某乡镇办公楼结构设计总说明.doc

结构设计说明书1 设计资料（1） 工程名称：本工程为某乡镇办公楼（2） 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为7.8m×3.9m。（3） 工程概况：建筑层数5层，每层层高3.2米，总建筑面积2457m2。（4） 基本风压：0.5 kN/ m2。（5） 抗震设防烈度：地震基本烈度为7度第二组，设计地震基本加速度值为0.25g。（7） 材料选用：钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335，板中钢筋和箍筋采用HPB235；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335。柱混凝土：采用C35混凝土；柱混凝土：采用C30混凝土；墙体：外墙采用250mm厚加气混凝土砌块；内墙采用200mm厚加气混凝土砌块， ；窗：铝合金窗，=0.35 kN/m3 ；（8） 墙体厚度：卫生间的隔墙厚150mm，其余墙厚为250mm。（9） 气象资料：主导风向：夏季西南，冬季东北。 基本风压、年平均降雨量、基本雪压可查阅荷载规范98J。标准冻深0.85m，地下水位钻孔未揭露。（10） 工程地质及水文地质条件：建筑场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.5-1.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约2.5米, qsk=35kPa。粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米， qsk=32kPa。粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk=52kPa,qsk1500kPa。不考虑地下水。结构平面布置图如图1-1所示：图1-1平面柱网布置图2 梁、柱截面尺寸估算2.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度，截面宽度，本结构中取：1-2轴框架梁： b=400mm h=800mm3-4轴框架梁： b=200mm h=400mm横向AB、CD轴框架梁： b=250mm h=500mm横向BC轴框架梁： b=150mm h=200mm2.2 柱截面尺寸估算 框架柱截面尺寸应根据公式估算。式中：，负荷面积×（1214） kN/ m2×层数，为轴压比，可根据规范查出。仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（7.23）m2 ，（7.24.35）m2，层数为4层；该框架结构抗震设防烈度为七度，建筑高度21.45m<30m，因此为三级抗震，其轴压比限值=0.9。C30混凝土 ，=14.3N/mm2边柱AC mm2中柱mm2取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为312 mm 312 mm，382mm 382 mm，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为400 mm 400 mm。3 荷载计算3.1 恒荷载标准值计算 3.1.1 屋面SBS防水层 0.4kN/m230mm厚细石混凝土找平 0.03×24 =0.72kN/m2陶粒混凝土找坡（2） (0.10+0.14)/2×70.80 KN/m2150mm厚加气混凝土保温层 0.150×7=1.05KN/m2150厚现浇钢筋混凝土楼板 0.15×253.75 KN/m2板底吊顶 0.4 kN/m2合计 7.2 kN/m23.1.2 各层楼面水磨石地面 0.65 KN/ m2150厚现浇钢筋混凝土楼板 0.15×253.75 KN/ m2板底吊顶 0.4 kN/m2合计 3.85 kN/m23.1.3 梁自重（1）bh=400 mm 800 mm（纵向框架梁）梁自重 25×0.4×（0.8-0.12）=6.8 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15×（0.8-0.12）×2+0.4=0.264 kN/m合计 7.064kN/m（2）bh=250 mm 500 mm（AB、CD跨框架梁及次梁）梁自重 25×0.25×（0.5-0.12）=2.38 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15×（0.5-0.12）×2+0.25=0.15 kN/m合计 2.53 kN/m（3）bh=200 mm 400 mm（BC跨框架梁）梁自重 25×0.20×（0.4-0.12）=1.4 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15×（0.4-0.12）×2+0.20=0.138 kN/m合计 1.538 kN/m（4）bh=150 mm 300 mm（BC跨框架梁）梁自重 25×0.15×（0.3-0.12）=0.68 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15×（0.3-0.12）×2+0.15=0.10 kN/m合计 0.78 kN/m3.1.4 柱自重bh=400 mm400 mm柱自重 25×0.4×0.4=4 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15×0.4×4=0.3 kN/m合计 4.24 kN/m3.1.5 外纵墙自重（1）标准层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。纵墙 1.70× 0.25×5.5=2.34 kN/m铝合金窗 1.30×0.35=0.46 kN/m水刷石外墙面 1.70×0.5=0.85 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.70×0.15=0.26 kN/m合计 3.9 kN/m （2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为1.30m的窗。