某行政办公楼结构设计计算书.docx

目 录1基本建设条件及要求31.1工程地质条件31.2气象条件31.3建设规模41.5建筑设计41.5.1设计要求41.5.2图纸要求41.6结构设计51.6.1设计要求51.6.2结构计算内容51.6.3结构施工图51.7建筑材料选用52结构布置72.1结构平面布置72.2梁、柱截面尺寸的确定73.1屋面及楼面的永久荷载93.2屋面及楼面可变荷载103.4荷载分层总汇114 框架梁截面设计124.1 梁的正截面计算与配筋124.2 梁斜截面计算与配筋145框架柱计算175.1柱正截面计算与配筋175.2柱斜截面计算与配筋206 楼梯的设计与计算226.1结构设计236.1.1楼梯梯段板的计算236.1.2荷载计算236.1.3内力计算236.2平台板的计算246.2.1荷载计算246.2.2内力计算与配筋计算246.3平台梁计算256.3.1荷载计算256.3.2内力计算256.3.3配筋计算257 楼板设计计算267.1 荷载设计值277.2弯矩计算277.3 截面配筋设计29结束语30参考文献31 某行政办公大楼结构设计摘 要该项目建于市区内，场地地形平整，建设用地不受限制，与周围建筑的交通便利，周围建筑物环境对本建设项目无特殊要求。建筑采用钢筋混凝土框架结构，首先，根据设计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法，确定结构计算简图，进行荷载和内力计算，其次，确定结构控制截面的弯矩、剪力和轴力设计值，最后，根据已经计算出的结构控制截面的内力值，对梁、板、柱、基础等进行配筋计算，并绘制相应的结构施工图。关键词：框架结构；内力计算；配筋计算1基本建设条件及要求1.1工程地质条件（1）地场土层：（自上而下）第一层填土：土质松软，结构不匀，不应作拟建建筑物的天然地基，土层厚度0.41.0m。第二层粘土：fak200 kpa, Es=8.0kpa，土质结构均匀，属中偏高强度，中偏低压缩性土层，可作天然地基。土层厚度2.53.5m。第三层粉质粘土：fak=300kpa，s=13.5kpa，土质结构均匀，属高强度低压缩性土层，可作天然地基，未钻透。（2）地水水位：钻探时未见地下水。1.2气象条件最高气温41.3，最低气温14.9。风向：常年北、东北，夏季南、东南。降雨量：全年1203.1mm, 1小时最大降雨量93.6mm,年相对温度7080。其他根据建设地点自己查阅相关资料及规范。抗震设防烈度: 6度 防火等级二级 安全等级二级。1.3建设规模（1）总建筑面积：4500 m2 左右。（2）层数：五-六层。1.4建筑功能要求底层: 门厅、传达室、收发室、接待室、财务室、普通办公室。其他层: 普通办公室、各行政管理办公室、专用办公室。其他用房: 大会议室一间、中会议室二间、文印室、档案室、资料室、图书室、活动室、会客室，每层设男女卫生间，办公室25m2-60m2 。1.5建筑设计1.5.1设计要求按建筑功能和环境条件解决好使用、交通、消防之间的关系，完成平面、立面及剖面设计。平面设计: 合理确定平面柱网尺寸、楼梯、走廊的数量位置及形式，满足室内采光、通风要求。立面设计: 结合采光、通风要求设计窗户、建筑人口尺寸及形式，确定立面划分，建筑风格及造型应富有创意和时代感。剖面设计: 确定合理层高、室内外高差、檐口高度、门窗高度、楼梯踏步尺寸。1.5.2图纸要求（1）底层平面图、标准层平面图、屋顶平面图。（标出三道尺寸线、室内外高差、剖切符号）（2）正立面一个、侧立面一个、剖面一个（要求剖门厅、楼梯）、节点详图3-5个。（3）建筑设计说明。1.6结构设计1.6.1设计要求（1）根据建筑平面尺寸与功能要求，进行合理的结构布置和结构选型。（2）根据结构方案对主要结构及构件进行设计计算和构造处理。1.6.2结构计算内容（1）各种结构构件（框架、楼盖、楼梯、雨蓬等）的设计计算（2）基础设计计算1.6.3结构施工图（1）各层结构平面布置图（2）基础平面布置及结构施工图（3）一榀框架结构施工图（4）楼盖、楼梯及其它构件结构施工图（5）结构设计说明1.7建筑材料选用 (1) C40混凝土：=19.1 =1.71 C30混凝土：=14.3 =1.43 HRB400级钢筋：=360 =360 HRB335级钢筋：=300 =300 HPB235级钢筋：=210 =210 粘土多孔砖：尺寸：24011590 (2) 楼地面： 瓷砖地面（水泥粗沙打底）8 100厚钢筋混凝土现浇板(3) 屋面： 30厚细石混凝土保护层 SBC120防水层 20厚水泥沙浆找平层 150厚水泥蛭石保温层 100厚钢筋混凝土现浇板(4) 外墙： 1:1水泥沙浆(细砂) 勾缝贴8厚面砖12厚1:0.2:2水泥石灰膏沙浆结合层(5) 内墙： 喷内墙涂料（中级耐擦洗涂料）20厚纸筋灰罩面6 厚1:3石灰膏沙浆抹平10厚1:3石灰膏沙浆打底(6) 地面： 瓷砖地面（水泥粗沙打底）500 100号混凝土100 厚3:7灰土(7) 散水：10厚1：2.5水泥沙浆抹面 60厚C10混凝土80厚碎砖 素土夯实 3%找坡2结构布置房屋的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。