上海某生物技術(shù)公司辦公樓C樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、上海某生物技術(shù)公司辦公樓c樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計1 引言上海作為我國的經(jīng)濟中心，每天都經(jīng)歷著日新月異的發(fā)展。隨著市中心用地的緊張，浦東新區(qū)等地逐漸發(fā)展起來，許多公司和企業(yè)爭相在這些地區(qū)建立辦公樓，以爭取更好的發(fā)展機會，上海某生物技術(shù)公司便是其中之一。經(jīng)上級部門和城建部門的批準(zhǔn)，該生物技術(shù)公司擬在浦東新區(qū)建立一棟三層的辦公樓。辦公樓要求空間布置能夠簡便靈活，易于改動，滿足使用要求?；谵k公樓的使用要求和框架結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合施工工期，經(jīng)濟條件等因素，經(jīng)過討論，確定該辦公樓的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。2 樓面板、屋面板、次梁設(shè)計2.1 設(shè)計資料 樓面構(gòu)造做法：20厚水泥砂漿面層，20厚水泥砂漿抹灰； 樓

2、面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2，屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2； 材料選用：混凝土：c30（）； 鋼筋 ：梁中受力縱向鋼筋：hrb400（級鋼，） 其他鋼筋 ：hpb300（級鋼，）； 填充墻：焦渣空心砌塊，自重標(biāo)準(zhǔn)值為9.25，混合砂漿強度等級m7.5。2.2 截面尺寸選擇 柱：； 板：，且，??； 次梁：，取， ； 主梁：，取， 。2.3 樓板的設(shè)計 2.3.1荷載永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：水泥砂漿面層 厚鋼筋混凝土板 水泥砂漿板底抹灰 永久荷載設(shè)計值 可變荷載設(shè)計值 合計 2.3.2 正截面受彎承載力級配筋 ，按單向板計算。取寬板帶按連續(xù)梁進行計算，中間跨板與次梁固結(jié)，邊跨與主梁固結(jié)，板的計算長度為：中間跨：；邊跨

3、：。截面內(nèi)力及配筋計算如表2-1。其中表2-1 板的受彎承載力及配筋計算（取寬板帶計算） 截面端支座邊跨跨中離端第二支座中間支座中間跨跨中彎矩系數(shù)-1/16-1/14-1/11-1/141/16-2.312.64-3.43-2.752.41受壓區(qū)高度2.042.343.062.442.14108.0123.9162.1129.2113.3選配a8200a8200a8200a8200a8200實際251.3251.3251.3251.3251.3配筋率/0.250.250.250.250.25，配筋率滿足最小配筋率要求。2.4 樓面次梁的設(shè)計 2.4.1荷載永久荷載設(shè)計值：由板傳來 次梁自重 梁

4、側(cè)抹灰 可變荷載設(shè)計值：由板傳來 合計 2.4.2 正截面受彎承載力計算及配筋次梁與主梁整澆，故計算跨度取凈跨：。次梁正截面計算如表2-2。表2-2 次梁的受彎承載力及配筋計算截面端支座邊跨跨中離端第二支座中間支座中間跨跨中彎矩系數(shù)-1/241/14-1/11-1/14-1/16-29.6350.80-64.65-50.8044.45受壓區(qū)高度29.587.0268.3352.436.13235.0390.4542.8416.5340.9選配2c162c163c162c162c16實際402.1402.1603.2402.1402.1或20036514003652003652003651400

5、365配筋率/0.550.550.830.550.55，因此配筋率滿足最小配筋率要求。注：中間支座配筋誤差為，滿足要求。 2.4.3 斜截面受剪承載力及箍筋計算斜截面受剪承載力及箍筋計算如表2-3。表2-3 次梁斜截面受剪承載力及箍筋計算截面端支座內(nèi)側(cè)離端第二支座外側(cè)離端第二支座內(nèi)側(cè)中間支座外側(cè)中間支座內(nèi)側(cè)剪力系數(shù)0.500.550.550.550.5558.7864.6564.6564.6564.6500000選配（雙肢箍）a6200a6200a6200a6200a6200實際0.2830.2830.2830.2830.283配箍率/%0.140.140.140.140.14，因此配箍率滿足

