行政办公楼设计.doc
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华北水利水电学院学生设计纸 结构计算 1．设计资料 1) 设计标高：室内设计标高±0.000等于绝对标高90.95，室内外高差700。 2) 墙身做法：墙身为加气混凝土砌块墙，用M5混合砂浆砌筑。内粉刷为20厚混合砂浆打底，纸筋灰面层，“803”内墙涂料两度。外墙粉刷为1:3水泥砂浆打底，瓷砖贴面，共厚25。隔墙用100厚轻质隔断。 3) 楼面做法：20厚水泥砂浆找平，硬木地面。走廊、楼梯、卫生间用水磨石面层，采用“V”型轻钢龙骨吊顶。 4) 屋面做法：现浇板上铺膨胀珍珠岩保温层，檐口处厚100，2﹪自檐口向中间找坡，1:2水泥砂浆找平层厚20，两毡三油防水层，撒绿豆砂保护。 5) 门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其他均为木门，铝合金窗。 6) 地质资料：该区地势平坦，地基土以粘性土和粉土为主，建筑场地类别为Ⅱ类。 7) 地震烈度：7度近震，抗震等级为三级。 8) 基本风压：,地面粗糙度属C类。 9) 基本雪压：。 10) 活荷载：屋面活荷载0.5 ，楼面活荷载2.0 ，资料档案室2.5，楼梯走廊2.5 。 2．结构布置及结构及计算简图的确定 结构平面图如右图所示。 结构分为三部分单独进行计算，自左至右分为1、2、3区。1、3区结构一致，故只计算1、2区。 各梁柱尺寸确定如下： 1区纵向各跨梁：取 ，取 横向房间内各跨梁：取,取，边跨取。 次梁取 ，取。 走廊梁取300×250 2区6、7轴线之间梁，取。 2区其他主梁取。 次梁同1区。 现浇板厚100，柱子400×400。 1区纵向取1、2、3轴线横向取A、D轴线进行框架分析计算。2区纵向取5、6轴线横向取1/B、C、1/C、D轴线框架计算。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面500，由此确定底层标高5.0，各梁线刚度计算如下： 1区1、4 轴线梁 1区2、3轴线梁 1区A轴线梁及 1区B轴线边跨梁 1区走道梁 底层柱 二、三层柱 顶层柱 3 荷载计算 3.1恒载计算 3.1.1顶层恒载计算 屋面荷载标准值： 20厚1:2水泥砂浆找平 100～226珍珠岩保温层 100厚现浇楼板 “V”型轻龙骨吊顶 0.25 屋面恒载 4.305 梁自重计算： 1区F轴线梁自重 粉刷 1区B、C、D、E轴线梁自重 1、2、3、4轴线梁自重 1、2轴线梁粉刷 2区650×300梁 走廊梁 2区其它梁同1区同型号梁，粉刷只有外粉同上。 次梁自重 梁受板线荷载计算： 双向板1 短边 长边 双向板2 短边 长边 双向板3 短边 长边 双向板4 短边 长边 双向板5 短边 长边 单向板 顶层柱子自重计算： 400×400柱子自重 内粉刷 外粉刷 300×300柱子自重 内粉刷 外粉刷 顶层墙自重计算 300墙自重 200墙自重 100隔墙自重 外墙粉刷 内墙粉刷 玻璃幕墙自重 女儿墙自重 窗洞重量 门洞重量 铝合金窗自重 铝合金门自重 木门自重 恒载代表值 1区 3300kN 2区 1000kN 3.1.2标准层恒载计算 楼面恒载计算 20厚1:2水泥砂浆找平 木质地板 0.4 100厚现浇楼板 “V”型轻龙骨吊顶 0.25 楼面恒载 3.55 走廊卫生间 3.4 梁自重计算： 1区A、F轴线梁自重 粉刷 1区B、C、D、E轴线梁自重 1、2、3、4轴线梁自重 1、2轴线梁粉刷 2区650×300梁 2区其它梁同1区同型号梁，粉刷只有外粉，同上。 走廊梁 次梁自重 梁受板线荷载计算： 双向板1 短边 长边 双向板2 短边 长边 双向板3 短边 长边 双向板4 短边 长边 双向板5 短边 长边 双向板6 短边 长边 单向板 标准层柱子自重计算： 400×400柱子自重 粉刷 外粉刷 300×300柱子自重 粉刷 外粉刷 标准层墙自重计算 300墙自重 200墙自重 100隔墙自重 外墙粉刷 内墙粉刷 玻璃幕墙自重 女儿墙自重 窗洞重量 门洞重量 铝合金窗自重 铝合金门自重 木门自重 底层柱子自重 400×400柱子自重 300×300柱子自重 恒载标准值： 1区 底层 4800 2区 底层 2160 二层 4800 二层 1970 三层 4750 三层 1150 3.2活荷载计算 双向板1 屋顶 短边 长边 普通办公室 短边 长边 档案室 短边 长边 双向板2 屋顶 短边 长边 楼面 短边 长边 双向板3 屋面 短边 长边 楼面 短边 长边 双向板4 屋面 短边 长边 楼面 短边 长边 双向板5 屋面 短边 长边 楼面 短边 长边 双向板6 屋面 短边 长边 楼面 短边 长边 单向板 屋面 楼面 活载重力代表值（近似按照外墙线计算，楼面活载按照2.5计算） 一区： 四层 二、三层 二区： 三、四层 二层 3.3雪荷载计算： 3.4地震荷载计算： 本结构只考虑水平地震力作用，采用底部剪力法计算水平地震力作用。 