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农业局办公楼建筑设计1 工程概况 建筑面积：约4000m2，共6层，层高3.9m，钢筋混凝土框架结构。 地质条件：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育；地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fak =200 kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影响。 主导风向：南、东南；基本风压：0.45kN/m2；基本雪压：0.45kN/m2。 抗震设防烈度为6度，该建筑属丙类建筑，安全等级为二级。 材料供应：各种材料均能保证供应；施工技术条上：各种机具均能满足要求。2 结构选型结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面结构：采用现浇钢筋混凝土不上人防水屋面，屋面板厚100mm。楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚100mm。楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土整体式楼梯。天沟：采用现浇天沟。3 楼板计算按双向板计算，板厚选用100mm，混凝土强度等级C25，钢筋采用HPB235。3.1楼面板计算荷载计算找平层：20厚水泥砂浆 0.02m20kN/m3=0.4kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：15厚混合砂浆 0.015m17kN/m3=0.26kN/m2恒荷载标准值 3.16kN/m2恒荷载设计值 g=3.16 kN/m21.2=3.8 kN/m2荷载设计值 q=2.0 kN/m21.4=2.8 kN/m2 合计 p=g+q=6.6 kN/m21.边区格板B计算跨度 lox=4.2m-0.3m=3.9m loy=6.9m-0.3m=6.6m n= loy /lox=6.6m/3.9m=1.7,取=1/n2 =0.35, =2双向板采用分离式配筋形式，各塑性铰线上总弯矩为：Mx=(loy- lox/4) mx=5.55mxMy=3/4 loxmy=3/4 loxmx=3/40.353.9mx=1.02mxMx= Mx=loymx=26.6mx=13.2 mxMy= My= lox my=loxmy=20.353.9mx=2.73mx代入基本公式，由于区格板A四周与梁连接，内力折减系数为0.8，由2Mx + 2My + Mx+ Mx+ My+ My=p lox2/12(3loy -lox)25.55mx +21.02 mx +213.2mx +22.73mx =0.86.63.92(36.6-3.9)/12kNm/m 故mx=3.03kNm/mmy =mx=0.350.46kNm/m=1.06 kNm/mmx= mx=mx=20.46kNm/m=6.07 kNm/mmy= my=my=20.16kNm/m=2.1kNm/m2.中间区格板A计算跨度 lox=4.2m-0.3m=3.9m loy=3m-0.3m=2.7m n= loy /lox=2.7m/3.9m=0.7,取=1/n2 =2, =2则Mx=(loy- lox/4) mx=1.73mxMy=3/4 loxmy=3/4 loxmx=3/423.9mx=5.85mxMx= Mx=loymx=22.7mx=5.4 mxMy= My= lox my=loxmy=223.9mx=15.6mx代入基本公式，由于区格板A四周与梁连接，内力折减系数为0.8，由2Mx + 2My + Mx+ Mx+ My+ My=p lox2/12(3loy -lox)21.73mx +25.85 mx +25.4mx +215.6mx =0.86.63.92(32.7-3.9)/12kNm/m 故mx=0.46kNm/mmy =mx=20.46kNm/m=0.92 kNm/mmx= mx=mx=20.46kNm/m=0.92kNm/mmy= my=my=20.72kNm/m=1.84kNm/m受拉钢筋的截面积按公式As=m/（rsh0fy），其中rs取0.95。对于四边都与梁整结的板，中间跨的跨中截面及中间支座处截面，其弯矩设计值减小15%。钢筋的配置：符合内力计算的假定，全板均匀布置。截面有效高度 h01=h-20=100-20=80 mm，fy=210N/mm即可近似按计算钢筋截面面积，计算结果见表表26 双向板配筋计算截面跨中A区格Lox方向0.4680288200251Loy方向0.9270668200251B区格Lox方向3.03801898200251Loy方向1.0670768200251支座A- A1.84801158160319A-B0.9270668200251B-B2.18012082002513.2屋面板计算荷载计算防水层（刚性）：30厚C20细石混凝土 1.0 kN/m2防水层（柔性）：三毡四油小石子 0.4 kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.3kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.3kN/m2找坡层：40厚水泥焦渣砂浆 0.04m14kN/m3=0.56kN/m2保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.5kN/m3=1.16kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.17kN/m2恒荷载标准值 6.39 kN/m2 恒荷载设计值 g=6.39 kN/m21.2=7.67 kN/m2活荷载设计值 q=0.5 kN/m21.4=0.7 kN/m2 合计 p=g+q=8.37kN/m2按塑性理论计算，在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均匀及活荷载棋盘式布置计算，1.