高层课程设计现浇钢筋混凝土框架结构办公楼

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1、高层建筑结构课程设计1设计资料1.1 工程概况某市某小型办公楼，为现浇钢筋混凝土框架结构，1层层高3.6m，2、3层层高为3.3m，室内外高差-0.350m。该办公楼所在地的设计地震动参数，基本风压，地面粗糙度类别C类，计算简图中低层柱的计算高度为4.2m。楼面活荷载：，屋面活荷载；雪荷。水平地震作用：。1.2 材料梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选HPB235，板受力钢筋选用HRB335。2 结构平面布置2.1 结构平面布置图 根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。本工程的各层平面布置如图-1所示。图-12.2 框架梁柱截面尺寸

2、确定2.2.1 框架梁截面尺寸初估KL-1：取KL-2:取L-1：取KL-3,KL-4：取2.2.2 框架柱截面尺寸初估框架柱选用C30混凝土，框架抗震等级为二级，轴压比。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时，即：柱轴向压力设计值N按下式估算，即：Z-1：所以Z-1截面尺寸为500500Z-2：考虑到边柱承受偏心荷载，所以去Z-2截面尺寸为400400Z-3：考虑到边柱承受偏心荷载，所以Z-3截面尺寸为400400校核框架柱截面尺寸是否满足要求。1） 按构要求框架柱截面高度不宜小于400，宽度不宜小于3502） 为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜大于4。取二层较短柱高，：Z-1：Z-2：

3、3 楼板荷载3.1 不上人屋面恒荷载（板厚100） 当板厚100时，不上人屋面的恒荷载计算见表-1表-1 不上人屋面恒荷载（板厚100mm）。构造层面荷载（）找平层：15厚水泥砂浆0.01520=0.3防水层（刚性）：40厚C20细石混凝土防水1.0防水层（柔性）:三毡四油铺小石子0.4找平层：15厚水泥砂浆0.01520=0.30找坡层：40厚水泥水泥石灰焦渣砂浆3%找平0.0414=0.56保温层：80厚矿渣水泥0.0814.5=1.16结构层：100厚现浇混凝土板0.1025=2.5抹灰层：10厚混合砂浆0.0117=0.17合计6.39取6.53.2 标准层楼面恒荷载（板厚100） 当

4、板厚为100时，标准层楼面的恒荷载计算见表-2表-2 标准层楼面恒荷载（板厚100）构造层面荷载（）板面装修荷载1.10结构层：100厚现浇混凝土板0.1025=2.5抹灰层：10厚混合砂浆0.0117=0.17合计3.77取4.04 横向框架在恒荷载作用下的计算简图4.1 第一、二层框架计算简图4.1.1 计算1、板A传递荷载。板A的面荷载为（表-2），传递给AB段为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：因为左右两边板A传递荷载，故板A传递荷载为：1、 梁自重及抹灰。梁（350800）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 小计： 3、墙体荷载。墙体选用200厚大空页岩砖（砌筑容重小

5、于取砌筑容重）。填充墙外墙面荷载计算见表-3，填充墙内墙面荷载计算见表-4表-3 填充墙外墙荷载构造层面荷载（）墙体自重100.2=2水刷石外墙面0.50水泥内墙面0.36合计2.86取3.0表-4 填充墙内墙荷载构造层面荷载（）墙体自重100.2=2水刷石外墙面0.36水泥内墙面0.36合计2.72取2.8 故AB段墙体荷载为： 4、荷载小计。 4.1.2 计算 1、部分只有梁自重及抹灰。梁（150300）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 2、荷载小计。4.1.3 计算 是由KL-3传递来的集中力。 1、计算。包括梁自重和抹灰、板A传来的荷载和梁上墙体荷载。 Kl-3（3

6、00700）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 板B传来的荷载： 由表-2可知板A面荷载为，传递给KL-3的线荷载为： KL-3梁上墙体荷载： 小计： 2、计算。 为L-1传递的集中荷载。 为梁自重和抹灰： L-1（250500）自重：抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）：则 为板A传来的荷载，板A的面荷载为，传递给L-1为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：4、计算 4.1.4 计算 是由KL-4传递来的集中力 1、和计算。包括梁自重和抹灰、板B传来的荷载和梁上墙体荷载。 KL-4（300700）自重：抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 板B传来的荷载： 由表-

