结 构 设 计毕业 设 计2011年*月题 目：某股份责任有限公司 办公楼一 专 业：土木工程 学 号：*** 班 级：***级本科 姓 名： ***目录第一章工程资料 (3)第二章结构布置 (3)第一节框架布置要求 (3)第二节构件截面尺寸确定 (4)第三章荷载计算 (5)第一节面荷载标准值 (5)第二节线荷载标准值 (5)第三节风荷载计算 (7)第四节地震荷载计算 (7)第四章PKPM设计 (13)第一节PMCAD框架计算结果简图 (13)第二节LTCAD楼梯钢筋计算书 (13)第五章基础设计 (16)第一节常用的基础 (17)第二节基础选型 (17)第三节基础计算 (17)附录 (22)参考文献 (33)第一章工程资料按给定的办公楼建筑施工图进行结构设计和施工组织设计。

拟建办公楼位于某市市郊，层楼四层，气象及自然条件如下：1、主导风向：夏季东南风，冬季东北风；2、最大基本风压：0.75kN/㎡；3、温度：最热平均温度290C；4、相对湿度：最热平均80%；5、平均年总降水量1300mm。

第二章结构布置结构布置是结构设计的一个十分重要的步骤，其内容包括：结构体系的选择、框架布置、变形缝设计以及构件截面尺寸的确定等。

本建筑为办公楼，共4层，建筑造型简洁，本着“满足使用要求，受力合理，技术上可行，尽可能达到综合经济技术指标先进”的原则，结合地基环境，综合考虑技术经济条件和建筑艺术的要求，参考以上结构体系的优缺点，本建筑宜使用框架结构体系。

第一节框架布置要求框架结构是由梁和柱连接而成的。

梁柱交接处的框架节点通常为刚接，有时也将部分节点做成铰接或半铰接。

柱底一般为固定支座，必要时也设计成铰支座。

为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直，框架柱宜纵横对齐、上下对称，梁柱轴线宜在同一竖向平面内。

框架结构柱网布置应满足以下要求：（1）满足生产工艺的要求。

在多层办公楼设计中，生产工艺的要求是厂房平面设计的主要依据，建筑平面布置主要有内廊式、统间式、大宽式等几种。

与此相应，柱网布置方式可以分为内廊式、等跨式、对称不等跨式等几种；（2）满足建筑平面布置的要求。

在旅馆、办公楼等民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般常将柱子设在纵横建筑隔墙交叉点上，以尽量减少柱子对建筑使用功能的影响。

柱网的尺寸还受梁跨度的限制，梁跨度一般在6～9米之间为宜；（3）满足结构受力合理。

多层框架主要承受竖向荷载。

柱网布置时，应考虑到结构在竖向荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用；（4）柱网布置应满足方便施工。

建筑设计及结构布置时应该考虑到施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。

承重框架的布置：一般情况下柱在两个方向均应由梁拉结，亦即沿房屋纵横方向均应布置梁系。

按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等几种。

框架体系多层房屋结构的平面布置宜简单、规则、对称、尽量减少偏心。

不能满足要求时，宁可划分成规整的小单元也不采用一个大块的复杂平面。

第二节构件截面尺寸确定一、柱截面估算确定为方便设计及施工，柱采用矩形截面。

截面尺寸按如下公式估算：AC≥ϕ.c fN式中AC——柱截面的有效面积；fc——混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为C30，fc=14.3MPa；ϕ——轴压比，取0.9；N——底层柱的轴力；N=αΑ×（12～16）kN/m由以上所述，柱的截面估算如下：（1）KZ1(B轴柱)尺寸估算：A=(1.8＋7.6/2)×3.8=21.09㎡N=1.5×21.09×4×16=2024.64 kNAC≥ϕ.c f N=2024.64×103/(14.3×0.9)=157314.68㎜2偏安全取值，故取b×h=400×500=200000㎜2（2）KZ2(C轴柱) 尺寸估算：A=3.8×3.8=14.44㎡N=1.5×14.44×4×16=1368 kNAC≥ϕ.c f N=1368×103/(14.3×0.9)=106293.71㎜2取b×h=400×500=200000㎜2二、梁截面的计算及确定根据规范的要求，一般情况下：（1）柱与柱之间设置框架梁（2）有墙体的地方一般设置梁，当板的跨度太大时设置次梁（不超过5m）（3）楼板有大洞的地方（洞口尺寸＞800mm）要布置次梁，当洞口小于300 时可不做处理，当洞口在300mm＜洞口尺寸＜800mm时做构造配筋（4）在二层结构布置图上洞口的尺寸为1200mm，大于800mm要布置次梁。