边区格板B计算跨度 lox=4.2m-0.3m=3.9m loy=6.9m-0.3m=6.6m n= loy /lox=6.6m/3.9m=1.7,取=1/n2 =0.35, =2双向板采用分离式配筋形式，各塑性铰线上总弯矩为：Mx=(loy- lox/4) mx=5.55mxMy=3/4 loxmy=3/4 loxmx=3/40.353.9mx=1.02mxMx= Mx=loymx=26.6mx=13.2 mxMy= My= lox my=loxmy=20.353.9mx=2.73mx代入基本公式，由于区格板A四周与梁连接，内力折减系数为0.8，由2Mx + 2My + Mx+ Mx+ My+ My=p lox2/12(3loy -lox)25.55mx +21.02 mx +213.2mx +22.73mx =0.88.373.92(36.6-3.9)/12kNm/m 故mx=3.84kNm/mmy =mx=0.353.84kNm/m=1.34 kNm/mmx= mx=mx=23.84kNm/m=7.68 kNm/mmy= my=my=21.34kNm/m=2.68kNm/m2.中间区格板A计算跨度 lox=4.2m-0.3m=3.9m loy=3m-0.3m=2.7m n= loy /lox=2.7m/3.9m=0.7,取=1/n2 =2, =2则Mx=(loy- lox/4) mx=1.73mxMy=3/4 loxmy=3/4 loxmx=3/423.9mx=5.85mxMx= Mx=loymx=22.7mx=5.4 mxMy= My= lox my=loxmy=223.9mx=15.6mx代入基本公式，由于区格板A四周与梁连接，内力折减系数为0.8，由2Mx + 2My + Mx+ Mx+ My+ My=p lox2/12(3loy -lox)21.73mx +25.85 mx +25.4mx +215.6mx =0.88.373.92(32.7-3.9)/12kNm/m 故mx=0.36kNm/mmy =mx=20.36kNm/m=0.72 kNm/mmx= mx=mx=20.36kNm/m=0.72kNm/mmy= my=my=20.72kNm/m=1.44kNm/m受拉钢筋的截面积按公式As=m/（rsh0fy），其中rs取0.95。对于四边都与梁整结的板，中间跨的跨中截面及中间支座处截面，其弯矩设计值减小15%。钢筋的配置：符合内力计算的假定，全板均匀布置。截面有效高度 h01=h-20=100-20=80 mm，fy=210N/mm即可近似按计算钢筋截面面积，计算结果见表表26 双向板配筋计算截面跨中A区格Lox方向0.3680228200251Loy方向0.7270448200251B区格Lox方向3.84802478200251Loy方向1.34701188200251支座A- A1.44801258200251A-B0.7270448200251B-B2.68801808200251 4 荷载计算4.1恒载标准值计算4.1.1屋面防水层（刚性）；30厚C20细石混凝土防水 1.0 kN/m2防水层（柔性）；三毡四油铺小石子 0.4kN/m2 找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.30kN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.015m20kN/m3=0.30kN/m2保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.5kN/m3=1.16kN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆 0.04m14kN/m3=0.56kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kN/m3=0.16kN/m2合计： 6.39 kN/m2 4.1.2标准层楼面找平层：20厚水泥砂浆 0.20m20kN/m3=0.40kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：15厚混合砂浆 0.015m17kN/m3=0.26kN/m2合计 3.16 kN/m24.1.3梁自重主次梁 bh=250mm500mm梁自重： 25kN/m30.25m(0.5m-0.1m)=2.5kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(0.5m-0.1m+0.25m)217kN/m3 =0.22kN/m合计： 2.72kN/m基础梁 bh=250mm400mm梁自重： 25kN/m30.25m0.40m=2.5kN/m4.1.4柱自重 bh=450mm450mm柱自重 25kN/m30.45m0.45m=5.06kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 17kN/m30.01m0.45m4=0.31kN/m合计： 5.37kN/m4.1.5外纵墙自重标准层外墙： 18kN/m31m0.24m=4.32kN/m 18kN/m3（4-0.5）m0.24m=15.12kN/m铝合金窗： 