南阳高层办公楼计算书.doc

目 录1 前言 23页2 建筑部分 46页2.1 概述 4页2.2 建筑体型选择与平面布置 45页2.3 立面、剖面设计 56页2.4 垂直交通设计 6页2.5 防火设计 6页3 上部结构部分 755页3.1 设计依据及要求7页3.2 原始地质资料 79页3.3 工程概况 10页3.4 截面尺寸估算 1113页3.5 荷载汇集 1315页3.6 横向（纵向）地震作用计算 1528页 3.7 水平风荷载计算 2831页3.8 在重力荷载作用下的框架内力计算 3146页3.9 内力组合 4749页3.10 构件截面设计 4955页3.11 楼梯设计 5560页3.12 剪力墙的计算 6065页3.13 手算与电算对比表 6671页4 基础部分7276页4.1 构造要求72页4.2 基础内力计算及配筋6276页5参考文献 77页6附件1.前 言高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。随着经济的腾飞，城市人口集中，用地紧张，以及商业竞争的激烈化、城市日益国际化，使相当多的办公楼、旅馆、医院、学校等建筑向高层发展。为了在市区内使高等学校有立足之地，我在各位指导老师的帮助下设计了一幢高层培训中心。它集办公、教学、住宿于一体，指导思想明确，设计方案符合实际要求，建成后能马上投入使用，解决学校教学、办公、住宿的困难。在此方案的设计中我很荣幸得到了谈老师和尹老师的关心和帮助，并给予我热心的指导，在此我向各位老师表示由衷的感谢。由于我是初学者，这套设计会有很多不足，敬请各位老师多加指教。谢谢 学生： 2007年9月19日 2.建筑部分2.1概述高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的，由于西方某些国家工业革命的兴起和发展，农业人口大量涌入城市，为了解决人们对居住、办公、商业、教学用房的需要，早在上一个世纪初便建立了大量的多层建筑，但最初由于受到垂直运输机械的限制，房屋还不能建得太高。直到1875年第一部载人电梯的制造成功，高层建筑才开始大量涌现出来。所以说，高层建筑是商业化、工业化、城市化的结果，而科学技术的发展，轻质高强材料的出现，以及电气化、机械化在建筑中的应用，又为高层建筑的发展提供了物质条件，高层建筑从其完全型的体量和引人注目的外观，使整个城市变得更加生机勃勃。现代世界信息交换和传递大量集中，人与人之间的联系日益密切，为了争取城市繁华地带，在有限的土地上容纳大量的教学活动场所，教学建筑不得不向高空发展。高层建筑与其他少层建筑相比，只有节省用地、节约市政工程费用，减少拆迁费用等一系列优点；同时，高层的发展还有助于建筑工业化的发展，为了充分发挥高等学校人才和设备优势，为国家和地方常年培养专业人才，拟在哈尔滨某高校校区兴建一培训中心。培训中心是现代化建筑教学的一个主要形式，它自身容教学、管理、住宿三位一体，形成一套系统建筑管理体系，满足了学习人员，特别是外地学员对学习和生活的需要。现代高层建筑不断地采用新型结构体系和新技术、新工艺、新材料，满足了教学建筑向更高尺度发展的可能性。2.2建筑体型选择与平面布置2.2.1设计原则 建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。高层建筑体型还常常是街道、广场或城市某一个区域的构成中心。鉴于此，高层建筑体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。2.2.2建筑造型根据设计原则，本设计采用“”字型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。2.2.3平面布置本设计在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。2.3立面、剖面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一，相邻立面的连接与协调，然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排，最后对入口、门廊等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比，是使建筑立面高于表现力的重要设计手法，在建筑立面上，相同构件或门窗作有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。在本设计中，地下室、1层、2层的层高均为4.2m，标准层层高为3.6m。电梯布置在建筑物中部偏左一点，楼梯布置在建筑长方向的1/4、3/4处，东边的楼梯间和电梯间出屋面。2.4垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是电梯，对电梯的选用及其在建筑物中的合理布置，将使高层建筑的使用更加合理，同时还能提高工作效率。本设计中电梯布置在建筑平面的中部。除了设置两部电梯外，还设置了两个楼梯间于建筑物长方向的1/4、3/4处。这样的布置可使建筑物内任意点至楼、电梯出口的距离均不大于30m，满足高层建筑的防火要求。2.5防火设计2.6.1耐火等级本工程属二类建筑（1018层普通住宅和高度不超过50m的公共建筑），其耐火等级不能低于二级。