某两层办公楼结构设计计算书.doc

第一部分 工程概况建筑地点：烟台市开发区 建筑类型：两层框架结构办公楼建筑面积：约350 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土，楼板厚度80，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块门窗使用：门窗全部为铝合金制作地质条件：经过地质勘察部门确定，此建筑场地为类场地，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g柱距与层高：柱距为6.0和3.8的二跨柱网底层（一层）层高标高3.9m，顶层（二层）2.8m竖向荷载的传力途径：楼板的均布恒荷载和活荷载经过次梁传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至基础和地基。梁、柱尺寸的初步确定：已知柱子截面尺寸为400*400框架梁截面尺寸为250*500次梁截面尺寸为200*400板厚为80，且梁、板尺寸符合构造要求，不必进行梁板的挠度验算梁截面尺寸（） 混凝土等级横向框架梁 纵向框架梁 次梁 C30 250*500 250*500 200*400 第二部分 框架侧移刚度计算一、 横向框架梁线刚度ib的计算类别Ec(N/mm2)b*h(mm*mm)Io(mm4)l(mm)ECIO/l(N.mm)1.5ECIO/l(N.mm)2.0ECIO/l(N.mm)AB跨3.0*104250*5002.604*10960001.302*10101.953*10102.604*1010BC跨3.0*104250*5002.604*10938002.056*10103.084*10104.112*1010二、 纵梁线刚度ib的计算类别Ec(N/mm2)b*h(mm*mm)Io(mm4)l(mm)ECIO/l(N.mm)1.5ECIO/l(N.mm)2.0ECIO/l(N.mm)跨3.0*104200*4001.067*10960000.534*10100.800*10101.067*1010三、 柱子的线刚度ic的计算（I=bh3/12）层次hc(mm)EC(N/mm2)b*h(mm*mm)IC(mm4)ECIC/hc(N.mm)228003.0*104400*4002.133*1091.641*10101 3900 3.0*104400*4002.133*1092.286*1010笔下文学--笔趣阁四、 各层横向侧移刚度计算（D值法）底层 选择A-2 A-3 A-4 计算 K=i1+i2/ic =2.604/2.286=1.139 ac=0.5+K/2+K=0.522D1=12 acic/h2=12*0.522*1.641*1010/39002=6758选择B-2 B-3 B-4 计算K=2.203ac=0.5+K/2+K=0.643D2=12 acic/h2=8286选择C-2 C-3 C-4计算K=1.799ac=0.5+K/2+K=0.605D3=12 acic/h2=7833二层 选择B-2 B-3 B-4 计算K=i1+i2+i3+i4/2ic=2.506ac=K/2+K=0.556D=12 acic/h2=13965 第三部分 重力荷载代表值的计算一 资料准备1 顶层不上人屋面永久荷载标准值 铺改性沥青砂浆 0.05 20厚1：3水泥砂浆打底找平 0.02*20=0.4 100厚水泥珍珠岩保温层 0.1*1.5=0.1580厚钢筋混凝土面板 0.08*25=2.0 V型龙骨轻钢吊顶 0.25合计 2.85KN/m22一层上人屋面永久荷载标准值 30厚细石混凝土保护层 0.03*22=0.66 改性沥青防水 0.0520厚1：3水泥砂浆打底找平 0.02*20=0.4150厚水泥珍珠岩保温层 0.15*1.5=0.22580厚钢筋混凝土面板 0.08*25=2.0 V型龙骨轻钢吊顶 0.25合计 3.585KN/m23 二层楼面 木地板 0.1 20厚1：3水泥砂浆打底找平 0.02*20=0.480厚钢筋混凝土面板 0.08*25=2.0 V型龙骨轻钢吊顶 0.25合计 2.75KN/ m24 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布荷载标准值 2.0KN/ m2 不上人屋面均布荷载标准值 0.5KN/ m2 屋面雪荷载标准值 Sr=UrSO=1.0*0.4=0.4 KN/ m2 (其中1.0屋面雪荷载分布系数0.4为烟台当地雪压)5 钢筋混凝土容重 25KN/ m2 正压粉煤灰加气混凝土砌块 5. 