6、最小配箍率要求。2.5 屋面板和屋面次梁的設(shè)計 2.5.1 屋面次梁的設(shè)計屋面板采用結(jié)構(gòu)找坡3%，取板厚為。取寬板帶進行計算。 荷載計算永久荷載設(shè)計值：35厚預(yù)制鋼筋混凝土大階磚 25厚粗砂保護層 塑料薄膜隔離層1厚高分子卷材一層 40厚發(fā)泡聚苯保溫板 花油法粘貼高聚物油氈一層20厚1:3水泥砂漿找平 100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面結(jié)構(gòu)層 可變荷載設(shè)計值： 合計 正截面受彎承載力及配筋計算屋面板中間跨與次梁固接，邊跨與主梁固接，故板的計算跨度為：中間跨：，邊跨 ： ；。截面內(nèi)力及配筋計算如表2-4。表2-4 屋面板截面內(nèi)力及配筋計算截面端支座邊跨跨中離端第二支座中間支座中間跨跨中彎矩系數(shù)-1/16

7、1/14-1/11-1/141/16-2.743.14-4.08-3.272.86續(xù)表2-4 屋面板截面內(nèi)力及配筋計算受壓區(qū)高度2.432.853.652.912.54128.7150.9193.3154.1134.5選配a8200a8200a8200a8200a8200實際251.3251.3251.3251.3251.3配筋率/0.250.250.250.250.25，配筋率滿足最小配筋率要求。2.5.2 屋面次梁設(shè)計 荷載計算永久荷載設(shè)計值：由板傳來 次梁自重 梁側(cè)抹灰 可變荷載設(shè)計值：由板傳來 合計 正截面受彎承載力及配筋計算 次梁與主梁整澆，計算跨度取凈跨。次梁正截面受彎承載力及配筋

8、計算如表2-5所示。表2-5 屋面次梁正截面受彎承載力及配筋計算截面端支座邊跨跨中離端第二支座中間支座中間跨跨中彎矩系數(shù)-1/241/14-1/11-1/14-1/16-34.0658.40-74.32-58.4051.10受壓區(qū)高度34.238.0879.9561.057.06271.9449.3635.2485.0392.6選配2c162c162c14+2c161c14+2c162c16實際402.1402.1710.0556.1402.1或20036514003652003652003651400365配筋率/0.280.280.970.760.55，因此配筋率滿足最小配筋率要求。 斜截

9、面受剪承載力及箍筋計算 屋面次梁的斜截面受剪承載力和箍筋的計算如表2-6。表2-6 屋面次梁斜截面受剪承載力及箍筋計算截面端支座內(nèi)側(cè)離端第二支座外側(cè)離端第二支座內(nèi)側(cè)中間支座外側(cè)中間支座內(nèi)側(cè)剪力系數(shù)0.500.550.550.550.5568.1374.9474.9474.9474.94續(xù)表2-6 屋面次梁斜截面受剪承載力及箍筋計算00.01890.01890.01890.0189選配（雙肢箍）a6200a6200a6200a6200a6200實際0.2830.2830.2830.2830.283配箍率/%0.140.140.140.140.14，因此配箍率滿足最小配箍率要求。3 樓梯的設(shè)計3.

10、1底層樓梯設(shè)計 3.1.1梯段板設(shè)計 取板厚，踏步尺寸，梯段板傾角，。取寬板帶進行計算。 荷載計算永久荷載設(shè)計值：三角形踏步自重 混凝土斜板自重 板底抹灰 可變荷載設(shè)計值： 合計 截面設(shè)計梯段板水平計算跨度，板的有效高度。彎矩設(shè)計值，取a，誤差滿足要求。 3.1.2平臺板設(shè)計取板厚為，取寬板帶進行計算。 荷載計算永久荷載設(shè)計值： 平臺板自重 板底抹灰 可變荷載設(shè)計值： 合計 截面設(shè)計平臺板的計算跨度。板的有效高度。平臺板的彎矩設(shè)計值，取a，。 3.1.3平臺梁設(shè)計初步選定平臺梁尺寸。 荷載計算永久荷載設(shè)計值：平臺梁自重 梁側(cè)抹灰 平臺板傳來 梯段板傳來 可變荷載設(shè)計值： 合計 截面設(shè)計按倒l形

