綜合辦公樓畢業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例

1.1.1工程概況下室，1層層高3.3m,其余層層高均為3.0m;突出屋面的塔樓為電梯機(jī)房和樓梯間。建筑面積7413.12m2,占地面積823.68m2。1.1.2結(jié)構(gòu)方案及布置該建筑為綜合辦公樓，建筑平面布置靈活，有較大空間，可考慮到采用框架抗水平荷載能力較低，抗側(cè)剛度差，側(cè)向變形大，且電梯井道一般宜做成鋼筋混凝土筒體，選擇框-剪結(jié)構(gòu)。反反A工①立-應(yīng)-2⑤③①-1-@⑤?日---1.1.3構(gòu)件初估1.1.3.1柱截面尺寸的確定f為砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；φ為地震及中邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù)，7度地區(qū)，中筑約為12～18KN/M2由于框-剪結(jié)構(gòu)辦公樓荷載較小，按14KN/M2考慮；負(fù)荷面積按F=7.8×(6.6+2.4)/2=35.1m2考慮。設(shè)防烈度7度、小于60m高的框-剪結(jié)構(gòu)抗震等級為三級，因此μ取0.95。1層中柱(n取8;C40混凝土，f.=19.1MPa);初步選定中柱截面500mm×500m;對于邊柱，F(xiàn)=7.2×6.6/2=23.76m2考慮，φ取1.1,則：1層邊柱(n取8;C40混凝土，f=19.1MPa);1.1.3.2梁尺寸確定梁截面高度h=(1/12~1/8)1,1為跨長；梁截面寬度b?=(1/3~1/2)h,本設(shè)計(jì)取與墻等寬240mm。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度可初步定橫向框架梁的邊跨為240mm×650mm,中跨為240mm×500mm;橫向次梁240mm×600mm;1.1.3.3樓板厚度的確定樓板為現(xiàn)澆雙向板，一般厚度取(1/40~1/30)l板(短向長度)且不小于80mm,3600/40=90m,取120mm>90mm,滿足要求。1.1.3.4剪力墻尺寸的確定電梯機(jī)房近似位于建筑物中心且墻體為承重墻體，考慮做成鋼筋混凝土筒除電梯井道筒體外，橫向設(shè)四道共30.0m剪力墻，縱向設(shè)四道共26.4m剪力墻，墻厚均與隔墻相等為240mm。底層剪力墻截面面積A=15.504m2,柱截面面積A=7.24m,樓面面積為741.24m,則：A/A=15.504/741.24=0.021,滿足A/A.=0.02~0.03的要求。(A+A.)/A=(15.504+7.24)/7根據(jù)“分散、均勻、對稱、周邊”的原則，布置成L形剪力墻，且使質(zhì)量中心和剛度中心盡可能重合。1.1.4.1基本假定1)平面結(jié)構(gòu)假定：該工程平面為正交布置，可認(rèn)為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的譏側(cè)力結(jié)構(gòu)不受力2)樓板在自身平面內(nèi)剛性假定：在水平荷載作用下，框架和剪力墻之間不產(chǎn)生相對位移。3)由于結(jié)構(gòu)體型規(guī)整、剪力墻布置對稱均勻，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計(jì)扭轉(zhuǎn)的影響。在以上基本假定的前提下，將空間框-剪結(jié)構(gòu)分解成縱向和橫向兩種平面體系：將所有剪力墻綜合在一起形成總剪力墻；將所有框架綜合在一起形成總框架。樓板的作用是保證各片平面結(jié)構(gòu)具有相同的水平側(cè)移。1.1.4.2計(jì)算簡圖在橫向水平力作用于下，剪力墻之間由連梁連接，連梁對墻產(chǎn)生約束彎矩，因此將結(jié)構(gòu)簡化為剛接計(jì)算體系，計(jì)算簡圖如圖1-1-2:高層建筑水平力是起控制作用的荷載，包括地震作用與風(fēng)力。建筑高度小于60m,且風(fēng)荷載不大，故可不算風(fēng)荷載。地震作用計(jì)算方法按《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，對高度不超過40m以剪切為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。豎向荷載主要是結(jié)構(gòu)自重(恒載)和使用荷載(活載)。結(jié)構(gòu)自重可由構(gòu)件截面尺寸直接計(jì)算，建筑材料單位體積重量按荷載規(guī)范取值。使用荷載(活荷載)按荷載規(guī)范取值，樓面活荷載折減系數(shù)按荷載規(guī)范1.1.6側(cè)移計(jì)算及控制當(dāng)一般裝修標(biāo)準(zhǔn)時，框-剪結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移與層高之比、頂點(diǎn)位移與總高之比都為1:800。1.1.7內(nèi)力計(jì)算及組合1.1.7.1豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算臂構(gòu)件，承受各層樓蓋、連梁、縱向連系梁傳來的荷載及各層剪力墻自重荷載；連梁考慮塑性內(nèi)力重分布而進(jìn)行調(diào)幅，按兩端固定梁計(jì)算。1.1.7.2水平荷載下的內(nèi)力計(jì)算1.1.7.3內(nèi)力組合1)荷載組合。