5KN/ m2 二 重力荷载代表值的计算1 第一层梁柱自重类别净跨mm 截面mm*mm 容重KN/ m2 体积m 数量 根 单重 KN 总重KN 框架梁AB跨5600BC跨3400bC跨6200250*500250.70.4250.7754.54317.510.62519.37578.7542.558.125纵向框架梁5600250*500 250.7 10 17.5175次梁跨5600200*400 250.44817 11.2190.4 类别计算高度mm 截面mm*mm 容重KN/ m2 体积m 数量 根 单重 KN 总重KN 一层柱3900400*400 256.24 19 156.252968.25二层柱2800400*400 254.4814 1121568内外填充墙重的计算横墙AB跨 墙厚250mm 计算长度5600mm 计算高度3900-500+200=3600mm 单跨体积 0.25*5.6*3.6=5.04m单跨重量 5.04*5.5=27.22KN 数 量 4.5 总 重 27.22*4.5=124.74KN BC跨 墙厚250mm 计算长度3400mm 计算高度3600mm 单跨体积 0.25*3.4*3.6=3.06m单跨重量 3.06*5.5=16.83KN 数 量 4 总 重 16.83*4=67.32KN厕所及楼梯间横墙 墙厚250mm 计算长度5200mm 计算高度3400mm 单跨体积 0.25*5.2*3.4=4.42m单跨重量 4.42*5.5=24.31KN 数 量 3 总 重 24.31*3=72.93KN横墙总重为 124.74+67.32+72.93 =264.99KN纵墙跨外墙 单跨体积 0.25*【（5.4*3.5）-(2*1.4*1.5)】=3.675m单跨重量 3.675*5.5=24.31KN 数 量 4 总 重 4*3.675*5.5=80.85KN 厕所/楼梯间 单个体积 1.75m 数 量 4 总 重 38.5KN3800.00 内纵墙 单个体积 8.4m 数 量 1 总 重 5.5*8.4*1=46.2KN 正门纵墙为 5.5*8.475=46.6125KN 纵墙总重为 80.85+38.5+46.2+46.6125=193.5175KN女儿墙 墙厚250mm 总长度31700mm 高度500mm 体积 3.9625m3 重量 21.7938KN窗户计算 正立面落地窗（铝合金玻璃窗） 尺寸（C-2）5600mm*3050mm 自重 0.4KN/数量 4总重 5.6*3.05*0.4*4=27.328KN 背立面窗户尺寸 （C-3）1500mm*2350mm数量 12自重 0.4 KN/总重 1.5*2.35*0.4*12=16.92KN 窗户重量合计为 27.328+16.92=44.248KN 门重计算 正门 尺寸 1800mm*2200mm 自重 0.4 KN/ 数量 1 重量 1.8*2.2*0.4=1.582KN A-C轴立面侧门 尺寸 1000mm*2100mm 自重 0.4 KN/ 数量 1 重量 2.1*1.0*0.4=0.84KN门的重量合计为 1.582+0.84=2.422KN楼板恒载、活载的计算（楼梯间按照楼板计算） 一层建筑面积为274.8m2 恒载：2.75*166.8+3.585*108=845.88KN 活载：2.0*166.8=333.6KN 雪载：0.4*108=43.2KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=楼面恒载+0.5楼面活载+女儿墙+上下半层窗自重+0.5雪载 =845.88+1.05（78.75+42.5+58.128）+1.05（190.4+175）+0.5*1568+0.5（100.378+100.886）+0.5(17.1+7.2)+0.5(2968.25+1568)+0.5(264.99+193.5175+2.422+44.248)+0.5(333.6+43.2)+21.7938 =4982.5833KN2 第二层 梁柱 类别 截面尺寸 容重 总重量横向框架梁250mm*500mm 25KN/m342.5+58.125=100.625KN 纵向框架梁 250mm*500mm 25KN/m387.55KN 次梁 200mm*400mm 25KN/m3 112KN 柱 400*400 25KN/m3 1568KN内外填充墙的计算BC跨横墙 墙厚200mm 计算长度3200mm 计算高度2300mm 单跨体积 0.2*3.2*2.3=1.472m3 单跨重量 1.472*5.5=8.096KN 数 量 4 总 重 8.096*4=32.384KNBC外横墙 墙厚250mm 计算长度21500mm 计算高度2300mm 单跨体积 12.3625m3 单跨重量 67.994KN 数 量 1 总 重 67.994KN横墙合计总重量为 100.378KN纵 强 墙厚 250mm 计算长度30000mm 计算高度2800mm 总体积 5.25m3 总 重 5.5*5.25=28.875KN 墙厚 200mm 计算长度13000mm 计算高度2300mm 总体积 5.98m3 总 重 5.5*5.98=32.89KN 墙厚 250mm 计算长度12600mm 计算高度2720mm 总体积 0.25*12.6*2.72=8.568m3 总 重 5.5*8.568=47.124KN 女儿墙厚度 250mm 计算长度73200mm 