2.1结构平面布置本设计为六层框架总高度为22.9，且质量与刚度沿高度分布比较均匀的结构，可近似看作单质点体系的结构100厚钢筋混凝土现浇板框架结构体系，建筑平面布置灵活，可以做成较大空间，立面富于变化。2.2梁、柱截面尺寸的确定（1） 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混泥土结构，楼板厚度取100，梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，梁宽约为梁高的1/21/3，同时不小于1/2柱宽，且不小于250。本方案AB、CD跨取1/126900=575mm，实际取600mm截面宽度取6001/2=300mm，为保持结构整体性，和施工简便，BC跨截面宽取300mm，截面高取400mm。111跨高度取1/84500=562，实际取600mm，宽度为300mm。（2）框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： 柱组合的轴压力设计值N=Fg E n注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。 AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知取为0.8。 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C40，查得19.1N/mm2。对于边柱：N=Fg E n=1.325.92146=2830.464（KN） AcN/uNfc=2830.464103/0.8/19.1=247418.18（mm2） 对于内柱：N=Fg E n=1.2534.56146=3628.8（KN） AcN/uNfc=3628.8*103/0.8/14.3=317202.80（mm2）如果取柱截面为正方形，根据上述计算并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值：600mm600mm。3 结构荷载计算主体结构为六层，一层层高为3.9,其余各层层高均为3.6，外墙体采用360厚粘土空心砖砌筑，单位墙体重力荷载去4.44。内墙240mm粘土空心砖，取单位重力荷载4.28.办公室门采用防盗门，门洞口尺寸：0.92.2,大会议室及楼道防火门：1.82.4,厕所为木门：0.72.1。窗为塑钢窗，洞口尺寸:2.11.8 。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混泥土结构，楼板厚度取100，各层梁柱的混泥土强度等级，其设计强度为：C40(=19.1,=1.71 ),C30(=14.3 ,=1.43 )柱截面尺寸可根据式： 估算；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取，为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3。不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；n为验算层以上楼层层数；为柱截面面积；为混凝土轴心抗压强度设计值；为框架柱轴压比限值，一级、二级和三级抗震等级，近似分别取0.7、0.8和0.9。设定该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值=0.8；各层的重力荷载代表值近似取12，以下为详细计算。3.1屋面及楼面的永久荷载屋面：30厚细石混泥土保护层 220.03=0.66SBC120防水层 0.420厚水泥砂浆找平层 200.02=0.450厚水泥蛭石保温层 500.015=0.75 100厚钢筋混泥土板 250.1=2.5合计 4.9615层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗沙打底） 0.55100厚钢筋混泥土板 250.1=2.5轻钢龙骨吊顶 0.25合计 3.303.2屋面及楼面可变荷载上人屋面均布荷载标准值 2.0楼面活荷载标准值 2.0走道部分活荷载标准值 2.4 楼梯处活荷载标准之取 3.5 屋面雪荷载标准值 （式中为屋面积雪分布系数，取=1.0）3.