由于不考慮風(fēng)荷載影響，荷載組合簡化如下：②1.2×重力荷載代表值+1.3×水平地震作用2)控制截面及不利內(nèi)力。框架梁柱應(yīng)進(jìn)行組合的層一般為頂上二層，底層，1.1.8構(gòu)件設(shè)計(jì)1.1.9基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書2.1.1框架的等效剪切剛度C?2.1.1.1梁的線剛度計(jì)算梁的線剛度計(jì)算見表2-1-1。表2-1-1梁線剛度梁編號截面混凝土等級邊框架梁中框架梁2.1.1.2柱的線剛度計(jì)算柱的線剛度計(jì)算見表2-1-2。表2-1-2柱線剛度層號層高邊(450×450)中(500×500)邊(450×450)中(500×500)1邊(450×450)中(500×500)2.1.1.3框架柱側(cè)移剛度對于高度小于50m且高寬比小于4的建筑物，僅考慮柱彎曲變形引起的柱側(cè)移剛度，忽略柱的軸向變形。與剪力墻相連的邊柱作為剪力墻的翼緣，計(jì)入剪力墻的剛度，不作為框架柱處理?？蚣苤鶄?cè)移剛度(D)計(jì)算見表2-1-3。表2-1-3框架柱側(cè)向剛度(D)值計(jì)算層號位置柱根數(shù)邊框架邊柱4邊框架中柱4中框架邊柱8中框架中柱8層號位置柱根數(shù)6邊框架邊柱4邊框架中柱4中框架邊柱8中框架中柱8邊框架邊柱4邊框架中柱4中框架邊柱8中框架中柱81邊框架邊柱4邊框架中柱4中框架邊柱8中框架中柱8第8層總D值：D&=等效剪切剛度：C?=∑D?h=64408×3.0=193.32×10?kND,=Ds=64408kN/m,C,=Cg=193.32×10?kND?=D?=D4=Ds=670412kN/m,C??=C/3=C?=C?=201.12×)?kN框架剪切剛度：2.1.2.1剪力墻W--1(④~⑧軸)的剛度計(jì)算剪力墻截面見圖2-1-1所示，剪力墻厚250mm,1～5層混凝土C40,6～8層混凝土C30,有效翼緣寬度：有效翼緣寬度取較小值：b,=1.68m。墻肢面積：A=0.52+0.452+6.02×0.24+1.31×0.24墻肢形心：墻肢慣性距：0.52×2.7242+0.24×6.02×(6.02/2+0.25-2.724)2+0.2則剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù)按T形取值，查表得：1~5層混凝土強(qiáng)度等級為層混凝土強(qiáng)度等級為C30,E=30×10?kN/m2。W—1的等效剛度按高度加權(quán)平均，得：EIg=345.59kNm22.1.2.2剪力墻W--2(◎~①軸)的剛度計(jì)算剪力墻截面見圖2-1-2所示，剪力墻厚250mm,1～5層混凝土C40,6～8層混凝土C30,有效翼緣寬度：A=0.52+0.452+6.02×0.24+1.335×0.24墻肢慣性距：圖2-1-2W—2截面+0.24×6.02×(6.02/2+0.25-3.215)2+0.452×3.282+1.335×0.24×(6.6-3對于工字形截面，6～8層：Edw=30×10?×16.06=481.8×10°kNw—2的等效剛度按高度加權(quán)平均，得：EI?=456.90kNm22.1.2.3橫向剪力墻總等效剛度橫向剪力墻總等效剛度為：EI=2×(345.59×10?+456.90×10°)截面：0.24×0.5m,1～5層混凝土為C40,6～8層為C30,一端有剛域，如圖2-1-3所示：(應(yīng)算至墻肢形心，考慮W-1、W-2相連連梁的墻肢形心與墻體中心相差不遠(yuǎn)，為簡化計(jì)算統(tǒng)一算至墻肢中心。)矩形截面剪應(yīng)力不均勻系數(shù)：μ=1.2考慮連桿剪切變形影響系數(shù)：連梁約束彎矩：1～5層：6～8層：連梁等效剪切剛度：2.1.4壁式框架柱剪切剛度CF?1)墻肢慣性矩I,,墻肢截面積A,及組合截面慣性矩I。不考慮墻肢翼緣作2I?=1/12×0.24×1.I3=0.0267m?2)連梁折算慣性矩。連梁折算慣性矩I,截面積A,,計(jì)算跨度I,及折算慣性矩I,,見表2-1-4。表2-1-4WF-1連梁折算慣性矩層號771加權(quán)平均高度加權(quán)平均：h=(3.3×3.3+3.0×3.0×7)/27.凈截面慣性矩：查表得：ξ=0.762。判斷為壁式框架。為簡化計(jì)算，按不考慮墻肢翼緣作用來計(jì)算壁式框架。2.1.4.2壁式框架WF-1的剛域長度計(jì)算：1)底層：壁梁剛域長度：壁柱剛域長度：邊柱：2)一般層：壁梁剛域長度：壁柱剛域長度：邊柱：WF--1的尺寸及各桿件的剛域長度詳見圖2-1-5所示，(桿件的寬度b,均為卡3253255R9502層ee圖2-1-5WF--1的立面尺寸及剛域長度2.1.4.3梁和柱考慮剛域及剪切變形影響的折算線剛度1)梁、柱的慣性矩因WF—1的梁在凈跨范圍內(nèi)由兩根高度相等的梁組成，所以雙層梁的慣性矩等于兩單梁慣性矩之和。梁：1層：3～8層：12)壁梁和壁柱的折算線剛度(計(jì)算簡圖1a見2-1-6所示),WF—1的梁和柱折算線剛度分別列于表2-1-5和2-1-6中。I=bh3/12,G/E≈0.4,表2-1-5壁梁桿端轉(zhuǎn)線剛度層號 a11層號E1表2-1-6壁柱桿端轉(zhuǎn)動折算線剛度i,i?及側(cè)移折算線剛度i。柱位層號 截面尺寸(mm) a1邊柱1002中柱1002柱位層號E·7·7·i·i123~58123~58 7-8壓3-5層7圖2-1-7WF—1桿件的桿端轉(zhuǎn)動折算線剛度及柱的側(cè)移折算線剛度(括號內(nèi)數(shù)字)(單位：103kN)3)壁柱的側(cè)移剛度D(見表2-1-7)及壁式框架剪切剛度CF?表2-1-7壁柱的側(cè)移剛度D值和D.