5层写字楼框架结构设计计算书

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1设计资料 12结构的选型与布置 12.1结构选型 12.2结构布置 12.3框架梁、柱截面尺寸 22.4框架梁柱的线刚度计算 23荷载计算 33.1恒载标准值计算 33.2活荷载标准值计算 63.3竖向荷载下框架受荷总图 64风荷载作用下的位移验算 115内力计算 136内力组合 38致谢 42参考文献 431设计资料(1)工程名称：阿拉尔金色胡杨写字楼工程(2)建设地点：新疆阿拉尔市区(3)工程概况：平面尺寸15m46.2m，5层，每层层高3.6m,室内外高差0.6m，走廊宽2.4m。设计使用年限50年。(4)混凝土：采用,。钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级，其余采用HPB235级。墙体：外墙、分户墙采用灰砂砖，尺寸为240mm120mm60mm,。内隔墙采用水泥空心砖，尺寸为290mm290mm140mm,。门：木门，。窗：塑钢窗，。(5)基本风压：,地面粗糙程度为B类。(6)基本雪压：（采用阿克苏地区）。2结构的选型与布置2.1结构选型本建筑共5层，且为办公楼，为了便于使用，采用大开间。为了使结构的整体性刚度较好，楼面、屋面、楼梯、天沟等均采用现浇结构。基础为柱下独立基础。2.2结构布置图1结构平面布置图图21-1剖面及几何尺寸图2.3框架梁、柱截面尺寸（1）框架梁截面尺寸估算，取， （2）框架柱截面尺寸估算底层柱轴力估算：假定结构每平方米总荷载设计值为12KN，则底层中柱的轴力设计值约为:假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：故确定取柱截面尺寸为。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。2.4框架梁柱的线刚度计算相对线刚度计算如下：底层柱线刚度：其他层柱线刚度：AB跨梁的线刚度：BC跨梁的线刚度：CD跨梁的线刚度：设，则，，，计算简图如图3图3计算简图3荷载计算3.1恒载标准值计算1）屋面找平层：15厚水泥砂浆防水层：(刚性)40厚C20细石混凝土防水找平层：15厚水泥砂浆找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平保温层：80厚矿渣水泥结构层：120厚现浇钢筋混凝土板抹灰层：10厚混合砂浆合计2）各层走廊楼面水磨石地面（10厚面层，20厚水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道）结构层：120厚现浇钢筋混凝土板抹灰层：10厚混合砂浆合计3）标准层楼面大理石面层：水泥砂浆擦缝30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道结构层：120厚现浇钢筋混凝土板抹灰层：10厚混合砂浆合计4)梁自重自重抹灰层：10厚混合砂浆合计基础梁自重5)柱自重自重抹灰层：10厚混合砂浆合计6)外纵墙自重标准层：纵墙铝合金窗水刷石外墙面水泥粉刷内墙面合计底层：纵墙（基础梁高）铝合金窗水刷石外墙面水泥粉刷内墙面合计7）内纵墙自重标准层：纵墙水泥粉刷内墙面合计8）内隔墙自重标准层：内隔墙铝合金窗水泥粉刷墙面合计底层：内隔墙铝合金窗水泥粉刷墙面合计3.2活荷载标准值计算1）屋面和楼面活荷载标准值由《荷载规范》4.1.1,4.1.2查得上人屋面：楼面：阅览室走廊：2）雪荷载标准值屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值3.3竖向荷载下框架受荷总图本结构楼面荷载的传递示意图如图4所示。图4板传荷载示意图1）A-B轴间框架梁屋面板传给梁的荷载恒载：活载：楼面板传给梁的荷载：恒载：活载：梁自重标准值恒载：A-B轴间框架梁梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=2)B-C轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载：活载：楼面板传给梁的荷载：恒载：活载：梁自重标准值恒载：B-C轴间框架梁梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=3)C-D轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：恒载：活载：楼面板传给梁的荷载：恒载：活载：梁自重标准值恒载：C-D轴间框架梁梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=活载=板传荷载=4)A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：女儿墙自重：（做法：墙高，的混凝土压顶）天沟自重：（琉璃瓦+现浇天沟）（图5）图5现浇天沟尺寸琉璃瓦自重：现浇天沟自重：合计顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传活载标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载标准层柱活载=板传活载=基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=5)B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传活载标准层柱恒载=梁自重+内隔墙自重+板传荷载标准层柱活载=板传活载基础顶面恒载=底层内隔墙自重+基础梁自重=6)C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载顶层柱活载=板传活载标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+内隔墙自重标准层柱活载=板传活载基础顶面恒载=基础梁自重+底层内隔墙自重=7)D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载=顶层柱活载=板传活载=标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=标准层柱活载=板传活载=基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图6所示（图中数值均为标准值）。有余A、D轴的纵梁外边线分别与该二轴柱的外边线齐平，故此二轴上的竖向荷载与柱轴线偏心，A轴的偏心距为，D轴的偏心距也为。图6竖向受荷总图（4）风荷载标准值计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值。为了简化计算，将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量作用于楼面集中风荷载，按下式计算：，计算过程见表1。表1各层楼面处集中风荷载标准值离地高度Z/m18.01.211.001.30.453.62.413.3814.41.121.001.30.453.63.614.8610.81.021.001.30.453.63.613.537.21.001.001.30.453.63.613.273.61.001.001.30.454.83.615.484风荷载作用下的位移验算位移计算时，各荷载均采用标准值。