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写字楼结构设计毕业论文目录1 建筑设计1 1.1 工程概况1 1.2 原始设计资料1 1.2.1 气象资料1 1.2.2 基本地形地质及水文条件1 1.2.3 其他资料2 1.2.4 设计依据2 1.3 建筑概况3 1.3.1 建筑平面设计3 1.3.2 建筑立面设计4 1.3.3 建筑剖面设计5 1.4 建筑细部构造总说明52 结构设计7 2.1 结构布置7 2.2 结构方案选取7 2.2.1 竖向承重体系选取7 2.2.2水平方向承重体系选取8 2.2.3 基础形式选取8 2.3 框架梁柱尺寸确定8 2.3.1 柱截面尺寸的确定8 2.3.2梁截面尺寸的确定9 2.3.3梁的计算跨度9 2.3.4 柱的高度9 2.4 重力荷载计算102.4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值102.4.2 屋面及楼面的可变荷载标准值112.4.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算112.4.4 重力荷载代表值12 2.5 地震作用计算122.5.1 横向框架抗侧移刚度计算122.5.2 横向框架自振周期计算132.5.3 横向水平地震作用计算132.5.4 横向框架水平位移验算15 2.6 风荷载计算152.6.1 风荷载标准值152.6.2 风荷载作用下的水平位移验算162.7 框架结构内力计算与组合162.7.1 水平地震作用下的框架内力计算172.7.1 风荷载作用下横向框架内力计算202.7.3 竖向荷载作用下横向框架的内力计算232.7.4 内力组合342.8 截面设计402.8.1 框架梁截面设计402.8.3 框架柱截面设计432.8.4 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算432.9 基础设计532.9.1 基础尺寸及埋置深度532.9.2 基础高度验算542.9.3 配筋计算562.10 楼梯计算572.10.1 梯段板计算572.10.2 平台板计算582.10.3 平台梁计算582.10 楼板设计60参考文献62翻译部分63致谢771建筑设计1.1 工程概况该工程位于江苏省徐州市鼓楼区，建筑占地面积约1000m2，建筑面积约6000m2。根据建筑物功能使用、经济性能要求及该地区建筑行业的发展水平，该写字楼采用钢筋混凝土框架结构。设计主要依据国家建筑、结构设计规范，徐州市工程地质条件、地震设防烈度、气象资料等有关资料进行设计。1.2 原始设计资料1.2.1 气象资料徐州市属暖温带季风气候区。东西狭长，受海洋影响程度有差异，东部属暖温带湿润季风气候，西部为暖温带半湿润气候。气候资源较为优越，有利于农作物生长。气候特点是：四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期。四季之中春、秋季短，冬、夏季长，春季天气多变，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒潮频袭。主要气象灾害有旱、涝、风、霜、冻、冰雹等。徐州市鼓楼区自然条件及气候条件：年平均温度14.5最热月平均气温31.6最高气温40.6最冷月平均气温-4.1最低气温-22.6土壤冻结最大深度24cm年平均降雨量 869.9mm日最大降雨量 213.0mm相对湿度平均71% (冬季61%，夏季70%)主导风向全年主导风向为偏东风平均风速3m/s最大风速 19.3m/s基本风压值 0.35kN/m2夏季平均风速折算成距地面2m处数值： 2.1m/s积雪最大厚度 24cm基本雪压 0.35kN/m21.2.2 基本地形地质及水文条件(1) 地形地貌及土体工程地质特征场地属故黄河冲积平原高漫滩地貌，场地较为平坦。根据土体的成固时代，物理力学指标等差异，共划为两个工程地质层：层：素填土黄灰色灰色，很湿，以粉土、粉质粘土为主夹植物根系，局部夹较多碎石、碎砖，层厚0.5米左右，该层非均质，低强度。层：粘土黄色、坚硬、厚度大于4米，该层中低压缩性，中高强度，地基承载力特征值为220kPa。(2) 水文地质资料场地地下水为孔隙潜水，勘察期间地下水位埋深为1.8米，受降水影响明显，据附近已建建筑报告地下水质为HCO3-Ca.Mg型水，对混凝土无侵蚀性。场地浅部土体层属弱透水等级，层为粘性土，属不透水等级。1.2.3 其他资料地面粗糙度类别：C类场地类别：类场地结构安全等级：二级结构重要性系数：1.0结构设计使用年限为50年。抗震设防烈度：7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第二组建筑抗震设防类别：丙类。框架结构抗震等级：二级。混凝土结构环境类别：地面以上为一类，基础为二(a)类钢筋：现浇钢筋混凝土梁：纵筋为HRB400级(fy=360N/mm2)，箍筋为HPB235级(fy=210N/mm2)；现浇钢筋混凝土柱：纵筋为HRB400级 (fy=360N/mm2)，箍筋为HPB235级(fy=210N/mm2)；现浇钢筋混凝土板：钢筋为HRB400级(fy=360N/mm2)。混凝土：垫层混凝土等级为C15，梁、柱、板、楼梯、基础混凝土等级为C30。填充墙及围护墙材料：填充墙及围护墙材料的容重为7.5kN/m2，砌块为MU5，砂浆为M5。