毕业设计计算书实例某写字楼Word文档格式.docx

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2.4结构框架设计

柱网6×

6㎡。

走廊2.4m柱距，局部柱网适当变化，以适应要求。

横向框架梁采用600×

250mm，纵向框架梁采用700×

250mm，走廊梁400×

250mm，框架柱采用500×

500mm。

框架梁、柱采用C30级混凝土，受力钢筋采用HRB335级钢筋。

现浇板采用C30级混凝土，以便梁、板、柱混凝土浇筑时方便施工。

2.5基础设计

基础采用柱下条形基础，横向布置独立基础。

基础埋深1.5m，持力层选在第二层粉土上，地基承载力标准值fk=160kpa，不考虑地下水影响。

基础采用C35混凝土，受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。

基础垫层采用100mm厚C10级混凝土。

3荷载计算

3.1结构体系选型

图3.1柱网布置图

采用钢筋混凝土现浇框架体系，柱网布置如图3.1所示。

3.2其他结构

屋面：

采用现浇钢筋混凝土板承重结构，上人屋面。

楼面：

全部采用现浇钢筋混凝土板。

楼梯：

采用现浇钢筋混凝土板式楼梯。

过梁：

门洞口采用钢筋混凝土过梁。

基础：

采用钢筋混凝土条形基础。

3.3结构计算

3.3.1初估板、梁、柱的截面尺寸

采用现浇钢筋混凝土板。

1、板的截面尺寸

板1：

L1/L2=6/3=2≥2为单向板

板2：

L1/L2=12/2.4=5≥2为单向板

为施工方便，取板厚为100mm。

2、梁的截面尺寸

主梁L1=6000h=（1/8～1/14）L=（750～429）mm取h=600mm

b=（1/2～1/3）h=（300～200）mm取b=250mm

Ib=1/12bh³

=1/12×

250×

600³

=4.5

109mm4

走道梁L2=6000h=（1/8～1/12）L=（300～200）mm取h=400mm

b=（1/2～1/3）L=（200～133）mm取h=250mm

=1.33

次梁h=（1/12～1/16）L=（500～375）mm取h=600mm

b=（1/2～1/3）L=（200～133）mm取h=250mm

3、柱的截面尺寸

采用C30级混凝土，fc=14.3N/mm2，E=3.0

107

由于建筑高度H〈35m，故该框架结构的抗震等级为Ⅱ级，查表得框架柱的轴压比限值为［µ

］=0.9。

初估柱截面尺寸。

hc=bc=1.3×

1.25×

18×

6×

（6/2+2.4/2）×

5/0.9×

14.3=286.3mm，取hc=bc=500mm，代入上式［µ

］=0.52〈0.9，满足要求。

底层柱H=3.9+0.45+0.5=4.85m

b=（1/15～1/20）H=（323～243）mm

故取hc=bc=500mm边柱与中柱取相同截面。

Ib=1/12bh³

500×

500³

=5.21×

10

4、梁柱线刚度

根据公式i=EI/L，可以得出梁、柱的线刚度如下。

边梁ib=EI/L=4.5

109E/6000=7.5

105E

走道梁ib=EI/L=1.33

109E/2400=5.54

2～6层柱ic=EI/L=5.21

109E/3300=1.58

106E

底层柱ic=EI/L=5.21

109E/4850=1.34

图3.2梁柱相对线刚度图

梁柱线刚度比如图3.2所示，其中取走道梁的惯性矩为1。

3.3.2结构计算单元的选取

选取轴线⑦所在的一榀框架为计算单元，两边各取柱距的一半作为该榀框架受力范围，走廊板为2.4×

6m，按单向板计算。

其于板为3×

框架计算单元如图3.3所示。

框架轴线尺寸计算简图如图3.4所示。

图3.3框架计算单元

图3.4框架轴线尺寸计算简图

3.4荷载计算

参考荷载规范对材料及相关建筑做法的取值标准，分别计算出个部分的荷载标准值大小。

3.4.1恒荷载计算

1、屋面

98ZJ001屋42.35kN/m2

现浇钢筋混凝土屋面板0.1×

25=2.5kN/m2

混合砂浆顶棚0.24kN/m2

合计5.09kN/m2

2、楼面

