某框架结构办公楼设计课件

1、华中科技大学文华学院毕业设计论文题目： 某框架结构办公楼设计 学 生 姓 名： 邹 亮 学号： 200410141534 学 部 （系）： 城市建设工程学部 专 业 年 级： 04级土木工程四班 指 导 教 师： 肖贵泽 职称或学位： 2008 年 6 月 2 日目 录1 引言12 工程概况23梁、柱截面尺寸的初步确定43.1梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/84 3.2框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值.4 3.3计算过程 .44框架侧移刚度的计算.64.1横梁线刚度i b的计算.64.2纵梁线刚度I b的计算.64.3柱线刚度i c的计算I=bh3/12.64.4各层横向侧移刚度计算

2、(D值法).64.4.1底层.64.4.2二六层.75 重力荷载代表值的计算.95.1资料准备95.2重力荷载代表值的计算.95.2.1梁柱计算.95.2.2内外填充墙计算.105.2.3窗户计算.115.2.4楼板恒载活载计算.125.3每层重力荷载代表值.125.4风荷载的计算.126横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算.136.1横向自振周期的计算.136.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算.146.2.1结构等效总重力荷载代表值 .156.2.2计算水平地震影响系数.156.2.3结构总的水平地震作用标准值.156.3多遇水平地震作用下的位移验算.156.4水平地震作用下框架内力

3、计算.166.4.1框架柱端剪力及弯矩计算.176.4.2梁端弯矩剪力及柱轴力计算.197竖向荷载作用下框架结构的内力计算207.1计算单元的选择确定.207.2荷载计算.207.2.1横荷载作用下柱的内力计算.217.2.2活载作用下柱的内力计算.247.2.3恒载作用下梁的内力计算.267.2.4活载作用下梁的内力计算.277.3内力计算.267.4梁端剪力和柱轴力的计算.288内力组合.318.1框架梁内力组合.318.2框架柱的内力组合.369截面设计.429.1框架梁.429.1.1梁的最不利内力.449.1.2梁正截面承载力计算.449.1.3梁斜截面受剪承载力计算.459.2框架

4、柱.469.2.1柱截面尺寸验算.489.2.2柱正截面承载力计算.499.2.3柱斜截面受剪承载力计算.519.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算.5410楼板设计.5710.1楼板类型及设计方法的选择.5710.2设计参数.5710.3弯矩及配筋计算 .5711楼梯设计.6111.1设计参数.6111.2楼梯板计算.6111.2.1荷载计算.6311.2.2截面设计.6311.3平台板计算.6211.3.1荷载计算.6411.3.2截面设计.6411.4平台梁计算.6311.4.1荷载计算.6511.4.2截面设计.6512基础设计.6512.1 A（D）柱下基础设计6512.2 B（C）柱

5、下基础设计7013结论.7914致谢辞8015参考文献.81 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 某某公司办公楼框架结构设计摘 要本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、4、5轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图

6、绘制。关键词：框架 结构设计 抗震设计AbstractThe purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、4、5. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement m

7、ethod, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in th

8、e structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of

9、the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop dr

10、awings are completed in the end.Key words: frames, structural design, anti-seismic design1 引言所谓的办公建筑是二十世纪最伟大的标志之一,在各大洲是办公楼的塔尖勾画出了城市的天际线。作为经济繁荣、社会进步、技术发展最常见的标志，办公建筑已经成为这个世纪世界运转状态的象征。这一点完全正确，因为办公建筑最能够反映过去一百年来在就业方式方面已经发生的深刻变化.通过综合设计，新一代的高效能办公建筑正在不断地涌现出来。这些办公建筑能够为业主和承租人提高工作满意度和工作效率，有益健康，具有更好的适应性，节能环保。特别

