【正文】 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(shū) (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(lèi)別為 II 類(lèi)，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。這樣布置結(jié) 構(gòu)傳力路線清晰 。 (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。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 。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?？拐鸬燃?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)。 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。 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。 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。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??。 A柱 Ma=Pa ? e D柱 Md=Pd ? e 框架受荷簡(jiǎn)圖 見(jiàn)圖 27 和 28 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 圖 27 恒載 標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖 （ kN、 kN?m、 kN/m） 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 圖 28 活載標(biāo)準(zhǔn)值 簡(jiǎn)圖（ kN、 kN?m、 kN/m） (5) 內(nèi)力計(jì)算 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 ① 各層 梁 固端彎矩計(jì)算如圖 28： 2121 qlM A ?? 2121 qlMB ? 圖 28梁 支座 彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖 ② 梁 支座 彎矩計(jì)算 見(jiàn) 表 2 22（單位： kN?m） 表 21恒載作用梁 支座彎矩 層數(shù) MA MB 左 MB 右 MC 左 MC 右 MD 5 4 3 2 1 表 22活載作用梁 支座彎矩 層數(shù) MA MB 左 MB 右 MC 左 MC 右 MD 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 ③ 二次分配 梁端 ﹑ 柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算，即將多層框架簡(jiǎn)化為單層框架 彎矩分層作力矩分配計(jì)算，假設(shè)各層荷載只影 響相鄰層，傳遞系數(shù)為 1/2，各節(jié)點(diǎn)分配兩次即可。 lql MMQ BAA ???? 2 lql MMQ BAB ???? 2 h MM DCDC ???? 圖 211 梁柱剪力計(jì)算 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 表 25 梁端剪力計(jì)算表 （單位 ： kN） 恒載剪力 (梁 )(kN) 層數(shù) QA QB 左 QB 右 QC 左 QC 右 QD 5 4 3 2 1 活 載剪力 (梁 )(kN) 層數(shù) QA QB 左 QB 右 QC 左 QC 右 QD 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 表 26 柱端剪力計(jì)算表 （單位： kN） 恒載剪力 (梁 )(kN) 層數(shù) A B C D 5 4 3 2 1 活載剪力 (梁 )(kN) 層數(shù) A B C D 5 4 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 3 2 1 ⑥ 框架的軸力計(jì)算 柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到， 計(jì)算柱底軸力還 考慮柱自重 ，見(jiàn)表 27。 C類(lèi)地區(qū)，此工程高度不大于 30m，取β z=。 )根據(jù)各樓層標(biāo)高處的高度 Hi 查表取μ z,代入上式可得各樓 層標(biāo)高處的ω k,計(jì)算結(jié)果如下： 表 29 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 離地面高度 (m) 15． 15 μ z ① 各樓層標(biāo)高處的ω k： 一層 ω k1= (+) =二層 ω k2= (+) =三層 ω k3= (+) =四層 ω k4= (+) =五層 ω k5= (+) =② 轉(zhuǎn)化為集中荷載： 一層 kNF kw 2 )2/(1 ????? 二層 kNF kw ???? 三層 kNF kw ???? 四層 kNF kw ???? 