载规范》可取：屋面永久荷载标准值（上人）

30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/m2 三毡四油防水层 0.4 KN/m2

20厚矿渣水泥找平层 14.5×0.02=0.29 KN/m2 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75 KN/m2 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2 （二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层）合计 5.35 KN/m2 1-3层楼面：

水磨石地面 0.65 KN/m2

120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2 合计 3.90 KN/m2 屋面及楼面可变荷载标准值：

上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m2 楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2 屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.0×0.2=0.2 KN/m2

（式中ur为屋面积雪分布系数）梁柱密度25 KN/m2

蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m3

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图3.1活荷载

图3.2恒荷载

3.2重力荷载代表值的计算 3.2.1 第一层计算 1、梁，柱计算

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表3.1梁柱计算

净跨类别（mm）横梁纵梁 2800 6000 3000 5800 8600 计算高度类别（mm）柱 4200 600×600 25 1.764 14 43.01 620.14 （mm）（mm） 250×450 300×700 250×400 300×700 400×750 截面截面密度体积数量 (根) 14 28 4 40 4 数量 (根) 单重（KN） 7.83` 35.7 3.48 34.5 70.95 单重总重（KN）（KN）总重（KN） 109.62 999.6 13.92 1380 283.8 (KN/m3) （m3） 25 25 25 25 25 密度31.17 1.17 1.17 1.17 1.17 体积 3（KN/m）（m） 2、内外填充墙重的计算

横墙：

墙厚200mm，计算长度6000mm，计算高度4200-600=3600mm。单跨体积：0.20×6.0×3.6=4.32m3 单跨重量：4.32×5.5=23.76KN 数量：18 总重：23.76×18=427.68KN 厕所横墙：

墙厚200mm，计算长度6000-2000=4000mm，计算高度4200-600=3600mm。体积：0.20×4.0×3.6=2.883m3 重量：2.883×5.5=15.84KN

横墙总重：427.68+15.84=443.52KN 纵墙：

外墙：单个体积：[（5.8×3.6）-（1.8×2.1×2）] ×0.20=2.664 m3 数量：1

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总重：2.664×1×5.5=14.652KN

厕所外纵墙：体积：5.8×3.6-（1.8×2.1×2）×0.20=2.664 总重：2.664×5.5=14.652KN

楼梯间外纵墙：体积：8.6×3.6-（2.7×2.1×2）=19.62 m3

总重19.62×5.5=107.91KN 体积：3.0×3.6-1.2×2.4=7.92 总重:7.92×5.5=43.56

内纵墙：单个体积：(5.8×3.6-1.2×2.1×2) ×0.20=3.168m3 单个重量：3.168×5.5=17.42KN

数量：2

总重：17042×2=34.85KN

厕所纵墙：单个体积：0.20×（3.6-0.12）×4.93=4.1175m3 单个重量：4.1175×5.5=22.6463KN 数量：2

总重：22.6463×2=45.29KN

正门纵墙：总重：（3.6×8.6-3.3×3.6）×0.20×5.5=.20.99KN

纵墙总重：14.652+14.652+107.91+34.85+43.56+906.84+45.29+20.99

=1188.74KN

窗户计算：（钢框玻璃窗）：楼梯间窗：

尺寸：2100 mm×2700 mm 自重：0.4KN/m2 数量：2

重量：2.1×2.7×0.4×2=4.536 KN 办公室窗户：

尺寸：1800mm×2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：2

重量：1.8×2.1×0.4×2=3.024KN

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总重：23.04+3.024=26.06KN 门重计算：

木门：尺寸：1200mm×2100mm=2.52 KN 自重：0.15KN/m2= 数量：2

重量：1.2×2.1×0.15×2=0.756KN 尺寸：900mm×2100mm 自重：0.15 KN/m2 数量：2

重量：0.9×2.1×0.15×2=0.567 玻璃门：尺寸：3300mm×3600mm 自重：0.4KN/m2 数量：1

重量：3.6×3.3×0.4×1=4.752KN 尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.4 KN/m2 数量：2

重量：1.2×2.4×0.4×2=2.31KN

总重：1.728+0.567+25.92+10.08=38.295KN 楼板恒载、活载计算：（楼梯间按楼板计算）：面积：46.76×14+115.63+30.24=786.24m2 恒载：3.95×786.24=3105.648KN 活载：2.0×786.24=1572.48KN

由以上计算可知，一层重力荷载代表值为 G1=G 恒+0.5×G活

=（497.25+38.25）×1.05+（819+63）×1.05+151.05+463.589+1317.0466+41.832 +15.24+（3105.648+1572.48）×0.5 =9682.74KN

注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。

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3.2.2 第二层 1、梁、柱

横梁：300mm×700mm 29.25KN×28根=819.0KN 纵梁： 819+63=882KN 柱：

表3.2

计算高度类别（mm）柱 3600 （mm） 600×600 截面密度体积数量（根） 56 单重（KN） 43.04 总重（KN） 2408.56 （KN/m3）（m3） 25 1.52 内外填充墙重的计算：横墙总重：463.5895KN 纵墙：

