呼和浩特市行政办公楼结构计算书

第1章建筑方案设计1.1设计题目：呼和浩特某行政办公楼。建造地点在呼和浩特市爱民路，主要包括教室、办公室、会议室及辅助用房，总建筑面积8000m。1.2设计说明：本工程主体5层，首层5.100m，二层~四层4.500m，五层3.600m。首层以管理、服务、接待为主，其中有展览厅，接待室以及辅助用房等。二层至顶层主要办公为办公室等；外装修为水刷石结构形式为刚框架结构，顶层采用全现浇板、标准层采用组合楼板、首层采用SP板；基础为独立基础。外墙为300mm加气混凝土砌块，内墙为200mm加气混凝土砌块。抗震设防烈度为八度；在设计范围内无地下水，土壤标准冻结深度为-1.60M；建筑场地地势总体平坦开阔。场地地层结构自上而下分四层，杂填土约0.5m,粉质粘土约1.0m，粉土约0.7m，第四层为卵石层。第2章结构方案设计及计算2.1结构选型1)本建筑为呼和浩特市某行政办公楼，空间较大，故选用钢结构框架体系。2)结构平面布置见图如下:3)基础采用独立基础2.2构件几何尺寸的初选1)梁：主梁---1至2层为700*300*13*24（HN---1），五层为440*300*11*18（HM---2）次梁---1至5层为440*300*11*18（HM---2）2）柱：框架柱---#428*407*20*35构造柱---250*300（混凝土柱）3）板：屋面板采用80厚的现浇混凝土板标准层楼面板采用100厚压型钢板组合楼板层采用SP板4）墙：加气混凝土砌块墙，底面先砌普通砖，再砌混凝土砌块，外墙厚300，内墙厚200，且窗户两侧设构造柱。第3章荷载统计3.1各类荷载标准值1）、屋面恒载标准值（倒置式屋面不上人） 厚度保护层：C20细石混凝土,内配的钢筋网片隔离层：干铺聚脂纤维布一层保温层：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板厚25防水层：高聚物改性沥青防水卷材 3高聚物改性沥青防水涂料 3基层处理剂：找平层：1：3水泥砂浆，砂浆中掺丙烯0.7520找坡层：1：8水泥膨胀珍珠岩找2%坡最薄处201.28合计结构层:钢筋混凝土屋面板80合计 3.53屋面活载标准值0.5雪荷载标准值0.42)、楼面恒载标准值（不含厕所）水磨石地面：12厚1：2水泥石子磨光素水泥浆结合层一遍18厚1：3水泥砂浆找平素水泥浆结合层一遍0.651.0厚压型钢板组合楼板/100厚现浇混凝土楼板2.5合计 3.15楼面活载标准值23)、厕所恒载标准值：（水泥砂浆防水楼面）20厚1：2水泥砂浆抹面压光素水泥砂浆结合层一遍50厚C15细石混凝土防水找坡不小于0.5%最薄处不小于30厚合计1.61.0厚压型钢板组合楼板/100厚现浇混凝土楼板2.5合计4.1楼面活载标准值24)、顶棚(首层)轻钢龙骨石膏装饰吊顶:·轻钢龙骨标准骨架;主龙骨中距900~1000;次龙骨中距600,横撑龙骨中距600·600*600厚10啊石膏装饰板自攻螺钉拧牢,孔眼用腻子抹平总高度70自重0.15顶棚(标准层):粉刷石膏砂浆顶棚:钢筋混凝土板底板面清理干净10厚1:1粉刷石膏砂浆2厚粉刷石膏浆表面喷涂料合计 0.245)、踢脚：水磨石踢脚:15厚1:3水泥砂浆素水泥浆结合层一遍10厚1:2水泥石磨光6)、外墙面:水刷石外墙面;刷建筑胶素水泥浆一遍,配合比为建筑胶:水为1:415厚2:1.8水泥石灰砂浆,分两次抹灰(20)刷素水泥浆一遍10厚1:1.5水泥石子水刷表面合计0.57)、内墙面:混合砂浆墙面:18厚1:3.9水泥石灰砂浆,分两次抹灰2厚麻刀石灰面内墙卫生间:防水砂浆墙面:25厚1:2.5水泥砂浆掺入水泥用量3%的硅质密实剂分三次抹灰8)、块石灌浆散水:100厚块石,1:2.5水泥砂浆灌缝30厚粗砂素土夯实,向外坡4%合计3.19)、台阶水泥砂浆台阶:20厚1:2水泥砂浆抹面压光M5.0砂浆砌砖台阶300厚3:7灰土（厚度不包括踏步三角形）素土夯实10）、墙裙乳胶漆墙裙：15厚1：3水泥砂浆5厚1：3水泥砂浆满刮腻子刷底漆一遍刷乳胶漆两遍11）、地面：（100厚混凝土）石屑混凝土地面30厚石屑混凝土随打随抹光素水泥浆结合层一遍100厚C15混凝土素土夯实合计 3.2512)、楼梯恒载标准值：7.6楼梯活载标准值：3.513)、构件荷载标准值a)梁:主梁——700*300*13*24（HN---1）查表故次梁——400*300*11*18（HM---2）查表故b）柱：框架柱——#428*407*20*35(HW---4)查故构造柱——200*200（砖柱）c)墙(取加气混凝土砌块自重为6)外墙: 内墙： d)门窗塑钢门窗木门窗3.2重力荷载代表值的计算1）各层梁自重1层：主梁：次梁：合计：2~4层：主梁：次梁：合计：5层：主梁：次梁：合计：2）各层柱自重：1层：2~4层：5层：3）楼面自重：屋面自重：4）外墙自重：1层：2~4层：5层：5）内墙：1层：2~4层：5层：6）门窗：塑钢门窗1层：2~5层：7）各楼层自重：面积=2.4.3重力荷载=第4章地震荷载计算及验算4．