某中学办公楼建筑结构计算书结构设计.docx
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某中学办公楼建筑结构计算书结构设计
某中学办公楼建筑结构计算书结构设计
1设计资料
(
钢筋:
梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335,板中钢筋和箍筋采用HPB235;基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外,其余钢筋采用HRB335。
混凝土:
采用C30混凝土;
墙体:
采用加气混凝土砌块,重度=5.5kN/m3;
窗:
铝合金窗,=0.35kN/m3;
(8)墙体厚度:
医务室和卫生间的隔墙厚150mm,其余墙厚为250mm。
结构平面布置图如图1所示。
KL-1(6)250X600
500X
KL-1(6)250X600
500X500
500X500
500X500
500X500
500X500
500X500
500X
500X
■■■/KZ-2
500X500
KZ-2'
500X500
KZ-4500X500
KZ-3500X500
KZ-4500X500
KZ-4
500X500
KZ-2
500X5
500X500
Kz-3
500X500
KZ-100X500
1—
10
KZ-2II
500X500|0
KZ-4
500X500
IJ
KL-1(6)250X600
KZ-4
500X500
500X500
KZ-4
500X500
Kz-2500X500
KZ-2500X50C
KL-1(6)250X600
KZ-1
500X500
KZ-1
500X50
图1结构平面布置图
2梁、柱截面尺寸估算
2.1梁截面尺寸估算
框架梁截面高度h吩〜存,截面宽度b=(3〜»,本结构中取:
b=250mm
b=250mm
b=250mm
b=250mm
h=600mm
h=500mm
h=400mm
h=500mm
纵向框架梁:
横向AB、CD跨框架梁:
横向BC跨框架梁:
次梁:
2.2柱截面尺寸估算
框架柱的截面尺寸b°=存£Hi,n=1:
2bc,Hi为第i层层高。
本结构中层高
为3.6m,故bc=(200~300)mm。
框架柱截面尺寸还应根据公式
AcN估算。
式中:
N=1.1:
1.2Nv,Nv二负荷
Hn」fc
面积x(12~14)kN/mX层数,
UN1为轴压比,可根据规范查出。
仅估算底层柱。
本结构中,边柱和中柱负荷面积分别为(7.23)m2,(7.24.35)m2,层数为5层;该框架结构抗震设防烈度为七度,建筑高度18.45m<30m,因此为三级抗震,
其轴压比限值林1=0.9。
2
C30混凝土,fc=16.7N/mm
1.2
2
=140980mm
7.23145103
0.914.3
1.2
2
二204420mm
7.24.35145103
0.9^14.3
取柱截面为正方形,则边柱、中柱截面分别为375mm375mm,452mm452mm,
考虑到施工、计算简便以及安全因素,各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500mm500mm。
3框架计算简图及梁柱线刚度
3.1确定框架计算简图(KJ-4)
框架的计算单元如图1所示,选取④轴线上的一榀框架进行计算,其余框架可参照此框架进行配筋。
假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。
由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。
底层柱高从基础顶面算至二层楼面,基础顶面至室外地面的高度为0.5m,室内外高差为0.45m,因此基顶标高为-0.95m,二层楼面
标高为3.6m,故底层框架柱高为4.55m,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为3.6m。
由此可绘出框架的计算简图,如图2所示。
3.2梁柱线刚度计算
对于现浇楼板,中框架梁取I=2I0,I01bh3,i=旦1。
12l
各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表1和表2
由于该榀框架结构对称,因此只需计算半边结构。
表1梁线刚度ib的计算
构件
Ec
bxh
10
L
1.5Ecl°/L
2ECI0/L
(N/mm2)
(mmXmm)
(mm4)
(mm)
(NXmm)
(NXmm)
边框架梁AB
3.0X104
250X500
2.6042X109
6000
1.9532X1010
2.6042X1010
中框架梁BC
3.0X104
250X400
1.3333X109
2700
2.2222X1010
2.9630X1010
层
Ec
(N/mm2)
bS(mmXmm)
I0
(mm4)
h
(mm)
Ecl°/h(NXmm)
1
4
3.0X10
500X500
5.2083X109
4550
3.4341X1010
2~5
4
3.0X10
550X500
5.2083X109
3600
4.3403X1010
表2柱线刚度ic的计算
令i25层柱T.0,则其余各杆件的相对线刚度
为:
10
2.6042勺0ccc
Iabcd梁10-0.60,
4.3403勺0
10
2.9630汉10…
Ibc梁10=0.68,
4.3403汇10
3.43411010
