结构设计结算书 2

第三章 结构设计部分。1工程概况：本工程为唐山职业技术学院办公楼,拟建办公楼为五层。其中一层设置门厅，多功能会议室，小接待室,中等办公室，值班室,楼梯,卫生间等。二至五层设阅览室,资料室，打印室,楼梯，卫生间,大会议室,其余为普通办公室等。 工程所在地:唐山市。地基承载力特征值fk 按60Kp 设计。设计使用年限：50年。 抗震设防：抗震设防烈度8度，地震加速度为 0。2g，设计地震第一组.工程做法:（1）屋面活荷载: 0。5KN/m2 (不上人屋面）（2）楼面活荷载：办公室2.0 KNm2 走廊 2. N/m2楼梯间 3.5 K/m2 厕所 。5N/m(3）楼屋面及其内外装修做法:屋面： （不上人) 0。5 KN2 楼面： 水磨石 0。65 KN/m2外墙: 女儿墙：25厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 2.2KNm2普通外墙：250厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 2.2 KN/m2内墙：20厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（双面抹灰) 2。1 KN/2塑钢门窗: 0.4KN/m23初选构件尺寸: 采用中走廊双开间柱网,根据使用要求，梁格、柱网尺寸见图3.1。32.1构件截面尺寸：梁、板、柱混凝土均采用30(）梁截面设计:纵向框架梁: L=6000m, =(1/1/1）L=750m,取h=60mm横向框架梁: L540mm，=(/812)=6750mm, 取h=0mmL=200mm，h=（1/12)L30200mm， 取=40m图3。1柱网的平面布置Fg 31 lumn layou aram梁宽均取30m次梁： L=00mm, h=（1/12/15)L=4036mm，取h=40m，=30m板: L=3000m， (1/0)L75m， 取120mm 所以梁截面尺寸见表3-表1梁截面尺寸主梁次梁连系梁B跨、CD跨BC跨边跨、中跨边跨、中跨(）柱截面设计: 柱的截面尺寸估算(按轴压比）：允许轴压比,三级0。8，二级。75，一级0。6.竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值N。:分项系数,取为1;:单位面积重量，取为；：柱承载楼面面积；：柱设计截面以上楼层数;:一、二级抗震设计角柱为13，其余为1。0：由于水平力使轴力增大的系数，度1.05，度1.,度1.2。:混凝土强度设计值，取C3混凝土，则为3kN/m2.首层边柱,角柱，中间柱。取最大值。再计算各层柱截面。柱子宽比梁宽大100mm首层 首层边柱（A轴）：首层角柱 首层中间柱二层 二层边柱(A轴）:二层角柱 二层中间柱结论：各层柱截面尺寸为图3。2 框架计算简图i 32 Framcacatndiaram3荷载统计1。恒荷载计算（1）屋面恒荷载顶层屋面做法： 玛帝脂绿豆砂保护层 007 KN/m 三毡四油防水层 0. KN/m2 20厚1:水泥砂浆找平层 0。02=0。4 N/m21：水泥焦渣找2%坡 140.03=0.4 K/m20mm混凝土现浇板： 250。103。 KN/m21mm厚板底抹灰 170。01=17 N2合计： gk=。46 N/m边跨（AB,跨）框架梁自重 0.。525=3。75 KN/m梁侧粉刷 2（0。5012)0。01702 KNm 计：。01 N/m中跨（B)跨框架梁自重 .0。4 KN/m梁侧粉刷 2（。4。12）027=0。19 K/m 计：3。1 N/m连系梁自重： 0。25=4.5 K/梁侧粉刷 2(。60.2）0。0217=0.3N/m 计：48 次梁自重: 0。3.45=30 Nm梁侧粉刷 2（4。12)0.027=0。19KN/m 计：3。 KN/m女儿墙自重： 0250。65。5=0.83 KN墙面粉刷 .60。0227=041KNm 计： K/m因此作用在顶层框架梁上的线荷载为： 5B1g5CD1=401K/；g5B=g5CD2=4.46=13.38 N/mg5C=3.19/m gBC2=4.46。=10.704KN/m g5ABg5CDg5AB+AB4.01+13.81.9 KN/m g5Cg5BC1+g5C2=319+10.70=1894 KNm（2）层楼面均布恒荷载：楼面做法:水磨石楼地面： 0.65KN/2120mm厚现浇混凝土板 : 50.12=0 N/m210m厚板底抹灰 : 170。01=01 KNm2合计 ： gk= 382K/m2边跨（AB，CD跨）框架梁自重及梁侧粉刷 .01 N/m边跨填充墙(内横墙）自重 .2（3-0。5)5。5=3.8 KN/m墙面粉刷 (.0.）。0217=.904 KN/m边跨填充墙（内横墙）自重及墙面粉刷 。94KN/m边跨填充墙（内纵墙）自重 0。2（.-0.)。5=297 KN/m墙面粉刷 （330.6）0。02217=1836 KNm边跨填充墙（内纵墙）自重及墙面粉刷 。8N/m外纵墙自重 25(3.6)5.5=371 Km 墙面粉刷 (330）02271.836 KN/m外纵墙自重及墙面粉刷 3.7131.8=。5K/m中跨(BC）跨框架梁自重及梁侧粉刷 3。19 K/m 因此作用在中间层框架梁上的线荷载为：g2AB=g2CD=4.01+3。08+1.904+3232044 KN/mgC=3。19+3.2.4=12.5KN/m屋面均布活载:不人屋面取05KN/m2 雪荷载035KN/m 楼面均布活载： 2.0K/m2 荷载分层汇总:顶层重力荷载代表值包括，屋面恒载，5%屋面雪荷载，纵、横梁自重,半层柱自重，半层墙自重。