张家口市某农产品交易市场办公楼设计五层框架结构毕业设计计算书.doc

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1、1. 绪 论1.1工程概况 张家口市某农产品交易市场办公楼设计位于张家口市郊区,建筑层数为8层，总建筑面积7050。该工程为钢筋混凝土框架结构。建筑平面为一字形，受场地限制，宽度14.4m，长度61.2m，底层层高为4.2m，其它层层高为3.5m，室内外高差0.3m。 框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。1.1.1设计资料 (1) 气象资料该地区最高29.5，最低-15.3。冻土深度1.25m，基本风压0.45kN/m2，以西北风为主导风向。 (2) 地质条件该工程场区地势平坦，土层分布比较规律，地面绝对标高为黄海高程57.1m。(3)框架为二级框架(4) 抗震设防7度抗震。1.1.2材料柱采

2、用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB335，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。1.2 工程特点本工程为8层，主体高度为33.4m，为高层建筑。高层建筑结构的结构型式繁多，以材料来分有配筋砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和钢混凝土混合结构等。其中混凝土具有强度高、耐久、易于成型等特点。钢筋具有高强、较好的延性性能。综合起来钢筋混凝土具有强度高，抗震性能好和良好的可塑性。高层建筑中，常见的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙体系和筒体结构体系，高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机

3、构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系。适用于不同的层数、高度和功能。因为本次设计是高层办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故根据实际情况决定采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况和设计资料，以及高层建筑的一些特点。2. 结构设计2.1框架设计2.1.1工程概况张家口市某某办公楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积7050m2，建筑平面为一字形，受场地限制，宽度14.4m，长度61.2m；底层层高为4.2m，其它层层高为3

4、.5m，室内外高差0.3m。框架平面柱网布置如图2.1.1所示。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。图2.1.1 框架平面柱网布置2.1.2设计资料(1) 气象条件基本雪压0.35kN/m2。(2) 抗震设防7度抗震。(3) 屋面及楼面做法屋面做法（上人）： 小瓷砖层 三毡四油屋面防水层 1：3水泥砂浆找平层 水泥蛭石板保温层 1：8水泥炉渣找坡 1：3水泥砂浆找平层现浇钢筋混凝土板板底抹灰楼面做法： 水磨石地面 现钢筋浇混凝土板 板底抹灰 (4) 材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。2.1.3 梁柱截面、跨度

5、及柱子高度的确定(1) 初估截面尺寸a、柱子柱的截面尺寸：按层高确定柱截面尺寸，底层H4200初选柱截面尺寸：600600b、梁 横向框架梁的截面尺寸：因为梁的AB和CD跨度相同，取AB梁进行计算。取取故AB和CD跨梁初选截面尺寸：300650，其惯距为：BC跨： 取BC跨梁初选截面尺寸：250500，其惯性距为：纵向框架梁的截面尺寸：在抗震设计中，纵向框架梁截面高度不宜小于，6600-6006000，故其截面高度可选为，截面宽度可选为300，300650。 横向次梁的截面尺寸：取250500地基梁的截面尺寸：取250400(2) 柱高度底层柱子高h5.8m，其它层高h3.5m。由此得框架计算

6、简图，见图2.1.2。图2.1.2 框架轴线尺寸2.1.4 柱线刚度计算根据公式，可得梁、柱的线刚度：梁： 对于框架梁取 柱： 取值为基准值1，梁、柱相对线刚度见下页图2.1.4。2.1.3 梁、柱相对线刚度图2.2荷载计算2.2.1恒荷载a、屋面恒载：小瓷砖层 0.55kN/m2三毡四油屋面防水层0.4 kN/m21：3水泥砂浆找平层200.4 kN/m2水泥蛭石板保温层600.12 kN/m21：8水泥炉渣找坡801.44 kN/m21：3水泥砂浆找平层 200.4 kN/m现浇钢筋混凝土板 1002.5 kN/m2板底抹灰 20mm0.4 kN/m2合计：6.21 kN/m2b、楼面恒载

