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1、华侨大学海汇高层办公楼设计前 言本次毕业设计是10层框架剪力墙结构体系，框架剪力墙结构是高层建筑最最常用的结构体系之一。它兼有框架布置灵活、延性好以及剪力墙刚度大、抗震能力强的特点，两者结合共同工作能互相取长补短，是一种绞理想的匹配。这种共同工作的原理和特点，是高层建筑设计和施工的工程技术人员必须掌握的基本知识。设计此结构体系力求平面结构布置对称，剪力墙布置均匀落地。在设计过程中，框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的作用，可以满足抵抗水平和竖向荷载。本次设计选用框架剪力墙结构体系，目的是培养综
2、合运用所学的基础知识和专业知识，提高分析和解决土建工程设计实际问题的能力。设计过程分为建筑扩初部分与结构部分，根据建筑结构荷载规范（GB500092012），高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32010），建筑抗震设计规范（GB500112010），混凝土结构设计规范（GB500102010），等规范设计，同时灵活地根据实际情况来设计。此次毕业设计的收获的不仅是巩固基础知识和专业理论，同时也为今后的专业学习打下了牢固的基础，对今后的工作必定有非常大的帮助。限于个人水平，疏误之处希老师和同学指正。目录1、毕业设计任务书. 1一、毕业设计（论文）的目的.1二、毕业设计（论文）任务的内容和要求.12
3、、建筑设计概述.6一、总平面设计.6二、平面设计.6三、剖面设计.6四、立面设计.6五、建筑构造设计.73、结构设计基本资料.74、结构布置与选型.85、结构基本截面尺寸估算及截面几何特征.95.1 结构基本截面尺寸估算.9一、框架柱截面尺寸估算.9二、框架梁截面尺寸估算.10三、剪力墙截面估算.10四、 板截面估算.105.2 各截面几何特征的计算.11一、剪力墙几何特征及刚度计算.11二、连梁的约束刚度.125.3总框架的抗推刚度计算.135.4 体系的刚度特征值.176、水平荷载计算.186.1竖向荷载标准值计算.18一、 楼盖竖向荷载计算.18二、梁、柱、剪力墙的自重.18三、内外围护
4、墙自重.206.2 横向水平地震作用.20一、重力荷载代表值计算.20二、横向水平地震作用计算.246.3 横向风荷载.267、框架剪力墙水平荷载作用协同工作.297.1 横向水平地震作用下的内力与位移.29一、由值及荷载类型查图表计算总内力.29二、位移计算.30三、总框架剪力的调整.31四、内力分配.317.2 横向风荷载内力与位移.34一、由值及荷载类型查图表计算总内力.34二、位移计算.35三、内力分配.367.3 框架梁、柱弯矩计算.387.4 框架梁剪力、柱轴力计算.498、重力荷载作用下框架和剪力墙内力计算.538.1 框架内力计算.53一、计算单元.53二、计算简图.53三、内
5、力计算.558.2 剪力墙内力计算.90一、计算单元.901、毕业设计任务书一、毕业设计（论文）的目的学生在教师扩展指导和综合训练下，经毕业设计环节独立完成工程项目设计。通过毕业设计，培养学生综合运用所学的基础知识和专业知识，提高分析和解决土建工程设计实际问题的能力；培养学生树立理论联系实际，勤奋、认真、严谨、求实的科学作风，建立土建工程技术人员必备的建筑、结构、施工和经济的全局观念，拓宽专业知识面；培养学生调查研究、查阅资料、应用规范、选用图集和综合分析的能力；提高学生综合素质、工程实践能力和创新能力。具体如下： 熟悉高层办公楼建筑设计的原则、方法和步骤，初步掌握建筑总平面图布置，平、立、剖
6、面图建筑扩初设计的方法。 掌握框架剪力墙体系框架和剪力墙的布置原则与方法，掌握框架剪力墙协同工作计算、结构内力分析、构件截面设计、结构构造处理以及基础设计的方法，学会编制结构计算书。 掌握用工程图表达设计意图，以及建筑扩初图与结构施工图绘制的技能。 二、毕业设计（论文）任务的内容和要求1、设计依据和内容（1）工程概况：本工程为某开放城市拟建的出租商用办公楼，底层提供大楼管理、出租店面及快餐部，二层以上提供办公场所出租给外商或内地商业办事机构。建筑总面积900012000m2,层数控制在主体11层左右，建筑高度40米。建筑场地见附图。首层：设门厅、楼梯、电梯间、问询处、大楼管理处、卫生间，并设有
