出版集团办公楼设计02.docx
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出版集团办公楼设计02
南京市出版集团办公楼设计
中文摘要
本设计主要进行了结构方案中横向框架⑦轴框架的抗震设计。
在确定框架布局之后,先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期,进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小,进而求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力)。
接着计算竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力,并找出最不利的一组或几组内力组合。
选取最安全的结果计算配筋并绘图。
此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。
完成了平台板,梯段板,平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。
关键词:
框架;结构设计;抗震设计
AnhuiPublishingGroupofficebuilding
Abstract
Thepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframesofaxis7.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce(bendingmoment,shearingforceandaxialforce)inthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.Thedesignofthestairsisalsobeapproachedbycalculatingtheinternalforceandreinforcingsuchcomponentsaslandingslab,stepboardandlandinggirderwhoseshopdrawingsarecompletedintheend.
Keyword:
Frame;Structuraldesign;Seismicdesign
目录
第一章前言…………………………………………………………………………………1
第二章设计任务书…………………………………………………………………………2
第三章建筑设计说明部分…………………………………………………………………8
第四章工程总体概述………………………………………………………………………11
4.1柱网布置……………………………………………………………………………11
4.2框架结构承重方案的选择…………………………………………………………11
4.3梁、柱截面尺寸的初步确定………………………………………………………12
4.4计算过程……………………………………………………………………………12
第五章框架侧移刚度的计算………………………………………………………………14
5.1横梁线刚度ib的计算……………………………………………………………14
5.2柱线刚度ic的计算…………………………………………………………………14
5.3各层横向侧移刚度计算(D值法)…………………………………………………14
第六章重力荷载代表值的计算……………………………………………………………16
6.1楼屋面做法…………………………………………………………………………16
6.2屋面及楼面可变荷载标准值………………………………………………………17
6.3墙、门、窗重力荷载计算…………………………………………………………17
6.4梁、柱计算…………………………………………………………………………17
6.5各质点重力荷载代表值计算………………………………………………………18
第七章横向水平荷载作用下框架结构内力和侧移计算…………………………………25
7.1横向自振周期的计算………………………………………………………………25
7.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算……………………………………………26
7.3多遇水平地震作用下的位移验算…………………………………………………28
7.4水平地震作用内力计算……………………………………………………………28
第八章竖向荷载作用下框架结构的内力计算……………………………………………37
8.1荷载计算……………………………………………………………………………38
8.2第2-5层楼面梁布置………………………………………………………………41
8.3第6层(顶层)………………………………………………………………………44
8.4恒荷作用下横向框架计算简图……………………………………………………47
第九章横向框架在恒荷载作用下的内力计算……………………………………………54
9.1用弯矩二次分配法计算弯矩………………………………………………………54