7、水磨石地面 0.65 kN/m2现钢筋浇混凝土板 1002.5 kN/m2板底抹灰 20mm 0.4 kN/m2合计： 3.55 kN/m22.2.2活荷载a、屋面活载 按上人屋面 2.0 kN/m2b、楼面活载 走廊 2.5 kN/m2标准层楼面 2.0 kN/m22.2.3 梁自重(1) 横向框架梁AB和CD跨间梁：（bh300mm650mm）抹灰层： 0.01（0.65-0.12+0.3）2170.28kN/m梁重： 250.3(0.65-0.12)=3.975kN/m 合计： 4.26 kN/m(2) BC跨间梁：（bh250mm500mm） 抹灰层： 0.01（0.4-0.12+0.

8、25）2170.28kN/m梁重： 250.25(0.5-0.12)=2.38kN/m合计：2.55 kN/m(3) 纵向框架梁抹灰层： 0.01（0.7-0.12+0.25）2170.28kN/m梁重： 250.25（0.7-0.12）3.63 kN/m合计： 3.91kN/m (4) 基础梁：（bh250mm400mm） 梁重： 250.250.42.5 kN/m2.2.4柱自重（bh600mm600mm）抹灰层： 0.010.64170.41kN/m梁重： 250.60.69.0 kN/m合计： 9.41 kN/m2.2.5 墙自重（240mm ，两面抹灰5.32KN/）2.3 竖向荷载

9、作用下框架内力分析2.3.1横向框架内力计算(1)计算单元 取6轴线横向框架进行计算，计算跨度为6600mm，如图2.3.1所示，由于房间设置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。图2.3.1横向框架梁计算单元(2) 荷载计算1）恒载计算： 图2.3.2框架受恒荷载图在图中，代表横梁自重，为均布荷载形式，对于第8层 =3.975KN/m，=2.55KN/m ，分别是房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 =6.213.3=20.493KN/m，=6.212.4=14.

10、904KN/ m,分别由边纵梁，中纵梁直接传给柱的荷载，它包括梁自重，楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下： =81.972+25.872+7.65+52.668=168.162KN集中力矩： 对于1-7层，包括梁自重和其上横墙自身，为均布荷载，结果为： =3.975+5.32（3.5-0.65）=19.137KN/m, =2.55KN/m =3.553.3=11.75KN/m, =3.552.4=8.52KN/m =46.96+25.872+7.65+90.972=171.354KN集中力矩： 2)活荷载计算 图2.3.3框架受活荷载图如图，对于第8层： =23.3=6.6KN/m，=22.

11、4=4.8KN /m集中力矩： 同理在雪荷载作用下 =0.66KN/m =0.48KN/m=2.64KN =3.96KN对于第1到第7层，荷载同第8层将以上成果汇总见表如下：横向框架恒载汇总表层次q1(KN/m)q1(KN/m)q2(KN/m)q2(KN/m)P1(KN)P2(KN)M1(KN*m)M2(KN*m)83.9752.5520.49314.904168.16150.4820.2728.171719.1372.5511.758.52171.35194.7830.8435.06 表2.3.1横向框架恒载汇总表横向框架活载汇总表层次q2(KN/m)q2(KN/m)P1(KN)P2(KN)

12、M1(KN*m)M2(KN*m)186.64.826.439.64.7527.128雪0.660.482.643.960.4750.713 表2.3.2横向框架活载汇总表3）内力计算 梁的固端弯矩计算： 由梯形荷载以及三角形荷载转化为均布荷载， 短向分配系数为，长向分配荷载系数为则 1）恒载：8层： 17层： 2）活载： 组合荷载：屋面梁均布恒载=梁自重+板传恒载 AB跨：3.975+19.12=23.095KN/m BC跨：2.55+9.315=11.865KN/m楼面梁均布恒载=梁自重+板传恒载 AB跨：19.137+10.93=30.067KN/m BC跨：2.55+7.32=9.87K

