2800平米5层框架商务写字楼结构设计.doc

2800平米5层框架商务写字楼结构设计第一部分 工程设计基本资料一 基本设计资料按给定的办公楼建筑施工图进行结构设计。拟建办公楼位于中等城市市郊，层数三层，气象及自然条件如下：1、主导风向：夏季东南风，冬季东北风；2、最大基本风压：0.55KN/m2；3、温度：最热平均温度290C；4、相对湿度：最热平均80%；5、平均年总降水量1300mm。二 结构设计资料（一）水文地质资料天然地面以下0.5m深度内为耕植土，天然重度为16KN/m3，以下为粘土层，天然重度为18KN/m3，其地基承载力特征值，该土层层厚约10m，可作地基持力层；该场地丰水期地下最高水位为地表以下6m。（三）抗震设计资料本工程所在城市位于抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度为0.10g，地基为类场地土，无液化土层，设计地震分组为第一组，阻尼比为0.05。三 结构设计内容（一）根据建筑施工图，进行结构平面布置。1、楼屋盖采用现浇板，可根据需要布置成单向板或双向板。在设有较大隔墙处，一般要设承墙梁。2、框架柱采用独立基础，底层非承重墙支承于室内地面以下的基础连梁或地下框架梁上，也可支承于局部加厚处理过的地面垫层上。（二）材料框架梁柱及其它梁受力主筋均用HRB335级钢，其余用HPB235级钢，柱下钢筋砼单独基础底板钢筋HPB235或HRB335级钢；砼：梁板C20或C25，柱C25或C30，基础垫层C10。砌体：采用MU7.5砼小型空心砌块，尺寸190190390；墙厚200mm。砂浆：地面以下砌体用M5.0水泥砂浆，地面以上砌体用Mb5.0砌块专用砂浆。（三）楼屋面活载标准值如下：1、除会议室为2.5KN/ m2、资料室为3.5KN/ m2,储藏室为5.0 KN/ m2，其余办公室均为2.0KN/m2；2、厕所、走廊：均取2.5 KN/m2；3、楼梯：考虑兼做消防用途，取3.5 KN/m2；4、屋面：上人屋面取2.0 KN/m2，楼梯屋面取0.7 KN/m2。（四）建筑构造做法的自重标准值1、楼面、屋面根据楼、屋面构造做法可查中南地区通用建筑标准设计图集建筑构造用料做法98ZJ001取用楼面、屋面构造做法对应的材料自重标准值。2、墙体采用MU7.5砼小型空心砌块墙，墙厚200mm，双面抹灰墙体共重3.6 KN/m2,若考虑贴墙面砖，则每贴一面再增加0.2 KN/m2。3、铝合金窗重：不带窗枝时重0.35 KN/m2；带窗枝时重0.7 KN/m2；木门重0.3 KN/m2。第二部分 结构选型与布置第一节 结构选型本建筑为办公楼，共3层，总高度为14.55m，任务书已确定为框架结构。本建筑长度为37.8m55 m，不需要设置伸缩缝。第二节 构件截面尺寸确定一 柱子截面估算取一中柱与一边柱计算：AC 式中AC柱截面的有效面积；fc混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为C30，fc=14.3MPa；轴压比，取0.9；N底层柱的轴力； N=（1216）kN/m根据公式柱的截面估算如下： +D轴和+E轴柱)尺寸估算：A=(7.22.1)/24.2=19.53N=1.519.53316=1406.16kNAC =1406.1610/(14.30.9)=109246.3092按构造取bh=350350=1225002 +A轴和+H轴柱) 尺寸估算：A=7.2/24.2=15.12N=1.515.12316=1088.64 kNAC =1088.6410/(14.30.9)=84857.412按构造取bh=350350=1225002二 梁截面的计算及确定一般情况下： 框架梁:h=l0 /(128)，b=h(1/31/2) 悬臂梁:h=l0/6， 次梁:h=l0/(1215），b =(1/21/3)h梁截面尺寸估算如下：KL：h=l0 /(128)=7200/(128)= 600900，取700；b=h(1/31/2)=700(1/31/2)= 233350；取300；LL：h=l0/(1512)=4200/(1512)= 280350；取450；b =(1/31/2)h=(1/31/2)400=200133；取200；三 楼板厚度确定本工程楼板既有双向板，也有单向板。