高層結(jié)構(gòu)計算書

前言

本設計是按照xxxx城市建設學院土木系XXXX年畢業(yè)設計要求編寫的

畢業(yè)設計。題目為“XXXX辦公樓”。內(nèi)容包括建筑設計、結(jié)構(gòu)設計兩部份。

辦公樓走公共建筑，其規(guī)范要求比較嚴格，能體現(xiàn)處建筑和結(jié)構(gòu)設計的很多

重要的方面，選擇辦公樓建筑和結(jié)構(gòu)設計，從而掌握辦公樓設計的基本原理，妥

善解決其功能關(guān)系，滿足使用要求。

框架結(jié)構(gòu)的設計始于歐美，二十世紀厚得到了世界各地大范圍的使用，其結(jié)

構(gòu)建筑平面布置靈活，使用空間大。延性較好。其具有良好的抗震能力。對辦公

樓有重要建筑結(jié)構(gòu)非常適用。能滿足其較大的使用面積要求。

框架結(jié)構(gòu)的研究，對于建筑的荷載情況，分析其受力，采用不同的方法分別

計算出各種荷載作用下的彎矩、剪力、軸力，然后進行內(nèi)力組合，挑選出最不利

的內(nèi)力組合進行截面的承載力計算，保證結(jié)構(gòu)有足夠的強度和穩(wěn)定性。在對豎向

荷載的計算種采用了零矩分配法，對水平荷載采用了D值法，對鋼筋混凝土構(gòu)件

的受力性能，受彎構(gòu)件的正截面和斜截面計算都有應用。

本結(jié)構(gòu)計算選用一桐框架為計算單元，采用手克的簡化計算方法，其中計算

框架在豎向荷載下的內(nèi)力時使用的彎距二次分配法，不但使計算結(jié)果較為合理，

而且計算量較小，是一種不錯的手算方法。本設計主要通過工程實例來強化大學

期間所學的知識，建立一個完整的設計知識體系，了解設計總過程，通過查閱大

量的相關(guān)設計資料，提高自己的動手能力。

這次設計是在結(jié)構(gòu)教研室各位老師的悉心指導下完成的，在此向你們表示衷

心的感謝！

鑒于水平有限，設計書中還存在不少缺點甚至錯誤，敬請老師批評和指正。

第1章設計基本資料

§1.1初步設計費科

一.工程名稱：XXXX辦公樓。

二.工程概況：建筑面積1432m、建筑總高為40.8m,主體大樓為十一層，

地下室一層，室內(nèi)外高差為0.9m.

三.溫度：最熱月平均28匕，最冷月平均-5七；

極端最高溫度38℃,極端最低溫度為-11.5℃.

四.相對海度；年平均34%

五.相對風向：北風，基本風壓0.4KN/M.

六.雨雪條件：最大積雪深度0.25cm,雪荷載0.40KN/m'。

七.年降雨量870廊。

八.水文資料：經(jīng)勘探未發(fā)現(xiàn)地下水

九.地質(zhì)條件：

1.地震烈度：本工程地震設防烈度為7度，近震，

場地類型：II類。

2.地質(zhì)資料：見表1一1

表1—1地質(zhì)資料

土層厚度(m)巖土名稱

4.2填土

9.5粘性土

10粗砂

十.材料使用：

1.混凝土：梁柱板均使用C30混凝土。

2.鋼筋：縱向受力鋼筋采用熱軋鋼筋HRB335,其余采用熱軋鋼筋HPB235。

3.墻體：

a.外縱墻采用200厚灰砂磚(18KN/mD,一側(cè)墻體為水刷石墻面(J.5KN/

ml)，一側(cè)為20mm厚抹灰(17KN/H1')：

b.內(nèi)隔墻采用200厚灰砂磚(18KN/mD,兩側(cè)均為20mm厚抹灰。

c.衛(wèi)生間隔增采用200厚蒸用粉煤灰加氣碎砌塊(5.5KN/m3),兩側(cè)貼瓷磚

1

(0.SKN/m)0

3

d.女兒墻采用200厚灰砂磚(18KN/m)兩惻均為200厚抹灰，墻高300mm0

4.窗：均為鋼框玻璃窗(0.5KN/m2)

5.fl：除大門為玻璃門(0.45KN/mZ),辦公室均為木門(10.ZKN/m?).

