办公楼计算书.pdf
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1、黄淮学院本科毕业设计1 工程概况1.1 建筑概述1.1.1 建筑地点:南阳市,本工程南阳市烟草局办公楼1.1.2 建筑类型:七层办公楼,框架填充墙结构。1.1.3 建筑介绍:建筑面积约 6411 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 200 厚非承重空心砖,双面粉刷重度 3.6KN/m2。1.1.4 门窗使用:大门采用塑钢门,其它为木门,门洞尺寸为 1.0m2.4m,开间窗为塑钢窗,洞口尺寸为 2.4m2.1m。1.2 建筑技术条件:气象条件 温度:最热月平均 300C,最冷月平均气温 40C 湿度:最热月平均 72 主导风向:东南风,基本风压 W
2、=0.35KN/m2 雨雪条件:最大日降雨量 192 年降雨量 1450;基本雪压 S0=0.25 KN/m2 地震设计烈度:经地质勘察部门确定,此建筑场地为二类近震场地,设防烈度为8 度。工程地质条件 地形:拟建场地地形较平坦,高差不超过 1.5m 土层:自然地表 0.6 内位杂填土,土质较差;填土下层位 1.5m 厚的粉质粘土,其承载力特征值位 160 KN/m2;再下为硕石层,其承载力特征值为 270 KN/m2。地下水:地下水在地表以下 3m,无侵蚀性。1.3 柱网与层高:柱网与层高:本办公楼采用进深为 6.0m 的内廊式小柱网,边跨为3.9m,中间跨为2.4m,底层层高取 3.6m,
3、二七层取 3.6 m,基础底面位于 0.6m 以下粉质粘土层初步估计基础埋深-0.65m,室外地坪标高为-0.45m,故底层柱子长度为 4.7m。如下图(1-1),(1-2)所示:1.3.1 框架结构承重方案的选择: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。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径,本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案,这可使横向框架梁的截面高度大,增加框架的横向侧移刚度。1黄淮学院本科毕业设计柱网布置图(1-1)1.3.2 框架结构的计算简图:横向框架组成的空间结构(1-2)本方案中,结构布置对称所以近似取一榀框
4、架计算。1.4 梁、柱截面尺寸的初步确定:2黄淮学院本科毕业设计梁截面高度一般取梁跨度的 1/12 至 1/8。本方案取 1/106000=600mm,截面宽度取梁高 1/3 至 1/2,可取梁的截面初步定为 bh=250mm600 mm。1.4.1 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=FgE n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,本方案为二级抗震等级,查抗震规范
5、可知取为0.8。fc为混凝土轴心抗压强度设计值,对 C30,查得 14.3N/mm2。(3)计算过程:对于边柱:N=FgE n=1.311.7147=1490.58(KN)AcN/uNfc=1490.58103/0.8/14.3=130295.45(mm2)取 500mm500mm对于内柱:N=FgE n=1.216.38147=2006.55(KN)AcN/uNfc=2006.55103/0.8/14.3=179156.25(mm2)取 500mm500mm梁截面尺寸(mm)表(1-1)横梁(bh)混凝土等级FG 跨、EF 跨C30柱截面尺寸(mm)(表 1-2)层次12-73纵梁(bh)D
6、E 跨250400250400250600混凝土等级C30C30bh500500500500黄淮学院本科毕业设计1.4.2 材料强度等级:混凝土:均采用 C30 级。钢筋直径12mm 的采用 HRB335 钢筋,其余采用 HPB235 钢筋。2 2 框架侧移刚度计算框架侧移刚度计算2.1 刚度计算考虑到现浇楼板的作用,在求梁截面惯性矩时取边跨 I=1.5I,中间跨取 I=2I,I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。刚度计算如下:bh30.250.631.5 0.00675(m4)边跨梁:Ib1.51212EIb3.01070.00675ib 3.38104l6bh30.250.43=2=0.
