四层框架结构计算书(共102页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 建筑设计1.1 设计条件 建筑名称：长沙大学办公楼工程地点：湖南省长沙市洪山路98号设计的目的：为满足学校办公的需求新建设的办公楼建筑面积：3548.8占地面积：924.6建筑层数：地上部分为四层抗震设防烈度：6度1.2 结构形式与平面设计本工程现浇整体式钢筋混凝土框架结构，基础形式采用的是柱下独立基础。本建筑在平面设计过程中，首先考虑到建筑单位的办公要求，使用部分分为3个类别，一是大会议室与图书馆，要求的使用空间大，且大会议室要求视野和光线好。二是普通办公室，布置要求合理，尽量形成分区办公的格局。三是大空间办公室，对光线和办公环境要求更高。综合考虑各项因素，

2、最终确定将采用内廊式小柱网，主要柱网以5m9.6m,以满足大空间会议室的要求。另外为了满足小办公室的面积的要求，可将柱网合理分格，符合建筑使用的要求。1.2.1 房间设计该建筑地上为4层，无地下室。所有的楼地面均采用大理石地面做法，其中走廊采用水磨石地面做法，楼梯、卫生间为带放滑瓷砖地砖。该建筑的房间设计，严格按照建筑设计资料集、现行建筑设计规范大全。房间的层高：1层层高取为4.5m,其余各层层高取为3.6m,房间的平面布置有良好的朝向，通风，日照。1.2.2卫生间设计每层均设有男女卫生间各1间。每间内设有1.01.4蹲位5个（男：40人/个、女：20人/个。），0.60.9洗手盆5个（100

3、人每个）。另男卫生间加设挂式小便器6个（40人每个）。卫生间地面比同层楼层标高低0.3m。规范要求厕所距离最远的工作点不应大于50m,设计厕所位于建筑布局右上以满足要求。1.2.3 内廊，楼梯，出口设计内廊的宽度符合人流和建筑防火的要求，单股人流通行宽度为550mm600mm。本设计4层，采用内廊且双面布房，走道长度54m大于40m，按照规范要求内廊净宽度不应小于1.8m，本设计采用2.4m的内廊，可4人并行通过，满足要求。楼梯设计主要依据使用要求和人流通过的情况确定梯段和休息平台的宽度。本建筑为多层建筑，二级防火，每层为一个防火分区，按照二级防火的要求，房间到最近的疏散口的最大距离不小于35

4、m.建筑每层两侧设开间为3000mm的双跑楼梯,采用封闭楼梯间的设计，符合防火要求。出入口的宽度,本建筑人数最多一层按300人考虑，百人指标为1m/人，需3m宽度，本设计的楼梯宽度32=6m符合要求。室内外高差为900，台阶踏步宽度为300mm150mm。1.3 体型、立面设计该建筑在立面设计时满足建筑内部使用功能要求，同时也注意建筑的外形美观要求。高校办公楼应追求平稳的对称体型和均衡，层次，统一的立面，以此把适用、经济、美观的中国建筑要求结合起来。所有的窗（包括落地窗）均采用铝合金窗，以营造立面的整洁。1.4 剖面设计建筑的剖面图是表示建筑物再垂直方向上各部分之间的组合关系。剖面设计将考虑到

5、建筑的层高，门窗洞口的高度，梁的高度，各个构件的组合，构造关系。1.4.1 窗高的确定所有的窗台高均为900mm，窗高多为2.4m，落地窗窗高为2.7m。详细信息见门窗表。1.4.2 洞口尺寸的确定房间的采光系数是窗洞口面积和房间净面积之比。1/6为办公室采光系数的最低值。门洞口尺寸的确定，一般规定：公共建筑安全出入口的数目不小于两个，但是面积60m2以下，人数不超过50人的房间，可以只设置一个出入口。对于二级防火的本办公楼百人指标为1.00，经计算所有的门洞的设计满足规范要求。第二章 内力计算2.1设计的资料2.1.1 工程地点：长沙某高校2.1.2 建筑类型：四层框架填充墙结构。2.1.3

6、 建筑介绍：建筑面积3000平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。2.1.4 门窗使用：大门采用玻璃门，其它为木门，窗为铝合金窗。2.1.5 地质条件：自然地表以下0.6m内为杂填土和腐殖土；0.6至4.5米为褐色粘土，地基承载力设计值取220KPa；4.5m至10m为卵石土层，10m以下为稳定的岩石。2.1.6 柱网与层高：本综合楼采用柱距为5m的内廊式小柱网，边跨有7.2m与9.6m，中间跨为2.4m，首层层高取4.5m，其他层为3.6m，柱网布置图如下图所示：图2.1 柱网布置图2.2 框架结构承重方案本次设计的办公楼楼