7、2可知板B面荷载为，传递给KL-4的线荷载为： KL-4梁上墙体的荷载：因此 为板A传来的荷载，传递给KL-4为三角形荷载，等效转化为均布荷载为：4、计算 4.1.5 第一、二层框架最终计算简图根据前面的计算结果，画出第一、二层框架的最终荷载计算简图如图-2图-2 第一、二层框架最终恒荷载计算简图4.2 第三层框架计算简图4.1.2 计算1、板A传递荷载。板A的面荷载为（表-2），传递给AB段为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：因为左右两边板A传递荷载，故板A传递荷载为：2、 梁自重及抹灰。梁（350800）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 小计：3、荷载小计。 4.2.2

8、计算 1、部分只有梁自重及抹灰。梁（150300）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 2、荷载小计。4.2.3 计算 是由KL-3传递来的集中力。 1、计算。包括梁自重和抹灰、板A传来的荷载和梁上女儿墙荷载。 Kl-3（300700）自重： 抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 板B传来的荷载： 由表-2可知板A面荷载为，传递给KL-3的线荷载为：女儿墙墙体面荷载为，墙高1000，女儿墙墙体线荷载为 小计： 2、计算。 为L-1传递的集中荷载。 为梁自重和抹灰： L-1（250500）自重：抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）：则 为板A传来的荷载，板A的面荷载

9、为，传递给L-1为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：则 3、计算 4.2.4 计算 是由KL-4传递来的集中力 1、和计算。包括梁自重和抹灰、板B传来的荷载。 KL-4（300700）自重：抹灰层（10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰）： 板B传来的荷载： 由表-2可知板B面荷载为，传递给KL-4的线荷载为：因此 为板A传来的荷载，传递给KL-4为三角形荷载，等效转化为均布荷载为：2、计算4.2.4 第三层框架最终计算简图 根据前面的计算结果，画出第三层框架的最终恒荷载计算简图如图-3所示图-3 第三层框架最终恒荷载计算简图4.3 恒荷载作用下横向框架的计算简图 汇总前面各层的计算简图，画出恒荷载作

10、用下的横向框架计算简图（图-3）。图-4恒荷载作用下横向框架的计算简图5 横向框架在活荷载作用下的计算简图5.1 第一、二层框架计算简图5.1.1 计算板A传递荷载。板A的活荷载为，传递给AB段为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：因为左右两边板A传递荷载，故板A传递荷载为：5.1.2 计算 是由KL-3传递来的集中力。 1、计算。板A传来的荷载： 板A活荷载为，传递给KL-3的线荷载为： 2、计算。 为L-1传递的集中荷载。 为板A传来的荷载，板A的面荷载为，传递给L-1为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：3、计算 5.1.3 计算 是由KL-4传递来的集中力 1、和计算。为板B传来的荷载。 板B

11、传来的荷载： 板B面荷载为，传递给KL-4的线荷载为： 为板A传来的荷载，传递给KL-4为三角形荷载，等效转化为均布荷载为：2、计算 5.1.4 第一、二层框架最终计算简图 根据前面的计算结果，画出第一、二层框架的最总计算简图如图-5图-5 第一、二层框架最终活荷载计算简图5.2 第三层框架计算简图5.2.1 计算板A传递荷载。板A的活荷载为，传递给AB段为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：因为左右两边板A传递荷载，故板A传递荷载为：5.2.2 计算 是由KL-3传递来的集中力。 1、计算。板A传来的荷载： 板A活荷载为，传递给KL-3的线荷载为： 2、计算。 为L-1传递的集中荷载。 为板A传

12、来的荷载，板A的面荷载为，传递给L-1为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：3、计算 5.2.3 计算 是由KL-4传递来的集中力 1、和计算。为板B传来的荷载。 板B传来的荷载： 板B面荷载为，传递给KL-4的线荷载为： 为板A传来的荷载，传递给KL-4为三角形荷载，等效转化为均布荷载为：2、计算 5.2.4 第三层框架最终计算简图 根据前面的计算结果，画出第二层框架的最终计算简图如图-6图-6 第三层框架最终活荷载计算简图5.3 横向框架在活荷载作用下的计算简图 汇总前面各层的计算简图，画出活荷载作用下的横向框架计算简图（图-7）。图-8 活荷载作用下横向框架的计算简图6 横向框架在风荷载作用

