办公楼毕业设计计算书.docx
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办公楼毕业设计计算书
1绪论
1.1工程概况
此工程建于江西省南昌市(某企业4妨、公楼建筑结构设计),工程采用框架结构,建筑抗震设防类别丙类,设计使用年限50年,耐火等级为二级,抗震设防烈度6度,地震分组
为第二组,类建筑场地;基本雪压0.3kN/m2;基本风压0.45kN/m2,地面粗糙程度为B类;
地基允许承载力为fak=80kPa。
1.2设计内容与方法
1.2.1建筑设计
1.建筑方案设计
根据房屋建筑学、民用建筑设计通则、民用建筑设计防火规范等相关知识进行建筑方案设计,针对工程的使用性质作出具体的设计。
功能分区要细致合理、符合规范,使建筑物发挥出其应有的功能。
2.建筑施工图
运用CAD天正进行绘图,绘出建筑的平、立、剖等图。
1.2.2结构设计
1.结构设计内容
(1)结构类型的选择,包括结构的布置及柱网尺寸。
(2)估算结构的梁、板、柱的截面尺寸以及材料等级。
(3)荷载计算:
竖向荷载,水平荷载,包括框架柱侧移刚度计算。
(4)内力计算包括恒载,活载,风荷载,以及地震荷载。
(5)内力组合包括恒荷载,活荷载,风荷载以及地震荷载。
(6)框架梁、柱正截面设计斜截面设计。
(7)板的配筋计算。
(8)楼梯设计,包括楼梯板,平台板,梯梁等设计。
(9)基础的截面尺寸确定,承载力验算,冲切验算,配筋计算。
2.结构设计方法
(1)荷载计算:
荷载计算包括竖向荷载与水平荷载计算,竖向荷载包括恒荷载与活荷载;水平荷载包括水平风荷载和水平地震作用。
(2)水平荷载作用下的框架结构内力计算:
水平荷载作用下的框架结构的位移及内力可采用D值法计算。
(3)竖向荷载作用下的框架结构内力计算:
一般取一棉框架单元,按平面计算简图进行内力分析。
(4)内力计算。
(5)通过内力组合求得梁、柱构件各控制截面的最不利内力设计值并进行必要的调整后,即可对其进行截面配筋计算和采取构造措施。
(6)基础设计:
根据上部荷载及与建筑物有关条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件、场地环境条件等来确定基础的类型以及基础埋漆。
首先要确定基础底面尺寸,按地基持力层承载力和地基软弱层承载力进行验算。
应用地基计算模型计算,然后进行各项配筋计算。
(7)按照制图标准绘制结构施工图
2建筑设计
2.1建筑构造做法
防水层
20mnff1:
3水泥砂浆找平层
150mnff水泥蛭石保温层
120厚钢筋混凝土板
V型轻钢龙骨吊顶
地砖地面
120厚钢筋混凝土板
V型轻钢龙骨吊顶
内墙体为200mnff的加气混凝土,墙面两侧各20mm?
水泥砂浆抹灰。
外墙体为200mnff的烧结多孔砖,墙面两侧各20mmB水泥砂浆抹灰。
2.1.5女儿墙做法
女儿墙墙体为200mnff的烧结多孔砖,墙面两侧各20mm?
