【正文】 1 摘 要 本建筑為某高校后勤辦公樓，五層框架結(jié)構(gòu)，位于鄭州北大學(xué)城，設(shè)計(jì)使用年限為50 年，結(jié)構(gòu)按 7 度設(shè)防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，墻體為加氣混凝土砌塊。 建筑柱網(wǎng)尺寸縱向?yàn)? 和 ，橫向?yàn)?，一～三層層高為 ，四、五層層高為 ?；A(chǔ)為柱下條形基礎(chǔ)。 在框架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，采用底部剪力法計(jì)算地震作用，采用彎矩分配法對(duì)框架進(jìn)行分配，在計(jì)算過(guò)程中對(duì)梁的彎矩進(jìn)行了調(diào)幅，對(duì)柱的軸力進(jìn)行了折減。 1 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程概況 該辦公樓為五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積約 4500m2，建筑平面為一字形。建筑方案確定，房間開間為 ，進(jìn)深為 ，走廊寬度 。一～三層層高為 ，四、五層層高為 ，室內(nèi)外高差 ?？蚣芰褐鞍寰鶠楝F(xiàn)澆，框架平面柱網(wǎng)布置如圖 1 所示： 圖 1 框架平面柱網(wǎng)布置 設(shè)計(jì)資料 1)擬建地段勢(shì)平坦，地層分布較為規(guī)律，地基承載力按 160KN/m2計(jì)，持力層為第二層粉土。 2) 基本風(fēng)壓按 50 年一遇 KN/m2 3)雪載：最大積雪厚度為 20cm， 。 4) 地下水位：勘探深度 ，水質(zhì)對(duì)混 凝土無(wú)浸蝕。 2 5)設(shè)計(jì)烈度按 7 度，結(jié)構(gòu)按 7 度設(shè)計(jì)。 6 )屋面及樓面做法 屋面做法 ： SBS 防水層； 冷底子油熱瑪蹄脂二道； 200 厚膨脹珍珠巖保溫層； 20mm厚水泥砂漿找平層； 40 厚鋼筋混凝土整澆層； 預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板； 粉底（或吊頂） 樓面做法 ： 地板磚； 50mm厚鋼筋混凝土整澆層； 預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板； 粉底（或吊頂） 7) 材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C25，縱筋 Ⅱ 級(jí)，箍筋 Ⅰ 級(jí)。 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 梁柱截面、梁跨度及柱子高度的確定 初估截面尺寸： 柱子： 1～ 5 層 柱截面尺寸相同，均采用截面： b h=450mm 450mm 梁：梁編號(hào)見圖 2。 框架梁截面的確定： L1:b h=250mm 600mm L2:b h=250mm 400mm L3:b h=250mm 600mm 3 圖中括號(hào)內(nèi)為底層梁編號(hào)，括號(hào)外為其他層梁編號(hào)。若只有一個(gè)編號(hào)，表示底層與其他層梁相同。 圖 2 梁的編號(hào) 梁的計(jì)算跨度 : 圖 3 梁的計(jì)算跨度 框架梁的計(jì)算跨度以柱 形心線為準(zhǔn)，由于建筑軸線與墻軸線重合，故建筑軸線與結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度不同，如上圖 3所示： 柱高度 底層柱高度 h=++=，其中 為底層高， 為室內(nèi)外高差。其他層柱高等于層 FEDB1~5 4 高，即為 和 。由此得框架計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱編號(hào)如圖 4 所示： 圖 4 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱編號(hào) 荷載計(jì)算 屋面均布恒載： 按屋面做法逐項(xiàng)計(jì)算均布荷載： SBS 防水層 ㎡ 冷底子油熱馬蹄脂二道 ㎡ 200mm 厚珍珠巖保溫層 =㎡ 20 厚水泥砂漿找平層 20=㎡ 40 厚鋼筋混凝土整澆層 25=㎡ 預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板 25=㎡ 共計(jì) ㎡ 屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： () ( 2++) =4815kN 樓面均布恒載 按樓面做法逐項(xiàng)計(jì)算 : 地板磚 ㎡ B D E F 5 50 厚鋼筋混凝土整澆層 25=㎡ 預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板 ㎡ 吊頂或粉底 ㎡ 共計(jì) ㎡樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： () ( 2++) =3765kN 屋面均布活載 計(jì)算重力荷載代表值時(shí)，要考慮雪荷載和施工荷載。 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： () ( 2++)=350kN 樓面均布活載： 樓面均布活載對(duì)于辦公樓一般 房間為 ㎡，會(huì)議室、走廊、樓梯、門廳等為2kN/㎡。 樓面均布活載標(biāo)準(zhǔn)值為： () ( 2++)=1751kN 梁柱自重（包括梁側(cè)、梁底、柱抹灰重量） 梁側(cè)、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬計(jì)算來(lái)考慮，計(jì)算見表 1。 