11、計算，計算跨度。彎矩設(shè)計值，剪力設(shè)計值，選配3c16，。配置a箍筋，斜截面受剪承載力滿足要求。3.2 二、三層樓梯設(shè)計 3.2.1梯段板設(shè)計 二、三層樓梯的踏步尺寸、梯段板厚度、平臺板厚度都與底層相同，梯段板跨度比底層小，故二、三層樓梯梯段板可按與底層相同來進行配筋。 3.2.2 平臺板設(shè)計對二、三層樓梯平臺板，荷載與底層相同，僅計算跨度改為。平臺板的彎矩設(shè)計值，取a，。 3.2.3 平臺梁設(shè)計平臺梁截面尺寸與底層相同。 荷載計算永久荷載設(shè)計值：平臺梁自重 梁側(cè)抹灰 平臺板傳來 梯段板傳來 可變荷載設(shè)計值： 合計 截面設(shè)計按倒l形計算，計算跨度。彎矩設(shè)計值，剪力設(shè)計值，選配3c16，。配置a箍

12、筋，斜截面受剪承載力滿足要求。4 單榀框架設(shè)計4.1 單榀框架的選擇 建筑的結(jié)構(gòu)平面布置如圖4-1，建筑正立面圖如圖4-2。圖4-1 結(jié)構(gòu)平面布置圖圖4-2 建筑北立面圖由于建筑屋面為上人屋面，由橫軸1、2和縱軸b、c圍成的樓梯和電梯開間從三層頂向上突出高度為的開間。單榀框架計算時取位于橫軸4上的一榀框架計算。單榀框架計算簡圖如圖4-3。圖4-3 單榀框架計算簡圖 c30混凝土德彈性模量。據(jù)此可算得梁和柱的剛度分別如表4-1和表4-2。表4-1 梁剛度（考慮現(xiàn)澆板的影響）矩形截面慣性矩邊框架梁中框架梁0.0085750.01286487690.0171565962表4-2 柱剛度構(gòu)件名稱柱高截

13、面慣性矩標(biāo)準(zhǔn)層柱4.20.00520837202底層柱5.50.005208284074.2 豎向荷載計算（標(biāo)準(zhǔn)值）及內(nèi)力分析 4.2.1 豎向荷載樓蓋內(nèi)次梁上的恒載： 樓板傳來 次梁自重 梁側(cè)抹灰 總計 樓蓋內(nèi)次梁上的活載：樓板傳來 屋蓋內(nèi)次梁上的恒載： 屋蓋內(nèi)次梁上的活載： 樓蓋邊次梁上的恒載：樓板和次梁重 縱墻荷載（含門窗） 總計 樓蓋邊次梁上的活載： 屋蓋邊次梁上的恒載：屋面板和次梁重 女兒墻重 總計 屋蓋邊次梁上的活載： 主梁自重： 樓蓋邊次梁處的集中恒載： 相應(yīng)的彎矩： 樓蓋邊次梁處的集中活載： 相應(yīng)的彎矩： 屋蓋邊次梁處的集中恒載： 相應(yīng)的彎矩： 屋蓋邊次梁處的集中活載： 相應(yīng)的