1.2.4 设计依据民用建筑设计通则GB50352-2005建筑设计防火规范GB50016-2006办公建筑设计规范JGJ67-2006建筑制图标准GB/T50104-2001建筑结构荷载规范GB50009-2001建筑抗震设计规范GB50011-2010混凝土结构设计规范GB50010-2002建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001建筑地基基础设计规范GB50007-20021.3 建筑概况1.3.1 建筑平面设计建筑的平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，能够较为集中地反映建筑功能方面和空间组合方面的问题，因此，首先从建筑平面设计入手。各种类型的建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两大类。另外，对于一栋建筑来说，还有建筑的结构体系和围护体系，如墙、柱、隔断等构件所占的结构面积。(1)房间使用面积、形状、大小的确定人体尺度和人体活动所需的空间尺度是确定建筑空间的基本依据之一。一个房间使用面积基本包括：家具、设备所占的面积；人们使用家具、设备所占活动面积；以及行走、交通所需的面积。本写字楼选用内廊式柱网，走廊宽2.4m，办公室开间取为7.2m, 进深取7.5m，为大空间式办公室，每人使用面积不小于4m2。厕所在写字楼的两角，使各房间到厕所的距离均较小，并设置了前室，每间厕所设坐式大便器一具。为了保持建筑外型统一的美观性，厕所开窗和办公室的开窗一致，采光充足。为了保证隐蔽性，窗户玻璃采用马赛克花纹纸粘贴。(2)门窗大小及位置的确定房间中门的最小宽度，是由通过人流多少及需要搬进房间的家具设备的大小来决定的。办公建筑设计规范中，规定门洞口宽度不应小于1.00m，高度不应小于2.10m。房间中窗的大小和位置的确定，主要是考虑到房间的使用要求、房间面积、当地的日照情况，以保证房间有足够的照度值和良好的通风效果。每间办公室设窗2扇，宽取为1800mm2700mm，高度取为2300mm。(3)交通联系部分的平面设计交通联系部分包括水平交通空间(走道)、垂直交通空间(楼梯、电梯、自动扶梯、坡道)、交通枢纽空间(门厅、过厅)。总则：交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全疏散的要求，而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。水平交通联系部分走道走道(本设计中为走廊)是用来联系同层内各房间用的，以解决建筑中水平联系和疏散问题。走道的宽度和长度主要根据人流通行需要、安全疏散要求以及空间感受来综合考虑。通常单股人流的通行宽度约为550600mm。在通行人数较多的公共建筑中，应按其使用特点、平面组合要求、通过人流的多少及调查分析或参考设计资料确定走道的宽度。本设计中走廊净宽取为2200mm。垂直交通联系部分楼梯、电梯民用建筑设计通则建议办公建筑适宜的踏步尺寸为b=280mm340mm， h=140mm160mm。本设计选取现浇板板式楼梯，楼梯踏步高度选用150mm，踏面选用300mm，三部楼梯的梯段宽均大于1400mm，符合规范要求。办公楼建筑设计规范规定，五层及五层以上办公建筑应设电梯，电梯数量应满足使用要求，按办公建筑面积每5000m2至少设置1台。本设计在走道中间处布置了两台电梯，符合规范要求。图1.1 标准层平面图1.3.2 建筑立面设计建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗等和内部使用空间直接连通的部件，以及勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，根据初步确定的房屋平、剖面的内部空间组合关系，绘出建筑各个方向立面的基本轮廓作为设计基础。推敲立面各部分的体量和总的比例关系，同时考虑几个立面之间的统一，相邻面之间的协调。调整各个立面上的墙面处理和门窗，以满足建筑立面形式美的原则。最后对入口、雨篷、建筑装饰等进行重点及细部处理。图1.2 南立面图1.3.3 建筑剖面设计建筑剖面图反映出的是建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。建筑的剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑的层数及建筑空间的组合关系。剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。本设计标准层的层高采用办公楼常用的3.9m，首层层高取为4.2m，室外高差为0.45m。写字楼一共六层，总建筑高度为26.70m。另外从室内采光和通风的角度考虑，窗台的高度采取为0.9m，窗高度取为2.3m，屋顶女儿墙高度为1.2m。图1.3 剖面图1.4 建筑细部构造总说明(1) 屋面：30厚细石混凝土保护层三毡四油防水层20厚水泥砂浆找平层150厚水泥蛭石保温层100厚钢筋混凝土板(2) 地砖楼面：10厚地砖楼面，干水泥擦缝5厚1:1水泥细砂浆结合层20厚1:3水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土板(3) 内墙面：刷(喷)内墙涂料2厚纸筋(麻刀)石灰粉面6厚1:3石灰膏砂浆12厚1:3石灰膏砂浆打底刷界面处理剂一道(4) 外墙面：1:1水泥砂浆勾缝612厚面砖10厚1:2水泥砂浆粘结层10厚1:3水泥打底扫毛刷界面处理剂一道(5) 踢脚：厚釉面砖水泥擦缝5厚水泥细砂结合层12厚1:3水泥砂浆打底刷界面处理剂一道(6) 散水40厚C20细石混凝土，撒1:2水泥黄砂压实抹光120厚碎石或碎砖灌M2.5混合砂浆素土夯实，向外坡4%(7) 墙基防潮20厚1:2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06m标高处2 结构设计2.1 结构布置在本办公楼结构的柱网布置上，根据建筑平面设计和结构布置的原则，采用内廊式的建筑平面，中间为走廊，两侧为办公室。