5層寫字樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1設(shè)計資料 12結(jié)構(gòu)的選型與布置 12.1結(jié)構(gòu)選型 12.2結(jié)構(gòu)布置 12.3框架梁、柱截面尺寸 22.4框架梁柱的線剛度計算 23荷載計算 33.1恒載標(biāo)準(zhǔn)值計算 33.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 63.3豎向荷載下框架受荷總圖 64風(fēng)荷載作用下的位移驗算 115內(nèi)力計算 136內(nèi)力組合 38致謝 42參考文獻(xiàn) 431設(shè)計資料(1)工程名稱：阿拉爾金色胡楊寫字樓工程(2)建設(shè)地點：新疆阿拉爾市區(qū)(3)工程概況：平面尺寸15m46.2m，5層，每層層高3.6m,室內(nèi)外高差0.6m，走廊寬2.4m。設(shè)計使用年限50年。(4)混凝土：采用,。鋼筋：縱向受力鋼筋采用HRB400級，其余采用HPB235級。墻體：外墻、分戶墻采用灰砂磚，尺寸為240mm120mm60mm,。內(nèi)隔墻采用水泥空心磚，尺寸為290mm290mm140mm,。門：木門，。窗：塑鋼窗，。(5)基本風(fēng)壓：,地面粗糙程度為B類。(6)基本雪壓：（采用阿克蘇地區(qū)）。2結(jié)構(gòu)的選型與布置2.1結(jié)構(gòu)選型本建筑共5層，且為辦公樓，為了便于使用，采用大開間。為了使結(jié)構(gòu)的整體性剛度較好，樓面、屋面、樓梯、天溝等均采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)為柱下獨立基礎(chǔ)。2.2結(jié)構(gòu)布置圖1結(jié)構(gòu)平面布置圖圖21-1剖面及幾何尺寸圖2.3框架梁、柱截面尺寸（1）框架梁截面尺寸估算，取， （2）框架柱截面尺寸估算底層柱軸力估算：假定結(jié)構(gòu)每平方米總荷載設(shè)計值為12KN，則底層中柱的軸力設(shè)計值約為:假定柱截面尺寸，則柱的軸壓比為：故確定取柱截面尺寸為。為了簡化施工，各柱截面從底層到頂層不改變。2.4框架梁柱的線剛度計算相對線剛度計算如下：底層柱線剛度：其他層柱線剛度：AB跨梁的線剛度：BC跨梁的線剛度：CD跨梁的線剛度：設(shè)，則，，，計算簡圖如圖3圖3計算簡圖3荷載計算3.1恒載標(biāo)準(zhǔn)值計算1）屋面找平層：15厚水泥砂漿防水層：(剛性)40厚C20細(xì)石混凝土防水找平層：15厚水泥砂漿找坡層：40厚水泥石灰焦渣砂漿0.3%找平保溫層：80厚礦渣水泥結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板抹灰層：10厚混合砂漿合計2）各層走廊樓面水磨石地面（10厚面層，20厚水泥砂漿打底，素水泥漿結(jié)合層一道）結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板抹灰層：10厚混合砂漿合計3）標(biāo)準(zhǔn)層樓面大理石面層：水泥砂漿擦縫30厚1:3干硬性水泥砂漿，面上撒2厚素水泥水泥漿結(jié)合層一道結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板抹灰層：10厚混合砂漿合計4)梁自重自重抹灰層：10厚混合砂漿合計基礎(chǔ)梁自重5)柱自重自重抹灰層：10厚混合砂漿合計6)外縱墻自重標(biāo)準(zhǔn)層：縱墻鋁合金窗水刷石外墻面水泥粉刷內(nèi)墻面合計底層：縱墻（基礎(chǔ)梁高）鋁合金窗水刷石外墻面水泥粉刷內(nèi)墻面合計7）內(nèi)縱墻自重標(biāo)準(zhǔn)層：縱墻水泥粉刷內(nèi)墻面合計8）內(nèi)隔墻自重標(biāo)準(zhǔn)層：內(nèi)隔墻鋁合金窗水泥粉刷墻面合計底層：內(nèi)隔墻鋁合金窗水泥粉刷墻面合計3.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算1）屋面和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值由《荷載規(guī)范》4.1.1,4.1.2查得上人屋面：樓面：閱覽室走廊：2）雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，兩者中取大值3.3豎向荷載下框架受荷總圖本結(jié)構(gòu)樓面荷載的傳遞示意圖如圖4所示。圖4板傳荷載示意圖1）A-B軸間框架梁屋面板傳給梁的荷載恒載：活載：樓面板傳給梁的荷載：恒載：活載：梁自重標(biāo)準(zhǔn)值恒載：A-B軸間框架梁梁均布荷載為：屋面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=樓面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=2)B-C軸間框架梁屋面板傳給梁的荷載：恒載：活載：樓面板傳給梁的荷載：恒載：活載：梁自重標(biāo)準(zhǔn)值恒載：B-C軸間框架梁梁均布荷載為：屋面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=樓面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=3)C-D軸間框架梁屋面板傳給梁的荷載：恒載：活載：樓面板傳給梁的荷載：恒載：活載：梁自重標(biāo)準(zhǔn)值恒載：C-D軸間框架梁梁均布荷載為：屋面