2.6.2防火设计要点2.6.2.1总平面布局中的消防问题2.6.2.1.1选址应在交通便捷处，根据城市规划确定的场地位置应有方便的道路通过，要求既靠近干道，便于高层建筑中人群的集散，又便于消防时交通组织和疏散。2.6.2.2应设环形车道，高层建筑周围应设宽度不小于3.5m的环形车道，可以部分利用交通道路，以便消防车能靠近高层主体，能在消防时有足够的流线。2.6.3疏散设计疏散设计的原则是路线简单明了，便于人们在紧急时进行判断，同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。2.6.3.1疏散所需时间从火灾现场退出的时间不应超过2分30秒为宜。通道宽度：按通过人数每100人不少于1m计算。2.6.3.2疏散楼、电梯的位置疏散楼梯是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径，其位置应首先符合安全疏散距离的规定，也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向。本设计中楼梯设置于建筑的两端，可双向疏散。2.6.4疏散楼梯间的防火防烟设计疏散楼梯若只防火不排烟，遇烟气袭人，容易使人窒息。疏散楼梯避难前室是疏散路线中从水平到竖向的交通枢纽，可缓冲人们的混乱聚集，疏散楼梯的排烟设施要布置于此，其面积不应小于6m2，如与消防电梯合用则不应小于10 m2。3.结构部分、3.1 设计依据及要求3.1.1 设计依据1.1.1 本工程合理使用年限为50年，1.1.2 参考文献建筑结构荷载规范 （GB 500092001）建筑抗震设计规范 （GB 500112001）砌体结构设计规范 （GB500032001）混凝土结构设计规范 （GB500102002）建筑地基基础设计规范 （GB 500072002）高层建筑混凝土结构设计技术规程3.1.2 设计要求2.1.2.1 能选择合理的结构型式、结构体系和进行结构布置，掌握框架（框剪）结构的基本设计方法（计算模型、计算方法、结构构造等）； 2.1.2.2 掌握钢筋混凝土结构构件的截面设计方法、基本构造要求及抗震设计要求；3.2设计原始数据3.2.1工程地质条件及主要设计参数3.2.1.1 抗震设防烈度：7度（0.1g,第一组）3.2.1.2南阳地区基本风压：0.35 kN/m2，冬季主导风向：北偏东风，夏季：东南风；C类粗糙度。3.2.1.3南阳地区基本雪荷载标准值：0.45kNm2。3.2.1.4地质条件：根据某地质勘探部门提供的工程地质勘察报告，该勘察报告主要内容有：（1）地层结构及地层评述。自然地面以下土层依次为： 第一层 素填土层：底部埋深为0.70-2.30m； 第二层 粉土层：底部埋深为2.50-4.00m，承载力特征值fak=150KPa； 第三层 细砂层：底部埋深为4.50-5.20m，承载力特征值fak=150KPa； 第四层 中砂层：底部埋深为5.50-7.30m，承载力特征值fak=170KPa； 第五层 粗砂层：底部埋深为7.30-9.80m，承载力特征值fak=180KPa； 第六层 含砾粗砂层：底部埋深为17.00-18.40m，承载力特征值fak=200KPa； 第七层 含卵砾砂层：底部埋深为25.80-27.00m，承载力特征值fak=240KPa； 第八层 粉质粘土：底部埋深为35.00-38.60m，承载力特征值fak=250KPa； 第九层 含卵砾砂层：底部未揭穿，最大揭露厚度13.0m。（2）水文地质条件 地下水埋深13.3-16.4m,本场区地下水对混凝土结构中钢筋无腐蚀性。 场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为II类，地震烈度7度时不会产生地震液化。（3）勘察结论与建议本工程采用柱下梁式筏板基础，地基采用天然地基，持力层为细砂层，持力层地基承载力标准值为150KPa。 本工程室内地坪0.000,室外地坪- 0.9m。3.2.2 主要建筑做法及荷载值本楼主要为办公用房。建筑做法可参照通用建筑标准设计建筑配件图集。3.2.2.1.屋面：按上人屋面设计，活荷载标准值取 2.0kNm2；采用卷材防水屋面，做法可选用图集，自重标准值 2.88kNm2；3.2.2.2楼面：活荷载标准值按办公楼取2.5kNm2，组合值系数c=07，频遇值系数f=0.6，准永久值系数 p=0.5；房间为木地面，大厅及楼梯间及走道为大理石面层，自重标准值 0.65kNm2；3.2.2.3吊顶：铝合金龙骨吊顶，自重标准值取 015kNm2；3.2.2.4墙体：采用加气混砌筑，自重标准值取5.0kNm2，内墙面采用普通抹灰、自重标准值可取 0.4kNm2，外墙面装修采用外墙涂料，自重标准值可取 0.5kNm2；3.2.2.5门窗采用塑钢门窗，自重标准值可取03kNm2；3.2.2.6屋面采用有组织排水、檐口做法考虑上人屋面要求；3.2.2.7根据防火人流疏散要求设置楼梯，根据防火考虑消防做法。3.2.3 主要结构做法 根据毕业设计要求，采用全现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，楼面及屋面板采用现浇连续单向板或双向板，基础采用筏板基础，该地区地震设防烈度7度，框架抗震等级为二级。3.2.4 主要材料2.2.4.1混凝土强度等级基础垫层 C10基础梁 C35基础板 C35框架柱 一五层 C40 二十层 C35框架梁 一五层 C40 二十层 C35楼面板 C30剪力墙 C303.2.4.2.