0.35kN/m22.5m=0.88kN/m水刷石外墙面： （4.0m-2.5m）0.5kN/m2=0.75kN/m4.0m0.5kN/m2=2kN/m水泥粉刷内墙面： （4.0m-2.5m）0.36kN/m2=0.54kN/m 4.0m0.36kN/m2=1.44kN/m合计： 25.05 kN/m底层纵墙： 18kN/m3(5.0m-0.5m-0.4m-2.5m)0.24m=6.91kN/m 18kN/m3（5m-0.5m-0.4m）0.24m=17.71kN/m铝合金窗： 0.35kN/m22.5m=0.88kN/m水刷石外墙面： （4.0m+1.45m-2.5m）0.5kN/m2=0.975kN/m （4+0.45）m0.5kN/m2=0.85kN/m水泥粉刷内墙面： （4.0m-2.5m）0.36kN/m2=0.54kN/m 4m0.36kN/m2=1.44kN/m 合计： 30.68 kN/m4.1.6内纵墙自重标准层纵墙： 18kN/m3（4m-0.5m）0.24m=15.12kN/m （4m-0.5m-2.4m）0.24m18kN/ m3=4.75 kN/m 水泥粉刷内墙面： 2（4m-0.5m）0.36kN/m2=2.52kN/m 2（4m-0.5m-2.4m）0.36kN/m2=0.79kN/m合计： 23.18kN/m底层纵墙： 18kN/m3(5.0m-0.4m-0.5m)0.24m=17.71kN/m 18kN/m3(5.0m-0.4m-0.5m-2.4m)0.24m=7.34kN/m水泥粉刷内墙面： (5.0m-0.4m-0.5m)0.36kN/m22=2.95kN/m (5.0m-0.4m-0.5m-2.4m)0.36kN/m22=1.22kN/m合计： 29.22kN/m4.1.7内隔墙自重标准层内隔墙 9.8kN/m3(4.0m-0.5m)0.24m=8.23kN/m水泥粉刷墙面 (4.0m-0.5m)0.36kN/m22=2.52kN/m合计： 10.75 kN/m底层内隔墙 9.8kN/m3(5.0m-0.5m-0.4m)0.24m=9.64kN/m水泥粉刷墙面 (5.0m-0.4m-0.5m)0.36kN/m22=2.95kN/m合计： 12.59 kN/m4.2活载标准值计算4.2.1屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得：不上人屋面：0.5kN/m2楼面：2.0kN/m24.2.2雪荷载 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。4.3竖向荷载下框架受荷总图4.3.1 AB轴间框架梁板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图所示。屋面板传菏载：恒载：6.39kN/m22.1m2=22.62kN/m活载：0.5kN/m22.1m2=1.77kN/m楼面板传荷载：恒载：3.16kN/m22.1m2=11.19kN/m活载：2.0kN/m22.1m2=7.08kN/m粱自重： 2.72kN/mAB轴间框架梁均部荷载为：屋面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.72kN/m+22.62kN/m =25.34kN/m 活载=板传荷载 =1.77kN/m 楼面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =11.19kN/m+2.72kN/m=13.91kN/m 活载=板传荷载 =7.08kN/m4.3.2 BC轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：6.39kN/m21.5m5/82=11.98kN/m活载：0.5kN/m21.5m5/82=0.94kN/m楼面板传荷载：恒载：3.16kN/m21.5m5/82=5.93kN/m活载：2.0kN/m21.5m5/82=3.75kN/m粱自重： 2.72kN/mBC轴间框架梁均部荷载为：屋面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.72kN/m+8.39kN/m =11.11kN/m 活载=板传荷载=0.66 KN/m 楼面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.72kN/m+4.15kN/m =6.87kN/m 活载=板传荷载 =2.63kN/m4.3.3 CD轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：6.39kN/m22.1m2=22.62kN/m 活载：0.5kN/m22.1m2=1.77kN/m楼面板传荷载： 恒载：3.66kN/m22.1m2=11.19kN/m 活载：2.0kN/m22.1m 2=7.08kN/m粱自重： 2.72kN/mCD轴间框架梁均部荷载为： 屋面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =2.72kN/m+22.62kN/m=25.34kN/m 活载=板传荷载=1.77kN/m 楼面粱 恒载=粱自重+板传荷载 =11.19kN/m+2.72kN/m =13.91kN/m 活载=板传荷载 =7.08kN/m4.3.4 A轴柱纵向集中荷载计算顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高900mm，100mm的混凝土压顶）天沟自重：现浇天沟0.6m+(0.2m-0.080m)0.080m25kN/m3+(0.6m+0.2m)(0.5kN/m2+0.36kN/m2)=2.13kN/m顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+粱自重+板传荷载=（5.51kN/m+2.13kN/m）4.2m+2.72kN/m(4.2m-0.45m)+11.31kN/m4.2m=89.79kN顶层柱活载=板传活载 =0.885kN/m4.2m=3.72kN标准层恒载=墙自重+粱自重+板传荷载 =25.05kN/m（4.2m-0.45m）+2.72kN/m（4.2m-0.45m）+5.595kN/m4.2m=127.64kN标准层活载=板传荷载 =3.54kN/m4.2m=14.87kN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础粱自重 =30.68kN/m（4.2m-0.45m）+2.5kN/m（4.2m-0.45m） =124.43kN4.3.5 B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =2.72kN/m（4.2m-0.45m）+6.39 kN/m25/82.1m4.2m+6.39kN/m21.5m1-2（1.51.5/4.24.2）+（1.51.51.5/4.24.24.2）4.2m =77.22kN顶层柱活载=板传活载 =0.5 kN/m2 5/82.1m+0.5 kN/m21.51-2（1.51.5/4.24.2）+（1.51.51.5/4.24.24.2） 4.2m=5.25kN标准层恒载=粱自重+板传荷载 =2.72kN/m（4.2m-0.45m）+ 3.16kN/m22.1m5/84.2m+3.16 kN/m21.5m1-2（1.51.5/4.24.2）+（1.51.51.5/4.24.24.2） 4.2m =43.35kN标准层活载=板传荷载=2.0kN/m22.1m5/84.2m+2.0kN/m21.5m1-2（1.51.5/4.24.2）+（1.51.51.5/4.24.24.2） 4.2m=20.98kN基础顶面恒载=基础梁自重 =2.5kN/m（4.2-0.45）m=9.375kN4.3.6 C、D轴柱纵向集中荷载与B、A轴柱纵向集中荷载相同，故略.5 框架计算简图及梁柱线刚度5.1确定框架的计算简图框架计算单元如图2所示，取3轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，估算为-0.95m，二层楼面标高为3.90m，故底层柱高为4.85m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高)，故均为4.00m。主梁、 梁高 h=(1/81/12)L=233525mm，取h=500 mm 梁宽 b=(1/21/4)h=125250mm 取b=250mm基础梁截面尺寸 0.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.431.001.001.001.001.001.000.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.610.60.60.470.470.470.47 图2 计算简图5.2 框架梁柱的线刚度计算 对于中框架梁取I=2I0左边跨梁：中跨梁：右边跨梁：底层柱： 其余各柱： 令，则其余各杆的相对线刚度为：.竖向荷载总图5.3 风荷载计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准指：式中 基本风压=0.4kN/m2 ； 风压高度变化系数，因建设地点位于郊区，所以地面粗糙度为B类；风荷载体型系数，；风振系数，；下层柱高；上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍B迎风面的宽度，B=4.2m。 集中风荷载标准值23.861.371.01.30.43.91.88.0419.951.271.01.30.43.93.98.5416.051.171.01.30.43.93.910.2212.151.071.01.30.43.93.99.358.251.001.01.30.43.93.98.744.351.001.01.30.4 4.35 4.359.236 风荷载作用下的位移验算6.1侧移刚度D 横向2-6层D值的计算构件名称A轴柱0.2595633B轴柱0.54511854C轴柱0.54511854D轴柱0.2595633 横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.4835332B轴柱0.77728C轴柱0.77728D轴柱0.48353326.2风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：式中 第j层的总剪力； 第j层所有柱的抗侧刚度之和； 第j层的层间位移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。 风荷载作用下框架侧移计算层次68.048.04349740.00021/20000511.0913.21349740.00021/10000410.2218.26349740.00051/800039.3527.61349740.00081/500028.7436.35349740.00101/400019.2345.58261200.00171/2941侧移验算：层间侧移最大值 1/29411/550 （满足）7 内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用；（2）活载作用；（3）风荷载作用（从左向右，或从右向左）对于第（1）、（2）种情况采用二次弯矩分配法计算；对于第（3）种情况采用D值法计算。