三层全现浇框架结构商务大楼计算书.doc

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1、商务大楼计算书一 设计资料1 工程概况本工程是某公司为承接各项业务的办公大楼。该大楼共三层，底层为营业大厅，二层为办公用房，三层为会议用房和办公用房。根据建筑和使用要求，本建筑设计为三层框架结构。（1）设计层数：三层全现浇框架结构商务大楼计算书（2）建筑面积：950平方米（3）设计标高：室内外高差0.45米（4）主要做法： 楼面：XB顶面为25mm厚水泥砂浆找平层，1：2水泥砂浆加107胶水着色粉面层5mm厚，板底为20mm厚水泥砂浆抹灰 屋面：XB上依次为20mm厚水泥砂浆找平层，膨胀珍珠岩保温层120mm厚（3%找坡，最薄处80mm厚）。三毡四油防水层，最上面撒绿豆砂保护，为不上人屋面，板

2、底为20mm厚水泥砂浆抹灰 墙体：外围墙为多孔砖配M5混合砂浆砌筑，内外分别为20mm厚混合砂浆和水泥砂浆抹面，内隔墙除240厚为多孔砖砌筑外，其余为轻质隔墙板，抹灰做法同外墙内抹灰 门窗：门为木门，窗为塑钢窗，一层出入口采用铝合金门窗2 地质情况（1）地下水位埋深在室外地表下0.5米（2）基础持力层为褐黄色粉质粘土，地基承载力特征值为100 kN/m2（3）土重度按20 kN/m3作为计算依据 3 基本风压地面粗糙类别属C类，基本风压为0.55 kN/m24 结构设计参数抗震设防烈度为7度，抗震等级为3级，场地类别为类，设计基本地震加速度为0.10g5 材料选用钢材： HPB235 HRB3

3、35 混凝土： C20 C30 XB、LT配筋，KJ构件箍筋选用HPB235，其他选用HRB335基础垫层选用C10，KL、XB选用C20，其他选用C306 常用材料比重钢筋混凝土： 水泥砂浆： 多孔砖墙（双面粉刷）：塑钢门窗 ： 木门窗： 普通机制粘土砖：加气砌块砌体：7 楼面活荷载标准值办公室： 会议室： 楼梯：卫生间： 不上人屋面（考虑雪荷载）： 二 结构选型及梁柱线刚度计算1 柱网尺寸确定（1）柱距：4.2米（纵向）（2）跨度：二跨结构，其中AB轴为7.2米，BC轴为5.4米（3）层高：一层为3.9米，二、三层均为3.6米2 构件尺寸确定（1）楼面、屋面XB厚度： BC轴（短跨）：AB

4、轴（长跨）：所有均按四边支撑双向板设计。根据有关规定，板厚取 故本楼层板厚统一选用：h=120mm 。（2）KL尺寸确定：（a） 横向跨度方向主梁截面尺寸确定： AB轴： 取h=700mm 取b=250mm h/b=2.84,满足抗震设计要求。 BC轴： 取h=500mm 取b=250mm h/b=2.04,满足抗震设计要求。（b） 纵向跨度方向主梁截面尺寸确定： 本工程为6跨连续梁（L=4200mm） 截面选用 （3）KZ尺寸确定： 根据三级抗震有关KZ尺寸要求，本工程选用 轴压比验算，楼层暂按计算，三级抗震需满足 因此，所选截面尺寸满足有关抗震设计要求。3 梁柱线刚度计算 （1）梁的线刚度

5、 计算梁的线刚度时考虑XB的影响，中框架取 边框架取 计算结果见下表。 （2）柱的线刚度（以轴线编号，选中跨KJ3） 计算结果见下表（3）KJ4中框架柱、框架梁线刚度、侧移刚度见下图附表：梁的线刚度计算表部位（轴）梁宽b(m)梁高h(m)梁跨L(m)混凝土标号C混凝土弹性模量截面惯性矩边跨梁中跨梁AB轴0.250.707.20202.557.1510.7253.8014.35.06BC轴0.250.505.40202.552.603.901.855.202.46附表：柱的线刚度计算表层次层高（m）柱号（按中、边编号）柱根数混凝土弹性模量截面惯性矩柱线刚度二层或三层3.61轴及7轴边跨柱A边23