因此，横向为四排柱三跨对称布置的框架，其跨度分别为7.5m、2.4m、7.5m。首层层高采用4.2m，标准层层高采用3.9m。结构平面布置图见图2.1。图2.1 标准层结构平面布置图2.2 结构方案选取2.2.1 竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。砖混结构体系：主要由墙体承受竖向荷载，楼板层承受水平荷载，同时设置构造柱加强墙体的稳定性，设置圈梁增强建筑物的空间刚度及整体性。其自重大，且不利于抗震，加上浪费粘土资源，因此目前限制使用。框架结构体系：由梁柱连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。剪力墙结构体系：由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的结构，剪力墙是利用建筑外墙和内隔墙位置布置的钢筋混凝土结构墙，承受竖向荷载在墙体内产生的向下的压力及侧向力在墙体内产生的水平剪力和弯矩，因此剪力墙具有较大的承受侧向力的能力。但墙体太多，混凝土和钢筋的用量增多，材料强度得不到充分利用，既增加了结构自重，又限制了建筑上的灵活多变。框架-剪力墙结构体系：其既保留了框架结构建筑布置灵活、使用方便的优点，又具有剪力墙结构抗侧刚度大、抗震性能好的优点，同时充分发挥材料的强度作用，具有较好的技术经济指标。一般1040层的高层建筑可采用该结构。筒体结构体系：主要由核心筒和框筒结构组成的空间受力结构。筒体结构抗侧刚度大，整体性好；建筑布置灵活，能提供很大的可以自由分隔的使用空间，特别适用于30层以上或100米以上的超高层建筑。本设计为主体6层的多层结构，主体建筑高度为26.7m，在楼层高度及建筑物高度均比较小的情况下，其结构的抗侧刚度及抗震性都较容易满足。根据写字楼的功能特点，要求建筑有较大的使用空间。经各方案比较筛选，我选用框架结构作为该写字楼的竖向承重体系。2.2.2 水平方向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。现浇楼盖结构：可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。其中肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。其余结构特点不详加说明。叠合楼盖：在预制钢筋混凝土薄板上，再现浇一层钢筋混凝土并使之共同工作的楼盖结构。其优点是整体性好、刚度大、施工方便、节省模板。预制板楼盖：可分为预制预应力大楼板和预制预应力多孔板，其施工方便，工业化程度高，但刚度较小、整体性较差、抗震性弱，在抗震区使用较少。组合楼盖：由底部的压型钢板和上部的混凝土现浇层所组成。其优点是自重轻、楼板厚度小、节省模板、施工方便、施工周期较短；缺点是用钢量大，造价高。经各方案比较筛选，本设计选用现浇楼盖结构中的肋梁楼盖作为该写字楼的的水平向承重体系。2.2.3 基础形式选取基础类型的选择，不仅取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比较。框架结构柱下基础常见形式有钢筋混凝土独立基础、条形基础、十字形基础、筏板基础等。因该地区工程地质条件较好，地基承载力较高，能满足一般建筑物的要求，加上建筑物柱网布置均匀，平面布置比较对称，故采用独立基础。而且用独立基础要比其他几种类型的基础更经济。2.3 框架梁柱尺寸确定梁柱的混凝土设计强度：C30(fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2)2.3.1 柱截面尺寸的确定框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：As=a2=GnFfcN (2-1)式中G折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kN/m2；F按简支状态计算的柱的负载面积；n验算截面以上楼层层数；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；fc混凝土轴心抗压强度设计值；N框架柱轴压比限值，由建筑抗震设计规范GB50011-2010表6.3.6查得；As柱截面面积。其中，取G=12kN/m2，n=6，N=0.75，边=1.3，中=1.25C30混凝土：fc=14.3 N/mm2边柱：As=GnFfcN=1.31210363.757.20.7514.3=2.36105mm2中柱：As=GnFfcN=1.251210364.957.20.7514.3=2.99105mm2取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别是486mm和547mm。为方便计算取柱截面尺寸为：1层：650mm650mm2层：600mm600mm2.3.2 梁截面尺寸的确定梁截面宽度不宜小于1/2柱宽，且不应小于250mm，取300mm；主梁的截面高度按梁跨度的1/121/8估算，次梁的截面高度按梁跨度的1/181/12估算，初步确定梁截面尺寸为：1层：横向框架梁：边跨350mm700mm，中跨350mm500mm；纵向框架梁：350mm700mm；26层：横向框架梁：边跨300mm700mm，中跨300mm500mm；纵向框架梁：300mm700mm；次梁：300mm600mm2.3.3 梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而墙中心线是与轴线重合的，所以柱的形心与轴线发生偏移，造成计算跨度与轴线间距不同。