其它层重力荷载代表值包括，楼面恒载,楼面均布活载,纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱自重,及纵、横墙自重.第一层:楼板恒载： 楼板活载： 纵横墙自重： 梁自重： 柱子自重: 第二层至第五层:楼板恒载： 楼板活载: 纵横墙自重: 主次梁自重： 柱子自重: 顶层：屋面恒载: 屋面活载： 主次梁自重: 半层墙自重:女儿墙: 半层柱自重： 将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力代表值如图3.3: 总重: 图3。 框架计算简图及质点重力荷载值 Fig 33 Fracalcuaiodigraman prticlegrvy od。 水平荷载下内力计算梁柱线刚度计算混凝土强度等级C30,Ec=。00N/mm。在框架结构中,现浇楼面或预制楼板,但有现浇层的楼面,可以作为梁的有效翼缘,增大梁的有效高度，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,对现浇楼面的边框架梁取I=1。（I0为梁的截面惯性距)；对中框架梁取=2。0I表3-1横梁线刚度计算表 Table31 Beam stines aculationtable类别层次c（mm）bh（m）（mm4)l(m）EcI/（mm）1。5Ec0/l（m)E0/（Nm）边横梁 -53.0104300503。1259540。41002。6100300走道梁 1-53014300400。60940。000103。00010.0011表32框架柱线刚度计算表Tbl3 Te latral stiffness fthe rame colum le层次hc(mm）c（N/m2)b（mm)I（m）EI/hc（Nmm）14300301005005.2110936310102-5303。10400005。210947400表33中框架柱侧移刚度值（N/mm） Table3-3 Ithe laeltffnesotefae cumn alue层次 边柱（12根） 中柱（2根）KcDi K Di2 2- 。734 0。269026157044130644 0。950.49116142.00.63114855317628表4边框架柱侧移刚度D值(/m)Table34 Fam fraelatea tiffeso olumnDvalue层次 边柱(4根） 中柱(4根）DKi1 c Di-5 5 0.212501.18.31939122596 。4.410550530。1358396532将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度D,见下表。由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为: 表3-5横向框架梁的层间侧移刚度 able35Hrizonal fre ba latral iffss层次1235i（/m)441067345634567346734D1/2=414160/5630=0.730.7，故该框架为规则框架。3横向框架内力和位移计算按顶点位移法计算框架的自震周期。 式中：为 基本周期调整系数,考虑填充墙使框架自振周期减小的因素，取075;为框架顶点位移. 横向框架顶点位移的计算过程见表3.6。表3-6横向框架顶点位移 ale3 Tres frae top dsplaet层次Gi(K）VGi (KN)i(K)ui(mm)ui（）54。474797567408.15.19497.116675737.8146。23592015543。85674027。401289497.04。7573436。9110141585。2766。3244160364。63 所以框架自振周期 3。5.1水平地震作用及楼层地震剪力的计算：本结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用,即:结构等效总重力荷载代表值Ge0。85G=08267.2251.37（K）计算水平地震影响系数1查表得设防烈度为8度的max0。16,0.35s1(g/1）0。9max=（0.35/0.5)0。90。16=016结构总的水平地震作用标准值FEk=1Gq =。1162275.7=2639(N）因1.4g140.3=。sT0.50s，所以考虑顶部附加水平地震作用.故顶部附加地震作用系数为：顶部附加水平地震作用:顶层水平地震作用:故 其余各质点横向水平地震作用按下式计算： 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为 Vi=Fk（i=，2，n） 计算过程如表7表37各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 Te37Eacpaicl tansversehrintal artukean seic hearforce cacutio 层次i（m)G(KN)GiHi（Nm）GiHi/GHjFi（K)i（KN)517.4494783115。73。92 97615 76.1514.5320766。24 06 63267 1608。310.9537。208829。48007 45。8 2094。62.639.01018.2 0.144338.2433.57 14.35252250.58 0。88 07.0 264061 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：图3.4各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图ig34Eah paie of hozontal eisi co and eh oor eisic shear fe alongthe heit ofbuilding istribti map 。