设计院办公楼四层钢混框架结构设计计算书.doc

1 绪论 2相关资料2.1工程简介本设计院办公楼为四层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约7500m2，1层的建筑层高为3.9m,2-4层的建筑层高分别为3.6m、3.6m、3.6m1层的结构层高为4.9m（从基础顶面算起，包括地下部分1.0m），2-4层结构层高分别为3.6m、3.6m、3.6m室内外高差为4.5m该办公楼属于普通建筑，依据《建筑结构可靠度设计统一标准》，其结构安全等级为Ⅱ级，建筑设计使用年限为50年2.2气象及地质资料 根据地质勘察报告，地下水位高程为-35.00m， 最大冻土深度为1.58m土质厚度勘 察 数 据杂填土1.1m粉质粘土5.5m 砂土2m卵石层15m 年最低气温：-24℃；年最高气温：38℃主导风向为西北风，基本风压：，地面粗糙度类别为B类（城乡建筑） 基本雪压： 2.3抗震设防烈度 办公楼建造地点为河北保定，由《建筑抗震设计规范》①根据《我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组》查得抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震为第一组②根据工程地质土的类型，查得建筑场地土类别为Ⅱ类③根据Ⅱ类场地第一组，查得地震特征周期为0.35s④根据抗震设防烈度为7度、框架结构高度24m，查得框架抗震等级为三级。

2.4工程材料①梁、板、柱均选用砼②梁、柱主筋选用三级钢（），箍筋选用一级钢（），板受力筋选用二级钢（） 3平面布置3.1结构平面布置图根据办公楼功能要求及框架结构体系受力情况，通过荷载分析计算确定梁系布置方案具体如下图所示： 3.2框架梁柱截面尺寸确定3.2.1梁截面尺寸确定3.2.2柱截面尺寸确定(1)横向框架梁横向框架梁梁所在跨度跨度梁截面高度h计算梁截面高度h初估梁截面宽度b计算梁截面宽度b初估A-B4.5m375～563mm550mm183～275mm250mmB-C7.2m600～900mm800mm267～400mm350mmC-D2.7m225～338mm550mm183～275mm250mmD-E7.2m600～900mm800mm267～400mm350mm(2)纵向框架梁纵向框架梁梁所在跨度轴号跨度梁截面高度h计算梁截面高度h初估梁截面宽度b计算梁截面宽度b初估A4.2m350～525mm800mm267～400mm350mm7.2m600～900mm800mm267～400mm350mm B、C、 D、E4.2m350～525mm800mm267～400mm350mm7.2m600～900mm800mm267～400mm350mm10.8m850～1275mm1000mm333～500mm450mm(3)横向次梁横向次梁梁所在跨度跨度梁截面高度h计算梁截面高度h初估梁截面宽度b计算梁截面宽度b初估B-C7.2m450～600mm600mm217～325mm300mmD-E7.2m450～600mm600mm217～325mm300mm(4)卫生间纵向次梁卫生间纵向次梁梁所在跨度轴号跨度梁截面高度h计算梁截面高度h初估梁截面宽度b计算梁截面宽度b初估1/D3.6m225～300mm400mm133～200mm200mm(5)井字形网架 由于顶层多功能厅开间、进深较大，考虑净高的要求，采用井字形网架屋盖。

井字形网架的平面尺寸为，采用网格，网格尺寸，按照双向正交正放置3.2.2柱截面尺寸确定(1) 按轴压比要求初估框架柱截面尺寸框架柱的受荷面积如下图所示：(2) 框架柱选用混凝土，，框架抗震等级为三级，轴压比 选取典型柱按下式计算： 注：①—竖向荷载分项系数（已包含可变荷载），取1.25②q—每个楼层上单位面积竖向荷载标准值，《高规》规定：目前国内钢筋混凝土结构高层建筑由横载和活载引起的单位面积重力，框架和剪力墙结构约为③—考虑水平力产生的附加系数，三～一级抗震等级时，取1.05～1.1④—边柱、角柱轴力增大系数⑤N—柱轴向压力设计值⑥—框架柱轴压比限值，抗震等级为三级时，查表得=0.91) 中柱：取6轴与D轴相交中柱 因为，故取中柱截面尺寸为误差<5%，符合要求）2) 边柱：取6轴与B轴相交边柱 考虑到边柱承受偏心荷载且跨度较大，因为，故取中柱截面尺寸为3) 角柱：① 取4轴与A轴相交的角柱 ②取4轴与B轴相交的角柱 综合①和②两种情况考虑，由于角柱承受双向偏心荷载作用，因为，故取角柱截面尺寸为3) 校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1） 按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm2） 为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4取二层较短柱高，中柱：边柱与角柱：3)框架柱截面高度和宽度一般可以取层高的1/10～1/15。