高度500mm 体 积 0.25*73.2*0.5=9.15m3 女儿墙重 5.5*9.15=50.325KN纵墙总重为108.889KN 女儿墙重 50.325KN 窗户重的计算（全部为铝合金制作） 尺寸（C-4） 1500mm*1500mm 自重 0.4KN/ 数量 19 重量 0.4*1.5*1.5*19=17.1KN 门重计算 尺寸（M-1） 900mm*2400mm 自重 0.4KN/ 数量 8 重量 0.9*2.4*0.4*8=6.912KN 厕所塑料板门 尺寸（M-3） 800mm*1500mm 自重 0.15KN/m2 重量 0.288KN 门重量合计为 6.912+0.288=7.2kN楼板恒、活载计算 （楼梯间按照楼板计算） 面积 166.8 恒载 2.74*166.8=457.03KN 雪载 0.4*166.8=66.72KN由以上计算可知，二层重力荷载代表值 G2=楼面恒载+上下半墙柱、门窗重+0.5楼面活载+0.5雪载 =457.032+42.5+58.125+87.5+112+0.5*1568+0.5（100.378+100.886）+0.5（17.1+7.2）0.5*66.72+50.325 =1737.624KN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值如下图所示 第四部分 横向水平荷载作用下框架结构的内力和位移计算横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假象位移法基本自振周期的计算公式T1=1.7T(UT)1/2其中，UT假象把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移，T=0.7（考虑非结构墙承重影响的折减系数）结构顶点的假象侧移计算过程见下表： 层次 Gi（KN）VGi （KN） Di(N/mm)Ui（mm）Ui（mm） 21737.6241737.6241955108.88843.967 14982.5834982.58314203935.07935.079（注：Ui= VGi/Di以第二层为例，U2= VG2/D2=1737.624/195510=8.888mm）T1=1.7T(UT)1/2 =1.7*0.7*0.0439671/2=0.2495s一、 水平地震作用及楼层地震剪力的计算由于本建筑结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，符合抗震规范采用底部剪力法的条件，该建筑不考虑竖向地震力的作用。即 1 结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85Gi =0.85（1737.624+4982.583） =5712.176KN2 计算水平地震影响系数（查地质勘察报告知特征周期为0.35s）=（Tg/T1）0.9max =（0.35/0.2495）0.90.08 =0.1085s 结构总水平地震作用效应标准值 Fek=Geq =0.1085*5712.176=619.711KN 因1.4 Tg=1.4*0.350.2495= T1故不考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用按下式计算 Fi=GiHi Fek/GKHK地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi=FK计算过程见下表： 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 Hi（m） Gi（KN）Gi Hi（KNm）Gi Hi/GjHjFi Vi 2 6.7 1737.62411642.081 0.3746232.178232.178 1 3.9 4982.58319432.074 0.6254387.533387.533 31074.155各质点水平水平地震作用及楼层地震剪力沿高度的分布图 123( 2 ) 地震荷载的作用位置 地震剪力图二 多遇水平地震作用下位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移（U）i和顶点位移Ui分别按照下式计算 （U）i=Vi/Dij Ui=（U）k弹性位移角 e=（U）i/hi根据抗震规范，考虑砌体填充墙抗侧力的框架，层间弹性位移角限值【e】1/550计算过程如下表： 层次 Vi（KN）Di(N/mm)(Ui)（mm） Ui（mm）hi （mm）e=（U）i/hi 2 232.1781955101.186 5.5492800 1/2360 1 619.7111420394.363 4.3633900 1/894由表可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，且1/8941/550满足规范要求。