1地震荷载计算4.1.1结构自震周期1）顶部位移法：2）经验公式：取T=4.查表得：呼和浩特属于一组、8度，设计基本加速度为所以顶部附加作用系数为0。4.1.33.1.4.2刚度计算及变形验算部位跨度L（）截面惯性矩边框架（）中框架（）（）==A-B轴1层920.11.2=24.125.51.5=30.156.92~4层920.11.5=30.156.92=40.211.65层96.691.5=102.32=13.383.1B-D轴1层11.120.11.2=24.124.481.5=30.155.62~4层11.120.11.5=30.155.62=13.387.55层11.16.691.5=101.862=13.382.48层次层高惯性矩线刚度DABDABDABD15.111.94.81.152.10.940.520.630.490.4611482139101081924.511.95.41.152.60.940.370.570.320.591178818160101953~44.511.95.41.282.31.040.390.530.340.5912425168861083254.511.96.80.681.230.550.250.380.220.93158102403113913边框架柱:层次层高惯性矩线刚度DABDABDABD15.111.94.81.442.61.180.560.670.770.4612361147941700224.511.95.41.72.91.20.460.60.380.591465619116121073~44.511.95.42.143.541.390.520.640.40.5916567203901274454.511.96.81.11.80.730.350.470.270.93224502972317075中框架柱:层各层柱侧移刚度层间刚度Di（KN/m）边框架中框架边柱中柱边柱中柱513913*2+15810*22403*217075*6+22450*629723*65229963~410832*2+12425*216886*212744*6+16567*620390*6378492210195*2+11788*218160*212107*6+14656*619116*6355560110819*2+11482*213910*217002*6+12365*614794*6337388结构地震力和弹性侧移计算:层53.622.24781664.8664.85229960.00130.00036<1/30044.518.67744.4720.213853784920.00360.0008<1/30034.514.17744.4545.91930.93784920.0050.0010<1/30024.59.67744.4371.72302.63555600.0060.0013<1/30015.15.15989.4152.12454.73373880.0070.0013<1/3004.3水平地震力的抗震验算：根据建筑抗震设计规范的要求，当自震周期为0.454s,地震加速度为0.2g,抗震设防烈度为8度时,=0.032.满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求第5章竖向荷载作用下框架结构内力计算5.1恒荷载与活荷载汇集：名称恒载活载(KN/m)屋面均布3.530.5楼面均布3.152.0柱子2.783KN/m5主梁1.685KN/m1~4层主梁1.813KN/m次梁0.646KN/m5.2屋面恒载:A柱:3.53*10*9*0.75+1.6*10+1.5*9*0.6=121.4KNB柱:153.4+121.4=278.4KND柱:3.53*10*11.1*0,75+1.6*10+1.5*11.1*0.6=153.4KN屋面均布荷载:1.685+2.5*3.53=10.425KN/m5.3楼面恒载A柱:3.51*10*9*0.75+1.6*10+1.5*9*0.6+2.783*4.5+1.2*3.6*10*0.8=208.6KNB柱:208.6+237.54=446.14KNB柱:3.51*10*11.1*0.75+1.6*10+1.5*11.1*0.6+2.783*4.5+1.2*3.6*10*0.8=237.54KN屋面均布荷载:3.15*2.5+1.613+0.6*4.5=11.57KN/m5.4利用分层法和弯矩分配法计算内力:计算简图如下:第6章地震荷载作用下框架结构内力计算6.1一榀框架⑤轴剪力的计算。