[学士]郑州某商业办公楼结构设计计算书

1、目 录 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc210600070 第一部分：工程概况 PAGEREF _Toc210600070 h 2 HYPERLINK l _Toc210600071 第二部分：结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算 PAGEREF _Toc210600071 h 3 HYPERLINK l _Toc210600072 第三部分：荷载计算 PAGEREF _Toc210600072 h 6 HYPERLINK l _Toc210600073 第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算 PAGEREF _Toc210600073 h 8 HYPERLIN

2、K l _Toc210600074 第五部分：水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 PAGEREF _Toc210600074 h 17 HYPERLINK l _Toc210600075 第六部分：内力组合 PAGEREF _Toc210600075 h 20 HYPERLINK l _Toc210600076 第七部分：截面设计 PAGEREF _Toc210600076 h 24 HYPERLINK l _Toc210600077 第八部分：楼板设计 PAGEREF _Toc210600077 h 32 HYPERLINK l _Toc210600079 第十部分：基础设计 PAGER

3、EF _Toc210600079 h 38第一部分：工程概况（一）工程概况 本工程为郑州市某商业办公楼。批准总建筑面积为6000m2，投资420万元，拟建6层。会议室、多功能展厅1500m2，办公部分建筑面积3000，其它部分1500m2，要求二层以上各层能分别独立使用，首层为公共部分。 1、办公室：拟采用开间，进深，以1-2开间为一办公单元。 2、会议室：70m2，要求除首层以外，每层设1个。 3、会客室：70m2，设在首层。 4、多功能展厅：150m2。要求每层设置，考虑通风并适当考虑自然采光。 5、层高：拟选首层，其余各层。 6、电梯：设10人客梯一部。 （二）拟建位置 该工程建于郑州市

4、，位于中原东路南侧。蜜蜂张街北侧，其总平面图如下：（三）自然条件 1、气温：冬季室外计算温度-9，冻土深度30cm，夏季室外计算温+33。2、年降水量680mm。 3、场区地势平坦，地层分布较为规律，地耐力按150KN/m2计，持力层为轻亚粘土，类场地。 4、郑州市平均风速夏季为/s，主导风向为南风，冬季为2。 5、雪载：最大积雪厚度为20cm2。 6、地下水位：常年地下水位于地面以下，水质对混凝土无侵蚀。 7、设防烈度7度。 （四）建筑标准 1、防火等级：级 2、办公室、会议室采光等级：级第二部分：结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算一、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

5、和恒载经梁框架柱，再由框架柱传至地基。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。二、施工方案选择：本工程施工方案采用现浇式。三、柱网布置与层高：本办公楼采用柱距为6.0m的内廊式小柱网，边跨为m，中间跨为2.7m，层高取首层为m,其余为3.0m。四、施工缝的划分：本工程由于平面布置不甚规则，设一道沉降缝，位置在G 轴与F轴处，基础及上部完全断开。五、结构平面布置：本工程的结构平面布置如下图所示。六、基础形式及埋置深度：本工程地势平坦，底层分布较为规律，地耐力150KN/M2,常年地下水位位于地面以

6、下，水质对基础混凝土无侵蚀，上部为六层框架结构，综合考虑选用条形基础。 七、梁、柱、板截面尺寸的初步确定：1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/115500=500mm，截面宽度取5001/2=250mm，可得梁的截面初步定为bh=250*500。楼板取120mm，楼梯板及休息平台板为120mm,平台梁200400。2、框架柱的截面尺寸梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30250500250400250500柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1-6C305505501.横梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I

7、0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）截面计算刚度边跨1042505000109550010101010中跨1042504001092700101010102.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）1360010455055010910102-630001045505501091010八、 框架结构的计算简图：本工程的框架计算简图及典型结果单元如下所示：300030003600计算简图L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1A0A1A2A3A4A5A6B5B4B3B1B

8、6B0B2D2D0D6D1D3D4D5C6C5C4C3C2C1C0550027005500300030003000720036003600260550027005500Z1Z2Z2Z1L1L2典型结构单元第三部分：荷载计算一、屋面梁荷载计算1、屋面框架梁线荷载标准值：200.4 KN/m2100-140厚（2找坡）膨胀珍珠岩 (0.10+0.14)/270.80 KN/m2253 KN/m2160.24 KN/m2 KN/m22、屋面梁自重：边跨框架梁自重 0.5253.13 KN/m梁侧粉刷 2（0.52）170.26 KN/m252.5 KN/m梁侧抹灰 22）170.19 KN/mgAB