9.2绘制内力图……………………………………………………………………………57
第十章横向框架在活荷载作用下的内力计算……………………………………………59
10.1用弯矩二次分配法计算弯矩………………………………………………………59
10.2绘制内力图…………………………………………………………………………59
第十一章横向框架内力组合………………………………………………………………63
11.1结构抗震等级………………………………………………………………………63
11.2框架梁内力组合……………………………………………………………………63
第十二章截面设计……………………………………………………………………………70
12.1框架梁………………………………………………………………………………70
12.2框架柱………………………………………………………………………………72
第十三章楼梯设计……………………………………………………………………………78
13.1设计资料……………………………………………………………………………78
13.2楼梯板设计……………………………………………………………………………78
13.3平台板计算……………………………………………………………………………79
13.4平台梁设计……………………………………………………………………………81
第十四章基础设计………………………………………………………………………………83
14.1工程概况………………………………………………………………………………83
14.2独立基础设计(⑦轴线C柱)………………………………………………………83
14.3联合基础设计(⑦轴D、E基础)……………………………………………………87
第十五章板的设计………………………………………………………………………………92
15.1.设计资料………………………………………………………………………………92
15.2各双向板内力及变形分析计算………………………………………………………92
15.3各板区配筋计算………………………………………………………………………94
参考文献…………………………………………………………………………………………96
科技资料…………………………………………………………………………………………97
设计体会…………………………………………………………………………………………105
致谢………………………………………………………………………………………………106
第五章框架侧移刚度的计算
5.1横梁线刚度ib的计算
类别
Ec×104
(N/mm2)
b×h
(mm×mm)
Io×109
(mm2)
l
(mm)
(EcIo/l)×1010(N·mm)
(1.5EcIo/l)×1010(N·mm)
(2.0EcIo/l)×1010(N·mm)
AB跨
3.0
250×650
5.7
7500
2.28
3.42
4.56
BC跨
3.0
250×400
1.33
2400
1.6625
2.49
3.33
CD跨
3.0
250×650
5.7
7500
2.28
3.42
4.56
5.2柱线刚度ic的计算:
I=bh3/12
层号
层高hc
(mm)
Ec×104
(N/mm2)
b×h
(mm×mm)
Ic×1010
(N/mm2)
EcIc/hc×1010
(N·mm)
1
4200
3.0
600×600
1.08
7.71
2~6
3600
3.0
500×500
0.52
4.33
5.3各层横向侧移刚度计算(D值法)
1、底层
①、A-1、A-8、D-1、D-8(4根)
K=4.56/7.71=0.5914.56
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.4217.71
Di1=αc×12×ic/h2=0.421×12×7.71×1010/42002=22081
②、B-1、B-8、C-1、C-8(4根)3.334.56
K=(3.33+4.56)/5.79=1.0237.71
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.504
Di2=αc×12×ic/h2=0.504×12×7.71×1010/42002=26434
③、A-2~6、D-2~6、(10根)3.42
K=3.42/7.71=0.4447.71
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.386
Di3=αc×12×ic/h2=0.386×12×7.71×1010/42002=20245
④、B-2~6、C-2~6、(10根)3.422.49
K=(3.42+2.49)/7.71=0.7677.71
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.458
Di4=αc×12×ic/h2=0.458×12×7.71×1010/42002=24021
∑D1=(22081+26343)×4+(20245+24021)×10=636720
2、2~6层