6、.002.131.78柱B边2柱C边22轴至6轴中跨柱A中5柱B中5柱C中5一层4.851轴及7轴边跨柱A边23.002.131.32柱B边2柱C边22轴至6轴中跨柱A中5柱B中5柱C中5层次层高柱号柱根数楼层D33.61A52.840.5871.780.9260.9684.84018.642B54.220.6781.1185.5903C51.380.4080.6723.3604A22.130.5160.8511.7025B23.170.6131.0102.0206C21.040.3420.5641.12823.61A52.840.5871.780.9260.9684.84018.642B54

7、.220.6781.1185.5903C51.380.4080.6723.3604A22.130.5160.8511.7025B23.170.6131.0102.0206C21.040.3420.5641.12814.851A53.830.7431.320.5100.5002.5009.9752B55.700.8050.5422.7103C51.860.6110.4112.0554A22.880.6930.4670.9345B24.280.7610.5121.0246C21.400.5590.3760.752说明：1、所有框架柱尺寸均为 2、一层计算高度的确定：设基础梁顶部距室外地坪0.5米，

8、已知室内外高差为0.45米，底层层高为3.9米，故底层计算高度为：0.5+0.45+3.9=4.85米附图 KJ4中框架柱、框架梁线刚度 单位：KJ4中框架柱、框架梁线刚度 三 荷载计算（竖向）本次设计选用中框架KJ4进行有关计算，总体结构布置平面及KJ4受荷范围示意见下图。1 恒荷载计算（KJ4）（1） 不上人屋面及KL线荷载标准值三毡四油防水层 膨胀珍珠岩保温层 20mm厚水泥砂浆找平层 120mm后钢筋混凝土XB 20mm厚板底水泥砂浆抹灰 屋面恒荷载 总体结构布置平面及KJ4受荷范围示意图AB轴KL自重：KL自重 KL抹灰 BC轴KL自重：KL自重 KL抹灰 因此，作用在顶层KL（自重

9、）线荷载为： （2） 三层楼面及KL线荷载标准值5mm厚水泥砂浆加107胶水着色粉面层 20mm厚水泥砂浆找平层 120mm后钢筋混凝土XB 20mm厚板底水泥砂浆抹灰 三层楼面恒荷载 KL同顶层，因此，作用在三层KL（自重）线荷载为 （3） 二层楼面及KL线荷载标准值楼面同三层，因此KL同三层，因此，作用在二层KL（自重）线荷载为： （4） 屋面框架节点集中荷载（a）A、C轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 0.5m高女儿墙自重（含双面粉刷） 连系梁传来屋面自重 因此，A、C轴节点集中荷载 （b）B轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 连系梁传来屋面自重 因此，B轴节点集中荷载 （5） 三

10、层框架节点集中荷载（a）A、C轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 塑钢窗自重 窗上、下墙体自重及抹灰 窗侧墙体自重及抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 连系梁传来楼面自重 因此，A、C轴节点集中荷载 （b）B轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 墙体自重及抹灰 连系梁传来楼面自重 因此，B轴节点集中荷载（6） 二层框架节点集中荷载（a）A、C轴集中节点荷载同三层，因此，A、C轴节点集中荷载为：（b）B轴集中节点荷载同三层，因此，B轴节点集中荷载为：（7） 一层框架节点集中荷载（a）A、C轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 塑钢窗自重 窗上、下墙体自重及抹灰 窗侧墙体自重及

11、抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 连系梁传来楼面自重 因此，A、C轴节点集中荷载 （b）B轴集中节点荷载连系梁自重 连系梁抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 墙体自重及抹灰 连系梁传来楼面自重 因此，B轴节点集中荷载2 活荷载计算（KJ4）（1） 屋面（a）A、C轴集中节点荷载A、C轴节点集中荷载为：（b）B轴集中节点荷载.B轴节点集中荷载为：（2） 三层楼面（a）A轴集中节点荷载A轴节点集中荷载为(1/A)轴墙体自重的1/3转换成楼面活载：（b）B轴集中节点荷载B轴节点集中荷载为：（c）C轴集中节点荷载B轴节点集中荷载为：（3） 二层楼面（a）A、C轴集中节点荷载同三层，因此，A、C轴节点集中荷载为：