二、 水平地震作用下框架内力计算1 框架柱端剪力及弯矩分别按照下式计算Vij=DijVi/DijMijb= VijyhMiju= Vij（1-y）hy=yn+ y1+ y2+ y3注：yn框架柱标准反弯点高度比;y1上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2 y3上下层高度变化时对yn的修正值；y框架柱反弯点高度比以B轴线横向框架内力计算为例 各层柱端弯矩及剪力计算层次hiViDi(N/mm)DijVijkyMijbMiju22.8232.1781955101396516.5842.5060.523.21823.21813.9387.5331420392287762.4172.2030.667162.36581.0612 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算】 层次MblMbr l Vb柱轴力 223.2189.002 6.0 5.370 -5.370 1132.36562.954 6.0 37.553 -37.553三、 风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算风荷载标准值wk=ZSz wo wk风荷载标准值（KN/m2） Zz高度处的风振系数；S风荷载体型系数；z风压高度变化系数；wo基本风压（KN/m2），烟台的基本风压为0.55 KN/m2风荷载标准值wk12=10.81.00.55=0.44 KN/m2wk3=1.00.50.55=0.275 KN/m2结构顶点因风荷载引起的侧移计算： 层次 VGi（KN） Di (Ui)（mm） Ui（mm） 2 3.593 195510 0.01840.0938 1 10.708 142039 0.07540.0754 水平风荷载作用下框架内力计算层次hiViDi(N/mm)DijVijkyMijbMiju22.83.593195510139650.2572.5060.50.3600.36013.910.708142039228771.7252.2030.6674.4872.240其中V2l=13965*3.593/195510=0.257V1l=22877*10.708/142039=1.725 M2jb= V2jyh=0.257*0.5*2.8=0.360M1jb= V1jyh=1.725*0.667*3.9=4.487第五部分 竖向荷载作用下框架结构内力计算（分层法）1 计算单元的选择确定 选取板的计算单元 板的受力简图123( 1 )( 2 )1700.001700.00板的计算荷载恒载标准值（二层屋面） 铺改性沥青砂浆 0.05 20厚1:3水泥砂浆打底找平 20*0.02=0.4 100厚水泥珍珠岩保温层 1.5*0.1=0.15 80厚钢筋混凝土板 25*0.08=2.0 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 gk=2.85KN/m2恒载设计值 g=1.2*2.85=3.42活载设计值 q=1.4*0.5=0.7（雪荷载与屋面活荷载仅考虑其一） 合计 =4.12 KN/m2乘以每米板宽 g+q=4.12 KN/m进行次梁的计算，首先进行计算单元的选取次梁计算单元的选取次梁的计算简图123456 荷载恒载设计值 由板传来的均布荷载 4.12*1.9=7.828 次梁自重 1.2*0.2*25*（0.4-0.08）=1.92 g=9.748 KN/m活荷载设计值 由板传来 q=0.7*1.9=1.33 g+q=10.078 KN/m取二层BC跨为例进行荷载的计算3800.00 主梁的计算简图荷载恒载设计值 由次梁传来的恒载 9.748*6.0=58.488主梁自重 1.2*25*0.25*（0.5-0.08）=1.824 G=60.312 KN/m活荷载设计值 由次梁传来 Q=1.33*6.0=7.98 G+Q=68.292 KN/m第二层竖向荷载的计 1.001.006.10.10123( 1 )( 2 )4500.00二层楼面（屋面）板计算简图恒荷载标准值30厚细石混凝土保护层 22*0.03=0.66改性沥青防水层 0.05 20厚1:3水泥砂浆打底找平 20*0.02=0.4150厚水泥珍珠岩保温层 1.5*0.15=0.22580厚钢筋混凝土板 25*0.08=2.0 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 3.585 KN/m2恒荷载设计值 g=1.2*3.585=4.302活荷载设计值 q=1.4*2.0=2.8 g+q=7.102 KN/m2即每米板宽荷载为7.102 KN/m一层楼面荷载计算 木地板 0.1 20厚1:3水泥砂浆找平 0.4 80厚钢筋混凝土板 2.0 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 2.75 KN/m2恒载设计值 1.2*2.75=3.3活载设计值 1.4*2.0=2.8 合计 g+q=6.1 