保定市城乡建筑设计院办公楼设计
学生：石磊 指导教师：宗兰
（南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京， 211167）
摘要：本工程是保定市城乡建筑设计院办公楼设计，共4层，第一层层高3.6米、其余层层高3.3米，总高15.00米，为钢筋混凝土框架结构。本框架抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度。本说明书包括如下部分：
1．工程概况；2。荷载计算；3。框架结构的受力分析、计算和设计；4。屋盖、楼盖设计；5。楼梯设计；6基础设计。
本设计包括建筑设计和结构设计，完成6张建筑施工图和6张结构施工图。结构设计主要对⑦轴横向框架进行了抗震设计：根据结构设计方案，采用底部剪力法求水平地震荷载作用大小，用D值法计算水平荷载作用下框架结构的内力、用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下的结构内力，根据内力组合找出最不利内力，对框架梁、柱进行配筋计算并绘图。此外，还进行了结构侧移验算、标准层楼盖及屋盖设计、楼梯设计和基础设计。
关键词： 框架结构 结构设计 抗震设计
The design of office building of urban and rural Construction and Design Institute in baoding.
Abstract:This project is to design the office building of urban and rural construction and Design Institute in Baoding, four storeys, the highth of the first layers is 3.6 meters, 3.3 meters is the highth of remaining layers, 15.00 meters is the total highth of the frame structure of reinforced concrete. The counter of earthquake is the third grades, seismic fortification intensity of 7 degrees. The statement included the following:
1、 project profiles; 2、 load calculation; 3、 Analysis of the frame structure, calculation and design; 4、 roof, floor design; 5、 staircase design; 6、 foundation design.
The design includes architectural and structural design, completed six of construction plans and six of construction drawings. ⑦ structural design of the main axis horizontal framework for the Seismic Design: According to the structure design, for use at the bottom of the level of seismic shear load size, with D value method to calculate the level of load under the framework of the internal forces, with the second moment The allocation method under vertical load the structure of internal forces, according to find the best combination of internal forces of adverse internal forces, the frame beams and columns to calculate and reinforcement drawings. In addition, the structure sway checking, the standard of the floor and the roof design, design and basic design of the stairs.
Keywords: frame structure, structural design, anti-seismic design
1 前言
本工程为保定市城乡建筑设计院办公楼, 建筑地点位于主要街道，南立面临街,占地面积为（76.1x19.8）平方米。按照甲方对建筑物功能方面要求,办公楼共四层，框架结构，设有综合经营计划科、院长办公室、总工办公室、总经济师办公室、总经理办公室、副总经理办公室、设计室、晒图室、图档室、会议室、多功能厅等。为了使建筑更好的达到其功能要求：平面内采用内廊式布置；底层层高为3.6m其他层层高3.3m；一、二层设置办公室，顶层考虑多功能厅；主要房间为设计工作室，采用大房间，内部分割；屋面为不上人屋面。本设计根据要求，要完成办公楼的建筑方案设计、建筑施工图设计、结构施工图设计。通过本设计可以综合利用四年所学知识，掌握建筑设计的步骤，受到工程师的综合训练。
