设计院办公楼设计计算说明

- 1 -1 绪论2 相关资料2.1 工程简介本设计院办公楼为四层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约 7500m2，1层的建筑层高为 3.9m,2-4 层的建筑层高分别为 3.6m、3.6m、3.6m。1 层的结构层高为 4.9m（从基础顶面算起，包括地下部分 1.0m） ，2-4 层结构层高分别为3.6m、3.6m、3.6m。室内外高差为 4.5m。该办公楼属于普通建筑，依据建筑结构可靠度设计统一标准 ，其结构安全等级为级，建筑设计使用年限为 50年。2.2 气象及地质资料根据地质勘察报告，地下水位高程为-35.00m， 最大冻土深度为1.58m。土质 厚度 勘 察 数 据杂填土 1.1m 3/17mkN粉质粘土 5.5mPafak53/9ksat3.0b6.d砂土 2m kfak2卵石层 15m P5年最低气温：-24；年最高气温：38主导风向为西北风，基本风压： ，20/5.mkNW地面粗糙度类别为 B 类（城乡建筑） 基本雪压： 2/5.0mkN2.3 抗震设防烈度办公楼建造地点为河北保定，由建筑抗震设计规范- 2 -根据我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组查得抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.15g，设计地震为第一组根据工程地质土的类型，查得建筑场地土类别为类根据类场地第一组，查得地震特征周期为 0.35s根据抗震设防烈度为 7 度、框架结构高度 24m，查得框架抗震等级为三级。2.4 工程材料梁、板、柱均选用 砼。30C梁、柱主筋选用三级钢（ ） ，箍筋选用一级钢（ ） ，板4HRB235HPB受力筋选用二级钢（ ） 。.53 平面布置3.1 结构平面布置图根据办公楼功能要求及框架结构体系受力情况，通过荷载分析计算确定梁系布置方案。具体如下图所示：- 3 -3.2 框架梁柱截面尺寸确定3.2.1 梁截面尺寸确定3.2.2 柱截面尺寸确定(1)横向框架梁横向框架梁梁所在跨度跨度 0l梁截面高度 h 计算 0)128(l梁截面高度 h初估梁截面宽度 b 计算h)312(梁截面宽度 b初估A-B 4.5m 375563mm 550mm 183275mm 250mmB-C 7.2m 600900mm 800mm 267400mm 350mm- 4 -C-D 2.7m 225338mm 550mm 183275mm 250mmD-E 7.2m 600900mm 800mm 267400mm 350mm(2)纵向框架梁纵向框架梁梁所在跨度轴号跨度 0l梁截面高度 h 计算 0)128(l梁截面高度 h初估梁截面宽度 b 计算h)312(梁截面宽度 b初估4.2m 350525mm 800mm 267400mm 350mmA7.2m 600900mm 800mm 267400mm 350mm4.2m 350525mm 800mm 267400mm 350mm7.2m 600900mm 800mm 267400mm 350mmB、C、 D、E 10.8m 8501275mm 1000mm 333500mm 450mm(3)横向次梁横向次梁梁所在跨度跨度 0l梁截面高度 h 计算 0)164(l梁截面高度 h初估梁截面宽度 b 计算 h)312(梁截面宽度 b初估B-C 7.2m 450600mm 600mm 217325mm 300mmD-E 7.2m 450600mm 600mm 217325mm 300mm(4)卫生间纵向次梁卫生间纵向次梁梁所在跨度轴号跨度 0l梁截面高度 h 计算 0)164(l梁截面高度 h初估梁截面宽度 b 计算 h)312(梁截面宽度 b初估1/D 3.6m 225300mm 400mm 133200mm 200mm(5)井字形网架由于顶层多功能厅开间、进深较大，考虑净高的要求，采用井字形网架屋盖。井字形网架的平面尺寸为 ，采用 网格，网格尺寸m2160496，按照双向正交正放置。.4m2.3.2.2 柱截面尺寸确定(1)按轴压比要求初估框架柱截面尺寸框架柱的受荷面积如下图所示：- 5 -(2)框架柱选用 混凝土， ，框架抗震等级为三级，轴压比 30C2/3.14mNfc。