结构的基本自震周期采用经验公式： 3.4.1 1区地震荷载计算 H=16.8,横向B=36.35，纵向B=12.95。 代入上式横向 纵向。 总重力代表值为： , 查表得 横向共有6榀框架，由于每榀框架总刚度不同，可先计算每层总地震力，再分配至各框架。因故可以不考虑顶部附加地震作用。每榀框架承受作用力可按下式分配之各层节点处。，计算见表1。 地震力分配1 表 1 层次 1 5 5879 29395 199.12 33.186 2 8.9 5879 52323.1 354.43 59.072 3 12.8 5675.5 72646.4 492.1 82.016 4 16.1 3406.4 54843.04 371.5 74.3 纵向共有4榀框架，每榀框架承受地震剪力为： ，计算见表2 地震力分配2 表 2 层次 1 5 5879 28395 49.779 2 8.9 5879 50543.1 88.607 3 12.8 5675.5 72646.4 123.02 4 16.1 3406.4 54843.04 92.875 3.4.2 2区地震荷载计算 H=16.8,横向B=15.7，纵向B=16.55。 代入上式横向 纵向 总重力代表值为： 查表得 横向框架刚度不等，可以先计算每层总地震力，再分配至各框架。 因故可以不考虑顶部附加地震作用。每榀框架承受作用力可按下式分配之各层节点计算见下表： 地震力分配3 表 3 层次 1 5.0 3068.85 15344.2 113.9 18.983 2 8.9 2561.91 22801.0 169.25 28.209 3 12.8 1584.5 20281.6 150.55 25.092 4 16.1 1105.4 17796.9 132.11 26.421 纵向共有4榀框架，每榀框架所承受地震剪力为: ，分配计算见表4。 4.框架侧移计算 取中间一榀框架进行计算。底层柱4.27，二、三层柱5.47，顶层柱6.46。边跨梁9.65，中跨梁，6.25，E=3.0. 表 4 层次 1 5.0 3068.85 15344.25 28.475 2 8.9 2561.91 22801 42.313 3 12.8 1584.5 20281.6 37.637 4 16.1 1105.4 17796.94 33.027 框架侧移计算用D值法，按下式进行计算：，。计算结果见表5 框架侧移计算 表 5 （mm） 2.257813 0.647706 0.397951 15.32 371.5 9.247008 551 3.726563 0.738063 0.453466 1.762195 0.468395 0.60605 16.47 863.6 7.394166 527 2.908537 0.592547 0.766687 1.762195 0.468395 0.60605 16.47 1218.03 5.242565 744 2.908537 0.592547 0.766687 1.489691 0.426883 0.771448 19.50 1417.15 1.859681 1774 2.458763 0.551445 1.178847 总侧移 23.74342 737 层间位移和总侧移均满足要求。 5.内力计算 内力计算也取典型的一跨进行计算。 5.1恒载作用下内力计算 恒载作用下的内力采用分层法。计算简图见左图。由于荷载对称，可以取一半结构进行计算。 5.1.1各层节点荷载计算，荷载图见下页。 A柱： 次梁荷载 顶层：（6.314×2+1.5）×5.4 =76.292 三层：（2.12+2.66）×5.05+ (5.207×2+1.5)×5.4=86.455 一、二层：（3.705+3.06）×5.05+（5.207×2+1.5）×5.4=98.5 主梁荷载 顶层：（2.55+0.63）×6.85+(0.3+3.75)×7.2+4.84×7.2=86.476 三层： (7.14+2.52)×6.85-5.175×2.1+0.525×2.1+（0.3+3.75）×7.2+ 3.944×7.2=105.16 一、二层：(8.67+3.06)×6.85-5.175×2.1+0.525×2.1+（0.3+3.75）×7.2+3.944×7.2=127.46 A柱节点荷载 顶层:76.292+86.476+2.25 =165.018 三层： 86.455+105.16+9=200.615 二层 98.5+127.46+9=234.96 B柱 主梁荷载 顶层：（3.875+4.483+3.75）×7.2 =89.77 三层：（3.994+3.06+3.75）×7.2+（7.14+2.12）×5.85-5.8355×0.9 +042×0.9=134.05 一、 二层：（3.994+3.06+3.75）×7.2+（8.67+2.64）×5.85-5.8355 ×0.9+042×0.9=139.08 B柱节点荷载 顶层： 76.292+89.77=166.062 三层86.455+134.05+8.6=229.105 一二层98.5+139.08+10.6=244.18 5.1.2顶层梁恒载计算 顶层梁受板传递的梯形力。