多遇水平地震作用下的位移验算: 水平地震作用下框架结构的层间位移（u）和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u)i iD i （3.4) (u） （35)各层的层间弹性位移角e（)ihi,根据抗震规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架,层间弹性位移角限值e1/550。计算过程如下表：表3横向水平地震作用下的位移验算Table38 Hoional seismic diacementchking层次Vi(KN) i（m)（）(mm）u（m）hi（mm）e（)/h97。556301.72 18。9133000。005 188 5673402.8 1。1300000 320947 6740。6914.36330000124.7 567340.2 1.733000.001 1240.611416068 6。3 400。001 由此可见,最大层间弹性位移角发生在第一层，0.0015550=0.01，符合弹性层间位移要求。3.53水平地震作用下框架内力计算：框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算:VijDiV i/Dij （3.6)M iVih (。7）M uijij（1-y）h （38) y=yn+y1+y+y （。9) 注：y-框架柱的标准反弯点高度比。1-上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3-上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。Y框架柱的反弯点高度。下面以轴线横向框架内力的计算为例表9各层柱端弯矩及剪力计算(边柱) able3-9 lun endmmenanhear forcre cclate（edge clumn) 层次i（m）V（KN) ij（Nmm）边 柱D2（/mm）V(KN)k（)Mb1（KNm）M u1（Km）3.3961563414624。13 。734。30285。75 43.31608。867340146。7 0.404020 78.75 3。3209467 57341402651。9 030.47. 39923。3237 567341066。16 0。730.5099.27992714。60。6141016147。05 .959。65206.97111。44 表-10各层柱端弯矩及剪力计算(中柱）Table3-10 Coumn nd momentnd ser foc arelulated（mdle column）层次hi()Vi(KN）D j（N/m)中 柱Di2(N/mm）Vi2（KN）kY(m）M i（KNm)Mu（KNm）53。396157023069。64 .5780.89。70 109 4。160。82 53402036652 1580。4392.9 1227 3。3209。675674023038。5 1.580.483.71.923.3243357573023069。8 1.57805016304 3。4 1。3640.61 44160485597 010。55224018327 梁端弯矩、剪力及柱的轴力分别按以下的公式计算: lb=i l b（Mbi+1，j +M i,j）/( rb） （310）M r =i r b（b,j Mu i,j）/（i b+ ir ) ( .1)V （ lbM r b）/l （3。1)i（V lb- Vrb） （.13）具体计算过程见下表：表31梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 Table31 Be endmment， shear rcndaxial force aculatio 层次边梁走道梁柱轴力MlrbbMlbMbV边柱中柱N557 37.35.417.1 3.3643。636。 -7.31 18。2410。4 80.29 533.8 92.8 92。282。4 790 5118 62853146。4 1107.44.6 12.7 1277 24 106996-2。6276.17 38.6。45826150 1590 .413275-157.95。05121.1161035.69。40 185.2815.282。45440-226。3 -805水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及轴力图如下图:图34左震作用下框架弯矩图（KN.M)ig 3.4Left ismc frae under the acon fbendi omen iagram 图3。5 左震作用下梁端剪力、柱轴力图(K） Fg 3。 uo Zn bm und teaionof xialfoc ane colun sear3.6.竖向荷载作用下框架的内力计算6.1横向框架内力计算3。.计算单元简图计算单元宽度为6m,由于房间内布置有次梁（b=30mm00m）,故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示.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以集中力的形式传给横向框架,作用于各节点上.由于各框架梁的中心线与柱的中心线重合，所以在框架节点上无集中力矩. 图.6横向框架计算单元（m） ig 3。6Tavers fae alationun3。6。