【正文】 工商局辦公樓設(shè)計 3 二、結(jié)構(gòu)計算書 (一 )工程概況 1．工程名稱 本工程系丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計，位于丹東市新區(qū)，其中由市 規(guī)劃局批準(zhǔn)擬建基地平面圖。 (2)該工程的耐火等級為二級，設(shè)計使用年限為 50 年，抗震設(shè)防烈度為七，設(shè)計基本地震加速度為 ，設(shè)計地震分組為第一組。 (二 )結(jié)構(gòu)選型和布置 1．結(jié)構(gòu)選型 為使建筑平面布置靈活，本結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系 2．結(jié)構(gòu)布置 采用橫向框架承重方案，施工方案采用梁、板、柱整體現(xiàn)澆方案，樓蓋方案采用整體式肋形梁板結(jié)構(gòu)，樓梯采用 整體現(xiàn)澆板式樓梯，基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。樓板厚度取 120mm，各層梁、板、柱的混凝土強度等級均為 C30，縱向受力鋼筋采用 HRB400 級鋼筋，其余鋼筋采用HPB235 級鋼筋。 故柱截面滿足此 抗震構(gòu)造要求。 框架的計算單元如圖所示 ,取 ④ 軸上的一榀框架計算。由于各層的柱截面尺寸不變，故梁跨等于柱截面形心軸線之間的距離。其余各層為 。如表 ，表 所示： 表 層 數(shù) 砼強度 梁編號 截面寬b/mm 截面高h/mm 梁跨度 L/mm 砼彈性 模量Ec/pa 慣性矩 I/ 4mm 線剛度 i/N mm 相對線剛度 i? 1 2~5 C30 C30 ABCD ABCD 500 500 500 500 4800 3600 3 104 3 104 109 109 1010 1011 1 3．框架梁、柱的線剛度計算 考慮整體現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)中，板對梁的有利作用，對中框架采取 I = 2 I。 I。 (1)框架梁的線剛度計算 ○ 4 軸梁為中框架梁 I=20I ，各層梁截面均相同。i 1010 9 ??? 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 7 中框架梁的 AB、 CD跨梁： ?39。i 1010 9 ??? 梁柱相對線剛度 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 8 （四）荷載計算 考慮功能分隔可以靈活布置的隔墻或考慮二次裝修荷載，設(shè)計之初隔墻位置或裝修位置不確定時，可將非固定隔墻的自重取每延米墻重（ KN/m）的 1/3 作 為樓面活載的附加只計入，附加值不小于 ㎡。 （ ） KN/m 2/()m= 鋁合金窗 179。 ()m 217 KN/m179。（ ） m = KN/m 抹灰厚 20mm（兩側(cè)） 17KN/m179。 = KN/m 女兒墻壓頂： 25KN/m179。 = KN/m ∑ = KN/m 2．活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 (1)屋面及樓面荷載 不上人屋面為 KN/㎡， 辦公室 樓面為 KN/㎡，走廊樓面為 KN/㎡。 (2)屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0SS rk ??? = = KN/㎡ 屋面雪荷載與活荷載不同時考慮，取兩者中較大值，故取 KN/㎡。 圖 板傳荷載示意圖 板傳至梁上的三角形或梯形荷載，為簡化計算，可將其轉(zhuǎn)化為等效均布荷載，荷載傳遞如上圖。 1．重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 (1)各層梁、 板、柱自重標(biāo)準(zhǔn)值 表 表 層數(shù) 板面積 /㎡ gk /（ kN/㎡） Gki/ kN ∑ Gki / kN 1~4 走廊 辦公室及會議室 樓梯 屋面 1157． 59 注： 1)表中樓梯部分板的 gk 按樓面的 。 = 標(biāo)準(zhǔn)層墻重 1KG = 22+ + 15 +25 KN/m179。 = (3)各層（各質(zhì)點）自重標(biāo)準(zhǔn)值計算 首層（墻 +梁 +板 +柱） KG =(+++)KN+++(+12 )/2KN = 標(biāo)準(zhǔn)層（墻 +梁 +板 +柱） KG =++++= 頂層（墻 +梁 +板 +柱） KG =+++++ = 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 18 2．重力荷載代表值計算 重力荷載代表值取結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和，各可變荷載組合值系數(shù)取為：雪荷載 ，屋面活荷載 ，按等效均布活荷載計算的樓面活荷載 。 結(jié)構(gòu)總的重力荷載代表值： ∑ Gi=+ 3+= 結(jié)構(gòu)等效重力荷載代表值 eqG =?iG = 4．橫向框架側(cè)移剛度計算 地震作用是根據(jù)各受力構(gòu)件的抗側(cè)剛度來分配的，若用頂點位移法求結(jié)構(gòu)的自振周期時，也要用到結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛 度，因此先計算各樓層柱的抗側(cè)剛度。 ??? ni kGi GV 1 ， ? ? ??? iGii DVu / ， ?? ?? ni kT uu 1 )( 表 層次 iG （ kN） VGi/(kN) ?iD /(kN/) ? iu /(m) Tu / (m) 5 4 3 2 1 930800 930800 930800 930800 392600 根據(jù)公式 TT uT ??? 計算基本周期。 所以 T1= 6．水平地震作用力及樓層剪力 (1)水平地震作用及樓層剪力計算 max? ＝ ———— 水平地震影響系數(shù)最大值 Tg＝ ———— 特征周期值 ?? ————— 阻尼比 相對于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)為： 1? ＝ 1????????TTg max? = ?????? = 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載為： 7 3 3 ?? ? ieq GG KN 結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值： eqek GF ?? 