值柱位層號梁柱左梁i,右梁i,iKαD132層號梁柱左梁i,右梁i,iKαD邊柱2766767中柱1632904463434(標(biāo)準(zhǔn)層),(底層);(標(biāo)準(zhǔn)層),(底層),壁式框架柱剪切剛度：邊柱：總框架剪切剛度：2.1.5剛度特征值：主體結(jié)構(gòu)剛度特征值(不考慮連梁剛度折減，壁式框架剪切剛度計(jì)入框架中)為使框架和剪力墻兩部分能很好地協(xié)同工作，各自發(fā)揮自己的特征和作用，剛度特征值以1.1~2.2為宜。本設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的剛度特征值為1.45,因此是合理的。2.2.1.1屋面荷載1)屋面恒載30mm細(xì)石混凝土保護(hù)層三氈四油防水層20mm水泥砂漿找平層150mm水泥蛭石保溫層1:8水泥爐渣找坡層110mm鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)層V型輕鋼龍骨吊頂合計(jì)2)屋面活載屋面雪載屋面活載(上人屋面)2.2.1.2樓面荷載1)樓面恒載水磨石地面110mm鋼筋混凝土板V型輕鋼龍骨吊頂合計(jì)2)樓面活載辦公室、衛(wèi)生間走廊、樓梯2.2.1.3梁、柱、墻及門、窗重力荷載 計(jì)算梁重力荷載時應(yīng)從梁截面高度減去板厚，柱凈高可取層高減去板厚。本工程因設(shè)有吊頂，故梁表面沒有粉刷層。為了簡化計(jì)算，計(jì)算柱重力荷載時近似取1.15倍柱自重以考慮粉刷層的重力荷載。橫梁、縱梁(包括次梁)、柱重力荷載計(jì)算結(jié)果見表2-2-1、2-2-2和2-2-3,表中h、l、H.分別表示梁截面凈高度、凈跨長和柱凈高度，g表示單位長度梁、柱重力荷載(鋼筋混凝土容重取25表2-2-1橫梁重力荷載計(jì)算表(一層)類別層號gn/根數(shù)BC跨8表2-2-2縱梁重力荷載計(jì)算表(一層)類別號gn/根數(shù)A、①軸4③、◎軸4表2-2-3柱重力荷載計(jì)算表(一層)類別層號gn/根數(shù)A、①軸1③、◎軸1③、◎軸內(nèi)外圍護(hù)墻均采用240mm厚水泥空心磚(容重9.6kN/m2)。內(nèi)墻兩側(cè)均為20mm厚1:3水泥砂漿粉刷層(20kN/m3×0.02m=0.4kN/m2);外墻面為2onm厚水刷石墻面(0.5kN/m2)。內(nèi)、外墻及鋼筋混凝土剪力墻單位面積上的重力荷載如下。粉刷層合計(jì)水刷石墻面240厚水泥空心磚水泥砂漿粉刷層合計(jì)鋼筋混凝土剪力墻：水泥砂漿粉刷層240厚鋼筋混凝土墻合計(jì)0.4kN/m2采用鋁合金玻璃窗，房間門用木門，底層入口門用鋁合金門，其單位面積重力荷載為鋁合金玻璃門、窗G圖2-2-1動力計(jì)算簡圖結(jié)構(gòu)抗震分析時所采用的計(jì)算簡圖如圖2-2-2所示。集中于各質(zhì)點(diǎn)的重力荷荷載取雪荷載。窗面積：2.4×1.8×19+2.4×1.8×2+6.0×1.8×2=112.32m2門面積：1×2.1×22+1.5×2.1×5+5.0×2.1=72.45m2內(nèi)墻面積(不包括門):(18×6.6+4×7.8+7×7.2+4×3.3)×3.3-1×2.1(4×6.6+4×7.2)×3.3-1×2.1×4-1則第二層重力荷載代表值為：G?=645.284×3.3+622.56×2×0.5+590.724+654.3.204+713.3×3.104+181.5×6.8+66.集中于各質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值為：G?~G?=10104.52kN則總重力荷載代表值為：GE=∑G=10537.2+10104.52×6+9611.41+對高度不超過40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。2.2.2.1結(jié)構(gòu)基本自振周期假象把集中在各層樓面處的重力荷載代表值G,視作水平荷載來計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移μ-進(jìn)一步簡化為均布荷載q,得：在均布荷載作用下，由剪力墻單獨(dú)承受水平荷載時的頂點(diǎn)位移為：,λ=1.45查表得框—剪結(jié)構(gòu)在均布荷載作用下的頂點(diǎn)位移系數(shù)為0.571,則：對質(zhì)量和剛度沿高度均勻的框—剪結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)自震周期由頂點(diǎn)側(cè)移確定，按2.2.2.2總水平地震作用該場地土類別為II類，場地特征周期T=0.35s,Tg<Ti<5Tg,故衰減系數(shù)Y應(yīng)取0.9。7度抗震，多遇地震時，αmx=0.08。阻尼比應(yīng)取0.05,則阻尼調(diào)整地震影響系數(shù)：結(jié)構(gòu)等效總重荷載代表值為：Geq=0.85Ge=0.85×82336.04=69985.63kN結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：FeK=x?Geq=0.069×71221.98=5318.9kN2.2.2.3各樓層質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用所以頂部附加地震作用系數(shù)：δ=0F?計(jì)算過程及結(jié)果見表2-2-5。