四川大学锦城学院行政办公楼设计（方案二）毕业论文
2020-06-04 20:34:08
摘 要
本次设计题目为四川大学锦城学院行政办公楼设计。首先根据要求进行建筑设计，确定轴网，划定功能区布置，使用CAD画出建筑图。根据建筑图进行结构设计。结构设计首先确定计算简图，采用D值法和弯矩分配法算出结构内力，从而进行荷载组合，得到各个位置的不利荷载。并根据不利荷载进行梁柱配筋。在框架整体配筋完成后，进行楼梯，楼板和基础进行设计。同时，利用计算机进行验算，通过对比PKPM软件算得的结果，使本课题计算更加准确。
关键词：土木工程；框架结构；混凝土；结构设计
Abstract:
This design topic of chengdu of sichuan university administrative office building design.First of all, according to the requirement of building design, determine the shaft net, delimit the functional area is decorated, draw the building drawing by CAD.According to construction drawing for structural design.Structure calculation diagram, first determine the D value method and bending moment distribution method to calculate the structural internal force, thus to load combination, get the location of the unfavorable load.And according to the unfavorable load beam reinforcement.After completion of the overall reinforcement, the frame of the stairs, floor and foundation to carry on the design.At the same time, using the computer to check, through comparing the result of the PKPM software to calculate, make this topic more accurate calculation.
Key words：Civil engineering; frame structure; concrete; structure design
设计资料
工程概况
本工程为实际应用课题，工程位于成都市高新西区，为四川大学锦城学院行政办公楼设计（方案二）。建筑场地长宽约长建筑场地长宽约长48m 宽13.5m，建筑面积约2600m2，底层层高3.6 m、其余层层高高均为3.3m，室内外高差0.45m。本工程建筑层数为四层，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，框架抗震等级为三级，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7 度(基本地震加速度为 0.10 g) ，地震分组为第三组。
工程地质资料
1、经勘察查明，根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为3层，各土层描述如下：
①素填土：褐灰色，稍湿，松散～稍密，成分以粉土为主，混少量植物根系，为新近堆积。该层土场地普遍分布，约0.5m厚。
②松散卵石：卵石含量50～55%，分布均匀性差，排列十分混乱，且完全不接触，卵石粒径多为20～60mm。
③稍密卵石：卵石粒径20～70mm，个别最大粒径大于90mm，卵石分布较均匀，含量55～60%，大部分不接触。
④密实卵石：卵石粒径多为20～100mm，最大粒径大于200mm，卵石骨架含量为70%～80%，呈交错排列，完全接触。
2、基础型式及持力层：本工程采用柱下独立基础；基础持力层位于第3层稍密卵石，地基承载力特征值 Fak=320KPa
3、本工程地下水埋深为10米左右，地下水对钢筋混凝土结构不具侵蚀性。
4、建筑场地类别:Ⅱ类（特征周期0.35s）
第二章 确定计算简图
2.1 计算简图
本工程取③轴线横向框架为研究对象，三跨的计算跨度分别为l=5400mm、2700mm、5400mm，采用柱下独立基础，置于第二层黏土层中。计算简图如下。
2.2 梁截面尺寸确定
1、框架柱：600mm*600mm
2、梁：横向框架梁AB，CD跨250mm*500mm，BC跨250mm*500mm；次梁 250mm*500mm，纵向框架梁300mm*600mm
3、板厚取100mm
2.3 材料强度等级
梁选用C30混凝土，柱选用C30混凝土，根据地基基础设计规范，基础选用C30，垫层选用C10。
纵向受力纵筋选择HRB400；水平钢筋以及构造钢筋和板筋选用HRB400
第三章. 框架荷载计算
3.1 一榀框架简图及框架梁柱相对线刚度计算
根据教材以及规范，框架结构计算高度下部为基础顶部，因此，柱计算高度为基础埋深、室内外高差和首层层高之和。根据建筑立面图，本工程室内外高差为-0.45m，根据地基规范，基础最小埋深需不小于于0.5m，故初定基础埋深为1.5m，故基础顶至0.000高度为0.95m，首层层高为3.60m,故首层柱计算长度为4.55m。二层以上由于以梁板进行划分，故层高即为相应计算高度。
框架结构梁和板为现浇结构，整体性较好，根据课本及规范条文说明，对于两侧有楼板相连梁其刚度应适当放大，I=2I0，对于单侧楼板的框架梁，如边跨以及开洞框架梁，I=1.5I0(I0为无翼缘梁截面惯性矩，)。
求解梁线刚度：
求解柱线刚度：
以底层柱作为刚度基本单位，将其他构件刚度进行换算，计算所有构件相对线刚度：
计算简图
3.2 恒载标准值计算
1)屋面
2) 楼面一
标准层外纵墙自重。
对窗户自身重量进行计算：