一般双向板hb=l板/50=4200/50=84，从安全角度和方便设计与施工，统一取板厚hb=100。第三部分 各种荷载计算第一节 楼面荷载标准值一 恒载标准值：楼面的恒载标准值 铺砖 0.55 KN/m2 屋面恒载标准值找平层 0.35 KN/m2 ， 保温层 3.02 KN/m2 ， 防水层0.4 KN/m2 合计 3.77 KN/m2二 活荷载取值：1、 除会议室2.5KN/ m2、资料室3.5KN/ m2,储藏室5.0KN/ m2外，其余办公室均为2.0KN/m2；2、厕所、走廊：均取2.5 KN/m2；3、楼梯：考虑兼做消防用途，取3.5 KN/m2；4、屋面：上人屋面取2.0 KN/m2，楼梯屋面取0.7 KN/m2。51第二节 线荷载标准值（一）线荷载标准值说明：梁上均布线荷载=墙容重柱距(层高-砼梁高)-窗洞宽窗洞高+ 窗容重窗洞宽窗洞高/柱距墙取3.6KN,窗取0.35KN，门取0.3KN屋面梁上线荷载女儿墙3.61.5=5.4楼层梁上线荷载计算表荷载墙重（KN）门窗重（KN）楼层梁上线荷载KN/m轴号A轴14,9113.64.2(3.9-0.45)-1.81.8=40.51.81.80.35=1.134(40.5+1.134)/4.2=9.91轴号B轴45，893.64.2(3.9-0.45)-3.33.1=10.0443.33.11.5=15.345(10.044+15.345)/4.2=6.045583.64.2(3.9-0.45)-3.23.1=11.163.23.11.5=14.88(11.16+14.88)/4.2=6.2轴号D轴133.64.2(3.9-0.45)=46.87-46.87/4.2=11.16343.64.2(3.9-0.45)-1.22.1=37.81.22.10.30=0.756(37.8+0.756)/4.2=9.184113.64.2(3.9-0.45)-2.11.0=44.6041.02.10.30=0.63(44.604+0.63)/4.2=10.77轴号E轴133.62.2(3.9-0.45)=29.304-29.304/4.2=6.304113.64.2(3.9-0.45)-2.11.0=44.6041.02.10.30=0.63(44.604+0.63)/4.2=10.77轴号F轴133.64.2（3.9-0.45）-0.92.7=38.31240.92.70.30=0.729(38.3124+0.729)/4.2=9.25轴号G轴483.64.2(3.9-0.45)-1.81.8=40.51.81.80.35=1.134(40.5+1.134)/4.2=9.91893.64.2(3.9-0.45)-3.32.4=18.363.32.40.35=2.772(18.36+2.772)/4.2=5.03轴号H轴133.64.2(3.9-0.45)-1.50.9=42.0121.50.90.35=0.473(42.012+0.473)/4.2=10.12343.64.2(3.9-0.45)-3.32.4=18.363.32.40.35=2.772(18.36+2.772)/4.2=5.039113.64.2(3.9-0.45)-1.81.8=40.51.81.80.35=1.134(40.5+1.134)/4.2=9.91轴号1轴AD3.67.2(3.9-0.70)-21.51.8=57.0221.51.80.35=1.89(57.02+1.89)/7.2=8.18DE3.62.1(3.9-0.70)-1.51.8=12.581.51.80.35=0.945(12.58+0.945)/2.1=6.44EH3.67.2(3.9-0.70)-1.81.8=64.81.81.80.35=1.134(64.8+1.134)/7.2=9.16轴号3,4,9,10轴AD3.67.2(3.9-0.70)=82.944-82.944/7.2=11.52EH3.67.2(3.9-0.70)=82.944-82.944/7.2=11.52轴号5,6,7,8轴AD3.66.0(3.9-0.70)=69.12-69.12/6.0=11.52EG3.66.0(3.9-0.70)=69.12-69.12/6.0=11.52轴号3,4, 