98ZJ001楼100.70kN/m2

合计3.44kN/m2

3、女儿墙

98ZJ001外墙131.2×

（0.36+0.5）=1.03kN/m

墙体0.2×

1.2×

5.5=1.32kN/m

合计2.35kN/m

4、外纵墙自重

98ZJ001外墙130.5×

（3.3×

6-1.8×

1.8）=10.26kN

内墙1812×

（3.3-0.7）×

0.02=3.744kN

铝合金窗0.13×

1.8×

1.8=0.421kN

合计28.02kN

5、框架横梁自重（沿每米）0.25×

0.6×

25=3.75kN/m

6、框架走廊横梁自重（沿每米）0.25×

0.4×

25=2.5kN/m

7、框架纵梁自重（沿每米）0.25×

0.7×

25=4.375kN/m

8、次梁自重（沿每米）0.25×

9、柱自重0.5×

0.5×

3.3×

25+0.02×

4×

12=22.21kN/m

10、内纵墙自重5.5×

0.2×

6+0.36×

6=3.75kN/m

11、横墙自重

98ZJ001内墙18（3.3-0.6）×

5.6×

0.02×

12×

2=10.26kN

墙体5.5×

0.25×

（3.3-0.6）×

5.6=20.79kN

合计28.05kN

屋面恒荷载标准值6×

（6+2.4+6）×

5.09=439.78kN

楼面恒荷载标准值6×

3.44=297.22kN

其中：

（1）线荷载

顶层

DC跨传给横梁的屋面均布荷载5.09×

3=15.27kN/m

横梁自重（包括抹灰）3.75kN/m

合计19.02kN/m

CB跨横梁自重（包括抹灰）2.50kN/m

其余层

DC跨传给横梁的屋面均布荷载3.44×

3=10.32kN/m

横墙自重8.05/（6-0.5）=5.1kN/m

（2）集中荷载

D柱纵梁自重4.375×

（6-0.5）=24.06kN

女儿墙自重2.35×

6=14.1kN

次梁自重0.5×

3.75×

6=11.25kN

传给次梁的屋面恒荷载0.5×

5.09×

3=45.81kN

合计95.22kN

C柱纵梁自重4.375×

（6-0.5）=24.06kN

传给纵梁的屋面恒荷载0.5×

2.4×

6=36.65kN

合计117.77kN

外纵梁自重32.39kN

次梁自重11.25kN

3.44×

3=30.96kN

柱自重22.21kN

合计120.87kN

C柱纵梁自重3.75×

（6-0.5）=20.63kN

内纵梁自重23.65kN

6=24.77kN

合计133.47kN

（3）附加弯矩1/2（b柱-b梁）=0.125

D柱顶层M=95.22×

0.125=11.90kN∙m

其余层M=120.87×

0.125=15.11kN∙m

C柱顶层M=117.77×

0.125=14.72kN∙m

其余层M=133.47×

0.125=16.68kN∙m

由于结构布置上，荷载在分布上绝对对称，故恒荷载作用下框架受力图如图3.5所示。

图3.5恒荷载作用下框架受力图

3.4.2活荷载计算

1、屋面均部活荷载

计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面荷载，其标准值为：

2.0×

6=172.8kN

2、楼面均部活荷载

2×

6+2.4×

2.5=180kN

查《荷载规范》楼面活荷载Pk=2.0kN/m2

走廊活荷载Pk=2.0kN/m2

上人屋面活荷载Pk=2.0kN/m2

DC跨传给横梁的屋面活荷载0.5×

6=6kN/m

CD跨无

DC跨传给横梁的楼面活荷载2×

3=6kN/m

顶层

D跨传给次梁的屋面活荷载0.5×

2×

3×

6=18kN

C柱传给次梁的屋面活荷载0.5×

传给纵梁的楼面活荷载0.5×

2.4=14.4kN

合计32.4kN

（3）附加弯矩

D柱顶层M=18×

0.125=2.25kN∙m

其余层M=18×

C柱顶层M=32.4×

0.125=4.05kN∙m

其余层M=36×

0.125=4.5kN∙m

由于结构对称性，AB跨与CD跨受荷相同。

图3.6活荷载作用下框架受力图

