【合肥市某五层办公楼结构设计20000字（论文）】

为17.5m,共5层，其中各楼层的层高均为3.5m。该办公楼室内外高差为0.45m,其女关键词：框架结构；结构内力；内力组合；配筋计算 1 11.2建筑施工说明 1 1 1 1 1 22结构确定 2 22.2结构采用体系 22.3结构平面布置 22.4框架梁、柱截面尺寸的确定 42.4.1横向框架梁的截面尺寸 42.4.2框架柱的截面尺寸 42.5框架梁跨度及框架柱高度 52.5.1框架梁跨度 53荷载计算 6 63.1.1屋面 63.1.2楼面 63.1.3卫生间 6 6 7 83.1.8女儿墙 93.2计算各楼层的重力荷载代表值 93.2.1框架梁、柱 9 3.2.4楼板 13.2.5活荷载 13.2.6恒载总计 3.2.7各楼层的重力荷载代表值 4.1框架梁、柱的线刚度计算 4.1.1框架梁的线刚度计算 4.1.2框架柱的线刚度计算 4.2各楼层框架的横向侧移刚度的计算 5横向水平荷载作用下框架结构的内力和位移 5.2计算各楼层的地震剪力和水平地震作用力 5.4横向地震作用下结构内力计算 5.4.1计算横向框架地震作用下结构内力的方法 5.4.2底层的梁柱在水平荷载的作用下产生的内力 20 265.5.2荷载作用下的水平位移验算 27 28 6.1竖向荷载作用下的框架结构计算简图 6.2.1顶层荷载的计算 6.2.2第1~4层荷载的计算 6.3恒载内力的计算 6.3.1恒载作用下梁端固端弯矩的计算 6.3.2梁柱的分配系数 376.3.3弯矩分配(弯矩二次分配法) 6.3.4恒载作用下梁端剪力 41 436.4活荷载的计算 46.4.1活载作用下梁端固端弯矩计算 446.4.2梁柱的分配系数 6.4.3弯矩分配(弯矩二次分配法) 6.4.4活载作用下梁端剪力 6.4.5活载作用下柱剪力的计算 51 7内力组合 7.1.1恒载作用下的梁端弯矩调幅 557.1.2活载作用下的梁端弯矩调幅 7.2框架梁内力组合 7.3框架柱内力组合 8.1框架梁配筋计算 8.2框架柱配筋计算 8.3现浇板的配筋计算 8 9.1荷载计算 1筑层数为5层，每层层高为3.5m,室内外高差为0.45m。该宿舍楼沿横向长度为46.2m,沿纵向长度为15.6m。建筑设计使用年限为50年，抗震等级为三级，耐火等级为二级；抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.10g,第一组；基本风压：w=0.35kN/m²;基找坡层：40mm厚水泥石灰砂浆3%找坡外墙面：5厚抗裂砂浆。21.2.5女儿墙高度为700墙体：330厚混凝土空心砌块面层：两面都均匀涂1.5厚聚合物防水涂料混凝土压顶210厚2结构确定2.1结构选用材料本办公楼中，各楼层的梁、柱、板和底层基础所采用的混凝土强度等级均为本办公楼中，各楼层的梁、柱的纵向受力钢筋和箍筋的强度等级均为HRB400。2.2结构采用体系该宿舍楼采用钢筋混凝土框架。整体结构体系采用现浇体系。基础设计采用柱下独立基础方案。外墙厚330mm,内墙厚180mm,均采用混凝土空心砌块。2.3结构平面布置绘制楼的梁、柱网布置图，如下图所示：Ao2o2图1办公楼的梁、柱网结构布置图(mm)图2宿舍楼的横向框架立面图(mm)341)横向框架梁BC跨梁：lo=2400mm,h=(1/12~1/8)Lo=200mm~300mm,b=(h/3~h/2CD跨梁：lo=6600mm,h=(1/12~1/8)lo=550mm~825mm,取h=/2)=233mm~350mm,取b=300mm2)纵向框架梁b=(h/3~h/2)=233mm~350mm,取b=300mm5柱可取1.25;N=βFgEn=1.25×29.7×12×5=2227.5KN由计算结果可知，框架柱的截面尺寸不应小于428柱的截面尺寸取500mm×500mm。①进行抗震设计时，框架柱截面的宽度和高度不应小于300mm。框架柱截面宽高比不应大于3。②剪跨比宜大于2,对于反弯点位于层高范围内的框架柱，剪跨比可按柱则2.5框架梁跨度及框架柱高度边跨横梁为6600mm,中跨横梁为2400mm。