14、彎矩： 樓蓋內(nèi)次梁處的集中恒載： 樓蓋內(nèi)次梁處的集中活載： 屋蓋內(nèi)次梁處的集中恒載： 屋蓋內(nèi)次梁處的集中活載： 標(biāo)準(zhǔn)層柱重： 底層柱重 ： 由以上結(jié)果，考慮柱重，并把主梁重堆聚成集中荷載，得框架上的豎向恒載標(biāo)準(zhǔn)值和豎向活載標(biāo)準(zhǔn)值分別如圖4-4、4-5。圖4-4 豎向恒載圖4-5 豎向活載 4.2.2 豎向荷載作用下的內(nèi)力分析 豎向恒載作用下的內(nèi)力 用彎矩分配法，得豎向恒載作用下的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖4-6、4-7、4-8。 圖4-6 恒載彎矩圖（單位：） 圖4-7 恒載剪力圖（單位：）圖4-8 恒載軸力圖（單位：） 豎向活載作用下的內(nèi)力 豎向活載作用下的計算采用分跨計算組合法。 活載作用

15、在二層梁左跨時的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖4-9、4-10、4-11。圖4-9 活載作用在二層梁左跨時的彎矩圖（單位：）圖4-10 活載作用在二層梁左跨時的剪力圖（單位：）圖4-11 活載作用在二層梁左跨時的軸力圖（單位：） 活載作用在三層梁左跨時的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖3-12、3-13、3-14。圖4-12 活載作用在三層梁左跨時的彎矩圖（單位：）圖4-13 活載作用在三層梁左跨時的剪力圖（單位：）圖4-14 活載作用在三層梁左跨時的軸力圖（單位：） 活載在屋蓋梁滿布時的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖4-15、4-16、4-17。圖4-15 活載在屋蓋梁滿布時的彎矩圖（單位：）圖4-16

16、活載在屋蓋梁滿布時的剪力圖（單位：）圖4-17 活載在屋蓋梁滿布時的軸力圖（單位：）4.3 地震作用計算 地震作用計算采用底部剪力法。地震作用計算模型如圖4-18。圖4-18 地震作用計算模型 4.3.1 重力荷載代表值 集中在各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值包括：樓面或屋面自重標(biāo)準(zhǔn)值，50%樓面活載或50%屋面雪載，屋面活載不計，墻重取上、下各半層墻重的標(biāo)準(zhǔn)值之和。經(jīng)計算可得，底層樓梯自重標(biāo)準(zhǔn)值226.21，二、三層樓梯自重標(biāo)準(zhǔn)值216.12。 底層重力荷載代表值g1： 恒載：二層板重 二層框架梁自重 二層次梁自重 一層框架柱自重 二層框架柱自重 一層樓梯自重 二層樓梯自重 一層墻和門窗重 二層

17、墻和門窗重 活載：樓面活載 二層重力荷載代表值g2： 恒載：本層現(xiàn)澆板重 1334.19 本層框架梁自重 514.8 本層次梁自重 637.65 本層框架柱自重 551.25 本層樓梯自重 216.12 本層墻和門窗重 1545.87 活載：樓面活載 563.23 三層重力荷載代表值g3： 恒載： 頂層梁重 128.48 頂層柱重 頂層墻重 179.37 本層現(xiàn)澆板和防水保溫層重 本層框架梁自重 514.8 本層次梁自重 637.65 下層框架柱自重 551.25 下層墻和門窗重 1545.87 下層樓梯重 216.12 女兒墻重 活載：屋面雪載 局部四層重力荷載代表值g4： 恒載：本層梁重

18、128.48 本層柱重 本層墻重 179.37 活載：本層屋面雪載 建筑總重力荷載代表值4.3.2 框架剛度 柱d值的計算見表4-3。表4-3 柱d值框架的一層層高/柱數(shù)柱樓層d 上層中間框架4.210邊柱1.77310.4699325307.511893118930 2686285中柱3.54620.639391618180907上層邊框架4邊柱1.31090.3959410020400802中柱2.62180.567271435628712局部四層框架34邊柱0.936370.318426944422112.68845088450底層中間框架5.510邊柱2.32200.652941126

19、8.97358735801604035中柱4.64410.77424872543624底層邊框架4邊柱1.71680.596436721268842中柱3.43360.72394815816316 4.3.3 自振周期 用頂點位移法計算結(jié)構(gòu)基本自振周期的公式為 （4-1）式中 把重力荷載代表值水平作用于結(jié)構(gòu)所得的結(jié)構(gòu)頂點位移； 考慮填充墻影響的折減系數(shù)（此處取0.7）。 結(jié)構(gòu)頂點位移的計算如表4-4所示。表4-4 結(jié)構(gòu)頂點位移計算層次4402.41402.41884500.004550.1762535126.865529.272686280.0205830.1717025363.1110892