4.34031010
=0.79
框架结构的相对线刚度如图2所示
4荷载计算
0.6
0.68
0.68
0.68
0.68
0.68
0.79
0.79
图2计算简图
0.79
0.79
4.1恒荷载标准值计算
4.1.1屋面
高聚物改性沥青卷材防水屋面
结构层:
120厚现浇钢筋混凝土板
2.20kN/m2
0.12X25=3kN/m2
抹灰层:
粉刷石膏砂浆
合计
4.1.2各层楼面
陶瓷地砖楼面
结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板
抹灰层粉刷石膏砂浆
合计
4.1.3梁自重
(1)bh=250mm600mm
梁自重
抹灰层:
粉刷石膏砂浆
合计
(2)bh=250mm500mm
梁自重
抹灰层:
粉刷石膏砂浆
合计
(3)bh=250mm400mm
梁自重
抹灰层:
粉刷石膏砂浆
合计
(4)基础梁250mm400mm
梁自重
4.1.4柱自重
bh=450mm450mm
柱自重
抹灰层:
粉刷石膏砂浆
合计
4.1.5外纵墙自重
(1)标准层
0.15kN/m2
5.35kN/m2
0.70kN/m2
0.12X25=3kN/m2
2
0.15kN/m2
3.85kN/m2
25X0.25X(0.6-0.12)=3kN/m
0.15X〔(0.6-0.12)X2+0.25〕=0.18kN/m
3.18kN/m
25X0.25X(0.5-0.12)=2.38kN/m
0.15X〔(0.5-0.12)X2+0.25〕=0.15kN/m
2.53kN/m
25X0.25X(0.4-0.12)=1.75kN/m
0.15X〔(0.4-0.12)X2+0.25〕=0.12kN/m
1.87kN/m
25X0.25X0.4=2.5kN/m
25X0.5X0.5=6.25kN/m
0.15X0.5X4=0.3kN/m
6.55kN/m
纵墙在计算单元内相当于高度为7.5驚甞2.12.1Jam的墙,铝合
金窗在计算单元内相当于高度为年册”2m的窗。
纵墙
铝合金窗
水刷石外墙面
1.68X0.25X5.5=2.31kN/m
1.32X0.35=0.46kN/m
1.68X0.5=0.84kN/m
粉刷石膏砂浆内墙面
1.68X0.15=0.25kN/m
合计
3.86kN/m
(2)底层
纵墙在计算单元内相当于高度为
7_°5必―彳1彳122.23m的
7.2-0.5
墙,铝合金窗在计算单元内相当于高度为纵墙
铝合金窗
水刷石外墙面
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
4.1.6内纵墙自重
(1)标准层
纵墙
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
(2)底层
纵墙
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
1.32m的窗。
2.23X0.25X5.5=3.07kN/m
1.32X0.35=0.84kN/m
2.23X0.5=1.12kN/m
1.68X0.15=0.25kN/m
4.90kN/m
(3.6-0.6)X0.25X5.5kN/m(3.6-0.6)X0.15X2=0.90kN/m5.03kN/m
(4.55-0.6-0.4)X0.25X5.5=4.88kN/m(3.6-0.6)X0.15X2=0.90kN/m5.78kN/m
(1)标准层
横墙
水刷石外墙面
4.1.7外横墙自重
(3.6-0.5)X0.25X5.5=4.26kN/m
(3.6-0.5)X0.5=1.55kN/m
宁01“38m的墙,铝合金
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
(1)标准层
横墙
水刷石外墙面
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
4.1.8内横墙自重
(1)标准层
横墙
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
(2)底层
横墙
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
4.1.9走廊尽头墙
(2)底层
纵墙在计算单元内相当于高度为空
(3.6-0.5)X0.15=0.47kN/m
6.28kN/m(4.55-0.5-0.4)X0.25X5.5=5.02kN/m
(3.6+0.45-0.5)X0.5=1.78kN/m
(3.6-0.5)X0.15=0.47kN/m
7.27kN/m
(3.6-0.5)X0.25X5.5=4.26kN/m
(3.6-0.5)X0.15X2=0.93kN/m
5.19kN/m
(4.55-0.5-0.4)X0.25X5.5=5.02kN/m
(3.6-0.5)X0.15X2=0.93kN/m
5.95kN/m
1.38X0.25X5.5=1.90kN/m
1.72X0.35=0.60kN/m
1.38X0.5=0.69kN/m
1.38X0.15=0.21kN/m
3.40kN/m
窗在计算单元内相当于高度为1.82.1-1.72m的窗。
2.7-0.5
走廊尽头墙
铝合金窗
水刷石外墙面
粉刷石膏砂浆内墙面
合计
(2)底层
纵墙在计算单元内相当于高度为心54;57U1.82.1“93m的墙,
铝合金在计算单元内相当于高度为1.72m的窗。
走廊尽头墙
铝合金窗
