大庆市的高层办公楼结构设计.doc

东北石油大学本科生毕业设计（论文）大庆市的高层办公楼结构设计第1章 建筑设计1.1方案的设计构思该工程设计包括建筑设计、结构设计等几个方面的内容，其中，建筑部分在整个工程设计中起着主导作用。在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，建筑设计综合考虑了基地环境，使用功能、结构施工、材料设备、建筑经济及建筑艺术等问题，满足建筑物内部合理的功能分区、安全的防火疏散、必要的采光通风等方面的要求，形成了建筑方案的雏形。通过具体设计，比较拟订的几种方案，按照使用、经济、坚固、美观的原则，从中挑选出比较适宜的方案，进而对功能分区、防火疏散、建筑材料的选用、建筑立面的处理、内部装修处理以及基本构造设计进行详细的设计1。1.2设计的功能分区此高层办公楼位于大庆市，交通便利，主体呈“一”字型平面，内部呈单廊布置；裙房布置在主体的两侧，使整个结构呈“凹”型；其中主体部分十二层，其中标准层为办公用房，底层及裙房为物业管理及辅助用房，分工明确。主体部分标准层每层设单人办公室，会议室，其余均为框架柱所定的进深开间相同的办公室，且可以灵活的从新布置。每层设有男女卫生间各两间，服务于整幢建筑；设在平面右侧，既满足了功能要求，又使其采光面积得以节省。主体底层内设有门厅，正门是主要入口，在底层主要设置的是为办公人员休息和方便他们与外界联系的用房，包括收发室、值班、警卫、会客室等辅助用房。主体设置了两部防烟楼梯、四部普通载客电梯，其中两部是消防电梯兼作载客电梯，另两部为客运电梯。消防电梯和一部防火楼梯紧邻设置，且共用一个前室，平时也可以作为正常的竖向交通。前室采用二级防火门，房间的拐角处有防火器材。每个楼层可作为一个防火分区。建筑材料也选择为非燃性和难燃性材料。顶层上面设有两个3.3m的电梯房，安装电梯设备，同时供电梯维修时使用。裙房与主体相接，交通方便。裙房为餐厅、礼堂、舞厅和棋牌游戏室，层数为两层，对外开放，使商业和服务一体化，裙房布置在主体两侧。餐厅与外界通过两道门相连，不与用餐人员发生冲突。使用面积按400人设计，可以满足大型会议以及娱乐活动。1.3平面布置高层办公楼平面布置是多样化的，但考虑到办公楼位于大庆市，抗震防裂度为7度的地震区，所以结构选型上尽量采用对称结构。平面布置上力求简洁、实用、功能分区明确，布置合理，空间利用率高2。1.3.1建筑平面布置办公室是人们脑力劳动工作的重要场所。办公室本身的功能是满足一个组织、一群人在工作中的群行为。因此在这一组织或群中，对任何一个工作人员来说，个人活动要求一种自使，不受非工作活动的干扰，这就要求一个自便的工作“场”意识的心理作用，对保证工作和提高效率占有重要的地位。于是办公室就应当是明亮、整洁与高效率的空间，使人们在其中可以进行积极、方便、耗力少的高效工作。高层办公室逐渐形成了一种将交通枢纽、卫生间、以及其他服务用房位于核心地位的趋势。普通办公室宜设计成单间式和大空间式，特殊需要可以设计成单元式或公寓式。大空间办公室在布置吊顶上的通风口、照明、防火设施等时，应尽可能为自行分隔或装修创造条件，有条件的工程宜设计成模块式吊顶。机要部门办公室可以根据使用需要设置，重要办公室建筑设有夜间总值班室时，可以设置专用卫生间。普通办公室每人的使用面积不应小于3.3m2，单间办公室净面积不宜小于10m2，在实际工程中，一般采用横向框架承重方案。因房屋横向较短，柱数量少，当采用横向承重方案时，横向框架梁的截面高度大，可增加框架的横向侧移刚度。办公室在设计时，考虑动静分开，将单人办公室布置在阳光充足且人流不常到达的位置，而多人办公室则设置在人流较大的电梯、楼梯的附近，会议室也宜放置在较安静的位置。根据规定，双面布房走道净宽应最小应为1.8m，因此走廊尺寸为2.4m，满足规范要求。在办公楼中，厕所应设置前室，可以改善通往厕所的走道和过厅的卫生条件，并有利于厕所的隐藏，前室的深度不小于1.22.0m。1.3.2 建筑立面设计建筑不仅要满足人们的生产、生活等物质功能的要求，而且满足人们精神文化方面的要求。因此，不仅要赋予它实用属性，同时也要赋予它美观的属性。建筑立面的设计，就是在满足使用功能和经济合理的前提下，运用不同程度上给人以庄严、挺拔、明朗、轻快、简洁、朴素、大方、亲切的印象，获得美的感觉，满足人类的精神文明的需要。建筑立面可以看成是由墙体、梁柱等房屋结构构件、门窗、阳台、雨篷等部分组合而成的。