高层建筑结构设计计算书

1、高层建筑结构设计计算书目录一、结构方案评价1二、风荷载计算1三、竖向荷载内力计算2四、水平荷载作用下内力计算91.水平地震荷载作用下92.水平风载作用下的内力计算11五、三四层内力算至柱边缘处15六、竖向荷载作用下弯矩调幅后梁控制截面内力值。（调幅系数取0.8）15七、三四层内力组合如下表15八、截面配筋计算191.梁跨中截面配筋计算192.计算柱弯矩设计值21一、 结构方案评价1. 该建筑为常见的一般建筑物，即属于A级框架结构体系，查表2-2得：抗震设防烈度为7度时，最大适用高度为50m，该设计方案建筑高度为（36.4-1）m=35.4m50m，故满足要求。2. 查表2-6得：最大高宽比为4

2、，该设计方案高宽比为H/B=，故满足要求。3. 查表2-10得长宽比限值为6.0，该设计方案长宽比为故满足要求。4. 该方案设计的建筑物立面规则，均匀，从上到下外形不变，沿高度布置连续均匀；建筑平面形状为矩形，规则，简单，对称；长宽比不大，有利于抗震。综上所述：该结构方案合理。二、 风荷载计算取4号轴线处一榀横向框架为计算单元H=35.4m30m，且高宽比H/B=35.4/13=2.71.5 所以要考虑风振系数z=1+ 基本振型Z高度处振型系数 基本风压值0=0.35kN/m2框架结构基本周期：T1=0.25+0.53×10-3 ×城市郊区属于B类粗糙度地区，查表3-3得，

3、脉动增大系数=1.228H/B=35.4/36=0.983 查表3-4得脉动影响系数=0.4585平面为矩形所以风载体型系数s=0.8+0.5=1.3z由表3-1查得 ki=zi sz 0楼层Z/msziziz0kihiAiFi13.01.31.00001.04770.08470.350.47673.319.89.4426.61.31.00001.10500.18640.350.50283.621.610.86310.21.31.00561.16130.28810.350.53143.621.611.48413.81.31.10641.19840.38980.350.60333.621.613

4、.03517.41.31.19281.23200.49150.350.66863.621.614.44621.01.31.26701.26360.59320.350.72843.621.615.73724.61.31.32821.29460.69490.350.78243.621.616.90828.21.31.38941.32280.79660.350.83623.621.618.06931.81.31.44521.35000.89830.350.88773.621.619.171035.41.31.49561.37651.00000.350.93671.810.810.12三、 竖向荷载内

5、力计算梁柱线刚度计算因为在设计时：当梁两边都有楼板时，I=2.0Ir 当梁一边有楼板时， I=1.5Ir注：Ir为按矩形截面计算的惯性矩。所以梁的线刚度计算如下表：梁位置EcLb×hIrIib ×1010中间梁3.15×1046500400mm×600mm7.2×10914.4×1096.98边 梁3.15×1046500400mm×600mm5.4×10910.8×1095.24注：ib=柱的线刚度计算如下表：层数Echb×hIic ×10102-103.15×1

6、043600650mm×650mm14.88×10913.0213.15×1044000650mm×650mm14.88×10911.72注：ic=因为竖向荷载为对称荷载，取4号轴线的一榀框架为计算单元，结构对称,所以中柱的剪力和弯矩为零。由每个杆件均为固端，所以转动刚度S=4i分配系数i=传递系数C=0.5在竖向恒载作用下在竖向恒载作用下梁柱内力计算结果如下其中梁端剪力由公式：Vbli= 柱剪力：Vihi=梁轴力为上下两柱剪力的代数和，柱上端的轴力=其上所有柱自重+其上所有墙自重+其上所有梁端剪力柱下端的轴力=该柱上端的轴力+本层柱的自重柱的

7、自重=0.65×0.65×25×3.6=38.03kN 外墙自重=6kN/m×6m=36kN内墙自重=1.5kN/m2×6m×(3.6-0.6)m=27kN层数截面MNV4柱边柱上端43.72-1041.68-24.29下端43.72-1079.71-24.29中柱上端0-1691.180下端0-1729.210梁左端-87.44089.00跨中51.29-右端110.980-96.253柱边柱上端43.72-1024.71-24.20下端43.41-1242.74-24.20中柱上端0-1948.710下端0-1986.740梁左端