表2-2-5各樓層質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用層號987654321∑為后續(xù)計(jì)算方便，將各樓層質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用Fi和頂點(diǎn)附加水平地震作用△Fn,按基底彎矩和基底剪力相等的原則折算為倒三角形分布荷載和頂點(diǎn)集中荷載，如圖2-2-2所示：得F=780.37kN2.2.3框架—剪力墻協(xié)同工作計(jì)算2.2.3.1框架——剪力墻協(xié)同工作計(jì)算簡圖如圖2-2-3所示：建筑物橫向所有框架、所有剪力墻所有連梁各自綜合在一起，分別形成總框架、總剪力墻和總連梁。2.2.3.2結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移以層間位移計(jì)算考慮連梁塑性調(diào)幅其剛度折減系數(shù)取為0.55,圖2-2-2荷載形式總剪力墻總連梁總框架圖2-2-3框剪協(xié)同工作計(jì)算簡圖各樓層標(biāo)高處的位移計(jì)算結(jié)果見表2-2-6。表2-2-6位移計(jì)算層號倒三角形分布荷載頂點(diǎn)集中荷載總位移層間位移876標(biāo)高Z倒三角形分布荷載頂點(diǎn)集中荷載總位移層間位移54321由表2-2-6可知：(滿足要求)(滿足要求)2.2.4總剪力墻、總框架和總連梁的內(nèi)力按折算倒三角形荷載計(jì)算懸臂剪力V1(ξ)及其基底剪力V。和基底彎矩M。";按折算頂端集中荷載計(jì)算懸臂剪力V(2)(ξ)及其基底剪力V。2)和基底彎矩v?0=qH/2=1/2×292.31×27.3=5719.49kNM?1=qH2/3=1/3×292.31×27.32=80147.74kNM?(2)=FH=780.37×27.3=22785.59kNm由λ=1.267查圖表計(jì)算各樓層標(biāo)高處總剪力墻彎矩系數(shù),從而求得剪力墻彎矩M(S)=Mw(ξ)+Mw2)(S),計(jì)算結(jié)果見表表2-2-7總剪力墻彎矩計(jì)算表標(biāo)高Z倒三角形分布荷載頂點(diǎn)集中荷載876543210表2-2-8總剪力墻V(ξ)計(jì)算表標(biāo)高Z倒三角形荷載集中荷載總荷載787767524239251103總剪力墻剪力V(S),總框架剪力V,(ξ)和總連梁約束彎矩m(ξ)之和為倒三頂點(diǎn)集中荷載：V,(5)+m(5)=[V,(s)+m(5)]"+[V,(5)+m(s)總框架剪力：總連梁線約束彎矩：總剪力墻剪力：V(5)=V'(ζ)+m(ξ)計(jì)算過程及結(jié)果見表2-2-9。表2-2-9總連梁線約束彎矩m(ξ)、總框架剪力V,(ξ)和總剪力墻剪力V(ξ)號層號標(biāo)高Z倒三角形荷載總荷載8765432102.2.4.5總框架剪力的調(diào)整0.2V?=0.2×(5719.49+42.2.5連梁內(nèi)力計(jì)算1～8層計(jì)算簡圖如圖2-2-4所示。連梁剛域長度cl=3.36m,c=0.6,計(jì)算長度I'=2.24m。M621=M?12連梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見表2-2-10(單根連梁)。表2-2-10地震作用下連梁內(nèi)力層號總連梁Mb于8765層號總連梁Mbj∑43212.2.6單片剪力墻的內(nèi)力水平荷載作用下剪力墻內(nèi)力的計(jì)算，按各片剪力墻的等效剛度進(jìn)行分配，由此計(jì)算單片剪力墻的內(nèi)力。H=27.3m<50m,H/B=27.3/15.5=1.761<4,由《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》可知，本框剪結(jié)構(gòu)可僅考慮彎曲變形影響，不考慮柱和墻肢的軸向變形。考慮與連梁連接的剪力墻受連梁彎矩的影響，第j層第i個墻肢的彎矩和剪式中：W--1(A~⑥軸)的分配系數(shù)：W--2(◎~①軸)的分配系數(shù)：μ?=(1-2×0.215)/2=0.285計(jì)算結(jié)果見表2-2-11。表2-2-11地震作用下單片剪力墻內(nèi)力總剪力墻內(nèi)力連梁彎矩單片剪力墻內(nèi)力MVM8765432102.2.7框架內(nèi)力計(jì)算2.2.7.1框架地震剪力V,在各框架柱間的分配?、佥S一榀框架。1)第j層第i柱所分配剪力：結(jié)果見表2-2-12:表2-2-12框架柱及反彎點(diǎn)位置層號④軸柱(邊柱)KyyKyy800000070000006000000層號④軸柱(邊柱)③軸柱(中柱)KyKy500000040000003000000200000010000003)框架梁柱節(jié)點(diǎn)彎矩分配(見圖2-2-5)。Mc上=V;(1-y)h,中柱(③軸):6～8層1～5層層間剛度D為每一層的框架柱側(cè)移剛度和壁式框架柱側(cè)移剛度之和。計(jì)算結(jié)果見表2-2-13。表2-2-13框架梁柱彎矩層高各層框架剪力層間剛度DyMc上Mc下Mb總876層高各層框架剪力層間剛度DyMc下M總54321③軸柱(中柱)DyMc上Mc下Mb總87654321注：表內(nèi)括號外數(shù)字為實(shí)際計(jì)算所得數(shù)字，計(jì)算軸力時取該項(xiàng)數(shù)值。括號內(nèi)為調(diào)整放大后所得數(shù)字，用于計(jì)算梁、柱彎矩和剪力。2.2.7.2框架柱軸力與框架梁剪力計(jì)算1)框架梁剪力NjB=∑(VBG-VAB),Nac=∑Vcp,-Vnc)梁柱計(jì)算結(jié)果見表2-2-14。