框架梁AB、CD之间的跨度为75002200=7100mm，BC之间的跨度为2400+2200=2800mm。2.3.4 柱的高度底层：4.2+0.45+0.5=5.15m。注：底层层高4.2m，室内外高差0.45m，基础顶部至室外地面0.5m。其他各层：3.9m。因而得到h1=5.15m；h2=3.9m。本办公楼轴线横向框架计算单元的计算简图如图2.2。图2.2 结构计算简图2.4 重力荷载计算2.4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(上人)：30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66kN/m2三毡四油防水层 0.40kN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.40kN/m2150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.50kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2合计： 4.96kN/m215层楼面：瓷砖地面(包括水泥粗砂打底) 0.55kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.50kN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2合计 3.30kN/m22.4.2 屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值sk=rs0=1.00.35=0.35kN/m22.4.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载，具体计算过程从略，计算结果见表2.1。表2.1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b(m)h(m)(kN/m3)g(kN/m)l(m)nGl(kN)26层边横梁0.30.7251.055.5136.5235.83中横梁0.30.5251.053.9382.218.66纵梁0.30.7251.055.5136.6436.39次梁0.30.6251.054.7257.1233.551层边横梁0.350.7251.056.4316.4241.16中横梁0.350.5251.054.5942.2110.11纵梁0.350.7251.056.4316.5441.80次梁0.30.6251.054.7257.1233.5526层框架柱0.60.6251.059.4503.9436.861层框架柱0.650.65251.0511.0915.15457.12注：1. 表中为考虑梁、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为一榀框架的构件数量。2. 梁长度取净长；柱长度取层高。墙体采用加气混凝土砌块(200mm厚，查常用材料和构件重度表知：7.5kN/m3)，外墙面贴瓷砖(0.5kN/m2)，内墙面均为20mm厚抹灰，故外墙体单位面积重量为：0.5+7.50.2+170.02=2.34kN/m2。内墙体单位面积重量为：7.50.2+170.022=2.18kN/m2。木门单位面积荷载为0.2kN/m2，钢框玻璃窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。女儿墙采用200mm厚砌块(7.5kN/m3)，其高度为1.2m，外贴瓷砖(0.5kN/m2)，故墙体的自重标准值为：(0.5+7.50.2+170.02)1.27.22=40.44kN。表2.2墙体(考虑门窗)自重标准值层次墙体位置面积(m2)片数扣除部分墙体重量(kN)门窗重量(kN)考虑门窗墙体重量(kN)1层外纵墙3.253.5440.446.9172.94内纵墙3.253.5418.311.6882.56内横墙6.43.520097.6626层外纵墙3.33.2440.446.9165.31内纵墙3.33.2418.311.6875.45内横墙6.53.220090.692.4.4 重力荷载代表值根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.3条，顶层重力荷载代表值包括：屋面及女儿墙自重，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重(墙和门窗)。其它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、下各半层的柱及墙体自重。各层重力荷载代表值分别计算如下：第6层G6=40.44+(7.217.6)(4.96+50%0.35)+(36.394+35.832+8.661+33.552)+(36.864)0.5+(65.31+75.45+90.69)0.5=40.44+650.71+292.98+73.72+115.73=1173.58kN第25层G25=3.37.217.6+0.57.67.222.0+0.52.47.22.5+292.98+147.44+231.45=549.22+292.98+147.44+231.45=1221.09kN第1层G1=549.22+326.73+187.96+242.31=1306.22kN2.5 地震作用计算2.5.1 横向框架抗侧移刚度计算横梁的线刚度计算见表2.3，混凝土等级为C30。