5,6,7,8,9,10轴DE3.62.1(3.9-0.70)=24.192-24.192/2.1=11.52轴号11轴AD, EH3.67.2(3.9-0.70)=82.944-82.944/7.2=11.52第三节 风荷载的计算风压标准值计算公式为：=zszozz 高度处的风震系数；（因为结构高度12.60m30m，z=1.0）s风荷载体型系数；（对于矩形平面，s=1.3）z风压高度变化系数；（查规范按B类、柱顶标高确定课本27页）o基本风压=0.55kN/，须乘1.1再进行计算；将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其中，A为一榀框架各层节点上的受风面积，计算结果如图下图所示：层次zszo（kN/）受风面积A（）P（kN）31.01.31.0730.60514.49 12.22821.01.31.000.60516.38 12.8311.01.31.000.60518.27 14.369 第四节 地震荷载计算一 重力荷载代表值GE计算时把楼层盖得重力荷载及其上、下各半层的墙重、柱重集中到楼（面）屋盖处，形成质点。其重力即重力荷载代表值。 （一）顶层荷载计算顶层面积：S625 （近似取轴距为计算值）（1）柱自重： 0.350.353.9225KN/m340=239 KN 抹灰： 0.3541.950.01817KN/m340=33.415 KN 小计： 272.415KN （2）外墙自重： 面积： 抹灰： 小计：921.701kN（3）内墙自重：面积：抹灰：小计：728.53 kN（4）梁自重：抹灰：抹灰：抹灰：小计：2687.01 kN（5）女儿墙自重抹灰：小计：214.38 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：C轴线：D轴线：小计： 35.38 kN（7）屋面活载：（8）屋面恒载：顶层屋面荷载总计：2109.375 KN （二）标准层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其它 小计：4594.35 kN（2）柱自重 抹灰 小计: 1401.75 kN（3）梁自重：抹灰：抹灰：L1: 抹灰：小计：2687.01 kN（4）外墙自重：面积 抹灰 小计：882.8 kN（5）内墙自重：面积： 抹灰：小计：1383.13 kN（6）上半层门窗自重：A轴线：B轴线：C轴线：D轴线：小计： 69.42 kN标准层荷载总计：10615.94KN（三）底层荷载计算（1）楼面荷载 楼梯间 卫生间 活载： 走廊 楼梯间 其它 小计：4594.35 kN（2）柱自重 抹灰 小计 2024.76 kN（3）梁自重：抹灰： 抹灰：L1: 抹灰：小计：2687.01 kN（4）外墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰：小计：998.93 kN（5）内墙自重：面积：a上层：b下层：抹灰： 小计： 1676.97 kN（6）上半层门窗自重：外墙：a上层：b下层：内墙：a 上层：b 下层：小计： 120.75 kN底层荷载总计： 11701.25KN各层重力荷载代表值二 结构基本自振周期T1按顶点位移法计算框架的自振周期，顶点位移是求结构基频的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移就可以按公式，求得结构的基本周期。考虑填充墙使框架自振周期减小影响基本周期调整系数取0.8。 