7、采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担。横向框架还要承受横向的水平风载。竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或 直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。2.2.1框架结构的计算简图：图2.2结构计算简图2.2.2 梁、柱截面尺寸的初步确定：1、梁截面高度一般取梁跨度的1/121/8。本方案取700mm，截面宽度取700（1/21/3）=300mm，可得梁的截面初步定为bh=300*700。2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1） 柱组合的轴压力设计值N=FgEn注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。gE 折算

8、在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。（2） AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值 ,fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，取混凝土C30，查得14.3N/mm2。（3） 计算：对于边柱：N=FgEn=(KN) AcN/uNfc=取600mm600mm=（mm2）对于内柱：N=FgEn= AcN/uNfc= 取600mm600mm=（mm2）梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）AC跨、DF跨CD跨C30300700250500300600柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1C306006002.3 荷载计算2.3.1 恒

9、荷载标准值计算查荷载规范可取：（1）屋面防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0 KN/防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4 KN/找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/找平层：15厚水泥砂浆 0.01520=0.30 KN/找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3找平 0.0414=0.56 KN/保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 KN/结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17 KN/ 合计 6.89 KN/（2）各层走廊楼面水磨石地面 0.65 KN/结构层:120厚现浇钢筋混凝土板

10、0.1225=3 KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17 KN/ 合计 3.82 KN/（3）各层楼面大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚的素水泥水泥浆结合层一道 1.16 KN/结构层:120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.0117=0.17 KN/ 合计 4.33 KN/（4）梁自重Bh=300mm700mm梁自重： 250.3（0.7-0.12）=4.35 KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.7-0.12+0.3)217=0.3 KN/m 合计 4.65 KN/mbh=250mm500mm梁自重：

11、250.25（0.5-0.12）=2.38KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.5-0.12+0.25)217=0.21KN/m 合计 2.59 KN/m bh=300mm600mm梁自重： 250.3（0.6-0.12）=3.6KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01(0.6-0.12+0.3)27=0.26KN/m 合计 3.86 KN/m基础梁bh=250mm400mm梁自重： 250.250.4=2.5 KN/m 合计 2.5KN/m （5）柱自重Bh=600mm600mm柱自重 250.60.6=9 KN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.010.6417=0.41 KN/m 合

12、计 9.41KN/m（6）外纵墙自重标准层： 纵墙 0.90.2418=3.89 KN/m 铝合金窗 0.352.1=0.7 KN/m 水刷石外墙 （4.2-2.1）0.5=1.05/m 水泥粉刷内墙面 （4.2-2.1）0.36=0.76N/m 合计 6.4KN/m底层： 纵墙 （4.5-2.1-0.6-0.4）0.2418=6.05KN/m 铝合金窗 0.352.1=0.74 KN/m 水刷石外墙 （4.5-2.1）0.5=1.2 KN/m 水泥粉刷内墙面 （4.5-2.1）0.36=0.86 KN/m 合计 8.85 KN/m（7）内纵墙自重标准层： 纵墙 （3.6-0.6）0.2418

13、=12.96KN/m 水泥粉刷内墙面 （3.6-0.6）0.362=2.16 KN/m 合计 15.12 KN/m底层： 纵墙 （4.2-0.6-0.4）0.2418=13.82KN/m 水泥粉刷内墙面 （4.2-0.6-0.4）0.362=2.3 KN/m 合计 16.12 KN/m（8）内隔墙自重（290290140水泥空心砖）标准层： 内隔墙 （3.6-0.9-0.4）0.299.8=6.53 KN/m 水泥粉刷内墙面 （3.6-0.6-0.9）0.362=1.5 KN/m 合计 8.03 KN/m底层内隔墙 （4.5-0.4-0.9-0.4）0.299.8=7.95 KN/m 水泥粉刷

14、内墙面 （4.5-0.4-0.9-0.4）0.362=2.01 KN/m 合计 9.96 KN/mB轴三层与四层的隔墙内隔墙 0.60.299.8=1.71 KN/m铝合金落地窗 0.352.4=0.84 KN/m水泥粉刷内墙面 0.620.36=0.43 KN/m 合计 2.98 KN/m2.3.2 活荷载标准值计算屋面及楼面活荷载标准值根据荷载规范查得上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/楼面活荷载标准值 2.0 KN/走廊活荷载标准值 2.5 KN/屋面雪荷载标准值 SK=1.00.35=0.35 KN/ （屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取最大值）2.4 竖向荷载下框架受荷图图2