活荷载作用下框架的受力图如图3.6所示。

3.4.3、荷载分层总汇

顶层重力荷载代表值=屋面恒荷载+50%雪荷载+构件自重

其它层重力荷载代表值=楼面恒荷载+50%活荷载+构件自重

可的集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：

第五层：

G5=439.78+0.5×

（6+2.4+6）+3.75×

（6-0.5）×

2+2.5×

（2.4-0.5）+（6-0.5）×

4.375×

4+3.75×

2+0.5×

（28.02+22.78+28.05）+22.21×

4+2.35×

2

=795.78KN

第四～二层：

G4～2=297.22+0.5×

180+3.75×

4+3.75

×

2+（28.02+22.78+28.05）×

2+22.21×

4

=821.01KN

第一层：

图3.7质点重力荷载值

G1=297.22+0.5×

[（28.02+22.78+28.05+32.67+28.032+28.68）]×

2+（22.21+32.7）×

=852.52KN

建筑物总重力荷载代表值

为：

=795.78+821.01×

4+852.52=4932.34kN

质点重力荷载值如图3.7所示。

3.4.4风荷载计算

根据本工程气象资料，基本风压W0=0.45kN/m2，建筑风荷载体型系数µ

s=0.8+0.5=1.3。

本工程位于郑州市市内，地面粗糙程度类别属于C类，由于建筑物总高度小于30m，故不考虑风振系数βz。

H/B﹤1.5，按多层框架计算。

Bz=1.0。

表3.1风压高度变化系数µ

z

离地面高度Z

4.35

7.65

10.95

14.25

18.75

µ

0.74

0.815

经查表得，风压高度变化系数µ

z，如表3.1。

本工程从室外地面至檐口高度，考虑女儿墙归入最高层计算。

根据Wk=βzµ

sµ

zW0，得

W1=1.0×

1.3×

0.74×

0.45=0.433kN/m2

W2=1.0×

W3=1.0×

W4=1.0×

W5=1.0×

0.815×

0.45=0.477kN/m2

每层风压分别乘上计算单元宽度的风荷载作用在建筑物上线荷载：

qik=6×

wik。

q1=2.598kN/m

q2=2.598kN/m

q3=2.598kN/m

q4=2.598kN/m

q5=2.862kN/m

转化为集中风荷载作用于楼层标高处：

Fw1k=2.598×

（1.65+1.95）=9.35kN

Fw2k=2.598×

1.65=8.57kN

Fw3k=2.598×

Fw4k=（2.598+2.862）×

1.65=9.01kN

Fw5k=（1.2+1.65）×

2.862=8.16kN

图3.8风荷载示意图

风荷载如图3.7所示。

横向框架柱侧移刚度D值计算，如表3.2。

风荷载下侧移值及侧移限值，如表3.3。

表3.3风荷载下侧移值及侧移限值

层

∑Fwk

∑D

△Uj=∑Fwk/0.85∑D

△U/h

限值

五

9.35

36914

2.981×

10-4

9.03×

10-5

1/500

四

17.92

5.711×

1.73×

三

26.49

8.443×

2.56×

二

35.5

1.131×

10-3

3.97×

一

43.66

50142

1.024×

2.11×

顶点

3.868×

1.95×

1/450

表3.2横向框架柱侧移刚度D值计算

柱型

K=∑ib/ic（底层）

K=∑ib/2ic（中间层）

α=0.5+K/2+K（底层）

α=K/2+K（中间层）

D=12αic/h²

（KN）

底

边

柱

1.35/2.42=0.56

0.5+0.56/2+0.56=0.41

8408

中

1+1.35/2.42=0.97

0.5+0.97/2+0.97=0.59

10049

∑D

～５层

1.35+1.35/2×

2.85=0.56

0.47/2+0.47=0.41

9924

（1+1.35）/2×

2.85=0.82

0.82/2+0.82=0.37

15147

3.4.5地震作用计算

