【正文】 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 偕和私辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程概況 設(shè)計(jì)題目：偕和私辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總建筑面積： 3240 ㎡ 結(jié)構(gòu)形式：框架結(jié)構(gòu) 層數(shù)： 5 層 ,底層高 ,標(biāo)準(zhǔn)層高 建筑功能： 辦公樓 耐火等級(jí)：二級(jí) 框架抗震等級(jí)：三級(jí) 設(shè)計(jì)依據(jù) (1)依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 (2)國(guó)家頒發(fā)的現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定 １ .3 場(chǎng)地自然條件 (1) 溫度：最熱月平均 ℃，最冷月平均 ℃，夏季極端最高 36℃，冬季極端最低 ℃ ； (2) 常年主導(dǎo)風(fēng)向：夏季為東南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)； (3) 無(wú)地下水； (4) 冬季土壤凍結(jié)深度 ； (5) 抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)地震加速度值為 ，設(shè)計(jì)地震分組為 第一 組； (6) 地基土構(gòu)成： 雜填土 ； 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘質(zhì)土 — ,地基承載力特征 fak=110kpa； 粉質(zhì)粘土 — ，地基承載力特征值 fak=200kpa； 強(qiáng)風(fēng)化巖，地基承載力特征值 fak=500kpa； (7) 場(chǎng)地類別為 II 類，自振周期 Tg=； (8) 雪載：雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 S0=； (9) 風(fēng)載：基本風(fēng)壓 W0=（ 50 年一遇） ； (10)活荷載：樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 kN/m2，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ，辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 走廊活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 kN/m2。 結(jié)構(gòu)選型 該工程為 偕和私 辦公樓，采用全框架結(jié)構(gòu)體系，框架抗震等級(jí) 為三級(jí)， 結(jié)構(gòu)計(jì)算層高底層為 米，其他層為 米。 由于是大空間的現(xiàn)澆框架，荷載先由板傳到次梁，然后傳到主 梁，再由主梁將荷載傳到柱上，最后傳到基礎(chǔ)上。這樣布置結(jié) 構(gòu)傳力路線清晰 。 屋面 做法 保護(hù)層： 30 厚 1： 2 水泥砂漿 防水層：改性瀝青卷材防水（ 3 氈 4油） 找平層： 20mm 厚 1： 3水泥砂漿 保溫層： 80mm 厚苯板 找坡層： 20mm 厚干爐渣找坡 結(jié)構(gòu)層： 100mm 厚混凝土 樓 面 做法 (1)樓面做法： 30mm 厚水泥砂漿面層， 100mm 厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板， 20mm 石灰砂漿抹底。 (2)材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí) C30，梁內(nèi)受力鋼筋為 HRB335, 柱受力鋼筋為HRB335，其他為 HPB235 鋼筋。 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2． 一榀框架計(jì)算 確定一榀框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 材料 ：由該工程的特點(diǎn)，施工條件和材料供應(yīng)情況，選用混凝 土強(qiáng)度等級(jí)：板采用 C30，梁、柱采用 C30，鋼筋采用 HPB235 級(jí) , HRB335 級(jí)熱軋鋼筋。結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ) , 基礎(chǔ)底面到室 外 地面距離為 。 (1) 框架柱 柱截面寬與高一般?。?1/10~1/15）層高，并且需滿足 h≥ l0/25， b≥ l0/30，l0 為柱子計(jì)算長(zhǎng)度，且 b h≥ 250mm 250mm。對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)，柱寬度不宜小于 300mm，柱的凈高與截面高度之比不宜大于 4。 