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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 m2 。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w 14.4m，长度w 61.2m，底层层咼为4.2m，其它层层咼为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 C,最低-15.3 C。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,地面绝对标咼为黄海咼程 57.1m。(3) 框架为二级框架(
2、4) 抗震设防7 度抗震。1.1.2 材料柱采用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
3、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 7050吊，建筑平面为一字形，受场地限制，
4、宽度 600 mmb、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。1 1l 6000mm,h（-：） l 750mm: 500mm,取 h 650mm8 121 1b （-： ）h 333mm : 350mm,取b 300mm23故AB和CD跨梁初选截面尺寸：bh= 300mm 650mm，其惯距为：匸丄bh3 丄 300 65036.87 109mm412 12(-:-)h23BC跨梁初选截面尺寸：I= bh312200mm : 133.3mm,取 b 250mm bh= 250mm 500mm，其惯性距为:1250 50032.6 109mm412 纵向框架梁的
5、截面尺寸:在抗震设计中，纵向框架梁截面高度不宜小于10，= 6600-600 =6000mm，故其截面高度可选为h 650mm,截面宽度可选为 300mm ,b h=300mm 50 mm。 横向次梁的截面尺寸:取 b h=250mm 500 mm 地基梁的截面尺寸：取 b h=250mm 400 mm(2) 柱高度底层柱子咼h = 5.8m，其它层咼h= 3.5m。由此得框架计算简图，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i El/I，可得梁、柱的线刚度: 梁：对于框架梁取I 21。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
6、砖层0.55kN/m三毡四油屋面防水层1： 3水泥砂浆找平层20mm水泥蛭石板保温层60 mm1: 8水泥炉渣找坡80 mm0.4 kN/m 20.4 kN/m 20.12 kN/m21.44 kN/m：ABiB8C8(2 6.87 1 09 / 6600)E(2 2.6 1 09 / 51 00)E20.82 105E 6.246 101021.66 105E柱：iA8A7(10.8 109/3500)E30.8 105E9.241010iA0A1(10.8 109/4200)E25.7 105E7.711010取iAB值为基准值1,梁、柱相对线刚度见下页图2.1.4板底抹灰20mm20.4
7、 kN/m合计：26.21 kN/mb、楼面恒载水磨石地面0.65 kN/m2现钢筋浇混凝土板100mm2.5 kN/m 2板底抹灰20mm0.4 kN/m2合计：3.55 kN/m2!活何载a、屋面活载按上人屋面22.0 kN/mb、楼面活载走廊2.5 kN/m2标准层楼面22.0 kN/m梁自重(1)横向框架梁AB和CD跨间梁:(b h= 300mm650mr)i抹灰层：0.01X 0.65-0.12+0.3 )X2X17= 0.28kN/m梁重：25X0.3 X0.65-0.12)=3.975kN/m合计：4.26 kN/mBC跨间梁：(bh = 250mrh500mm抹灰层：0.01X
8、 0.4-0.12+0.25 )X2X17= 0.28kN/m梁重：25X0.25 X0.5-0.12)=2.38kN/m合计：2.55 kN/m纵向框架梁抹灰层：0.01X 0.7-0.12+0.25 )X2X17= 0.28kN/m梁重：25X0.25 X 0.7-0.12 )= 3.63 kN/m1: 3水泥砂浆找平层mm现浇钢筋混凝土板100mm2合计:3.91kN/m200.4 kN/m2.5 kN/m(4) 基础梁：(bXi = 250mrh400mm梁重：250.25 0.4 = 2.5 kN/m2.2.4 柱自重(bh = 600mrh600mm抹灰层：0.010.6 4 7
9、= 0.41kN/m梁重：250.6 .6 = 9.0 kN/m合计：9.41 kN/m225 墙自重(240mm,两面抹灰5.32KN/m2)2.3竖向荷载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，qi, q代表横梁自重，为均布荷载
10、形式，对于第 8层qi =3.975KN/m, qi=2.55KN/mq2, q2分别是房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载q2=6.213.3=20.493KN/m, q2=6.21 2.4=14.904KN/ mR, P2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：1 2 6 6R (3.3 2 ) 21.65 6.21 3.92 6.6 2.55 5.32 1.5 6.62 2 2=81.972+25.872+7.65+52.668=168.162KN1 2 63 3 2 2P2(3.3 2 -) 21.65 (2 1.2) 6.21
