六层框架结构办公楼设计计算书参考资料.doc

六层框架结构办公楼设计1 工程概况1.1 概况本工程为某大学综合办公楼，本工程为六层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约3000m2左右，建筑平面一字型，受场地限制，宽度15m,长度40m。开间长4m，进深长6m，层高3.6m，走廊宽3m。框架梁、板、柱均采用现浇混凝土。1.2 地质资料1.2.1 场地概况拟建建筑场地已经人工填土平整，地形平坦，地面高程4.6m。1.2.2 地层构成勘察揭露的地层，自上而下除第一层为近期人工填土外，其余均属第四全新世海陆交相互沉积。勘察深度范围内所揭露的地层，厚度变化很小，分布较均匀，其各层概况为： 杂填土：以粘土为主，含大量垃圾和有机质，不宜作为天然地基，平均厚度2.5m。 淤泥质粉质粘土：深灰色，流塑状态。平均厚度7.1m。 细砂：以细砂为主，少量粉砂，含粘粒，饱和，松散稍密状。平均厚度为2.4m中砂：以中粗砂为主，饱和，属密实状态，承载力特征值为220kpa，工程地质性良好，可以做桩尖持力层。本层为揭穿。1.2.3 地下水情况场地地下水在勘探深度范围内分上下两个含水层，第一含水层位于第层淤泥质粉质粘土层中，属上层空隙滞水，水位高程约为4.2m；第二层含水层主要存于第层细砂层中，属空隙潜水，具有一定的静水压力。经取水样进行水质分析，判定该地下水对混凝土无侵蚀性。1.2.4 工程地质评价 场地土类型与场地类别：经计算，本场地15m深度以内土层平均剪切波速（按各层厚度加权平均）为Vsm=140160m/s，即场地土类型为中软场地土；另据区域资料表明，该场地覆盖层厚度Dov为60m，按建筑抗震设计规范.划分该场地类别为类土。 场地地基液化判别：第层细砂层为液化土层，IIE =11.3，属中等液化。 地基持力层选择与评价：第层杂填土不宜作天然地基；第层淤泥质粉质粘土位软弱下卧层；第层细砂层属中等液化土层，未经处理不可作为地基持力层；第层中砂层物理学性质较好，可作为桩尖持力层。有关桩的设计和要求，详见建筑桩基技术规范（JGJ942008），各层土的承载力特征值及桩设计参数见下表1.1: 各层土的承载力特征值及桩设计参数 表1.1层序土层名称平均厚度（m）实际标贯击数/临界标贯击数承载力特征值沉管灌注桩预制桩桩侧阻力特征值桩端端阻力特征值桩侧阻力特征值桩端端阻力特征值fak（kPa）qsia（kPa）qpa（kPa）qsia（kPa）qpa（kPa）杂填土2.5淤泥质粉质粘土7.1652024细砂2.40.601502938中砂未揭穿2304216004721001.2.5 地基方案根据拟建建筑物的特点及场地岩土工程条件，基础形式可采用桩基础。建议采用层中砂作为桩尖持力层，桩型可考虑灌注桩或预制桩。1.3 地震资料根据国家地震局审批的××地震区划图及其说明，本场地属于强震区，其地震基本烈度为8度，设计基本地震的加速度为0.2g，设计地震分组为第一组。1.4 气象条件基本风压0.75kN/m2，基本雪压02 构件估算及布置2.1 框架梁、柱的截面尺寸估算2.1.1 框架梁估算纵向主梁最大跨度l1=4500mmh=（1/81/12）× l1=（1/81/12）×4500mm=（563375）mm 取500mmb= （1/21/3）× h =（1/21/3）× 500mm=（250167）mm 取200mm 横向主梁最大跨度l2=6600mmh=（1/81/12）× l2=（825550）mm 取700mmb= （1/21/3）× h=（360240）mm 取300mm 次梁最大跨度l2=6600mmh=（1/121/18）× l2=（550367）mm 取450mmb= （1/21/3）× h =（225150）mm 取200mm考虑到走廊处横向主梁跨度较小，故取其截面为200mm×500mm各梁截面尺寸如下表： 各梁截面尺寸估算表 表2.1横向主梁KL1（mm×mm）横向主梁KL2（mm×mm）横向主梁KL3（mm×mm）次梁L1 、L2（mm×mm）300×700200×500200×500200×4502.1.2 框架柱计算框架高度3.6×5+5=23m，烈度为8度查构筑物抗震设计规范得该框架结构抗震等级为二级，框架柱轴压比限值为N=0.8采用C30混凝土，由于N=Fgn中柱和边柱的负荷面积分别是4.5×6.75m2和3.3×6.75m2所以 中柱 AcFgn/fc=1.25×4.5×6.75×15×103×6/（0.8×14.3） =298705mm2 边柱 AcFgn/fc=1.25×3.3×6.75×15×103×6/（0.8×14.3） =227813mm2根据以上计算结果，并以安全起见，标准层统一取600×600mm2，首层统一取800×800 mm22.2屋（楼）盖的结构平面布置图图2-1 屋（楼）盖平面布置图 2.3 框架计算简图底层高h取5m，其他层高3.6m图2-2 框架计算简图3 屋（楼）盖设计3.1 荷载计算3.1.1 办公室、走廊荷载计算 办公室恒载标准值25mm厚水泥砂浆找平层 0.025×20=0.5 kN/m2 120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0 kN/m2 