纵墙 1.60×0.25×5.5=2.20 kN/m铝合金窗 1.30×0.35=0.46 kN/m水刷石外墙面 1.60×0.5=0.80kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.60×0.15=0.24 kN/m合计 3.70 kN/m3.1.6 内纵墙自重（1）标准层 纵墙 （3.9-0.6）×0.25×5.5=4.125 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.9-0.6）×0.15×2=0.90 kN/m合计 5.03 kN/m（2）底层纵墙 （3.9-0.6-0.4）×0.25×5.5=4.88 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.9-0.6）×0.15×2=0.90 kN/m合计 4.99 kN/m3.1.7 外横墙自重（1）标准层横墙 （3.9-0.5）×0.25×5.5=4.26 kN/m水刷石外墙面 （3.9-0.5）×0.5=1.55 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.9-0.5）×0.15=0.47 kN/m合计 6.28 kN/m（1）标准层横墙 （3.9-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.13 kN/m水刷石外墙面 （3.6+0.45-0.5）×0.5=1.78 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.5）×0.15=0.47 kN/m合计 6.38 kN/m3.1.8 内横墙自重（1）标准层横墙 （3.6-0.5）×0.25×5.5=4.26 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.6-0.5）×0.15×2=0.93 kN/m合计 5.19 kN/m（2）底层横墙 （3.9-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.13 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 （3.9-0.5）×0.15×2=1.02 kN/m合计 5.15 kN/m3.1.9 走廊尽头墙（2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。走廊尽头墙 1.59×0.25×5.5=2.19 kN/m铝合金窗 1.51×0.35=0.53kN/m水刷石外墙面 1.59×0.5=0.80 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 1.59×0.15=0.24 kN/m合计 3.76kN/m3.1.10 女儿墙自重做法：100 mm混凝土压顶，1200 mm加气混凝土墙 0.6×0.25×5.5=0.83kN/m压顶的混凝土 0.1×0.25×25=0.63 kN/m水刷石外墙面 （0.6×2+0.25）×0.5=0.73 kN/m合计 2.19 kN/m3.1.11 隔墙自重 5.5×0.2×（6-0.4）×(3.6-0.5-0.12)=18.36 kN/m3.2 活荷载标准值计算3.2.1 屋面和楼面活荷载标准值不上人屋面 0.5 kN/ m2房间 2.0 kN/ m2走廊 2.5 kN/ m23.2.2 雪荷载标准值=0.25 kN/ m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3重力荷载代表值计算3.3.1 屋面处重力荷载标准值计算kNkN KNkN外纵墙+内纵墙+外横墙+内横墙+走廊尽头墙+隔墙kN=5654.37 kN3.3.2 标准层楼面处重力荷载标准值计算kNkN=933.22 kNkN=+=5212.95 kN3.3.3 底层楼面处重力荷载标准值计算= 534.11kNkN=2585.04 kN=933.22 kN= kN=+ =5069.57kN3.3.4 屋顶雪荷载标准值计算kN3.3.5 屋顶活荷载标准值计算 3.3.6 楼面活荷载标准值计算=1130.36 kN3.3.7 总重力荷载代表值计算屋面处：=屋面处结构和构件自重+0.5屋面活荷载标准值 =5654.37+0.5335.72 =5822.23 kN标准层楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5楼面活荷载标准值 =5212.95+0.51130.36 =5778.13 kN底层楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5活荷载标准值=5069.57+0.51130.36=5634.75kN3.3.8 总重力荷载设计值计算屋面处：=1.2屋面处结构和构件自重+1.4屋面活荷载标准值 =1.25654.37+1.4335.72 =7255.25 kN标准层楼面处：=1.2屋面处结构和构件自重+1.4楼面活荷载标准值 =1.25212.95+1.41130.36 =7838.04kN底层楼面处=1.2屋面处结构和构件自重+1.4楼面活荷载标准值 =1.25069.57+1.41130.36 =7665.99kN4 结构基本自振周期计算4.1 确定框架计算简图（KJ-4）框架的计算单元如图1-1所示，选取轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面至室外地面的高度为0.5 m，室内外高差为0.45 m，因此基顶标高为-0.95 m，二层楼面标高为3.2 m，故底层框架柱高为4.15 m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.2 m。由此可绘出框架的计算简图，如图4-1所示。4.2 梁柱线刚度计算：对于现浇楼板：中框架梁取 边框架梁取各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算如下：因该榀框架结构对称，故只需计算半边结构表4-1 梁线刚度的计算构件EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)L(mm)1.5ECI0/L(N×mm)2ECI0/L(N×mm)边框架梁AB3.0×104250×5002.6042×10960001.9532×10102.6042×1010中框架梁BC3.0×104150×3001.3333×10927002.2222×10102.9630×1010表4-2 柱线刚度的计算层EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)h(mm)ECI0/h(N×mm)13.0×104400×4002.1333×10932001.3196×1010253.0×104400×4002.1333×10932001.7778×1010令，则其余各杆件的相对线刚度为：，。