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结构特点:
本工程属办公楼,建筑类别:
丙类。
平面近似L型,整体属于较规则结构。
基础
形式
采用桩基础,桩采用复合载体夯扩桩,
抗震设防烈度7度,抗震等级三级,场地类别Ⅱ;
安全等级二级,基本风压:
0.45kN/㎡
人防布置
无
抗震缝设置
注:
结构高度指室外地坪至檐口或大屋面
第二部分:
结构选型及布置
荷载取值
柱网与层高:
本办公楼采用柱距为6.6m的内廊式小柱网,横向为4.8*2.4*6.6m,层高取3.6m,如下图所示:
柱网布置图
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直接传至主梁,再由主梁传至框架柱,最后传至基础。
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。
框架结构的计算简图:
(本方案中,需近似的按左数第二榀横向的平面框架(为五层)计算。
)底层高4.5m,其余层高3.6m。
梁、柱截面尺寸的初步确定:
1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。
本方案取纵向500mm,截面宽度取300mm,可得梁的截面初步定为b×
G=300*500。
横向取300*500。
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=βFgEn
β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)Ac≥N/uNfc
注:
uN为框架柱轴压比限值,本方案为三级抗震等级,查《抗震规范》可知取为0.9。
3、计算过程:
对于边柱:
N=βFgEn=1.3×
6.6×
3.3×
12×
5=1699(KN)
Ac≥N/uNfc=1699×
103/0.9/14.3=132012(mm2)
取500mm×
500mm
对于内柱:
N=βFgEn=1.25×
4.2×
6=2494.8(KN)
Ac≥N/uNfc=2494.8*103/0.8/14.3=218076(mm2)
500mm(此处取相同的柱子)
梁截面尺寸(mm)
混凝土等级
横梁(b×
G)
纵梁(b×
C30
300×
500
柱截面尺寸(mm)
层次
b×
G
1-6
500×
第三部分:
荷载统计
查建筑结构荷载规范(GB50009-2001)得
一.可变荷载标准值选用(kN/㎡)
名称
荷载
走廊门厅
楼梯
办公室会议室
卫生间
上人屋面
不上
人屋面
2.5
2.0
0.5
本工程
选用
√
×
二.上部永久荷载标准值及构件计算
楼面荷载
楼面恒载
楼面1(楼21)用于除卫生间的房间(25厚)
20厚水磨石地面0.65kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土板3.0kN/m2
16厚纸筋灰板底抹灰及顶棚0.194kN/m2
恒载合计2.18kN/m2
普通卫生间:
(防水楼面)60厚
10厚大面积防滑地砖10mm0.22kN/m2
30厚1:
2水泥砂浆结合30mm0.40kN/m2
20厚1:
2水泥砂浆找平20mm0.40kN/m2
现浇钢筋混凝土板100mm2.5kN/m2
板底抹灰及顶棚0.45kN/m2
恒载合计4.2kN/m2
屋面荷载(屋27)
25C20细石混凝土板0.4kN/m2
3厚沥青防水(2层)0.1kN/m2
3水泥砂浆结合0.4kN/m2
100厚憎水膨胀珍珠岩0.4kN/m2
2%找坡最薄200.39kN/m2
3水泥砂浆找平0.3kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土板3kN/m2
板底抹灰及顶棚0.19kN/m2
恒载合计5.409kN/m2
外墙240厚
加气混凝土砌块1.8kN/m2
1:
3水泥砂浆找平0.24kN/m2
6水泥石膏砂浆0.42kN/m2
水泥砂浆找平0.28kN/m2
恒载3.78kN/m2
内墙200厚
加气混凝土砌块1.5kN/m2
3水泥砂浆找平0.12kN/m2
0.3:
3水泥石膏砂浆0.2kN/m2
恒载1.82kN/m2
女儿墙1.5m3.72kN/m2
风荷载:
基本风压取0.45kN/m2
查结构荷载规范得,风载体型系数为0.8+0.6=1.4,风压高度变化系数按B类粗糙度查
表,从室外地面算为22.05m,小于30m.βz=1.0,所选框架的负载宽度为6.6m,
层高
离地面高度(m)
风压高度变化系数
各层柱顶集中荷载标注值(kN)
5
18.45
1.25
13.3
4
14.85
1.14
14.8
3
11.25
2
7.65
1
4.05
16.6
计算过程如下:
以第五层为例
P=βzμsμzωoA=1*1.4*1.14*0.45*6.6*(1.8+1.5)=13kN