15mm厚板底纸筋灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/m2 小计 3.74 kN/m2 活载标准值 走道 2.5 kN/m2 办公室 2.0 kN/m2 设计值： 走道 g=1.2×3.74=4.49 kN/m2 q=1.4×2.5=3.5 kN/m2 g+q=7.99 kN/m2 g+q/2=6.24 kN/m2 办公室 g=1.2×3.74=4.49 kN/m2 q=1.4×2.0=2.8 kN/m2 g+q=7.29 kN/m2 g+q/2=5.89 kN/m23.1.2 卫生间荷载计算 恒载标准值 陶瓷锦砖 0.12 kN/m2 20mm厚防水砂浆找平层 0.02×20=0.4 kN/m2 120mm厚钢筋混凝土板自重 0.12×25=3 kN/m2 15mm厚板底纸筋灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/m2 小计 3.76 kN/m2 活载标准值 活载标准值 2.5 kN/m2 设计值： g=1.4×2.5=3.5 kN/m2 q=1.2×3.76=4.51 kN/m2 g+q/2=6.26 kN/m2 g+q=8.01 kN/m23.1.3 屋面荷载计算（不上人屋面） 恒载标准值180mm厚砖砌架空隔热层 1.1 kN/m2 三毡四油上铺绿豆砂 0.4 kN/m2 25mm厚1:3水泥砂浆找平层 0.025×20=0.5 kN/m2 1:6水泥焦渣找坡（最薄30mm） 0.085×10=0.85 kN/m2 100mm厚混凝土板自重 0.1×25=2.5 kN/m2 15mm厚板底纸筋灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/m2 小计 5.59 kN/m2 活载标准值 标准值： qk=0.5 kN/m2 设计值： g=1.2×5.59=6.71 kN/m2 q=1.4×0.5=0.7 kN/m2 g+q/2=7.06 kN/m2 g+q=7.41 kN/m2 q/2=0.35 kN/m23.2 弯矩计算 本设计中lo1/lo23，所以只有双向板，设计时按弹性理论方法设计，跨中最大弯矩的情况，荷载分布情况可以分解为满布荷载q+q/2及间隔布置±q/2两种情况，请一种情况可以近似认为各区格板都固定支承在中间支承上，对后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支的，支座最大负弯矩可近似按活载满布求得，即支座g+q下的支座弯矩，考虑泊松比的影响，取=0.2，查表“双向板按弹性分析的系数表”（见混凝土结构中册）对各区格楼盖弯矩进行计算，列于表3.1、3.2中： 楼盖弯矩 表3.1 区格项目B1B2B3B4lo1 (m)3.33.33.32.4lo2 (m)4.54.54.54.5lo1/lo20.7330.7330.7330.533m1(kN·m)（0.0402+0.2×0.0183）×5.89×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×1.4×3.32=3.89（0.0337+0.2×0.0104）×5.89×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×1.4×3.32=3.37（0.0305+0.2×0.0124）×5.89×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×1.4×3.32=3.19（0.0539+0.2×0.0096）×6.42×2.42+（0.0917+0.2×0.0198）×1.75×2.42=3.02m2(kN·m)（0.0402×0.2+0.0183）×5.89×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×1.4×3.32=2.36（0.0337×0.2+0.0104）×5.89×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×1.4×3.32=1.77（0.0305×0.2+0.0124）×5.89×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×1.4×3.32=1.85（0.0539×0.2+0.0096）×6.42×2.42+（0.0917×0.2+0.0198）×1.75×2.42=1.14m1(kN·m)-0.0956×7.29×3.32=-7.59-0.0758×7.29×3.32=-6.02-0.0713×7.29×3.32=-5.66-0.1150×7.29×2.42=-5.29m2(kN·m)-0.0752×7.29×3.32=-5.97-0.0572×7.29×3.32=-4.54-0.0566×7.29×3.32=-4.49-0.0785×7.29×2.42=-3.61m1”(kN·m)-7.59-6.02-5.66-5.29m2”(kN·m)-5.97-4.54-4.49-3.61 续表3.1 区格项目B5B6B7lo1 (m)2.43.33.3lo2 (m)4.54.54.5lo1/lo20.5330.7330.733m1(kN·m)（0.0390+0.2×0.0050）×6.42×2.42+（0.0917+0.2×0.0198）×1.75×2.42=2.44（0.0402+0.2×0.0183）×6.26×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×1.75×3.32=4.33（0.0337+0.2×0.0104）×6.26×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×1.75×3.32=3.78m2(kN·m)（0.0390×0.2+0.0050）×6.42×2.42+（0.0917×0.2+0.0198）×1.75×2.42=3.45（0.0402×0.2+0.0183）×6.26×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×1.75×3.32=2.63（0.0337×0.2+0.0104）×6.26×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×1.75×3.32=1.77m1(kN·m)-0.0819×7.99×2.42=-3.77-0.0956×8.01×3.32=-8.34-0.0758×8.01×3.32=-6.61m2(kN·m)-0.0571×7.99×2.42=-2.36-0.0733×8.01×3.32=-6.74-0.0572×8.01×3.32=-4.99m1”(kN·m)-3.77-8.34-6.61m2”(kN·m)-2.36-6.74-4.99 屋盖弯矩图 表3.2 区格项目B1B2B3B4lo1 (m)3.33.33.32.4lo2 (m)4.54.54.54.5lo1/lo20.7330.7330.7330.533m1(kN·m)（0.0402+0.2×0.0183）×7.06×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×0.35×3.32=3.64（0.0337+0.2×0.0104）×7.06×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×0.35×3.32=3.02（0.0305+0.2×0.0124）×7.06×3.32+（0.0641+0.2×0.0310）×0.35×3.32=2.80（0.0539+0.2×0.0096）×7.06×2.42+（0.0917+0.2×0.0198）×0.35×2.42=2.46m2(kN·m)（0.0402×0.2+0.0183）×7.06×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×0.35×3.32=2.19（0.0337×0.2+0.0104）×7.06×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×0.35×3.32=1.48（0.0305×0.2+0.0124）×7.06×3.32+（0.0641×0.2+0.0310）×0.35×3.32=1.59（0.0539×0.2+0.0096）×7.06×2.42+（0.0917×0.2+0.0198）×0.35×2.42=0.90m1(kN·m)-0.0956×7.41×3.32=-7.71-0.0758×7.41×3.32=-6.12-0.0713×7.41×3.32=-5.75-0.1150×7.41×2.42=-4.91m2(kN·m)-0.0773×7.41×3.32=-6.24-0.0572×7.41×3.32=-4.62-0.0566×7.41×3.32=-4.57-0.0785×7.41×2.42=-3.35m1”(kN·m)-7.71-6.12-5.75-4.91m2”(kN·m)-6.24-4.62-4.57-3.35 续表3.2 区格项目B5B6B7lo1 (m)2.43.33.3lo2 (m)4.54.54.5lo1/lo20.5330.7330.733m1(kN·m)（0.0390+0.2×0.0050）×7.06×2.42+（0.0917+0.2×0.0198）×0.35×2.42=1.823.643.02m2(kN·m)（0.0390×0.2+0.0050）×7.06×2.42+（0.0917×0.2+0.0198）×0.35×2.42=0.602.191.48m1(kN·m)-0.0819×7.41×2.42=-3.50-7.71-6.12m2(kN·m)-0.0571×7.41×2.42=-2.44-6.24-4.62m1”(kN·m)-3.50-7.71-6.12m2”(kN·m)-2.44-6.24-4.623.3 配筋计算楼板选用8钢筋作为受力主筋，采用C30混凝土，fy=210N/mm2lo1（短跨）方向跨中截面的ho1=h-20=120-20=100mmlo2（长跨）方向跨中截面的ho2=h-30=120-30=90mm支座截面处ho=100mm截面设计用的弯矩：中间跨和跨中截面及中间支座截面减小20%，边跨中截面及楼板边缘算起第二个支座截面lb/lo1.5时，减小20%，楼板的角区格不折减。