毕业设计说明书
石家庄市信诚商务中心建筑结构设计
专业土木工程专业
学生崔曙东
指导教师高天宝
河北工程大学土木工程学院
2010年5月30日
摘要
用十三周的时间完成一项毕业设计，时间虽有些仓促，但此设计过程中我们收获颇丰，受益匪浅。我们此次设计的题目是石家庄市诚信商务中心建筑结构设计，此办公楼位于石家庄新石南路南侧，税务学校对面，是商业办公综合楼，包括：商店，办公室。总建筑面积：6500m左右。
工程设计的内容包括：建筑设计，结构设计两部分，它们之间有分工，又相互密切配合。在设计过程中我们严格按照设计步骤进行。首先熟悉设计任务书，根据每个人对设计任务书的理解做出一套自己的方案，然后小组内进行比较，根据功能，结构布置，立面效果等方面的比较，取长补短，确定一套较适宜的方案，然后根据此方案每人选取一榀框架，进行框架内力与配筋计算以及板配筋和楼梯配筋计算，最后要进行罕遇地震作用下的结构薄弱层验算，这些作为计算书的主要内容。完成计算后，采用PKPM软件进行了整个工程的建模与结构的配筋计算。最后进入建筑施工图，结构施工图的绘制阶段，在绘图过程中我熟练了CAD中各个命令的用法，掌握了建筑土与结构图的绘制。
再此设计过程中，我全面分析了设计的整个过程，能够系统独立的完成整个设计，为以后走上工作岗位奠定了坚实的基础。在此我也感谢各位老师在设计过程中给予的细心指导和全面帮助，最后祝各位老师工作顺利，万事如意！
Abstract
With 13 weeks to complete a graduation project, although some time to rush, but this design process, we had a productive session and benefit. Our topic is the design integrity of the business center of Shijiazhuang city building structural design, this new office is located in Shijiazhuang, south of Stone Road, opposite the school tax, is a commercial office complex building, including: shops, offices. Total floor area: 6500m or so.
Engineering design include: architectural design, structural design, both of the division of labor between them, but also closely interrelated. In the design process, we strictly in accordance with the design steps. First of all, familiar with the design plan, design tasks according to each person a written understanding Zuochu own program, and then group for comparison, function, structure and layout, elevation effects comparisons, each other, determine the appropriate set of Jiao program, and then select one based on this program each Pin frameworks, as well as internal force and reinforcing plate reinforcement and reinforcement calculation of the stairs, and finally to be under severe earthquake checking the structure of the weak layer, the calculation of these books main content. After completion of calculation, using PKPM software modeling and the whole project and the structure of Reinforcement. Finally enter the building construction plans, structural mapping phase of construction, skilled in drawing process I had the use of CAD in various command, control soil and the structure of architectural mapping.
Then this design process, I design a comprehensive analysis of the whole process can be system independent completion of the design, go to work for the future laid a solid foundation. I also thank the teachers in the design process for their careful and comprehensive guidance to help teachers work the last wish you every success!