12、 （b）B轴集中节点荷载同三层，因此，B轴节点集中荷载为：3 恒荷载、活荷载作用下的结构计算简图（KJ4）底层层高为4.85米，二、三层的层高均为3.60米，KJ4恒荷载用下计算简图如下：附图 KJ4恒载(包括部分竖向荷载)作用下计算简图(线荷载)KJ4活荷载用下计算简图如下：附图 KJ4活载作用下计算简图(线荷载)四 内力计算1 水平地震荷载作用下的内力计算（1） 重力荷载代表值的计算按抗震规范的有关规定，楼面均布活荷载的组合系数取0.5，屋面活载不予考虑，及多自由度体系各质点的重力荷载代表值取本层楼面重力荷载代表值和各临层墙、柱全部重力荷载代表值的一半之和，即=i楼层重力荷载代表值+（i+

13、1）层墙柱重力+（i-1）层墙柱重力/2，见下图： 附图 取值范围简图各层计算过程如下：屋顶女儿墙（0.5米）自重：屋顶层楼盖、框架梁自重：三层墙、柱（含门窗）重量：三层楼盖、框架梁自重：二层墙、柱（含门窗）重量：二层楼盖、框架梁自重：一层墙、柱（含门窗）重量：三层楼面活载：二层楼面活载：因此，层间模型示意简图（2） 水平地震作用下的层间位移验算（a） 自振周期计算假想框架定点侧移,将计算结果列表如下：层次三层2571.512571.5118.640.01380.1540二层4048.296619.8018.640.03550.1402一层3827.6910447.499.9750.10470

14、.1047结构基本自振周期考虑非结构墙影响的折减系数，（b） 多遇水平地震作用计算设防烈度7度，类场地时，设计地震分组为第一组，结构总水平地震作用效应标准值为各地震作用力：（c） 框架各层地震力及弹性位移 计算结果列于下表多遇地震下楼层剪力和楼层弹性位移层次(m)(m)(kN)(kN)(kN)33.612.052571.51263.99263.991864000.14223.68.454048.29290.15554.141864000.29714.854.853827.69156.29710.43997500.712计算表明，侧移满足规范的限值要求。（3） 水平地震作用下框架内力分析（采用D

15、值法）以中框架（KJ4）为计算标准值作计算简图，将各层柱抗侧刚度及层间抗侧刚度标注，见下图：采用D值法进行KJ4（左震）作用下框架计算简图采用D值法进行KJ4（左震）作用下框架内力分析，计算过程见下表： C柱中B柱中A柱中柱端弯矩求得后，利用节点平衡弯矩分配法，求在水平地震作用下梁端弯矩，利用平衡可求梁端剪力及柱轴力，见下表层次BC跨AB跨柱轴力跨度跨度C轴B轴A轴三层5.419.8410.255.577.221.1127.196.715.571.146.71二层5.452.4227.9614.897.257.5574.1218.2920.464.5425.0一层5.495.9246.9526

16、.467.296.62129.431.3946.929.4756.39（4） 水平地震（左震）作用下KJ4弯矩图、梁剪力图、柱轴力图，见下图：图:梁剪力图： 柱轴力图：2 风荷载（左风）作用下的内力计算（1） 风荷载值计算本工程结构总体高度30m，取风振系数，对于矩形平面风载体形系数（迎风面，背风面）；基本风压，可查建筑结构荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程见下表。表中z未框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果见风荷载作用下结构计算简图。风压标准值计算公式为：层次31.01.311.850.740.559.665.1121.01.38.

17、250.740.5515.128.0011.01.34.650.740.5517.339.17（2） 确定风荷载风荷载作用下结构计算简图（单位：kN）（3） 风荷载（左风）作用下中框架（KJ4）内力分析（采用D值法）计算过程见下表： C柱中B柱中A柱中柱端弯矩求得后，利用节点平衡弯矩分配法，求在水平地震作用下梁端弯矩，利用平衡可求梁端剪力及柱轴力，见下表层次BC跨AB跨柱轴力跨度跨度C轴B轴A轴三层5.42.611.340.737.22.763.540.880.730.150.88二层5.48.004.222.267.28.6911.182.762.990.653.64一层5.419.499.