7、快餐部和可供出租的店面等。标准层：电梯、楼梯间、卫生间、配电房；办公室、会议室，面积要求能灵活分隔以便出租。屋顶层：设咖啡茶座、康乐活动、屋顶花园。另：总平图上要留出停车场地。建筑设计应考虑无障碍设计。（2）气象资料：常年主导风向为东南风，基本风压为0.8kN/m2，年最高温度39C，最低温度4C。（3）地质水文资料：建筑物所处的场地土为类土，地下水位高度为地面下4.5m左右，地下水为无浸蚀性的一般水，地质情况见附表。（4）建筑物场地处于地震区，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，所属的设计地震分组为第二组。（5）建筑材料：混凝土为C20C50，钢筋为HRB400、HRB50
8、0、HPB300、HRB335。2、 应完成的设计工作量（1）结构计算书编制：内容包括：1）设计说明书：内容包括工程概况，设计依据，设计条件，建筑与结构方案概述，主要技术经济指标，结构材料选用及要求，主要内外装修材料及做法，图集选用，施工要求等。2）二层结构一个完整区段的楼板、次梁内力计算及配筋；3）框架剪力墙在水平荷载作用下的协同工作计算；4）竖向荷载作用下一榀框架、一片剪力墙的内力分析；5）一榀框架、一片剪力墙的内力组合及截面设计（一榀框架取底层、中间某层、顶层，一片剪力墙取底层、中间某层、顶层）；5）一个标准段楼梯计算及配筋；6）桩基础计算：包括单桩、承台、拉梁及群桩布置等。（3）图纸绘
9、制1）建筑扩初图：绘制A1图纸4张或4张以上。内容主要包括： 建筑设计说明及门窗表：建筑设计说明包括工程概况，设计依据，内外装修材料及做法，技术经济指标如建筑占地面积、用地面积、总建筑面积、容积率、建筑密度、绿地率，图集选用等。 总平面图(1:500)：包括道路、停车、建筑组群布置、绿化和环境设计； 平面图(1:100)：包括底层平面、标准层平面和屋顶平面图； 立面图(1:100)：包括主立面和背立面； 剖面图(1:100)： 12个，门厅、楼梯间必剖。2）结构施工图：A1 图纸5张或5张以上，内容包括： 结构设计总说明：内容包括工程概况及总则，设计依据，基础，材料选用及要求，抗震构造及施工要
10、求，后浇带，现浇结构尺寸允许偏差及检验方法，结构中间验收，施工监测，其他等； 二层结构平面布置图及一个完整区段的楼板配筋图（可合并绘制）(1:100)； 顶层屋盖结构平面布置图(1:100)； 二层结构一个完整区段的次梁配筋图； 一榀框架配筋及节点详图； 一片剪力墙配筋及节点详图； 一个标准段楼梯结构详图楼梯结构平面图（含平台板配筋）及梯段板、平台梁配筋图； 基础平面图(1:100)及桩基础、承台、拉梁详图（可合并绘制）。184附表 地基土的物理力学性质指标表层次土层名称土层厚度（m）含水量（）（%）密度（）（t/m3）孔隙比（e）饱和度（）液限（）(%)塑限（）(%)粘聚力（c）(kPa)内
11、摩擦角（）（度）压缩系数（）()桩极限侧阻力标准值(kPa)桩极限端阻力标准值(kPa)杂填土1.0311.800.869233.520.610160.08粘土1.6341.830.719440.119.819120.40淤泥1.1621.671.599748.127.61031.18淤泥质粘土1.3411.711.219842.224.01290.78粉质粘土3.6331.910.639542.228.616150.31强风化花岗岩905000华侨大学 海汇高层办公楼设计附图：高层办公楼地形图3、主要参考文献：（1）现代办公楼设计；（2）高层建筑设计；（3）办公建筑设计规范（JGJ 6720
12、06）；（4）建筑设计防火规范（GB 500162014）；（5）房屋建筑制图统一标准（GB/ T 500012010）；（6）建筑结构荷载规范（GB 500092012）；（7）混凝土结构设计规范（GB 500102010）；（8）建筑抗震设计规范（GB 500112010）；（9）建筑地基基础设计规范（GB 500072011）；（10）高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32010）；（11）建筑结构制图标准（GB/ T 501052010）；（12）各种设计手册及资料集。4.毕业设计（论文）进度计划：时间从2015年3月9日至6月12日，共14周起讫日期工作内容第12周建筑方案、建筑扩
13、初设计及建筑扩初图绘制第3周结构布置与构件选型 第4周楼板、次梁内力计算及配筋第56周水平荷载作用下框架剪力墙协同工作计算第78周垂直荷载作用下框架、剪力墙内力分析第910周框架、剪力墙内力组合及截面设计第11周楼梯计算及配筋、基础计算及配筋第12-13周结构施工图绘制第13周周五 17:00之前提交毕业设计文件（包括计算书、设计图纸）第14周毕业设计文件批改学生改图毕业设计答辩2、建筑设计概述一、总平面设计海汇高层办公楼位于某开放城市，坐北朝南，主导风向为东南风。该办公楼处主干道，交通方便；周围有一定的现代建筑物及商业区，考虑周围环境，与周围环境相协调，城市管网供水供电。建成后的办公楼将有完