11、是通过运用生活周期分析，这些设计方案可以使建筑设计、系统选择、大楼建设这些先期投资发挥积极的作用。本设计的办公楼结构设计采用钢筋混凝土框架结构，结构布置考虑结构受力合理，考虑结构在竖向荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能达到充分利用，另外还应考虑到施工的方便。 由于缺乏实践经验，限于水平，该设计还有不少的缺点和不妥之处，还望各位老师批评指正。 2工程概况建筑地点：唐山市建筑类型：六层办公楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积约5000平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取100mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗使用：大门采用钢门，其它为木门，门洞尺寸为

12、1.0m2.4m，窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.8m2.1m。地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为8度。柱网与层高：本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为5.7m，中间跨为2.4m，层高取3.6m，如下图所示： 柱网布置图 框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。 框架结构的计算简图 横向框架组成的空间结构本方案中，需近似的按纵横两个方

13、向的平面框架分别计算。3 梁、柱截面尺寸的初步确定3.1梁截面尺寸初估L=7200mmh=(1/121/8)L=600900mm,取h=600mmb=(1/41/2)h=150300mm,取b=300mm即主梁截面尺寸为：bh=300mm600mm3.2框架柱的截面尺寸初估按下列公式计算： 柱组合的轴压力设计值N=Fg E n注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。 AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查抗震规范可知取为0.8。 fc

14、为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。3.3计算过程对于边柱：N=Fg E n AcN/uNfc=1.37.25.7146103/2/0.8/14.3=195871（mm2）对于内柱：N=Fg E n=3628.8（KN）AcN/uNfc=1.257.2(1.2+5.7/2)146103/0.8/14.3=231954（mm2） 梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30300600250400300600柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1C307007002-6C30600600次梁截面为300450.4框架侧移刚度的计算4.1

15、横梁线刚度i b的计算类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）AB跨、CD跨3.01043006005.4010957002.8410104.2610105.681010BC跨3.01042504001.3310924001.6710102.5010103.3410104.2纵梁线刚度I b的计算类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）纵梁3.01043006005.410972002.2510103.3

16、810104.5010104.3柱线刚度i c的计算I=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm）148003.01047007002.001101012.5010102-636003.01046006001.08010109.0010104.4各层横向侧移刚度计算 (D值法)4.4.1底层、A-2、A-3、A-4、A-5、D-2、D-3、D-4、D-5（8根）K=5.68/12.5=0.454 c =(0.5+K)/(2+K)=0.389 568125426125Di1=c12ic/h2=0.3891212.51010/48002=2

17、5326、A-1、A-6、D-1、D-6（4根）K=4.26/12.5=0.341c=(0.5+K)/(2+K)=0.359Di2=c12ic/h2 =0.3591212.51010/4800225426125=23382、B-1、C-1、B-6、C-6 （4根）K=（4,26+2.5）/12.5=0.541c=(0.5+K)/(2+K)=0.410Di3=c12ic/h2 =0.411212.51010/48002568334125 =26667、B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-4、C-5、B-5（8根）K=（3.34+5.68）/12.5=0.722c=(0.5+K)/(2+K

18、)=0.449Di4=c12ic/h2 =0.4491212.51010/48002 =29218D1=253268+233824+292188+266674=63654856895684.4.2第二-六层、A-2、A-3、A-4、A-5、D-2、D-3、D-4、D-5（8根）K=5.682/（92）=0.631c=K/(2+K)=0.24Di1=c12ic/h2 =0.241291010/360024269426 =19989、A-1、A-6、D-1、D-6（4根）K=4.262/（92）=0.473c=K/(2+K)=0.191Di2=c12ic/h2 =0.1911291010/3600

19、2426259426426 =15950、B-1、C-1、B-6、C-6 （4根）K=（4,26+2.5）2/92=0.751c=(0.5+K)/(2+K)=0.273Di3=c12ic/h2 =0.2731291010/36002 =227525683349568334、B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-4、C-5、B-5（8根）K=（3.34+5.68）2/（92）=1.002c=K/(2+K)=0.334Di6=c12ic/h2 =0.3341291010/36002 =27796D2=199898+159504+277968+227524=729530D1/D2=636548