钢筋柱 HRB335梁 HRB335板 HPB235箍筋 HPB235其他均为 HRB3353.2.4.3围护结构及内隔墙 均采用加气混凝土砌块3.3工程概况本工程共11层（包括一层地下室）。-1层、1层、2层高为4.2m， 310层层高为3.6 m，局部楼梯间出屋面部分层高为3.6 m，建筑总高为41.4 m（不包括出屋面部分）。三进深分别为6.6 m、2.4 m、6.6 m。总宽15.6 m（局部突出1.5 m不在总宽之内）。纵向柱距分别为7.2、3.6、7.2、10.8、7.2、3.6、7.2 m，共7个柱距，总长46.8 m。本工程结构方案经过分析比较，采用框架剪力墙结构体系，因为建筑物上部结构荷载对称，平面布局简单，受力比较均匀，；采用框架剪力墙结构体系的优点可以使结构布置灵活，使用方便，切抗震能力较好。本工程建于6度抗震设防区类场地土。根据规范查得，框架的抗震等级为三级。本工程框架材料选用如下：-15层柱、梁采用C40混凝土；610层柱、梁采用C30混凝土；结构柱网布置见（图-1）。3.4截面尺寸估算3.4.1梁板截面尺寸估算框架梁截面高度h，按梁跨度的1/81/14确定，则纵向跨度为7200mm梁高72001/14=51472001/8=900mm，取600mm根据梁宽为梁高的1/31/2取梁宽b=250mm跨度为3600mm梁高36001/1436001/8=257450mm取450mm梁宽取b=250mm跨度为10800mm梁高108001/14108001/8=7711450mm取850mm梁宽取b=350mm横向跨度为6600mm梁高66001/1466001/8=471825mm取550mm梁宽取250mm跨度为2400mm梁高24001/1424001/8=171300mm取350mm（考虑整体刚度均匀）梁宽250mm次梁按1/181/12计算纵向次梁跨度为7200mm梁高72001/1872001/12=400600mm取500mm梁宽250mm纵向次梁跨度为3600mm 梁高36001/1836001/12=200300mm取350mm梁宽250mm根据最小主梁梁高hl/15；次梁梁高hl/25横向次梁跨度6600mm梁高66001/1266001/18=366550mm取500mm梁宽250mm横向次梁跨度2400mm 梁高24001/1224001/18=133200mm取350mm梁宽250mm板，lx/ly=6600/36001.92,按双向板设计；根据双向板hl/45l/5080240mm取板厚100mm3.4.2柱截面尺寸估算 根据柱支撑的楼板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积，估算柱截面时，楼层荷载按1114KN/m2计，为简化计算，本工程边柱、中柱均按13KN/m2计，。柱轴压比控制值N查规范得N=0.9。其中N=N/ACfC Ac=Nc/0.9fc Nc=RgaswNs-1层中柱（Rg=1.2、a =1.1、w =13 KN/m2 、Ns=11、fc=19.1 N/mm2）、轴相交的柱：Ac=（10.8/27.2/2）（6.6/22.4/2）1.21.11311/0.919.1103=0.4447 m2 Ac=a2 a0.667 m2 该柱取700700、轴相交的柱：Ac=（7.2/23.6/2）（6.6/22.4/2）1.21.11311/0.919.1103=0.2668 m2Ac=a2 a0。516 m2 该柱取550550、轴相交的柱：Ac=（10.8/27.2/2）1.21.11311/0.919.1103=0.261 m2Ac=a2 a0。510 m2 该柱取5505506层、轴相交的柱Ac=（10.8/27.2/2）（6.6/22.4/2）1.21.1135/0.914.3103=0.27 m2Ac=a2 a0。519 m2 该柱取700700各柱的轴力虽然不同，但为了施工方便和美观，往往对柱截面进行合并归类。本工程将柱截面归并。、轴相交的柱截面尺寸为700700，其余各柱均为550550柱高度：地上部分每层柱高均等于该层层高，地下部分柱高h=4.2+0.1=3.7m。3.4.3剪力墙的布置 剪力墙的布置要求：均匀、对称、周边的原则。根据框剪结构地层剪力墙截面积与楼面面积比（2度类场地）AW/Af=23的要求布置面积为：AW =（11.5）AF =11.5）583.2=（5.838.748）现取剪力墙的厚度与墙同厚为250，则需剪力的长度为：（23.3234.99）m,剪力墙的布置见结构平面布置图。3.5荷载汇集3.5 .1屋面荷载（选用图集）合成高分子卷材和涂膜防水屋面 2.44 KN/m2100厚钢筋混凝土板 2.5 KN/m2顶棚（混合砂浆） 0.241 KN/m2 5.23 KN/m23.5.2楼面荷载大理石楼面 1.16 KN/m2100厚钢筋混凝土板 2.5 KN/m2顶棚（混合砂浆） 0.24 KN/m2 3.9 KN/m23.5.3可变荷载上人均布荷载标准值 2.0 KN/m2楼面活荷载 2.0 KN/m2雪荷载 0.45 KN/m2 2.45 KN/m23.5.4梁自重主梁纵向框架梁、l=7200mm 截面尺寸250600mm 荷载效应分项系数1.20 根数16根/层0.250.61.251.2=4.5 KN/m Gi =4.57.216=518.4 KNL=10.8m 截面尺寸350850mm 4根/层 0.350.85251.2=8.925 KN/m2 