14、善的配套设施、公共停车场以及一定的绿化面积，满足建筑各项技术要求。二、平面设计设计思路是从建筑功能上出发，从总体布局到局部的原则去把握整个设计。建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分组合关系以及各部分房间的具体设计。1、本次毕业设计为高层办公楼，为满足办公楼特点，在建筑方案上选择大跨度的轴网以及大开间大进深的店面。在标准层设计上，满足办公楼的空间灵活性从办公室的分割上主次之分以及空间大小之分。走廊的宽度采用3.5m 左右。防烟楼梯间、电梯遵照高层民用建筑设计防火规范的要求。2、交通组织及防火设计，本办公楼建筑总高度为36.75m6m，消防电梯与楼梯共用前室面积为2.74.8=12.96m10m
15、满足要求，其他尺寸根据防火要求均满足，具体尺寸参照平面图。3、柱网的布置。按照每间办公室的布置以及走廊的布置确定，X方向为6m+6m+8m+6m+6m，Y方向为6m+6m+8m+6m+6m。柱网的布置做到整齐划一、对称，以利于构件的统一化。4、本办公楼一层设门厅、楼梯、电梯间、问询处、大楼管理处、卫生间，并设有快餐部和可供出租的店面；标准层设电梯、楼梯间、卫生间、配电房。屋顶层设咖啡茶座、康乐活动、屋顶花园等。三、剖面设计剖面设计目的是确定建筑物竖向各空间的组合关系、空间的形状和尺寸、建筑层数等。建筑层高底层为3.9m，标准层均为3.6m，室内外高差为0.45m，电梯机房的空间高度及其相对高程
16、应根据所选电梯型号的说明书确定。四、立面设计立面设计目的是在紧密结合平面、剖面的内部空间组合、外部环境及在满足建筑使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的规律进行的。五、建筑构造设计建筑构造设计是建筑设计的重要组成部分，是建筑平、立、剖设计的继续和深入，也是结构设计和建筑施工的重要依据。外墙：高层建筑结构多为框架和剪力墙承重，外墙只起围护的作用。各种轻质砌块（加气混凝土砌块，200mm）目的：轻质、保温、隔热。外侧加砌瓷砖墙面目的：为避免墙体受水，影响墙体隔热、保温性能。内墙：（除剪力墙外）根据使用要求，楼梯间、防烟前室、电梯间墙应有足够的防火性能；办公室墙具有必要的隔声性能；卫生间
17、应有放水防潮性能等。初选：加气混凝土砌块（200mm）。高层建筑女儿墙一般为较高（1.2m），为了保证其稳定，需在上端设钢筋混凝土圈梁且与主体结构有可靠的拉结。楼梯的设计也要满足高层民用建筑设计防火规范的要求，采用bh=300mm150mm。楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足要求。3、结构设计基本资料1、工程概况：总建筑高度为36.75m,共10层，底层为3.9m，二至十层均为3.6m，室内外高差为0.450m。2、主导风向：常年主导风向为东南风，基本风压为0.8kN/m2，年最高温度39C，最低温度4C。3、地质水文资料：建筑物所处的场地土为类土，地下水位高度为地面下4.5m 左右，地下水为无浸
18、蚀性的一般水，地质情况见附表。4、建筑物场地处于地震区，抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0.15g，所属的设计地震分组为第二组。5、建筑材料：混凝土：1-3层柱及剪力墙采用C40，其余全部为C30；钢筋：受力钢筋采用热轧HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300；墙体：内外墙除剪力墙外均采用200mm加气混凝土砌块；门窗：铝合金玻璃门窗、实木门。6、设计年限：50年。4、结构布置与选型经过对该建筑的建筑高度、建筑造型、抗震要求等因素综合考虑后，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。1、屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，刚性屋面。2、楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖。3、楼梯结构：采用