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁柱重力荷载计算层次构件B()H()kN/gn1边横梁0.400.60251.057.3505.422873.183462.692中横梁0.400.60251.055.7752.19109.148次 梁0.300.60251.055.513618595.404纵 梁0.400.60251.058.4006.6341884.96 柱0.600.60251.0512.8635.000362315.2524边横梁0.400.60251.057.3505.4522881.273152.5中横梁0.400.60251.055.7752.159111.746次 梁0.300.60251.055.513618595.404纵 梁0.400.60251.058.4006.65281564.08 柱0.60.6251.059.453.600321088.6456边横梁0.350.60251.056.4315.516565.9282496.813中横梁0.350.60251.055.0532.2888.933次 梁0.300.60251.055.513614463.092纵 梁0.350.60251.057.3506.7281378.86 柱0.60.6251.057.943.60032917.76注：表中为自重；为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；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；柱长度取层高。3.4荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载；50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载；50%楼面均布活荷载；纵横梁自重，楼面上、下层各半层柱及纵横墙体，门窗等。将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下： 屋房： G7=1448.3 ；第六层： G6=13398.08 ；第五层： G5=13912.94 ；第四层： G4=14568.62；第三层: G3= 14683.47；第二层： G2=14683.47 ；第一层： G1=15476.49 。梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N6102.1475.36629.58 75.6475.642.756.03 -29.58-26.455220.81153.32662.36 152.84152.842.7113.21 -91.94-50.854322.98214.59689.60 231.56231.562.7171.53 -181.54-81.933401.99286.086114.68 308.71308.712.7228.67 -296.22-113.992435.01319.386125.73 344.64344.642.7255.29 -421.95-129.561488.30300.946131.54 330.59330.592.7244.88 -553.49-113.34注：柱轴力中的负号表示拉力。表中M单位为,V单位为，N单位为，单位为。框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图4 框架梁截面设计4.1 梁的正截面计算与配筋选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩：=711.46-277.43（0.7-0.55/2=586.62 =0.75586.62=439.97 =478.01-281.150.7/2=379.61 =0.75379.61=284.71跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩相应的剪力V=1.3131.54-（81.67+0.514.04）=82.31支座边缘处=570.90-82.310.425=525.92=0.75535.92=401.94当梁下部受拉时，按T型截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度当按跨度考虑时，=2=2000；按梁间距考虑时=b+=400+3250=3650；按翼缘厚度考虑时，=-=700-35=665， =100/665=0.150.1，此种情况不起控制作用，故取=2000。梁内纵向受拉钢筋选HRB400级钢（=360），=0.518，下部跨间按单筋T型截面计算。因为=1.019.12000100（665-1002）=2349.3401.94属第一类T型截面mm2实配钢筋422（1900），满足要求。