7、00267(m4)中跨梁:Ib=21212EIb3.01070.00267ib 3.34104(m4)l2.4bh30.50.53 0.00521(m4)柱:Ic1212EIc3.01070.00521 3.33104(KNm)底层:icl4.7EIc3.01070.00521 4.34104(KNm)其余层:icl3.62.1.1 横梁线刚度 ic的计算:(表 2-1)类别Ec2bhI04lEcI0/l1.5EcI0/l2EcI0/l(N/mm)(mmmm)(mm)(mm)(Nmm)(Nmm)(Nmm)49101010EF 跨、GH 跨3.0102506004.501060002.25103
8、.38104.5010FG 跨3.0102504001.331024001.67102.50103.3410491010102.1.2 纵梁线刚度纵梁线刚度 i ic c的计算的计算:(表 2-2)4黄淮学院本科毕业设计类别跨Ec2bhI04lEcI0/l1.5EcI0/l2EcI0/l(N/mm)(mmmm)(mm)(mm)(Nmm)(Nmm)(Nmm)3.010442504001.331042000.95101.43101.901091010101112 跨3.010跨其它跨3.01042504001.331060000.6710 1.0010 1.33102504001.33103000
9、1.33102.00102.6610910101091010103.01042504001.331039001.02101.53102.041091010102.1.3柱线刚度柱线刚度 i iz z的计算的计算:I=bh3/12(表 2-3)层次12-7hc(mm)47003600Ec(N/mm)2bh(mmmm)500500500500Ic(mm)4EcIc/hc(Nmm)3.3310103.01040.52110103.01040.52110104.3410102.1.4 一榀框架线刚度如图所示一榀框架线刚度如图所示:(取第轴线框架)结构计算简图(2-1)注:图中数字为线刚度,单位1010
10、N/mm2,Ec=3.00104单 N/mm25黄淮学院本科毕业设计2.2 框架柱各层侧移刚度计算(框架柱各层侧移刚度计算(D D 值法)值法)表(2-4)项目K=ic/2iz(一般层)层柱类型及截面K=ic/iz(底层)cc=K/(2+K)(一般层)=(0.5+K)/(2+K)D=ac.iz12/h根数(底层)(KN/mm)边框架边柱5005000.780.2811.256二至七层边框架中柱5005001.350.4016.076中框架边柱5005001.030.3413.6623中框架中柱5005001.810.4819.2835边框架边柱5005001.020.5015.416边框架中柱
11、底层5005002.020.6319.426中框架边柱5005001.350.5516.9523中框架中柱5005002.350.6520.0435注:ic 为梁线刚度,iz柱线刚度。底层:D=6(1.541+1.942)+231.695+352.004=129.42KN/mm二至七层:D=6(1.125+1.607)+231.366+351.928=115.29 KN/mm由此可知,横向框架梁的层间侧移刚度为:(2-5)层次1234567Di(kN/mm)1294.21152.91152.91152.91152.91152.91152.9D1/D2=1294.2/1152.90.7,故该框架
12、为规则框架。6黄淮学院本科毕业设计3 荷载代表值计算3.1 荷载计算:以轴线横向框架为计算分析对象。1.屋面横梁竖向线荷载标准值恒载查荷载规范可取:屋面永久荷载标准值(上人)30 厚细石混凝土保护层 220.03=0.66KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m220 厚矿渣水泥找平层 14.50.02=0.29 KN/m150 厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 KN/m2120 厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2(边跨 EF、GH 跨板厚取 120;中跨 FG 跨取 100)(2.5 KN/m2)V 型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2(二层 9mm 纸面石膏板、有厚