目录
0绪论 (7)
1工程概况 (7)
2设计条件 (8)
2.1自然条件 (8)
2.2建筑轴线尺寸及层高 (8)
2.3装饰要求 (8)
2.4材料要求 (8)
3设计计算内容 (8)
3.1建筑设计 (8)
3.2结构设计 (8)
4毕业设计成果反映的内容 (9)
4.1设计说明书部分 (9)
4.2设计图纸部分 (9)
5结构布置及计算简图 (9)
5.1结构形式 (9)
5.2结构布置 (9)
5.3结构计算简图 (10)
6重力荷载计算 (10)
6.1荷载统计 (10)
6.2重力荷载代表值计算 (13)
7框架侧移刚度计算 (14)
8横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (16)
8.1横向自振周期计算 (16)
8.2水平地震作用下位移验算 (17)
8.3水平地震作用下框架内力计算 (17)
9竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (19)
9.1横向框架的内力计算 (19)
9.2荷载计算 (19)
9.3内力计算 (23)
9.4横向框架的内力组合 (25)
10截面设计 (27)
10.1框架梁 (28)
10.2框架柱 (29)
11楼板的配筋计算 (31)
11.1荷载统计 (31)
11.2材料 (31)
11.3板设计 (31)
12楼梯的配筋计算 (35)
12.1梯段板的设计 (36)
12.2截面设计 (36)
12.3平台板设计 (36)
12.4平台梁设计 (37)
13基础设计 (38)
13.1设计资料 (38)
13.2确定基础的高度和杯口尺寸 (38)
13.3确定基础底面尺寸 (38)
13.4验算基础高度 (38)
13.5基础底面配筋计算 (39)
14技术经济分析 (40)
14.1技术经济指标 (40)
14.2材料应用 (41)
14.3结构体系对比 (42)
鸣谢 (43)
参考文献 (43)
附录1任务书
附录2实习报告
附录3英文翻译
石家庄市信诚商务中心建筑结构设计
学生崔曙东指导老师高天宝
河北工程大学土木工程建筑工程方向
0绪论
根据设计任务书和总平面图提供的建筑场地的地质条件及所在地区的抗震烈度，确定出拟建建筑物的等级为三级，建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分，我们主要以结构设计为主。
建筑设计部分：考虑各种因素对建筑物的影响，采用了能够满足多方面使用要求，又比较经济，合理，美观，适用的方案。在设计过程中，满足了规范对教室的窗地比，隔音，安全出口，消防，节能等要求。
结构设计部分：分别从结构体系的选择，结构总体布置，屋盖的结构方案，基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。结构计算大致分为以下几个步骤：
构件布置：按建筑方案中的平，立，剖面设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁，柱截面。
荷载统计：在选截面的基础上，按从上到下的顺序进行，在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求出重力荷载代表值。
框架水平地震作用下侧移验算：先算出各构件的侧移刚度，在根据顶点位移法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力并考虑了顶点附加水平地震作用。
横向框架内力分析：分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载作用下的内力，用弯矩二次分配法计算梁端，柱端弯矩，剪力。
内力组合：对横向，活载及地震作用下横向框架的内力进行组合，找出最不利内力组合，作为对框架梁，柱进行截面设计，和配筋计算的依据。
板与次梁的设计：用弹性理论对板进行设计，求出板的配筋，次梁的配筋。
楼梯的设计与配筋计算。
基础设计：采用钢筋混凝土柱下独立基础进行设计。
设计成果：平面图两张，立面，及剖面各一张，楼梯剖面图，楼梯配筋图，楼梯详图各一张，楼，屋盖的结构布置，配筋图各一张，墙身大样图一张，建筑总说明及结构总说明等。计算机应用：使用了AUTO CAD,天正，PKPM软件及EXCL表格制作和WORD进行了排版设计。
在设计过程中我们严格按照现行建筑设计规范和现行结构设计规范进行设计，并取一榀框架进行内力计算，绘制建筑施工图和结构施工图，在设计的过程中我们还参考了有关的教材和图籍，房建，混凝土结构，抗震等，但是由于我们的水平有限和经验的缺乏，以及材料的不足，还有许多不合理之处，希望各位老师提出批评指正。
1、工程概况：
该工程位于石家庄新石南路南侧，税务学校对面，是商业办公综合楼，总建筑面积6500平方米。该楼的功能分为商店，办公室，会议室。
2、建筑设计：
2.1自然条件
⑴建筑场地地段情况，该场地地处平原地带。经分析，地基承载力特征值为110Kpa。
⑵基本风压：0.352 KN/m，地面粗糙度：B类。
⑶土壤：冻土深度0.6m。
⑷场地地基情况：Ⅲ类场地
⑸抗震设防烈度：抗震设防烈度为七度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。
2.2.建筑轴线尺寸及层高
1.层高：首层为3.6m，二到七层为3.3m。
2平面：商店面积（首层及二层）：2000m 2 ,办公面积（三到六层）：4000 m 2，卫生间及仓储面积：150－300 m 2。室内外高差0.45m
2.3装饰要求：