18、065.297.218.6425.06.068.281.429.70（5） 风荷载（左风）作用下KJ4弯矩图、梁剪力图、柱轴力图，见下图：图:梁剪力图：柱轴力图：4 恒载作用下的内力计算 根据有关修正，1）除底层外的其它各层柱的线刚度均乘以0.9的折减系数；2）除底层（1） 取中框架（KJ4）顶层结构受力简图（梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成），并标注梁、柱线刚度将梯形荷载折算为等效均布荷载：由荷载等效得： 故折算后的均布线荷载为：将顶层荷载进行折算后的计算简图，见下图各杆端固端弯矩：顶层弯矩分配法计算过程如下图所示。（2） 取中框架（KJ4）中间层结构受力简图，将梯形荷载折算为等效均布荷载

19、：将中间层荷载进行折算后的计算简图，见下图：各杆端固端弯矩：中间层弯矩分配法计算过程如下图所示。（3） 取中框架（KJ4）底层结构受力简图，将梯形荷载折算为等效均布荷载：将底层荷载进行折算后的计算简图，见下图：各杆端固端弯矩：底层弯矩分配法计算过程如下图所示。（4） 中框架（KJ4）顶层、中间层、底层分层弯矩图顶层图：中间层图：底层图：（5） 梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：顶层BC、AB轴跨中弯矩： 中间层BC、AB轴跨中弯矩： 底层BC、AB轴跨中弯矩：（6） 各层固端弯矩迭加，并重新分配不平衡节点，及作弯矩M图弯矩迭加并进行弯矩重分配，见下表：层次轴线号C轴B轴A轴杆件

20、号上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱3分配系数-0.3940.6060.270-0.1750.5550.760-0.240杆端弯矩-13.9-13.980.59-14.82-95.4128.97-28.97不平衡M2.943.23-6.23弯矩分配-1.16-1.78-0.87-0.57-1.794.73-1.50结果弯矩-12.74-15.6879.72-14.25-97.233.70-27.472分配系数0.2830.2830.4340.2300.1490.1490.4720.6120.1940.194杆端弯矩8.818.81-17.6260.349.689.68-79.737.4-

21、18.7-18.7不平衡M3.052.94-3.363.23-6.47-6.23弯矩分配-1.70-1.70-2.59-1.52-0.98-0.98-3.117.782.462.46结果弯矩7.117.11-20.2158.828.708.70-82.8145.18-16.24-16.241分配系数0.2970.2460.4570.2360.1530.1260.4850.6340.2000.166杆端弯矩9.157.57-16.7261.2610.098.30-79.6535.5-19.41-16.09不平衡M-3.79-4.15-8.05弯矩分配-1.13-0.93-1.73-0.98-0.

22、63-0.52-2.025.101.611.34结果弯矩8.026.64-18.4560.289.467.78-81.6740.6-17.8-14.75框架梁在恒荷载作用下的弯矩（7） KL所受剪力及KZ所受轴力，见下图：图：框架梁在恒荷载作用下的剪力图框架柱在恒荷载作用下的轴力图（8） 考虑弯矩调幅并将梁端弯矩换成梁端柱边，以备内力组合使用调幅系数取0.85，经调幅后并算至柱边截面的弯矩、柱边剪力计算见下表：层次调幅后的梁端梁端柱边37.1756.8667.016.5630.8154.5378.0960.45211.5241.4857.7327.8428.2942.5963.2952.831

23、10.1442.656.6724.0427.6943.1963.7652.36经调幅后的弯矩图、柱边剪力图如下：框架梁在恒荷载作用下经调幅并算至柱边截面的弯矩框架梁在恒荷载作用下算至柱边截面的剪力框架柱在恒荷载作用下算至柱边的轴力图5 楼面竖向活载作用下的内力计算（分层法、采用不利荷载布置）（1） 屋面部分均布活荷载 将梯形荷载折算为等效均布荷载：由荷载等效得： 故折算后的均布线荷载为：将顶层荷载进行折算后的计算简图，见下图各杆端固端弯矩：顶层梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：顶层弯矩分配法计算过程如下图所示。 弯矩图及KL剪力图、KZ轴力图： 顶层图（括号内位梁端柱边值）：