由經(jīng)驗(yàn)公式估算柱的截面尺寸： 根據(jù)《高規(guī)》第 條，對(duì)三級(jí)框架 [μ N]=， μ N= N/（ Afc）≤ ， 經(jīng)驗(yàn)公式估算軸力 N=ω S 21??? SGN 式中， G? —— 分項(xiàng)系數(shù)，取 ； ω —— 單位面積自重，取 12~14kN/㎡； S—— 柱的樓面負(fù)載面積， 此處 S=(+2)/2 (+)/2= ㎡； 1? —— 考慮角柱的影響系數(shù)。抗震等級(jí)為一級(jí) 、 二級(jí)，設(shè)計(jì)角柱時(shí)取 ，其余情況取 ； 2? —— 由于水平力使軸力增大的系數(shù)。進(jìn)行非抗震設(shè)計(jì)以及 7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取 ， 8 度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取 ， 9 度抗震設(shè)計(jì)取 ，本設(shè)計(jì)為 7度抗震設(shè)計(jì)取 ； SN —— 柱截面以上樓層數(shù)，此處為 5。 N= 13 5 =，則 A≥ N/( N? cf )= 103/( )=229091 mm2 所以 柱 的邊長(zhǎng)為 478mm， 按上述方法確定的柱的 截面高度不宜小于 400mm，寬度不宜小于 350mm，柱凈高與截面長(zhǎng)邊尺寸之比宜大于 4， 初步選框架柱截面尺寸為 550mm 550mm。 (2)框架梁 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 由 hb=（ 1/81/12） lb， 梁截面寬?。?1/21/3）的梁高。 所以框架梁截面尺寸擬定為： 主梁 b h=350mm 600mm 次 梁 b h=250mm 500mm 材料選用 混凝土 混凝土 C30 E= 103 N/mm2 fc= N/m2 ft= N/mm2 鋼筋 HPB 235 HRB 335 fy=210N/mm2 fy=300N/mm2 一榀 框架計(jì)算單元 (1)一榀框架選擇 該框架柱網(wǎng)平面布置比較規(guī)則，故只選擇中間位置的一榀框架 5ABCD 進(jìn)行設(shè)計(jì)，該榀 框架的計(jì)算單元如圖 21。對(duì)邊框架和其他位置框架，荷載計(jì)算略有差別，但均可仿此進(jìn)行計(jì)算。 圖 21 框架計(jì)算單元 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 (2)一榀框架尺寸 底層高度由梁軸線算至基礎(chǔ)頂面，基礎(chǔ)頂面到室外地面地面的高度取800mm，室內(nèi)外高差為 450mm，所以底層柱取 h=800+450+3900=5150mm，其余各層取層高 3600mm， 尺寸 簡(jiǎn)圖如圖 22 所示： 圖 22 一榀框架尺寸 (3)梁柱線剛度 各 梁柱構(gòu)件的線剛度經(jīng)計(jì)算后列于圖 23。其中在求梁截面慣性矩時(shí)考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，取 I=2I0（ I0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩） AB跨梁： i = 2 i0 =2E 1/12 350 6003/7000= 106E(N?mm) BC跨梁： i = 2 i0 =2E 1/12 350 6003/20xx= 106E(N?mm) CD跨梁： i = 2 i0 =2E 1/12 350 6003/7000= 106E(N?mm) 標(biāo)準(zhǔn)層柱： i = E 1/12 550 5503/3600= 106E(N?mm) 底層柱： i = E 1/12 550 5503/5150= 106E(N?mm) 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 梁柱線剛度（ 106E N?mm） 圖 23 梁柱線剛度 豎向荷載 作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力 計(jì)算 豎向荷 載 (1)屋面均布荷載 30mm 厚 1： 2水泥砂漿找平 兼 %找坡 20 =SBS 防水層 kN/m2 20mm 厚 1： 3水 泥砂漿找平 20 =80mm 厚 苯板 保溫層 =20mm 厚 1： 3水泥砂漿找平 20 =辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 100mm 厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層 25 = kN/m2 20mm 厚板底抹灰 17 =合計(jì) 屋面梁上均布恒載標(biāo)準(zhǔn)值 kN/m2 (2) 樓面均布恒載 50mm 厚大理石地面 28 = 30mm 厚水泥砂漿找平層 20 = 100mm 厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層 25 = kN/m2 20mm 厚板底抹灰 17 = 合計(jì) 