2 毕业设计所做的主要工作
2.1建筑方案设计
建筑设计的目的就是在总体规划的前提下，根据规范和业主的要求，综合考虑周边环境、使用功能、建筑施工等问题, 合理组织布局，尽可能满足业主提出的使用功能要求和建筑内部和外部的美学艺术效果。所以在对建筑方案设计时要对建筑平面、建筑立面和建筑剖面这三个方面进行设计。
2.2建筑施工图设计
在建筑方案设计的基础上(即初步设计)，对建筑施工图进行全面设计，选定各部分的工程做法、门窗类别、细部尺寸等并不断完善建筑方案图，使其达到建筑设计工作图程度。
2.2.1建筑平面设计：主要解决建筑平面形状、功能分区、主次入口的安排、房间的进深和开间尺寸控制、走廊宽度、柱网布置、楼梯见平面位置及数量、卫生间的设置、内外墙的厚度、门窗洞口尺寸等，并完成建筑平面施工图，要求达到建筑设计施工图深度。
2.2.2建筑立面设计：注意正立面的处理，如统一与变化、均衡与稳定、虚实对比、尺度与比例、色彩与韵律等，并完成建筑剖面施工图，要求达到建筑设计施工图深度。
C、建筑剖面设计：注意室内外高差、台阶的设置、窗下墙高度、门窗洞口高度、楼梯的分段、屋面做法、排水方式、女儿墙高度、墙体与柱的关系、与建筑平面和立面的吻合等，并完成建筑剖面施工图，要求达到建筑设计施工图深度。
2.3结构设计与计算
建筑结构设计与计算是以建筑施工图为依据，确定结构的平面布置、竖向布置方案、初步结构构件尺寸及材料；选定结构计算简图；进行竖向荷载统计、地震作用计算；风荷载作用；计算完成选定框架的内力计算及内力组合；进行楼盖和屋盖结构设计；结构构件设计；楼梯设计；基础设计等。还要依据设计规范进行结构设计，从而保证结构的适用性、耐久性。
2.3.1结构方案设计
由于本工程为四层，属于多层建筑，可采用框架结构和混合结构，由于框架结构较混合结构具有更好的整体性和抗震性，并且平面布置灵活，适用于有大空间的建筑，并且结构自重较轻，计算理论较成熟，所以本工程采用框架结构体系。
2.3.2结构平面布置设计
框架结构平面布置总的来说要尽量减少结构的复杂受力和扭转受力，即框架结构的平面形状宜简单、规则、对称，减少偏心；平面的长宽比不宜过大，突出部分长度宜减少，凹角处宜采取加强措施。
进行混凝土框架结构布置的主要工作是合理地确定梁、柱的位置及跨度。其基本原则是：
结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使刚度均匀对称，减小偏心和扭转。
控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移，钢筋混凝土框架结构高宽比限值为：非抗震设防时为5，6度、7度抗震设防时为4，8度抗震设防时为3，9度抗震设防时为2。
尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化梁设计及施工。
框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距(开间、进深)和层高，首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，柱网布置方式可分为内廊式、等跨式、不等跨式等几种；其次是满足建筑平面功能的要求；此外，平面应尽可能简单规则、受力合理，使各构件跨度、内力分布均衡。工程实践中常用的梁、板跨度：主梁（与框架柱相连且承担楼面板主要荷载的梁）跨度5～8m，次梁跨度4～6m，单向板跨1.7～2.5m，一般不得超过3m，双向板跨4m左右，荷载较大时宜取较小值，因为板跨直接影响板厚，而板的面积较大，板厚度的增加对材料用量及结构自重增加影响较大。
房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，伸缩缝将房屋分成若干温度区段。伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的。在伸缩缝处，基础顶面以上的结构和建筑全部分开。现浇钢筋混凝土框架结构的伸缩缝最大间距为55m。
2.3.3框架结构的竖向布置
框架结构的竖向布置确定框架结构沿竖向的变化情况。本办公楼竖向布置较规则，结构的侧向刚度均匀变化，避免了刚度突变；框架柱采用上下对中；竖向构件截面和材料强度等级合理，避免了侧向承载力的突变。
2.3.4 框架结构的计算简图
实际建筑结构是三维空间结构，且结构材料和结构荷载都具有随机性，使结构精确分析十分困难。在没有计算机辅助设计的情况下，当结构布置规则、荷载分布均匀时，我们通常将空间框架简化为平面框架采用手算进行分析，其中计算模型和受力分析都必须进行不同程度的简化。
要计算出框架结构中梁柱内力，必须首先确定框架结构简化后的计算简图，即需确定框架的计算单元、框架的跨度、层高、构件截面、框架承受荷载等。
2.3.5水平荷载作用下框架内力计算
高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法简化计算地震作用，用D值法计算水平荷载作用下框架结构的内力。
2.3.6竖向荷载作用下框架内力计算
用弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下的结构内力
在竖向荷载作用下较规则的框架产生的侧向位移很小，可忽略不计。框架的内力采用无侧移的弯矩分配法进行简化计算。在工程设计中，每节点只分配两至三次即可满足精度要求。
对所求得的内力进行组合，找出最不内力组，再进行截面设计。框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。框架柱在压（拉）力、弯矩、剪力的共同作用，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力进行设计，此外为了柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。
2.3.7楼盖设计
楼盖是水平承重结构体系，是多层框架结构的重要组成部分。楼盖结构不但将荷载传递给竖向承重结构，同时也将各竖向承重结构连接成一个整体，增加了结构的稳定性和整体性。
进行楼面结构布置时，要求确定梁、柱和墙的位置。楼面结构布置要考虑使用要求、荷载大小、施上条件和经济方面等许多因素。在双向板肋形楼盖中，由梁划分的区格尺寸不宜过小，板区格过小时，梁的数量增多．施工复杂，板受力小，材料得不到充分利用。板区格也不宜太大，板区格过大时，板的厚度增加，材料用量增多，结构自重增大，同样也不经济。双向板肋形楼盖中，同一方向梁的间距以4~6m比较合适。当柱网尺寸较大时，可以在柱与柱之间增设一根梁，使板区格尺寸控制在较为合理的范围之内。当楼面上设有墙体或有较大的集中荷载时，墙下和较大的集中荷载下应布置梁。当楼面有开洞时，洞口周围应设梁或布置加强钢筋。
2.3.8楼梯的设计
楼梯是多层及高层房屋中的重要组成部分。板式楼梯下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧，但斜板较厚，混凝土和钢筋用量较多，一般用于梯板水平投影长度不超过3米时，本工程水平投影长度不超过3米，所以本工程采用板式楼梯。板式楼梯由梯段板、休息平台、平台梁（若建筑为框架结构，则还有构造柱）组成，可分为斜板式和折线形板式两种。斜板式楼梯跨度较小、经济、构造简单，应优先采用。
2.3.9 基础的设计
本工程基础的设计内容包括：确定基础的高度，底板面积与配筋。
2.4绘制结构施工图
由于施工图纸是工程语言，是建筑施工的依据，所以结构施工图的绘制要严格按照制图标准进行，要达到施工图的深度,要达到能拿到施工现场进行施工的程度。
3 主要成果
在给定的地形图上，按照业主的要求，完成了建筑建筑平面设计、建筑立面设计、建筑剖面设计，完成了7张建筑施工图。结构方案设计、结构平面布置设计、框架结构的竖向布置、框架结构的计算简图、水平荷载作用下框架内力计算、竖向荷载作用下框架内力计算、各种工况下不利内力组合、楼盖设计及楼梯设计、基础设计，完成了7张结构施工图。
4 设计的创新点
对于一个建筑物而言,它是在一个空地上由无到有建设而成的。本身就是一个创新，而为这样一栋建筑进行建筑结构设计也就是一个创新。本办公楼为了在立面追求创新在屋顶两侧均匀对称的设计了两个穹顶，从而体现出设计院工作的认真与严谨还有创新特色。与此同时作为一个设计者为了更好的满足了使用功能的要求设计室采用大空间然后内部分割方式并内部采用大玻璃代替墙体是设计完全透明化这也是此次设计的创新之处。
本办公楼特色之处是：
1．在建筑方案设计上平立面布置比较规则，内部空间组合完全满足使用功能要求和规范要求。在结构布置上平立面同样也比较简单、规则，是一个有利于抗震的结构平面布置形式,此结构体系具有良好的整体性。
2．从整个建筑体型和立面设计而言完全符合统一与变化、均衡与稳定、韵律、对比、比例、尺度的建筑构图基本美学法则。
3．办公楼结构形式采用的是现浇钢筋混凝土框架结构,这完全符合当前结构设计形式,也是今后很长时间所采用的结构体系。
4．现在建筑设计均用设计软件，但对于我们即将毕业的大学生来说手算为主计算机辅助计算或用计算机计算来作为校核也是本办公楼设计的特色与创新之处。
5 结束语
毕业设计是培养和提高独立解决工程实际问题能力的一个重要的教学实践环节，是几年来所学知识的总结提高。本次设计我所做的是保定市城乡建筑设计院办公楼设计,其中包括建筑设计,结构设计两部分。
本毕业设计前期，指导老师宗兰带领我参观了设计院办公楼并讲述了关于办公楼设计的基本知识和细部构造。同时我查阅了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等有关书籍，并查阅了《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》等规范。对本毕业设计有了初步的思路。在毕业设计的这三个月里，在指导老师的帮助下，通过资料查阅、设计计算以及论文撰写，对于新规范、规程、手册等相关内容的理解更加深刻。尤其是框架梁柱钢筋的锚固长度与截断长度。巩固了专业知识、提高了分析、解决问题的能力。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/bfd48a4a91c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad7e9.html
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