（1）内外墙采用粘土砖。
（2）走廊会议室教室计算机房顶用吸音板吊顶并满足声光要求。
（3）楼梯采用水磨石，扶手用不锈钢。
（4）卫生间地面采用防水做法，楼、地面、墙面用瓷砖
2.4材料情况
⑴混凝土：C20-C35。
⑵钢筋：采用HPB235和 HPB400。
⑶砌体：填充墙采用加气混凝土、女儿墙、砂浆采用M5、M10。
⑷基本材料结合当地实际情况。
⑸预制构件、配件采用本地生产的标准件。
3设计计算内容
全部毕业设计内容包括建筑设计部分和结构设计部分，以结构设计部分为重点，具体要求如下：
3.1建筑设计
3.1.1总平面图，建筑设计总说明及各部分做法。
3.1.2各平面图，立面图，剖面图。
3.1.3建筑构造节点详图，墙身剖面图。
3.1.4建筑设计说明书
内容包括：
设计任务简介，建筑方案设计。
平，立，剖面设计的说明，柱网尺寸的确定。
装修等材料及各部分做法说明。
主要建筑节点的构造。
门窗明细表。
技术经济分析。
引用的规范，图集。
3.2结构设计
3.2.1各层结构布置及剖面详图
3.2.2框架梁柱配筋图
3.2.3楼板配筋图
3.2.4结构设计说明与计算书
内容包括：
结构方案的确定
框架内力计算分析及抗震设计计算
框架梁柱的配筋计算
引用的规范，图集。
4毕业设计成果反映的内容
4.1设计说明书部分
4.1.1毕业设计任务与评语
4.1.2毕业设计说明书目录
4.1.3中文摘要
4.1.4英文摘要
4.1.5建筑设计说明书
4.1.6主要技术经济指标
4.1.7参考文献
4.2设计图纸部分
设计图纸包括建筑施工图和结构施工图。根据各小组的分工以及以上要求绘画至少6张A1图
5结构布置及计算简图
5.1结构形式：
楼层采用框架砼结构，基础采用柱下混凝土独立基础，基础的混凝土强度采用C30(f t=1.43N/mm2)，基梁钢筋采用HRB335级钢筋（f y=300N/mm2），箍筋及地板采用HPB235级钢筋(f y=210N/mm2)，垫层采用C10混凝土，垫层厚度为100mm。材料选用：钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335，板中钢筋和箍筋采用HPB235；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335。
混凝土：采用C30混凝土；
墙体：采用加气混凝土砌块，重度γ=5.5 kN/m3 ；
窗：铝合金窗，γ=0.35 kN/m3 ；
5.2结构布置：
因为框架刚度沿高度不宜突变，以免造成薄弱层。同一结构单元宜将框架梁设置在同一标高处，尽可能不采用复式框架，避免出现错层和夹层，造成短柱破坏。出屋面小房间不要做成砖混结构，可将框架柱延伸上去或做钢木轻型结构，以防鞭端效应造成结构破坏。以及地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守“强柱弱梁”、“强剪若弯”、强节点、强锚固等设计
原则。结构布置图如下：图5.1
柱网布置图
承重方案为横向承重。
5.3构件截面尺寸初步确定：
5.31框架梁初步选定为b×h=250×600㎜2
框架柱初步选定为b×h=700×700m㎡
次梁初步选定为b×h=250×500m㎡
6重力荷载统计：
6.1荷载统计：
6.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值
使用材料：
水刷石外墙面：0.5KN/㎡
墙体：0.25 KN/㎡
结构层为现浇钢筋混凝土：25 KN/㎡
水泥砂浆抹灰：17 KN/㎡
（上人屋面荷载）：
保温层：80厚矿渣水泥14.5×0.08=1.16 KN／㎡
保护层：40厚配筋C20细石混凝土 1.0 KN／㎡
防水层：三毡四油铺小石子0.4 KN／㎡
找平层：1：3水泥砂浆15mm 20×0.15=0.30 KN／㎡
找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3?14×0.04=0.56 KN／㎡
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板25×0.10=2.5 KN／㎡
抹灰层：10mm混合沙浆17×0.01=0.17 KN／㎡
合计 6.89 KN／㎡
6.1.2标准层楼面荷载
采用大理石面层，水泥砂浆抹缝，
30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥 1.16 KN／㎡
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10×25=2.5 KN／㎡
抹灰层：10厚水泥砂浆0.01×17=0.17 KN／㎡
合计 4.33 KN／㎡
6.1.3梁自重
主梁：b×h=250㎜×600㎜
梁自重25×0.25×(0.6－0.1)=3.125 KN/m
抹灰层(粉刷石膏砂浆) 0.15×[(0.6－0.1)×2＋0.25]=0.1875 KN/m
合计 3.3125 KN/m
次梁：b×h=250㎜×500㎜
梁自重25×0.25×(0.5－0.1)=2.5 KN/m
抹灰层(粉刷石膏砂浆) 0.15×[(0.5－0.1)×2＋0.25]=0.1575 KN/m
合计 2.6525 KN／m
基础梁：b×h=250㎜×400㎜
梁自重25×0.25×0.4=2.5 KN/m
6.1.4柱自重
KZ：b×h=700㎜×700㎜
柱自重：25×0.7×0.7=12.25 KN／m
抹灰重：4×0.15×0.7=0.34 KN／m
合计12.67 KN／m
6.1.5外纵墙自重：
(1)标准层：
纵墙： 1.94×0.25×5.5=2.67 KN／m