转化为均布力计算，梁自重为均布力。 固端弯矩为 5.1.3三层梁恒载计算 三层梁受板传递的梯形均布力。转化为均布力，梁自重为均布力。 固端弯矩为 5.1.4一、二层梁恒载计算 一、二层梁受板传递的梯形均布力。转化为均布力，梁自重为均布力。 固端弯矩为 5.1.5弯矩分配。计算见下： a.顶层弯矩分配计算 A下 AB 1/2 BA B下 BC -1 CB 0.4013 0.5987 0.5014 0.3361 0.1625 -36.76 36.76 -2.7 1.35 14.751 22.009 11.004 -11.3 -22.6 -15.15 -7.321 7.3215 4.534 6.7646 3.3823 -0.848 -1.696 -1.137 -0.55 0.5495 0.3403 0.5077 0.2539 -0.127 -0.085 -0.041 0.0412 19.626 -19.63 26.98 -16.37 -10.61 9.2622 b.三层弯矩分配计算 A下 A上 AB 1/2 BA B下 B上 BC -1 CB -48.1 48.099 -2.7 1.35 0.2535 0.2996 0.4469 0.3904 0.2214 0.2617 0.1265 12.192 14.409 21.498 10.749 -10.96 -21.92 -12.43 -14.69 -7.102 7.1024 2.7783 3.2834 4.8987 2.4494 -0.478 -0.956 -0.542 -0.641 -0.31 0.3098 0.1212 0.1432 0.2137 0.1069 -0.021 -0.042 -0.024 -0.028 -0.014 0.0135 0.0053 0.0062 0.0093 15.097 17.842 -32.94 38.485 -13 -15.36 -10.13 8.7757 c.二层弯矩分配计算 A下 A上 AB 1/2 BA B下 B上 BC -1 CB -51.84 51.842 -2.7 1.35 0.2657 0.2657 0.4685 0.4068 0.2307 0.2307 0.1318 13.776 13.776 24.29 12.145 -12.47 -24.93 -14.14 -14.14 -8.078 8.0776 3.3124 3.3124 5.8406 2.9203 -0.594 -1.188 -0.674 -0.674 -0.385 0.3849 0.1578 0.1578 0.2783 0.1392 -0.028 -0.057 -0.032 -0.032 -0.018 0.0183 0.0075 0.0075 0.0133 17.254 17.254 -34.51 40.871 -14.85 -14.85 -11.18 9.8309 d.一层弯矩分配计算 A下 A上 AB 1/2 BA B下 B上 BC -1 CB -51.84 51.842 -2.7 1.35 0.2535 0.2996 0.4469 0.3904 0.2617 0.2214 0.1265 13.141 15.53 23.171 11.585 -11.85 -23.71 -15.89 -13.45 -7.682 7.6816 3.0049 3.5512 5.2983 2.6491 -0.517 -1.034 -0.693 -0.587 -0.335 0.3351 0.1311 0.1549 0.2311 0.1156 -0.023 -0.045 -0.03 -0.026 -0.015 0.0146 0.0057 0.0068 0.0101 16.283 19.243 -35.53 41.404 -16.61 -14.06 -10.73 9.3813 5.1.6对各层弯矩进行组合，并重新分配。最终弯矩见表6。 