为便于计算，近似取=0.95，As=M/0.95fyho楼面配筋计算结果及实际配筋列于表3.3中楼面计算及配筋 表3.3跨中截面ho（mm）M（kN·m）As（mm2/m）配筋实际B1lo1方向1003.891958120419lo2方向902.361318120419B2lo1方向1000.8×3.37=2.701358120419lo2方向901.77998120419B3lo1方向1000.8×3.19=2.551288120419lo2方向900.8×1.85=1.48828120419B4lo1方向1003.021518120419lo2方向901.14638120419B5lo1方向1000.8×2.44=1.95988120419lo2方向900.8×3.45=2.761548120419B6lo1方向1004.332178120419lo2方向902.631468120419B7lo1方向1000.8×3.78=3.021518120419lo2方向902.01118120419支座1-2100-0.8×5.97=-4.7824081204192-3lo1方向100-0.8×7.59=-6.073048120419lo2方向100-0.8×5.97=-4.7824081204192-4100-0.8×6.02=-4.8224281204192-5100-0.8×6.02=-4.8224281204192-6100-0.8×6.74=-5.3927081204193-3100-0.8×4.49=-3.5918081204193-5100-0.8×5.66=-4.5322781204193-7100-0.8×4.99=-3.9920081204194-5100-0.8×3.61=-2.8914581204194-7100-0.8×6.61=-5.2926581204196-7100-0.8×8.34=-6.673348120419边缘支座B1lo1方向100-7.593808120419lo2方向100-5.972998120419B2lo1方向100-4.542288120419lo2方向100-5.292658120419B4lo1方向100-8.344188120419lo2方向100-3.611818120419B6lo2方向100-6.743388120419B7lo2方向100-4.9925081204190.45ft/fy=0.45×1.43/210=0.306%0.2%，取min=0.306%=As/bho=419/1000×100=0.419%min·h/ho=0.306%×120/90=0.408%合格屋面配筋计算：楼板选用8钢筋作为受力主筋，采用C30混凝土，fy=210N/mm2lo1（短跨）方向跨中截面的ho1=h-20=100-20=80mmlo2（长跨）方向跨中截面的ho2=h-30=100-30=70mm支座截面处ho=80mm屋面计算及配筋 表3.4跨中截面ho（mm）M（kN·m）As（mm2/m）配筋实际B1lo1方向803.642288160314lo2方向702.191578160314B2lo1方向800.8×3.02=2.421528160314lo2方向701.481068160314B3lo1方向800.8×2.8=2.241408160314lo2方向700.8×1.59=1.27918160314B4lo1方向802.461548160314lo2方向700.90648160314B5lo1方向800.8×1.82=1.46918160314lo2方向700.8×0.6=0.48348160314B6lo1方向803.642288160314lo2方向702.191578160314B7lo1方向800.8×3.02=2.421528160314lo2方向701.481068160314支座1-280-0.8×6.24=-4.9931381005032-3lo1方向80-0.8×4.62=-3.702328100503lo2方向80-0.8×6.12=-4.9030781005032-480-0.8×6.12=-4.9030781005032-580-0.8×6.12=-4.9030781005032-680-0.8×6.24=-4.9931381005033-380-0.8×4.57=-3.6723081005033-580-0.8×5.75=-4.6028881005033-780-0.8×4.62=-3.7023281005034-580-0.8×3.35=-2.6816881005034-780-0.8×6.12=-4.9030781005036-780-0.8×7.71=-6.173878100503边缘支座B1lo1方向80-7.714838100503lo2方向80-6.243918100503B2lo1方向80-4.913088100503lo2方向80-4.262898100503B4lo1方向80-7.714838100503lo2方向80-3.352108100503B6lo2方向80-6.243918100503B7lo2方向80-4.6228981005030.45ft/fy=0.45×1.43/210=0.306%0.2%，取min=0.306%=As/bho=314/1000×100=0.393%min·h/ho=0.306%×100/80=0.383%合格4 