水泥砂浆抹灰。
2.2其他建筑设计
其他建筑详见建筑施工图。
3结构设计
3.1设计依据
3.1.1国家标准
(1)国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2012)
(2)国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2010)
(3)国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
(4)国家标准.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)
(5)国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)
3.1.2地质勘察报告
建筑场地较平坦,地基土承载力特征值fak=80kPa,场地为类
3.1.3结构设计参数
结构计算参数表3-1
技术指标
技术条件
取值依据
设计使用年限
50年
抗震设防烈度
6度
建筑抗震设防类别
丙类
设计基本地震加速度
0.05g
设计地震分组
第二组
房屋抗震等级
四级抗震
混凝土环境类别
一类
3.2荷载取值
风、雪荷载取值表3-2
荷载类型
取值(kN/m2)
取值依据
基本风压
0.45
基本雪压
0.3
3.3结构计算原则和方法
3.3.1手算
采用简化方法选取横向一棉框架计算结构内力和位移
3.3.2电算
1.软件名称:
PKPM
2.版本:
2010
3.编制单位:
中国建筑科学研究院PKPMCAU程部
4.结构布置
4.1结构布置方案构件尺寸
4.1.1结构承重方案选择
根据建筑功能要求以及建筑施工布置图,本工程确定采用框架方案,框架梁、柱布置
如图2.1所示。
4-1结构布置图
4.1.2梁截面尺寸估算
1.横向框架梁
AB跨梁:
l07300mmh(1/8~1/12)l0912.5mm~608.33mm取h550mm
b(h/2~h/3)275mm~183.33mm取b250mm
BC跨梁:
l02400mmh(1/8~1/12)l0300mm~200m澳h400mm
b(h/2~h/3)200mm~133.33mm取b250mm
CD跨梁:
l07300mmh(1/8~1/12)l0912.5mm~608.33mm取h550mm
b(h/2~h/3)275mm~183.33mm取b250mm
2纵向框架梁
l04500mmh(1/8~1/12)l0562.5mm~375mm取h400mm
b(h/2~h/3)200mm~133.33mm取b250mm
4.1.3柱截面尺寸估算
按轴压比要求初估框架柱截面尺寸,以B柱(C30混凝土)为例。
NGqsn121.2X14X21.83X4X1.05X1.1X1=1694kN
N1694X1000
ACbchc09*143=131623.93mm=362.8mm362.8mm
肉一一框架柱的轴压比一级抗震0.65;二级抗震0.75;三级抗震0.85;
四级抗震0.9
Ac——框架柱的截面面积
fc——柱混凝土抗压强度设计值
N——柱轴向压力设计值
YG——竖向荷载分项系数
q——每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14kN/m2
S柱一层的受荷面积
n——柱荷载楼层数
a——考虑水平力产生的附加系数,四级抗震时a1=1.05,三…级抗震时
a1=1.05~1.15
a2边角柱轴向力增大系数,边柱a2=1.1,角柱a2=1.2
6——柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8
柱子截面尺寸表4-1
柱
号
N(kN
)
un
fc(mm
2)
Ac(mm2)
bc(mm2
)
hc(mm2
)
bc(mm2)xhc(m
m2)
A柱
1391
0.9
14.3
108080.
8
328.8
328.8
400X400
B柱
1694
0.9
14.3
131623.
9
362.8
362.8
400X400
C柱
1694
0.9
14.3
131623.
9
362.8
362.8
400X400
D柱
1391
0.9
14.3
108080.
8
328.8
328.8
400X400
4.1.3板厚度确定
根据现行〈〈混凝土结构设计规范GB50010-2010》板的跨厚比:
钢筋混凝土单向板不大
于30,双向板不大于40,综合考虑取屋面板厚为100mm楼面板厚为100mm