柱层次Vi(KN)∑DDikDik/∑DVik=Vi*Dik/∑DA12454337388123620.03688.342230235560146560.04194.3831930378492165670.04382.9941385378492165670.04382.995664522996224500.04227.88B12454337388147940.043105.5222302355560191160.053122.031930378492203900.053102.2941385378492203900.05373.45664522996 297230.05637.18D12454337388170020.050123.6622303355560121070.03478.3831930378492127440.03364.9841385378492127440.03364.985664522996170750.03221.676.2地震作用下框架的内力计算：6.2.1计算柱的反弯点位置y(层次柱号KHy0一层A1.445.10.65B2.60.59D1.180.65二层A1.74.50.45B2.90.463D1.20.475三层A2.144.50.5B3.540.5D1.390.47四层A2.144.50.457B3.540.5D1.390.45五层A1.13.60.495B1.80.46D0.730.4566.2.2层柱12345上下上下上下上下上下A157.6292.84233.6191.1186.7186.7197.9170.450.549.6B220.6317.5301.9252,5230230828272.261.5D220.7409.7185.2167.5154.9137.4160.8131.543.235.576.2.3根据节点平衡，由柱端弯矩求得梁轴线处的弯矩层次AB跨BD跨左端M右端M左端V右端V左端M右端M左端V右端V一层348261.2-67.7-67.7211708.1-83.5-83.5二层420.3323-82.59-82.59208.8319-47.5-47.5三层357.1189.5-60.7-60.7122.5286.4-36.8-36.8四层246.587.2-37.1-37.156.3196.3-22.7-22.7五层50.540.1-10.1-10.132.143.2-6.78-6.786.2.412345A258.19190.49107.947.210.10B-15.830.5923.914.43.32D56.78-29.48-66.28-113.78-197.28第7章荷载组合7.1组合说明对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合及地震作用效应和其他荷载效应的基本组合。本结构的重要性系数为1.0。一般的框架结构，基本组合可采用简化规则7.1.1S＝γGSGk＋γQ1SQ1kS＝γGSGk＋0.9∑γQiSQik7.S＝γGSGk＋∑γQiψciSQik（仅考虑竖向荷载）7.1.3S＝γGSGE＋γEhSEhk梁控制截面及内力：支座、跨中截面的±Mmax、V（顶层、标准层、一层）柱控制截面及内力：上下端截面的±Mmax、V（顶层、标准层、一层）注：一层柱下端尚需N及相应的M、V目的是设计柱脚和基础等。7.2梁荷载组合及组合后的内力1.2恒＋1.4活1.35恒＋1.4×0.7×活1.2恒＋1.3地计算结果见附表第8章构件设计梁为Q235钢，其中，。柱为Q345钢，其中，。8.1框架梁设计:8.即HN700*300*13*24；A=235.5,无震组合下的验算：取B-D梁进行验算，最不利内力为其跨长为11.1米.1、强度验算：1）、抗弯强度：满足要求2）、抗剪强度：腹板中点处的剪应力最大满足要求3）、翼缘与腹板交界处A的折算应力：折算应力满足要求2、刚度验算：由恒荷载和活荷载产生的，由活荷载产生的满足要求满足要求整体稳定性验算：需要验算是否满足公式：取代入各数值可得：.