KN/m2故每米板宽荷载值为6.1 KN/m（次梁的计算简图）1.0013.721.001.001.0013.7213.72123455775.005750.005750.00取BC跨内进行计算恒载设计值 由板传来 3.3*2.0=6.6 次梁自重 1.2*25*0.2*（0.4-0.08）=1.92 合计 g=8.52 KN/m活荷载设计值 由板传来 q=2.8*2.0=5.6 KN/m 合计 p+q=8.52+5.6=14.12 KN/m主梁的计算简图12( 1 )恒载设计值 次梁传来（为集中荷载） 8.52*6.0=51.12 KN主梁自重 （均布荷载） 1.2*25*0.25*（0.5-0.08）=3.15 KN/m 主梁上部砌体重（均布荷载） 1.2*0.2*2.8*5.5=3.696 KN/m 活荷载设计值由次梁上传来的活载 Q=5.6*6.0=33.6 KN 2 荷载作用下柱子的内力计算一层柱顶由上部结构传下来的荷载有 轴力：51.12+3.15*3+3.696*3+0.5*31.2=87.258KN3 一层框架梁在恒载作用下的内力计算 MBC=-ql2/12=-1/12*6.846*3.82=-8.238KNmMCB=ql2/12=1/12*6.846*3.82=8.238KNmMBC=-pl/8=-1/8*51.12*3.8=-24.282KNmMCB=pl/8=1/8*51.12*3.8=24.282KNm故梁端B的弯矩值为-32.52 KNm梁端C的弯矩值为32.52 KNm梁端剪力值的计算：V=1/2ql+1/2P=1/2*6.846*3.8+15.6=28.607KN 一层框架梁在活载作用下的内力计算活载作用下梁端产生的弯矩：M=pl/8=1/8*31.2*3.8=14.82KNm 剪力：V=15.6 KN4 梁端剪力和柱子轴力的计算（忽略由弯矩引起的剪力） 恒载作用下 B柱 N顶=51.12+87.258=138.378KN 柱重：0.4*0.4*2.8*25=11.2 KN N底=138.378+11.2=149.578 KN C柱 N顶=25.56+87.794=112.818 KN 柱重：11.2 KN N底=112.818+11.2=124.018 KN 4 活载作用下 B柱 N顶=62.4 KN= N底 C柱 N顶=46.8KN= N底5 框架结构的内力组合本建筑结构考虑三种内力组合，分别为1.35恒载+1.0地震荷载1.2恒载+0.9（1.4活载+1.4风载）1.2恒载+1.4活载+C*1.3地震力 梁的内力组合计算层次截面位置内力SGK（调整后）SQK（调整后）SEK（调整后）1.35SGK +1.0 SEK1.2 SGK +0.9（1.4 SQK +1.4 SEK）1.2SGK +1.4 SQK +C*1.3 SEK1BM-31.779-14.82-62.954-109.131-109.830-104.394-109.830BV28.60715.637.55381.99318.29474.372CM31.77914.8262.954-109.131109.830104.394109.830CV-28.607-15.6-37.553-81.993-18.292-74.372注：钢筋混凝土具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩进行调幅（调幅系数为0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。6 框架柱的内力组合以BC跨柱为代表计算柱截面内力SGK（调整后）SQK（调整后）SEK（调整后）1.35SGK +1.0 SEK1.2 SGK +0.9（1.4 SQK +1.4 SEK）1.2SGK +1.4 SQK +C*1.3 SEKB柱顶M162.365162.365204.58168.86204.580N138.37862.442.25198.397199.501229.3827229.827柱底M162.365162.365204.580168.86204.580N149.57862.454.45210.473210.753250.771250.771C柱底M81.06181.061102.16381.061102.116N112.81846.842.925155.712155.30881.381102.136柱底M81.06081.060102.13681.062102.316N112.55446.854.925167.278194.021208.362208.362柱顶轴压比【uN】=N/ACfc=229.827*103/14.3*400*400=0.1000.15柱底轴压比【uN】=N/ACfc=250.771*103/14.3*400*400=0.11058.5885 KNm故属于第一类T型截面，按bf的矩形截面设计s=M/1 fcbfho2=58.5885*106/1.0*14.3*3250*1/3*4652=1-（1-2s）1/2=0.0176AS=1 fcbf ho/fy=