§1.2結(jié)構(gòu)選型

一.結(jié)構(gòu)體系選型：采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

二.屋面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆混凝土肋型屋蓋，剛?cè)嵝越Y(jié)合的屋面，屋面板厚120。

三.樓面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆混凝土肋型屋蓋，底板厚300mm,一層200mn,標準

層120,局部90mm。

四.樓梯結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混微土板式樓梯。

五.天溝：采用現(xiàn)澆內(nèi)天溝

第2章結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖

§2.1結(jié)構(gòu)布置及梁，柱截面尺寸的初選

§2.1.1梁柱截面尺寸初選

主體結(jié)構(gòu)共11層局部12層，層高為4.2m(一層)，3.6m(二至十層)，3.0m,

內(nèi)外墻的做法：內(nèi)墻做法：內(nèi)外增均砌200厚空心砌塊陡，門窗詳見門窗表，樓

層屋蓋均為現(xiàn)澆鋼筋碎結(jié)構(gòu)。

板厚取120mm：h=l20>1/40=2400/40=600mm

一.梁截面尺寸的估算：

1.AB跨：

(1).主梁：I.=7200mni

h=\--—|L=750/w/n500〃〃〃，取600mm

(812；

b=\——IL=300/??/??200〃〃”，取300mm

(23)

故框架橫縱梁的截面尺寸為bXh=300mmX600iron

(2).次梁：L=7200mm

(1|>

/?=------L=480/22/W600〃Z〃？，取500nm,b取200mm

U512)

故框架次梁的裁面尺寸為bXh=200mmX500mm

2.BC跨：

(1).主梁：L=2400mm

1

8-—L=300/77777200""〃，取400mm

12；

b=\--L=225mm150nmi,取200mm

(23)

故框架梁的截面尺寸為bXh=200mmX400mm

表27估算梁的截面尺寸(廊)及各層混凝土強度等級

層數(shù)混凝土橫梁(bXh)縱梁次梁

強度等級ABCD跨(bXh)(bXh)

1?11C30300X600200*400300X600200X400

二.柱截面尺寸的估算

框架柱截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限制，按下式計算：

1.柱組合的軸壓比設計值按照公式1—1計算：

N=0Fgn(1-1)

式中：

夕：為考慮地震作用組合后柱軸力壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3,等跨內(nèi)柱以1.2,

不等跨取1.25；

F：為按照簡支狀態(tài)計算柱的負荷面積；

g：為折算后在單位面積上的重力荷載代表值，近似取12KN/，/；

n：為驗算截面以上樓層層數(shù)；

2.框架柱驗算

N

<0.8(1-2)

由計算簡圖2—1可知邊柱和中柱的負載面枳可知：

中柱：(7.2+7.2)/2X(7.2+2.4)/2=34.56m,

邊柱：(7.2+7.2)/2X7.2/2=25.92肝

邊柱:A.21.2N/力=(1.2x7.2x3.6x12x1000x10)/14.3x0.8=326266mm2

中柱：兒之1.2N//.=(1.2x7.2x4.8x12x1000x10)/14.3x0.8=43502l/w??2

根據(jù)上述計算結(jié)果，并綜合考慮其他因素，取柱裁面為正方形，初步f古計柱

的尺寸為600mmX700mm=420000min2n435021〃〃/,為計算簡便中柱和邊柱的

尺寸相同，均為600mmX700mm。

故初選柱的尺寸為600mmX700nm:

3600,3600

⑤

圖2-1邊柱和中柱的負荷面積簡圖？

§2.1.2結(jié)構(gòu)布置

o

o

圖2-2結(jié)構(gòu)平面布置圖

注：梁的尺寸:

Li=300mmX600

L2=200mmX400

L3=200mmX500

邊柱、內(nèi)柱的尺寸均為：600mmX700mm

§2.2框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖

(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)(600X700(600X700)(600X700)(600X700)<600X700)(600X700)

??◎e??

Il?

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333338333

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C600X700)(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)1<ii：>：700..(600X700)<600X700)@<600X700>F?

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((600X700>(600X700)&(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)8(600X700)e(600X700)(600X700)?