13、N/m梁端弯矩计算（1） 第八层梁端弯矩：（恒） 第一到七层梁端弯矩：（恒） （2） 第一到八层梁端弯矩：（活） 梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架根据梁柱相对线刚度，算出各个节点弯矩分配系数第八层节点：:第二到七层节点: 底层节点：: : (5) 传递系数远端固定，传递系数为，远端滑动铰支，传递系数为。(6) 荷载作用下，框架的恒载弯矩计算分配见图2.3.4，活载弯矩计算分配见图2.3.5，弯矩分配图按上到下分别为八层，三到七层，二层以及底层，由于三到七层的分配为一样所以只取一层例举。图2.3.4 恒载弯矩分配图图2.3.5活载弯矩分配图（7）在竖向荷

14、载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后的数值见括号内，恒载以及活载弯矩图。 图2.3.6 恒载作用下框架弯矩图 图2.3.7 活载作用下框架弯矩图2.3.2恒荷载作用下框架的梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力: V=Vq+Vm Vq= Vm=柱轴力：NV+P P为节点集中力及柱自重。(1) 梁端剪力计算: 1）恒载：（8层）（17层） 2）活载： (2) 荷载作用下框架的轴力计算柱自重设计值： 底层 0.60.6255.837.8kN其它层 0.60.6253.531.5kNN=V+PP=柱恒载+柱自重 荷载作用下梁端剪力与柱轴力见表： 恒载作用下梁端剪力以及柱轴力层

15、次荷载引起剪力弯矩引起剪力 总剪力 柱轴力AB跨BC跨AB跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVAVBVB=VCN顶N底N顶N底869.314.24-0.768.597014.24237270241273.54790.211.84-0.689.6490.811.84531564571603.95690.211.84-0.689.6490.811.84825858901934.26590.211.84-0.689.6490.811.841119115112321264.6490.211.84-0.689.6490.811.841412144515621594.9390.211.

16、84-0.689.6490.811.841706173918921925.2290.211.84-0.689.5990.811.842000203322232255.5190.211.84-0.589.6690.711.842294233425532592.4 恒载作用下梁端剪力以及柱轴力 活载作用下梁端剪力以及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起剪力 总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶=N底N顶=N底818.484.96-0.6017.919.094.9644.2863.64718.484.96-0.21018.

17、318.694.9688.95126.89618.484.96-0.21018.318.694.96133.62190.14518.484.96-0.21018.318.694.96178.29253.39418.484.96-0.21018.318.694.96222.96316.64318.484.96-0.21018.318.694.96267.63379.89218.484.96-0.2018.318.684.96312.31443.13118.484.96-0.27018.218.214.96357.46506.44 活载作用下梁端剪力以及柱轴力注：由于纸张限制在“恒载作用下梁端剪力

18、以及柱轴力”中的BC跨未写出，其值与“活载作用下梁端剪力以及柱轴力”同样位置的数值一样均为0。2.4抗震验算2.4.1荷载计算(1) 屋面均布恒荷载标准值： (2) 楼面均布恒荷载标准值： (3) 屋面均布活荷载（仅考虑屋面雪荷载）雪荷载标准值为：(4) 楼面均布活荷载标准值（取2.0）楼面均布活荷载标准值为： (5) 梁、柱自重(包括梁侧、梁和底柱的抹灰重量)梁侧、梁和底柱的抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。横向框架梁、柱编号见图2.4.1和图2.4.2，梁、柱自重见表2.4.1。 图2.4.1 框架梁编号图(6) 墙体自重 墙体均为240mm厚，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。（单位面

19、积上墙体重量为0.28195.32）。墙体自重如表2.4.2。(7) 荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。底层和标准层代表值包括：楼面荷载，50楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重。图2.4.2 框架柱编号表2.4.1 梁柱自重表(单层) 编号 截面(mm2)长度(m)根数每根重量（KN）L10.30.6562029.5L20.250.52.41011.7L30.30.656.61832.2L40.250.561818.8Z10.60.65.84037.8Z20.60.63.54031.5各层梁自重