表2-2-14⑩軸框架柱軸力與梁端剪力梁端剪力Vb(kN)柱軸力N(kN)AB跨BC跨④軸③軸◎軸①軸VBG一VcDi一87654321注：計(jì)算軸力時取用括號上數(shù)值，計(jì)算剪力、彎矩時取用水平地震作用下的框架彎矩圖(取半框架作圖)如圖2-2-6所示。8層5層4層8層5層4層3層2層1層圖2-2-6水平地震作用下的半框架彎矩圖(kN·m)(另一半框架為反對稱圖形)2.3豎向荷載作用下框架和剪力墻內(nèi)力計(jì)算2.3.1框架內(nèi)力計(jì)算以①軸橫向框架為例。2.3.1.1荷載及計(jì)算簡圖：當(dāng)樓面及屋面的活荷載不大于4kN/m2時，可不考慮活荷載最不利布置引起的梁彎矩的增大，按活荷載滿布進(jìn)行計(jì)算。荷載的分項(xiàng)系數(shù)在內(nèi)力組合時再考慮。1)屋面荷載：三氈四油防水層1:8水泥爐渣找坡層屋面活載(上人荷載)合計(jì)2)樓面荷載：水磨石地面110mm鋼筋混凝土板V型輕鋼龍骨吊頂一般房間(辦公室、廁所)(走廊、樓梯)合計(jì) 3)樓面荷載分配為等效均布荷載，(如圖2-13所示):短向分配荷載：長向分配荷載：4)橫向框架梁上線荷載：圖2-3-18層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):0.24×0.65×25=3.90kN/m屋面板傳給梁：合計(jì)29.15kN/m2～7層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):3.9kN/m樓面板傳給梁：5.6×0.83×3.0=16.73kN/m橫隔墻(240厚水泥空心磚雙面抹灰):3.104×(3.0-0.65)=9.16kN/m合計(jì)29.79kN/m1層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):3.9kN/m橫隔墻(240厚水泥空心磚雙面抹灰):3.104×(3.3-0.65)=10.09kN/m合計(jì)30.72kN/m1～8層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):0.24×0.5×25=3.0kN/m合計(jì)3.0kN/m5)橫向框架柱上集中荷載：①⑩軸次梁L-1線荷載：8層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):0.24×0.6×25=3.60kN/m屋面板傳給梁：25.25kN/m合計(jì)2885kN/m2～7層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):3.60橫隔墻(240厚水泥空心磚雙面抹灰):3.104×(3.0-0.6)=9.31kN/m合計(jì)29.64kN/m橫隔墻(240厚水泥空心磚雙面抹灰):3.104×(3.3-0.6)=10.24kN/m合計(jì)30.57kN/m⑩軸梁端剪力：8層：0.5×28.85×6.6=95.21kN/m2～7層：0.5×29.64×6.6=97.81kN/m②④軸縱向梁KL-4荷載：8層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):0.24×0.7×25=4.20kN/m2~7層：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):4.20kN/m樓面板傳給梁：5/8×5.6×1.8=6.30kN/m縱隔墻自重(考慮窗洞):3.104×(3.0-0.7)×0.85=7.65kN/m樓面板傳給梁：6.30kN/m縱隔墻自重(考慮窗洞):3.104×(3.3-0.7)×0.85=8.44kN/m合計(jì)跨中集中荷載(⑩軸傳來):2～7層③⑧軸縱向梁KL-4荷載：8層：均布線荷載：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):97.81kN/m合計(jì)23.42kN/m跨中集中荷載(⑩軸傳來):95.21kN/m2～7層：均布線荷載：梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):4.20kN/m縱隔墻自重(考慮門洞):合計(jì)跨中集中荷載(⑩軸傳來):梁自重(因設(shè)有吊頂，不考慮抹灰):縱隔墻自重(考慮門洞):合計(jì)跨中集中荷載(⑩軸傳來):91.81kN/m 25.96kN/m8層：2～7層：450mm×450mm柱自重(考慮粉刷):1層：450mm×450mm柱自重(考慮粉刷):8層：2～7層：500mm×500mm柱自重(考慮粉刷):1層：500mm×500mm柱自重(考慮抹灰):框架豎向荷載如圖2-3-2所示。2.3.1.2框架彎矩計(jì)算在豎向荷載作用下框架內(nèi)力采用分層法進(jìn)行簡化計(jì)算，此時每層框架連同上下層柱組成基本計(jì)算單元，豎向荷載產(chǎn)生的梁固端彎矩只在本層內(nèi)進(jìn)行彎矩分配，單元之間不再傳遞。梁的彎矩取分配后的數(shù)值；柱值彎矩取相鄰兩層單元對應(yīng)柱端彎矩之和。1)梁的固端彎矩(見表2-3-1):259.96kN315.82kN315.82kN1層8層圖2-3-2①軸框架豎向荷載表2-3-1①軸框架梁固端彎矩計(jì)算表(kNm)層號固端彎矩名稱梁8均布荷載均布荷載1均布荷載2)柱的線剛度見表2-3-2:表2-3-2①軸框柱架線剛度層號混凝土強(qiáng)度等級邊柱中柱邊柱中柱1——3)梁的線剛度：6～8層：1～5層：6～8層：1～5層：4)分配系數(shù)：考慮框架對稱性，取半框架進(jìn)行計(jì)算。半框架的梁柱線剛度如圖2-3-3所示。