11、3.92 6.62 2 22.55 6 122.95825.872 7.65168.12KN20.6 0.24集中力矩：Mj Pej 168.16230.27KN2M2 P2e2156.48 匹28.17KN2对于1-7层，q1包括梁自重和其上横墙自身，为均布荷载，结果为：q1=3.975+5.32(3.5-0.65)=19.137KN/m, q=2.55KN/mq2=3.55 3.3=11.75KN/m, q2 =3.55 2.4=8.52KN/m1 2 65.4R (3.3 2 -) 21.65 3.55 3.92 6.62.555.32 2.85 6.62 2 2=46.96+25.87
12、2+7.65+90.972=171.354KNP2(3.3 2 丄)2 6 1.652.222 1.2) 3.55 3.92 6.65 42.555.32 2.85 6270.29 25.8727.65 90.972194.784 KN2 2集中力矩：Mi Rei 171.354 竺 30.84KN20.6 0.24M2 P2e2 194.78435.06KN22）活荷载计算 亠1 1厂 一 - _图2.3.3框架受活荷载图如图，对于第8层：q2=2 3.3=6.6KN/m, q2 =2 2.4=4.8KN /m12 6P(3.322)221.65226.4KNP2(3.32弓22 61.65
13、3.32 21.2 2 2 39.6KN222集中力矩:M1Re126.40.60.2424.752 KN060.24M239.67.128KN2同理在雪荷载作用下q2 =0.66KN/mq2 =0.48KN/mR=2.64KNP2=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（|1(KN/m)q1(KN/m)q2(KN/m)q2(KN/m)P1(KN)P2(KN)M1(KN*m)M2(KN*m)83.9752.5520.49314.904168.16150.4820.2728.171719.1372.5511.758.52171.35194.783
14、0.8435.06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)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,5短向分配系数为8，长向分配荷载系数为a 2 a 3 12(莎)* 2 (訓5-0.62581 2 0.037 0.007q36.213.30.93319.12KN /mq36.212.40.6259.315KN /m17层：q43.5
15、53.30.93310.93KN /mq43.553.30.6257.32KN /m2）活载：q52 3.3 0.933 6.16KN/mq52 3.3 0.6254.13KN /m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/mBC 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/mBC 跨：2.55+7.32=9.87KN/m梁端弯矩计算（1）第八层梁端弯矩：（恒）1 2M A8B823.095 662.3KN /m,MB8A8 62.3KN /m121 2M
16、 B8C811.865 2.45.7KN /m,M C8B8 5.7KN /m12第一到七层梁端弯矩：（恒）1 2MA7B730.067 6 2M B7C74.13 2.42.064 KN /m,MC7B7 2.064KN /m 1290.21KN /m, MB7A7 90.21KN /m121 2M B7C79.87 2.44.74KN /m, Mc7B7 4.74KN /m12（2）第一到八层梁端弯矩：（活）1 2M A7B76.16 618.48KN / m, M B7A7 18.48KN /m12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A7 :A7A
17、81.481.481.48 10.374 A7B713.960.2521Br :7B7A7, 亠1.48 1.041.481.480.296B7B65A7B7 .374c c1.480 2B7B80.296151.04B7C70.2085.1底层节点：1.48小A：0.312A1A 21.48 1.23 1.041.23cA1A00.2593.71A1B113.710.269B：B1A111.48 1.23 1.04 10.211B1B2B1C11.044.750.218B1B01.484.751.234.750.2840.259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11.48
18、A8:A8 B80.403 A8A70.5971.48 12.4811.041.48B8：B8A80.284B8B70.295 B8C80.4211.48 11.043.523.52第二到七层节点(5) 传递系数1远端固定，传递系数为，远端滑动铰支，传递系数为1(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。0.5970.4030.295130.2 7-62.362.328.T7-5.719.112.9-8.07-11.97 -8.399.55-4.035