LK

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3〈3〈3〈((03〈3〈

00033000

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7775X8717770

00095ru70000

00000000

))))。))〉〉

(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)(600X700)?(600X700)(600X700)?(600X700)(600X700)@(~600X700)一多

第3章重力荷載代表值的計算

§3.1荷載計算

§3.1.1屋面及樓面恒荷載計算

—.屋面

防水層（剛性）30厚C20細石混凝土1.OKN/m,

找平層（柔性）三氈四油油鋪小石子0.4KN/m1

找平層：15厚水泥砂漿O.O15mX2OKNW=0.3KN/m,

找坡層：40厚水泥石灰砂漿3%找平0.04mX14KN/=o.56KN/m1

保溫層：80厚礦渣水泥0.08?!義14.51<1^/"d=1.16鄴/111，

結(jié)構(gòu)層：100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝十.板0.lmX25KN/"廣=2.5KN/nf

抹灰層：10厚混合砂漿0.01mX17KN/〃z3=o.UKN/nV

合計6.09KN/m,

二.標準層樓面：大理石樓面

大理石面層，水泥砂漿擦縫

30厚1：3干硬性水泥砂漿面上撤2厚素水泥1.16KN/m，

水泥漿結(jié)合層一道

結(jié)構(gòu)層：120厚現(xiàn)澆鋼筋泡凝土板0.lmX25KN//n'=3KX/mJ

抹灰層:10厚混合砂漿0.OlmX17KN/m3=0.17KN/mJ

合計:4.33KN/m*

三.樓梯，水泥砂漿樓面

構(gòu)造層：0.5KN/m*

結(jié)構(gòu)層：100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.1mX25KN/〃P=2.5KN/m'

抹灰層：10厚混合砂漿O.OlmX17KN/〃7*=0.17KN/ID,

合計：3.17KN/m,

§3.1.2.屋面及樓面活荷載計算

根據(jù)《荷載規(guī)范》查得：

上人屋面：2.OKN/m,

樓面：2.0KN/nf（辦公樓）

走廊：2.5KN/IB1

水箱：500KN,電梯：10KN/每部

屋面活荷載，不上人屋面：0.5KN/m?樓梯活荷載標準值按3.5KN/U12取值，底板活載4.0KN/O12,屋

頂花園3.0KN/m2,餐廳操作間4.0KN/m2,其他樓面活載為2.5KWm2,

二.雪荷載

Sk=1.0X0.3KN'/m^O.3KN/m1

屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，兩者?取大者.

§3.1.3.梁，柱，墻，門窗重力荷載的計算

一.梁自重:

1.邊橫梁，縱梁：bXh=300mnX600mm

梁自重：2.5KN/〃PX0.3^X(0.6m-0.Im)=3.75KN/ml

抹灰層10厚混合砂漿：

0.01mX[(0.6m-0.Im)X2+0.25m]X17KN/〃P=0.221KN/m,

合計:3.975KN/m1

2.中橫梁：bXh=200mmX400mm

梁自重：25KN/w3X0.2mX(0.4m-0.lm)=l.4KN/m

抹灰層10厚混合砂漿：

0.01mX[(0.4nr0.12m)X2+0.25ra]X17KN//n3=0.1615KN/m1

合計：1.56KN/m,

3.次梁：bXh=200nmX400nm

梁自重:25KN加xo.20mX(0.4m-0.12m)=l.4KN/m

抹灰層10厚泡合砂漿：

0.01mX[(0.4m-0.Im)X2+0.25m]X17KN/wi3=0.16KN/m1

合計：1.56KN/m'

4.基礎(chǔ)梁：bXh=250mmX400mm

梁自重：25KN/W3XO.25mXO.4m=2.5KN/m

二.柱自重：

1.柱：bXh=600mmX600nun

柱自重:25KN//723X0.6mX0.7m=10.5KN/m

抹灰層10厚混合砂漿:0.OlmX(1.2+1.4)mX17KN/〃/=0.442KN/m'