切斷橫梁線剛度為原來的2倍，分配按與節(jié)點(diǎn)連接的各桿的轉(zhuǎn)動剛度比值計(jì)算。⑧圖2-3-3①軸半框架梁柱線剛度示意圖(kN·m)以B柱頂層節(jié)點(diǎn)和C柱頂層右梁為例：5)傳遞系數(shù)：底層傳遞系數(shù)為1/2,其余各層柱傳遞系數(shù)為1/3;梁遠(yuǎn)端固定傳遞系數(shù)為1/2,遠(yuǎn)端滑動較支座傳遞系數(shù)為-1。8層5層1層6)彎矩分配(分配過程見圖2-3-4)8層5層1層上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 0-圖2-3-4①軸豎向荷載彎矩分配圖(kN·m)7)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩的再分配：由于柱端彎矩按1/3傳遞系數(shù)傳遞到遠(yuǎn)端(底層按1/2傳遞系數(shù)),柱端彎矩取相鄰兩層單元對應(yīng)柱端彎矩之和，此時原來已經(jīng)平衡的結(jié)點(diǎn)彎矩由于加入了新的彎矩瑞不再平衡，應(yīng)將不平衡彎矩再分配，計(jì)層號軸線號A軸B軸桿件號上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁8分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩7分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩6分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩5分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩4分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩3分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩2分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩1分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩用分層法進(jìn)行近似計(jì)算的梁柱最終彎矩值見2-3-5圖。AB4層2層1層圖2-3-5分層法計(jì)算的①軸梁柱彎矩(括號內(nèi)為調(diào)幅后彎矩值)在豎向荷載作用下，對梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)幅系數(shù)取0.85。2.3.1.3梁剪力及柱軸力計(jì)算1)梁端剪力：2)柱軸力：N=V(梁端剪力)+P(節(jié)點(diǎn)集中力及柱自重豎向荷載作用下梁端剪力及柱軸力計(jì)算見表2-3-4。表2-3-4豎向荷載作用下梁端剪力及柱軸力(kN)荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力層號A柱N底80706050403020102.3.2.1連梁傳遞的荷載連梁KL-3傳遞給剪力墻的豎向荷載使剪力墻產(chǎn)生軸力N和彎矩M,見2-3-6圖。圖23-剪力墻各層彎矩M按下式計(jì)算：M;應(yīng)按剪力墻線剛度分配給上層剪力墻及下層剪力墻：各層軸力則為?軸框架在豎向荷載作用下計(jì)算方法同①軸框架，其計(jì)算簡圖見圖2-3-6。?軸框架柱的線剛度同①軸，見表2-3-2。6～8層：6～8層：1～5層：?軸框架豎向荷載彎矩分配見圖2-3-8。?軸框架豎向荷載節(jié)點(diǎn)不平衡分配見表2-3-5。2-7層oC圖2-3-7?軸框架豎向彎矩8層6、7層5層2-4層1層8層6、7層5層2-4層1層左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱34.33-軸線號◎軸①軸桿件號左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱8分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩7分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩6分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩5分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩4分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩3分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩2分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩1分配系數(shù)桿端彎矩不平衡彎矩彎矩分配結(jié)果彎矩2.3.2.2樓板傳來的豎向荷載樓板傳給剪力墻的豎向荷載如圖所示，集中荷載為樓板、⑥軸縱梁、剪力墻柱，它使剪力墻產(chǎn)生軸力N?i和M2i。1～7層：N?=16.73×6.9=116.61kN279.03kN(2-72～7層：M?=(279.03-228.49)×3.2475=M?i應(yīng)按剪力墻線剛度分配給上層剪力墻及下層剪力墻：2.3.2.3墻自重墻自重按每層重量計(jì)。2～8層：N?=(0.5×0.5+0.45×0.45+0.24×6.02)×3.0×25×1層：N?