8、-87.440.0989.00跨中51.29-右端110.980.09-96.25注：弯矩、剪力以顺时针为正，逆时针为负。轴力以压负，拉为正。计算3,4层柱的轴力时用到的其他各层梁的剪力见下表层数/kN/kN1063.3573.15989.1596.103-889.0096.25在竖向活载作用下梁柱内力统计如下表其中梁端剪力由公式：Vbl·= 柱剪力：Vihi=梁轴力为上下两柱剪力的代数和，柱轴力=其上所有梁端剪力层数截面MNV4柱边柱上端18.42-261.09-10.23下端18.42-261.09-10.23中柱上端0-569.820下端0-569.820梁左端-36.8403

9、7.48跨中37.48-右端46.730-40.523柱边柱上端18.42-298.57-10.20下端18.29-298.57-10.20中柱上端0-650.860下端0-650.860梁左端-36.910.0337.48跨中37.48-右端46.730.03-40.52注：弯矩、剪力以顺时针为正，逆时针为负。轴力以压负，拉为正。计算3,4层柱的轴力时用到的其他各层的梁的剪力见下表层数/kN/kN1036.0441.96937.6540.353-837.4840.52四、 水平荷载作用下内力计算1. 水平地震荷载作用下由D值法其计算过程如下表层数柱类型根数K=D=D/×104345

10、纵向边柱100.5360.2112.54461.447中间柱51.0720.3494.207横向边柱20.4020.1672.013角 柱40.8050.2873.46取4号轴线一榀框架为计算单元，每根柱子所分剪力计算如下表层数层剪力Vpi/kN边柱D值中柱D值D/×104每根边柱剪力每根中柱剪力54714K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20761.44745134K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20761.44735454K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20

11、761.447查表得柱子的反弯点如下表层数边柱中柱5n=10 j=5K=0.536 y0=0.45=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.45n=10 j=5K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.504n=10 j=4K=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10 j=4K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.503n=10 j=3K=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0

12、y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10 j=3K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50注：由于上下层梁的线刚度及上下层高均相同，所以y1 y2 y3均为零柱端弯矩由公式： 计算梁端弯矩：边跨 中间跨 由平衡条件计算梁端剪力及跨中弯矩柱的轴力=梁端剪力的代数和 所以中柱轴力为零。所以在水平地震荷载作用下梁柱内力计算见下表层数截面MNV4柱边柱上端382.61888.19212.56下端382.61888.19212.56中柱上端632.700351.50下端632.700351.50梁左端698.79-200.86右端606.83

13、-200.863柱边柱上端406.441109.27225.80下端406.441109.27225.80中柱上端672.140373.41下端672.140373.41梁左端789.05-221.76右端652.42-221.762. 水平风载作用下的内力计算由D值法其计算过程如下表层数柱类型根数K=D=D/×104345边柱20.5360.2112.5449.295中柱11.0720.3494.207取4号轴线一榀框架为计算单元，每根柱子所分剪力计算如下表层数层剪力Vpi/kN边柱D值中柱D值D/×104每根边柱剪力每根中柱剪力594.42K=0.536=0.211D=

14、2.544K=1.072=0.349D=4.2079.2954107.45K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.2079.2953118.93K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.2079.295反弯点的算法同水平地震作用下反弯点算法柱端弯矩由公式： 计算梁端弯矩：边跨 中间跨 由平衡条件计算梁端剪力及跨中弯矩柱的轴力=梁端剪力的代数和 所以中柱轴力为零。所以在水平风荷载作用下梁柱内力计算见下表层数截面MNV4柱边柱上端52.94105.8529.41下端52.94105.8529.41中柱上端87.53048.63下端8

15、7.53048.63梁左端94.80-27.24右端82.23-27.243柱边柱上端58.59137.2232.55下端58.59137.2232.55中柱上端96.89053.83下端96.89053.83梁左端111.53-31.34右端92.21-31.34五、 三四层内力算至柱边缘处由公式： M边=MV·b/2 V边=Vq·b/2q=12kN/m g=28.5kN/m b=0.65m计算过程见下表截面A3B3lA4B4l恒载内力柱轴线处M87.44110.9887.44110.98V89.0096.2589.0096.25柱边缘处M58.5279.7058.527

16、9.70V79.7486.9979.7486.99活载内力柱轴线处M36.8446.7336.8446.73V37.4840.5237.4840.52柱边缘处M24.6633.5624.6633.56V33.5836.6233.5836.62风载内力柱轴线处M111.5392.2194.8082.23V31.3431.3427.2427.24柱边缘处M101.3482.0285.9573.38V31.3431.3427.2427.24水平地震内力柱轴线处M789.05652.42698.79606.83V221.76221.76200.86200.86柱边缘处M716.98580.35633.