铝合金窗：0.35×1.06=0.434 KN／m 水刷石外墙面：0.5×1.94=0.73 KN／m
内墙面15厚抹灰：0.15×1.94=0.219 KN／m
合计 4.053 KN／m
(2)第一、二层
纵墙： 2.24×0.25×5.5=3.1075 KN／m
铝合金窗： 1.36×0.55=0.434 KN／m
水刷石外墙面：0.5×2.24=1.12 KN／m
内墙面15厚抹灰： 2.24×0.15=0.339 KN／m
合计 5.284 KN／m
6.1.6内纵墙自重：
(1)标准层：
纵墙：(3.6－0.6)×0.25×5.5=4.125 KN／m
内墙面15厚抹灰：(3.6－0.6)×0.15×2=0.9 KN／m
合计 5.025 KN／m
(2)第一、二层：
纵墙：(3.3－0.6)×0.25×5.5=3.7125 KN／m
内墙面15厚抹灰：(3.3－0.6)×0.15×2=0.81 KN／m
合计 4.5225 KN／m
6.1.7外横墙自重
(1)标准层：
横墙：(3.6－0.5)×0.25×5.5=4.2625 KN／m 水刷石外墙面：(3.6－0.5)×0.5=1.550 KN／m 内墙面15厚抹灰：(3.6－0.5)×0.15=0.465 KN／m 合计 6.2775 KN／m (2)第一、二层
横墙：(4.5－0.5－0.4)×0.25×5.5=4.95 KN／m 水刷石外墙面：(3.6＋0.45－0.5)×0.5=1.78 KN／m 内墙面15厚抹灰：(3.6－0.5)×0.15=0.47 KN／m 合计7.2 KN／m 6.1.8内横墙自重
(1)标准层：
横墙：(3.3－0.5)×0.25×5.5=4.2625 KN／m 内墙面15厚抹灰：(3.3－0.5)×2×0.15=0.93 KN／m 合计 5.1925 KN／m (2)第一、二层
横墙：(3.6－0.5)×0.25×5.5=4.675 KN／m 内墙面15厚抹灰：(3.9－0.5)×0.15×2=1.02 KN／m 合计 5.695 KN／m 6.1.9走廊尽头墙
(1)标准层：
走廊尽头墙：0.7×0.25×5.5=0.9625 KN／m 铝合金窗： 2.1×0.35=0.434 KN／m 水刷石外墙面：0.7×0.5=0.35 KN／m 内墙面15厚抹灰：0.7×0.15=0.105 KN／m 合计 2.1525 KN／m (2)第一、二层
走廊尽头墙： 1.5×0.25×5.5=2.0625 KN／m 铝合金窗： 2.1×0.35=0.434 KN／m 水刷石外墙面： 1.5×0.5=0.75 KN／m 内墙面15厚抹灰： 1.5×0.15=0.225 KN／m 合计 3.7725 KN／m 6.1.10女儿墙自重
墙重及压顶重：0.5×0.25×5.5+25×0.25×0.1=1.32 KN／m 水泥砂浆抹面：(0.6×2＋0.25)×0.5=0.73 KN／m 合计 2.05 KN／m
6.1.11 屋面和楼面活荷载标准值
不上人屋面0.5 kN/ m2
房间 2.0 kN/ m2
走廊 2.0 kN/ m2
6.1.12 雪荷载标准值
S=1.0×0.40 kN/ m2
k
屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。
6.1.13楼梯重力计算
标准层：
面积： 1.42m×0.28m×24=9.5424㎡
重力：25×9.5424×0.26＋25×1.86×3=75.98 KN 第一、二层：
面积： 1.42m×0.28m×26=10.3376㎡
重力：25×10.3376×0.26=81.14 KN 6.2重力荷载代表值计算
重力荷载代表值计算=结构和构件自重标准值＋0.5活荷载标准值
6.2.1顶层重力计算
女儿墙重： 2.05×(43.2＋14.7＋0.5)×2 =239.4 KN
屋面板重： 6.89×(43.2＋0.5)×(14.7＋0.5) = 4576.6 KN
柱重：12.67×3.3×39 = 1254.33 KN
梁重： 3.3×(7.8-0.5)×24＋2.66×(6.5-0.5 ) ×14＋2.66×6.5×12
＋2×(2.3-0.5)×7=808.18 KN
合计7425.87 KN 6.2.2标准层
楼面板重： 3.22×43.7×15.3 = 2138.85 KN 柱重：12.67×3.3×39 = 1254.33 KN
梁重：808.18KN 墙重：547.32×2=1094.64 KN 楼梯重力：75.98×2 = 151.96 KN 合计5296 KN 6.2.3底层
楼面板重：2138.85N
柱重：1424.9189 KN 梁重：808.18 KN 楼梯重力：81.14×2 = 162.28 KN 合计8058.5 KN 6.2.4屋顶雪荷载标准值计算
?43.7?15.3=232.5KN
0.35
6.2.5 楼面活荷载标准值计算
Q q S q S =?+?楼面房间房间走廊走廊
= 1387.48kN
总重力荷载代表值计算
屋面处：EW G = 屋面处结构和构件自重＋0.5×雪荷载标准值 = 7425.87＋0.5×232.5 =7542.12 KN
标准层楼面处：EI G =楼面处结构和构件自重＋0.5×活荷载标准值 =5296＋0.5×1387.48 =5989.74KN
底层楼面处：1E G = 楼面处结构和构件自重＋0.5×活荷载标准值 = 8058.5＋0.5×1387.48 = 8752.24KN
图6.1
G7=7542.12
G6=5989.74
各节点重力图G5=5989.74
G4=5989.74
G3=5989.74
G2=5989.74
7框架侧移刚度计算
横向框架侧移刚度计算.