合計:10.942KN/m

2.構(gòu)造柱：bXh=240mmX240mm

柱自重：25KNWX0.24n)X0.24m=l.44KN/m

抹灰層10厚混合砂漿：

0.OlmXO.24mXO.24mX2X17KN//773=0.16KN/m

合計：1.6KN/m

三.外縱墻自重：

標準層

鋁合金窗：0.5KN/mlX3.6m=1.8KN/m

合計：1.8KN/m

標準層左右側(cè)墻面

縱墻：3mX0.20mX18KN/w3=10.8KN/m

水刷石外墻面：3.6mX0.5KN/m'=L8KN/m

水泥粉刷那墻而：3.6mX0.36KN/m^l.296KN/m

合計：13.896KN/m

底層

鋁合金窗:0.5KN/m,X4.2m=2.1KN/m

合計:2.1KN/m

底層：

縱堵3.6X0.2mX18KN〃/=15.12KN/m

水刷石外墻面:4.2X0.5KN/m*=2.1KN/m

石灰粗沙刷那墻面：4.2X0.36KN/m2=1.512KN/ni

合計:16.572KN/m

四.內(nèi)墻自重：

標準層

縱墻：(3.6m-0.6m)X0.20mX18KN/wi3=10.8KN/m

水泥粉刷內(nèi)墻面：3.0mX0.36KN/m2X2=2.16KN/m

合計:12.96KN/m

底層：

縱墻：(4.2m-0.6m)XO.2mX18KNW=12.96KN/m

水泥粉刷內(nèi)墻面:3.6mX0.36KN/lrfX2=2.592KN/m

合計:15.552KN/m

第4章框架側(cè)移剛度的計算，橫向框架梁柱的線剛度計算

§4.1.1框架梁柱的線剛度計算

框架梁柱的相對線剛度如圖4—1所示.作為計算各節(jié)點彎矩分配的依據(jù).

在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓板的樓可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少

框架的側(cè)移。為考慮這一有利的作用，在計算梁的假面慣性矩的時候，對于中框架取1=2L(L為梁的截

面慣性矩)

/()=/加/12(4-1)

梁采用C3O混凝土，E,=3.0x107kN/而

邊框架：

由于左跨梁=右跨梁

i邊梁=EI/L=3.0X1o?AN/m2X2X\Xo.3mX(0.6/n)3/7.2/zz=4.5x104KN/M

中跨梁：

i中跨=E"L=3.0xTU，kN/x2x—x0.2mx(0.4???)'/2.4〃？=4.28x104KN/M

12

同理，中框架：

i邊梁=E"L，3.0X1x2x卷X0.3mx(0.6w)3/7.2AM=4.5X104KN/m4

中跨梁：

i中跨=EI/L=3.0xl07JWV//n2x2x—x0.2mx(0.4/n)3/2.4m=5.7x10'KNIm4

底層柱：(A?j軸)

i底柱=EI/L=3.0xl()7kNinvx2x-^x0.6x(0.7)m3/4.2/n=l1.47xIO4KN/w4

其余各層柱：(A?J軸)

i余柱：ET/I.=3.0x1CfkNinrx2x\x0.6mx(0.7)m3i3.6/n=14.33x104KN/m4

令i余柱=L0,則其余各桿件的相對線剛度為：

4.5X1Q4//774

i邊梁==0.157

14.33x1()4//

2.667x104//

中跨梁==0.0933

i2.858x1()5/〃2“

2.45xlO5////4nee

i底柱=----------；----；~T=0.857

2.858x1()5x10”/

§4.1,2.梁柱的線平均剛度比

一.底層

(4-2)

0.5+%

a=------(4-3)

2+攵

由公式(4-2).(4-3)可求梁柱線剛度為:

1=^2=0,183

1.A,B梁柱線剛度次為:

0.857

12i_0.313x12x2.45x1()5

。=”工0.313c

D=ax=52167(KN/M)

,2+4(h24.22

2.B,C梁柱的線剛度A為:k=。1。卜°。93=0292

0.857

0.5+左八一八12ic_0.504x12x2.45x1()5

=----=0.510D=a<.x=84000(KN/M)

c2+kh24.22

標準層:

(47)

a-——=(4-5)

2+k

由公式(4-2)、(4-3)可求梁柱線剛度為:

__Q157x2

I.A,J梁柱的線剛度女為：k=------=0.157

2x1

*=二=?=0.073D=ax12。_0.073x12x2.45x10’

=16512(KN/M)

2+&/I236

2.梁柱的線剛度工為：工=(()?157+0093)=0/25

2x1

a——^—==0.118D=a'x12<_0.118x12x2.45x1()5

=26688(KN/M)

c2+A'h236

故橫向框架的側(cè)移剛度見表4-1,4-2

二.頂層:

i=Z4/2Z《(4-4)

k

a=——=(4-5)

2+k

由公式(4-2).(4一3)可求梁柱線剛度為：

__0157x2

1.A,J梁柱的線剛度k為:k=-......=().157

2x1

k124_0.073x12x2.45x10s

a.=----=?=0.073D=a義=16512(KN/M)

2+kh36

.(1^)0.