20、/4915850.7，故该框架为规则框架。5 重力荷载代表值的计算5.1资料准备查荷载规范可取：屋面永久荷载标准值（上人）4厚SBS改性沥青防水卷材(着色涂料保护层) 0.350.004=0.0014 KN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4KN/m21:6水泥焦渣找2%坡(最薄处30厚) 14.30.03=0.42 KN/m260厚聚苯乙烯泡沫板 0.50.0.06=0.03 KN/m2钢筋混凝土板100厚 250.1=2.5KN/m220厚板底抹灰 0.0217=0.35 KN/m2 合计 3.7 KN/m21-5层楼面：瓷砖地面（包括水泥,粗砂打底） 0.55 KN/

21、m2100厚钢筋混凝土板 250.10=2.5 KN/m220厚板底抹灰 0.0217=0.34 KN/m2 合计 3.39KN/m2屋面及楼面可变荷载标准值：不上人屋面均布活荷载标准值 0.7 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.00.35=0.35 KN/m2 （式中ur为屋面积雪分布系数）梁柱密度 25 KN/m2陶粒空心砌块 5.0KN/m35.2重力荷载代表值的计算5.2.1梁、柱类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁5000300600250.91.051222.

22、5283.51700250400250.171.0564.2526.78纵梁6500300600251.171.052029.25614.25次梁5400300450250.731.051018.23191.42类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱4200700700252.3521.102458.81552.3 墙体200mm厚陶粒空心砌块，外墙面贴瓷砖（0.5 KN/m2 ）内墙为20mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为0.5+5 0.25+ 170.02=2.09 KN/m2内墙 为200mm厚陶粒空心砌块,两侧均

23、为20mm抹灰,则内墙单位墙面重力荷载为50.2+170.022=1.68 KN/m25.2.2内外填充墙重的计算 横墙： AB跨、CD跨墙： 外墙厚250mm，计算长度5000mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：0.2553=3.75m3 单跨重量：3.755=18.75KN 数量：4 总重：18.754=75KN BC跨墙：外墙厚250mm，计算长度1700mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：（1.73-0.91.8）0.25=0.87m3 单跨重量：0.875=4.35KN 数量：2 总重：4.352=8.7KN AB跨、CD跨墙： 内墙厚20

24、0mm，计算长度5000mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：0.253=3 m3 单跨重量：35=15KN 数量：15 总重：1515=300KN 纵墙： 外墙：单个体积：（6.53.0）-（1.82.12） 0.25=2.99 m3数量：8总重：2.9985=119.4KN 内纵墙：1：(6.53.07.5-12.12) 0.25=114.75m3 2: 0.25.5385+0.25.53.1555=218.63KN 厕所墙：0.24.83.4853=50.11KN 5.2.3 窗户计算（钢框玻璃窗） 办公室窗户：尺寸：1800mm2100mm 自重：0.4KN/m2

25、数量：16 重量：1.82.10.416=24.19KN 走廊窗户：尺寸：1800mm900mm 自重：0.4KN/m2 数量：2重量：1.80.90.42=1.3KN门重计算： 木门：尺寸：1200mm2400mm 自重：0.2KN/m2 数量：15 重量：1.22.40.215=6.3KN 铁层玻璃门：尺寸：7200mm3000mm 自重：1.5KN/m2 数量：1重量：7.230.41=32.4KN5.2.4楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算） 面积：(3.6-0.6) (5.4-0.6) 20+(2.4-0.6) (7.25-0.6-0.254)=349.92（m2） 恒载：39.3