恰当的确定这些组成部分和结构构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等手法，使建筑的外观与周围的环境、城市的规划相协调，从而实现建筑形式和内容的统一，是建筑立面设计的关键。本建筑中由于采用了框架结构体系，对门窗洞口的布置较为灵活，故在门窗洞口的组合中，充分运用了节奏韵律的手法，以求得整个立面形式上的统一。在标准层部分，外墙开窗上下对齐，同一层间水平布置，同时协调外门和雨篷的位置，尽可能的使门窗洞口在立面布局中上下对应，形成渐变而整洁的韵律。在立面设计的材料方面，1-3层窗下部分外墙用斩假石饰面，增加整体的厚重感。以上贴白色面砖，每层窗下有100mm的粉色装饰缝，从质地和色彩上与周围的绿化以及盆花景致相协调，营造出一种清新的环境，创造出舒适惬意的感受。1.4 主体部分的交通大门和门厅是办公楼的主要入口和人流交汇处，是重要的水平交通枢纽，此办公楼大门有两扇，为旋转玻璃门，2.4m宽，使建筑物在立面上给人感觉十分开阔。由主入口进入楼内，可以进入门厅，在门厅一侧设有收发室，另一侧设有警卫室。在一层设有会议室，可以从楼内进入，目的是方便楼内工作人员。电梯和楼梯作为垂直交通运输工具，设置在正对门厅左右两侧，位置明显，方便办公人员上下。在高层办公楼中，电梯是主要的垂直交通工具。在正常运行情况下，电梯的使用率远大于楼梯，电梯前设有候梯室，避免人流滞留在走廊中。楼梯在高层建筑中的作用也是不容忽视的。楼梯在高层建筑中可作为逃生工具，而且楼梯也可以缓解电梯压力。本设计有两部防烟楼梯。1.5 标准层房间布置该高层办公楼根据大庆市的实际情况，办公房间有单人、多人办公室，由于该办公楼为综合性办公楼，在标准层中设置了大、小型办公室，以满足不同功能的需要。办公室布置为单廊式，是一种传统的布置方式，这种布置方式可以使办公人员工作协调一致，方便联系，但是内廊式采光不足。在该高层办公楼中，办公室均采用吸声隔音天花板吊顶。吊顶的透视感十分强烈，作为办公间的顶界面，最能反映空间的形状及关系。一方面吊顶可以减少噪音，保证声音干扰，另一方面也可增强人们的视觉效果，因为通过吊顶把照明、空调、供水、供热、消防的管线都遮盖了，增加可美观。但是吊顶设计也较复杂，吊顶的设置主要包括照明灯具，成行布置，空调风口等设施，还包括送风口,回风口、顶装式机盒管等，消防设施包括烟式报警器，消防喷淋器、机械排烟口、吊顶口检修等。按照规范上的要求，在满足多专业的功能上要求的前提下，尽量将吊顶上的多种设施排列的整齐、美观、建立秩序、克服凌乱、避免杂乱无章，同时考虑吊顶材料的分块，并且尽量在可能增设隔断墙的部位留出空隙，以备增设隔断时，不必拆设吊顶上的各种设施。同时可吊顶内部检修。作为高层建筑，一定要设置电梯，所以一定要在屋顶间设置电梯房。1.6 建筑防火设计及消防措施1.6.1 防火规范及措施1)位置：高层建筑的底边至少有一个长边（或周边长度的1/4且不小于一个长边的长度）不应布置高度大于5m，进深大于4m的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口。2)防火间距：高层建筑之间的防火间距不应小于13m，高层建筑与裙房之间的防火间距不应小于9m。3)消防车道：高层建筑的周围应设环形消防车道。本建筑设计中设有进入内院的消防车道。消防车道的宽度不应小于4m。消防车道下的管道和暗沟等，应能承受消防车辆的压力。1.6.2 建筑设计1.6.2.1 平面布置消防控制室宜设在高层建筑的首层或地下一层，且采用耐火极限不低于2h的隔墙和1.5h的楼板与其他部位隔开，并设直通室外的安全出口。餐厅、礼堂等人员密集的场所，设在一层裙房里，并宜设置单独出入口。1.6.2.2 防火和防烟分区高层建筑应采用防火墙等划分防火分区，且每个防火分区二类建筑允许最大建筑面积不应超过1500 m2。设有自动灭火系统的防火分区，其允许最大建筑面积可增加1倍；当局部设置自动灭火系统时，增加面积可按局部面积的1倍计算。高层建筑与其裙房有防火墙等防火分隔设施时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不应超过2500m2，当设有自动喷水系统时，防火分区允许最大建筑面积可增加1倍。1.6.2.3 疏散楼梯间和楼梯1) 超过32m的二类建筑应设防烟楼梯间。防烟楼梯间的设置应符合下列规定： 楼梯间入口应设前室、阳台或凹廊。 前室的面积，公共建筑不应小于6m2。 前室和楼梯尖的门均应为乙级防火门，并应向疏散方向开启。