柱的线刚度计算见表2.4，混凝土强度等级为C30。横向框架柱侧移刚度D值计算见表2.5。表2.3横梁的线刚度层次构件bh(mmmm)l(mm)I0=bh312(mm4)Ib=2I0(mm4)Ec(N/mm2)ib=EcIbl(Nmm)26层边横梁30070065008.5751091.71510103.001047.9151010中横梁30050022003.1251096.2501093.001048.5231010次梁30060071005.4001091.08010103.001044.56310101层边横梁35070064001.00010102.00010103.001049.3751010中横梁35050022003.6461097.2921093.001049.9441010次梁30060071005.4001091.08010103.001044.5631010表2.4柱的线刚度层次bh(mmmm)hc(mm)Ic=bh312(mm4)Ec(N/mm2)ic=EcIch(Nmm)2660060039001.08010103.001048.3081010165065051501.48810103.001048.6681010表2.5横向框架柱侧移刚度D值层次位置Kh(mm)i(Nmm)D(N/mm)柱根数D(N/mm)36层框架边柱0.9530.32339008.3081010211712107496框架中柱1.9790.49739008.30810103257722层框架边柱0.9600.32439008.3081010212372107758框架中柱1.9860.49839008.30810103264221层框架边柱1.0820.51351508.668101020119290830框架中柱2.2290.64551508.6681010252962由表2.5可见，D1/D2=90830/107758=0.8430.7，故该框架为规则框架，符合建筑抗震设计规范GB50011-2010中表3.4.3-2的要求。2.5.2 横向框架自振周期计算由于本框架质量和刚度沿高度比较均匀，所以其自振周期可以按高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3-2002附录B.0.2规定计算。T1=1.7TuT (2-2)式中uT假想的结构顶点水平位移(m)，即假想把集中在各楼层处得重力荷载代表值Gi作为该楼层的水平荷载计算的结构顶点弹性水平位移。T结构基本自振周期考虑非承重墙影响的折减系数，框架结构可取0.60.7；该框架取0.6。表2.6结构顶点假想位移计算层次Gi(kN)VGi(kN)Di(N/mm)u=VGiDimmuT(mm)61173.581173.5810749610.9249.151221.092394.6710749622.3238.241221.093615.7610749633.6215.931221.094836.8510749645.0182.321221.096057.9410775856.2137.311306.227364.169083081.181.1根据上述公式得T1=1.70.60.2491=0.58s2.5.3 横向水平地震作用计算根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.2条规定，对于高度不高于40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等计算抗震作用。因此，本框架结构采用底部剪力法计算抗震作用。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值FEK为FEK=1Geq (2-3)式中1相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；Geq结构等效总重力荷载代表值；多质点取总重力荷载代表值的85%。本设计抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组；建筑场地土类别为II类，根据建筑抗震设计规范GB50011-2010可以查得：水平地震影响系数最大值：max=0.08(多遇地震)；(表5.1.4-1)特征周期值：Tg=0.40s(表5.1.4-2)由建筑抗震设计规范GB50011-2010表5.1.5可知，横向地震影响系数为：1=TgT10.9max=0.400.580.90.08=0.057对于多质点体系结构等效重力荷载：Geq=0.85Gi=0.85(1173.58+1221.094+1306.22)=6259.54kN结构底部总横向水平地震作用标准值：FEK=1Geq=0.0576259.54=356.8kN因为T1=0.58s1.4Tg=1.40.40=0.56s，故应考虑顶点附加地震作用，由建筑抗震设计规范GB50011-2010表5.2.1可知，顶部附加地震作用系数为：n=0.08T1+0.07=0.080.58+0.07=0.1108顶点附加水平地震作用为：Fn=nFEK=0.1108356.8=39.53kN各层的水平地震作用标准值Fi=GiHii=1nGiHiFEK1-n (2-4)计算结果列于表2.7。