26、349.92=1186.23KN 活载：2.0349.92=699.84KN5.3每层重力荷载代表值Gi=G 恒+0.5G活集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示：l G6=4001KNl G5=4185KNl G4=4185KNl G3=4185KNl G2=4185KNl G1=4375KN 54风荷载作用下内力分析风荷载计算风压标准值计算公式w=zw0us uz基本风压0.4KN/m,风载体型变化系数us =1.3,风震系数z =1.0,查表, uz 可查荷载规范,地面粗糙类别为C类,将风荷载换算成作用于框架节点上的集中荷载,计算过程如下表,表中z为框架节点至室外地

27、面的高度,A为一品框架各层节点的受风面积,计算结果见下图风荷载计算层次zusz (m)uzw0（KN/m）APW = w0A61.01.322.80.880.419.448.951.01.319.20.820.425.9211.0541.01.315.60.750.425.9210.131.01.312.00.740.425.929.9721.01.38.40.740.425.929.9711.01.34.80.740.427.5410.65.4.1风荷载作用下，横向框架的内力分析各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次hi（m）Vi（KN）D ij（N/mm）边 柱Di2（N/mm）Vi2（KN）

28、kY（m）M bi2（KNm）M ui2（KNm）63.68.9156688227521.290.7510.41.862.7953.619.95156688227522.890.7510.434.475.9343.630.05156688227524.360.7510.436.758.9533.640.02156688227525.800.7510.459.40 11.4823.649.99156688227527.250.7510.47512.4013.7014.860.59170206266673.440.5410.731.8813.67各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次hi（m）Vi（K

29、N）D ij（N/mm）边 柱Di1（N/mm）Vi1（KN）ky（m）M bi1（KNm）M ui1（KNm）63.68.9156688277961.581.0020.351.993.7053.619.95156688277963.531.0020.45.087.6243.630.05156688277965.321.0020.458.6210.5333.640.02156688277967.081.0020.4511.5014.0223.649.99156688277968.851.0020.515.9315.9314.860.591702062921810.400.7720.6331.4

30、518.477横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算7.1横向自振周期的计算 横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7T （uT）1/2注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.8。uT按以下公式计算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ij uT=（u）k注：D ij 为第i层的层间侧移刚度。（u）i为第i层的层间侧移。（u）k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。结

31、构顶点的假想侧移计算层次Gi（KN）VGi（KN）D i（N/mm）ui（mm）ui（mm）640014001491585813916524954185816849158516616157114418512371491585336791153283418516556491585336791153282418520741491585421928164914375251166365483945739457T1=1.7T （uT）1/2 =1.70.8(0.165249)1/2=0.553(s)7.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为

32、主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。 7.2.1结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85Gi=0.85（4375+41854+4001）=21348.6（KN）7.2.2计算水平地震影响系数1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.35s。Tg=0.35T1 =0.5535 Tg= 1.75查表得设防烈度为8度的max=0.161=（Tg/T1）0.9max =（0.35/0.553）0.90.16 =0.1067.2.3结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=1Geq =0.10621348.6 =2262.9516（KN）因1.4Tg=1.40.35=0.49sT1=0.553s，所

33、以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数 n=0.08T1+0.07=0.080.553+0.07=0.1142 F6=0.11422262.95=258.519KN 各质点横向水平地震作用按下式计算： Fi=GiHiFEk（1-n）/（GkHk） =4342.333（KN）地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=Fk（i=1，2，n）计算过程如下表：各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KNm）GiHi/GjHjFi（KN）Vi（KN）622.8400191222.80.266533.203533.203519.24185803520.

34、234469.0531002.256415.64185652860.190380.8551383.111312.04185502200.146292.6571675.76828.44185351540.102204.4601880.22814.84375210000.062124.2802004.507343234.8各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图： （具体数值见上表）7.3多遇水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移（u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u）i = Vi/D iju i=（u）k各层的层间弹性位移角e=（u）i/hi，根据抗震规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值e1/550。计算过程如下表：横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（KN）D i（N/mm）（u）i （mm）ui（mm）hi（mm）e=（u）i /hi6533.2034915851.08516.3236000.0003051002.2564915852.03