15、.3 二层楼板传荷载示意图图2.4 三层与四层楼板板传荷载示意图图2.5 屋面板板传荷载示意图2.5 梁竖向受荷载计算板传至梁上三角形或梯形的荷载将等效为均布荷载（1）A-C轴间框架梁(屋面板) 屋面板传荷载恒载： 6.892.5（1-20.262+0.263）2=30.4 KN/m活载： 2.02.5（1-20.262+0.263）2=10.12 KN/m 二层楼板传荷载恒载： 4.332.5（1-20.262+0.263）2=21.91KN/m活载： 2.02.5（1-20.262+0.263）2=10.12 KN/m（2）A-B轴间框架梁楼板传荷载恒载： 4.331.25/82=10.3

16、4 KN/m活载： 2.01.25/82=3.0 KN/m（3）B-C轴间框架梁恒载： 4.332.5（1-20.352+0.353）2=17.27 KN/m活载： 2.02.5（1-20.352+0.353）2=7.98 KN/m梁自重 4.65KN/mAC轴间框架梁均布荷载为： 屋面 恒载=梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+30.4 KN/m=35.05 KN/m活载=板传荷载 =10.12 KN/m二层 恒载=梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+21.91 KN/m=26.56 KN/m 活载=板传荷载 =10.12 KN/m AB轴间框架梁均布荷载为:三层与四层楼面梁 恒载=

17、梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+10.34 KN/m=14.99 KN/m活载=板传荷载 =3.0 KN/mBC轴间框架梁均布荷载为:三层与四层楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+17.27KN/m=21.92KN/m活载=板传荷载 =7.89 KN/m（4）CD轴间框架梁屋面板传荷载恒载： 6.891.25/82=10.34 KN/m活载： 2.51.25/82=3.75 KN/m楼面板传荷载恒载： 4.331.25/82=6.5 KN/m活载： 2.51.25/82=3.75 KN/m梁自重 2.59 KN/mCD轴框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载

18、 =2.59 KN/m+10.34KN/m=12.93 KN/m活载=板传荷载 =3.75 KN/m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =2.53 KN/m+6.5KN/m=9.03KN/m活载=板传荷载 =3.75 KN/m（5）DF轴间框架梁屋面板传荷载恒载： 6.892.5（1-20.352+0.353）2=27.49 KN/m活载： 2.02.5（1-20.352+0.353）2 =8.78 KN/m楼面板传荷载恒载：4.332.5（1-20.352+0.353）+4.331.25（1-20.252+0.253）=13.61 KN/m活载：2.02.5（1-20.352+0.353）+2.

19、01.25（1-20.252+0.253）=6.25 KN/mDF轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+27.49KN/m=32.14KN/m活载=板传荷载 =8.78 KN/m楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =4.65 KN/m+13.61KN/m=18.26KN/m活载=板传荷载 =6.25 KN/m（6）A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶）0.241.118+250.10.24+（1.22+0.24）0.5=6.67 KN/m顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载 =6.675+3.86（5-0.5

20、）+6.892.55/85=104.55KN顶层柱活载=板传活载 =2.02.55/85=15.63KN三层框架柱恒载=梁自重+板传荷载 = 3.86（5-0.5）+4.331.2（1-20.242+0.243）5=40.72KN三层框架柱活载=板传活载 =2.01.2（1-20.242+0.243）5=10.78KN二层框架柱恒载=梁自重+板传荷载 = 3.86（5-0.5）+4.331.2（1-20.242+0.243）5=40.72KN二层框架柱活载=板传活载 =2.01.20.242+0.243）5=10.78KN一层框架柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 = 6.45+3.86（5-0

21、.5）+4.332.45/85=81.84KN一层框架柱活载=板传活载 =2.02.45/85=15KN 基础顶面恒载=基础梁自重+底层外纵墙自重 =2.59(5-0.5)+8.85(5-0.5)=51.48KN（7）C轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.86（5-0.5）+6.892.55/85+6.891.2（1-20.242+0.243）5=108.35KN顶层柱活载=板传活载 =2.02.55/85+2.51.2（1-20.242+0.243）5=29.1KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =16.12(5-0.5)+3.86（5-0.5）+4.3

22、32.55/85+4.331.2（1-20.242+0.243）5=147KN标准层柱活载=板传活载=2.02.55/85+2.51.2（1-20.242+0.243）5=18.32KN基础顶面恒载=底层内纵墙自重+基础梁自重 =16.12（5-0.5）+2.5（5-0.5）=83.79KN（8）D轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.86（5-0.5）+6.892.55/85+6.891.2（1-20.242+0.243）5=108.35KN顶层柱活载=板传活载=2.02.55/85+2.01.2（1-20.242+0.243）5=17.78KN标准层柱恒载=墙自重+梁自