9.N选取典型柱按下式计算：21qSnG cNccfhbA注： 竖向荷载分项系数（已包含可变荷载） ，取 1.25q每个楼层上单位面积竖向荷载标准值， 高规规定：目前国内钢筋混凝土结构高层建筑由横载和活载引起的单位面积重力，框架和剪力墙结构约为 2/142mkN 考虑水平力产生的附加系数，三一级抗震等级时，取 1.051.1 边柱、角柱轴力增大系数2N柱轴向压力设计值 框架柱轴压比限值，抗震等级为三级时，查表得 =0.9N N1) 中柱：取 6 轴与 D 轴相交中柱21qSnGk4.3270.1.4)3.16().345(. 2.907mfNhbAccc 因为- 6 -，故取中柱截面尺寸为 。 （误25050mhbc m50差5%，符合要求）2) 边柱：取 6 轴与 B 轴相交边柱21qSnNGkN4.23810.15.46.3)5.(45. 8.1908mfhbAcNcc 考虑到边柱承受偏心荷载且跨度较大，因为 ，25050mhbc故取中柱截面尺寸为 。53) 角柱： 取 4 轴与 A 轴相交的角柱21qSnNGkN4.710.25.14).63(5. 29.83.907mfhbAcNcc 取 4 轴与 B 轴相交的角柱 21qSnG 26.30.1205.4)2.63.7(5. m37.190fNhbAccc 综合和两种情况考虑，由于角柱承受双向偏心荷载作用，因为，故取角柱截面尺寸为 。2550mc m50(3)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1）按构造要求框架柱截面高度不宜小于 400mm，宽度不宜小于 350mm2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于 4取二层较短柱高， Hn30- 7 -中柱： 42.75063hHn边柱与角柱： .n3)框架柱截面高度和宽度一般可以取层高的 1/101/15。(取柱底层高 4.9m)mHh 327490)150()150( 故所选框架柱截面尺寸均满足要求。4 横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算4.1 横向框架在风荷载作用下的计算简图 办公楼为四层钢筋混凝土框架结构体系，基本风压 ，地面20/5.mkNw粗糙度为 B 类（城乡建筑） ，结构高度为 。7136.944.1.1 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，按下式计算：0wzsk1. 为风荷载体型系数s根据建筑结构荷载规范中规定，迎风面取+0.8，背风面取-0.5。2. 为风振系数zzz1脉动增大系数脉动影响系数，当建筑物外形、质量沿高度比较均匀时，脉动影响- 8 -系数可根据总高度 及其迎风面宽度 的比值查表确定HB阵型系数，阵型系数应根据结构动力计算确定。对外形、质量、z刚度沿高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，阵型系数可根据相对高度 确定。Hz/4.1.2 各层楼面处集中风荷载标准值计算1.框架风荷载负荷宽度轴线框架的负荷宽度 ，如下图所示：mB2.7.2. 为基本风压， 为结构基本自振周期，对于比较规则的结构，可用近0w1T似公式计算，框架结构： ，n 为结构层数。)1.08.(1取 sT32.048.1计算 时，对于地面粗糙度为 B 类地区，可直接代入基本风压，即：20w，56.521按照线性插入算得： 186.)05.6.(04.179.1由 ，总高度 ，32.7/)40.2.6(/BHmH3脉动影响系数 - 9 -各层楼面处集中风荷载标准值计算：各层楼面处集中风荷载标准值层号 离地面高度 相对高度1 4.35 0.3 1.186 0.48 0.17 1.00 1.097 1.32 7.95 0.5 1.186 0.48 0.38 1.00 1.216 1.33 11.55 0.7 1.186 0.48 0.67 1.04 1.367 1.34 15.15 0.9 1.186 0.48 0.86 1.14 1.429 1.3层号1 0.55 4.35 3.6 22.44 2 0.55 3.6 3.6 22.54 3 0.55 3.6 3.6 26.34 4 0.55 3.6 1.5 27.684.2 横向框架在风荷载作用下的位移计算1.框架梁、柱线刚度计算zzzs)/(20mkNw)5.12/6.3(0BwFzsi(h下 )(m上 )(/(0kNhzsi 上下- 10 -考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对轴线框架梁（中框架梁）的惯性矩乘以 2.0，框架梁的线、柱刚度计算见下表：框架梁线刚度计