框架结构的相对线刚度如图4-1所示。图4-1 计算简图 4.3 D值计算：各层柱的D值及总D值见表4-3表4-8。表4-3 横向24层中框架D值计算构件名称框架柱A0.423889框架柱B0.595463表4-4 横向底层中框架D值计算构件名称框架柱A0.623163框架柱B0.753826表4-5 横向24层边框架D值计算构件名称框架柱A0.353241框架柱B0.524815表4-6 横向底层边框架D值计算构件名称框架柱A0.572908框架柱B0.703571表4-7 横向24层总D值计算构件名称D值（kN/m）数量中框架A轴3889519445中框架B轴5463527315边框架A轴324126482边框架B轴481529630=628722=125744表4-8 横向底层总D值计算构件名称D值（kN/m）数量中框架A轴3163515815中框架B轴3826519130中框架A轴290825816边框架B轴357127142=479032=958064.4 结构基本自振周期计算用假想顶点位移计算结构基本自振周期，计算结果见表4-9。表4-9 假想顶点侧移计算结果层次 (kN) (kN) (kN/m) (m) (m)55921.235921.231257440.002540.574145822.235822.231257440.04630.517035778.1311600.361257440.09230.470725778.1317378.491257440.13820.378415634.7523013.24958060.24020.2402结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数=0.6，则结构基本自振周期为：s5 多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为七度第二组，场地土为类，设计基本地震加速度为0.10g，故： 。 KN由于，故式中：衰减指数，在区间取0.9阻尼调整系数，取1.0所以， 。=0.73s>1.4=0.56s故需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数：如图5-1所示，对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震 作用标准值： kN 附加顶部集中力： kN质点i的水平地震作用标准值、楼面地震剪力及楼面层间位移的计算过程见表5-1。其中：表5-1 ，和的计算层 (kN)(m)(kN·m)(kN·m)(kN)(kN)(kN/m)(m)55921.2316112354.56236898.07342.15204.561257440.0014845822.2312.891117.90236898.07350.31412.611257440.0032835778.139.669626.47236898.07267.68680.291257440.0054125778.136.448825.20236898.07187.71868.001257440.0069015634.753.227328.50236898.07105.07973.07958060.00810楼层最大位移与楼层层高之比：，满足位移要求。6 水平地震作用下框架内力计算柱端弯矩计算采用D值法，先分别计算各轴柱反弯点位置，计算结果见表6-1。，框架柱A：，。框架柱B：，。其中y=+，、均由系数查表得出。表6-1 各轴框架柱反弯点位置构件层h(m)yh(m)(1-y)h(m)框架柱A53.21.460.400000.401.4892.13243.2 1.460.43 0000.43 1.548 2.052 33.2 1.46 0.45 0000.45 1.620 1.980 23.21.46 0.50 0000.50 1.8001.80013.21.97 0.61 0000.61 2.959 1.891 框架柱B53.22.96 0.45 0000.401.621.9043.2 2.96 0.45 0000.45 1.620 1.980 33.2 2.960.500000.50 1.800 1.800 23.22.96 0.50 0000.50 1.800 1.800 13.24 0.55 0000.55 1.9802.870 框架各柱剪力由公式求得，具体计算过程见表6-2。根据反弯点高度，由公式，可求得柱端弯矩，计算结果见表6-2。表6-2 横向水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩的计算构件层(kN)(kN)yh(m)(1-y)h(m)(kN·m)(kN·m)框架柱A5297.5612574438890.0314.891.4562.16514.899.564412.6112574438890.03112.79 1.548 2.05226.25 19.803680.2912574438890.03121.09 1.620 1.980 41.7634.17 286812574438890.03126.91 1.800 1.800 48.44 48.441973.079580631630.03332.11 2.959 1.891 60.7295.01框架柱B5260.3212574454630.0435.561.621.9515.5614.234412.6112574454630.04317.74 1.62 1.98 35.1328.74 3680.2912574454630.04329.25 1.80 1.80 56.65 56.65 286812574454630.04337.32 1.80 1.80 67.18 67.18 1973.079580638260.04038.92 1.98 2.87 117.70 77.06 与中柱交接的梁 ，与边柱交接的梁 由此得梁端弯矩，计算过程见表6-3、6-4。横向水平地震作用下得弯矩图如图6-1所示。结合平衡条件，可得到横向水平地震作用下的剪力图和轴力图，分别如图6-2、6-3所示。横向水平地震作用下框架梁剪力的计算过程见表6-5。