其中1.5m为女儿墙高度。
底层的取一二层的平均值。
雪荷载:
基本雪压为0.2kN/m2。
雪荷载比楼面活荷载小,只有在计算地震组合时考虑。
水平地震力:
(见后)
内力分析
屋面恒荷载:
屋面恒载传来:
5.41KM/M2
框架梁自重25*0.3*0.5=3.75KM/M
梁侧粉刷2*(0.5-0.12)*0.02*17=0.26KM/M
作用在顶层框架梁上的线荷载为
G51=4.01KM/M
G5DF2=5.41*6.6=33.32KM/M
G5GG2=5.41*4.8=26KM/M
楼面恒荷载:
楼面恒荷载传来:
3.84KM/M2
框架梁及梁侧粉刷:
4.05KM/M
内墙自重:
6.76KM/M
作用在中间层框架梁上的线荷载为:
G=4.05+6.76=10.8KM/M
GGF=4.01KM/M
GGG=3.84*4.8=18.43KM/M
GFD=3.84*6.6=25.34KM/M
屋面框架节点集中荷载标准值:
边柱联系梁自重:
0.3*0.5*6.1*25=22.87KN
粉刷:
0.02*(0.5-0.12)*2*6.1*17=1.58KN
1.5m高女儿墙自重:
1.5*6.6*0.24*7.5=17.82KN
1.5*0.02*2*6.6*17=6.732KN
联系梁传来的屋面自重:
G:
0.5*(6.6+1.8)*2.4*5.41=54.52KN
D:
0.5*6.6*0.5*6.6*5.41=58.9KN
顶层边节点集中荷载
103.52KN
107.9KN
中柱联系梁自重:
1.58KN
联系梁传来屋面自重:
F:
0.5*(6.6+6.6-4.8)*4.8/2*5.409=54.52KN
6.6*1.2*5.409=42.84KN
E:
0.5*6.6*0.5*6.6*5.409=58.9KN
顶层中节点集中荷载:
121.81KN
126.19KN
楼面框架节点集中荷载标准值:
22.87KN
粉刷:
1.58KN
边墙体自重:
0.24*(6.1*3.1-4.8*2.1)*(8+0.68)=16.5KN
窗自重:
4.8*2.1*0.45=4.54KN
框架柱自重:
0.5*0.5*3.6*25=22.5KN
2.15KN
联系梁传来楼面自重:
G:
0.5*(6.6+1.8)*2.4*3.84=38.71KN
D:
0.5*6.6*0.5*6.6*3.84=41.82KN
中间层边节点集中荷载:
108.85KN
111.96KN
中柱联系梁自重:
内墙纵自重:
21.17+4.8=25.97KN
门重:
0.4*2.4*2=1.92KN
1.25KN
0.5*(6.6+1.8)*4.8/2*3.84=33.7KN
6.6*1.2*3.84=30.4KN
6.6*1.2*3.84=30.41KN
中间层节点集中荷载:
140.19KN
E:
148.32KN
荷载分布如下图:
楼面活荷载计算:
上人屋面:
2.0KN/M
P5DE=2.0*6.6=13.2KN/M
P5FG=2.0*4.8=9.6KN/M
P5D=6.6/2*6.6/2*2.0=21.78KN
P5G=0.5*(6.6+1.8)*2.4*2.0=20.16KN
P5E=21.78+6.6*1.2*2.0=37.62KN
P5F=20.16+6.6*1.2*2.0=36KN
中间层
P5DE=13.2KN/M
P5FG=9.6KN/M
P5D=(6.6/2)2*2.0=21.78KN
P5G=20.16KN
P5E=21.78+6.6*1.2*2.5=41.58KN
P5F=20.16+6.6*1.2*2.5=39.96KN
活荷载下的计算简图:
荷载计算借用力学求解器,手算用弯矩二次分配法,固端弯矩取用时把三角形荷载转为
均布荷载,这里借用《结构静力计算手册》进行叠加,手算时,得到支座处弯矩后,(手算电算弯矩相差最大约10多,这里以电算结果为准)再把梁柱分别当成简支梁加上弯矩,运用实际的荷载分布,由受力平衡,得剪力,和跨中弯矩。
而梁的剪力就是产生于柱的轴力,中柱的轴力是两边的梁剪力的叠加。
电算结果如下:
恒载弯矩图
恒载剪力图
恒载轴力图
由于框架结构合理的破坏形式是梁端出现塑性铰,考虑到钢筋混凝土结构具有塑
性内力重分布的性质,在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩,进行调幅(调幅系数取
0.85),以减少负弯矩钢筋的拥挤现象,便利于浇捣
。
以五层的GF跨为例,说明调幅方法。
MA=-30.42*0.80=-24.34KN*M,MB=-32.29*0.80=-25.83KN*M,
由简支梁产生的跨中弯矩为30.23KN*M,
由梁端弯矩产生的跨中弯矩是0.2*(24.34+25.83)*10/8/2=6.27
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