63荷载计算保护层：30mm厚C20细石混凝土找平层：15mm厚1:3水泥砂浆找平层保温层：100mm厚泡沫混凝土保温层找坡层：40mm厚水泥石灰砂浆3%找坡结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土找平层：25厚1:3水泥砂浆找平层结构层：120厚钢筋混凝土楼面板结合层：20厚1:3水泥砂浆找平找平层：15厚1:3水泥砂浆找平结构层：120厚现浇钢筋混凝土7抹灰层：10厚混合砂浆0.01×[(0.7-0.12)×2+0.3]×17=0.25kN/m梁自重：抹灰层：15厚混合砂浆梁自重：抹灰层：15厚混合砂浆0.015×[(0.7-0.12)×2+0.3]×1柱自重：抹灰层：15厚混合砂浆①底层一堵外横墙(走道1扇门)墙体：330厚混凝土空心砌块[(3.5-0.7)×6.1×2+(2.4-0.5)×3.2-2.找平层：10厚1:3水泥砂浆0.01×36.4×2×20=14.56kN合肥市五层办公楼结构设计8面层外：5厚抗裂砂浆0.005×36.4×20=3.64kN②2~5层一堵外横墙(走道1扇窗)墙体：330厚混凝土空心砌块外：5厚抗裂砂浆③一堵内横墙(无门无窗)墙体：180厚混凝土空心砌(3.5-0.7)×6.1×2×0.18×10=61.488kN找平层：10厚1:3水泥砂浆0.01×34.16×2×20=13.664kN面内：均匀涂3遍丙烯酯涂料0.015×34.16×6=3.074kN面外：5厚抗裂砂浆0.005×34.16×20=3.416kN合计：①一堵外纵墙(14扇窗)墙体：330厚混凝土空心砌块[(3.5-0.7)×6.1×6-1.8×1.9找平层：10厚1:3水泥砂浆面层：内：1.5厚聚合物防水涂料合计：②一堵内纵墙(6扇门)[(3.5-0.7)×6.1×6-0.8×找平层：10厚1:3水泥砂浆0.01×106.12×2×20=42.448kN内：1.5厚聚合物防水涂料0.0015×106.12×17=2.706kN3.1.8女儿墙层：15厚1:3水泥砂浆0.015×0.7×20×2=0.42kN/m混凝土压顶210厚0.3×0.21×25=1.575kN/m3.2计算各楼层的重力荷载代表值3.2.1框架梁、柱梁中横梁8纵梁n走道门21房间门窗房间门窗自重(kN)n外横墙2内横墙6外纵墙2内纵墙2外横墙2内横墙6外纵墙22女儿墙面积(m²)卫生间5面积(m²)卫生间5梁(kN)板(kN)小计(kN)柱(kN)墙(kN)小计(kN)12345G₁=4315.79188+0.5×(2620.84+2627.32)+0.5×1485G₂=4315.79188+0.5×(2627.32+2627.32)+0.5×1485G₃=4315.79188+0.5×(2627.32+2627.32)+0.5×1485G₄=4315.79188+0.5×(2627.32+3163.744)+0.5×1485G₅=5093.37748+0.5×3163.744+0.5×360.34.1框架梁、柱的线刚度计算4.1.1框架梁的线刚度计算框架结构中横梁的线刚度i计算结果如下表所示：梁的截面惯性矩I₆=βl₀,I₀=b×h³/12,中框架梁表7横向框架梁的线刚度计算表单位单位边横梁中横梁中框架续表7中横梁4.1.2框架柱的线刚度计算4.2各楼层框架的横向侧移刚度的计算利用D值法3可对横向框架各楼层的侧移刚度进行计算。对于一般层：对于底层：ac--框架柱抗侧移刚度的修正系数表9各楼层框架的横向侧移刚度计算表K44中跨边柱1中跨中柱44中跨边柱中跨中柱5横向水平荷载作用下框架结构的内力和位移5.1计算横向的自振周期其中4n的计算公式为：式中：层次Gn(kN)54321自振周期为： 5.2计算各楼层的地震剪力和水平地震作用力计算各楼层的水平地震作用力可采用底部剪力法5。①结构的等效总重力荷载代表值Geq②水平地震影响系数α1合肥市五层办公楼的抗震设防烈度为7度，由《建筑抗震设计规范》6可知：特征周期T₉=0.35s,水平地震影响系数的最大值αmax=0.08。由《建筑抗震设计规范》可知：本办公楼结构阻尼比ζ=0.05。