2) 裙房和除单元和通廊式住宅外的建筑高度超过32m的二类建筑应设封闭楼间封闭楼梯间的设置应符合下列规定： 楼梯间应靠外墙，并应直接天然采光和自然通风，当不能天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间规定设置。 楼梯间应设乙级防火门，并应向疏散方向开启。1.6.2.4 消防电梯高层建筑中，高度、超过32m的二类建筑应设消防电梯。本设计每层建筑面积不大于1500 m2，所以设一台消防电梯。消防电梯与客梯兼用，同时符合消防电梯的要求。消防电梯应设前室，由于与防烟楼梯间合用前室，前室面积不应小于10 m2 3。消防电梯间前室宜靠外墙设置，在首层设直通室外的出口或经过长度不超过30m的通道通向室外。消防前室的门，应采用乙级防火门或具有停滞功能的防火卷帘，消防电梯间前室门口宜设挡水设施，消防电梯的井底应设排水设施。消防电梯的载重量不应小于800kg。消防电梯行驶速度的确定，应按从首层到顶层的运行不超过60s计算。1.7 建筑构造1.7.1 防火墙的设置防火墙不宜设在U形、L形等高层建筑的内转角处。防火墙不应开设门、窗、洞口，当必须开设时，应设置能自行关闭的甲级防火门、窗。防火门多向疏散方向开启的平行门，并在关闭后能从任何一侧手动开启。1.7.2 电梯井和管道径的设置电梯井独立设置，井内严禁设可燃气体和甲、乙、丙类液体管道，并不应敷设与电梯无关的电缆、电线等。电梯井井壁除开设电梯门洞和通气孔洞外，不应开设其他洞口。电梯门不应采用栅栏门。电缆井、管道井、排烟道、垃圾道等竖向管道，应分别独立设置，其井壁应为耐火极限不低于1h的不燃烧体，井壁上的检查门应采用丙级防火门。本建筑不设垃圾道，每层设一垃圾收集间，通过电梯运出室外。第2章 结构设计2.1 结构方案选择结构方案的确定是整幢房屋设计是否合理的关键，结构方案的选择包括三个方面的内容：结构形式、结构体系和结构布置。对于一幢十二层的办公楼采用框架结构体系是合理的，既能满足抗震方面的要求，也能满足办公楼在建筑上大空间的功能要求而且框架结构的平面布置灵活，楼层平面采用了长方形结构，既活跃了建筑造型，又使楼层平面及结构布置实现对称，从而使房屋楼层的结构刚度中心保持在楼层平面的中心处，避免了房屋的扭转效应，大大减小了风荷载以及防止地震力集中。图2-1a）柱网布置图柱网采用内廊式，主体结构横向采用7.5m柱距，纵向采用7.2m的柱距，柱距布置完全对称，有利于抗震。（如图2-1a）柱网布置图所示）对于伸缩缝的处理现在建筑的趋势是不设缝，所以本建筑采用设置后浇带施工时把结构分成3040m长的区段，各区段之间留出100cm宽的带暂不浇混凝土，待大部分收缩完成后在浇注这部分混凝土，把结构连接成整体这样就可以减少温度收缩的影响层高除底层3.9m外，其他各层均为3.3m。对于主体板楼与裙房的基础类型，埋置深度及它们之间的沉降缝设置问题直接取决于建筑场地的土层分布情况，由于本建筑场地土层地质条件良好，故决定主体部分采用桩基础，裙房采用柱下独立基础。2.1.1 工程概况本建筑的场地位于大庆市，地质条件良好。7度抗震设防，II类场地土。2.2 结构布置及计算简图2.2.1梁板尺寸估算主体结构共12层，底层层高为3.9m。其余层高均为3.3m，局部突出屋面的塔楼为楼梯间和电梯机房，层高为3.3m。楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构，屋盖板厚度120mm，楼盖板厚100mm。梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性的要求，截面高度按梁跨度的1/121/8估算，为了防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于4；截面宽度可按梁高的1/31/2估算，同时不宜小于柱宽的1/2，且不宜小于250mm。由此估算的梁截面尺寸见表2-1a，表中给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级，其设计强度：211层为C35（=16.7N/mm, =1.57 N/mm, Ec=3.15104）,底层为C40(=19.1 N/mm , =1.71 N/mm,Ec=3.25104)。表2-1a 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级楼层混凝土强度横梁（）纵梁次梁BD、EG跨DE跨5-12C353006003004003006003005002-4C353006003004003006003005001C403506003004003506003005002.2.2柱截面尺寸的估算该结构抗震等级为二级，其轴压比限值，各层重力荷载代表值近似取12KN/m。