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=樓面梁：恒載=梁自重+板傳荷載=活載=板傳荷載=4)A軸柱縱向集中荷載的計算頂層柱：女兒墻自重：（做法：墻高，的混凝土壓頂）天溝自重：（琉璃瓦+現(xiàn)澆天溝）（圖5）圖5現(xiàn)澆天溝尺寸琉璃瓦自重：現(xiàn)澆天溝自重：合計頂層柱恒載=女兒墻及天溝自重+梁自重+板傳荷載頂層柱活載=板傳活載標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載=基礎(chǔ)頂面恒載=底層外縱墻自重+基礎(chǔ)梁自重=5)B軸柱縱向集中荷載的計算頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載頂層柱活載=板傳活載標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=梁自重+內(nèi)隔墻自重+板傳荷載標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載基礎(chǔ)頂面恒載=底層內(nèi)隔墻自重+基礎(chǔ)梁自重=6)C軸柱縱向集中荷載的計算頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載頂層柱活載=板傳活載標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=梁自重+板傳荷載+內(nèi)隔墻自重標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載基礎(chǔ)頂面恒載=基礎(chǔ)梁自重+底層內(nèi)隔墻自重=7)D軸柱縱向集中荷載的計算頂層柱恒載=女兒墻及天溝自重+梁自重+板傳荷載=頂層柱活載=板傳活載=標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載=標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載=基礎(chǔ)頂面恒載=底層外縱墻自重+基礎(chǔ)梁自重=框架在豎向荷載作用下的受荷總圖如圖6所示（圖中數(shù)值均為標(biāo)準(zhǔn)值）。有余A、D軸的縱梁外邊線分別與該二軸柱的外邊線齊平，故此二軸上的豎向荷載與柱軸線偏心，A軸的偏心距為，D軸的偏心距也為。圖6豎向受荷總圖（4）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。為了簡化計算，將計算單元范圍內(nèi)外墻面的分布風(fēng)荷載化為等量作用于樓面集中風(fēng)荷載，按下式計算：，計算過程見表1。表1各層樓面處集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值離地高度Z/m18.01.211.001.30.453.62.413.3814.41.121.001.30.453.63.614.8610.81.021.001.30.453.63.613.537.21.001.001.30.453.63.613.273.61.001.001.30.454.83.615.484風(fēng)荷載作用下的位移驗算位移計算時，各荷載均采用標(biāo)準(zhǔn)值。（1）側(cè)移剛度D，見表2和表3。表2橫向2-5層D值的計算構(gòu)件名稱A軸柱0.2228921.11B軸柱0.50920454.26C軸柱0.50920454.26D軸柱0.2228921.11表3橫向底層D值的計算構(gòu)件名稱A軸柱0.4577759.48B軸柱0.78413311.67C軸柱0.78413311.67D軸柱0.4577759.48（2）風(fēng)荷載作用下框架側(cè)移計算水平風(fēng)荷載作用下框架的層間側(cè)移按下式計算框架在風(fēng)荷載作用下側(cè)移的計算見表4。表4風(fēng)荷載作用下框架樓層層間位移與高層之比計算層次五13.3813.3858750.740.00021/18000四14.8628.2458750.740.00051/7200三13.5341.7758750.740.00071/5143二13.2755.0458750.740.00091/4000一15.4870.5242142.300.00171/2118側(cè)移驗算：由表可知，對于框架結(jié)構(gòu)，樓層層間最大的位移與層高之比的限值為1/550，本框架的層間最大位移與層高之比在底層，其值為1/2118，滿足1/2118<1/550要求，框架抗側(cè)剛度足夠。5內(nèi)力計算（1）恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計算由上式的剛度可根據(jù)下式求得節(jié)點各桿端的彎矩分配系數(shù)如圖8所示。均布恒載和集中荷載偏心引起的固端彎矩構(gòu)成節(jié)點不平衡彎矩。梁固端彎矩及節(jié)點不平衡彎矩填入圖8中節(jié)點方框厚，即可進行迭代計算，直至桿端彎矩趨于穩(wěn)定，最后按下式求的各桿端彎矩，如圖9所示。以上計算中，當(dāng)已知框架M圖求V圖以及已知V圖求N圖時，可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)取脫離體的方法。如已知桿件（梁或柱）兩端的彎矩（圖7a）。其剪力：已知某節(jié)點上柱傳來的軸力和左、右傳來的剪力、時，其下柱的軸力（圖7b）圖7V及N的計算簡圖式中：、以壓力為正，拉力為負(fù)。恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值作用下的彎矩圖、剪力圖如圖10、圖11、圖12所示。（2）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計算活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下在A~B軸間的迭代計算圖，最后桿端彎矩圖，M圖、V圖、N圖如圖13、圖14,、圖15、圖16、圖17所示。活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下在B~C軸間的迭代計算圖，最后桿端彎矩圖，M圖、V圖、N圖如圖18、圖19,、圖20、圖21、圖22所示。活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下在C~D軸間的迭代計算圖，最后桿端彎矩圖，M圖、V圖、N圖如圖23、圖24,、圖25、圖26、圖27所示。（3）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計算框架在風(fēng)荷載（從左向右吹）下的內(nèi)力用D值法進行計算。其步驟為：求各柱反彎點處的剪力值；②求各柱反彎點高度；③求各柱的桿端彎矩及梁端彎矩；④求各柱的州立和梁剪力。第i層和第m柱所分配的剪力為：，，為第i層樓面處集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，見表1所示。為第i層第m根柱的抗側(cè)剛度，可查附表4-1計算。框架柱自柱底開始計算的反彎點位置與柱高之比，，，，可分別由附表5-1~附表5-3查得，計算結(jié)果如表5-8所示。表5Ａ軸框架柱反彎點位置層號53.60.570.2850000.2851.02643.60.570.350000.351.2633.60.570.4350000.4351.56623.60.570.5000-0.03250.46751.683１4.80.760.730-0.012500.71753.444表6B軸框架柱反彎點位置層號53.62.070.40350000.40351.45343.62.070.450000.451.6233.62.070.500000.501.8023.62.070.500000.501.80１4.82.760.550000.552.64表7C軸框架柱反彎點位置層號53.62.070.40350000.40351.45343.62.070.450000.451.6233.62.070.500000.501.8023.62.070.500000.501.80１4.82.760.550000.552.64表8D軸框架柱反彎點位置層號53.60.570.2850000.2851.02643.60.570.350000.351.2633.60.570.4350000.4351.56623.60.570.5000-0.03250.46751.683１4.80.760.730-0.012500.71753.444框架各柱的桿端彎矩，梁端彎矩按下式計算，計算過程如表9~表12所示。中柱邊柱表9風(fēng)荷載作用下A軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算層號513.3858750.748921.110.1522.031.0265.232.085.23428.2458750.748921.110.1524.291.26010.045.4112.12341.7758750.748921.110.1526.351.56612.929.9418.33255.0458750.748921.110.1528.371.68316.0514.0925.99170.5242142.307759.480.18412.983.44417.6044.7031.69表10風(fēng)荷載作用下B軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算層號513.3858750.7420454.260.3484.661.45310.016.772.767.25428.2458750.7420454.260.3489.831.6219.4615.927.2219.01341.7758750.7420454.260.34814.541.8026.1726.1711.5930.50255.0458750.7420454.260.34819.151.8034.4734.4716.7043.94170.5242142.3013311.670.31622.282.6448.1258.8222.7459.85表11風(fēng)荷載作用下C軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算層號513.3858750.7420454.260.3484.661.45310.016.772.767.25428.2458750.7420454.260.3489.831.6219.4615.927.2219.01341.7758750.7420454.260.34814.541.8026.1726.1711.5930.50255.0458750.7420454.260.34819.151.8034.4734.4716.7043.94170.5242142.3013311.670.31622.282.6448.1258.8222.7459.85表12風(fēng)荷載作用下D軸框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算層號513.3858750.748921.110.15