20、： 表2.4.2 墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（kN）底层纵墙（60-0.69）4.2144 4879底层纵墙（14.4-0.63）4.211010 2815 其它层纵墙（60-0.69）3.5144 4067其它层纵墙（14.4-0.63）3.511010 2346 建筑物总重力荷载代表值： 图2.4.3 横向框架各层水平地震作用和地震剪力2.4.2水平地震力作用下框架侧移计算(1) 横梁线刚度：（混凝土C30，Ec3107 kN/m2）在框架结构中，现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性距时，边框架梁取I1.50I

21、0，（I0为梁的截面惯性距）。对中框架梁取I2.0I0，横梁线刚度见表2.4.3。表2.4.3 梁横梁线刚度梁号截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁LbhL10.30.654.86.8710-310.3110-36.410413.710-38.6104L20.250. 52.42.610-33.910-34.91045.210-317.104L30.30.655.16.8710-310.3110-36.110413.710-38.1104L40.30.6566.8710-310.3110-35.210413.710-36.91042.4.3 横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2.4.4，横向框架

22、柱侧移刚度D值计算见表2.4.5。表2.4.4 柱线刚度柱号截面（）柱高度（m）惯性矩线刚度（m4）（kNm）0.60.65.810.810-37.711040.60.63.510.810-39.28104表2.4.5 横向框架柱侧移刚度D值计算层项目柱类型根数底层边框架边柱0.46241274边框架中柱0.61319934中框架边柱0.462412716中框架中柱0.6131993161122400 二三四五六七八层边框架边柱0.44399984边框架中柱0.38518164中框架边柱 0.443999816中框架中柱0.38518161618362802.4.4 横向框架自振周期按顶点位移

23、法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： 式中 基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6；框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。表2.4.6 横向框架顶点位移层次（kN）（kN）（kN/m）/mmui811147.611147.618362806.0279.5712801.8待添加的隐藏文字内容223949.4183628013.0273.5612801.836751.2183

24、628020.0260.5512801.849553183628026.9240.5412801.862354.8183628033.9213.6312801.875156.6183628040.9179.7212801.887958.4183628047.9138.8114082.8102041.2112240090.990.92.4.5 横向地震作用计算在类场地，7度近震区，结构的特征周期Tg0.30，0.08由于应考虑顶点附加地震作结构横向总水平地震 作用标准值： 各层横向地震剪力计算见表2.4.7。=Fn+Fn表2.4.7 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次（m）（m）（kN）（kN）

25、（kN）83.528.711147.63199360.195939.5993.573.525.212801.83226050.195939.5187963.521.712801.82777990.169814.22693.253.518.212801.82329920.142684.13377.343.514.712801.81881860.115554.13931.433.511.212801.81433800.087419.14350.523.57.712801.8985730.060289.13207.614.24.214082.8591480.036173.43310.5图2.4.4

26、横向框架各层水平地震作用和地震剪力2.4.6 横向框架抗震变形验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表2.4.8。表2.4.8 横向变形验算层次层间剪力（kN）层间刚度（kN）层间位移（m）层高（m）层间相对弹性转角8939.519362800.000513.51/68627187919362800.001023.51/343162693.219362800.001443.51/243053377.319362800.001813.51/193443931.419362800.002113.51/165934350.519362800.002343.51/149624639.619362800

27、.002533.51/13831481311224000.004294.21/979层间弹性相对转角均满足=1/450。（若考虑填充墙抗力作用为1/550）。2.4.7 水平地震作用下，横向框架的内力分析本设计取中框架为例，地震作用下框架柱端弯矩及柱剪力计算结果见表2.4.9，梁端弯矩、剪力及轴力计算结果分别详见表2.4.10。 表2.4.9 地震作用下框架柱端弯矩及柱剪力层次层高层间剪力层间刚度A轴柱（边柱）y83.5939.518362803999820.50.680.3525.146.673.5187918362803999840.90.680.457.2685.963.52693.21