（5）梁截面尺寸估算如下：①框架梁:h=l0 /(12～8)，b=h(1/3～1/2)②悬臂梁:h=l0/6，③次梁:h=l0/(12～15），b =(1/2～1/3)h结合本工程的设计取梁截面尺寸：KL：h=l0 /(12～8)=7600/(12～8)=633～950㎜，取700㎜；b=h(1/3～1/2)=700(1/3～1/2)= 233～350㎜；取300㎜；LL：h=l0/(12～15)=3800/(12～15)= 450～360㎜；取500㎜；b =(1/2～1/3)h=(1/2～1/3)×500= 250～133㎜；取250㎜；三、楼板厚度本工程楼板既有双向板，也有单向板。

民用建筑楼板厚，一般双向板h b=l板/40=3800/40=95㎜,单向板h b=l板/45=2100/45=47㎜,综合本设计情况，考虑到屋面含有防水层和保温层，荷载较大，同时为方便设计和施工，统一取板厚h b=100㎜。

第三章荷载计算第一节面荷载标准值一、恒载标准值计算：（一）屋面恒载标准值40厚细石混凝土保护层 22×0.04=0.88 KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m230厚水泥砂浆找平层 20×0.03=0.6 KN/m2200厚水泥蛭石保温层 5×0.2=1.0KN/m2100厚钢筋混凝土板 0.1×25=2.5 KN/m2抹灰层 0.34 KN/m2合计： 5.72kN/m²（二）楼面的恒载标准值10厚水磨石面层 0.65kN/m²30厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 kN/m²100厚钢筋混凝土板 0.1×25=2.5 KN/m210厚板底抹灰 17×0.01=0.17 kN/m²合计： 3.92kN/m²二、活荷载值：1.除会议室、阅览室2.5KN/ m2、资料室、档案室为5.0KN/ m2,其余办公室均为2.0KN/m2；2.厕所、走廊：均取2.5 KN/m2；3.楼梯：考虑兼做消防用途，取3.5 KN/m2；4.屋面：上人屋面取2.0 KN/m2，楼梯屋面取0.7 KN/m2。

第二节线荷载标准值（一）二～四层楼面线荷载标准值○A轴梁上均布线荷载（墙重＋窗重）{墙容重×[柱距×(层高-砼梁高)-窗洞宽×窗洞高]+ 窗容重×窗洞宽×窗洞高}/柱距=梁上均布线荷载○B轴梁上均布线荷载（墙重＋窗重＋门重）{墙容重×[柱距×(层高-砼梁高)-窗洞宽×窗洞高—门洞宽×门洞高]+窗容重×窗洞宽×窗洞高+门容重×门洞宽×门洞高}/柱距○C轴梁上均布线荷载（墙重＋窗重）{墙容重×[柱距×(层高-砼梁高)-窗洞宽×窗洞高]+ 窗容重×窗洞宽×窗洞高}/柱距○1轴梁上均布线荷载（墙重）墙容重×(层高-砼梁高)○2～○15轴梁上均布线荷载（墙重）B-C 3.6×(4.2-0.7) =11.52 KN/m（二）屋面线荷载标准值15轴梁上均布线荷载（女儿墙重）○A＋○C＋○1＋○墙容重×女儿墙高=3.6×1.5=5.4 KN/m第三节 风荷载计算风压标准值计算公式为ω=βz ×μs ×μz ×ωoβz －z 高度处的风震系数；μs －风荷载体型系数；μz －风压高度变化系数；ωo －基本风压；该建筑为教学楼，地处南宁，设计使用年限为50年。

查《建筑结构荷载规范》2002-01-10得：基本风压：ω0=0.75kN/㎡。

因结构高度18.0m ＜30m ，可取βz=1.0；对于矩形平面，μs=1.3；μz 可查规范按柱顶标高确定。

将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，其中，A 为一榀框架各层节点上的受风面积，计算结果如图3-4所示：第四节 地震荷载计算一、楼层集中质量计算计算时假定楼层匀重，梁自重、活载以及上下半墙、柱自重之和集中于该楼层楼盖处。