9、! =gcd1= 3.39KN/mgBC= 2.69 KN/m3、作用在顶层框架梁上的线荷载：见下表22)名称荷载类别线荷载标准值（KN/M）荷载分项系数设计线荷载边跨梁恒载7.2+3.39=活荷载1中跨梁恒载7.2+2.69=5活荷载1二、标准层楼面梁荷载1、楼面框架梁线荷载标准值：20 0.5 KN/m 253 KN/m160.24 KN/m楼面恒载 3.24 KN/m2、楼面梁自重：边跨框架梁自重及梁侧粉刷 KN/m边跨填充墙自重 0（3-0.5）19= KN/m墙面粉刷 （3-0.5）217=1.7 KN/m中跨框架及梁侧粉刷 KN/mgAB! =gcd1=1 KN /mgBC1=2.

10、69 KN/m3、作用在中间层框架梁上的线荷载：（活荷载标准值为5.0KN/ M2, M2）名称荷载类别线荷载标准值（KN/M）荷载分项系数设计线荷载边跨梁恒载3.247.2+1=活荷载7.2=361.3中跨梁恒载3.247.2+2.69=2活荷载7.2=1.3三、屋面框架节点集中荷载标准值1、节点A6:0.525= KN粉刷 （0.52）217=1.86 KN19= KN217= KN3.98=3 KN顶层边节点集中荷载 110.68 KN2、节点B6:0.525=22.5 KN（0.52）217=1.86 KN（+-2.7）3.98=2 KN 3= KN顶层中节点集中荷载 94.21 KN

11、四、楼面框架节点集中荷载标准值1、节点A5:边柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 1.86 KN钢窗自重 20.45=1.94 KN(-0.5)19=2KN粉刷 217=KN窗边墙体自重 0.25 (-21.2-0.5)19= KN粉刷 2170.02=3.79 KN50.55325=2 KN317=1.73 KN3.24= KN标准层边节点集中荷载 15 KN2、节点B5:中柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 1.86 KN内纵墙自重 （3-0.5）219=171 KN粉刷 217=1 KN(5.24-0.2) =-16.93 KN框架柱自重 2 KN粉刷 1.907 KN连系梁传来楼面自重 (

12、+-2.7)3.24=2 KN3.24=17.5 KN楼面中节点集中荷载 289.48 KN第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算一、按分层法进行内力计算：梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。计算柱的线刚度时，除底层柱外，都要乘以0.9的折减系数；对开口框架进行计算时，除底层外，柱的弯矩传递系数为1/3。最后将开口框架计算的结果进行叠加。(一)顶层：因屋面活荷载很小，不考虑活荷载的最不利布置，按满载计算。则框架线荷载为：边跨：113KN/M1、固端弯矩边跨：Mg=（g+q）l2/12=2/126 KNM中跨：Mg=（g+q）l2/12=32/12

13、2 KNM2、计算各杆件的弯矩分配系数结点A6结点B6A6A5A6B6B6A6B6B5B6C60.700.300.260.610.133、用弯矩分配法求弯矩(二)标准层：因活荷载较大，需按恒载和活荷载最不利布置的情况分别计算。1、固端弯矩：（1）边跨：恒载：Mg=gl2/12=2/12=活荷载：Mg=ql2/12=2/（2）中跨：恒载：Mg=gl2/12=220活荷载：Mg=ql2/12=22、弯矩分配系数：结点A5结点B5A5A4A5A6A5B5B5A5B5B4B5B6B5C50.410.160.083、求弯矩：（1）恒载：（2）活荷载：A、布置在边跨 B、布置在中跨 C、布置在一侧边跨和中

14、跨： （三）底层：1、固端弯矩：（1）边跨：恒载：Mg=gl2/12=2活荷载：Mg=ql2/12=2（2）中跨：恒载：Mg=gl2/12=2活荷载：Mg=ql2/12=2/2、弯矩分配系数：结点A1结点B1A1A0A1A2A1B1B1A1B1B0B1B2B1C13、求弯矩：（1）恒载： （2）活荷载：A、布置在边跨 B、布置在中跨 C、布置在一侧边跨和中跨： （4）弯矩调幅考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（本例为现浇框架，取调幅系数取0.9），并将所减少的弯矩的平均值加到矿中正弯矩上，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。竖向荷载作用下框架内力汇