五層 kNF kw )(5 ????? (2)框架受風(fēng)荷載簡(jiǎn)圖如圖 218 此處 以左風(fēng)為例，右風(fēng)受力與之?dāng)?shù)值相等方向相反 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 圖 218 風(fēng) 荷 載計(jì)算簡(jiǎn)圖 風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算 (1)風(fēng)荷載作用下框架層間剪力計(jì)算 表 210 層間剪力計(jì)算表 層次 β z μ s Z(m) μ z ω (kN /m2) A(m2) Fw(kN) V(kN) 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 (2)一榀框架的抗側(cè)剛度 D ①α和 K值計(jì)算 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 表 211 α和 K 值 計(jì)算公式 邊柱 中柱 α 一般層 ib2 ic ib4 K＝ (ib2+ib4)/2ic ib1 ib2 ib3 ic ib4 K= (ib1+ ib2+ ib3+ ib4)/2 ic α = K/（ 2+K） 底層 ib1 ic K= ib1/ ic ib1 ib2 ic K= (ib1+ ib2)/ic α =(+ K)/(2+K) 表 212 α和 K 值 計(jì)算表 層數(shù) KA KB KC KD α A α B α C α D 5 4 3 2 1 ②抗側(cè) 剛度 D值計(jì)算 根據(jù) D=12α cic/h2 計(jì)算各柱的抗側(cè)移剛度，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 表 213 抗側(cè)剛度 D 值計(jì)算表 層數(shù) DA DB DC DD ∑ D 5 4 3 2 1 74159 (3) 層間及側(cè)移驗(yàn)算： 取剛度折減系數(shù)： ? ? 表 214 層間及側(cè)移驗(yàn)算 位置 ∑ Fw（ kN） ∑ Di(N/mm) Δ uj= ∑ Fw/∑ Di Δ u/h 限值 5層 1/20556 1/500 4層 1/20689 1/500 3層 1/20811 1/500 2層 1/20811 1/500 1層 74159 1/15317 1/500 頂點(diǎn) 1/2758 1/650 Δ ui/hi 遠(yuǎn)小于 1/500，滿足要求。 12ic/h2 V=D∑ Fw/∑ D 系數(shù) 4層∑ Fw= 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 A4 B4 C4 D4 ∑ D k=∑ ib/2ic α c=k/(2+k) D=α 12ic/h2 V=D∑ Fw/∑ D 系數(shù) 2層∑ Fw= A2 B2 C2 D2 ∑ D K=∑ ib/2ic α c=k/(2+k) D=α 12ic/h2 V=D∑ Fw/∑ D (2)反彎點(diǎn)高度 的確定 框架柱反彎點(diǎn)高度的計(jì)算 ： y0：表示標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，根據(jù)梁柱線剛度比、總層數(shù)和該層位置查表； y1：表示上下梁相對(duì)線剛度變化的修正值，根據(jù)上下梁相對(duì)線剛度比值及 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 梁柱線剛度比值查表可得，對(duì)于底層可不考慮； y2：表示上層層高變化的修正值，由上層層高對(duì)該層層高比值及梁柱線剛 度比值查表可得，對(duì)于頂層可不考慮； y3：表示下層層高變化的修正值，由下層層高對(duì)該層層高比值及梁柱線剛 度比值查表可得，對(duì)于底層可不考慮； y = y0 + y1 + y2 + y3 表中 m為總層數(shù)， n 為所在層數(shù)， h 為層高。 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41 圖 219 風(fēng)載彎矩圖 （ kN?m） 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 圖 220 風(fēng)載 軸 力圖 (kN) 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43 圖 221 風(fēng)載剪力圖 (kN) 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 44 水平地震 荷載 作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 重力荷載代表值是指結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和， 是表示地震發(fā)生時(shí)根據(jù)遇合概率確定的“有效重力”。 其它層重力荷載代表值：樓面恒載， 50%樓面均布活荷載，縱、橫梁自重， 樓面上下各半層柱自重及縱橫墻體自重。 (4)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和位移的計(jì)算 ① 水平地震作用和地震剪力 多遇地震作用下，設(shè)防烈度為 7度， II 類(lèi)場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第 一 組， 由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表 max? = gT = 因?yàn)?TgT15Tg 建筑結(jié)構(gòu)阻尼比應(yīng)取 ， 則橫向地震影響系數(shù) 辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 47 ) ()( a x211 ???? ??? vgTT 根據(jù)《抗震規(guī)范》第 、 條，第 條規(guī)定 底部剪力法： 1Ek eqFG?? ，其中 Geq= GE= kNGGGGGGii 51 ???????? FEK=α 1Geq=α 1（ GE） =（ ） = T1==， 不 考