满足要求梁的局部稳定性验算：翼缘：满足要求腹板：满足要求因无局部压应力，即所以无需设置横向加劲肋。5、梁的抗震验算：取梁的抗震组合中最不利的一组内力取满足要求；腹板与翼缘交界处：折算应力满足要求8.2框架柱设计因为柱子截面的承载力主要由轴力控制，而中柱的轴力远远大于边柱，故取中柱进行验算。因为各层柱子的截面相同，且底层的层高较大，故取底层的B柱的下截面进行无震验算和有震验算；HW：#428*407*20*35A=361.4,从各组合内力中选出最不利的内力组合强度验算：满足要求2、刚度验算：柱的刚度由柱的长细比控制3、弯矩作用平面内的稳定验算：由查表得又因为所以截面x对轴为b类，对y轴为c类。受压翼缘板的自由外伸长度与宽度比为：满足要求4、弯矩作用平面外的稳定查表得受弯构件整体稳定系数近似值为：满足要求局部稳定验算：翼缘：需满足宽厚比限制满足要求腹板：需满足高厚比的要求且满足要求6、柱B截面的抗震验算：选择有震组合的最不利内力为满足要求8.3梁柱节点的抗震验算：根据抗震要求，需验算梁柱节点是否满足强柱弱梁的要求，现取二层中柱与梁的交点进行验算。故满足要求8.4压型钢板组合楼板的设计:初选YX75-200-600型号的压型钢板,板厚1.0钢板跨2.5米,其上混凝土厚度,采用C25混凝土8.4.1施工阶段:恒载:压型钢板自重0.13混凝土自重0.1*24=2.4活载标准值:1.0使用阶段:办公室3.5卫生间4.118.4.2内力计算:因为板跨相等,按等跨连续板计算,取1米宽板带为计算单元,计算同现浇板.板的弯矩系数为:端支座-1/16,边跨中1/14,离端第二支-1/11,离端第二跨1/16,中间跨-1/14,中间1/16施工阶段:使用阶段:8.4.3(1)抗弯强度:(2)挠度验算(多跨连续板)满足要求8.4.5压型钢板组合楼板的验算压型钢板的截面重心轴到钢板底端0边缘的距离正截面抗弯承载力验算由于<则压型钢板截面应力合力至混凝土受压截面应力合力的距离为:组合楼板的抗弯强度为:M=斜截面抗剪承载力验算:满足要求挠度与变形验算:换算成混凝土截面的组合截待征值:截面中和轴在压型钢板上翼缘以上的混凝土内,受压高度为:组合楼板的挠度验算:考虑长期作用时的受压区高度为:满足要求使用阶段按钢筋混凝土现浇楼板的设计板厚为100,取胜1板带进行计算恒载标准值:

活载标准值:选用C25混凝土,HPB235钢筋,由恒荷载控制的组合;符合内力重分布的原则:配筋:6@150,故取取6@130，满足要求分布筋为6@250支座负筋:6@1608.5SP板的验算：(1)由于最大轴跨为11.1米,故先试选SPD25A板,进行验算,自重,并取标准层的最大轴跨进行验算;板的计算跨度按选用:因为(1)可变荷载标准组合值=(2)准永久组合设计值楼面永久荷载标准值:灌缝重准值:板自重标准值:S=0.65+5.11+0.09+0.4*2=6.65KN/标准组合设计值:S=0.65+5.11+0.09+2=7.85KN/满足6.65<0.87*7.5=6.83故可按选用8.6钢筋混凝土现浇楼板的设计板厚为80,取胜1板带进行计算恒载标准值:

活载标准值:选用C25混凝土,HPB235钢筋,由恒荷载控制的组合;符合内力重分布的原则:配筋:6@160,满足要求分布筋为6@250支座负筋:6@160,范围:支座左右各延伸9008.7次梁的设计:次梁的截面特性：440*300*11*18q=1.2KN/mA=楼面次梁荷载恒荷载活荷载由恒荷载控制由可变荷载控制故取（1）强度验算①抗弯强度：满足要求；②抗剪强度满足要求；（2）刚度验算满足要求；（3）整体稳定性验算需要验算是否满足公式：取钢梁为双轴对称截面，故代入各数值可得：，所以取满足要求；8.8楼梯设计1.标准层楼梯采用板式楼梯，现浇混凝土结构。设踏步宽300mm,踏步高为175mm,层高为4.5（1）梯段板设板厚为140mm，约为梯段板长度的1/27,取1m荷载水磨石面层(0.3+0.175)×0.66/0.3=1.029KN/m三角形踏步0.5×0.175×0.3×25/0.3=2.18KN/m混凝土斜板0.14×25/0.8662=4.04KN/m板底抹灰0.02×17/0.8662=0.393KN/m小计7.649KN/m活载3.500KN/mP=1.2×7.649+1.4×3.5=14.07KN截面设计：有效高度则故查表选12@150支座负筋取跨中的1/4左右，即选8@250（2）平台板设板厚为100mm，取1m板宽计算c荷载：水磨石面层0.66×1=0.66KN/m混凝土板0.1×25=2.50KN/m板底