13、50mm 的岩棉板保温层)合计 5.35 KN/m272黄淮学院本科毕业设计 (4.85 KN/m)梁自重边跨 EF、GH 跨:0.250.625=3.75 KN/m梁侧粉刷:2(0.6-0.12)0.0217=0.33 KN/m 4.08 KN/m中跨 FG 跨:0.250.425=2.5 KN/m梁侧粉刷:2(0.4-0.1)0.0217=0.19 KN/m合计 2.69 KN/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为:梁自重:g7EF 12=g7GH 1=4.08 KN/m,g7FG 1=2.69 KN/m板传来的荷载:g7EF 2g7GH 2=5.353.9=20.86 KN/m7FG
14、2g 活载(图):作用在顶层框架梁上的线活载标准值为:q=4.85 2.4=11.64 KN/m7EFq7GH2.03.9=7.8 KN/m2.02.4=4.8 KN/mq2.楼面横梁竖向线荷载标准值 恒载(图 3-1):1-7 层楼面:7FG木块地面(加防腐油膏铺砌厚 76mm)0.7 KN/m2120(100)厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2 (2.5 KN/m2)V 型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2合计 3.95 KN/m2 (3.45 KN/m2)边跨 EF、GH 跨)框架梁自重:4.08 KN/m中跨(FG 跨)梁自重:2.69 KN/m作用在楼面层框架梁上的线恒
15、荷载标准值为:梁自重:gEF 1=gGH 1=4.08 KN/m,8黄淮学院本科毕业设计g板传来的荷载:gEF2FG1=2.69 KN/m=3.953.9=15.40 KN/m=3.45 2.4=8.28 KN/mgGH 2g 活载(图 3-1)楼面活载:FG2qEFqGH2.03.9=7.8 KN/m2.02.4=4.8 KN/mq 屋面及楼面可变荷载标准值:FG上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.00.25=0.25 KN/m2(式中 ur为屋面积雪分布系数)梁柱密度 25 KN/m2,填充墙重度 3.6 K
16、N/m23.屋面框架节点集中荷载标准值(图 3-2)恒载边跨连系梁自重:0.25 0.403.925=9.75 KN粉刷:2(0.40-0.12)0.023.917=0.74 KN1.3m 女儿墙:1.33.93.6=18.25 KN粉刷:1.320.023.917=3.44 KN9黄淮学院本科毕业设计连系梁传来屋面自重:0.53.90.53.95.35=20.34 KN顶层边节点集中荷载:G7EG7H52.52 KN偏心距 52.520.13=6.82 KN中柱连系梁自重:0.250.43.925=9.75 KN粉刷:(0.4-0.12)+(0.4-0.1)0.023.917=0.78KN连
17、系梁传来屋面自重:0.5 3.9 0.5 3.9 5.35=20.34 KN 0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/24.85=15.71 KN顶层中节点集中荷载:G7FG7G46.58 KN偏心距 46.580.125=5.82 KNm 活载Q7EQ7H0.53.90.53.92.0=7.60 KNQ7FQ7G0.53.90.53.92.0+0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/22.0=14.08 KN4.楼面框架节点集中荷载标准值(图 3-3)恒载(此处未考虑填充墙重量)边柱连系梁自重:0.25 0.403.925=9.75 KN粉刷:0.74 KN连系梁传来楼面自重:0.53.90
18、.53.93.95=15.02 KN合计 25.51 KN中间层边节点集中荷载:10黄淮学院本科毕业设计GEGH25.51 KN框架柱自重:GEGH0.50.53.6 25=22.5 KN中柱连系梁自重:9.75 KN0.78 KN连系梁传来楼面自重:0.53.90.53.93.95=15.02 KN 0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/23.45=11.18 KN 36.73 KN中间层中节点集中荷载:GFGG36.73 KN住传来集中荷载:GFGG22.5KN 活载QQ0.53.90.53.92.0=7.60 KNEHQQFG0.53.90.53.92.0+0.5(3.9+3.9-2.