（1）侧移刚度D，见表2和表3。表2横向2-5层D值的计算构件名称A轴柱0.2228921.11B轴柱0.50920454.26C轴柱0.50920454.26D轴柱0.2228921.11表3横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.4577759.48B轴柱0.78413311.67C轴柱0.78413311.67D轴柱0.4577759.48（2）风荷载作用下框架侧移计算水平风荷载作用下框架的层间侧移按下式计算框架在风荷载作用下侧移的计算见表4。表4风荷载作用下框架楼层层间位移与高层之比计算层次五13.3813.3858750.740.00021/18000四14.8628.2458750.740.00051/7200三13.5341.7758750.740.00071/5143二13.2755.0458750.740.00091/4000一15.4870.5242142.300.00171/2118侧移验算：由表可知，对于框架结构，楼层层间最大的位移与层高之比的限值为1/550，本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为1/2118，满足1/2118<1/550要求，框架抗侧刚度足够。5内力计算（1）恒荷载标准值作用下的内力计算由上式的刚度可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数如图8所示。均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩。梁固端弯矩及节点不平衡弯矩填入图8中节点方框厚，即可进行迭代计算，直至杆端弯矩趋于稳定，最后按下式求的各杆端弯矩，如图9所示。以上计算中，当已知框架M图求V图以及已知V图求N图时，可采用结构力学取脱离体的方法。如已知杆件（梁或柱）两端的弯矩（图7a）。其剪力：已知某节点上柱传来的轴力和左、右传来的剪力、时，其下柱的轴力（图7b）图7V及N的计算简图式中：、以压力为正，拉力为负。恒荷载的标准值作用下的弯矩图、剪力图如图10、图11、图12所示。（2）活荷载标准值作用下的内力计算活荷载标准值作用下在A~B轴间的迭代计算图，最后杆端弯矩图，M图、V图、N图如图13、图14,、图15、图16、图17所示。活荷载标准值作用下在B~C轴间的迭代计算图，最后杆端弯矩图，M图、V图、N图如图18、图19,、图20、图21、图22所示。活荷载标准值作用下在C~D轴间的迭代计算图，最后杆端弯矩图，M图、V图、N图如图23、图24,、图25、图26、图27所示。（3）风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载（从左向右吹）下的内力用D值法进行计算。其步骤为：求各柱反弯点处的剪力值；②求各柱反弯点高度；③求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；④求各柱的州立和梁剪力。第i层和第m柱所分配的剪力为：，，为第i层楼面处集中风荷载标准值，见表1所示。为第i层第m根柱的抗侧刚度，可查附表4-1计算。框架柱自柱底开始计算的反弯点位置与柱高之比，，，，可分别由附表5-1~附表5-3查得，计算结果如表5-8所示。表5Ａ轴框架柱反弯点位置层号53.60.570.2850000.2851.02643.60.570.350000.351.2633.60.570.4350000.4351.56623.60.570.5000-0.03250.46751.683１4.80.760.730-0.012500.71753.444表6B轴框架柱反弯点位置层号53.62.070.40350000.40351.45343.62.070.450000.451.6233.62.070.500000.501.8023.62.070.500000.501.80１4.82.760.550000.552.64表7C轴框架柱反弯点位置层号53.62.070.40350000.40351.45343.62.070.450000.451.6233.62.070.500000.501.8023.62.070.500000.501.80１4.82.760.550000.552.64表8D轴框架柱反弯点位置层号53.60.570.2850000.2851.02643.60.570.350000.351.2633.60.570.4350000.4351.56623.60.570.5000-0.03250.46751.683１4.80.760.730-0.012500.71753.444框架各柱的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程如表9~表12所示。中柱边柱表9风荷载作用下A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号513.3858750.748921.110.1522.031.0265.232.085.23428.2458750.748921.110.1524.291.26010.045.4112.12341.7758750.748921.110.1526.351.56612.929.9418.33255.0458750.748921.110.1528.371.68316.0514.0925.99170.5242142.307759.480.18412.983.44417.6044.7031.69表10风荷载作用下B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号513.3858750.7420454.260.3484.661.45310.016.772.767.25428.2458750.7420454.260.3489.831.6219.4615.927.2219.01341.7758750.7420454.260.34814.541.8026.1726.1711.5930.50255.0458750.7420454.260.34819.151.8034.4734.4716.7043.94170.5242142.3013311.670.31622.282.6448.1258.8222.7459.85表11风荷载作用下C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号513.3858750.7420454.260.3484.661.45310.016.772.767.25428.2458750.7420454.260.3489.831.6219.4615.927.2219.01341.7758750.7420454.260.34814.541.8026.1726.1711.5930.50255.0458750.7420454.260.34819.151.8034.4734.4716.7043.94170.5242142.3013311.670.31622.282.6448.1258.8222.7459.85表12风荷载作用下D轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层号513.3858750.748921.110.15