Gi =385.56KNL=3600m 、 截面尺寸250450mm 8根/层 0.250.45251.2=3.375KN/mGi =97.6KN 横向框架梁AB、CDl=6600mm 截面尺寸250550mm 16根/层 0.250.55251.2=4.125KN/m Gi =435.6KN L=2400mm BC 截面尺寸250300mm 8根/层 0.250.3251.2=2.25KN/m Gi =43.2KN次梁 纵向次梁 3600mm 、截面尺寸250300mm 4根/层 0.250.3251.2=2.25KN/m Gi =32.4KN 横向次梁l=6600mm AB、CD 截面尺寸250500mm 12根/层 0.250.5251.2=3.75KN/m Gi =297KN L=2400mm BC 截面尺寸250300mm 6根/层 0.250.3251.2=2.25KN/m Gi =32.4KN每层梁总重力荷载代表值518.4+385.56+97.6+435.6+43.2+32.4+297+32.4=1842.16Km3.5.5 柱自重截面尺寸700700mm 4根/层0.70.7251.2=14.7 KN/m截面尺寸550550mm 32根/层0.550.55251.2=9.075 KN/m构造柱 截面尺寸250250mm 24根/层0.250.25251.2=1.875 KN/m-1层 Gi =（14.749.075321.87524）（4.20.1）=1695.06KN12层 Gi =（14.749.075321.87524）（4.2）=1655.64KN310层 Gi =（394.23.6）=1419.12KN3.5.6 内外墙 0.2511.80.0420=3.75KN/ m2 Gi =3.75（46.8415.612）3.6=5054.4 KNGi =3.75（46.8415.612）4.2=5896.8 KN3.5.7 整栋房屋集中于楼盖及屋盖出的重力荷载代表值Gi =恒0.5活0.5雪G10 =（46.80.25）（15.60.25）（0.52.00.50.455.23）=4813.17KNG9 =（46.80.25）（15.60.25）（3.90.52.0）1842.161419.125054.4=11969.82KNG3 = G4 = G5 = G6 = G7 = G8 = G9 =11969.82KNG1 = G2 =3654.131842.161655.645896.8=13048.73KNG-1 =3654.131842.161695.065896.8=13088.15KN总重力荷载代表值GE =4813.1711969.82713048.73213088.15=127787.5KN等效总重力荷载Geq=0.85 GE=108619.392 KN3.6横向（纵向）地震作用计算计算梁的线刚度时，考虑到现浇板的作用，一边有楼板的梁截面惯性矩取i=1.5i0，两边有楼板的梁截面惯性矩取i=2i0，i0为按矩形截面计算的梁截面惯性矩。线刚度计算公式i=EI/lD值为使柱上下端产生单位相对位移所需施加的水平力，计算公式为：D=C（12 ic/h2）3.6.1横梁线刚度Lb（m）截面（m）砼等级Ec（KN/m2）I0=bh3/12（m4）Ib=2I0ib=EcIb/Lb（KN.m）AB跨3.250.250.55C3030.01063.510-37.010-336521.70C4032.510639565.26.350.250.5C3030.01062.610-35.210-324567.00C4032.510626614.2BC跨2.150.250.3C3030.01060.5610-31.1210-315628.0C4032.510616930.23.6.2 A柱线刚度及刚度 层数截面bhc层高h砼E惯性矩Ic=b4/12ic=EcIc/hK=ib/ ic（底层）K=2ib/ 2ic（一般层）a=a5K/ K（底层）a= K/ K2（一般层）D=a ic12/h27100.550.553.630.01067.610-363333.30.4320.177610414.80.70.720.010-3166666.70.14880.06921067960.550.553.630.01067.610-363333.30.45050.183810778.40.70.720.010-3166666.70.1550.071911095.7350.550.553.632.51067.610-368611.10.43250.177611295.40.70.720.010-3180555.60.1640.075812672.3120.550.554.232.51067.610-358809.50.50460.20158061.30.70.720.010-3154761.90.17360.07998411.9-10.550.554.332.51067.610-357441.90.51660.40415061.00.70.720.010-3151162.80.17780.311230530.13.6.3 B柱线刚度及刚度层数截面bhc层高h砼E惯性矩Ic=b4/12ic=EcIc/hK=ib/ ic（底层）K=2ib/ 2ic（一般层）a=a5K/ K（底层）a= K/ K2（一般层）D=a