1.2荷载计算：恒载作用下柱的内力计算：恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示： 图37恒载作用下各层梁的荷载分布Fig .7 Uner dead load of eh la of he load a ditribion对于第5层,q1、q1代表横梁自重，为均布荷载形式，。01 Km q=3KN/q2、和q2分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载,q2443=1338 KN/m q2=4.464=075 KN/mP1、2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、楼板重和女儿墙等重力荷载，计算如下：对于1-4层，包括梁自重和其上横墙自重，为梁自重,为均布荷载，其它荷载的计算方法同第5层, q、和q2，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 活载作用下柱的内力计算:活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示图3.8活载作用下各层梁的荷载分布Fig 3 Underthefluece oflie ad of eah laerof te ob disrn对于第5层，q20。5。5 N/m 2，=.0.5=.2 KN/m对于第14层,q2=3.=。0KN/m q2，=24=60 K/m 将计算结果汇总如下两表：表3横向框架恒载汇总表 Fig312 Transese frameload ummrytabl层次q1（Km)q,（KN/）q2(K)q2,（KN/m）P1（K）P2(N）54。1。1133810.51.10308。993.1911.49。788212。9 表313横向框架活载汇总表 ig 33 ransvre fameloadummy tbe 层次 2(KN/m） q，（KN/m) P1(KN） P2（KN）5。51。25806146。06。20。0.37用弯矩分配法计算框架弯矩。7。固端弯矩计算 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表.。.2分配系数计算3.7传递系数：远端固定，传递系数为1/2。3。74弯矩分配 表-4恒载产生的固端弯矩计算 Fig 3 Constant la generated by the fixe ed moment alcuon 层次 跨B跨均布荷载均布荷载M=BA（N。m）MBCB （KN。）5-2.28461542341。1-4.2241。142841。15-428表315 活载产生的固端弯矩计算Fi 35 Le oa eat by hexdd moent calculaton层次B跨B跨均布荷载均布荷载(KN。）(KN。m)5326。36410.111。6310.11-1.6-10。11.611.11.6恒载和活载作用下弯矩的计算过程如下表：表-1恒载作用下弯矩的计算过程 Tle3-6ne dedloa edingoment caulation roces 图. 恒载作用下框架弯矩图(KNm）Fig 3。 Undr ead ladding momnt dgram 表1活载作用下弯矩的计算过程 Table3-17 L ld moent calclatin rss图3。10 活载作用下框架弯矩图（KNm)ig 3。 Lv load of fme ndertheaction fbendn mome diagrm3。 梁端剪力及柱轴力计算3.1、恒载作用下：梁端剪力 （3.14）式中:q-梁上荷载引起的剪力之和，V梁端弯矩引起的剪力， 柱轴力 (3.15）式中：V梁端剪力; 节点集中力及柱自重框架梁端弯矩及弯矩引起的剪力见表3-恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表39；楼层恒载活载ABBCABBABBCABMAMBlM=MclVA=VBVVBlMB=MV=VVBV52422.3-1.32-.02 02。5319-。04043.865-8。29-。36 0879.42。40 3739。52.36-0.4110-9.129。8-50。16 03739。63。3-0.431 9169832。54-.1413。533.9-。66.24 08。49。32。70.183活载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表3-0.表3-8框架梁端弯矩及弯矩引起的剪力注：1。梁端弯矩和梁端剪力均以绕杆件顺时针方向旋转为正. 2表中弯矩的量纲为Km，剪力为K.表18恒载作用下梁端剪力及柱轴力（) Fig -1 ner dad loabeam en hea ndxial fore 层次荷载引起的剪力弯距引起的剪力总剪力柱轴力AB跨C跨B跨BC跨AB跨B跨柱B柱VA-VVB=CVAVB=BVN顶N底N顶N底918 10。276 0。2 36。06 -37。20 10.27 102 12。83 151.1671。71 46。20 .330 -0。40 4。274 4.966 9.30 2822 303。550 348。127 3675236.6 933 04110 46。09-4。031 9 458.75 47.2004520 56。828 46620 930.3 0 4619 -7.19.330 6320 54.830 4229 2.924 14620 9.330-0.624 045. 47.244 9。330 0.650 30。27 939。