三 各层水平地震作用在 类场地，7度区结构的特征周期和地震影响系数。 由于故应该考虑顶点附加地震作用为：结构底部剪力为:顶点附加地震作用力:各层地震作用及楼层地震剪力表层33.912.610615.941316380.215797.78797.7823.98.710615.94934200.153567.721365.5014.84.811701.25608460.099371.551737.05（KN）第四部分 楼梯计算一 荷载和受力计算楼梯计算简图如下： 计算公式如下： 其中hh：楼梯梯板在不同受力段取不同的值,上图所示取楼梯梯板折算高度 在楼梯折板处取梯板厚度,在平台处取平台厚度,在楼板处取楼板厚度 荷载计算参数（单位KN/m）： 装修荷载Qz=1.00； 活载Q=2.00； 恒载分项系数1.2,1.35 活载分项系数1.,1.0.7 梯板负筋折减系数（ZJXS)=0.8 各跑荷载及内力计算及示意图： 其中： Qb梯板均布荷载； Qbt梯板弯折段均布荷载； Q平台均布荷载； Q楼面均布荷载； 以下单位均为(KN/m)； 第1标准层第1跑 Qb=10.356 Qbt=7.000； Qp=7.600 Qw=7.000； 第1标准层第2跑 Qb=10.356 Qbt=7.000； Qp=7.600 Qw=7.000； 第2标准层第1跑 Qb=10.485 Qbt=7.000； Qp=7.600 Qw=7.000； 第2标准层第2跑 Qb=10.485 Qbt=7.000； Qp=7.600 Qw=7.000； 二 配筋面积计算: 楼梯板底筋Asbd(cm2)：按照两端简支求出max,按照max配筋 楼梯板负筋Asbf(cm2)：梯板负筋弯矩取maxZJXS,按此弯矩照配筋 楼梯平台如果两边都有支承,按照四边简支板计算,采用分离式配筋 平台板底筋Aspd(cm2) 平台板负筋Aspf(cm2) 标准层号跑数 Asbd Asbf Aspd Aspf1 1 14.88 11.19 0.00 0.001 2 14.88 11.19 0.00 0.002 1 14.86 11.17 0.00 0.00 2 2 6.74 5.27 0.00 0.00 三 配筋结果: 配筋措施： 楼梯梁保护层厚度：0 楼梯板及平台板保护层厚度： 受力钢筋最小直径： 楼梯板受力钢筋=8 休息平台受力钢筋= 楼梯梁受力钢筋= 受力钢筋最小间距：100 mm 非受力分布钢筋： 受力钢筋=14时,取8250 楼梯板分布筋每踏步至少：6 各跑实际配筋结果： 梯板和平台配筋结果： 标准层号 跑数梯板底筋 梯板分布筋梯板负筋平台底筋平台负筋 1 1 12100 8200 12100 8150 8200 1 2 12100 8200 12100 无 无 2 1 12100 8200 12100 8150 8200 2 2 10100 8200 10130 无 无 梯梁配筋结果： 标准层号 跑数梯梁1顶纵筋 梯梁1底纵筋 梯梁1箍筋 梯梁底纵筋 梯梁顶纵筋 梯梁箍筋 1 1 220 220 8200 无 无 无 1 2 216 216 8200 无 无 无 2 1 220 220 8200 无 无 无 2 2 216 216 8200 无 无 第五部分 基础设计设计基础的荷载包括（1）框架柱传来弯矩的轴力、剪力（取底层柱的相应内力剪力）；（2）底层地基梁的轴力和弯矩（剪力忽略）。基础类型柱号内力框架柱传来地基梁传来设计值基础设计值J1ZD1M(kNm)19.791.8112M=112V=-11.7N=694.5N(kN)44098.64538.64V(kN)-11.7-11.7（1）确定基础的埋置深度d:d=Z0+600=(500+600)mm=1100mm将独立基础设计成阶梯型，取基础高度为600mm,基础分两级，室内外高差450mm，如图：（2）确定基础的底面积：h=m=1.425A=考虑到偏心荷载作用，基础底面积扩大20%，于是A=1.2A=1.24.58=5.5m2取矩形基础长短之比L:h=1.5,即L=1.5b取b=1.8m,（3）持力层强度验算：作用在基底的形心的竖向值，力矩值分别是（4）基础高度演算：现选用混凝土C20,HPB235钢筋，查规范表格得4.1柱边截面ft=1100KN/m2 