1? == KN 因為結(jié)構(gòu)的基本自振周期 T1 = Tg == 所以考慮頂部附加應(yīng)力的作用。 表 層數(shù) iV （ kN） ?iD (kN/m) iu? （ m） Tu (m) iH （ m） iie hu /??? 5 930800 62611 4 930800 29511 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 22 表 3 930800 20811 2 930800 17311 1 392021 9031 由上表可知，ieihu? ﹤ ? ? 5501?e? ， 滿足要求。 (1)計算依據(jù) 由 ???nk ki FV 1求框架第 i 層的層間剪力 Vi后， i 層 j 柱分配的剪力 Vij及該柱上、下端的彎矩 上ijM 和 下ijM 分別按下列各式計算： 柱端剪力：??? 51i ijijij DDV 下端彎矩： hyVM ijij ???下 上端彎矩： hyVM ijij ???? )1(上 (2)計算結(jié)果 表 ○ 4 軸框架邊柱 (A、 D)各層柱端彎矩及剪力計算表 層數(shù) mhi KNVi )/( mKNDi? Di KNVik k____ y ).(KNmM下 ).(KNmM上 5 930800 14510 4 930800 14510 3 930800 14510 2 930800 14510 1 392021 6600 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 23 表 ○ 4 軸框架中柱 (B、 C)各層柱端彎矩及剪力計算表 層數(shù) mhi KNVi )/( mKNDi? Di KNVik k____ y ).(KNmM下 ).(KNmM上 5 930800 21300 4 930800 21300 3 930800 21300 2 930800 21300 1 392021 8500 表 橫向水平地震作用下框架各層梁端彎矩、剪力計算表 AB、 CD跨梁 BC跨梁 層數(shù) 柱端待分配彎矩之和 /（ ） ).(KNmM lb ).(KNmM rb ).(KNmM lb ).(KNmM rb 層數(shù) 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 24 圖 （ KN 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 26 圖 (kN)丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 27 （七）框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力分析 1．恒載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計算 (1)計算桿端的固定彎矩 ikM 及節(jié)點不平衡彎矩 iM 從框架的受載總圖可知，均布恒載和集中荷載偏心引起的固端彎矩構(gòu)成節(jié)點不平衡彎矩。 恒載作用下： 頂層： 均載M = mKN . 2??? = eM F?集中荷載 =? = 所以 ABM =+ = 同理 BAM =( ??? ?? ? ) = 標(biāo)準(zhǔn)層： 均載M = mKN . 2??? = eM F?集中荷載 =? = 所以 ABM =+ = 同理 BAM =( ??? ?? ? ) = (2)計算桿端的彎矩分配系數(shù) 根據(jù) ????ikikik ii21? ，求得節(jié)點各桿端的彎矩分配系數(shù)，將分配系數(shù)填外框各對應(yīng)的桿端處。 (3)計算節(jié)點各桿件的近端轉(zhuǎn)角彎矩 )( ? ????? i kiiikik MMM ? 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 28 該計算過程在圖上進行，直到 ikM? 的前后兩次近似值達到要求的精度為止。 m） 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 31 (5)恒載作用下各梁剪力及軸力計算： 當(dāng)已知框架 M 圖求 V圖時，可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)取脫離體的方法計算梁剪力和柱軸力。柱下端的軸力還應(yīng)加上柱自重。 m） 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 35 圖 、軸力圖 (單位： KN) 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 36 3．梁端彎矩調(diào)幅 為了保證結(jié)構(gòu)具備必要的塑性變形能力，提高框架結(jié)構(gòu)的延性，在梁端是允許出現(xiàn)塑性鉸的，進行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可對框架梁在豎向荷載作用下的梁端負(fù)彎矩進行調(diào)幅，即將梁端負(fù)彎矩乘以調(diào)幅系數(shù) ，以減少節(jié) 點附近梁頂面的配筋量，節(jié)約鋼材。當(dāng)支座彎矩降低后，相應(yīng)荷載作用下的跨中彎矩相應(yīng)有所增加。 為接下來的梁柱等桿件計算表示方便，對梁柱進行編號，如圖 ： 圖 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 37 桿件 調(diào)幅前 M/KN/m 調(diào)幅后 M /KN/m 左端 右端 左端 右端 AB1 AB 2 AB 3 AB4 AB5 BC1 BC2 BC3 BC 4 BC 5 桿件 調(diào)幅前 M/KN/m 調(diào)幅后 M /KN/m 左端 右端 左端 右端 AB1 AB 2 AB3 AB 4 AB 5 BC1 BC 2 BC 3 BC 4 BC 5 丹東新區(qū)工商局辦公樓設(shè)計 38 桿件 q a b F M 左 M 右 M 跨中 AB1 0 0 0 AB 2 0 0 0 AB 3 0 0 0 AB4 0 0 0 AB5 0 0 0 BC1 0 0 0 BC 2 0 0 0 BC 3 0 0 0 BC4 0 0 0 BC 5 0 0 0 桿件 q a b F M 左 M 右 M 跨中 AB1 0 0 0 AB 2 0 0 0 AB3 0 0 0 AB 4 0 0 0 AB5 0 0 0 BC1 0 0 0 BC 2 0 0 0 BC3 0 0 0 BC4 0 0 0 BC5 0