15、总如下：（跨中弯矩按M中=M0-(M1+M2)/2计算）竖向荷载作用下框架内力汇总如表二、梁端剪力和柱轴力的计算：1、恒载作用下：荷载引起的剪力：例：第6层：VA=VB=gL/2-（M2-M1）/L=/2=1 KNVB=VC= KN本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。荷载引起的剪力：例：第6层：A柱： N顶=110.68 KN 柱重：0.550.55325= KN N底= N顶+= KNB柱： N顶=94.21，N底=+= KN恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底610110.68133.3794.211155

16、429.07448741.2436621102、活载作用下：例：第6层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=1/2=KNBC跨：VB=VC=1/2= KNA柱：N顶= N底=36KNB柱：N顶= N底= KN活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶=N底N顶=N底6543213、框架剪力及轴力计算框架剪力及轴力计算值由恒荷载引起的剪力和最不利活荷载位置引起的剪力相叠加。梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底6543211三、框架柱控制截面内力计算：1、控制截面弯矩取每

17、层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果如下表所示。2、控制截面轴力柱的控制截面轴向力，可不计梁的连续性的影响，近似地按负荷面积进行计算。柱底最大轴力=控制截面以上各层间柱自重+控制截面以上各层间纵梁及纵墙自重+屋面横梁反力+控制截面以上标准层横梁反力。根据柱弯矩最大时活荷载最不利布置，可求出对应的轴向力。竖向荷载作用下框架柱控制截面弯矩计算表 第五部分：水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一、风荷载计算风压标准值计算公式为 W=z. s.z.W0因结构高度 H30m ，可取z1.0；风载体形系数，因此取s=0.8+0.5=1.3;风压高度变化系数z可查荷载规范（本工程地面粗糙度类别为C类）将风荷

18、载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表：风荷载计算表层次zsZ(m)zW0(K0.4N/m)A(m2)Pw(kN)60.450.440.430.420.411.00.4二、框架柱的修正侧移刚度D见下表框架柱修正侧移刚度D的计算表三、风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的框架弯矩计算见下表框架柱的剪力及柱端弯矩计算表Fi（kn）Vj（kn）边柱中柱V=0.47/2 (0.47+0.75)10.22=10.22=V=0.75/2 (0.47+0.75) K=0.37,y0=0.185,y1=y2=0K=0.80, y0=0.35,y1=y2=0M底=3.00.185=1.09KNmM底

19、=3.00.35=3.30KNmM顶=3.00.815=KNmM顶=3.00.65=KNm19.77=3.82 KN19.77=15.95 KNK=0.37,y0=0.335,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.4,y1=y2=y3=0M底=mM底=mM顶=mM顶=m28.53=5.51 KN28.53=23.02 KNK=0.37, y0=0.4,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.45,y1=y2=y3=0M底=mM底=mM顶=mM顶=m36.39=7.02 KN36.39=29.37 KNK=0.37, y0=0.45,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.4

20、5,y1=y2=y3=0M底=KNmM底=mM顶=mM顶=m43.02=8.30 KNK=0.37, y0=0.55,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.5,y1=y2=y3=0M底=mM底=mM顶=mM顶=m48.28=9.32 KN48.28=38.96 KNK=0.45, y0=0.775,y1=y2 =0K=0.67, y0=0.7,y1=y2 =0M底=3.60.775=KNmM底=3.60.7=KNmM顶=3.60.225=KNmM顶=3.60.3=KNm求各梁梁端弯矩，计算结果见下表风荷载引起的梁端弯矩计算表（KNm）层次梁端AiBiBiAiBiCi六2.84/（2.8

21、4+2.22）2.22/（2.84+2.22）五四三（）=（）=二（）=（）=一（）=（）=绘制弯矩图框架弯矩图风荷载引起的梁端剪力和柱的轴力计算见下表层次梁端剪力（Kn）柱轴力（kn）跨跨边柱中柱屋面(4.82+)/5.5=1.502/2.7=6()/5.5=2/2.7=52/2.7=1432四、风荷载作用下的所引起的侧移1、根据柱的修正抗剪刚度D的计算，则第二至六层：D=104104104KN/m第一层： D=104104104 KN/m2、由于梁柱弯曲变形所引起的侧移计算由于梁柱弯曲变形所引起的侧移计算表层次楼层剪力V(KN)楼层抗剪总刚度D（KN/m）各层相对位移（m）各层侧移1（mm