23、重+板传荷载+次梁自重 =16.12(5-0.5) +3.86（5-0.5）+4.332.55/8/2+4.331.255/82.5+4.331.2（1-20.242+0.243）5+4.331.25（1-20.172+0.173）7.2/2+1.937.2/4=128.35KN标准层柱活载=板传活载=2.02.55/8/2+2.01.255/82.5+2.51.2（1-20.242+0.243）5=18.95KN基础顶面恒载=底层内纵墙自重+基础梁自重 =16.12（5-0.5）+2.5（5-0.5）=83.79KN（9）F轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载=6.6

24、75+3.86（5-0.5）+6.892.55/85/2+6.891.255/82.5+6.891.25（1-20.172+0.173）7.2/2+1.937.2/4=123.93KN顶层柱活载=板传活载 =2.02.55/85/2+2.01.255/82.5=11.72KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载+次梁自重 =8.85(5-0.5)+3.86（5-0.5）+4.332.55/85/2+4.331.255/82.5+4.331.25（1-20.172+0.173）7.2/2+1.937.2/4=104.5KN标准层活载=板传活载=2.02.55/85/2+2.01.255/82.

25、5+2.01.25（1-20.172+0.173）7.2/2=20.24KN基础顶面恒载=底层内纵墙自重+基础梁自重 =8.85（5-0.5）+2.5（5-0.5）=51.08KN（10）AC轴3层与4层楼面梁次梁产生竖向集中荷载计算 次梁恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=2.95+2.595+4.331.2(1-20.242+0.243)5+4.332.55/85=85.02KN图2.6 3层与4层楼面梁荷载集中荷载对梁端产生的弯矩：MFE=38.26KNmMEF=-114.77KNm均布荷载对梁端产生的弯矩：MFE=168.35KNmMEF=-168.35KNmMFE=38.26+168.3

26、5=206.61 KNmMEF=-114.77-168.35=-283.12 KNm图2.7 竖向受荷总图2.6风荷载计算2.6.1 侧移刚度见表2.6.2 风荷载作用下的框架侧移计算水平荷载作用下的框架的层间的侧移可以用下列公式计算表2.1 横向2至4层的D值计算构件名称A轴柱0.2418000C轴柱0.4130750D轴柱0.4533750F轴柱0.3123250表2.2 横向底层的D值计算构件名称A轴柱0.4513841C轴柱0.5918147D轴柱0.6118762F轴柱0.515376表2.3 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层444.63244.6320.0510.2651/7

27、0588352.97152.9710.0610.2141/59016260.64160.6410.0690.1531/52174166.88966.889661260.0840.0841/54167由表58所示，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/54167远小于1/550,满足规范要求2.7竖向荷载与水平荷载对框架的作用2.7.1内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1） 恒载作用（2） 活荷载作用于AC轴间跨（3） 活荷载作用于CD轴间跨（4） 活荷载作用于DF轴间跨（5） 风荷载作用（从左向右，或者从右向左）。对于（1）（2）（3）（4）等4种情况，框架在竖向荷载作用下，采

28、用分层法计算。对于第（5）种情况，框架在水平荷载作用下，采用门架法计算。2.7.2 计算梁柱线刚度框架梁的线刚度计算（对于中框架梁取0）左边跨梁： i左边跨梁=EI/l=3.010720.30.73/9.6=5.35104KNm中跨梁： i中跨梁=EI/l=3.010720.250.53/2.4=6.5104KNm右边跨梁：i右边跨梁=EI/l=3.010720.30.73/7.2=7.1104KNm底层柱（AF轴） I底层柱=EI/l=3.01070.64/5.3=7.2104KNm其余各层柱（AF轴） I余柱=EI/l=0.93.01070.64/3.6 =8.1104KNm令I余柱=1.

29、0，则其余各杆件的相对线刚度 i左边跨梁=0.66，i中跨梁= 0.80 i右边跨梁=0.89， i底层柱= 0.89图2.8 相对线刚度图2.7.3 用弯矩分配法计算恒载（1）顶层，中层，底层的计算如下：列表计算如表：弯矩图如图：图2.9 顶层计算简图图2.10 中层计算简图图2.11 底层计算简图专心-专注-专业表2.4 顶层杆端弯矩的计算结点ABCDEFGH杆端AEBFCGDHEAEFFEFBFGGFGCGHHGHD分配系数/0.60.40.270.410.320.30.370.330.470.53固端弯矩（KNm）-269.2269.18-6.216.21-138.8138.84节点F弯矩分配传递-35.94-35.5-71-107.8-84.15-42.08节点E弯矩分配传递60.94182.81121.8760.94节点F弯矩分配传递-8.33-8.22-16.45-25-19.5-9.75节点G弯矩分配传递