次梁设计4.1 楼盖次梁设计4.1.1 荷载计算 卫生间 恒载设计值： 板传来的面荷载 g=4.51×2=9.02 kN/m2 q=1.4×2.5×2=7 kN/m2 p1=（g+q）×lo1/2=(9.02+7) ×3.3/2=26.43 kN/m （梯形荷载） 次梁自重 0.2×（0.45-0.12）×25×1.2=1.98 kN/m 20mm厚次梁粉刷 0.02×（0.45-0.12）×20×1.2=0.32 kN/m 小计 p=2.3 kN/m （均布荷载） 次梁承重为p1与p的叠加 办公室 板传来的面荷载 g=4.49×2=8.98 kN/m2 q=1.42×2.0×2=5.6 kN/m2 p2=（g+q）×lo1/2=(8.98+5.6) ×3.2/2=24.06 kN/m （梯形荷载） p=2.3 kN/m （均布荷载） 次梁承重为p2与p的叠加4.1.2 弯矩计算及配筋 对次梁L2 其受力情况如下图4-1 图4-1 次梁L2上受力图 跨中最大弯矩由结构力学求解器得分别为（kN·m）： 34.70,16.84，20.58,20.58,16.84,34.70 支座负弯矩为（kN·m）： -45.12，-32.82，-36.92，-32.82，-45.12 取其最大值M= -45.12 kN·m 其剪力如图4-2所示： 图4-2 次梁L2剪力图（kN）取其最大值 V=49.47 kN次梁采用C30混凝土，用HRB335钢筋受弯筋，箍筋HPB235ho=450-25-10=415 mms=45.12×106/1.0×14.3×200×4152=0.092=0.097s=1-0.5=1-0.5×0.097=0.952As=M/sfyho=45.12×106/0.952×300×415=381 mm2选412，As =452 mm2As/bho=452/200×415=0.545%min·h/ho=0.45ft/fy·h/ho=0.45×1.43×450/300×415=0.233% 0.2% h/ho=0.2%×450/415=0.217% 满足最小配筋率要求 斜截面承载力验算： hw=ho-hf=415-120=295 mm hw/b=295/400=1.4754 0.25cfcho=0.25×1.0×14.3×200×415=296725 N=296.725 kN Vmax=49.47 kN 截面合格 0.7ftbho=0.7×1.43×200×415=83.083 kNVmax 按构造配筋 sv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.43/210=0.163% 选8200 sv=2×50.3/200×200=0.25%0.163% 0.2% 合格 对次梁L1图4-3 次梁L1受力图由结构力学求解器得： 跨中最大弯矩分别为（kN·m）：34.72,16.77,20.77,19.60,19.52,21.06,15.99,38.45 支座最大负弯矩分别为（kN·m）：-45.08，-32.98，-36.30，-35.14，-36.47，-32.31，-47.59Mmax=-47.59 kN·m 其剪力图如图4-4所示：图4-4 次梁L1剪力图 （kN·m）Vmax=52.39 kNs=47.59×106/1.0×14.3×200×4152=0.097s=0.952As=M/sfyho=47.59×106/0.952×300×415=402 mm2选412，As =452 mm2As/bho=452/200×415=0.545%min·h/ho=0.45ft/fy·h/ho=0.45×1.43×450/300×415=0.233% 0.2% h/ho=0.2%×450/415=0.217% 满足最小配筋率要求 斜截面承载力验算： hw=ho-hf=415-120=295 mm hw/b=295/400=1.4754 0.25cfcho=0.25×1.0×14.3×200×415=296725 N=296.725 kN Vmax=52.39 kN 截面合格 0.7ftbho=0.7×1.43×200×415=83.083 kNVmax 按构造配筋 sv，min=0.24ft/fyv=0.24×1.43/210=0.163% 选8200 sv=2×50.3/200×200=0.25%0.163% 0.2%4.2 屋盖次梁设计板传来的面荷载： g=6.71×2=13.42 kN/m2 q=0.7×2=1.4 kN/m2p3=（g+q）×lo1/2=(13.42+1.4) ×3.3/2=24.45 kN/m （梯形荷载）次梁自重 0.2×（0.45-0.1）×25×1.2=2.1 kN/m20mm厚次梁粉刷 0.02×（0.45-0.1）×20×1.2=0.17 kN/m小计 p=2.27 kN/m （均布荷载）次梁承重为p3与p的叠加与楼板荷载相差不大，可按楼板次梁配筋 5 楼梯设计图5-1 标准层楼梯平面布置图5.1 标准层楼梯段设计混凝土采用C30，板采用钢筋HPB235，梁纵筋采用HRB335，楼梯间尺寸为6600mm×4500mm，现浇楼梯，踏步尺寸为150mm×300mm，取板厚h=120m