樓面梁上均布恒載標(biāo)準(zhǔn)值 (3) 框架主 梁重 25 ()=框架主 梁梁 側(cè) 抹灰重 17 () 2=合計(jì) 主 梁重標(biāo)準(zhǔn)值 (4) 框架次 梁重 25 ()=框架次梁梁側(cè) 抹灰重 17 () 2 =合計(jì) 次 梁重標(biāo)準(zhǔn)值 (5) 活荷載 雪荷載與屋面活荷載兩者不同時(shí)考慮，取較大值 樓面活荷載 qk=，走廊為 ； (6) 女兒墻重 25 =墻側(cè)抹灰重 17 2 =合計(jì) 女兒墻 重標(biāo)準(zhǔn)值 (7) 門窗自重 鋼框玻璃窗 kN/㎡ 木制門 kN/㎡ (8) 填充墻重 (采用空心磚 240mm 115mm 90mm、 ) 外墻 標(biāo)準(zhǔn)層 （ ） +2 17（ ） =底層 （ ） +2 17（ ） =內(nèi)墻 標(biāo)準(zhǔn)層 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 () +2 17 ()= kN/m 底層 () +2 17 ()= kN/m (9) 框架柱重 25 +4 17= 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 (1)框架梁承受荷載傳力方式 一榀 框架承受線荷載傳力 路徑 如圖 24 所示 一榀框架承受集中荷載傳力 路徑 如圖 25所示 圖 24 框架梁承受線荷載傳力簡(jiǎn)圖 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 圖 25 框架梁承受集中荷載傳力簡(jiǎn)圖 (2)一榀框架 荷載 計(jì)算 ① 恒載 線荷載 5層 AB跨： mkNg k /)( 32 ??????? BC跨： mkNg k /? CD跨： mkNgk /? 2~4 層 AB跨： mkNg k /)( 1 32 ???????? BC跨： mkNg k /? CD跨： mkNg k /? 1層 AB跨： mkNg k /)( 32 ???????? BC跨： mkNg k /? CD跨： mkNg k /? 5層 A軸 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 由女兒墻傳來(lái)： kNp A ??? 由主 梁傳來(lái)： kNp A 4 6 3 1 ??? ???????????? 由次梁傳來(lái)： mkNp A /)( 323 ????????? KNpppp AAAA ???? B軸 由主梁傳來(lái)： kNp B 1 6 6 6 3 01 ???? 由 次 梁傳來(lái)： kNpB ? KNppp BBB 3 221 ??? KNpc ? KNpD ? 2~4 層 A軸 由墻傳來(lái)： 1 8. 95 7. 2 64 .4 5Ap kN? ? ? 由 主梁 傳來(lái)： kNp A ? ??????????????由 次 梁傳來(lái)： mkNp A /)( 323 ????????? kNpppp AAAA ???? B軸 由主梁傳來(lái) ： kNp B 5 4 9 18 4 9 5 61 ??? 由 次 梁傳來(lái)： kNpB ? 由墻傳來(lái)： kNp B ??? kNpppp BBBB 0 6321 ???? KNpc ? 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 KNpD ? 1層 A軸 由墻傳來(lái)： kNp A ??? 由主梁傳來(lái)： kNp A 6 1 ??? ???????????? 由次梁傳來(lái)： kNp A )( 323 ?????????kNpppp AAAA 0 3321 ???? B軸 由主梁傳來(lái)： kNp B 3 2 9 98 4 6 21 ??? 由次梁傳來(lái)： kNpB ? 由墻傳來(lái)： kNp B ??? kNpppp BBBB ???? KNpc ? KNpD ? ② 活載線荷載 1~5 層 AB跨： mkNq k /)( 32 ?????? BC跨： 0?kq CD跨： mkNq k /)( 32 ?????? ③ 活載集中荷載 5層 A軸 kNp A 1 7 ???????? B軸 kNp B 7 ??? C軸 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 kNpC ? D軸 kNpD ? 1~4 層 A軸 kNpA ? B軸 kNp B ??? C軸 kNpC ? D軸 kNpD ? (3) 荷載等效計(jì)算 精確地確定雙向板傳給支承梁的荷載較為復(fù)雜，通常采用下述計(jì)算方法計(jì)算，從每一曲格的四角作 45 度線與平行于長(zhǎng)邊的中線相交，將整塊板分成四個(gè)板塊，每個(gè)板塊的荷載傳之相鄰的支承梁上，因此，作用在雙向板支承梁上的荷載不是均勻分布的，長(zhǎng)跨梁上荷載成梯形分布，短跨梁上的荷載成三角形分布。再根據(jù)圖 26 將三角 形、梯形分布轉(zhuǎn)化成均勻分布 ，其中 )(21yxll??。 圖 26等效均布荷載換算圖 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13