墻體自重： 墻體均為 240 厚，兩面抹灰，近似按加厚墻體考慮抹灰重量。 單位面積上墻體重量為： （ ） ＋ 20=㎡ 墻體自重計(jì)算見表 2。 表 1 梁柱自重 梁（柱 ） 編號(hào) 截面 b h（㎡） 長(zhǎng)度 l （ｍ） 根數(shù) 每根重量 （ KN） L1 18 5=90 (+) 25= L2 9 5=45 (+) 25= L3 8 4+128=160 (+) 25= Z1 9 4=36 (+) (+) 25= Z2 9 4 2=72 (+) (+) 25= Z3 9 4 2=72 (+) (+) 25= 表 2 墻體自重 6 荷載分層總匯 頂層重力荷載代表值包括： 屋面恒載 +50%活載 +縱橫梁自重 +半層柱自重 +半層墻體自重 其它層重力荷載代表值： 樓面恒載 +50%樓面均布活載 +縱橫梁自重 +樓面上下各半層的柱及縱橫墻體自重。 將前述分項(xiàng)荷載相加，得集中于各層樓面的重力荷載代表值如下： 第五層： G5=4815+350 50%+1456+360+1011=7818KN 第四層： G4=3765+1751 50%+1456+360+1011=7467KN 第三層： G3=7467KN 第二層： G2=7467KN 第一層： G1=3765+1751 50%+1756+360+1251=8007KN 建筑物總重力荷載代表值： 71 ii G??為： 71 ii G? ??7818+7467 3+8007=38226kN 質(zhì)點(diǎn)重力荷載值見圖 5。 圖 5 質(zhì)點(diǎn)重力荷載值 水平地震力作用下框架側(cè)移計(jì)算 墻體 每片面積（ m2） 片數(shù) 重量（ kN） 底層縱墻 32 954 底層橫墻 18 460 其他層縱墻 128 2817 其他層橫 墻 72 1228 7 橫梁線剛度： 采用混凝土 C25， cE = 107kN/㎡ 在框架結(jié)構(gòu)中，有現(xiàn)澆樓面或預(yù)制板樓面。但是有現(xiàn)澆板的樓面，可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移。為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架取 I = （ 0I 為梁的截面慣性矩）；對(duì)中框架取 I = 。若為裝配樓板，帶現(xiàn)澆層的樓面，則邊框架梁取 I = ，對(duì)中框架取 I = 。 橫梁線剛度計(jì)算結(jié)果見表 3。 表 3 橫梁線剛度 梁號(hào) L 截面 bh? （㎡） 跨度 l （ m） 慣性矩 30 12bhI ? （ m4） 邊框架梁 中框架梁 bI = （ m4） bb EIK l? （ kN m） bI = （ m4） bb EIK l? （ kN m） 1L 103 103 104 9 103 104 2L 103 103 104 103 104 3L 103 103 104 9 103 104 橫向框架柱的側(cè)移剛度 D 值 柱線剛度列于表 4，橫向框架柱側(cè)移剛度 D 值計(jì)算列于表 5。 表 4 柱線剛度 柱號(hào) Z 截面 （㎡） 柱高度 h （ m） 慣性矩 線剛度 30 12bhI ? （ m4） cc EIK h? （ kN m） 1Z 103 104 2Z 103 104 2Z 103 104 表 5 橫向框架柱側(cè)移剛度 D值計(jì)算 項(xiàng)目 柱類型 層 ()2()bcbcKK KKK K????一 般 層底 層 205 ()2KK?????（ 一 般 層 ）+K. 底 層+K 212 ( / )cD K kN mh?? 根數(shù) 底 層 邊框架邊柱 ? 7303 4 邊框架中柱 ?? 8738 4 中框架邊柱 ? 7956 14 8 中框架中柱 ?? 9521 14 D? 308842 續(xù)表 5 二 三 四 五 層 邊框架邊柱 ?? ? 9368 4 邊框架中柱 2)( ?? ?? 13353 4 中框架邊柱 ?? ? 15253 14 中框架中柱 2)( ?? ?? 15253 14 D? 461072 橫向框架自振周期 按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架的自振周期 只要求出結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)水平位移，就可以按下式求得結(jié)構(gòu)的基本周期： ??? 式中： 0? —— 基本周期調(diào)整系數(shù)。考慮填充墻使框架自振周期減少的影響，取 。 T? —— 框架的頂點(diǎn)位移。在未求出框架的周期前，無(wú)法求出框架的 地震力及位移， T? 是將框架的重力荷載視為水平作用力，求得的假象框架頂點(diǎn)位移。然后由 T? 求出 1T ，再用 1T 求出框架結(jié)構(gòu)的底部剪力。進(jìn)而求出框架各層剪力和結(jié)構(gòu)真正的位移。橫向框架頂點(diǎn)位移計(jì)算見表 6。 表 6 橫向框架頂點(diǎn)位移 層次 iG （ kN） iG? （ kN） iD （ kN/m） 層間相對(duì)位移i? i iGD?? i? 5 7818 7818 461072 4 7467 15285 461072 3 7467 22752 461072 2 7467 30219 461072 1 8007 38226 308842 ??? = ? =（ s） 橫向地震作用計(jì)算 9 在 Ⅱ 類場(chǎng)地， 7 度設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第二組情況下： 結(jié)構(gòu)的特征周期gT和水平地震影響系數(shù)最大值 max? （ 7度，多