13、下的计算简图和位移计算6.1 各层楼面处集中风荷载标准值计算6.1.1 框架风荷载负荷宽度 轴线框架的负荷宽度6.1.2 计算风振系数 由，查表，可知脉动增大系数；由，H30m，查表，可知脉动影响系数。风振系数计算过程详见表-5。6.1.3 各层楼面处集中风荷载标准值计算 各层楼面处集中风荷载标准值计算列于表-6。表-5 风振系数计算过程层号离地面高度（m）相对高度z/H13.950.31.140.4060.170.741.10627.250.61.140.4060.450.741.281310.550.91.140.4060.860.741.538表-6 各层楼面处集中风荷载标准值层 号离地

14、面高度（m）13.951.31.1060.740.553.953.312.727.251.31.2810.740.553.33.313.4310.551.31.5380.740.553.3112.96.1.4 风荷载作用下的计算简图根据表-6，画出轴线横向框架在风荷载作用下的计算简图，如图-9所有。图-9 轴线横向框架在风荷载作用下的计算简图6.2 横向框架在风荷载作用下的位移计算6.2.1 框架梁柱线刚度计算 考虑现浇楼板对梁刚度的将强作用，故对轴线框架梁（中框架梁）的惯性矩乘以2.0，框架梁的线刚度计算见表-7，框架柱的线刚度计算见表-8。表-7 框架梁线刚度计算梁名称截面bh()弹性模量

15、混凝土强度等级跨度L（m）矩形截面惯性矩KL-10.350.80C307.50.01490.0298KL-20.150.30C3030.00030.0006表-8 框架柱线刚度计算框架柱 位置截面bh()混凝土强度等级弹性模量高L（m）矩形截面惯性矩二、三层柱0.50.5C303.30.00520.40.4C303.30.0021一层柱0.50.5C304.20.00520.40.4C304.20.00216.2.2 侧移刚度D计算 考虑梁柱的线刚度比，用D值法计算柱的线刚度，计算数据见表-9。表-9 柱侧移刚度D值计算楼层根数一般层：底层：一般层：底层：二、三层柱A轴边柱6.2740.578

16、158702B轴中柱2.6640.57129572290884一层柱A轴边柱7.9470.84986632B轴中柱3.3840.721181482536226.2.3 风荷载左右下框架侧移计算 风荷载作用下框架的层间侧移按下式计算，即 各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和，即 第层侧移 顶点侧移 轴线框架在风荷载作用下侧移的计算过程详见表-10表-10 风荷载作用下框架楼层层间侧移与层高之比计算楼层312.912.9908840.000143.31/23571213.426.3908840.000293.31/11379112.739.0536220

17、.000723.951/5486侧移验算：对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比的限制为1/550。本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为1/548658.255111 11.2331.180118.2146.8328.2356.80.3160.276偏心性质大偏压大偏压00选配钢筋420420实配面积12561256单侧最小配筋面积50050013.2.2 框架柱斜截面受剪承载能力计算 框架柱斜截面受剪承载能力的计算过程详见表-30.表-30 框架柱斜截面受剪承载能力的计算（非抗震设计）实配箍筋（构造配箍）加密区非加密区54.5893.7510401072.5081008150 截面

18、尺寸复核：因为 所以，满足剪跨比： ，取13.3 框架柱抗震设计强柱弱梁调整柱弯矩： 所以取非抗震组合的柱端弯矩。 强剪弱弯调整柱剪力： 所以取非抗震组合的柱剪力值。框架柱正截面受弯承载能力的计算过程详见表-31。表-31 框架柱正截面受弯承载力计算（非抗震设计）截面位置柱底柱顶-1052411024.99964.1254.125500460500460102.42422020122.42628.258.2511111.1821.085144.7288.27354.7494.270.3120.303偏心性质大偏压大偏压00选配钢筋420420实配面积12561256单侧最小配筋面积50050013.2.2 框架柱斜截面受剪承载能力计算 框架柱斜截面受剪承载能力的计算过程详见表-32.表-32 框架柱斜截面受剪承载能力的计算（抗震设计）实配箍筋（构造配箍）加密区非加密区246.8779.31024.91072.51.364310100310150