4.2确定结构计算简图
三个假设:
(1)平面结构假设:
认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧结构承担,垂直于该方
向的抗侧力结构不受力;
(2)板在自身平面内在水平荷载作用下,框架之间不产生相对位移;
(3)考虑水平荷载作用下的扭转作用;
根据结构平面布置图以第④轴作为计算单元如图4-2所示。
4.2.1水平框架结构计算简图
图4-2水平框架计算简图
4.2.2垂直框架结构计算简图
图4-3垂直框架计算简图(底层柱高从基础顶面算起)
基础埋深1.5m,基础假设高度0.5m
4.3梁、柱惯性矩、线刚度计算
ho
构件惯性矩公式:
1竺,其中平行于弯矩平面的截面宽度定义为
AB夸梁:
Ib=
BCM梁:
Ib=
bh3=0.25X0.553/12=0.00347m12
bh3=0.25X0.43/12=0.00133吊12
CD夸梁:
柱:
Ic
Ib=夸=0.25X0.553/12=0.00347m4
12
粉=0.4X0.43/12=0.00213冷12
4.3.2梁、柱线刚度计算
中框架梁取I=2Ib,线刚度计算公式iEI/lo梁混凝土等级为C30,弹性模量AkPa,柱混凝土等级为C30,弹性模量EC=kPa。
AB^梁:
ib=EbIb/l=kNm
BCM梁:
ib=EbIb/l=kN・m
C寤梁:
ib=EbIb/l=kNm
2~4层柱:
ic=EcIc/l=kN・m
1层柱:
ic=EcIc/l=kN・m
5.荷载计算
荷载计算
图4-4框架线刚度图(kN-m)
防水层
5.1恒载标准值计算
恒载标准值
屋面面荷载计算
0.4kN/m2
20mnff1:
3水泥砂浆找平层
0.02X20=0.4kN/m2
150mnff水泥蛭石保温层
0.15X5=0.75kN/m2
120厚钢筋混凝土板
0.12X25=3kN/m2
V型轻钢龙骨吊顶
0.25kN/m2
屋面荷载合计
4.8kN/m2
屋面框架梁线荷载计算
AB跨梁自重
0.25X0.55X25=3.4375kN/m
AB跨梁抹灰
2X(0.55-0.1)X0.02X20=0.36kN/
合计
3.7975kN/m
BC跨梁自重
BC跨梁抹灰
合计
0.55kN/m2
0.12X25=3kN/m2
0.25kN/m2
3.8kN/m2
0.25X0.55X25=3.4375kN/m
2X(0.55-0.1)X0.02X20=0.36kN/m
(3.6-0.55)X0.2X7.5=4.575kN/m
2X(3.6-0.55X0.02X20=3.16kN/m
0.25X0.4X25=2.5kN/m(2X(0.4-0.1)+0.25)X0.02X20=0.34kN/m2.84kN/m
CD跨梁自重0.25X0.55X25=3.4375kN/m
CD跨梁抹灰2X(0.55-0.1)X0.02X20=0.36kN/
m
合计3.7975kN/m
gab=gcd=4.8x4.5=21.6kN/m
gbc=2.4X4.8=11.52kN/m
恒载标准值
楼面面荷载计算
地砖地面
120厚钢筋混凝土板
V型轻钢龙骨吊顶
楼面荷载合计
楼面框架梁线荷载计算
AB夸梁自重
AB夸梁抹灰
AB夸梁上墙自重
AB夸梁上墙面抹灰
合计
11.5325kN/m
BC夸梁自重
0.25X0.4X25=2.5kN/m
BC夸梁抹灰
(2X(0.4-0.1)+0.25)X0.02X20=0.34kN/m
合计
2.84kN/m
CD夸梁自重
0.25X0.55X25=3.4375kN/m
CD夸梁抹灰
2X(0.55-0.1)X0.02X20=0.36kN/m
CD夸梁上墙自重
2X(3.6-
0.55X0.02X20=3.16kN/m
CD夸梁上墙面抹灰
2X(3.6-
0.55X0.02X20=3.16kN/m
合计
11.5325kN/m
楼面线荷载
gab=gcd=3.8x4.5=17.1kN/m
gbc=2.4X3.8=9.72kN/m
节点集中恒载标准值
A、D轴顶层节点集中恒载
连系梁自重
(4.5+4.5)/2
X0.25X0.4X25=11.25kN
连系梁抹灰
2X(0.4-0.1)X(4.5+4.5)/2X0.02X20=
1.08kN
0.6m女儿墙自重
(4.5+4.5)/2X0.2X0.6X16=8.64kN
女儿墙抹灰
2X(4.5+4.5)/2X0.6X0.02X20=2.16kN
连系梁传来屋面自重
2.25X2.25X4.8/2=12.15kN
连系梁传来屋面自重