表6-3 横向水平地震作用下框架梁端弯矩的计算（与框架柱B相连的梁）层51.461.500.4932412.5610.2312.566.230.506768.2541.461.500.4932435.13 28.74 35.13 17.33 0.5067617.80 31.461.500.4932456.65 56.65 85.39 42.12 0.5067643.2721.461.500.4932467.18 67.18 123.7461.030.5067662.71 11.461.500.49324117.70 77.06184.88 91.190.5067693.69表6-4 横向水平地震作用下框架梁端弯矩的计算（与框架柱A相连的梁） 层58.564.565.56426.25 19.80 26.25 341.76 34.17 61.56248.4448.44 82.61 160.7295.01 109.16 表6-5 横向水平地震作用下框架梁剪力的计算层框架梁AB框架梁BC59.568.236.002.458.453.04.87426.2517.33 6.00 7.26 17.80 3.00 11.87 361.56 42.12 6.00 17.2843.27 3.0028.85 282.61 61.03 6.00 23.94 62.713.0041.81 1109.16 91.19 6.00 33.39 93.69 3.00 62.467 恒荷载和活荷载作用下框架内力计算：7.1 确定受荷图 ：AB轴间梁上板的 ，按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布；BC轴间梁上板的，按单向板进行计算，荷载平均分给两长边的支承梁。本结构楼面荷载的传递示意图见图7-1。 7.2 荷载统计：7.2.1 AB轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载）：恒荷载： kN/m活荷载： kN/m楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载）：恒荷载： kN/m活荷载： kN/mAB轴间框架梁荷载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒荷载 活荷载=板传活荷载=1.8 kN/m（梯形）楼面梁 恒荷载= 活荷载=板传活荷载=7.2kN/m7.2.2 BC轴间框架梁BC轴间框架梁荷载为：屋面梁、楼面梁 恒荷载=梁自重=1.87 kN/m 活荷载=07.2.3 A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒荷载=女儿墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =2.05×7.2+3.18×（7.2-0.4）+ + =119.09 kN 顶层柱活荷载=板传活荷载=3.18×（7.2-0.4）+ =25.44kN标准层柱恒荷载=外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =3.90×（7.2-0.4）+3.18×（7.2-0.4）+3.85×（7.2-0.4）+ =109.1kN 标准层柱活荷载=板传活荷载= =21.6 kN7.2.4 B轴柱纵向集中荷载的计算走廊屋面板均布荷载：恒荷载：5.35×1.5=8.03 kN/m活荷载：0.5×1.5=0.75 kN/m走廊楼面板均布荷载：恒荷载：3.85×1.5=5.78 kN/m活荷载：2.0×1.5=3.0kN/m顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =3.18×（7.2-0.4）+ +=136.53kN顶层柱活荷载=板传活荷载= =10.24 kN标准层柱恒荷载=内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载=5.03×（7.2-0.4）+3.18×（7.2-0.4）+ + =153.9 kN 标准层柱活荷载=板传活荷载= =48.48kN8 各种荷载作用下梁柱控制截面的内力8.1 各种荷载作用下梁控制截面的内力8.1.1恒荷载作用下梁控制截面的内力 支座剪力和支座弯矩都是指支座中心线的剪力和弯矩，表8-1 恒荷载作用下梁控制截面的内力层梁控制截面的弯矩梁控制截面的剪力5-45.89-28.45-12.46-13.5642.36-43.432.80-2.804-39.76-27.60-10.80-10.8050.25-45.832.80-2.803-18.19-27.65-3.57-3.5757.15-47.382.80-2.802-18.01-29.68-5.00-5.0056.20-48.372.80-2.801-8.98-33.10-8.59-8.5954.28-50.252.80-2.808.1.2 活荷载作用下梁控制截面的内力计算结果见表8-2。表8-2 活荷载作用下梁控制截面的内力层梁控制截面的弯矩梁控制截面的剪力5-4.59-0.98-0.23-0.122.86-1.02004-6.17-1.43-0.55-0.554.88-2.68003-7.37-15.14-2.42-2.4216.67-13.57002-17.11-15.75-1.77-1.7716.61-13.63001-14.87-17.03-3.07-3.0716.02-14.22008.1.3 水平地震作用下梁控制截面的内力表8-3 水平地震作用下梁控制截面的内力层梁控制截面的弯矩梁控制截面的剪力59.958.569.89-5.468.074.239.7610.02424.44 19.1514.83 -14.837.26 7.26 11.87 11.87 357.24 46.44 36.06 -36.06 17.2817.28 28.85 28.85276.63 67.02 52.26 -52.26 23.94 23.94 41.8241.82 1100.81 99.54 78.08 -78.08 33.3933.3962.46 62.46 8.2 各种荷载作用下柱控制截面的内力8.2.1 恒荷载作用下柱控制截面的内力计算结果见表8-4。表8-4 恒荷载作用下柱控制截面的内力（单位：）层框架柱A框架柱B5-58.5655.1345.56-8.234-46.1742.4836.91-7.963-27.9137.8525.55-2.822-27.3939.8831.13-9.971-20.6314.1624.776.538.2.2 活荷载作用下柱控制截面的内力表8-5 活荷载作用下柱控制截面的