19、6.45-7.463.29-2.220.290.430.3025.36-55.760.61-19-13.790.3740.3740.2520.1620.2770.2770.284130.84-90.290.235.6-4.7422.222.214.96-10.08 -14.92-14.92 -10.4811.111.1-5.047.48-5.99-7.46-6.426.42-4.321.191.771.771.2426.8826.88-84.688.79 -19.14-20.61-13.980.3740.3740.25202-0.2960.2960.208130.84-90.290.235.0
20、6-4.7422.222.214.96-10.08 -14.92-14.92 -10.4811.111.1-5.047.48-7.46-7.87-6.426.42-4.321.572.322.321.6326.8826.88-84.689.1/-15-20.47-13.590.3990.3320.2690.2110.3120.2590.218|30.84-90.290.235.06-4.7423.6919.7115.96-10.63-15.73-13.05 -10.9911.85-5.324.98-7.87-2.612.17-1.760.610.9010.750.6332.9317.54-81
21、.3285.16-22.7-12.3|-15.13.77-6.15图234 恒载弯矩分配图图235活载弯矩分配图(7)在竖向荷载作用下，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26.8860.97(48.78)55.7(44.56)25.3688.79(71.03)84.6(67.68)26.8819.1426.8884.6(67.68)26.88-19.1426.8884.6(67.68)84.6(67.68)13.98(11.18)20.6184.6(67.68)26.8826.8884.6(67.68)26.8826.8885.16(
22、68.3)81.32(65.06)31.9317.54419.1413.79(11.03)T913.98(11.18)0.61/13.59(10.87)20.4.713.98(11.18)20.6188.79(71.03)13.98(11.18)88.79(71.03)26.88268813.98(11.18)0.6188.79(71.03)88.79(71.03)89.11(71.33)12.3(9.84)15.1图2.3.6恒载作用下框架弯矩图6.136.1319.87(15.896)15.39(12.31)10.6417.1(13.68)6.134.317.1(13.68)17.1(13
23、.68)6.136.1317.1(13.68)6.136.1317.1(13.68)6.1317.1(13.68)6.136.1316.24(12.99)3.984(3.19)7.52-4.132.293.981.154.394(3.52)4.71-18.672(14.94)3.659(2.93).65-18.672(14.94)3.659(2.93)6.1318.672(14.94)3.659(2.93)18.672(14.94)3.659(2.93)18.672(14.94)3.659(2.93)18.57(14.86)3.764(3.0)18.27(14.62)图2.3.7活载作用下框架
24、弯矩图232恒荷载作用下框架的梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力：V=V卄Vm柱轴力：N= V+PVq=1ql2Vm=恒载:(8层)VqAB2ql123.095669.29KN22VqBC1ql111.8652.414.24KN22（17 层）VqAB2ql1230.067690.2KNVqBC!ql19.87 2.411.84KNP为节点集中力及柱自重(1)梁端剪力计算:12)活载:一 1 .1Sb1ql6.16q 22VqBC1ql14.1322(2)荷载作用下框架的轴力计算柱自重设计值：底层其它层N=V+PP=柱恒载+柱自重荷载作用下梁端剪力与柱轴力见表:618.48KN2.4 4.96 KN
25、0.60.6 255.8 = 37.8kN0.60.6 25X3.5 = 31.5kN恒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869.314.24-0.768.597014.24237270241273.54790.211.84-0.689.6490.811.84531564571603.95690.211.84-0.689.6490.811.84825858901934.26590.211.84-0.689.6490.811.8411191151123212
26、64.6490.211.84-0.689.6490.811.841412144515621594.9390.211.84-0.689.6490.811.841706173918921925.2290.211.84-0.689.5990.811.842000203322232255.5190.211.84-0.589.6690.711.842294233425532592.4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