比较第二层纵墙与第一层的区别有：大厅设置，一层有玻璃门，

比较异同后，可得第二层纵墙总重为：

1317.0466+（3.0×6.55-2×1.8×2.1）×0.24×5.5-3.9+（1.5×6.55-1.5×1.2）×0.24×5.5+（1.5×3.55-1.5×1.2）×0.24×5.5 =1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653 =1344.3514KN

窗户计算（铝合金玻璃窗）：

木门：尺寸：1200mm×2100mm=2.52 KN 自重：0.15KN/m2= 数量：2

重量：1.2×2.1×0.15×2=0.756KN 尺寸：900mm×2100mm 自重：0.15 KN/m2 数量：2

重量：0.9×2.1×0.15×2=0.567

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玻璃门：尺寸：3300mm×3600mm 自重：0.4KN/m2 数量：1

重量：3.6×3.3×0.4×1=4.752KN 尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.4 KN/m2 数量：2

重量：1.2×2.4×0.4×2=2.31KN

总重：1.728+0.567+25.92+10.08=38.295KN 楼梯间窗：尺寸：2100 mm×2700 mm 自重：0.4KN/m2 数量：2

重量：2.1×2.7×0.4×2=4.536 KN

办公室窗户尺寸：尺寸：1800mm×2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：2

重量：1.8×2.1×0.4×2=3.024KN 总重：23.04+3.024=26.06K 门重计算：

木门：尺寸：1200mm×2100mm=2.52 KN 自重：0.15KN/m2= 数量：2

重量：1.2×2.1×0.15×2=0.756KN 尺寸：900mm×2100mm 自重：0.15 KN/m2 数量：2

重量：0.9×2.1×0.15×2=0.567 玻璃门：尺寸：3300mm×3600mm 自重：0.4KN/m2

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数量：1

重量：3.6×3.3×0.4×1=4.752KN 尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.4 KN/m2 数量：2

重量：1.2×2.4×0.4×2=2.31KN

总重：1.728+0.56+25.92+10.08=38.25KN 楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：面积：786.24+11.16×6.96=862.85m2 恒载：3.95×862.85=3408.26KN 活载：2.0×862.85=1725.70KN

由以上计算可知，二层重力荷载代表值为 G2=G 恒+0.5×G活

=（526.5+38.25）×1.05+882×11.05+463.5895+1344.3514+46.368+11.772+（3408.26+1725.70）×0.5 =9934.672KN

注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。 3.2.3 第三层，第四层,第五层计算

比较其与第二层的异同，可得三—五层重力荷载代表值为： G3-4=9910.1918-10.593-4.653+（3.0×10.1-2×1.2×2.4）×0.24×5.5 =9957.841KN

3.2.4 顶端重力荷载代表值的计算

横梁：29.25×2=58.5KN 纵梁：15.75×2=31.5KN 柱：38.025×4=152.1KN 横墙：25.74×2=51.48KN

纵墙：（3.0×3.6 -1.2×2.4）×0.24×5.5+（3.0×3.6-1.8×2.1）×0.24×5.5

=20.24KN

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木门：1.2×2.4×0.15=0.43KN 窗：1.8×2.1×0.4=1.512KN 楼板恒载、活载计算：面积：5.8×6=34.8m2 恒载：34.8×5.35=186.18KN 活载：34.8×2.0=60.48KN 雪载：30.24×0.2=6.96KN

由以上计算可知，顶端重力荷载代表值为 G5=G 恒+0.5×G活

=58.5+31.5+51.48+19.32+152.1+0.43+1.512+186.18+60.48+6.96 ×0.5 =564.98KN

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示：

；图3.3

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4荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

4.1横向自振周期的计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。所有位移的单位为毫米 Floor : 层号 Tower : 塔号

Jmax : 最大位移对应的节点号 JmaxD : 最大层间位移对应的节点号 Max-(Z) : 节点的最大竖向位移 h : 层高

Max-(X)，Max-(Y) : X,Y方向的节点最大位移 Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 Ave-Dx ，Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移 Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值 Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h，Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角 X-Disp，Y-Disp，Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移 === 工况 1 === X 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h

6 1 321 6.56 6.53 3600.

321 0.54 0.54 1/6611.

5 1 272 6.06 6.04 3600.

272 0.87 0.86 h 1.00 1.01 1.00 1.00

( 1)N= -1250. Mx= -57. My= 8. Asyt= 884. ( 1)N= -1250. Mx= -28. My= -8. Asxb= 884. ( 1)N= -1250. Mx= -28. My= -8. Asyb= 884.

( 1)N= -1250. Vx= -4. Vy= 24. Asvx= 131. Asvx0= 0. ( 1)N= -1250. Vx= -4. Vy= 24. Asvy= 131. Asvy0= 0. ---------------------------------------------------------------------------- N-C= 14 ( 1)B×H(mm)= 600× 600