22、）六10410-4五10410-4四10410-4三10410-4二10410-4一10410-4由于柱轴向变形所引起的顶点侧移22=1130FH3ECAB2=113（303010622）=框架顶点总侧移量=1+2= mm2/=第六部分：内力组合根据内力计算结果进行内力组合。内力按（恒载+活荷载）和恒载和0.85（风载+活荷载）两组进行组合。把内力组合值乘以结构重要系数得到内力的设计值，本例去结构重要系数为1。一、框架梁内力组合框架梁内力组合表二、框架柱内力组合框架柱内力组合表第七部分：截面设计一、框架梁：以第1层AB跨框架梁的计算为例。1、梁的最不利内力：经以上计算可知，梁的最不利内力如下：

23、跨间： Mmax=2KNm 支座A：Mmax= KNm支座Bl：Mmax=18 KNm 调整后剪力：V=KN2、梁正截面受弯承载力计算：抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量。跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：（1）、考虑跨间最大弯矩处：按T形截面设计，翼缘计算宽度bf，按跨度考虑，取bf，=l/3=/3=1830mm，梁内纵向钢筋选 = 2 * ROMAN II级热扎钢筋，（fy=fy，=310N/mm2），h0=h-a=500-35=465mm，因fcm

24、bf，hf，（ h0- hf，/2）=11830120（465-120/2）=1KNmM = KNm 属第一类T形截面。下部跨间截面按单筋T形截面计算：s=M/（fcmbf，h02）=2106/1830/4652329=1-（1-2s）1/2335As=fcmbf，h0/fy3351830465/310=1 mm2实配钢筋326，As=1593 mm2。=1593/250/500=1.27%min=0.15%，满足要求。梁端截面受压区相对高度：=fyAs/（fcmbf，h0）=3101593/1830/465min=0.3%，又As，/ As =1699/2012=0.83满足梁的抗震构造要求

25、。3、梁斜截面受剪承载力计算：（1）、验算截面尺寸： hw=h0=465mm hw/b=465/256V=257710N 可知，截面符合条件。（2）、验算是否需要计算配置箍筋：cmbh0250465 =134269N267070N sv= nAsv1250=0.4%svmincm/fyv15%加密区长度取0.85m，非加密区箍筋取 HYPERLINK mailto:8150 8200。箍筋配置，满足构造要求。配筋图如下图所示：其它梁的配筋计算见下表：二、框架柱：1、柱截面尺寸验算：根据抗震规范，对于二级抗震等级，剪跨比大于2，轴压比小于0.8。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果柱号层次

26、b（mm）h0（mm）fcm（N/mm2）Mc（KNm）Vc（KN）N（KN）Mc/Vch0N/fcmbh0A柱655051025550510245455051029355051029255051028155051020.478B柱655051025555051020.182455051020.294355051020.487255051020.621155051020.767例：第1层A柱：柱截面宽度：b=550 mm柱截面有效高度：h0=550-40=510 mm混凝土轴心抗压强度设计值：fcm= N/mm2柱端弯矩计算值：Mc取上下端弯矩的最大值。Mc=/0.75=（KNm）柱端剪力计算

27、值：Vc =/0.75= KN柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=15/0.75= KN剪跨比：Mc/Vch0=1*103/510=2轴压比：N/fcmbh0=*103/550/510=592、柱正截面承载力计算：先以第1层A柱为例，（1）最不利组合一（调整后）：Mmax=1KNm，N=2 KN轴向力对截面重心的偏心矩e0=M/N=106/(103)=5 mm附加偏心矩ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即550/30=18.33mm，故取ea=20 mm。柱的计算长度，根据抗震设计规范，对于现浇楼盖的底层柱，l0=1.0H=m初始偏心矩：ei=e0+ea=5+20=7 mm因为长细比l0/h=3600/550=6.555，故应考虑偏心矩增大系数。1cm5502/（2103）=75取1又l0/h15，取2=1+ l0212h0/1400ei=1+2510/1400/7=1.06轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离 e=ei+h/2-as =1.067+550/2-40 =3 mm 对称配筋：=x/h0=N/fcmbh0=103/550/510 =0.4595，故应考虑偏心矩增大系数。1cm5502/（1103）=1.474取1又l0/