19、现浇钢筋混凝土板式楼梯。4、电梯间：采用框架结构。结构布置：柱采用大柱网，大开间布置，满足办公楼功能及其布置。结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构，平面布置如图5-1所示：图5-1 标准层结构平面布置5 结构基本截面尺寸估算及截面几何特征5.1 结构基本截面尺寸估算一、框架柱截面尺寸估算因为建筑总高度41.75m，大于24m，小于60m，设防烈度为7度，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）6.1.2,确定框架的抗震等级为三级，剪力墙的抗震等级为二级，按经验确定楼面荷载为12-18KN/，,则柱子截面尺寸可按其轴压比限值确定为，柱轴力标准值：其中：水平力作用对轴力的放大系
20、数，一般取1.01.3；竖向荷载作用下柱轴力标准值；柱承受楼层数；验算柱子的承荷面积；每平方米楼面的折算总重量，一般取1218kN/m。1-3层柱子及剪力墙混凝土强度等级用C40， 其上为C30；梁、板及其他构件砼强度等级为C30。表5.1-1 各层柱估算表柱位最大承荷面积（）层号 mm选用尺寸（mmmm）中柱491层1.110491510/(0.919.1)=0.470.6867007004层1.16491510/(0.914.3)=0.4110.646506506层1.14491510/(0.914.3)=0.2740.523600600边柱211层1.310211510/(0.919.1
21、)=0.240.4886006004层1.36211510/(0.914.3)=0.190.445505506层1.34491510/(0.914.3)=0.130.36500500表5.1-2 柱截面取值表层号116104513边柱500500550550600600中柱600600600600650650700700砼等级C30C30C30C40二、框架梁截面尺寸估算1、横向框架梁按经验公式估算：最大计算跨度： 梁截面高度：，h取650mm；梁宽度： ，b取300mm；取：bh=300650mm。 2、纵向框架梁截面尺寸同横向框架梁。3、次梁截面估算取跨度最大的计算： 梁截面高度 h取45
22、0mm；梁宽度 b取200mm；跨度非常小的取bh=200300mm。三、剪力墙截面估算根据建筑抗震设计规范（GB500112010）6.5.1，抗震墙的厚度不应小于160mm且不宜小于层高1/20，底部加强部位的抗震墙不应小于200mm，且不应小于层高的1/16，前2层为底部加强部位。剪力墙截面厚度取值如下： 1层， 厚度取350mm；2层， 厚度取250mm； 310层，厚度取200mm。四、 板截面估算根据混凝土结构设计规范（GB50010-2010）9.1.2.2规定，民用建筑单向板厚度不低于60mm，双向板不低于80mm，为考虑预埋管道，因此本次设计板厚均采用100mm。5.2 各截
23、面几何特征的计算一、剪力墙几何特征及刚度计算1、剪力墙类型的判别剪力墙W1无洞口，为整体墙。2、剪力墙几何特性 如图5.2-1 第12层 墙体厚度300mm，边柱600600mm，中柱700700mm，有效翼缘宽度=min（0.35+120.35，37.85/10） =3.785mm ， 图5.2-1截面形心以及惯性矩 同理可以得到其他层剪力墙的几何特性，列于表5.2-1 表5.2-1 各层剪力墙几何特性表层号/10.496.11.8033.1750.360.31.1150.1752.39318.92320.496.11.2883.1750.360.30.6630.1252.59615.271
24、30.496.11.0303.1750.360.30.4000.1002.81012.955450.4236.11.0453.1630.3030.2750.4100.1002.75512.0536100.366.11.0603.150.250.250.4200.1002.69811.2153、剪力墙刚度计算 剪力墙混凝土强度等级与柱相同表5.2-2剪力墙刚度计算表层号砼等级剪切不均匀系数等效抗弯刚度1C403.2518.92361.5002.09057.7132C403.2515.27149.6302.17546.2053C403.2512.98542.1052.21439.03745C303
25、.012.05336.1582.08633.727610C303.011.21533.6441.97231.558W1等效抗弯刚度按高度加权平均有:N/m二、连梁的约束刚度横向上的连梁，有四根，计算简图如图5.2-1 图5.2-1 框架剪力墙计算简图 图5.2-213层 ， 连梁刚度： 连梁线刚度：则连梁的约束弯矩各楼层连梁约束弯矩计算列于表5.2-3.表5.2-3 各楼层连梁约束弯矩计算表层号墙形心/m中柱高度/m/m/mkNm12.3930.73.895 9.707 0.401 5.813 0.074 154.7922.5960.73.692 9.504 0.388 5.813 0.074