表2.7各质点横向地震作用及楼层地震剪力层次Hi(m)Gi(kN)GiHi(kNm)GiHiGiHiFi(kN/m)Vi(kN)624.651173.5828928.750.267124.1124.1520.751221.0925337.620.23474.1198.2416.851221.0920575.370.19060.2258.4312.951221.0915813.120.14646.3304.729.051221.0911050.860.10232.333715.151306.226727.030.06219.7356.7横向框架各层水平地震作用及地震剪力见图2.3。124.1kN74.1kN60.2kN46.3kN32.3kN19.7kNV6=124.1kNV5=198.2kNV4=258.4kNV3=304.7kNV2=337kNV1=356.7kN图2.3 横向框架各层水平和地震剪力2.5.4 横向框架水平位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移ui和顶点ui按下式计算得出：ui=Vij=1nDij (2-5)ui=k=1nuk (2-6)具体计算过程如表2.8横向水平地震作用下的位移验算。表2.8 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi(kN)Di(N/mm)ui(mm)ui(mm)hi(mm)e=uihi6124.11074961.1515.2939000.000305198.21074961.8414.1439000.000474258.41074962.4012.2939000.000623304.71074962.839.8939000.0007323371077583.137.0539000.000801356.7908303.933.9351500.00076由表可知，最大弹性层间位移发生在第二层，其值为0.00080，小于建筑抗震设计规范GB50011-2010表5.5.1规定的位移角限值e=1550=0.001818，满足要求。2.6 风荷载计算2.6.1 风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按下述公式计算：wk=zszw0 (2-7)式中wk风荷载标准值(kN/m2)；z高度Z处的风振系数；s风荷载体型系数；z风压高度变化系数；w0基本风压(kN/m2)，由荷载规范查得徐州地区50年一遇基本风压值为0.35kN/m2。建筑结构荷载规范(GB50009-2001)第7.4.1条规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数z来考虑风压脉动的影响，但本办公楼高度小于30m且高宽比也小于1.5，所以不考虑风振系数，也就是z=1.0。由建筑结构荷载规范(GB50009-2001)表7.3.1查得，s=0.8(迎风面)和s=-0.5(背风面)，风荷载系数=0.8-(-0.5)=1.3。风压高度变化系数z，可以根据建筑物高度和地面粗糙度类别，由建筑结构荷载规范GB50009-2001表7.2.1查得。风荷载计算取轴线横向框架，其负载宽度为7.2m，框架结构分析时，应按静力等效原理将分布荷载转化为节点集中荷载，即F=wkA，受风面积A取到上层一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙，底层计算高度从室外地面开始取。表2.9 风荷载标准值计算层次zsZ(m)zw0(kN/mm2)A(m2)Fk(kN)61.01.324.150.910.3522.689.3951.01.320.250.840.3528.0810.7341.01.316.350.770.3528.089.8431.01.312.450.740.3528.089.4521.01.38.550.740.3528.089.4511.01.34.650.740.3530.7810.362.6.2 风荷载作用下的水平位移验算根据上述计算的水平荷载求出层间剪力，然后依据框架的层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移，计算结果见表2.10。表2.10 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次Vi(kN)Di(N/mm)i=ViDi(mm)i(mm)hi(mm)e=ihi69.391074960.0872.02539000.00002520.121074960.1871.93839000.00005429.961074960.2791.75139000.00007339.411074960.3671.47239000.0009248.861077580.4531.10539000.00012159.22908300.6520.65251500.00013由表2.10可见，风荷载作用下框架的最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为0.00012，远小于1/550，满足建筑抗震设计规范(GB50011-2010)表5.5.1的要求。2.7 框架结构内力计算与组合2.7.1 水平地震作用下框架内力计算表2.11 横向水平地震作用下各层柱端弯矩及剪力计算柱层次h(m)Vi(kN)Di(N/mm)D(N/mm)Vij(kN)KyiMijb(kNm)Miju(kNm)边柱63.9124.11074962117124.440.9530.35