28、8362803999858.90.680.4592.511353.53377.218362803999873.60.680.45115.9141.743.53931.418362803999885.630.680.5149.8149.833.54350.518362803999894.80.680.5165.9165.923.54639.6183628039998101.10.680.5176.9176.915.84813112240024127103.50.810.7304.3130.4续表2.4.9层次层高层间剪力层间刚度B轴柱（中柱）y83.5939.518362803999826.51

29、.50.4541.75173.5187918362803999853.01.50.4583.510263.52693.218362803999876.01.50.513313353.53377.218362803999895.31.50.5166.8166.843.53931.4183628039998110.91.50.519419433.54350.5183628039998122.81.50.5214.9214.923.54639.6183628039998130.91.50.522922915.84813112240024127137.21.80.6345.7230.5计算公式： 表2

30、.4.10 梁端弯矩、剪力及轴力层次AB跨柱轴力8646.62511.9-11.97611170.430.2-42.166170.3106.146.1-88.256234.2147.063.5-151.146265.7176.973.8-225.536315.7200.486.0-311.526342.8217.693.4-404.916307.3225.288.75-493.65续表2.4.10层次BC跨柱轴力82.4262621.7-9.872.473.373.361.1-40.762.4110.4110.492-86.652.4152.8152.8127.3-150.442.4183.9

31、183.9153.3-229.932.4208.5208.5173.8-317.722.4226.3226.3188.6-412.912.4238.4238.4198.7-522.85图2.4.5 横向框架各层弯矩图 图2.4.6 横向框架各层梁端剪力以及轴力图2.5 内力组合2.5.1竖向与地震组合跨间最大弯矩在横载和活载作用下，跨间可近似得取跨中的M代替，式中：梁的左右端弯矩。跨中M若小于，应取M=。在竖向荷载于地震力组合时，跨间最大弯矩采用数值法计算. 框架梁内力组合图 图2.5.1框架梁内力组合图重力荷载作用下梁端的弯矩。水平地震作用下梁端弯矩。竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力对作

32、用点取矩：X处截面弯矩为： 由,可求得跨间的位置为将代入任一截面x处的弯矩表达式，可将跨间最大弯矩为：当右震时，公式中反号。恒载与活载组合时，梁端弯矩取调幅后的数值，剪力取调幅前后较大值，表中弯矩单位为，剪力单位为kN，在竖向荷载与地震力组合时，跨间最大弯矩采用数解法计算，见下表2.5.1： 表2.5.1竖向与地震组合跨间最大弯矩1.2(恒+0.5活）1.4地震qMGAMGBMEAMEB(KN/m)AB跨860.85868.07465.243531.41789.42494.2155.498.5639.78689.42494.2238.42148.5439.78589.42494.2327.88

33、205.839.78489.42494.2371.98247.6639.78389.42494.2441.98280.5639.78289.42494.51479.92304.6439.78185.86790.73430.22315.2839.78BC跨815.30815.30836.436.416.82715.1715.17102.62102.6214.32615.1715.17154.56154.5614.32515.1715.17213.92213.9214.32415.1715.17257.46257.4614.32315.1715.17291.9291.914.32214.8414.

34、84316.82316.8214.32113.7213.72333.76333.7614.32续表2.5.1 梁内力组合lRAxMEG（m）（KN）（m）（kN*m）AB跨8676.32 109.73 2.43 3.49 97.10 88.61 7676.22 160.87 1.92 4.04 138.99 132.52 6654.05 183.04 1.36 4.60 185.72 178.36 5629.60 207.49 0.74 5.22 249.47 241.13 4615.27 221.82 0.38 5.58 285.49 276.58 36-1.88 238.97 -0.05 6.01 352.60 352.60 26-12.27 249.25 -0.31 6.27 390.50 390.50 16-5.72 242.78 -0.14 6.10 344.76 344.76 BC跨82.40.96 49.50 0.06 2.94 21.12 21.12 72.4-46.93 89.89 -3.28 6.28 87.45 87.45 62.4-