办公楼设计31.doc
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1、目 录1 工程概况12 结构布置及计算简图13 重力荷载计算43.1 屋面及楼面的永久荷载标准值43.2屋面及楼面可变荷载标准值43.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算43.4 重力荷载代表值54 框架侧移刚度计算64.1 横向框架侧移刚度计算65 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算85.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算85.1.1 横向自振周期计算85.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算95.1.3 水平地震作用下的位移验算95.1.4 水平地震作用下框架内力计算115.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算125.2.1 风荷载标准值125.2.2 风荷载作用下的
2、水平位移验算145.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算156 竖向荷载作用下框架结构的内力计算176.1 横向框架内力计算176.1.1 计算单元176.1.2 荷载计算176.1.3 内力计算216.2 横向框架内力组合226.2.1 结构抗震等级226.2.2 框架梁内力组合226.2.3 框架柱内力组合287 截面设计357.1 框架梁357.1.1 梁的正截面受弯承载力计算357.1.2 梁斜截面受剪承载力计算367.2 框架柱387.2.1剪跨比和轴压比验算387.2.2 柱正截面承载力计算387.2.3 柱斜截面受剪承载力计算408 楼盖设计428.1 荷载计算428.2 计算跨
3、度428.3 弯矩计算428.4 截面设计438.5 单向板弯矩及配筋计算449 楼梯的设计459.1 楼梯板的设计459.2 平台板设计469.2.1 荷载计算469.2.2 内力计算479.3 平台梁的设计479.3.1 荷载计算479.3.2 内力计算4710 基础设计4810.1 设计资料4810.2 确定基础埋深4810.3 确定基础类型及材料4910.4 A、D柱柱下独立基础设计4910.4.1 荷载组合4910.4.2 根据持力层地基承载力确定柱下基础截面尺寸4910.4.3计算A柱下基础沉降5010.4.4柱下基础配筋计算5110.5 B、C柱柱下独立基础设计5310.5.1
4、荷载组合5310.5.2 根据持力层地基承载力确定柱下基础截面尺寸5310.5.3计算C、D柱下基础沉降5310.5.4柱下基础配筋计算551 工程概况本工程为亚维办公楼。总建筑面积控制在左右,层高为,基本风压为,基本雪压为,建设场地的地震基本烈度为7度,建筑抗震类别为丙类,地面粗糙度为B类。建筑结构的安全等级为三级,设计使用年限为50年。2 结构布置及计算简图根据房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面设计,其结构布置简图如图1所示。门为木门和钢门,门洞尺寸、。窗为铝合金窗,洞口尺寸为、。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚取。梁截面高度按梁跨度的估算。由此估算的梁截
5、面尺寸见表1。表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度:表1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横梁()纵梁()次梁()AB跨,CD跨BC跨1-5C306C301. 2柱截面尺寸框架为二级抗震等级,查表轴压比限值近似;单位负荷面积上的重力荷载代表值近似取,混凝土强度等级。边柱: ACN/Nfc=1.3(7.83.15) 126103/(0.814.3)=201027 mm2中柱: ACN/Nfc=1.25(7.84.35) 126103 /(0.814.3)=266931.8 mm2 N=Fgen柱的截面为正方形则边柱和中柱截面高度分别为448mm和516.
6、7mm经综合分析,本工程各层柱的截面尺寸和混凝土强度等级见表2 表2:各柱的截面尺寸 层次截面尺寸(bh)混凝土强度16 550mm550mm C30根据地质条件及层数等的条件,基础选用柱下独立基础,基础埋深取1.5m,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线;梁轴线取至板底,则一层柱高h1=4.2+0.45+2.2-1.5-0.1=5.25m, (a) 横向框架 (b) 纵向框架图3 框架结构计算简图图1 框架计算简图-59-图2 结构平面布置简图3 重力荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(上人)40厚细石混凝土保护层 220.04=0.880 SBS(3+3)改性沥青防水卷材防水层 0
7、.400 20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.40 100厚1:8膨胀珍珠岩板 140.1= 1.401/211.80.18隔汽层 =1.062 100厚现浇钢筋混凝土板 250.10=2.5 10厚水泥石灰膏砂浆打底 170.010 =0.17合计: 6.812 1-6层楼面:瓷砖地面(包括水泥粗砂打底) 100mm厚钢筋混凝土板 V型轻钢龙骨吊顶: 合计: 3.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 楼面活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 (式中为屋面积雪分布系数,取)屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者取大者。3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸,
8、材料容重及粉刷等计算长度上的重力荷载:对墙、窗、门等可计算单位面积上的重力荷载。外墙:20厚石灰砂浆内墙 170.02=0.34 100厚苯板保温层 0.1 300厚加气混凝土砌块 60.3=1.8 水泥粉刷墙面(包括砂浆打底共20mm) 0.0220=0.4 合计: 2.60 内墙:双侧20厚石灰砂浆罩面 0.02172=0.68 200厚加气混凝土砌块 60.2=1.20 合计: 1.88 女儿墙:双侧水泥粉刷墙面罩面(包括水泥砂浆打底共20mm厚) 0.02172=0.68200厚加气混凝土砌块 60.2=1.20 合计: 1.88 木门: 0.2 铝合金门: 0.4 塑钢窗: 0.45