19、4)2.4/22.0=14.08 KN3.2 风荷载已知基本风压w02kN/m=0.35。地面粗糙度属 C 类,按荷载规范=zsz0风荷载体形系数s:迎风面为 0.8,背风面为-0.5;因结构高度 H=26.3m30m(从室外地面算起)取风振系数z=1.0,计算过程如表 3-1 所示,风荷载图见图 3-4.层次765432111z1.01.01.01.01.01.01.0s1.31.31.31.31.31.31.3Z(m)25.6522.0518.4514.8511.257.654.05z0.9630.8630.8220.750.740.740.740(KN/m)A(m)22Pi(KN)3.0
20、65.505.224.784.714.715.430.350.350.350.350.350.350.357.0214.0414.0414.0414.0414.0416.185黄淮学院本科毕业设计风荷载计算表(3-1)则各楼层处的线荷载为:13 层:zi=Bzsz0=3.9(1.01.30.740.35)=1.31KN/m4 层:zi=Bzsz0=3.9(1.01.30.750.35)=1.33 KN/m5 层:zi=Bzsz0=3.9(1.01.30.8220.35)=1.45 KN/m6 层:zi=Bzsz03.9(1.01.30.8630.35)1.53KN/m7 层:zi=Bzsz0=
21、3.9(1.01.30.9630.35)=1.70 KN/mFw4换算成作用在各楼层处的集中荷载(各楼层处各取上下相邻层高的一半计):12黄淮学院本科毕业设计1 层:Fw1=1.31(0.54.7+0.53.6)=5.43 KN/m23 层:Fw2=Fw3=1.31(0.53.6+0.53.6)=4.71 KN/m4 层:Fw4=1.33(0.53.6+0.53.6)=4.78 KN/m5 层:Fw5=1.45(0.53.6+0.53.6)=4.785.22 KN/m6 层:Fw61.53(0.53.6+0.53.6)5.50 KN/m7 层 Fw61.70(0.53.6)3.06 KN/m3
22、.3 地震荷载本设计 8 度设防,且高度只有 26.3m,查规范知其抗震等级为二级。可采用底部剪力法计算地震荷载。查建筑抗震设计规范(GB500112001)附录可知,按设计地震分组为第一组,类场地,其特征周期 Tg=0.35 秒。建筑物重力荷载代表值 Gi的计算 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 G7:0.5 上人屋面0.52.03.914.4=56.16 KN屋面板重 5.3514.43.9300.45 KN连梁重 9.753.94152.1 KN横向框架梁重 4.08622.692.455.41KN柱子重0.50.50.53.62541.15=51.75 KN隔墙重(5.04+2.04)
23、(6-0.24-0.382)0.5235.4 KN外纵墙及窗重 (3.91.8+2.42.1/2)219.08KN内纵墙及门重 (3.91.8+1.02.4/2)2=16.14 KN女儿墙重 1.33.93.62=36.5 KN合计 G7=711.99 KN 集中于二至六层处的质点重力荷载代表值:G2G60.5 活荷载 0.5(6+6)3.92+0.52.43.92.5=58.5KN楼面板重 3.9514.43.9+3.453.92.4=254.12 KN连梁重 9.753.94152.1 KN横向框架梁重 4.08622.692.455.41KN柱子重(0.522.54)2=90.0 KN隔
24、墙重 35.4270.8 KN13黄淮学院本科毕业设计外纵墙及窗重 19.08 238.16KN内纵墙及门重 16.14 2=32.28KN合计 G7=G5=G4=G3=G2=751.37 KN一层:柱子重40.50.50.5(3.6+4.7)251.15=119.31KN其余同 72 层:602.75 KN合计 G1=722.06 KN 横向自振周期的计算:横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。按式 Ge=Gn+1(1+3h1/2H)将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层,即:Ge=711.991+33.6/2(3.66+4.7)=858.18(KN)基本自振周期 T1(s)可按
25、下式计算:T1=1.7T(uT)1/2注:uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值 Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。T结构基本自振周期考虑填充墙刚度对框架结构的影响,取折减系数,取 0.7。uT按以下公式计算:VGi=Gk(u)i=VGi/D ijuT=(u)k注:D ij为第 i 层的层间侧移刚度。(u)i为第 i 层的层间侧移。(u)k为第 k 层的层间侧移。s 为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表,(表 3-2)层次765Gi(KN)ui=G i/D iG i(KN)Di(KN/m m)ui(mm)(mm)711.991463.36711.99751.37751
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