各层柱混凝土强度等级选用如下：1层,C40；2-11层，C35边柱 AC1mm2中柱 AC=437336.39mm2如果柱截面取为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为575mm、661mm根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计边柱和中柱统一取截面尺寸，取值如下：1层 700mm700mm, 24层 650mm650mm 512层 600mm600mm框架结构计算简图如图2-1b）所示。基础选用桩基础承台顶面标高在地下0.5m处，取顶层的形心线作为框架柱的轴线；梁轴取至底板，212层柱高度即为层高，取3.3m；底层柱高度从室外地坪面取至一层板底，即h1=3.9+0.45+0.5=4.85m图2-1b） 框架结构计算简图2.3 重力荷载计算2.3.1 荷载计算2.3.1.1 屋面及楼面的永久荷载标准值4屋面（上人）：30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 kN/m2 油毡防水层（包括改性沥青、防水卷材） 0.35kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2150 厚水泥沙浆找平层 50.15=0.75 kN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.00kN/m2V型轻钢龙骨架吊顶 0.25 kN/m2 合计：屋面恒荷载标准值 5.41 kN/m2111层楼面荷载：20厚瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.10=3.75kN/m2V型轻钢龙骨架吊顶 0.25 kN/m2 合计：楼面恒荷载标准值 3.3 kN/m22.3.1.2 屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN/m2楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2门厅、走廊、楼梯标准值 2.5 kN/m2 屋面雪荷载标准值 0.3 kN/m22.3.1.3 墙重外墙为390mm290mm190mm陶粒空心砌块（6.0KN/m），外墙面贴瓷砖（0.5KN/），选用轻质GRC保温板（3000mm600mm60mm）的自重0.14 kN/m2内墙面为20mm厚混合砂浆抹灰（17 kN/m2），外墙取300mm,内墙取200mm的砌 块。则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+6.00.3+170.02+0.14=2.78kN/则内墙单位面积重力荷载为：6.00.2+170.022=1.88kN/2.3.1.4 门窗重木门单位面积重力荷载为： 0.20 kN/防火门采用钢铁门，其重力荷载为： 0.45 kN/铝合金门窗单位面积重力荷载为： 0.40kN/2.3.1.5 梁、柱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，计算结果见表2-1b。2.3.1.6 楼梯计算板式楼梯，取1m板宽作为计算单元，踏步面层为20mm厚水泥砂浆抹灰，底面为20mm厚混合砂浆抹灰，金属栏杆0.1kN/m，楼梯活荷载标准值=2.5kN/，混凝土C20（），钢筋为HPB235级（）。（1）梯段板自重对于1层（层高3.9m）：，取130mm；对与212层（层高3.3m）：，取110mm。