建筑物的总高度小于40mm，7度设防，Ⅱ类场地，采用底部剪力法。

底层荷载计算

1、底层外纵墙自重

98ZJ001外墙130.5×

（3.9×

1.8）=10.08kN

内墙1812×

（3.9-0.7）×

0.02=4.61kN

墙体0.2×

［（3.9-0.7）×

1.8］×

5.5=17.56kN

铝合金窗13×

合计32.67kN

内纵墙自重5.5×

0.2（3.9-0.7）×

6=28.032kN

横墙自重内墙18（3.9-0.6）×

2=8.71kN

墙体5.5×

（3.9-0.6）×

（6-0.5）=19.97kN

合计28.68kN

2、基本周期计算

表3.4基本周期计算表

号

楼层荷载

（kN）

楼层剪力

楼层刚度

层间位移

（m）

楼层位移

795.78

0.0216

0.3028

821.01

1626.87

0.0441

0.2812

2447.88

0.0663

0.2371

3268.89

0.0886

0.1708

852.52

4121.41

0.0822

采用能量法计算基本周期，用各质点重力荷载代表值，水平作用在相应质点上所参生的位移为第一振型，这种假定的振型曲线满足体系的约束体系，并大致接近基本振型，则所得到的基本周期是足够满足精确的，如表3.4。

T=2φi√∑Gi△i2/∑Gi△i=2×

√795.78×

0.30282+821（0.28122+0.23172+0.17082）+852.52×

0.08222/795.78×

0.3028+821.01×

（0.2812+0.2317+0.1708）+852.52×

=2×

√0.494

=0.59（S）

3、水平地震作用的计算

本框架以剪力变形为主，采用底部剪力法。

（因为质量和刚度沿高度分布较均匀。

假定：

地震反应以基本振型为主，基本振型为倒三角形的直线分布。

本地区抗震防烈度为7度，查表得水平地震作用影响系数αmax=0.12（多遇地震），场地类别按Ⅱ类考虑，特征周期Tg=0.355。

∵T1=0.59>

Tg，∴α=（Tg/T1）0.9×

0.12=（0.35/0.59）0.9×

0.12=0.075

∵T1=0.59﹥1.4Tg=0.49，∴钢筋混凝土房屋结构，需考虑结构顶部集中力。

查表得，顶部附加地震作用系数δn=0.08T1+0.07=0.1172

结构等效总重力荷载：

Geg=µ

∑Gi=0.85×

（795.78+4×

821.01+852.52）=4192.49kN

结构总水平地震作用标准值FEK=Geg=0.057×

4192.49=238.97kN

顶部附加地震作用△Fn=0.1172×

238.97=28.01kN

由于顶部女儿墙地震作用效应扩大，计算Fi时将女儿墙分开计算。

∴∑GiHi=28.2×

19.25+767.58×

18.05+821.01×

（14.75+11.45+8.15）+852.52×

4.85

=46734.08kN∙m

根据底部剪力法基本公式Fi=GiHi（1-δn）FEK/∑GjHj。

求各层水平地震作用标准值。

F女=28.2×

19.25×

210.96/46734.08=2.45kN

F5=（767.58×

18.05×

210.96/46734.08）+28.01=90.55kN

F4=821.01×

14.75×

210.96/46734.08=54.66kN

F3=821.01×

11.45×

210.96/46734.08=42.43kN

F2=821.01×

8.15×

210.96/46734.08=31.20kN

F1=852.52×

4.85×

210.96/46734.08=18.66kN

女儿墙的地震作用效应考虑鞭梢效应扩大3倍。

Vk=2.45×

3=7.5kN，扩大部分的地震效应不往下部传递。

各层横向地震作用及楼层地震剪力，如表3.5。

表3.5各层横向地震作用及楼层地震剪力

层数

Gi（kN）

Hi（m）

GiHi

∑GiHi

Fi（kN）

女

28.2

19.25

542.85

2.45

777.66

18.05

14036.763

90.55