=(0.5×0.5+0.45×0.45+0.24×6.02)×3.3×25×1.15=212.3.2.4豎向荷載作用下產(chǎn)生的剪力VG圖2-3-9①3軸剪力墻受樓板傳來豎向荷載2.3.2.5豎向荷載作用下?軸剪力墻W—1的彎矩、軸力及剪力見表2-3-6。層號樓板傳來自重分配系數(shù)8上1.00下0.507上0.50下0.506上0.50下0.485上0.52下0.504上0.50下0.503上0.50下0.502上0.50下0.521上0.48豎向荷載作用下剪力墻內(nèi)力圖如圖2-3-10所示。M(kN·m)2.5截面設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算2.5.1框架梁(正、斜)截面設(shè)計(jì)1～5層：(C40),fc=19.1N/mm鋼筋強(qiáng)度：I級鋼(HPB235),f=210N2.5.1.1正截面受彎承載力計(jì)算最小配筋率：C30:跨中：取0.2%和45f/f=0.2支座：取0.25%和55f/f=0.262%中較大值，C40:跨中：取0.2%和45f/f=0.257%中較大值，1)8層邊跨(240mm×650mm):h?=650-35=615mm故取下部配筋為：318(As=763mm2)。=408.06mm2>pminbh?=0.262%×24故取上部配筋為：218(As=509mm2)。③支座右截面(M=-99.93kN·m)=562.85mm2>pminbh?=0.262%×24故取上部配筋為：316(As=603mm2)。下部按構(gòu)造配筋，為：214(As=308mm2)。上部配筋同支座左截面，為218(As=509mm2)故取上部配筋為：218(As=509mm2)。3)6層邊跨(240mm×600mm):h?=650-35=615mm故取下部配筋為：218+1216(As=710mm2)。故取上部配筋為：218+116(As=710mm2)。=682.45mm2>pminbh?=3故取上部配筋為：318(As=763mm2)。4)六層中跨(240故取下部配筋為：216(As=402mm2)。上部配筋同支座左截面，為316(As=603mm2)。②支座左截面(M=-76.94kN·m)故取上部配筋為：316(As=603mm2)。5)1層邊跨(240=648.41mm2>pminbh?=0.257%×24故取下部配筋為：218+1216(As=710mm2)。=629.61mm2>pminbh?=0.314%×24故取上部配筋為：316(As=603mm2)。6)1層中跨(240mm×500mm):h?=500-35=465mm故取下部配筋為：2416(As=402mm2)。上部配筋同支座左截面，為316(As=603mm2)。=518.68mm2>pminbh,=0.314%×240×465=350.42mm2故取上部配筋為：316(As=603mm2)。2.5.1.2斜截面抗剪設(shè)計(jì)(三級抗震)8層邊跨：內(nèi)力組合時，V,=-126.78kN考慮地震作用組合時，0.25βf.bh?=0.25×1.0×14.3×240×615=5截面尺寸符合要求。0.7fbh?=0.7×1.43×240×615=147748N>Vb=12應(yīng)按構(gòu)造配筋，選用2φ8@150。8層中跨：內(nèi)力組合時，V?=36.83kN考慮地震作用組合時，截面尺寸符合要求。應(yīng)按構(gòu)造配筋，選用2φ8@150。由《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》得，梁端箍筋加密區(qū)長度：邊跨取max(1.5hb,500)=max(975,500)=975mm,取1000mm;中跨取max(1.5h,500)=max(750,500)=750mm。加密區(qū)箍筋最大間距：邊跨取min(h?/4,8d,150)=min(162.5,144,150)=144mm,中跨取min(h?/4,8d,150)=min(125,128,150)=125mm。各框架梁箍筋計(jì)算見表2-5-1表2-5-1框架梁箍筋計(jì)算層號位置0.25βfbh?或非加密區(qū)實(shí)配筋加密區(qū)實(shí)配筋邊跨88中跨邊跨66中跨邊跨中跨三級抗震時，框架梁沿梁全長的面積配筋率應(yīng)符合：2.5.2框架柱的截面設(shè)計(jì)2.5.2.1柱的剪跨比和軸壓比驗(yàn)算比宜大于2?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)的軸壓比限值由《高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》查得為[n]=0.95。柱軸壓比按確定，N取考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計(jì)值?；炷帘Ｗo(hù)層厚度取35mm,則h?=h-35mm。本設(shè)計(jì)各柱的剪跨比和軸壓比見表表2-5-2柱的剪跨比和軸壓比驗(yàn)算柱號層次fMV861③◎柱8612.5.2.2柱計(jì)算長度其余各層柱l?=1.25H=4.125m。2.5.2.3柱截面配筋計(jì)算HPB235:f=210N/mm2,ξb=0.6HRB335:f=300N/mm2,ξb=0.550三級抗震下，柱縱向鋼筋最小配筋率為0.7%。1)正截面：柱同一截面分別承受正反向彎矩，故采用對稱配筋。N,=α?fbh?S=1.0×19.1×450×415×0.550=1961.81KN6～8層：N=α?fbh?5=1.0×14.3×450×415×0.550=1468.79KN1層邊柱均為小偏壓，故選最不利組合為：第一組內(nèi)力ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中較大值，I?