1层梯段板自重212层梯段板自重表2-1b 梁、柱重力荷载标准值层次构件(m)(m)(kN/m3)(kN/m)(m)(kN)(kN)1边横梁0.350.60251.055.516.8018674.422319.44中横梁0.300.40251.053.151.70948.20次梁0.300.50251.053.947.1516450.74纵梁0.350.60251.055.516.50321146.08柱0.70.70251.1013.484.85362353.612353.6126边横梁0.300.60251.054.736.8518583.212065.99中横梁0.300.40251.053.151.70948.20次梁0.30.50251.053.947.1516450.74纵梁0.300.60251.054.736.5032983.84柱0.650.65251.1011.623.30361380.461380.46712边横梁0.300.6251.054.736.9018587.472070.25中横梁0.300.6251.053.151.70948.20次梁0.300.4251.053.947.1516450.74纵梁0.300.6251.054.736.5032983.84柱0.600.60251.109.93.30361176.121176.12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表示单位长度重力荷载；n为构件数量。2.梁长都取净长；柱长度按计算得出。踏步抹灰重：（0.13+0.15）x0.02x1/0.3x20=0.60kN/m板底抹灰重：金属栏杆重：0.1/1.6=0.06kN/m活载标准值：2.5kN/m合计：1层 212层（2）平台板自重板厚取100mm，板宽仍为1m。平台板自重：0.1x25=2.5kN/m板面抹灰重（20mm厚）：0.02x20=0.4kN/m板底抹灰重（20mm厚）：0.02x17=0.34kN/m合计：（3）平台梁自重平台梁截面高度1层 取h=350mm；212层 取h=300mm。1层 梯段板传来 8.24x3.8/2=15.66kN/m；212层 梯段板传来 7.79x3.2/2=12.46kN/m 平台板传来 5.74x（1.7/2+0.2）=6.03kN/m1层平台梁自重：0.2x(0.35-0.1)x25=1.25kN/m212层平台梁自重：0.2x(0.3-0.1)x25=1.0kN/m1层平台梁抹灰重 2x(0.35-0.1)+0.2x0.02x17=0.18kN/m212层平台梁抹灰重 2x(0.3-0.1)+0.2x0.02x17=0.20 kN/m合计： 1层15.66+6.03+1.25+0.18=23.12kN/m212层12.46+6.03+1.0+0.2=19.69kN/m（4）梯段梁自重1层，取200mm；212层，取200mm1层梯段板传来：8.24x3.8/2=15.66kN/m212层梯段板传来：7.79x3.2/2=12.46kN/m梯段梁自重 0.2x0.2x25=1.0kN/m梯段梁抹灰重 3x0.02x0.2x17=0.2kN/m合计：1层 15.66+1.0+0.2=16.86kN/m212层 12.46+1.0+0.2=13.48kN/m楼梯荷载总计：1层 (8.24+16.86x2)x3.8+(5.74x2+23.12x2)x1.7=257.57kN212层 (7.79+13.48x2)x3.2+(5.74+19.69x2)x1.5=197.66kN2.3.2 重力荷载代表值整幢办公楼集中于楼盖及屋盖处的重力荷载代表值（标准值），为恒荷载与50%活荷载之和，即本层楼盖自重，50%活载以及上下各半层墙重之和，它集中在该层楼（屋）盖标高处。=楼（屋）盖自重（含50%活载，屋盖为50%雪载）+梁重+外墙重（需去掉门窗洞口，加上门窗自重）+柱重+内墙重上式中，顶层需加上女儿墙重，内外墙及柱重需算上层一半，下层一半，单位为kN。2.3.2.6 构件自重汇总梁 ： 1层 2319.44 kN 2 4层 2065.99 kN 5 12层 2070.25kN柱 ： 1层 2353.61 kN 2 4层 1380.46 kN 5 12层 1176.12kN1层外墙：(0.45+3.9)x(7.2-0.7)x16+(7.5-0.7)x4+(2.4-0.7)x2-(1.8x1.8x26)+(2.4x3.0x2)x2.78=1353.50 kN内墙：(3.9-0.35)x(7.2-0.7)x14+(7.5-0.7)x20+(0.36-0.2)x6+(2.3-0.2)x2-(0.9x2.4x22)+(0.9x2.4x4)+(1.5x2.4x4)+(1.2x2.4x2)+(1.8x2.4x2)+(2.3x3.75x4)x1.88=1454.59kN2 4层外墙：3.3 x (6.5x16+6.85x4+1.75x2)-(1.8x1.8x38) + (1.2x1.8x2) x 