24、顶层图（括号内为梁端柱边值）：顶层图（括号内为梁端柱边值）：（2） 中间层楼面BC跨均布活荷载，将梯形荷载折算为等效均布荷载：杆端固端弯矩：中间层梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：将杆端弯矩分配系数标注并进行弯矩分配，见下表：弯矩图及KL剪力图、KZ轴力图： 图（括号内位梁端柱边值）：图（括号内位梁端柱边值）： 图（括号内位梁端柱边值）：（3） 中间层楼面AB跨均布活荷载，将梯形荷载折算为等效均布荷载：杆端固端弯矩：中间层梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：将杆端弯矩分配系数标注并进行弯矩分配，见下表：弯矩图及KL剪力图、KZ轴力图： 图（括号内位梁端柱边值）：图

25、（括号内位梁端柱边值）： 图（括号内位梁端柱边值）： （4） 底层楼面BC跨均布活荷载，将梯形荷载折算为等效均布荷载：杆端固端弯矩：底层梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：将杆端弯矩分配系数标注并进行弯矩分配，见下表：弯矩图及KL剪力图、KZ轴力图： 图（括号内位梁端柱边值）：图（括号内位梁端柱边值）： 图（括号内位梁端柱边值）：（5） 底层楼面AB跨均布活荷载，将梯形荷载折算为等效均布荷载：杆端固端弯矩：中间层梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：将杆端弯矩分配系数标注并进行弯矩分配，见下表：弯矩图及KL剪力图、KZ轴力图： 图（括号内位梁端柱边值）：图（括号内位梁

26、端柱边值）： 图（括号内位梁端柱边值）： 五 内力组合1） 附表一：梁内力组合表（一）2） 附表二：梁内力组合表（二）3） 附表三：柱内力组合表（一）4） 附表四：柱内力组合表（二）5） 附表五：柱内力组合表（三）六 框架配筋计算1 框架梁配筋计算 梁端M值的选取及梁端剪力的确定：遵循原则： 无抗震组合时 有抗震组合时 取与中较大值AB轴:BC轴:经验证，所有梁端弯矩均小于相应的值。（1） 框架C3B3：左端： 选用右端： 选用均布荷载： （2） 框架B3A3：左端： 选用右端： 选用均布荷载： （3） 框架C2B2：左端： 选用右端： 选用均布荷载： （4） 框架B2A2：左端： 选用右端：

27、 选用均布荷载： （5） 框架C1B1：左端： 选用右端： 选用均布荷载： （6） 框架B1A1：左端： 选用右端： 选用均布荷载： （7） 因本工程需满足三级抗震有关构造要求，KZ、KL配筋计算过程为满足最小配筋率及抗震有关要求，实际配筋较理论配筋有较大的提高，详见框架配筋附图。2 框架柱正截面配筋计算3 框架柱斜截面配筋计算部分相关数据（三级抗震）：（1） 柱截面纵筋最小配筋率：（中柱）柱截面单侧配筋率：柱截面总配筋率：（2） 轴压比：（3） 框架柱最小配筋率：（4） 框架柱加密区配筋率：附表一：框架梁的配筋计算附表二：KZ的正截面计算附表三：KZ的斜截面计算七 XB配筋计算 本次仅对二层

28、楼面XB进行配筋计算，板上活荷载统一按2.5布置考虑，板厚统一按120设计。结构平面布置图可按四种区格进行板的设计：均按双向板设计，以弹性理论进行设计。1 荷载设计值5mm厚水泥砂浆加107胶水着色粉面层 20mm厚水泥砂浆找平层 120mm后钢筋混凝土XB 20mm厚板底水泥砂浆抹灰 恒载标准值 恒载设计值 活载设计值 荷载设计值 2 计算跨度统一按轴线间距考虑：3 弯矩计算与配筋：（混凝土的）截面有效高度方向跨中截面，支座方向跨中截面 A区格板按两边固定、两边简支考虑： 近似取则：配筋：8130，配筋：6125， 配筋：12130， 配筋：10130， C区格板按两边固定、两边简支考虑： 近似取则：配筋：8180，配筋：6125， 配筋：10100， 配筋：10130，B区格板按三边固定、一边简支考虑： 近似取则：配筋：8150，配筋：6125， 配筋：10130，配筋：8120，D区格板按三边固定、一边简支考虑： 近似取则：配筋：8180，配筋：6125， 配筋：10130，配筋：8120，