2.25X2.25X4.8/2=12.15kN
合计
47.43kN
B、C轴顶层节点集中恒载
连系梁自重
连系梁抹灰
连系梁传来屋面自重
连系梁传来屋面自重
连系梁传来屋面自重
连系梁传来屋面自重
合计
恒载标准值
A、D轴顶层节点集中恒载
连系梁自重
连系梁抹灰
窗自重
墙自重
墙抹灰
连系梁传来屋面自重
连系梁传来屋面自重
合计
(4.5+4.5)/2X0.25X0.4X25=11.25kN
2X(0.4-0.1)X(4.5+4.5)/2X0.02X20=
1.08kN
2.25X2.25X4.8/2=12.15kN
2.25X2.25X4.8/2=12.15kN
(4.5-1.2)X1.2X4.8/2=9.504kN
(4.5-1.2)X1.2X4.8/2=9.504kN
55.638kN
(4.5+4.5)/2X0.25X0.4X25=11.25kN
2X(0.4-0.1)X(4.5+4.5)/2X0.02X20=
1.08kN
2X2.1X2X0.45/2=1.89kN
((4.5+4.5)X(3.6-0.4)-8.4)X0.2X16/
2=32.64kN
((4.5+4.5)X(3.6-0.4)-8.4)X0.02X20
=8.16kN
2.25X2.25X3.8/2=9.619kN
2.25X2.25X3.8/2=9.619kN
74.258kN
B、C轴顶层节点集中恒载
连系梁自重(4.5+4.5)/2X0.25X0.4X25=11.25kN
连系梁抹灰2X(0.4-0.1)X(4.5+4.5)/2X0.02X20=
1.08kN
门自重2X1X2.1X0.45/2=0.945kN
墙自重((4.5+4.5)X(3.6-0.4)-4.2)X0.2X7.5
墙抹灰
/2=32.64kN
((4.5+4.5)X(3.6-0.4)-4.2)X0.02X20
连系梁传来屋面自重
=8.16kN
2.25X2.25X3.8/2=9.619kN
连系梁传来屋面自重
2.25X2.25X3.8/2=9.619kN
连系梁传来屋面自重
连系梁传来屋面自重
合计
(4.5-1.2)X1.2X3.8/2=7.524kN
(4.5-1.2)X1.2X3.8/2=7.524kN
88.361kN
图5-2恒载作用下结构计算简图
5.2活载标准值计算
5.2.1屋面框架梁线活载标准值
根据屋面的使用功能查询〈〈建筑结构荷载规范GB50009-2012〉5.1.1,得出屋面均布活
载见图5-3活载作用下的结构计算简图。
(注:
板传递给框架梁的梯形荷载或三角形荷载为
板面荷载与板的短方向长度的乘积的一半。
)
5.2.2楼面框架梁线活载标准值
根据楼面的使用功能查询〈〈建筑结构荷载规范GB50009-2012〉5.1.1,得出楼面均布活
载见图5-3活载作用下的结构计算简图
5.2.3屋面框架节点集中活载标准值
5.2.3屋面框架节点集中活载标准值
A、D顶层节点集中活载
屋面传递活载
屋面传递活载
合计
B、C顶层节点集中活载
屋面传递活载
屋面传递活载
屋面传递活载
屋面传递活载
合计
A、D标准层节点集中活载
屋面传递活载
屋面传递活载
合计
B、C标准层节点集中活载
屋面传递活载
屋面传递活载
屋面传递活载
屋面传递活载
合计
2.25X2.25X0.5/2=1.266kN
2.25X2.25X0.5/2=1.266kN
2.532kN
2.25X2.25X0.5/2=1.266kN
2.25X2.25X0.5/2=1.266kN
(4.5-1.2)X1.2X0.5/2=0.99kN
(4.5-1.2)X1.2X0.5/2=0.99kN
4.512kN
2.25X2.25X2/2=5.063kN
2.25X2.25X2/2=5.063kN
10.126kN
2.25X2.25X2/2=5.063kN
2.25X2.25X2/2=5.063kN
(4.5-1.2)X1.2X2.5/2=4.95kN
(4.5-1.2)X1.2X2.5/2=4.95kN
20.026kN
图5-3活载作用下结构计算简图
5.3风荷载标准值计算
5.3.1风荷载标准值
为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁等处的等效
集中荷载替代。
作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值计算公式为:
Wkzsz0Shj)B/2
3O——基本风压;
也一一风压高度变化系数;
版一一风荷载体型系数,根据建筑物的体型查得^=1.3;
