某钢框架剪力墙结构写字楼设计计算书.docx

设计计算书1. 结构设计说明1.1 设计概况本工程为广州市某写字楼，本建筑地处广州市中心，类场地土，地下2层（h=5m），地上12层（h=4.5m），325层标准层（h=3.5m），主体女儿墙高1.4m；建筑总高度H=24.5+233.5=89.5m；本建筑采用钢框架-剪力墙结构，按丙类高层建筑设计。建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为50年。1.2 设计方案说明总长度：L=4+68.1+4=56.6m；总宽度：B=4+5.6+6.2+5.6+4=25.4m；高宽比：H/B=89.5/25.4=3.52；长宽比：L/B=56.6/25.4=2.23；查高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第3.3.1条：7度抗震设防的框架剪力墙结构A级最大适用高度为120m89.5m，属于A级高度建筑。查建筑抗震设计规范GB50011-2010附录A，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组；查建筑结构荷载规范GB50009-2012附录E取50年一遇的基本风压0.5kN/m2，又根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第4.2.2条，按基本风压的1.1倍采用。即取调整后的基本风压0.55 kN/m2；查建筑抗震设计规范GB50011-2010表8.1.1：适用的结构体系有框架（110m）、框架中心支撑（220m）、框架偏心支撑（240m）、筒体（300m）；查建筑抗震设计规范GB50011-2010表8.1.2：7度抗震设防的建筑最大高宽比不宜大于6.5；查建筑抗震设计规范GB50011-2010表8.1.3：丙类建筑7度抗震设防H50m时，抗震等级为三级；查高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第3.1.5条：钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的高宽比，当体系为钢框架混凝土剪力墙及7度抗震设防时，不宜大于5；查高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第3.2.1条：抗震设防的高层建筑钢结构，其常用平面的尺寸宜满足L/B5；考虑结构平面电梯井、楼梯井处宜设置为剪力墙结构，外层做钢框架结构。即钢框架混凝土剪力墙体系。这种体系是以钢框架为主体，建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担，水平荷载引起的剪力主要由钢筋混凝土墙板来承担，水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。由于框架间设置了混凝土墙板，结构的抗推刚度和受剪承载力都得到显著提高，地震作用的层间位移相比纯框架体系也就显著减小。查高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98第1.0.2条：7度抗震设防的钢框架混凝土剪力墙的适用高度是180m。2. 结构设计计算选型2.1 荷载计算查建筑结构荷载规范GB5009-2012表5.1.1，取活荷载如下：办公室/会议室/茶水间 2.0 kN/m2厕所 2.0 kN/m2走廊2.5 kN/m2候梯厅2.5 kN/m2消防楼梯3.5 kN/m2机房7.0 kN/m2地下一层7.0 kN/m2地下停车库4.0 kN/m2恒荷载计算：120mm厚混凝土（忽略压型钢板在混凝土中的体积）：0.1225=3 kN/m250mm厚混凝土（忽略压型钢板在混凝土中的体积）：0.0525=1.25 kN/m20.9mm厚压型钢板：0.08 kN/m2吊顶及面层（缺少设计资料，估取）楼面：1.0 kN/m2屋面：1.5 kN/m2梯段板（缺少设计资料，故取混凝土板120mm）：6.0 kN/m2平台板（缺少设计资料，故取）地下1-2层混凝土板厚90mm： 3.0 kN/m2地上1-25层混凝土板厚50mm： 3.0 kN/m2恒载总计：3+0.08+1.0=4.08 kN/m2（地下1-2层楼面）1.25+0.08+1.0=2.33 kN/m2（地上1-24层楼面）3+0.08+1.5=4.58 