27、底818.484.96-0.6017.919.094.9644.2863.64718.484.96-0.21018.318.694.9688.95126.89618.484.96-0.21018.318.694.96133.62190.14518.484.96-0.21018.318.694.96178.29253.39418.484.96-0.21018.318.694.96222.96316.64318.484.96-0.21018.318.694.96267.63379.89218.484.96-0.2018.318.684.96312.31443.13118.484.96-0.2701
28、8.218.214.96357.46506.44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以及柱轴力”中的BC跨未写岀，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241荷载计算(1)屋面均布恒何载标准值：(61.20.24) (660.242.4) 6.215476.9kN楼面均布恒荷载标准值：(61.20.24) (660.242.4) 3.553130.9kN屋面均布活何载(仅考虑屋面雪何载)雪荷载标准值为：(61.2 0.24) (6 6 0.24 2.4) 0.2176.4kN 楼面均布活荷载标准值(取 2.0 kN /m2)
29、楼面均布活荷载标准值为：(61.20.24) (6 6 0.24 2.4) 21764kN(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2.4.11J.3L：弓L：BC5:L3匸弓JL1T. 1LIL丄L-1T丄L11丄1J丄1 111LIL41.1T 1】丄T .11T證L21ls2T 21T 1111J1丄r iTJ.1.1丄* 1丄1 11丄1 1T丄1,41丄T 1】丄U5LXiU3U3匸弓L：3ZL3111图2.4.1框架梁编号图墙体自重墙体均为240mn厚，两面抹灰，近
30、似按加厚墙体考虑抹灰重量。(单位 面积上墙体重量为 0.28 X9= 5.32 kN/m2 )。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。Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z1Z1Z1Z1A B C D图242框架柱编号表2.4.1 梁柱自重表（单层）编号截面(mnn)长度（m）根数每根重量（KNL10.3 0.656
31、2029.5L20.25 0.52.41011.7L30.3 0.656.61832.2L40.25 0.561818.8乙0.6 X).65.84037.8乙0.6 X).63.54031.5各层梁自重：29.25 20 11.7 10 32.2 18 18.8 18585 117 918 1620表242 墙体自重墙体每片面积（m）片数重量(kN)底层纵墙(60-0.6 9)X4.21 X4= 44879底层纵墙(14.4-0.6 3 )X4.21 X10= 102815其它层纵墙(60-0.6 9)X3.51 X4= 44067其它层纵墙(14.4-0.6 3 )X3.51 X10= 1
32、02346111G85476.9176.42162021260-(40672346)11147.6KN11G73130.8 176416201260406723462212801.8kN11512G13130.81764487928152214082.8KN建筑物总重力荷载代表值：8Gi 11147.6 12801.8 6 14082.8102041.2kN I卜12SCI 81 N n /srn.an h -ii .汨日4(l Ed0.65 4.86.87 0-3-310.31 046.4 0-313.7 048.6 0_20.25 0. 52.4-32.6 0-33.9 044.9 0-3
33、5.2 0-4-17.1 _30.3 0.65 5.136.87 0-310.31 0-46.1 0313.7 0-48.1 0_40.3 0.65 636.87 0-310.31 0-45.2 0313.7 XI046.9 0243横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表244，横向框架柱侧移刚度D值计算见表245表2.4.4柱线刚度柱号截面柱高度惯性矩线刚度bh34、ElcZ（怦）（mIo (m)12Kc (kN m)h乙0.6 0.65.8-310.8 1047.71 10Z20.6 0.63.510.8 109.28 10表2.4.5横向框架柱侧移刚度D值计算层项目柱类型KKb (一般层)2KcKK (底层) Kc具（一般层）D12Kc_2(kN/m)根数0.52-J （底层）边框架6.2460.8147.710.4624127边柱边框架13.9361.8底中柱7.710.61319934中框架6.2460.81层边柱7.710.462412716中框架13.9361.8中柱7.710.613199316D1122400边框架6.24620.680.44399984二边柱三边框架(