2.78=890.63kN内墙：3.3x(6.55x14+6.85x20+2.1x2+3.4x4)-(0.9x2.4x24)+(1.5x2.4x6)+(1.8x2.4x2+(2.3x3.75x4) x1.88=1269.51kN512层外墙：3.3 x (6.6x16+6.9x4+1.8x2)-(1.8x1.8x38) + (1.2x1.8x2) x 2.78=900.72 kN内墙：3.3x(6.6x14+6.9x20+2.1x2+3.4x4)-(0.9x2.4x24)+(1.5x2.4x6)+(1.8x2.4x2+(2.3x3.75x4) x1.88=1320.66kN女儿墙：0.9x(6.5x16+6.8x4+1.7x2+6.5x2+6.8x2)x2.78=403.32kN顶层电梯间及楼梯间：2.78x3.3x(9.5-.6)x4+(7.5-0.6)x4-1.5x2.4x2+1.88x(7.5-0.6)x4+2.1x2x3.3-(1.5x2.4x2)-(2.3x3.75x4)=678.672kN门窗：1层0.4x(1.8x1.8x26+2.4x1.2x2)+0.45x(1.5x2.4x4+0.2x(1.2x2.4x2+2.4x3.0x2+0.9x2.4x22)+(0.48.64）+9.24=70.44kN212层0.4x(1.8x1.8x38+1.8x1.8x2)+0.45x(1.5x2.4x4+0.2x(0.9x2.4x20+1.8x2.4x2+1.5x2.4x2)+(4x1.1x2.1) =78.504kN楼面：(3.3+2x0.5)x7.2x8x(7.5x2+2.4)-(3.6x7.5x2)-(2.3x7.5x2)=4.3x913.74=3929.082kN屋面：5.41x913.74-(9.5-0.6)x(7.5-0.6)x2+2.0x79.092x0.5=5069.797kNG1=楼面恒、活载+梁重+柱重(上+下)x0.5+墙重（上+下）x0.5+门窗重+楼梯重=3929.08+2319.44+2353.61x0.5+1380.46x0.5+(1353.5+1454.59)+(890.63+1269.51)x0.5+61.2+257.57 =10927.682kNG2=G3楼面恒、活载+梁重+柱重(上+下)x0.5+墙重（上+下）x0.5+门窗重+楼梯重=3929.08+2065.99+1380.46+(890.63+1269.51)+69.264+9.24+197.66=10065.288kNG4=楼面恒、活载+梁重+柱重(上+下)x0.5+墙重（上+下）x0.5+门窗重+楼梯重=3929.08+2065.99+(1380.46+1176.12)x0.5+(890.63+1269.51)+69.264+9.24+197.66=9963.118kNG5=G6=G7=G8=G9=G10=G1=楼面恒、活载+梁重+柱重(上+下)x0.5+墙重（上+下）x0.5+门窗重+楼梯重=2929.08+2070.25+1176.12+(900.72+1320.66)+69.264+9.24+197.66=9870.86kNG12=屋面+梁重+(标准层墙+顶层电梯间)x0.5+女儿墙+柱x0.5+窗重+楼梯重x0.5=5069.79+2070.25+(2221.38+678.672)x0.5+403.32+(1176.12+26.136)x0.5+276.2=10736.28KNG13=电梯间墙重x0.5+屋面重+梁重+门窗重+柱重x0.5=678.672x0.5+(5.41+2x0.5)x61.41x2+(5.51x6.9x4+3.94x7.15x4+4.73x6.5x3)+4x1.5x2.4+1.1x2.1x4+9.9x3.3x8x0.5=1653.137KN各质点重力荷载代表值简图见图2-2所示。图2-2 各质点的重力荷载代表值（单位：KN）2.4 横向框架侧移刚度和纵向侧移刚度计算2.4.1 横向框架侧移刚度计算梁的线刚度，其中为混凝土弹性模量,为梁的计算跨度,为梁截面的惯性矩（对现浇楼面可近似取为：中框架梁=2.0, 边框架=1.5,其中为矩形部分的截面惯性矩），计算过程见表2-2。柱的线刚度，其中为柱的截面惯性矩，为框架柱的计算高度,计算过程见表2-3。柱的侧移刚度D值按下式计算： D=x12/式中：柱侧移刚度修正系数对于底层柱/对于一般层柱/根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼、电梯间柱等。