水刷石外墙面
粉刷石膏砂浆内墙面合计
4.1.10女儿墙自重
1.93X0.25X5.5=4.13kN/m1.72X0.35=0.60kN/m
1.93X0.5=0.97kN/m
1.38X0.15=0.21kN/m
4.43kN/m
做法:
100mm混凝土压顶,1200mm加气混凝土
墙
压顶的混凝土
水刷石外墙面合计
4.2活荷载标准值计算
0.5X0.25X5.5=0.69kN/m
0.1X0.25X25=0.63kN/m
(0.6X2+0.25)X0.5=0.73kN/m
2.05kN/m
4.2.1屋面和楼面活荷载标准值
不上人屋面0.5kN/m2
房间2.0kN/m2
走廊2.0kN/m2
4.2.2雪荷载标准值
2
£=1.0X0.40kN/m
屋面活荷载和雪荷载不同时考虑,两者中取大值。
4.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图
A~B轴间梁上板的
loy/lox=6000/3600=1.67:
:
:
2,按双向板进行计算,长
边支承梁上荷载呈梯形分布,短边支承梁上荷载呈三
角形分布;B~C轴间梁上板的
lcy/lcx=7200/2700=2.672,按单向板进行计算,荷
载平均分给两长边的支承梁。
本结构楼面荷载的传递
示意图见图3。
板传至梁上的三角形荷载等效为均布荷载q^5q;梯形荷载等效为均布荷载8
23a182323
5=1-2:
川二q,0.3,1-2:
:
=1-20.30.3=0.847,q,=0.847q。
l6
4.3.1A〜B轴间框架梁
屋面板传给梁(即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载):
恒荷载:
5.35X1.8X0.847X2=16.31kN/m
活荷载:
0.5X1.8X0.847X2=1.52kN/m
楼面板传给梁(即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载):
恒荷载:
3.85X1.8X0.847X2=11.74kN/m
活何载:
2.0X1.8X0.847X2=6.10kN/m
A~B轴间框架梁均布荷载为:
屋面梁
恒荷载-梁自重+板传恒荷载=2.53+16.31=18.84kN/m
活何载=板传活何载=6.6kN/m
楼面梁
恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=2.53+5.19+11.74=19.46kN/m
活何载=板传活何载=6.10kN/m
4.3.2B〜C轴间框架梁
B~C轴间框架梁均布荷载为:
屋面梁、楼面梁恒荷载=梁自重=1.87kN/m
活荷载=0
4.3.3A轴柱纵向集中荷载的计算
屋面板三角形荷载等效为均布荷载:
5
恒荷载:
5.35X1.8X=6.02kN/m
8
5
活荷载:
0.5X1.8X—=0.56kN/m
8
楼面板三角形荷载等效为均布荷载:
5
恒荷载:
3.85X1.8X—=4.33kN/m
8
活荷载:
2.0X1.8X5=2.25kN/m
8
16.316
顶层柱恒荷载=女儿墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载
=2.05X7.2+3.18X(7.2-0.5)+6.02X(7.2-0.5)+
=132.92kN
顶层柱活荷载=板传活荷载
=3.18X(7.2-0.5)=8.31kN
标准层柱恒荷载二外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载
=3.86X(7.2-0.5)+3.18X(7.2-0.5)+4.33X(7.2-0.5)
44
4
=118.99kN
标准层柱活荷载=板传活荷载
610汇6
=2.25X(7.2-0.5)+62
4
=33.38kN
基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重
=4.90X(7.2-0.5)+2.5X(7.2-0.5)=49.58kN
4.3.4B轴柱纵向集中荷载的计算
走廊屋面板均布荷载:
恒荷载:
5.35X1.35=7.22kN/m
活荷载:
0.5X1.35=0.68kN/m
走廊楼面板均布荷载:
恒荷载:
3.85X1.35=5.20kN/m
活荷载:
2.0X1.35=3.38kN/m
顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载
=3.18X(7.2-0.5)+6.02X(7.2-0.5)+16.3162+7.22X(7.2-0.5)
+2^2
4
=166.53kN
顶层柱活荷载=板传活荷载
=0.56X(7.2-0.5)
4
=12.87kN
标准层柱恒荷载二内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载
=5.03X(7.2-0.5)
+3.18X(7.2-0.5)+4.33X(7.2-0.5)
+5.20X(7.2-0.5)
=161.67kN
标准层柱活荷载=板传活荷载
=2.25X(7.2-0.5)
+6.1062+3.38X(7.2-0.5)
=56.03kN
基础顶面恒荷载=底面内纵墙自重+基础梁自重
=5.78X(7.2-0.5)
+2.5X(7.2-0.5)
=55.48kN
132.92
166.53
(8.31)
(12.87)
18.84.