故水平地震影响系数为α=0.0268③水平地震作用标准值FEKFEK=αGeq=0.0233×32183.4213=7T₁=1.376s>1.4Tg=1.4×δn=0.08T₁+0.07=0.08×1.37④各楼层地震剪力计算及各质点的横向水平地震作用计算各质点的横向水平地震作用计算公式如下：各楼层水平地震剪力V;计算公式为：计算结果如下表所示：层次543271∑5.3验算多遇地震作用下的位移在水平地震荷载作用下，结构层间位移(△u)i、顶点位移u;的计算公式为：各楼层的层间弹性位移角θe:θe=(△u)i/hi(5-8)由《建筑抗震设计规范》[7可知，在填充墙抗侧力的作用下，框架层间弹性5.4横向地震作用下结构内力计算对反弯点法中的框架柱抗侧刚度和反弯点高度进行修正，用D来表示修正后的框架柱抗侧刚度，称为D值法。5.4.2底层的梁柱在水平荷载的作用下产生的内力柱端剪力计算公式：柱的上下端弯矩计算公式：y:经修正后的反弯点高度比，y=yo+y₁+y₂+y₃;yo:标准的反弯点高度比；y₁:因上下层的梁线刚度比的修正值；y₂:因上层的层高变化的修正值；y₃:因下层的层高变化的修正值；①横向框架柱端弯矩计算第一层：第二层：h₁=3.5mVi=569.43kNDi=76948N/mm,Dim=hi=3.5m,V₁=569.43kN,Di=76948N/mm,Dim=21173N/mm,y=0.55hi=3.5m,V₁=485.2kN,Di=76948N/mm,Dim=20385N/mmM上=Vim(1-yh;=202.4khi=3.5m,V₁=485.2kN,Di=76948N/mm,Dim=21173N/mmh₁=3.5m,V₁=358.85kN,Di=76948N/mm,Dim=20385N/mm,y=0.55hi=3.5m,Vi=358.859kNDi=76948N/mm,Dim=21173N/mm,y=0.55第五层：边柱：hi=3.5m,V₁=184.47kN,D中柱：hi=3.5m,V₁=184.47kNDi=76948N/mm,Dim=21②横向框架梁端弯矩计算第一层：M=M₁上+M₂下=193.7+290.4=484.1kN·m第二层：第三层：M=M₂上+M₃下=237.6+247.4=485kN·mM=M₃上+M₄下=202.4+182.9=385.3kN·m第四层：M=M₄上+M₅下=149.6+92.4=242kN·m第五层：M=M₅上=75.6=75.6kN·m③横向框架梁端剪力及柱轴力计算Ni=∑(V¹b-VYb)表12梁剪力及柱轴力的计算表柱轴力楼层楼层边柱中柱5432④水平地震作用下横向框架柱梁内力图ABWk=βzHsHzWo=1.0×1.3×0.71×0.35=0.514131217115.5.2荷载作用下的水平位移验算54321通过上述表中的计算数据可知，各楼层中的层间最大位移角处于宿舍楼底层。由于1.05×10-4小于1/550,符合要求。5.5.3横向框架风荷载作用下结构内力计算柱端剪力计算公式：柱的上下端弯矩计算公式：Mij上=Vi;(1-y)h①横向框架柱端弯矩计算第一层：第二层：M上=Vim(1-y)h;=12.4kN·m,M下=Vimyh;=15.2kN·mM上=Vim(1-y)h;=12.9kN·m,M下=Vimyhi=15.8kN·mhi=3.5m,Vi=22.38kN,Di=76948N/mm,Dim=21173N/mmM上=Vim(1-y)h;=6.1kN·m,M下=Vimyh₁=7.5kN·mh₁=3.5m,Vi=7.46kNDi=76948N/mm,Dim=20M上=Vim(1-yh:=3.2kN·m,M下=Vimyhi=3.5m,Vi=7.46kN,Di=76948N/mm,Dim=21173N/mM上=Vim(1-y)h;=3.3kN·m,M下=Vimyh;=4kN·m②横向框架梁端弯矩计算第一层：M=M₁上+M₂下=11.8+15.2=27kN·m第二层：M=M₂上+M₃下=12.4+11.4=23.6kN·m第三层：M=M₃上+M₄下=9.3+7.5=16.8kN·m第四层：第五层：M=M₄上+M₅下=6.1+3.9=10kN·mM=M₅上=3.2=3.2kN·m楼层柱轴力边柱中柱54321AC4p286竖向荷载作用下的结构内力计算6.1竖向荷载作用下的框架结构计算简图6.2荷载等效计算93:传递给横梁的上部自重94:传递给横梁的楼道走廊荷载板重和女儿墙等自重荷载。