（一）顶层荷载计算顶层面积：S ＝990㎡（1）柱自重： 30.40.5 1.825/40648KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰： 30.54 1.80.01817/4052.88KN m KN ⨯⨯⨯⨯⨯=小计： 700.88KN（2）外墙自重：面积： 282.1703815.18.18.16.138m =⨯⨯-⨯KN m KN 48.307/63.082.1703=⨯⨯抹灰： KN m KN 54.1042/17018.082.1703=⨯⨯⨯小计： 412.02kN（3）内墙自重：面积：⎭⎬⎫⎩⎨⎧=⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-KN 06.40220.13.028.1)3.03.3(25.13.03.0240.13.0378.1)6.06.6(KN m KN 47.482/62.006.4023=⨯⨯抹灰： KN m KN 06.2462/17018.006.4023=⨯⨯⨯小计： 728.53 kN（4）梁自重：31:0.700.3 6.05625/1638.3KL KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰：[]3(0.700.1)20.3 6.0560.01817/143.94KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯= KN m KN KL 75.78/25101.25.03.0:23=⨯⨯⨯⨯抹灰：[]KN m KN 07.7/17018.0101.23.02)1.05.0(3=⨯⨯⨯⨯+⨯-KN m KN L 73.382/25183.63.045.0:13=⨯⨯⨯⨯抹灰：[]KN m KN 70.34/17018.0183.63.02)1.045.0(3=⨯⨯⨯⨯+⨯- 小计： 2285.49 kN（5）女儿墙自重[]{⎩⎨⎧=⨯⨯⨯⨯++⨯+KN m KN 00.191/254.05.02)6.09.15(2)6.04.59(3 抹灰：⎩⎨⎧=⨯⨯⨯⨯⨯++⨯+KN m KN 38.232/17018.05.0]2)6.09.15(2)6.04.59[(3 小计： 214.38 kN（6）上半层门窗自重：A 轴线：KN m KN 77.618/45.08.115.12=⨯⨯⨯B 轴线：KN m KN m KN 62.1/2.05.13.012/2.00.13.022=⨯⨯+⨯⨯⨯C 轴线：KN m KN 84.014/2.00.13.02=⨯⨯⨯D 轴线：KN m KN m KN 15.162/45.02.115.116/45.08.115.122=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ 小计： 35.38 kN（7）屋面活载：KN m KN 75.123%5000.990/25.02=⨯⨯（8）屋面恒载：KN m KN 8.348400.990/52.32=⨯ 顶层屋面荷载总计：（二）标准层荷载计算（1）楼面荷载 KN m KN 05.3148)43.36.6990(/51.32=⨯⨯-⨯ 楼梯间 KN m KN 36.26123.36.6/62=⨯⨯⨯卫生间 KN m KN 48.15123.36.6/48.32=⨯⨯活载：走廊 KN m KN 48.2004.597.2/5.2%502=⨯⨯⨯ 楼梯间 KN m KN 45.5423.36.6/5.2%502=⨯⨯⨯⨯ 其它 KN m KN 42.778)4.597.223.36.6900(/2%502=⨯-⨯⨯-⨯⨯ 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 30.40.5 3.625/401296KN m KN ⨯⨯⨯⨯= 抹灰： 30.44 3.60.01817/40105.75KN m KN ⨯⨯⨯⨯⨯= 小计： 1401.75 kN（3）梁自重：31:0.700.3 6.05625/1638.3KL KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰：3[(0.700.1)20.3] 6.0560.01817/143.94KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯= 32:0.20.5 2.11025/78.75KL KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰：3[(0.50.1)20.2] 2.1100.01817/7.07KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯= L1: KN m KN 73.382/25183.63.045.03=⨯⨯⨯⨯抹灰：3[(0.500.1)20.2] 6.3180.01817/34.70KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯= 小计： 2285.49 kN（4）外墙自重：面积：236624.12.1360.28.16.36.138m =⨯⨯-⨯⨯-⨯KN m KN 8.658/63.03663=⨯⨯抹灰：KN m KN 00.2242/17018.03663=⨯⨯⨯小计： 882.8 kN（5）内墙自重：面积：⎩⎨⎧=⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-KN32.76320.11.226.3)2.03.3(25.11.2240.11.27.36.3)6.06.6(KN