/h=8.67<15,ζ2=1.0。故每側(cè)實(shí)配3蟲18(A=A,'=763mm2)。即eamax(20mm,450/30=15mm)=20mme=ηe,+h/2-a=1.49025.8450=/23fm按構(gòu)造配筋，每側(cè)實(shí)配318(A=A'=763mm2)。x<2a=2×35=70mm,近似取x=2a,則=393.16mm2<pinbh/2=708.75mm2第二組內(nèi)力ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中較大值，由于l,/h=4.5/0.45=10>5,②中柱：1～5層：N,=α?fbh?S.=1.0×19.1×500×465×0.550=2442.41KN6～8層：1層中柱均為小偏壓，故選最不利組合為：和ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中較大值，經(jīng)驗(yàn)算，符合小偏心受壓的條件。故每側(cè)實(shí)配320(A=A'=942mm2)。第二組內(nèi)力ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中較大值，經(jīng)驗(yàn)算，符合小偏心受壓的條件。按構(gòu)造配筋，每側(cè)實(shí)配320(A=A'=942mm2)。8層中柱均為大偏壓，故選最不利組合為：ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中較大值，由于1,/h=4.5/0.5=9>5,應(yīng)考慮η。I?/h=9<15,ζ2=1.0。x<2a=2×35=70mm,近似取x=2a,則=447.59mm2<pm,bh/2=875mm2按構(gòu)造配筋，每側(cè)實(shí)配320(A=A'=942mm2)。2)斜截面抗剪(三級抗震):N=2534.80kN>0.3fA=0.3×19.1×450×415=1070.08kN由表2-5-2查得，剪跨比λ=5.12>3,所以λ=3故非加密區(qū)的箍筋按構(gòu)造配筋，取復(fù)合箍4φ8@150。根據(jù)《混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)范》:柱端加密區(qū)箍筋最大間距取S=min(8d,100)=min(8×18=144,100)=100mm。取復(fù)合箍φ8@100。550mm。下端取(3300-650)/3=1083.3mm,取1100mm。由n=0.66,查《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》得λv=0.162,N=928.47kN>0.3fA=0.3×14.3×450×415=801.16kN由表2-5-2查得，剪跨比λ=4.58>3,所以λ=3截面尺寸滿足要求。故非加密區(qū)的箍筋按構(gòu)造配筋，取復(fù)合箍4φ8@150。根據(jù)《混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)范》:柱端加密區(qū)箍筋最大間距取S=min(8d,150)=min(8×18=144,150)=144mm。取復(fù)合箍φ8@100。柱箍筋加密區(qū)的范圍，兩端取max[450,(3000-650)/6,500]=500mm。由n=0.32,查《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》得λv=0.102,由表2-5-2查得，剪跨比λ=5.05>3,所以λ=3截面尺寸滿足要求。故非加密區(qū)的箍筋按構(gòu)造配筋，取復(fù)合箍4φ8@150。根據(jù)《混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)范》:柱端加密區(qū)箍筋最大間距取S=min(8d,150)=min(8×18=144,150)=144mm。取復(fù)合箍φ8@100。柱箍筋加密區(qū)的范圍，兩端取max[450,(3000-650)/6,500]=500mm。由n=0.09<0.30,查《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》得λv=0.1,①中柱：1層：N=3151.51kN>0.3fA=0.3×19.1×500×465=1332.23kN由表2-5-2查得，剪跨比λ=4.39>3,所以入=3截面尺寸滿足要求。故非加密區(qū)的箍筋按構(gòu)造配筋，取復(fù)合箍4φ8@150。根據(jù)《混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)規(guī)范》:柱端加密區(qū)箍筋最大間距取S=min(8d,100)=min(8×20=160,100)=100mm。取復(fù)合箍φ8@100。柱箍筋加密區(qū)的范圍，上端取max[500,(3300-650)/6,500]=542mm,取550mm。下端取(3300-650)/3=1083.3mm,取1100mm。由n=0.66,查《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》得λv=0.162,N=1177.30kN>0.3fA=0.3×14.3×500×465=997.43kN由表2-5-2查得，剪跨比λ=3.94>3,所