节点集中荷载P₁:女儿墙自重：合计：节点集中荷载P₂:屋面自重(矩形部分):纵梁自重：横梁自重：合计：6.2.2第1~4层荷载的计算同第5层的荷载计算方法一样。第1~4层荷载的计算过程如下：节点集中荷载P₁:节点集中荷载P₂:楼面自重(矩形部分):进行一次分配，其往远端传递的系数为0.5。然后，对传递产生的不平衡弯矩进本次计算采用第②轴线处的一榀典型横向框架作为代表。②第1~4层u左梁u上柱u下柱u右梁u左梁u上柱u下柱u右梁500040302010下柱下柱下柱下柱50 000下柱下柱下柱下柱4 -65.78-37.08续表17下柱下柱下柱3下柱2续表17下柱下柱下柱下柱161.0佛荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力(kN)VA=VBVB=VcVA=VBVB=Vc50403020106.3.5恒载作用下柱剪力的计算柱端剪力的计算公式：楼层层高(m)弯矩引起的剪力(kN)边柱(kN)中柱(kN)543216.3.6恒载作用下柱轴力的计算柱轴力的计算公式：边柱中柱楼柱重柱顶柱顶柱底续表204321图14恒载作用下柱轴力图(kN)第1~4层：6.4.2梁柱的分配系数u右梁u上柱u右梁500040302010表22活载弯矩分配结果表下柱下柱下柱下柱00005下柱下柱下柱下柱42.610.63 0.63-12.61.132.4351.224 1.224续表22上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上下柱下柱上柱下柱下柱2续表22下柱下柱下柱下柱6.4.4活载作用下梁端剪力梁端剪力的计算公式：V---梁上均布荷载引起的剪力；荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力(kN)5040302010层高(m)弯矩引起的剪力(kN)边柱(kN)中柱(kN)54321合肥市五层办公楼结构设计图15活载作用下框架剪力图(kN)表25柱轴力计算表层高(m)左边柱(kN)中柱(kN)543210464梁跨β梁左跨中梁右梁左跨中简支梁跨中弯矩54321中跨中跨中跨中跨调幅前弯矩标准值调幅后弯矩标准值梁左梁左简支梁跨中弯矩5中跨13中跨2中跨1中跨截面内位置力))))V-154.6-13.12-0.48-11.45-202.95-221.092-201.7-2BC(左)00))CD(中))续表28截面位置内力)VAB(中)))BC(中)))CD(中))M-90.91-33.48-9.31-225续表29V-126.6-51.87-1.52-36.67-242.385截面0.6Swk)1.3(Sck+0.5Sgk)+1.5SE.3Sck+0.5Sgk)AB(中))续表30BC(中)))CD(中M60.4620.31-7.24-166)截面内位置力)合肥市五层办公楼结构设计)))BC(中))续表31CD(中))截面内位置力1.3(ScK+0.5Sgk)+1.5SeM-79.34-32.525.1445)M-82.69-33.94-1.86-3)V-127.8-56.77-4.09-M-5.02-2.0823.2841)BC(中)续表32)M-502-)CD(中))楼位层置柱页柱页柱底柱页住底54V注页注页MNV3柱M柱底N底MNV2柱M柱续表33NMNV -2042-1.71工NV内力0.6Swk)1.3(Sck+0.5S柱页5注底柱页4注底M-50-22.9-6.5-155.5N-586.8-1259.2222.1 -99.35-919.66-91.15-67.45 -99.34-510.94 153.365-99.235NVMNMN柱底VMMNV柱底2柱底MNV柱M柱-117.25-97.3-95.65-682.32续表34NVMNV79.8268.45-572.72268.45-215.15 内力1.3(Sck+0.5SQk)+1.5SEk柱M页NV5柱M底NV柱M页NV4柱M底NV续表353住底债2住底住底柱 -682.32续表35底N-1395.7-427-31.6-601.2-2454.91-2483.35-1861.