侧移刚度D值见表2-42-5表2-2 横梁线刚度计算类别层次(N/mm)(mmmm)(mm4)(mm)(Nmm)(Nmm)(Nmm) 边横梁13.251043506006.3010975002.73010104.09510105.46010102123.151043006005.4010975002.26810103.40210104.5361010 中横梁13.251043004001.6010924002.16710103.25110104.33410102123.15104 3004001.6010924002.10010103.15010104.2001010表2-3 柱线刚度计算表层次(mm) (N/mm2)(mmmm)(mm4)(Nmm)148503.251047007002.0101013.40910102-433003.151046506501.488101014.20410105-1233003.151046006001.08101010.3191010表2-4 中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱 (14根)中柱 (14根)5120.4400.180204480.8470.29833852760200340.3190.138215990.6150.2353678281733420.3520.150234780.6520.2463850386773410.4070.377398830.7300.451477121226330表2-5 边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱4根中柱4根5120.3300.142161310.6370.24227491174488340.2400.107167470.4610.1872926918406420.2640.117183130.4890.1963067819596410.3050.349369210.5480.41143480321604将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表2-6。 表2-6 横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次1234561547934106369810013981001398934688934688层次789101112934688934688934688934688934688934688由表2-6可见，,故该框架为规则框架。2.4.2纵向框架侧移刚度计算纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架相同，柱在纵向的侧移刚度除了与柱沿纵向的截面特性有关，还与纵向梁的线刚度有关，纵向框架侧移刚度一定满足要求，计算过程从略。2.5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算2.5.1.1 横向自振周期计算对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,其基本自振周期(s)可按下式计算: (2-5)式中:计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m),即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,框架结构取0.60.7。对于屋面带突出屋顶间的房屋，应取主体结构顶点的位移。突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。屋面突出屋顶间的重力荷载可按下式计算： （2-6）式中：H为主体结构计算高度。对框架结构，式（2-5）中的可按下式计算：= （2-7） （2-8） （2-9）式中：集中在k层楼面处的重力荷载代表值；把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i 层的层间剪力；第i层的层间侧移刚度； 分别为第i、k层的层间侧移；S同层内框架柱的总数。按式（2-6）将折算到主体结构的顶层，即=1653.1372（133.3/2x41.15）=1852.0096kN 结构顶点的假想侧移由式（2-7）（2-9）计算。计算过程见表2-7，其中第12层的为和之和。