&——风阵系数,因为建筑物高H=14.4m<30m,所以"=1.0;
hi——下层柱高,对底层为底层层高与室内外高差之和。
hj——上层柱高,对顶层为女儿墙的2倍;
B——迎风面宽度。
计算过程见下表:
风荷载计算表5-1
层次
h
[1Z
Fz
[1S
30
hi
hj
wk
4
14.7
1.122
1.0
0
1.30
0.45
3.6
1.2
7.09
3
11.1
1.029
1.0
0
1.30
0.45
3.6
3.6
9.75
2
7.5
1.000
1.0
0
1.30
0.45
3.6
3.6
9.48
1
3.9
1.000
1.0
0
1.30
0.45
3.9
3.6
9.87
图5-4框架受风荷载作用图(kN)
5.3.2侧移刚度D
框架柱侧移刚度D。
*,式中。
为柱子刚度修正系数,按下表采用ic为柱线刚度,h为柱高度。
楼
层
边柱
中柱
类
别
般
层
底
层
4~2层A轴柱侧移刚度D值计算:
4~2层B轴柱侧移刚度D值计算:
4~2层C轴柱侧移刚度D值计算:
4~2层D轴柱侧移刚度D值计算:
1层A轴柱侧移刚度D值计算:
1层B轴柱侧移刚度D值计算:
1层C轴柱侧移刚度D值计算:
1层D轴柱侧移刚度D值计算:
5.3.3风荷载作用下框架侧移计算
水平荷载作用下的层间侧移可按下式计算
V——第i层的总剪力;
2Di——第i层所有柱的抗侧移刚度之和;
Aui——第i层的层间侧移;
框架在风荷载作用下侧移的计算见表5-2
风荷载作用下的位移验算表5-2
层次
层局(m)
wk(kN)
V(kN)
ED/(kN/m)
△ui(mm)
△ui/hi
4
3.6
7.09
7.09
35555
0.199
1/18090
3
3.6
9.75
16.84
35555
0.474
1/7595
2
3.6
9.48
26.32
35555
0.74
1/4865
1
4.6
9.87
36.19
18873.06
1.918
1/2398
侧移验算:
层间侧移最大值:
1/2398v1/550(满足要求)
6.内力计算
内力计算弯矩、剪力以顺时针转动为正,逆时针为负,轴力受压为正,受拉为正,弯矩单位均为kN•门剪力轴力单位均为kN。
6.1恒荷载作用下的内力计算
在竖向荷载作用下较规则的框架产生的侧向位移很小,可忽略不计。
框架的内力采用无侧移的弯矩分配法进行简化计算。
具体方法是对整体框架按照结构力学的一般方法,计算出各节点的弯矩分配系数、计算各节点的不平衡弯矩,然用进行分配、传递,在工程设
计中,每节点只分配两至三次即可满足精度要求。
相交于同一点的多个杆件中的某一杆件,其在该节点的弯矩分配系数的计算过程为:
1.确定各杆件在该节点的转动刚度
2.计算弯矩分配系数h
A4节点弯矩分配系数
下柱:
广
S4X17777.5
一==0.384
ES4X(17777.5+28488.49)
=0.616
S_4X28488.49
ESi=4X(17777.5+28488.49)
B4节点弯矩分配系数
左梁:
S4X28488.49
==0358
“工S4X(28488.49+17777.5+33332.5)
下柱:
S4X17777.5
"二ES=4X(28488.49+17777.5+33332.5)=0.223
右梁:
S4X33332.5
==0419
声ES4X(28488.49+17777.5+33332.5)
C4节点弯矩分配系数
左梁:
S4X33332.5
==0.419
诉工S4X(33332.5+17777.5+28488.49)
下柱:
S4X17777.5
n=一==0.223
诉工S4X(33332.5+17777.5+28488.49)
右梁:
__S4X28488.49
“二如S=4X(33332.5+17777.5+28488.49)=0.358
D4节点弯矩分配系数
左梁:
S4X28488.49
"二…==0616
"工S4X(28488.49+17777.5)
下柱:
S4X17777.5
“二ES=4X(28488.49+17777.5)一。
384
A3节点弯矩分配系数
上柱:
S4X17777.5
"二…==0278
"工S4X(17777.5+17777.5+28488.49)
下柱:
S4X17777.5
u==一一一=0.278
以工S4X(17777.5+17777.5+28488.49)
右梁:
S4X28488.49
u二—==0.445
*E
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