楼位层置内力0.6Swk)1.3(Sck+0.5SQ柱页住底柱页住底NV5MNMN4V4222-95.546续表36住底住底住页柱底3MNVMNVMNV505.88-92.1-50.72-23.4续表36NV22NMNVMNV-1440.3-8.1框架梁配筋计算①设计参数梁混凝土：C30(f.=14.3Nmm²,ft=1.43N/mm²);纵筋：HRB400(fy=360N/mm²);箍筋：HRB400(fyv=360N/mm²);纵筋保护层厚度：环境类别为一类，as=a′s=40mm(保护层+20mm)②AB跨梁跨中正截面设计设计参数：M=513.04kN·m;lo=6600mm;梁跨中正截面按T形单筋截面进行设计，由《混凝土结构设计规范》[11知，T形单筋截面的翼缘计算宽度为：当h′,/h≥0.1时，不考虑b+12h′f。1.0×14.3×2200×120×(660-120/2)=2265属于第一类T形截面。承载力抗震调整系数YRE=0.75跨中截面实配钢筋620,As=1884mmAsmin=Pmibh₀=max(0.2,45f,/f,)%bh₀=0.2%×30支座截面实配钢筋432,As=3217mm²3217mm²>450mm²,满足要求。3217mm²>450mm²,满足要求。⑤梁斜截面设计梁左V=126.58kN;跨中V=8.59kN;梁右V=127.84kN;AB跨梁选配箍筋为φ8@100/200(2),梁两端加密区长度1200mm。=0.42×1.43×300×660+360×100=0.42×1.43×300×660+360×100.6/200×660=238.43k=0.42×1.43×300×660+360×100.6/100×660=357.94kN>梁左加密区配箍率：跨中非加密区配箍率：Psv=(0.252%×1200+0.126%×3600+0.252%×1200)/6000=0.176%Psv>,满足要求。8.2框架柱配筋计算混凝土：C30(fc=14.3N/mm²,ft=1.43N/mm²);纵筋保护层厚度：环境类别为一类，as=as=40mm(保护层+20mm)①设计参数混凝土：C30(fc=14.3N/mm²,ft=1.43N/mm²);纵筋保护层厚度：环境类别为一类，as=as=40mm(保护层+20mm)②柱顶截面纵筋设计M=CmnnsM₂则M=CmInsM₂=1×384.76=384判全部纵筋配筋为12虫22,A₅=4560mm²单侧纵筋配筋率大于0.2%,全部纵筋配筋率小于5%满足要求。③柱子柱底截面纵筋设计柱底：M=-572.72kNOm;N=1226.5kN;V=142.75kN;M=CmnnsM₂则M=CmnnsM₂=1×572.27=572.27kN·m因此选择单侧配筋为4空22,A₅=A',=1520mm²全部纵筋配筋为12虫22,As=4560mm²单侧纵筋配筋率大于0.2%,全部纵筋配筋率小于5%满足要求。④柱顶截面箍筋设计据《高层建筑混凝土结构技术规程》要求，配置箍筋φ8@100/200(4×4)N=min(0.3fA,N)=1072.5kNPv=asklsk/(l₁l₂s)=50.3×[4×(500-80)+4×/[(500-80)×(500-80)×100]当柱子混凝土等级小于C35,应按C35(f体积配箍率pv>0.4%,,满足要求。⑤柱底截面箍筋设计根据《高层建筑混凝土结构技术规程》,配置箍筋φ8@100/200(4×4)N=min(0.3fA,N)=1072.5kNPv=asklsk/(l₁l₂s)=50.3×[4×(500-80)+4×/[(500-80)×(500-80)×100]当柱子混凝土等级小于C35,应按C35(fc=16.7kN/m²)计算最小配筋率。①确定弯矩②配筋选择φ10@150,A₅=523mm²