ic12/h27100.550.553.630.01067.610-363333.30.61760.235713833.60.70.720.010-3166666.70.2190.09915277.860.550.553.630.01067.610-363333.30.64330.243414273.40.70.720.010-3166666.70.22830.102515817.4350.550.553.632.51067.610-368611.10.61760.235914986.40.70.720.010-3180555.60.2190.098716500.8120.550.554.232.51067.610-358809.50.72050.0264810593.70.70.720.010-3154761.90.25570.113411938.8-10.550.554.332.51067.610-357441.90.73760.452116854.20.70.720.010-3151162.80.26180.336833041.63.6.4 因结构对称，故A柱线刚度及刚度同D柱线刚度及刚度 B柱线刚度及刚度同C柱线刚度及刚度3.6.5 D值层数ZAZBZCZDD（KN/m）10610414.8210679=83846.8613833.6215277.8=113557.2113557.283846.8394808983846.8113557.2113557.283846.8394808883846.8113557.2113557.283846.8394808783846.8113557.2113557.283846.83948086610778.4211095.7=86861.8614273.4215817.9=117276.2117276.286861.84082765611295.4212672.3=93117614986.4216500.8=122920122920931174320744931171229201229209311743207439311712292012292093117432074268061.328411.9=65191.6610593.7211938.8=87439.887439.865191.6305262.8165191.687439.887439.865191.6305262.8-1615061230530.1=151426.2616854.2233041.6=167208.4167208.4151426.2637269.23.6.6 自振周期计算周期T1的假想顶点位移层数Gi（KN）Gi（KN）D（KN/m）UiUi=Gi/D（m）Ui（m）104813.174813.173948080.01221.801911969.8216782.993948080.04251.789811969.8228752.813948080.07281.746711969.8240722.633948080.10311.674611969.8252692.454082760.12911.571511969.8264662.274320740.14971.441411969.8276632.094320740.17741.292311969.8288601.914320740.20511.114213048.73101650.64305262.80.33300.909113048.73114699.37305262.80.37570.576-113088.15127787.52637269.20.20050.201假想位移1.801m自振周期计算公式 T=1.70T T取0.7T=1.700.7=1.597S3.6.7质点i水平地震作用计算（底部剪力法）a1=（Tg/T1）0.4 amax=（0.4/1.597）0.9 0.08=0.02结构弹性总水平地震作用（底部剪力标准值）GE=127787.52 KNGeq=0.85 GE=108619.392 KNFeq=a1 Geq=0.02108619.392=2172.4 KN3.6.8质点i水平地震作用标准值层数hiHiGiGi Hi Fi=FEK（KN）（KN）103.641.44813.17199265.240.074155.109155.10993.637.811969.82452459.1960.1621352.146507.25583.634.211969.82409367.8440.1467318.691825.94673.630.611969.82366276.4920.1313285.2361111.18263.62711969.82323185.140.1158251.5641362.74653.623.411969.82280093.7880.1004218.1091580.85543.619.811969.82237001.4360.0849184.4371765.29233.616.211969.82193911.0840.0695150.9821916.27424.212.613048.73164413.9980.0589127.9542044.22814.28.413048.73109609.3320.039385.3752129.603-14.24.213088.1554970.230.019742.7962172.39941.4127787.522790554.7812172.43.6.9 变形验算层数层高hi（m）总高Hi（m）Fj（KN）D（KN/m）层间位移Uj=