抹灰0.02×17=0.34KN/m小计3.50KN/m活载3.50KN/mP=1.2×3.5+1.4×3.5=9.1KN截面设计：平台板的计算跨度有效高度则选配8@180，（3）平台梁设平台梁截面尺寸为200×400荷载：梁自重0.2×0.35×25=1.75KN/m梁侧粉刷(2×0.2×0.4+0.02×0.2)×17=0.306KN/m平台板传来3.5×2.4/2=4.188KN/m梯段板传来7.649×3.9/2=14.9KN/m小计24.6KN/m活载3.5×(4.8/2+2.4/2)=12.6KN/mP=1.2×24.6+1.4×12.6=47.16KN/m截面设计：计算跨度截面按倒L形计算，梁的计算有效高度经判别属于第一类T形截面则选配325，配置10@200箍筋，则斜截面受剪承载力=0.7×1.1×200×365+1.25×210×157/200×365=131.42KN>113.184KN满足要求。2.首层楼梯（1）梯段板设板厚为140mm，约为梯段板长度的1/27,取1m宽计算。荷载水磨石面层(0.3+0.175)×0.66/0.3=1.029KN/m三角形踏步0.5×0.175×0.3×25/0.3=2.18KN/m混凝土斜板0.14×25/0.8662=4.04KN/m板底抹灰0.02×17/0.8662=0.393KN/m小计7.649KN/m活载3.500KN/mP=1.2×7.649+1.4×3.5=14.07KN截面设计：有效高度则故查表选14@140支座负筋取跨中的1/4左右，即选8@190分布筋110（2）平台板设板厚为100mm，取1m板宽计算c荷载：水磨石面层0.66×1=0.66KN/m混凝土板0.1×25=2.50KN/m板底抹灰0.02×17=0.34KN/m小计3.50KN/m活载3.50KN/mP=1.2×3.5+1.4×3.5=9.1KN截面设计：平台板的计算跨度有效高度则选配8@180，（3）平台梁设平台梁截面尺寸为200×400荷载：梁自重0.2×0.35×25=1.75KN/m梁侧粉刷(2×0.2×0.4+0.02×0.2)×17=0.306KN/m平台板传来3.5×2.4/2=4.188KN/m梯段板传来7.649×4.8/2=18.35KN/m小计25.5KN/m活载3.5×(4.8/2+2.4/2)=12.6KN/mP=1.2×25.5+1.4×12.6=48.24KN/m截面设计：计算跨度截面按倒L形计算，梁的计算有效高度经判别属于第一类T形截面则选配325，配置10@200箍筋，则斜截面受剪承载力=0.7×1.1×200×365+1.25×210×157/200×365=131.42KN>113.184KN满足要求。第9章节点的设计9.1柱的拼接柱腹板连接采用M24高强螺栓，摩擦面采用喷砂处理μ=0.45，螺栓强度等级10.9，P=225KN。柱翼缘板为坡口全熔透焊，翼缘为等强连接。以2层和3层B柱拼接节点为例，考虑抗震时内力：M=89KN.V=39.76KN，N=1145KN。连接一侧布置3排共12个M24螺栓。拼板尺寸为560mm×360mm×18mm。拼接如图所示。（1）翼缘惯性矩腹板惯性矩 翼缘分担弯矩腹板分担弯矩翼缘焊缝抗弯故设计满足。腹板螺栓受力9.2梁与柱的连接:取中柱进行验算：梁与柱采用刚接节点，翼缘与柱采用焊透焊缝，梁腹板与柱采用双连接板，由M22的10.9级高强螺栓摩擦连接，d=24mm高强摩擦型螺栓等级10.9，M22（孔径24mm），接触面喷砂处理。双面螺栓的抗剪承载力为：=0.920.45190=153.9KN（1）非抗震组合：M=164.56KN.mV=105.81KN翼缘按等强连接设计，腹板承受全部剪力，弯矩按刚度分配，腹板弯矩为：3=24.56KNm1)在弯矩作用下，=3.8*10mm=16.157KN<满足要求2)在剪力作用下:满足要求3)=3.2KN=20.1KN＜4)梁的翼缘与柱的连接采用完全焊透的坡口对接焊缝，采用引弧板施焊，满足要求。梁腹板与柱相连的双面角焊缝的焊脚尺寸取故取在柱的腹板处与梁翼缘对应处设水平加劲肋取取水平加劲肋的自由外伸宽度取300满足(2)按抗震设计的要求:由抗震要求，梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内柱翼缘与柱腹板间的连接焊缝应采取坡口全熔透焊缝。M=1057.51KN.mV=-195.37KN1）梁与柱连接的极限受弯受剪承载力验算：梁塑性抵抗矩极限受弯：所以满足2）受剪承载力：角焊缝受剪（角焊缝焊角尺