17、51541.55V221.76221.76200.86200.86六、 竖向荷载作用下弯矩调幅后梁控制截面内力值。（调幅系数取0.8）层数截面恒载内力活载内力柱边缘处柱边缘处MVMV34A-46.8279.74-19.7333.58ABl66.6428.04Bl-63.7686.99-26.8536.62注:表中弯矩梁下端受拉为正,上端受拉为负七、 三四层内力组合如下表层号边柱梁MbMtNMAM中MBV591.89591.443112.48-1000.10185.62-847.08414.65八、 截面配筋计算该建筑属于丙类，设防烈度7度（0.15g），类场地，查表4-4,4-5得：抗震等级为

18、二级。1. 梁跨中截面配筋计算因梁板现浇，故跨中按T形截面计算， hf·=100mm，s=s·=40mm， hb0=560mmhf/h0=100/560=0.180.1,所以bf·不受此限制，b+Sn=400+（6000-400）=6000；l0/3=6500/3=2167mm,故取bf·=2167mm由组合结果得梁跨中最不利弯矩Mmax=185.62KN·m由h0=h40mm=560mm1fcbfhf(h-hf/2)=1.0×16.7×2167×100×560-100/2=1845.63kN·

19、m185.62kN·m,故属于第一类T形截面。则s= 0.0123=1-=0.0124 As=698.04mm2采用级筋 min=max0.2,0.45ft/fy=0.45×1.57/360=0.196=0.20.002bh=0.002×400×600=480mm2 A s,故满足要求取下部配筋416， As=804mm2 ，跨中上部为构造筋A支座负弯矩配筋跨中底部钢筋直通至A端， 则在抵抗A端负弯矩时， As·=804mm2=804×360×56040=150.51×106N·mms= 0.286=1-

20、=0.346As1= 3595.32mm2=3595.32+804=4399.32mm2， 取上部配筋为228+432（As=4449mm2）A端截面x/hb0=0.3460.518 =4449/804=5.530.3 均满足要求。A端正弯矩承载力s= 0.337=1-=0.429As= 4457.78mm2=3653.78mm2配628+416(As=4499mm2)B端截面配筋=804mm2=804×360×56040=150.51×106N·mms= 0.231=1-=0.267As1= 2774.43=2774.43+804=3578.43mm2

21、 取上部配筋628（As=3695mm2）=3695804=4.600.3 x/hb0=0.2670.518 均满足要求B端正弯矩承载力s= 0.242=1-=0.282As= 2087mm2配416+228（As=2036mm2）梁箍筋计算及剪压比验算梁端箍筋加密区剪力设计值由强剪弱弯要求计算，取左端（A端）正弯矩及右端（B端）负弯矩组合， 由梁端弯矩设计值计算箍筋加密区剪力设计值 W=1.2×(875.39+847.08)/(6.5-0.65)+124.61=477.94kN按剪力设计值为477.94KN计算抗剪箍筋=1.346配双肢箍10 Asv=157mm2， S= mm加密

22、区长度：max1.5hb,500=900mm箍筋最大间距s=minhb/4,8d, 100=100mm由构造要求加密区箍筋取10100mm非加密区由组合剪力值计算箍筋=1.083配双肢箍10 Asv=157mm2，S= 由箍筋的最小配筋率要求 非加密区箍筋取10145mm梁端截面剪压比验算：=0.1090.2 满足要求边柱轴压比验算及抗弯配筋计算0.8满足要求2. 计算柱弯矩设计值由梁端弯矩设计值计算柱端弯矩设计值（按强柱弱梁及局部加强要求调整柱端弯矩设计值）3层柱顶：4层柱底：有地震作用组合时，二级框架，柱的轴力取最不利内力组合值作为设计值柱的长细比 5应考虑偏心距增大系数1.0 取1=1.0由于15 则取2=1.0ea=max20mm,hc/30=max20mm,650/30=21.67mm=21.67mmei=e0+ea=197.97+21.67=219.64mm, h0=has=650mm40mm=610mmei =1.095×219.64=240.5mm0.