1.87|
(1.52)
(0)
166.53
(12.87)
18.84
132.92
(8.31)
(1.52)
G=23.58
G=23.58
G=23.58
G=23.58
118.99
(33.38)
161.67{侔
(56.03)
161.67
(56.03)
|[”118.99
(33.38)
19.46
(6.10)
1.87
(0)
19.46
(6.10)
G=23.58
G=23.58
118.99彳
4托161.67-
■175I科
(33.38)
(56.03)
19.46
1.87
G=23.58
G=23.58
161.67
(6.10)
(0)
19.46
118.99
(33.38)
49.58
(6.10)
G=23.58
G=23.58
161.67■
■1?
&L4
(56.03)
1
19.46
1.871
G=23.58
G=23.58
118.99
(33.38)
161.67
(56.03)
12^(118.99
(33.38)
(6.10)
(0)
G=23.58
19.46
(6.10)
G=23.58
161.67■
IJ2?
(56.03)
19.46
1.87
G=23.58
G=23.58
118.99
(33.38)
G=29.80
(6.10)
G=29.80
55.48■口5
(0)
161.67
(56.03)
118.99
(33.38)
G=29.80
55.48
19.46
(6.10)
G=29.80
•:
引49.58
'-V
A'
■n
图4恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图
3.括号外数值表
注:
1.图中集中力的单位为kN,均布力的单位为kN/m;2.图中数值均为标准值;
示恒荷载,括号内数值表示活荷载。
框架在恒荷载和活荷载作用下受荷图如图4所示,竖向荷载与柱轴心有偏心,偏心距
均为125mm。
4.4风荷载标准值计算
为简化计算,将计算单元范围内外墙面的风荷载化为等量的作用于楼面的集中风荷载,计算公式为:
飞二―dhhj)B/2
2
式中:
氏一基本风压,为0.45kN/m
叮一风压高度变化系数,地面粗糙度为C类
—风荷载体形系数,匕=0.8-(-0.5)=1.3(迎风面、背风面叠加)
•—风振系数,因房屋高度小于30m,所以'z=1.0
hi—下层柱高
hj—上层柱高,对于顶层为女儿墙高2倍
B—计算单元迎风面宽度,B=7.2m
计算过程见表3。
表3各层楼面处集中风荷载标准值
离地高度(m)
z
Pz
h(m)
hj(m)
钺(kN)
18.45
0.809
1.0
1.3
3.6
1.2
8.18
14.85
0.74
1.0
1.3
3.6
3.6
11.22
11.25
0.74
1.0
1.3
3.6
3.6
11.22
7.65
0.74
1.0
1.3
3.6
3.6
11.22
4.05
0.74
1.0
1.3
4.05
3.6
11.92
风荷载作用下结构的受荷图如图5所示
4.5水平地震作用计算
4.5.1重力荷载代表值计算
4.5.1.1屋面处重力荷载标准值计算
G女儿墙=2.05||43.214.70.52=239.44kN
G屋面板=5.35也43.20.514.70.5「=3553.68kN
G梁=3.187.2—0.5242.536-0.5142.536121.872.7-0.57
=917.11kN
8.18
11.22
11.22
11.22
11.92
图5风荷载作用下框架的受荷图
注:
1.图中各值的单位为kN;2.图中数值均为标准值
G柱=6.551.8-0.1228=308.11kN
G墙=外纵墙+内纵墙+外横墙+内横墙+走廊尽头墙
111
=-3.867.2-0.512:
:
-||5.037.2-0.5116.286-0.54
11
:
:
-||5.196-0.51313.402.7-0.52
=602.63kN
G顶层=G女儿墙G屋面板G梁-G柱G墙=239.44+3553.68+917.11+308.11+602.63
=5620.97kN
4.5.1.2标准层楼面处重力荷载标准值计算
G墙=602.632=1205.26kN
G楼面板=3.85||;43.20.514.70.5=2557.32kN
G梁=917.11kN
G柱=6.553.6-0.1228=638.23kN
G标准层=6墙+G楼面+G梁+G柱=1205.26+2557.32+917.11+638.23
=5317.92kN
4.5.1.3底层楼面处重力荷载标准值计算
_1_
5.787.2—0.511
1_1
底层墙=2|l4.907.2一0.512
__1_-
5.956—0.515:
:
||4.432.7一0.52
7.276-0.54
1
+
2
=747.88kN
G墙=602.63747.88=1350.51kN
G楼面板=2557.32kN
G梁=917.11kN
G柱=638.231.136=725.34kN
G底层=G«+G楼面板+G梁+G柱=1350.51+2557.32+917.11+725.34
=5550.28kN
4.5.1.4屋顶雪荷载标准值计算
Q雪=q雪S=0.4043.20.514.70.5「=265.70kN
4.5.1.5楼面活荷载标准值计算
Q楼面二ci房间S房间■q走廊S走廊
=2.0120.543.20.52.52.743.20.5
=1387.48kN
4.5.1.6总重力荷载代表值计算
屋面处:
Gew=屋面处结构和构件自重+0.5雪荷载标准值
=5620.97+0.5265.70
=5753.82kN
标准层楼面处
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