恒载作用下弯矩重分配 表 6 层数 A下 A上 AB BA B下 B上 BC CB 顶层 22.492 —— -22.49 28.402 -18.99 —— -9.407 8.0569 三层 17.081 19.932 -37.01 40.523 -14.91 -17.23 -8.39 7.0395 二层 19.994 18.612 -38.61 42.618 -16.7 -16.35 -9.565 8.2153 一层 14.516 22.907 -37.42 42.387 -14.91 -17.57 -9.908 8.5584 5.1.7跨中弯矩计算 跨中弯矩取荷载实际分布进行计算再叠加上梁端弯矩，，列表计算见表7。 恒载作用下跨中弯矩计算 表 7 层次 顶层 15.5 2.5 -22.49 28.402 58.004 2.5 -9.41 8.395 三层 12.8 9.4 -37.01 40.523 75.3225 2.5 -8.39 7.378 二层 12.8 10.92 -38.61 42.618 80.6154 2.5 -9.57 8.553 一层 12.8 10.92 -37.42 42.387 80.1359 2.5 -9.91 8.896 5.1.8剪力计算 梁柱剪力取隔离梁柱按照受力平衡进行计算，。计算见表8： 恒载作用下剪力计算 表 8 层次 顶层 15.128 2.5 -22.49 28.402 41.94041 39.75079 2.25 三层 19.794 2.5 -37.01 40.523 54.09436 52.79324 2.25 二层 21.334 2.5 -38.61 42.618 58.34402 56.85958 2.25 一层 21.334 2.5 -37.42 42.387 58.52161 56.68199 2.25 5.1.9柱轴力计算 柱轴力取柱节点由受力平衡进行计算，。列表计算见表9。 恒载作用下柱轴力计算 表 9 层次 A柱节点荷载 B柱节点荷载 A柱轴力 B柱轴力 顶层 41.94041 39.75079 2.25 165 166 206.9404 208.0008 三层 54.09436 52.79324 2.25 200.6 229.1 461.6348 492.144 二层 58.34402 56.85958 2.25 235 244.2 754.9788 795.4536 一层 58.52161 56.68199 2.25 235 244.2 1048.5 1098.586 5.2 活荷载计算： 活荷载计算同样采用分层法，计算简图同上。同样取一半结构计算，由于中间跨无活载，故活载可取满布计算，荷载分布图见右。 5.2.1 活载作用下节点荷载计算。 5.2.1.1 A柱节点荷载计算。 次梁荷载： 顶层： 一至三层： 主梁荷载： 顶层： 一至三层： A柱节点荷载：顶层：7.912+8.1072=16.02 一至三层：35.646+36.4536 =73.0996 5.2.1.2 B柱节点荷载计算。 主梁荷载： 顶层： 一至三层： B柱节点荷载: 顶层：7.927+11.3472=19.2742 一至三层：35.646+52.6535=88.2995 5.2.2固端弯矩计算 顶层： 一至三层： 5.2.3 活载作用下弯矩分配 a.顶层弯矩分配计算 A下 AB 1/2 BA B下 BC -1 CB 0.4013 0.5987 0.5014 0.3361 0.1625 -3.567 3.567 0 0 1.4314 2.1356 1.0678 -1.162 -2.324 -1.558 -0.753 0.753 0.4663 0.6957 0.3479 -0.087 -0.174 -0.117 -0.057 0.0565 0.035 0.0522 0.0261 -0.013 -0.009 -0.004 0.0042 1.9327 -1.933 2.4972 -1.683 -0.814 0.8138 b.三层弯矩分配计算 A下 A上 AB 1/2 BA B下 B上 BC -1 CB -16.04 16.04 0 0 0.2535 0.2996 0.4469 0.3904 0.2214 0.2617 0.1265 4.0658 4.8051 7.1691 3.5845 -3.831 -7.662 -4.345 -5.135 -2.482 2.4824 0.971 1.1476 1.7122 0.8561 -0.167 -0.334 -0.19 -0.224 -0.108 0.1083 0.0424 0.0501 0.0747 0.0373 -0.007 -0.015 -0.008 -0.01 -0.005 0.0047 0.0018 0.0022 0.0033 5.0811 6.0049 -11.09 12.507 -4.543 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