将下部跨间截面的422钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（As=1900），再计算相应的受拉钢筋As，即支座A上部 说明As富裕，且达不到屈服，可近似取实取425（As=1964）支座上部实取422（As=1272），As/As=1.490.3,满足要求。4.2 梁斜截面计算与配筋AB跨：V=257.40257.40 加密区长度取1.0，非加密区箍筋取4肢8150（按构造配筋 ），箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密区取4肢10100，则其承载力为0.421.71400665+1.25210665=739.2V=439.23由于非加密区长度较小，故全跨均可按加密区配置。框架梁纵向钢筋计算表层次截面MAsAs实配AsAs/ As%6支座A-165.940.05418842409.46425+422（2776）0.681.23B-134.250.01418842002.78822（2281）0.831.01AB跨间501.420.0271660.23822（1884）0.83支座-117.82022812208.59822（2281）1.001.32BC跨间95.500.1062084.23822（2281）1.323支座A-432.430.04325923242.04425+422（3484）0.741.35B-400.190.01825922795.95425+422（3484）0.741.35AB跨间1280.150.0412521.09425+222（2592）1.00支座-440.320.00932203296.09425+422（3484）0.921.90BC跨间426.540.1593126.34425+422（3220）1.631支座A-534.910.04917802518.39822（2661）0.801.03B-426.630.03917802008.62822（2661）0.800.79AB跨间433.790.0211724.73825（2780）0.69支座-479.480.00829453039.08822（2661）0.911.63BC跨间621.220.1062888.88822（2661）1.49 框架梁箍筋计算表层次截面（）（）梁端加密区非加密区实配钢筋实配钢筋（） 6A 119.34665.67-0.120双肢8100（1.01）双肢8150（0.192）119.96515.520.09双肢8100（1.01）双肢8100（0.287）3 A 254.21760.760.54双肢8100（1.01）双肢8150（0.168）413.47589.162.14四肢10100（2.36）四肢10100（0.589） 1A 285.45985.560.59四肢8100（2.01）四肢8150（0.335）458.66756.362.44四肢10100（3.41）四肢10100（0.785）5框架柱计算5.1柱正截面计算与配筋将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利内力进行配筋计算。 B节点左、右梁端弯矩-478.01+281.150.72=-379.61426.60-299.590.72=321.74B节点上、下柱端弯矩447.19-214.670.1=425.76-370.4+196.25（0.7-0.1）=-254.13=425.76+254.13=679.89=379.61+321.74=701.35/=0.965,故应考虑偏心距增大系数。=1.941.0(取=1. /15，取=1.0=1.05e=+=1.05340.2+600/2-40=617.21对称配筋=0.277为大偏心受压情况。= =953.26再按及相应的M一组计算。N=2287.98，节点上下柱端弯矩 32.73-34.570.1=29.27 -28.83-12.530.55=35.72此组合是非地震组合情况，且无水平荷载作用，故不必进行调整，且取=1.253.6=4.50=9.73=+=9.73+23=32.73，/=4.51000/600=7.5同理可求得=1.12，=1.0，=1.69 =1.6932.73=55.31 0.3=0.3560=168故为小偏心受压。e=+=55.31+300-40=315.31按上式计算时，应满足及。但 N=2287.98kN0.8%。单侧配筋率0.2%。故 bh=0.2%600600=720经比较，选取1225（=1256），总配筋率=1.12%，所以满足要求。