fy=210N/mm2地基净反力：pjmax= pmax-=1.35（pkmax-） =1.35(287.5-) =349.2 KN/m2pjmin= pmin-=1.35（pkmin-） =1.35(131.3) =138.8 KN/m2由图可知：h=650mm, h0=610mm, 下阶h1=350mm, ho1=310mm, az1=1.3m, bz1=0.9mm柱边截面：bz+2 h0=0.3+20.61=1.52m F1=127KN(符合要求)变阶处截面：bz1+2h01=0.9+20.26=1.52m F1=133.6KN(符合要求)（5）基础底板配筋计算：计算基础的长边方向；-截面柱边地基净反力： PjI= pjmin+（pjmax-pjmin） =138.8+(349.52-138.8) =263.97KN/m2MI=(l-az)2(2b+bz)( pjmax+ PjI) =(2.7-0.35)2(21.8+0.3) (349.52+263.97) =169.99 KNmAsI=1474mm2III-III截面PjIII= pjmIN+（pjmax-pjmin） =138.8+(349.52-138.8) =283.2 KN/m2MIII=(l-az1)2(2b+bz1)( pjmax+ PjIII) =(2.4-1.30)2(21.8+0.9) ( 349.52+ 283.2) =65.4 KNmAsIII=1116.3mm2比较AsI和AsIII，应按AsIII配筋，在平行于l方向1m宽度内配=922mm2，选用12120，As=942 mm2计算基础短边方向；II-II截面柱边地基净反力：MII=(b-bz)2(2l+az)( pjmax+ Pjmin)=(1.8-0.35)2(22.7+0.35) ( 349.52+ 138.8)=90.3 KNmAsII=783.3mm2IV-IV截面MIV=(b-bz1)2(2l+az1)( pjmax+ Pjmin)=(1.8-0.9)2(22.7+1.30)(349.52+ 138.8)=30.4 KNm AsIV=518.9mm2比较AsII和AsIV，应按AsII配筋，但因面积较小故在平行于b方向1.5m宽度内构造配筋选用10200第六部分 PKPM设计成果第一节 PKPM计算书 PK-10.SJ * PK11.EXE * DATA: 2/27/2010 -总信息- 节点总数= 16 柱子总数= 12 梁数= 9 是否规则框架= 20600 支座约束数= 4 标准截面总数= 2 活载计算信息= 1 风活载计算信息= 1 抗震等级= 3 柱砼等级= 30 梁砼等级= 25 梁柱主筋级别= 2 梁柱箍筋级别= 1 柱保护层= 30 梁保护层= 30 柱梁自重计算信息= 2 基础计算信息= 0 输出方式= 1 梁支座负弯矩调幅系数= 0.85 梁惯性矩增大系数= 1.20 结构重要性系数= 1.00 柱计算长度考虑GB50010-2002第7.3.11-3条规定= 0 -节点坐标- 节点号 x坐标 y坐标 节点号 x坐标 y坐标 节点号 x坐标 y坐标 ( 1) 0.08 5.80 ( 2) 7.13 5.80 ( 3) 9.38 5.80 ( 4) 16.42 5.80 ( 5) 0.08 9.70 ( 6) 7.13 9.70 ( 7) 9.38 9.70 ( 8) 16.42 9.70 ( 9) 0.08 13.60 ( 10) 7.13 13.60 ( 11) 9.38 13.60 ( 12) 16.42 13.60 ( 13) 0.08 0.00 ( 14) 7.13 0.00 ( 15) 9.38 0.00 ( 16) 16.42 0.00 -柱杆件关联号(左为上部节点号,右为下部节点号)- ( 1) 