对窗外（即扣除窗户部分）墙体重量进行计算：
对保温层重量进行计算：
对粉刷层重量进行计算：
外纵墙自重=窗户 保温层 墙体 粉刷=30.37 9.22 13.76 1.46=54.81kN。
对门重量进行计算：
对门外（即扣除门框范围的面积）墙体重量进行计算：
对墙体粉刷重量进行计算：
32.93 0.63 10=43.56kN
3.3 活荷载标准值计算
屋面荷载(不上人) 0.5 kN/m2
普通楼面 2 kN/m2
走廊 2.5 kN/m2
3.4 竖向荷载内力计算
框架结构中，楼盖作用是承受楼面荷载，并将楼面荷载传递到梁上，然后梁将荷载传递到柱，柱传递到基础上。同时，楼盖水平刚度无限大，可将水平荷载传递到抗侧力构件即柱上。因此。楼盖是框架结构形成整体空间效应必不可少的部分。
楼盖通常由梁板组成，四边支撑的板，根据长宽比不同，计算方式不同：
（1）当长边与短边宽带之比小于或等于2时，应按双向板计算；
（2）当长边与短边宽带之比大于2，但小于3时，宜按双向板计算；
（3）当长边与短边宽带之比大于3或等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计算。
单、双向板的分类，是根据四边支撑条件得出的，根据上述情况，对楼板进行荷载计算。
3.4.1.恒载标准值计算。
屋面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
楼面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
9.058 2.5 0.16 4.87 1.9=18.488kN/m
屋面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
楼面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
屋面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
楼面层:
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
9.058 2.5 0.16 4.87 1.9=18.488kN/m
顶层
女儿墙重量标准值计算：
kN/m
板荷载通过板块分隔传递给框架梁:
女儿墙自重：
标准层
楼面板荷载通过板块分隔传递给框架梁:
p4=54.81kN
顶层
标准层
内纵墙自重：
p4=43.56kN
顶层
标准层
内纵墙自重：
p4=43.56kN
顶层
kN/m
标准层
外纵墙自重：
p4=54.81kN。
D
3.4.2活载计算
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
顶层
标准层
顶层
标准层
顶层
标准层
顶层
标准层
3.5 风荷载内力计算
3.5.1 风荷载标准值计算
风荷载是水平荷载，垂直作用于建筑表面，风荷载与建设地点的基本风压、建筑物的风荷载体形系数、风压作用高度变化系数、风振系数等因素，由于风荷载时整体作用于建筑表面，风荷载计算时，将面上荷载简化为集中荷载，荷载作用于楼板处。
所以ζ=1.14
ν= 0.46
楼层 | βz | μs | z(m) | μz | ω0(kN/m2) | A(m2) | Wk(kN) |
4 | 1 | 1.30 | 13.95 | 1.10 | 0.30 | 15.30 | 6.56 |
3 | 1 | 1.30 | 10.65 | 1.00 | 0.30 | 19.80 | 7.72 |
2 | 1 | 1.30 | 7.35 | 1.00 | 0.30 | 19.80 | 7.72 |
1 | 1 | 1.30 | 4.05 | 1.00 | 0.30 | 22.05 | 8.60 |
3.5.2风荷载作用下的位移验算
(1).侧移刚度D
柱侧向刚度计算公式如下,对于一般层：
对于底层：
第1层侧向刚度计算:
A轴柱侧向刚度：
B轴柱：
C轴柱：
D轴柱：
第2层侧向刚度计算:
A轴柱侧向刚度：
B轴柱：
C轴柱：
D轴柱：
第3层侧向刚度计算:
A轴柱侧向刚度：
B轴柱：
C轴柱：
D轴柱：
第4层侧向刚度计算:
A轴柱侧向刚度：
B轴柱：
C轴柱：
D轴柱：
Dj | 第A轴 | 第B轴 | 第C轴 | 第D轴 | ∑Dj |
1层 | 15684.68 | 21876.00 | 21876.00 | 15684.68 | 75121.36 |
2层 | 14064.61 | 33538.69 | 33538.69 | 14064.61 | 95206.60 |
3层 | 14064.61 | 33538.69 | 33538.69 | 14064.61 | 95206.60 |
4层 | 14064.61 | 33538.69 | 33538.69 | 14064.61 | 95206.60 |
侧向位移
弯曲位移和剪切位移
楼层 | Wk/kN | Vj/kN | ∑D(kN/m) | △uj/m | △uj/h |
4 | 6.56 | 6.56 | 95206.60 | 0.0001 | 0.0000 |
3 | 7.72 | 14.28 | 95206.60 | 0.0001 | 0.0000 |
2 | 7.72 | 22.00 | 95206.60 | 0.0002 | 0.0001 |
1 | 8.60 | 30.60 | 75121.36 | 0.0004 | 0.0001 |
| u=∑△uj=0m |
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第四章 非地震作用框架内力计算
结构上的荷载按类型可以分为永久、可变和偶然荷载。永久荷载通常包括结构构件、围护构件、面层及装饰等。可变荷载通常包含活荷载、雪荷载和风荷载。荷载有四种代表值，即标准值、组合值、频遇值和准永久值。综上所述，框架结构上的荷载，通常由永久荷载中的结构自重、可变荷载中的活荷载、风荷载和雪荷载组成，对于抗震设防的地区，还需要考虑地震作用
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