(取柱底层高4.9m)故所选框架柱截面尺寸均满足要求4横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算4.1横向框架在风荷载作用下的计算简图 办公楼为四层钢筋混凝土框架结构体系，基本风压，地面粗糙度为B类（城乡建筑），结构高度为4.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算 计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，按下式计算： 1.为风荷载体型系数 根据《建筑结构荷载规范》中规定，迎风面取+0.8，背风面取-0.5 2.为风振系数 —脉动增大系数 —脉动影响系数，当建筑物外形、质量沿高度比较均匀时，脉动影响系数可根据总高度及其迎风面宽度的比值查表确定 —阵型系数，阵型系数应根据结构动力计算确定对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，阵型系数可根据相对高度确定4.1.2各层楼面处集中风荷载标准值计算1.框架风荷载负荷宽度⑧轴线框架的负荷宽度，如下图所示：2.为基本风压，为结构基本自振周期，对于比较规则的结构，可用近似公式计算，框架结构：，n为结构层数。

取 计算时，对于地面粗糙度为B类地区，可直接代入基本风压，即： ，按照线性插入算得： 由，总高度，脉动影响系数各层楼面处集中风荷载标准值计算：各层楼面处集中风荷载标准值层号离地面高度相对高度14.350.31.1860.480.171.001.0971.327.950.51.1860.480.381.001.2161.3311.550.71.1860.480.671.041.3671.3415.150.91.1860.480.861.141.4291.3层号10.554.353.622.44 20.553.63.622.54 30.553.63.626.34 40.553.61.527.684.2横向框架在风荷载作用下的位移计算1.框架梁、柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对⑧轴线框架梁（中框架梁）的惯性矩乘以2.0，框架梁的线、柱刚度计算见下表：框架梁线刚度计算截面混凝土强度等级弹性模量跨度矩形截面惯性矩框架柱线刚度计算框架柱位置截面混凝土强度等级弹性模量高度矩形截面惯性矩顶层柱二、三层柱底层柱⑧轴线框架梁、柱的相对线刚度如下图所示：2.侧移刚度计算考虑梁柱的线刚度比，用值法计算柱的侧移刚度。

柱侧移刚度值计算楼层根 数顶层柱B轴边柱4.32.9070.592235701C轴中柱4.34.7210.702279501D轴中柱4.34.7210.702279501E轴边柱4.32.9070.59223570123570+27950+27950+23570=103040二、三层柱B轴边柱4.32.9070.592235701C轴中柱4.34.7210.702279501D轴中柱4.34.7210.702279501E轴边柱4.32.9070.59223570123570+27950+27950+23570=103040底层柱B轴边柱3.23.9060.746119311C轴中柱3.26.3440.820131151D轴中柱3.26.3440.820131151E轴边柱3.23.9060.74611931111931+13115+13115+11931=500923.风荷载作用下框架的层间侧移按下式计算：第层层间侧移：，第层侧移：，顶点侧移：⑧轴线框架在风荷载作用下框架楼层层间侧移与层高之比计算 风荷载作用下框架楼层层间侧移与层高之比计算楼层 第四层27.6827.681030400.000273.61/13333第三层26.3454.041030400.000523.61/6923第二层22.5476.561030400.000743.61/4865第一层22.4499.00500920.00204.351/2175侧移验算：对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比限值为1/550， 本框架层间最大位移在底层，1/2175 < 1/550，满足规范要求。

4.3横向框架在风荷载作用下的内力计算框架在风荷载作用下的内力计算采用值法（修正反弯点法）1.反弯点高度计算 反弯点高度按下式计算，即： 式中，—标准反弯点高度比 —因上下层梁高度比变化的修正值 —因上层层高变化的修正值 —因下层层高变化的修正值，，反弯点高度比计算楼层。