某办公楼结构设计

PAGEPAGE9某办公楼结构设计摘要本文给出了某办公楼的主体结构设计。在结构计算中考虑了风荷载、地震荷载及竖向荷载的作用。采用底部剪力法计算了地震作用，采用D值法和分层法分别计算了水平荷载作用下和竖向荷载作用下框架结构的内力，并进行了一榀横向框架的内力组合及截面设计。作为一种精确而快捷的分析手段，还使用PKPM结构设计软件对该结构进行了计算，并将结果与手算的结果进行了比较。关键词钢筋混凝土，框架结构，底部剪力法，地震作用，PKPM前言最近的几十年来，随着钢筋和混凝土材料的研制水平的飞速提高，钢筋混凝土结构计算理论得到迅猛发展。正是由于对钢筋混凝土结构感兴趣，因而选择钢筋混凝土结构设计作为毕业设计的对象。本设计正是通过对北京工商大学文科办公楼的钢筋混凝土框架结构进行设计，试图体现多层钢筋混凝土结构设计原理，同时为毕业后的继续学习打下一个坚实的基础。本设计的建筑方案初步设计由作者完成。主体结构计算部分包括对一榀横向框架在横向水平地震力，横向风荷载和竖向荷载作用下的内力计算等。通过内力组合求得这榀横向框架的最不利截面及内力，从而进行截面设计，这其中包括框架梁、框架柱和楼板等部分的配筋计算。本设计还使用了PKPM系列软件对结构进行了全面的计算，并将计算结果和手算的进行比较。最后根据计算结果，得到配筋图。正文共分九个章节。1工程概况该工程为某办公楼，建筑面积4017.6，基本雪压，基本风压。结构形式为4层钢筋混凝土框架结构，层高均为3.9，室内外高差为0.6。8度设防，抗震等级为二级。混凝土采用C30。2建筑方案初步设计根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面和立面设计，结构平面布置如图1所示。楼板厚度为110。梁截面高度按梁跨度的1/12~1/8估算，由此估算的梁的截面尺寸见表1，各层梁、柱和板的混凝土均采用C30等级（，）。表1梁截面尺寸（/）6.0跨2.4跨12.0跨4.5跨9.0跨300×6000300×4000350×9000300×5500350×9000根据计算并考虑其他因素，框架结构柱截面尺寸取为：600×600。图1结构平面布置图3重力荷载计算首先进行楼面和屋面的永久荷载标准值和可变荷载标准值的计算，然后计算梁、柱、墙、门、窗的重力荷载，最后算得各质点的重力荷载代表值.4框架侧移刚度计算梁的线刚度为，对本设计现浇楼面的中框架梁和边框架梁的分别取2.0和1.5，为梁矩形部分的截面惯性矩。柱的线刚度。根据计算可知，此框架横向和纵向均为规则框架，故此框架为规则框架。5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算首先计算横向自振周期×0.7×＝0.38再采用底部剪力法计算水平地震作用及楼层地震剪力，并水平地震作用下的位移验算，经验算可知最大层间弹性位移角发生在第一层，其值1/822<1/550，满足钢筋混凝土框架弹性层间位移角限值。最后计算水平地震作用下第6榀横向框架内力5.2横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算与水平地震作用下的计算方法相似首先计算作用在第6榀横向框架上的风荷载标值，并进行风荷载作用下的水平位移验算，经验算可知，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/10976，远小于1/550，满足规范要求。最后计算风荷载作用下框架结构内力。6PKPM电算本设计的电算部分采用PKPM系列软件的结构设计部分对结构进行建模，分析和计算。将PKPM算得的结果和手算的结果相互比较，可以发现，两者间存在一定的误差。事实上，这是由于两者的计算方法和各自的精确度不同造成的。两者之间的误差范围是在可允许之内。7竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算7.1横向框架竖向荷载作用下的内力计算取第6轴线横向框架作为计算单元，采用分层法计算进行了内力计算。由于结构和荷载的对称，故计算时可以采用一半框架。7.2横向框架内力组合7.2.1框架梁内力组合本设计考虑三种内力组合：，，。其中，组合时，对于竖向荷载作用下的梁端弯矩进行了调幅，调幅系数取为0.8。7.2.2框架柱内力组合本设计考虑三种内力组合：，和。8截面配筋设计8.1框架梁的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算从内力组合表中分别选出各跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。8.2框架柱正截面和斜截面配筋计算根据验算可知，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范的要求。然后根据内力组合的结果，选择最不利内力进行配筋计算。配筋见下表表2框架柱纵向钢筋计算表柱号层次单侧实配钢筋单侧实配钢筋面面积单侧配筋率1222+22517420.518241810180.303341810180.30343209420.2801220+32521010.625242012570.374342012570.37443209420.280注：上表中和单位为。表3框架柱箍筋数量表柱号层次实配箍筋（）加密区（四肢箍箍）非加密区（四肢肢箍）48@100(00.67))8@180(0.337)38@100(00.67))8@150(0.445)28@100(00.67))8@150(0.445)18@100(0.667)8@150(0.445)48@100(0.667)8@180(0.337)38@100(0.667)8@180(0.337)28@100(0.667)8@180(0.337)18@100(0.667)8@150(0.445)9楼盖设计楼板厚度为110，根据楼面荷载、钢筋（级，）和混凝土（，），采用塑性理论计算内力并配置钢筋。参考文献1中华人民共和国建设部，GBJ11-2002，建筑抗震设计规范，北京；中国建筑工业出版社，20022中华人民共和国建设部，GBJ9-2002，建筑结构荷载规范，北京；中国建筑工业出版社，20023中华人民共和国建设部，GB50010-2002，混凝土结构设计规范，北京；中国建筑工业出版社，20024中华人民共和国建设部，JGJ3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程，北京；中国建筑工业出版社，20025张誉主编，混凝土结构基本原理，北京；中国建筑工业出版社，2000，第57～147页6沈蒲生、罗国强编著，混凝土结构疑难释义（第三版），北京；中国建筑工业出版社，2003，第8～10页7包世华、方鄂华编著，高层建筑结构设计，北京；清华大学出版社，2002，第70～122页AbstractAmainstructuraldesignoftheliberalartsofficebuilding,whichisinthenewcampusofBeijingTechnologyandBusinessUniversity,ispressedinthispaper.Inthestructureanalysis,thewindloading,earthquakeloadingandverticalloadingisconsidered.TheinnerforceoftheframestructureundertheactionofthehorizontalloadingandtheverticalloadingwereobtainedrespectivelybyusingtheD'svaluemethodanddelaminationmethodofmoment,also,equivalentbaseshearmethodisusedtoobtainthehorizontalearthquakeforce,asaresulttheinnerforcecombinationsandthesectiondesignofaframeofoneaxisispresented.Asapromptandexactanalysismeasure,PKPMstructuralanalysissoftwareisalsousedtoroundlycalculatetheentirestructure,andthenthereisacompa