589.213表319 活载作用下梁端剪力及柱轴力(N） Fig -19 Under the infuenc oflieload bem end r ad axiae 层次荷载引起的剪力弯距引起的剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨B跨柱柱A=VBVVVA=VV=VCAVN顶=N底N顶=N底52。92 020 004 0 2.88 -2.990。720 8.06 11.74 170060 0.143 0 11。55 。84300.318 629 1。700 360 -.12611。7 1182636072 11816 11.700 3600 -0.1 1.56 182 3。60104.868 . 11.70 3。0 0.183 0 1.57 -1883 .0137。5125 39 内力组合39。1梁控制截面内力标准值表30是15层梁在恒载、活载和地震力标准值作用下,支座中心处和支座边缘处（控制截面）梁端弯矩值和剪力值。柱边缘处的弯矩值和剪力值按下述方法计算。在均布荷载作用下 （为支座边缘处的分布荷载值）在三角形荷载下 在地震力作用下 表3-20 框架梁端控制截面内力标准值 楼层截面 恒载内力 活载内力 地震力支座中心线支座边缘支座中心线支座边缘支座中心线支座边缘 V MVM MMV5 A20.836。02。84 34。74 251 2.88-。79 2.55.7-17。51.42 1.31 24837。8215.53 -3.5 。71-2.971.97 -2.94 7。7317。333.40-17。3181.28-6.20 。2 080.7-0500.643.66.134.3 6.34 A-321146.272054 4381 -7.41156-4。511。412.43.884。13.88 。70-4.72。6 -44 8。181845.22 11。1 80。9-3882 -33.88 7.59.33472 8。29-。243。-134 3。44 922-76。903.6-690 3A1。146.210.164.5 。715741。5 14.9-468135. 7.6 339-47031。83 -4457 .33-1。835。37 117 110。9747。6899.05 4。6 -719.33-4。78 29 2.7360。2 .4127.67-106。310.0 -106392 A3.746.120.16 43.7379184.0 .6 17。17-9。81151。7 98.81 394。021. 459 8。36-11。.41 1.70 189813。7 -98。8 -7。06933-4。73 。9 -2.63.601。2 3。44 15930-12.75126。11-13。75 A29.3545917.8 43.3 。711.52。29 140 213。719.71190.0394.7 2-47。2420。45-44。8 802-1.885.0 -1。76 161。03-94137.35941 8.219.335。88。34 2443。1。54 3.44 1。28-154。404668 -5。4 3.9。2框架梁控制截面的内力组合 在恒载和活载作用下，跨间可近似取跨中代替 . (3.16)式中:-梁左右端调幅后的弯矩 跨中M若小于应取=竖向荷载与地震力组合的计算简图见下图11.EAEBM MGB 图1图中:-重力荷载作用下梁端弯矩； 水平地震作用下梁的弯矩； -竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力。对作用点取矩：处截面弯矩为：由，可求的跨间的位置为:将代入任意截面处的弯矩表达式,可求得跨间最大弯矩为当右震时,公式中反号. 项 目1.（恒0.5活） 地震 （kNm)（N） （） （kNm)kNmm N m kNm A 跨15。8 191 .5 3。43 1.565.23。45 /64。91。2 /3。88。17/42。68 427.44 2。4812.2 3.722.81124 101.160.93/4.4 104.8/74。50 32。1029。425.55 128.7 4。80 /17.510.21/5148.45100。05227.13 29696。91 188 -2.72 124.980.12/.8 19。78/169781240 25727。04 18。56。8974-10。7/6。13 2。04/223。0 BC跨5。4 77444.44。63 1232.422.38/2.00-11/4. 39/36.894.47474.7 94.97 9663。9 94.69-493 88.508。53.506.501339 31。39 93.9 /125.07.5/9。65124。/24.892.436.4163.951635 -121.08 12。179.511.717。52/57.217。98。98190。890。8 1。3517445 1.0/13.612。7018。70注:1。均有俩组数据，前者为左震时的数据，后者为右震时数据。2。当时，表示最大弯矩发生在支座处,应取， 用来计算。 表320框架梁内力组合表Table320 Fae em inteal orc cobinatonale层次截面位置内力荷载类别竖向荷载组合竖向荷载与地震力组合恒载活载 地震荷载1。2+。415+.40.1。2（.）。3 左震 右震 左震 右震5M11.84.79521.42-28. 30。945。96 4。4 34.8517317.347.25 1。44 22.441。7 M。531。9733.40-33。40377 3。3 0。 -3.16-36。54-417。1731-495453。7 -696 85 60-0。343-34。-11。4 -12。51 5. 31.17 920