20、.382686260.0405480.1511215568.4416460.821604030.110570.11057得，從而得基本自振周期 4.3.4 水平地震作用 查表得特征周期=0.9s，地震影響系數(shù)最大值，從而。結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為 從而得到各層的地震作用，剪力，層間相對位移如表4-5所示。表4-5 框架各層地震力及彈性位移 層次447.3747.37402.410.1177884500.0005363496.35543.725529.270.098332686280.0020242362.33906.0510892.380.083182686280.0033731213.37

21、1119.3616460.820.068001604030.007519 從表4-5可見，各層的均大于抗震規(guī)范規(guī)定的最小值0.016。 由表4-5可得底層的層間位移角為0.007519/5.5=1/731，二層的層間位移角為0.003373/4.2=1/1245，局部四層的層間位移角為0.000536/3=1/5597，均小于層間位移角限值1/550。整體結(jié)構(gòu)上的水平地震作用應(yīng)按柱抗側(cè)向剛度的比例進行分配，先算出5個中間框架分得的地震力，再算出4軸框架分得的地震力。計算過程如表4-6。其中，上層總剪力分配至5個中間框架的分配系數(shù)為（118930+80907）/268628=0.74392，底層

22、相應(yīng)的分配系數(shù)為（73580+43624）/160403=0.73068。由4軸框架的層剪力可得其所受的水平地震作用如圖4-19。表4-6 4軸框架水平地震力的計算層次12345個中間框架總層剪力816.33670.75402.5223.684軸框架分到的層剪力163.26134.1580.500圖4-19 水平地震作用和柱的相對d值 4.3.5 水平地震作用下的內(nèi)力 用d值法計算水平地震作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。反彎點高度計算見表4-7，其中系按倒三角形荷載查表所得。表4-7 柱的反彎點高度柱型樓層邊柱31.77310.4390004.21.84221.77310.4890004.22.0512.3

23、2200.5630005.53.096中柱33.54620.450004.21.8923.54620.500004.22.10014.64410.550005.53.025 柱的相對d值如圖4-19所示?？蚣茉诘卣鹱饔孟碌膹澗貓D、剪力圖和軸力圖分別如圖4-20、4-21和4-22所示。圖4-20 水平地震作用下的彎矩圖（單位：）圖4-21 水平地震作用下的剪力圖（單位：） 圖4-22 水平地震作用下的軸力圖（單位：） 4.3.6 重力荷載代表值作用下的內(nèi)力 重力荷載代表值如圖4-23所示。用彎矩分配法得相應(yīng)的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖4-24、4-25和4-26。圖4-23 重力荷載代表值荷載

24、（單位：）圖4-24 重力荷載代表值作用下的彎矩圖（單位：）圖4-25 重力荷載代表值作用下的剪力圖（單位：）圖4-26 重力荷載代表值作用下的軸力圖（單位：）4.4 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計算公式為：。基本風(fēng)壓。因結(jié)構(gòu)總高度小于30，故風(fēng)振系數(shù)。對于矩形截面，體型系數(shù)。將風(fēng)荷載換算成作用于樓板處的集中荷載，計算過程如表3-6所示，其中面積=（下部高+上部高）房屋長，房屋長為58.3。計算得到的作用在各樓屋蓋處的集中風(fēng)荷載如表4-8所示。表4-9進一步算出4軸框架分配到的層剪力和樓屋蓋處的集中風(fēng)力。風(fēng)荷載作用見圖4-27。表4-8 風(fēng)荷載集中力和層剪力計算層次下部高上部高層集中力層剪力3