①、A-1、A-8、D-1、D-8(4根)4.56
K=4.56×2/(4.33×2)=1.0534.33
αc=K/(2+K)=0.4294.56
Di1=αc×12×ic/h2=0.429×12×4.33×1010/36002=17199
②、B-1、B-8、C-1、C-8(4根)3.334.56
K=(3.33+4.56)×2/4.33×2=1.8224.33
αc=K/(2+K)=0.4773.334.56
Di2=αc×12×ic/h2=0.477×12×4.33×1010/36002=19124
③、A-2~6、D-2~6、(10根)3.42
K=(3.42×2)/4.33×2=0.7904.33
αc=K/(2+K)=0.2833.42
Di3=αc×12×ic/h2=0.283×12×4.33×1010/36002=11346
④、B-2~6、C-2~6、(10根)2.493.42
K=(2.49+3.42)×2/4.33×2=1.3654.33
αc=K/(2+K)=0.4062.493.42
Di4=αc×12×ic/h2=0.406×12×4.33×1010/36002=16277
∑D2-5=(17199+19124)×4+(11346+16277)×10=3528543
由上计算得,横向框架梁的层间侧移刚度为:
层次
1
2
3
4
5
6
∑Di(N/mm)
636720
352854
352854
352854
352854
352854
∑D1/∑D2=636720/352854>0.7,故该框架为规则框架。
第六章重力荷载代表值的计算
6.1楼屋面做法
根据建筑类别(框架酒店)查05J909工程做法P290表查得屋面防水等级为Ⅲ级,10年。
根据平屋面和不上人屋面要求选择以下屋面、楼面做法:
6.1.1楼面做法
(1)卫生间、盥洗室楼面——铺防滑地板砖
①小瓷砖地面(包括水泥粗砂打底)0.55KN/m2
②3mm防水涂膜0.3KN/m2
③25mm厚细石混凝土找坡24×0.025=0.6KN/m2
④现浇钢筋混凝土楼板100厚25×0.1=2.5KN/m2
合计:
3.95KN/m2
(2)客房、客房走廊、会议室(铺地毯)楼面(单层地毯楼面):
①地毯5-8厚不考虑
②1:
2.5水泥砂浆20厚0.02×20KN/m3=0.40KN/m2
③水泥砂浆一道(内掺建筑胶)不考虑
④现浇钢筋混凝土楼板100厚0.1×25KN/m3=2.5KN/m2
合计:
2.9KN/m2
(3)其他楼面——水泥砂浆楼面
①1:
2.5水泥砂浆20厚不考虑
②水泥砂浆一道(内掺建筑胶)0.02×20KN/m3=0.40KN/m2
③现浇钢筋混凝土楼板100厚0.1×25KN/m3=2.5KN/m2
合计:
2.9KN/m2
6.1.2屋面做法
选05J909工程做法P297卷材涂膜防水屋面(不上人)(水泥砂浆保护层有保温隔热WM15)
20厚1:
3水泥砂浆面层0.02×14.5=0.29KN/m2
②10厚低标号砂浆隔离层忽略
③防水层(4厚SBS改性沥青卷材)0.15KN/m2
20厚1:
3水泥砂浆找平层0.02×14.5=0.29KN/m2
保温或隔热层,采用30厚硬质聚氨酯泡沫塑料3.5×0.03=0.105KN/m2
⑥最薄30厚LC轻集料混凝土2%找坡层6×0.23=1.38KN/m2
⑦现浇钢筋混凝土屋面板120厚25×0.12=3.0KN/m2
合计:
5.215KN/m2
6.2屋面及楼面可变荷载标准值
查《建筑荷载规范GB50009-2001》
①不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2
②楼面活荷载标准值:
水泥砂浆楼面取为2.0KN/m2;厕所、门厅取为2.5KN/m2;走廊取为2.0KN/m2
③屋面雪荷载标准值:
Sk=μrS0=1.0×0.60=0.60KN/m2(式中μr为屋面积雪分布系数)
6.3墙、门、窗重力荷载计算
①外墙200厚粘土非承重空心砖(12KN/m3,考虑了外墙保温)内侧20mm抹灰,则外墙重力荷载为:
12×0.2+17×0.02=2.74KN/m2
②内墙200厚粘土非承重空心砖(12KN/m3)双侧各20mm抹灰,则内墙重力荷载为:
12×0.2+17×0.02×2=3.08KN/m2
③木门单位面积重力荷载:
0.2kN/m2
④铝合金窗单位面积重力荷载:
0.4kN/m2
6.4梁、柱计算
6.4.1梁柱平面布置(见图6-1)
图6-1梁柱平面布置图
6.4.2梁、柱重力荷载计算
表6.1底层梁重力荷载计算表
类别
净跨(mm)
b×h(mm2)
R
(KN/m3)
体积(m3)
数量(根)
单重(KN)
总重(KN)
合计(KN)
主梁1
8000
250×700
25
1.4
28
35
980
1515.52
主梁2
7500
250×650
25
1.2188
16
30.47
487.52
主梁3
2400
250×400
25
0.24
8
6
48
次梁2
7500
200×550
25
0.825
14
20.625
288.75
322.35
次梁3
2400
200×400
25
0.192
7
4.8
33.6
合计一层:
主梁1515.52KN,次梁322.35KN,总重1837.87K
表6.2底层柱重力荷载计算表
类别
计算高度(mm)
截面
(mm)
R
(KN/m3)
体积(m3)
数量(根)
单重(KN)
总重(KN)
柱
4200
600×600
25
1.512
32
37.8
1209.6
合计二~六层:
主梁1515.52KN,次梁322.35KN,总重1837.87KN。
6.5各质点重力荷载代表值计算
第一层上半部分(雨蓬近似折算)
1.BC跨、DE跨(无洞口考虑)内外墙均厚200mm,计算长度6600mm;
计算高度4200/2-600=1500mm
内墙面积:
6.6×2.2=14.52m2,数量:
14(6600mm),
内墙总重:
28×14.52×3.08=1252.2048kN
CD、EF跨内外墙总重:
1252.2048kN
DE跨(有洞口),洞口为门,尺寸:
900×2100,计算长度900mm;
计算高度:
700mm
内墙面积:
0.9×2-0.9×0.7=1.17m2
内墙总重:
2×1.17×3.08=7.2072kN
横向墙总重:
1252.2048+7.2072=1259.412kN
2、外纵墙厚200mm,计算长度8000-600=7400mm,
计算高度(4200/2)-600=1500mm,窗计算高度也为2200mm;
墙体总面积:
7.2×2.2×20=325.6m2
窗面积:
7.4×2.2×9.5=154.66m2(通窗)
门面积:
0.7×1.8=1.26m2
外纵墙总重=墙体+窗+门
=(325.6-154.66-1.26)×2.74+154.66×0.4+1.26×0.2
=527.0392kN
3、内纵墙厚200mm,总计算长度:
5×7.5=37.5m
计算高度:
2.2m
总面积:
2.2×37.5=82.5m2
内门尺寸900×2100,计算高度0.7m,门洞面积:
0.9×0.7×9=5.67m2
另一内门尺寸1800×2100,计算高度:
0.7m,门洞面积:
0.7×1.8×1=1.26m2
内纵墙总重=(82.5-5.67-1.26)×3.08+5.67×0.2+1.26×0.2
=234.1416kN
4、楼板和活载(卫生间按普通楼板近似计算,楼梯间折算为1.5倍板厚)
楼板面积:
[7.5m×4m-2×0.22m2](柱角)]×28=837.76m2
楼梯间面积:
7.5m×4m-2×0.22m2(柱角)=29.92m2
走廊面积:
(8m×2.4m-4×0.22m2)×7=133.28m2
总荷载=837.76×(3.95+2.0×0.5)+29.92×(2.9+2.0×0.5)×1.5+133.28×(2.9+2.0×0.5)
=4841.736kN
5、梁和柱
梁:
1837.87kN
柱:
1209.6kN
柱最外边修饰重:
尺寸150×100,底层层高4200,体积0.15×0.1×4.2=0.063m3
共32个,共重32×0.063×25×0.5=25.2kN
梁柱总重:
1837.87kN+1209.6kN+25.2kN=3072.67kN
综合以上得一层上半部分总重:
1259.412+527.0392+234.1416+4841.736+3072.67=9934.9988kN
第二层:
1、AB跨、CD跨(无洞口考虑)内外墙均厚200mm,计算长度6500mm(数量29);
计算高度:
上半部:
3600/2-600=1200mm
下半部:
3600/2=1800mm
内墙面积:
上半部:
6.5×1.2=7.8m2,
下半部:
6.5×1.8=11.70m2,
内墙重量:
上半部:
29×7.8×3.08=696.696kN
下半部:
29×11.7×3.08=1045.044kN
BC跨(有洞口),洞口为窗,尺寸:
900×2100,计算高度:
上半部1200mm,下半部900mm;墙计算长度是2.4m-0.5m=1.9m
计算高度:
上半部:
1200mm
下半部:
900mm
内墙面积:
上半部:
0m2
下半部:
0.9×1.9=1.71m2,
内墙重量:
上半部:
0kN
下半部:
1.71×3.08=5.2668kN
内窗面积:
上半部:
0.9×1.9=1.71m2,
下半部:
0.9×1.9=1.71m2
内窗重量:
上半部:
1.71×0.4=0.684kN
下半部:
1.71×0.4=0.684kN
凸窗侧面:
上下计算高度分别为1250mm和850mm,共29个窗,厚为120mm,计算长度为800mm
凸窗侧重量:
上半部:
1.2×1.25×29×3.68=160.08kN
下半部:
1.2×0.85×29×3.68=108.8544kN
横向墙总重:
上半部:
696.696+0.684+160.08=857.46kN
下半部:
1045.044+0.684+5.2668+108.85=1159.8448kN
2、外纵墙厚200mm,计算长度8000-500=7500mm,
计算高度上下部分别为1200mm和1800mm,共14片墙
墙体总面积:
上半部:
7.5×1.2
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