7.1恒载作用下的内力计算7.1.1梁的固端弯矩AB跨： 顶层，1-5层，BC跨： 顶层， 1-5层，7.1.2梁的跨中弯矩AB跨： 顶层 5层 4层3层2层1层BC跨： 顶层 5层 4层3层2层1层7.1.3梁的剪力AB跨： 顶层 5层 4层 3层 2层 1层 BC跨： 顶层 1-5层 恒菏载作用下的弯矩分配AB轴恒菏载作用下的图（kN*m）恒菏载作用下的剪力图（kN*m）恒菏载作用下的轴力图（kN）7.2活载作用下的内力计算活载按满布计算，此时跨中弯矩应乘以1.1-1.2的放大系数。7.2.1梁的固端弯矩AB跨： 顶层，1-5层，BC跨： 顶层， 1-5层， 7.2.2梁的跨中弯矩AB跨： 顶层 5层4层3层2层1层BC跨： 顶层 5层4层3层2层1层 7.2.3梁剪力AB跨： 顶层 5层 4层 3层 2层 1层 BC跨： 顶层 1-5层 活菏载作用下弯矩分配活菏载作用下的弯矩图（kN*M）活菏载作用下的剪力图（kN）活菏载作用下的轴力图（kN）7.3风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载（从左向右吹）下的内力用D值法进行计算。其步骤为：（1）求各柱反弯点的剪力值（2）求各柱反弯点高度（3）求各柱的杆端弯矩及梁弯矩（4）求各柱的轴力和梁剪力第i层第m柱所分配的剪力为： ，见表。框架柱反弯点位置，,计算结果如表所示。 A轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.90.70.30000.31.253.90.70.30000.31.443.90.70.400000.41.633.90.70.450000.451.823.90.70.50000.01250.51252.0514.350.90.650000.653.25 B轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.92.40.420000.421.6853.92.40.420000.421.643.92.40.450000.451.833.92.40.50000.52.023.92.40.50000.52.014.353.00.550000.552.75 C轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.92.40.420000.421.6853.92.40.420000.421.6843.92.40.450000.451.833.92.40.500000.52.023.92.40.500000.52.014.353.00.550000.552.75D轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m63.90.70.300000.301.253.90.70.300000.301.243.90.70.400000.401.633.90.70.450000.451.823.90.70.50000.01250.51252.0514.350.900.650000.603.25框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如表所示。 中柱处的梁： 边柱处的梁： 风荷载作用下A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号68.043497456330.1611.291.23.611.553.61512.043497456330.1611.751.23.613.555.61418.263497456330.1612.941.67.064.708.61327.613497456330.1614.451.89.798.0114.49236.353497456330.1615.852.0511.4111.9919.42145.582612053320.2049.303.2516.2830.2328.27风荷载作用下B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号68.0434974118540.3392.731.686.334.591.904.43512.0434974118540.3394.731.86.337.598.433.90418.2634974118540.3396.191.813.6211.145.4612.75327.6134974118540.3399.362.018.7218.728.9620.90236.3534974118540.33912.322.024.6424.6413.0130.35145.582612077280.29613.492.7530.3537.1016.5038.49 风荷载作用下C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号68.0434974118540.3392.731.686.334.594.431.90512.0434974118540.3394.731.86.337.598.433.90418.2634974118540.3396.191.813.6211.1412.755.46327.6134974118540.3399.362.018.7218.7220.908.96236.3534974118540.33912.322.024.6424.6430.3513.01145.582612077280.29613.492.7530.3537.1038.4916.50框架柱轴力与梁端剪力的计算结果见下表。风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力层号梁端剪