kN/m2（屋面）部分附加荷载：厕所（包括沉箱和管道，估取）5 kN/m2各部分恒、活荷载统计如下：楼/屋面恒荷载和活荷载表表1功能类型恒荷载（kN/m2）活荷载（kN/m2）地上1-24层楼面屋面办公室/会议室/茶水间2.334.362.0厕所7.334.362.0走廊/候梯厅2.334.362.5机房3.834.367.0梯段板6.03.5平台板3.03.5地下1层顶板4.087.0地下其它层楼板4.084.0梁上线荷载计算：轻质内隔墙（120mm厚轻质砖12层）：2.14.5=9.45 kN/m 325层：2.13.5=7.35 kN/m轻质外墙（180mm厚轻质砖12层）：3.04.5=13.5 kN/m325层：3.03.5=10.5 kN/m楼顶女儿墙（1.4m高，180mm厚轻质砖）：3.01.4=5.2 kN/m梯梁（梯段板L=4.15m）： （1.46.0+1.23.5）4.15/2=26.145 kN/m2.2 楼板设计楼板使用压型钢板现浇混凝土组合楼板。在压型钢板上布置纵向钢筋，并设置端部锚固件，但不考虑压型钢板和混凝土的组合作用。考虑组合楼板的总厚度不应小于90mm，压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm，且应符合楼板防火保护层厚度的要求，以及电气管线等铺设要求。组合楼板采用C30混凝土，厚度取120mm；YX-75-230-690(I)-1.6压型钢板，钢板等级Q345。YX-75-230-690(I)-1.6压型钢板截面特性和材料性能表2ds/mmAs/mm2Is/cm4m-1Ws/cm3m-1G/kgm-11.61690230.4256.3813.262.3 梁设计主、次梁多采用工字型截面钢梁，Q345钢材，f=295 N/mm2。经计算后确定梁的截面类型如下：主梁：7003001324 次梁：400200813经验算，以上截面尺寸满足建筑抗震设计规范GB50011-2010第8.3.2条，当抗震等级为三级时，框架梁宽厚比的限值。梁工字形截面翼缘外伸部分宽厚比小于；梁工字形截面腹板高厚比小于。剪力墙中的次梁采用混凝土梁，截面取200400，C30混凝土。2.4 柱设计钢柱采用箱形截面柱，Q345钢材，当厚度为t35mm时，取f=265 N/mm2。查建筑抗震设计规范GB50011-2010第8.3.2条，抗震等级为三级时，箱形截面柱壁板的宽厚比限值为：取柱子的截面尺寸如下：柱布置表表6柱编号截面尺寸布置位置Z190090044(80080040)/( 70070034)B1E1/A9E9/A2A8/F2F8/ C2C8/D2D8Z280080040B2/E2备注括号内分别表示为柱313、1425层的截面尺寸查建筑抗震设计规范GB50011-2010第8.3.1条：框架柱的长细比限值，三级为：。取第2层（H=5000mm）Z1（90090044）的PKPM计算结果复核。Rx= Ry =58.8750m时，抗震等级为三级；丙类建筑不考虑抗震构造措施等级的提高；考虑5%偶然偏心和双向地震作用。类场地，设计地震第一组的特征周期值为0.35，水平地震影响系数最大值0.08。查高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010第4.3.17条，取框架剪力墙周期折减系数0.8；查建筑抗震设计规范GB50011-2010第8.2.2条，取高度大于50m且小于200m时的阻尼比为3%；3.3.1x向和y向地震力其中x方向最大地震作用为688.1kN；y方向最大地震作用为653.5kN。3.3.2x向和y向地震层剪力分布其中x方向最大地震层剪力为5660.9kN；y方向最大地震层剪力为5396.6kN。3.3.3x向和y向地震作用层位移分布其中x方向最大位移为33.1mm；y方向最大位移为45.1mm。3.3.4x向和y向地震作用层位移角分布其中x方向最大层位移角为1/2261；y方向最大层位移角为1/1439。3.4 重要参数汇总PKPM计算结果对比表表2各类参数指标数值规范限值平均单位面积质量（kg/m2）1130.2抗倾覆验算（Mr/Mov）x风荷载44.251.00y风荷载9.16x地震作用22.79y地震作用10.73舒适度验算顶点最大加速度（m/s2）x向顺风向0.0761.4;能通过整体稳定验算y向刚重比4.752.7;可不考虑重力二阶效应最小楼层抗剪承载力之比（%）x方向9880y方向95考虑扭转耦联时的振动周期（s）第一平动周期2.41