m KN 98.915/62.032.7633=⨯⨯抹灰：KN m KN 15.4672/17018.032.7633=⨯⨯⨯小计： 1383.13 kN（6）上半层门窗自重：A 轴线：KN m KN 16.2918/45.08.10.22=⨯⨯⨯B 轴线：KN m KN m KN 3.62/2.05.11.212/2.00.11.222=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ 1/B 轴线：KN m KN 88.514/2.00.11.22=⨯⨯⨯C 轴线：KN m KN m KN 08.282/45.02.10.216/45.08.10.222=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯ 小计： 69.42 kN标准层荷载总计： 10615.94KN（三）底层荷载计算（1）楼面荷载 KN m KN 05.3148)43.36.6990(/51.32=⨯⨯-⨯ 楼梯间 KN m KN 36.26123.36.6/62=⨯⨯⨯卫生间 KN m KN 48.15123.36.6/48.32=⨯⨯活载：走廊 KN m KN 48.2004.597.2/5.2%502=⨯⨯⨯ 楼梯间 KN m KN 45.5423.36.6/5.2%502=⨯⨯⨯⨯ 其它 KN m KN 42.778)4.597.223.36.6900(/2%502=⨯-⨯⨯-⨯⨯ 小计： 4594.35 kN（2）柱自重： 30.40.5 5.225/4018726KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰： 30.44 5.20.01817/40152.76KN m KN ⨯⨯⨯⨯⨯= 小计： 2024.76 kN（3）梁自重：31:0.700.3 6.05625/1638.3KL KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰：3[(0.700.1)20.3] 6.0560.01817/143.94KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯=KN m KN KL 75.78/25101.25.03.0:23=⨯⨯⨯⨯抹灰：KN m KN 07.7/17018.0101.2]3.02)1.05.0[(3=⨯⨯⨯⨯+⨯- L1: 30.500.2 6.31825/382.73KN m KN ⨯⨯⨯⨯=抹灰：3[(0.500.1)20.2] 6.3180.01817/34.70KN m KN -⨯+⨯⨯⨯⨯= 小计： 2285.49 kN （4）外墙自重： 面积：a 上层：294.18525.18.1388.185.08.16.138m =⨯⨯-⨯⨯-⨯b 下层：⎩⎨⎧=⨯⨯-⨯⨯-⨯-⨯-⨯-⨯⨯-⨯221.22824.12.1248.195.15.11.135.10.65.165.295.16.26.138m KN m KN 47.7453.0/6)21.22894.185(3=⨯⨯+抹灰： KN m KN 46.2532/17018.0)21.22894.185(3=⨯⨯⨯+ 小计： 998.93 kN （5）内墙自重： 面积：a 上层：⎩⎨⎧=⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-256.35820.18.128.1)2.03.3(25.18.1240.18.1378.1)6.06.6(m b 下层：⎩⎨⎧=⨯⨯-⨯⨯-+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-KN 92.56620.11.126.2)2.03.3(25.11.1240.11.1376.2)6.06.6(KN m KN 58.11102.0/6)92.56656.358(3=⨯⨯+抹灰： KN m KN 39.5662/17018.0)92.56656.358(3=⨯⨯⨯+ 小计： 1676.97 kN （6）上半层门窗自重：外墙：a 上层：KN m KN 59.28/45.0)25.18.1388.185.0(2=⨯⨯⨯+⨯⨯b 下层：⎪⎩⎪⎨⎧=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯KN m KN m KN m KN m KN m KN m KN 44.762/45.04.12.1/45.0248.195.1/2.05.11.1/2.035.1/45.00.65.1/45.065.295.1222222内墙：a 上层：⎩⎨⎧=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯KN m KN m KN m KN 44.10/2.020.18.1/2.025.18.1/2.0240.18.1222 b 下层：⎩⎨⎧=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯KN m KN m KN m KN 28.5/2.020.11.1/2.025.11.1/2.0190.11.1222 小计： 120.75 kN 底层荷载总计：11701.25KN各层重力荷载代表值二、横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期，顶点位移是求结构基频的一种近似方法。