2.CD梁柱的線剛度云為:==125

A12(.().118x12x2.45x1()5

幺=0.118D=ax—=-----------------------------=26688(KN/M)

2+Ach236

故橫向框架的側(cè)移剛度見表4-1,4-2

表4一2橫向框架首層D值

構(gòu)件名稱D值(KN/M)數(shù)量ED(KN/M)

A柱5716712686004

B柱84000121008000

C柱84000121008000

J柱5716712686004

Z33880088

表4一1橫向框架2?10層D值

構(gòu)件名稱D值(KN/M)數(shù)量ZD(KN/M)

A柱1651212198144

B柱2668812320256

C柱2668812320256

J柱1651212198144

￡1036800

第5章橫向水平作用下荷載作用下框架內(nèi)力和側(cè)移計算

§5.1水平地震作用下結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值計算

§5.1.1.墻自重

外縱墻：東西墻面采用200厚灰砂磚18KN/m3,一側(cè)水刷石墻面10.5KN/m;另一側(cè)為20mm厚的抹灰(17

KN/m'),

則墻面單位面積的重力荷載為：

18KN/Wx0.2〃，+17KN//x0.02/H+0.5KN/m2=4.44KN/nr

南北墻面采用玻璃幕墻：0.5KN/n?

一.底層：

1.A軸線上的縱墻面積：

玻璃幕墻：4.2x81=340.2/?/2

2.j軸線上縱墻的面積：

磚墻：[(42〃-0.6m)x4〃?一2.4mx2.1m]x2=18.72m2

玻壬離幕墻：(8l/n-4/wx2)x4.2+2.1/nx2.4mx2=311.64/?2

則底層外墻自重為：0.5KN!rn1X(311.64+340.2)ItT+4.44KN/nKX18.72〃/=409KN

二.標準層：

1.A軸線上的縱墻面積：

玻璃幕墻：3.6x81=291W

2.J軸線上縱墻的面積：

破墻：[(3.6/??-0.6/n)x4/n-2.4〃zx2.1/n]x2=l3.92"/

玻璃幕墻：(8\m-4tnx2)x3.6+2.1mx2.4x2m=272.88〉

則標準層外墻自重為；0.5KN/ttrX(272.88卜291.6)nV44KN/,6X13.92m2=314KN

三.頂層：

1.A軸線上的縱墻面積：

玻璃幕墻：3.6x81=291W

2.J軸線上縱墻的面積：

磚墻：[(3.6/77-0.6/7?)x4機-2.4機x2.bn]x2=13.92m2

玻璃幕墻：(8Im-4mx2)x3.6+2.x2.4x2m=272.88〉

則標準層外墻自重為：0.5KN/nrX(272.88+291.6)Hf+4.44KN!nVX13.92nV=344KN

四.內(nèi)隔墻

內(nèi)墻自重：采用200厚灰砂能18KN/m'

墻：0.20mX18KN=3.fKN/m3

水泥粉刷雙內(nèi)墻面：0.68KN/ml合計：4.28KN/m'

1.底層：

(D.橫墻面積：

(4.2w-0.6//7)x[(7.2+7.2)x8+7.2—1.8+7.2—2.0]=452.88/n2

(2).縱墻面積：

(81x2/H-8X2X2W-2X2m-2.5x2m-1.2m)x[4.2-0.6]=398.3〃/

合計：452.88m2+341.4/M2=851.18/H2

則底層內(nèi)隔墻自重為：4.28KN/X851.18〃/=3643.IK、

2.標準層：

(D.橫墻面積：

(3.6m-0.6m)x[(7.2+7.2)x8+7.2-1.8+7.2-2.0J=388.2〉

(2).縱墻面積：

(81x2m-8x2x2/n-2x2，n-2.5x2/H-72m)x[3.6-0.6]=341Am2

合計：388.2/〃2+341.4〃/=729.6〃/

則底層內(nèi)隔墻自重為:4.28KN/trrx729.6nr=3122.7KN

3.頂層：

(1).橫墻面積：

(3.6m-0.6，〃)xf(7.2+7.2)x8+7.2-1.8+7.2-2.01=388.2/n2

(2).縱墻面積：

(81x2m-8x2x2m-2x2m-2.5x2m-1.2m)x[3.6-0.6]=341.4〃，

合計：388.2/〃.341.4m2=729.6m2

則底層內(nèi)隔墻自重為：4.28MV/X729.6tn2=3122.7KN

五.衛(wèi)生間隔墻：

采用200厚蒸壓粉煤灰加氣碎砌塊(5.5KN/m'),兩側(cè)貼兗磚

(0.5KN/m3)，墻面單位面積重力荷載為為:

5.5KN/m3x0.2/H+0.5KN/加x2