梁的线刚度计算：（选取C30混凝土）
Ec=3.0×104
N/㎜2
3c bh 12
1I =
线刚度K =L I
E c c ?
其中边框架梁c 1.5I I = 中框架梁c 2.0I I =
表7.1梁的线刚度计算
表7.2 柱的线刚度计算
柱线刚度ic计算表表6.1.2
表7.3 柱的侧移刚度计算
将上述不同情况不同层框架柱侧移刚度相加，即得框架区层层间侧移刚度∑D i 。
横向框架层间侧移刚度（N/mm) 表7.4
8.1横向自振周期计算
基本周期T1的计算 表8.1
s T 55.02911.07.07.11=??=
横向地震作用计算
地震作用按7度设计基本地震加速度0.10g ，Ⅲ类场地，设计地震分组按第一组，则T g =0.45s
max α=0.08 采用底部剪力法计算。由于T 1=0.55s<1.4T g =0.63s ，故不考虑顶点附加地震作用。
F EK =（
1
T T g ）0.9×max α×0.85i s
j ij
ij
ij V D
D V ∑==
1
=（yh V M ij b
ij =）0.9×0.08×0.85×
46243.06=2624.95kN
表8.2 各层地震作用及楼层地震剪力
图8.1 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图
8.2横向地震作用下位移验算
水平地震作用下位移验算：
表8.3 水平地震作用下位移
8.3水平地震作用下框架内力计算
说明计算方法，其余框架内力计算从略。框架柱端剪力及弯矩分别按式i s
j ij
ij
ij V D
D V ∑==
1
，
yh V M ij b
ij = 计算，得：
表8.4 各层柱端弯矩及剪力分配
柱端弯矩计算结果详见表，地震作用下框架梁柱弯矩、粱端剪力及柱轴力分别表示于图
图8.2地震作用下框架梁柱弯矩、粱端剪力及柱轴力
B轴柱
C轴柱
D轴柱
地震作用下框架梁端剪力及轴力(单位：KN·m)
735
498.7
420
80
83
D轴柱
C轴柱
B轴柱
地震作用下框架梁柱弯矩图(单位：KN·m)
735
498.7
420
9竖向荷载作用下框架结构的内力计算
9.1横向框架的内力计算
取③轴线横向框架进行计算,计算宽度为3.6米,由于房间内布置次梁,故直接传给该楼面荷载见下图中水平阴影所示,计算单元内的其余荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架梁,作用于各节点上.由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合,因此在框架的节点上还作用有集中力矩
9.2荷载计算
（1）屋面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重3.3×3.9=12.87kN
连续梁传来屋面自重1/2×3.9×1/2×3.9×6.89kN
女儿墙 2.05×3.9=8 kN
顶层边节点集中荷载 47 kN
中柱连系梁自重，粉刷 12.87 kN
连系梁传来屋面自重 1/2×（3.9+3.9—2.5）×1.25×6.89=22.8 kN
1/2×3.9×1.95×6.89=26 kN
顶层中节点集中荷载 G7c=G7d=62 kN
（2）楼面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重，粉刷 12.87 kN
钢窗与墙自重 3.03×3.9=11.8 kN
框架柱自重 12.67×3.3=41.8 kN
连系梁传来楼面自重 1/2×3.9×1/2×3.9×3.22=12.24 kN
中间层节点集中荷载 Gb=Gc=78.7 kN
中柱连系梁自重，粉刷 12.87 kN
内纵向墙自重，窗自重 4.5×3.9=17.55 kN
连系梁传来楼面自重 1/2×（3.9+3.9－2.5）×1.15×3.22 kN
1/2×3.9×1.95×3.22=12.24 kN
框架柱自重 41.8 kN
中间层中节点集中荷载 95 kN
（3）恒荷载作用下的计算简图
图9.1 恒荷载作用下的计算简