13 1 ( 2) 14 2 ( 3) 15 3 ( 4) 16 4 ( 5) 1 5 ( 6) 2 6 ( 7) 3 7 ( 8) 4 8 ( 9) 5 9 ( 10) 6 10 ( 11) 7 11 ( 12) 8 12 -梁杆件关联号(左为左边节点号,右为右边节点号)- ( 1) 1 2 ( 2) 2 3 ( 3) 3 4 ( 4) 5 6 ( 5) 6 7 ( 6) 7 8 ( 7) 9 10 ( 8) 10 11 ( 9) 11 12 -支座约束信息- ( 1) 13111 ( 2) 14111 ( 3) 15111 ( 4) 16111 -柱平面内计算长度- ( 1) 5.80 ( 2) 5.80 ( 3) 5.80 ( 4) 5.80 ( 5) 4.87 ( 6) 4.87 ( 7) 4.87 ( 8) 4.87 ( 9) 4.88 ( 10) 4.88 ( 11) 4.88 ( 12) 4.88 -柱平面外计算长度- ( 1) 5.80 ( 2) 5.80 ( 3) 5.80 ( 4) 5.80 ( 5) 4.88 ( 6) 4.88 ( 7) 4.88 ( 8) 4.88 ( 9) 4.88 ( 10) 4.88 ( 11) 4.88 ( 12) 4.88 -节点偏心值- ( 1) 0.00 ( 2) 0.00 ( 3) 0.00 ( 4) 0.00 ( 5) 0.00 ( 6) 0.00 ( 7) 0.00 ( 8) 0.00 ( 9) 0.00 ( 10) 0.00 ( 11) 0.00 ( 12) 0.00 ( 13) 0.00 ( 14) 0.00 ( 15) 0.00 ( 16) 0.00 -标准截面数据- ( 1) 1.00 0.35 0.35 ( 2) 1.00 0.30 0.70 -柱截面类型号- ( 1) 1 ( 2) 1 ( 3) 1 ( 4) 1 ( 5) 1 ( 6) 1 ( 7) 1 ( 8) 1 ( 9) 1 ( 10) 1 ( 11) 1 ( 12) 1 -梁柱截面类型号- ( 1) 2 ( 2) 2 ( 3) 2 ( 4) 2 ( 5) 2 ( 6) 2 ( 7) 2 ( 8) 2 ( 9) 2 -恒载计算- 节点荷载: 节点 弯矩 垂直力 水平力 1 -4.80 65.30 0.00 2 5.90 80.10 0.00 3 -5.90 80.10 0.00 4 4.80 65.30 0.00 5 -4.80 65.30 0.00 6 5.90 80.10 0.00 7 -5.90 80.10 0.00 8 4.80 65.30 0.00 9 -3.50 47.10 0.00 10 2.60 35.60 0.00 11 -2.60 35.60 0.00 12 3.50 47.10 0.00 0 柱间荷载 柱信息 荷载类型 荷载值 荷载参数1 荷载参数2 0 梁间荷载: 连续数 荷载个数 类型 荷载值 参数 类型 荷载值 参数 1 2 1 11.5 0.00 6 14.24 2.10 1 1 6 7.1 1.05 1 2 1 11.5 0.00 6 14.24 2.10 1 2 1 11.5 0.00 6 14.24 2.10 1 1 6 7.1 1.05 1 2 1 11.5 0.00 6 14.24 2.10 1 1 6 14.2 2.10 1 1 6 7.1 1.05 1 1 6 14.2 2.10 *恒载内力* 杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 - 柱(左面为柱下端,右为柱上端)- 1 -7.20 438.27 -3.71 -14.31 -420.51 3.71 2 3.83 534.00 1.98 7.66 -516.24 -1.98 3 -3.83 534.00 -1.98 -7.66 -516.24 1.98 4 7.20 438.27 3.71 14.31 -420.51 -3.71 5 -30.16 270.28 -15.13 -28.85