=10736.2812+1852.0096=12588.2908KN按式（2-5）计算基本周期，其中的量纲为m，取=0.7，则1.70.6=0.900s2.5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算多自由弹性体系在水平地震作用下可采用底部剪力法和阵型分解反应普法求得，对于结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，可用底部剪力法计算水平地震作用。本设计建筑高度为40.2米，故可采用底部剪力法，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按下式计算。表2-7 结构顶点的假想侧移计算层次/kN/kN/（N /mm）/mm/mm1212389.41812389.41893468813.26778.49119870.86622260.28493468823.82765.23109870.8663213138741.4199870.86642002.01693468844.94707.0389870.86651872.88293468855.50662.0979870.86661743.74893468866.06606.5969870.86671614.61493468876.62540.5359870.86681485.48093468887.18463.9149963.11891448.598100139891.32376.73310065.28810513.8861001398101.37285.41210065.288111579.1741063698104.90184.04110927.682122506.856154793479.1479.14 （2-10） （2-11） （2-12）式中：-结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%；质点i的水平地震作用标准值；相应于结构基本自震周期的水平地震影响系数；根据地震影响系数曲线确定；分别为集中于质点i，j的重力荷载代表值；分别为质点i，j的计算高度；顶部附加水平地震作用系数；顶部附加水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式（2-10）（2-12）计算， =104130.8276根据建筑材料，该建筑抗震烈度为7度，由于设计地震分组为第一组，II类场地，可由建筑抗震设计规范查得特征周期=0.35s，1.4=1.4x0.35=0.49s=0.900s可知5=5x0.35=1.75s （2-13） 地震影响系数曲线的阻尼调整系数，取1.0；衰减系数，取0.9地震影响系数最大值，由建筑抗震设计规范查得7度多遇地震时取0.08。因此，可求得因,所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数，由建筑抗震设计规范知：当时，各质点的水平地震作用按下式计算 各楼层地震剪力按下式计算 （2-14）式中：作用在K层楼免除的水平荷载（水平地震作用或风荷载）。具体计算过程及结果见表2-8表2-8 各质点横向水平地震作用楼层地震剪力计算表层数/m/kN/kNm/kN/kN44.451653.137273481.950.02678.98078.9801241.1510736.2812441797.970.156473.882552.8621137.859870.866373612.280.132400.977953.8391034.259870.866338077.160.120364.5251318.364931.259870.866308464.560.109331.1101649.474827.959870.866275890.700.097294.6571944.131724.659870.866243316.850.086261.2432205.374621.359870.866210742.990.074224.7902430.164518.059870.866178169.130.063191.3752621.539414.759963.118146955.990.052157.9612779.500311.4510065.288115247.550.041124.5462907.04628.1510065.28882032.100.02988.0932995.13914.8510927.68249943.760.01854.