25、13.351.1362.11.22127.16103.28103.2829.151.002.12.1160.86115.01218.2914.951.002.4752.1175.22125.28343.57表4-9 4軸框架水平風(fēng)力計算層次1235個中間框架總層剪力250.26161.6076.4604軸框架分配到的層剪力50.11232.32015.2924軸框架樓屋蓋處的風(fēng)力17.79217.02815.292 圖4-27 風(fēng)荷載作用簡圖柱的d值與前述表3-3相同。反彎點高度修正值也與前述相同均為零。標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度則按均布荷載由相關(guān)表格查得。反彎點高度見表4-10。表4-10 風(fēng)荷載下柱的

26、反彎點高度樓層邊柱中柱31.77310.3891.633.54620.451.8921.77310.451.893.54620.502.1012.32200.553.0254.64410.553.025 從而算得框架在風(fēng)荷載作用下的彎矩圖、剪力圖和軸力圖如圖4-28、4-29、4-30所示。圖4-28 風(fēng)荷載作用下的彎矩圖（單位：）圖4-29 風(fēng)荷載作用下的剪力圖（單位：）圖4-30 風(fēng)荷載作用下的軸力圖（單位：）4.5 荷載組合與內(nèi)力組合梁柱控制截面如圖4-3所示。內(nèi)力符號規(guī)則：梁彎矩下部受拉為正；柱端彎矩繞桿端順時針為正；剪力繞桿件順時針為正；軸力受壓為正。梁控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總于表4

27、-11和表4-12，柱控制截面的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值匯總于表4-13和4-14。表4-11 梁截面內(nèi)力之一（標(biāo)準(zhǔn)值）梁截面恒載風(fēng)載水平地震作用重力荷載代表值1-61.2962.6557.1112.04202.8943.5-100.8882.072101.6162.6525.8012.0489.7543.51112.4982.073-167.74-89.9536.8212.04136.5243.51-183.66-103.294-54.1072.7411.672.4255.9611.83-83.5181.095135.0272.745.372.4225.1911.83127.3381.096-216.05

28、-114.267.242.4236.3411.83-193.07-109.19表4-12 梁截面內(nèi)力之二梁截面活載在二層左跨活載在二層右跨活載在三層左跨活載在三層右跨活載在屋面滿跨1-33.0030.703.16-2.98-3.450.34-1.540.75-0.910.32246.8330.70-4.59-2.98-2.560.340.410.75-0.0730.323-49.04-34.82-20.1-2.98-0.780.344.300.751.600.324-0.020.13-0.450.09-4.640.78-1.590.91-22.7526.6050.0670.13-0.0430.

29、09-3.310.780.790.9146.4126.6060.240.131.030.09-0.640.785.550.91-70.80-38.92表4-13 柱截面內(nèi)力之一柱截面恒載風(fēng)載水平地震作用重力荷載代表值712.74561.91-7.0647.5820.7815.73152.1183.2449.1316.48627.40-8.87825.88524.73-7.0638.9320.785.61118.1183.2449.1332.31590.22-8.87946.06370.67-20.8218.188.745.1284.7839.7340.3756.91408.55-26.0210

30、41.4342.28-20.8222.228.745.1284.7839.7340.3752.39380.16-26.021150.25184.41-27.147.402.424.6045.7811.8324.2259.96193.58-31.841263.73156.02-27.1411.672.424.6055.9611.8324.2273.78165.19-31.84130920.36054.6206.56196.62065.000996.190140883.18046.1606.56160.88065.000959.010150626.97027.4706.78112.16053.41

31、0659.740160598.58027.4706.78112.16053.410631.350170349.96011.6806.0961.92032.050341.900180321.57014.2806.0972.69032.050313.510表4-14 柱截面內(nèi)力之二柱截面活載在二層左跨活載在二層右跨活載在三層左跨活載在三層右跨活載在屋面滿跨75.9947.56-3.630.36-2.110.18-0.5548.240.400.12-1.11-0.120.2944.99-0.16813.9647.56-3.63-1.33-2.110.18-1.6348.240.400.57-1.11-0.120.5844.99-0.16917.000.47-5.27-1.840.880.225.0847.90-5.110.97-1.860.120.32