9、 外墙体为厚蒸压粉煤灰砌块,外贴厚苯板保温(合计),其外墙内外墙面为抹灰墙面,则外墙单位墙面重力荷载:。内墙为厚蒸压粉煤灰砌块,两侧均为水泥粉刷墙面,则内墙单位墙面重力荷载为:;木门单位面积重力荷载为,塑钢窗单位面积重力荷载为。女儿墙采用厚灰砂砖,墙高,墙内外采用水泥粉刷墙面,则女儿墙单位墙面重力荷载为:主体构造柱尺寸为,构造柱均有厚的混合砂浆抹灰层,则构造柱的单位面积重力荷载为: 。表2 梁、柱重力荷载标准值层次构件1边横梁0.300.60254.7256.1258.59202.32中横梁0.300.40253.152.216.93次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.30
10、0.60254.57.64136.8柱0.550.55258.3195.254174.6925边横梁0.300.60254.7256.1258.59202.32中横梁0.300.40253.152.216.93次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.300.60254.57.64139.759柱0.550.55258.3194.24174.69边横梁0.300.60254.7256.1258.596中横梁0.300.40253.152.216.93202.32次梁0.200.40252.13.7215.54纵梁0.300.60254.57.64136.8柱0.550.55258
11、.3195.25469.88注:g表示单位长度构件重力荷载;n为构件数量,梁长度取净长,一层柱取从基础顶面至一层顶板,其它柱长度取层高。3.4 重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量,计算时,各可变荷载的组合值按规定采用,屋面上的可变荷载取雪荷载。具体过程从略。计算结果见图3。图3 各质点的重力荷载代表值4 框架侧移刚度计算4.1 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算方法如下,横梁线刚度计算过程见表3,柱线刚度计算过程见表4。表3 横梁线刚度计算表类别层次EcbhI0Ec I0/L1.5EcI0/L2 Ec I0
12、/L边横梁163006005.410963002.57110103.58610105.1421010过道梁163004001.61092400210103101041010柱的侧移刚度D值按下式计算(为柱的侧移刚度修正系数),根据梁、柱线刚度比的不同,柱分为中框架中柱和边柱,边框架柱中柱和边柱以及楼梯间柱等。表4 柱线刚度计算表类 别层次 Ecbh柱15250264200 现以2层B-6柱的侧移刚度计算为例,说明计算过程,其余柱的计算过程从略,计算结果分别见表5-7。第2层梁柱线刚度比为:,计算得表5 中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(2根)中柱(2根)60.9430.3211863.
13、9 23727.82-50.9430.3211863.91.6770.4561690657539.811.1790.52810022.72.920.63312015.844077 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,即得框架各层层间侧移刚度见表8。表8 横向框架层间侧移刚度D值(N/mm)层次1234564407757539.857539.857539.857539.823727.8由表8可见,故该框架为规则框架。故该框架为规则框架。5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1 横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由式,计算。计算
14、过程见表9,其中第6层的为与之和。按式计算基本周期,其中的量纲为m,取,则 本工程的场地类别为类,设计地震分组为第一组,故查表可知特征周期。表9 结构顶点的假想侧移计算层次6783.322783.32223727.833402.151037.4791820.80157539.831.6369.141037.4792858.2857539.849.7337.531037.4793895.75957539.867.7287.821037.4794933.23857539.885.7220.11990.8355924.07344077134.4134.45.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算因为
15、本设计方案中结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切变形型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 ,因,所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数,则 ,各质点的水平地震作用可按下式计算,具体计算过程见表10,各楼层地震作用剪力按式计算,计算结果见表10。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图4。5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的曾见位移和顶点位移分别按式和计算,计算过程见表11.表中还计算了各层的层间弹性位移角。表10 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次626.25783.322
16、20562.20.22558.858.8122.051037.47922876.40.25165.58124.36417.851037.47918519.00.20353.0177.36313.651037.47914161.590.15540.5217.929.451037.4799804.180.10828.2246.115.25990.8355201.880.05714.9260.9各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 (a)水平地震作用分布 (b)层间剪力分布图4 横向水平地震作用及楼层地震剪力表11 横向水平地震作用下的位移验算层 次Di/Nmm-1658.82372
17、7.82.4821.7142001/16945124.3657539.82.1619.2342001/19444177.3657539.83.0817.0742001/13633217.957539.83.7913.9942001/11112246.157539.84.2810.242001/9851260.9440775.925.9252501/887由表11可知,最大层间弹性位移角发生在第二层,其值为,满足的要求,其中查规范可知=1/550。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以平面图中轴横向框架内力计算为例,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和计算,其中取自
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