26、 147.0332.8100.73.478 9.290 0.374 5.813 0.074 139.06452.7550.653.508 9.345 0.375 5.838 0.073 139.096102.6980.63.540 9.402 0.376 5.863 0.072 139.20整个体系连梁平均弯矩 5.3总框架的抗推刚度计算框架梁计算跨度计算：框架梁按弹性计算，按高规确定，取两柱中心线间距离作为计算跨度。考虑到楼板与梁现浇，楼板相当于梁的翼缘，梁的截面抗弯刚度比矩形梁增大，宜考虑梁受压翼缘的有利影响。因此，对于边跨梁的抗弯刚度取1.5倍矩形梁抗弯刚度，中垮取2.0倍。横向框架梁刚
27、度计算结果列于表5.3-1中。表5.3-1 横向框架梁刚度计算表位置跨度m截面mm边跨中跨AB、BCDE、EF60.30.650.006870.01035.1490.01376.866CD80.30.650.006870.01033.8620.01725.149注：C30混凝土横向框架中柱柱线刚度计算表列于表5.3-2中。表5.3-2 横向框架中柱刚度计算表层号截面(mm)计算高度(m)6-100.60.63.60.010894-50.650.653.60.014912.3962-30.70.73.60.0218.06315.4511.932注：C30混凝土，C40混凝土横向框架边柱柱线刚度计
28、算表列于表5.3-2中。表5.3-2 横向框架角柱、边柱刚度计算表层号截面(mm)计算高度(m)6-100.50.53.60.00524.344-50.550.553.60.00766.3552-30.60.63.60.01089.7515.456.44注：C30混凝土，C40混凝土横向框架边柱抗推刚度计算列于表5-3-3中。表5-3-3横向框架边柱抗推刚度计算表层号层高、轴边柱、轴边柱、轴边柱06.8665.1495.1495.1493.862根数C/kN根数C/kN根数C/kN103.64.341.5820.442425.562.3730.543431.402.0760.509429.47
29、93.64.341.5820.442425.562.3730.543431.402.0760.509429.4783.64.341.5820.442425.562.3730.543431.402.0760.509429.4773.64.341.5820.442425.562.3730.543431.402.0760.509429.4763.64.341.5820.442425.562.3730.543431.402.0760.509429.4753.66.3551.0800.351429.721.6200.448437.931.4180.415435.1543.66.3551.0800.351
30、429.721.6200.448437.931.4180.415435.1533.69.750.7040.260433.851.0560.346444.930.9240.316441.0923.69.750.7040.260433.851.0560.346444.930.9240.316441.0915.456.441.0660.511428.971.5990.583433.081.3990.559431.69注：标准层底层表5-3-4横向框架角、中柱抗推刚度计算表层号层高角柱、轴中柱、轴中柱05.1496.8666.8666.8665.149根数C/kN根数C/kN根数C/kN103.64.
31、341.1860.372421.5591.5260.433451.931.3350.400896.0793.64.341.1860.372421.5591.5260.433451.931.3350.400896.0783.64.341.1860.372421.5591.5260.433451.931.3350.400896.0773.64.341.1860.372421.5591.5260.433451.931.3350.400896.0763.64.341.1860.372421.5591.5260.433451.931.3350.400896.0753.66.3550.8100.288424.4312.3961.1080.356458.910.9690.3268107.9143.66.3550.8100.288424.4312.3961.1080.356458.910.9690.3268107.9133.69.750.5280.209427.1618.0630.7600.275466.330.6650.2508120.2223.69.750.5280.209427.1618.0630.760