5.2柱斜截面计算与配筋由上柱柱端弯矩设计值 =314.58对于二级抗震，柱底弯矩设计值 =1.25701.28=876.6则框架柱的剪力设计值 3（取=3.0）其中取较大的柱下端值，而且、不应考虑，故的值除以0.8，的值除以0.85，与对应的轴力 N=1930.14取N=21930.14=-2.27v354.741456.12v1365.241852.03v2102.562826.8800.9736肢1050（1.09）6肢10100（0.83）B柱687.52921.87325.761184.27v1254.4511455.47v1930.342350.2100.8096肢1050（1.09）6肢10100（0.63）6 楼梯的设计与计算 楼梯间建筑平面中开间4.5m，进深6.9m。楼梯形式尺度：采用双跑楼梯。一层高3.9m，二层高3.6m,踏步尺寸采用150300，每层共需3.6/0.15=24步.6.1结构设计6.1.1楼梯梯段板的计算混凝土采用C30，当d12时，采用II级钢筋。假定板厚h=110mm，斜板倾角，cos=0.08944，取1宽板带为计算单元。6.1.2荷载计算踏步重：斜板重：KN/m20mm厚面层粉刷层重：15mm厚板底抹灰：恒载标准值 =1.875+3.35+0.6+0.29=6.12KN/m恒载设计值Gd=1.26.12=7.34KN/m活荷载标准值：Pk=2.51.0=2.5KN/m设计值：Pd=1.42.5=3.5KN/m总荷载设计值：Qd=gd+Pd=7.34+3.5=10.84KN/m6.1.3内力计算跨中弯矩：M=0.1qdl2=0.110.843.32=11.80KN/m配筋计算（机构重要性系数0=1.0）h0=h20=100mm=1=1=0.1137mm2受力钢筋选用12100，分布钢筋选用12120。6.2平台板的计算6.2.1荷载计算假定板厚为80mm，平台梁载面尺寸为250300，恒载：平台板自重0.07125=1.75 KN/m20mm厚抹面0.02120=0.4 KN/m15mm厚底面抹灰0.015117=0.225 KN/m恒载标准值 =2.41KN/m恒载设计值Gd=1.22.41=2.89KN/m活荷载标准值：Pk=2.51.0=2.5KN/m设计值：Pd=1.42.5=3.5KN/m总荷载设计值：Qd=gd+Pd=2.89+3.5=6.39 KN/m6.2.2内力计算与配筋计算计算跨度l=l0+h/2=（1.6-0.2-0.15）+0.07/2=1.29m板跨中弯矩 M=0.125qdl2=0.1256.391.292=1.33 KN/m=1=1=0.041mm2受力钢筋选用12150，分布钢筋选用8150.6.3平台梁计算6.3.1荷载计算梯段板传来：10.843.3/2=17.89 KN/m平台板传来：6.39（1.60.20.15）/2+0.2=5.27 KN/m梁自重（bh=200300）1.20.2（0.3-0.07）25+0.02（0.3-0.07）17=1.47 KN/mqd=24.63 KN/m6.3.2内力计算L=l0+a=3.36+0.24=3.6mL=1.05l0=1.053.36=3.53m取l=3.53mMmax=0.125qdl2=0.12524.633.532=38.36KN*mVmax=0.5 qdl=0.524.633.36=41.38KN6.3.3配筋计算1）纵向钢筋计算（按倒L型载面计算）翼缘计算宽度：mm取小值=588mm判别截面类型（h0=30035=265mm，=70mm）fcm（h0/2）=1158870（26570/2）=104.1KN*m38.36KN*m属第二类截面。=1=1选用212+318(AS=201.1+308=509.1mm2)2)腹筋计算截面校核：0.25fcbh0=0.2510200265=132.5KN41.38KN截面尺寸满足要求：判别是否须按计算配置负筋0.07fcbh0=0.0710200265=37.1KNSmax=150mm选用8150的双肢箍。7 楼板设计计算楼板设计：该办公楼采用双向肋梁楼板，设计资料如下：楼面活荷载，过道处活荷载，板自重加上瓷砖地面及龙骨吊顶等，恒荷载。7.1 荷载设计值q=1.42.0=2.8g=1.353.30=4.46g+q/2=4.46+2.8/2=5.86g+q=4.46+1.42.4=7.82（走道板）q/2=1.4g+q=2.8+4.46=7.267.2弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时，在作用下的跨中弯矩与支座铰支时，作用下的跨中弯矩之和，本案计算考虑波桑比的影响，支座最大负弯矩为当内支座固定时作用下的支座弯矩值，相邻两支座的弯矩值取绝对值较大值，对区格板的简支边，取,混凝土的波桑比取0.2。根据不同的支承情况，整个楼盖可以分为B1、B2两种区格板。B1区格为：两邻边简支两邻边固定B2区格为：单向板 (过道板) 区格板划分示意图B2区格按单向板在横向取1米宽的板带，按g+q均布荷载计算器跨中弯矩及支座弯矩:跨中弯矩：支座弯矩：B1区格板： +(0.082+0.20.0242) 1.43.62 =5