行政办公楼设计.doc

华北水利水电学院学生设计纸
结构计算
1．设计资料
1) 设计标高：室内设计标高±0.000等于绝对标高90.95，室内外高差700。
2) 墙身做法：墙身为加气混凝土砌块墙，用M5混合砂浆砌筑。内粉刷为20厚混合砂浆打底，纸筋灰面层，“803”内墙涂料两度。外墙粉刷为1:3水泥砂浆打底，瓷砖贴面，共厚25。隔墙用100厚轻质隔断。
3) 楼面做法：20厚水泥砂浆找平，硬木地面。走廊、楼梯、卫生间用水磨石面层，采用“V”型轻钢龙骨吊顶。
4) 屋面做法：现浇板上铺膨胀珍珠岩保温层，檐口处厚100，2﹪自檐口向中间找坡，1:2水泥砂浆找平层厚20，两毡三油防水层，撒绿豆砂保护。
5) 门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其他均为木门，铝合金窗。
6) 地质资料：该区地势平坦，地基土以粘性土和粉土为主，建筑场地类别为Ⅱ类。
7) 地震烈度：7度近震，抗震等级为三级。
8) 基本风压：,地面粗糙度属C类。
9) 基本雪压：。
10) 活荷载：屋面活荷载0.5 ，楼面活荷载2.0 ，资料档案室2.5，楼梯走廊2.5 。
2．结构布置及结构及计算简图的确定
结构平面图如右图所示。
结构分为三部分单独进行计算，自左至右分为1、2、3区。1、3区结构一致，故只计算1、2区。
各梁柱尺寸确定如下：
1区纵向各跨梁：取 ，取
横向房间内各跨梁：取,取，边跨取。
次梁取
，取。
走廊梁取300×250
2区6、7轴线之间梁，取。
2区其他主梁取。
次梁同1区。
现浇板厚100，柱子400×400。
1区纵向取1、2、3轴线横向取A、D轴线进行框架分析计算。2区纵向取5、6轴线横向取1/B、C、1/C、D轴线框架计算。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面500，由此确定底层标高5.0，各梁线刚度计算如下：
1区1、4 轴线梁
1区2、3轴线梁
1区A轴线梁及
1区B轴线边跨梁
1区走道梁
底层柱
二、三层柱
顶层柱
3 荷载计算
3.1恒载计算
3.1.1顶层恒载计算
屋面荷载标准值：
20厚1:2水泥砂浆找平
100～226珍珠岩保温层
100厚现浇楼板
“V”型轻龙骨吊顶 0.25
屋面恒载 4.305
梁自重计算：
1区F轴线梁自重
粉刷
1区B、C、D、E轴线梁自重
1、2、3、4轴线梁自重
1、2轴线梁粉刷
2区650×300梁
走廊梁
2区其它梁同1区同型号梁，粉刷只有外粉同上。
次梁自重
梁受板线荷载计算：
双向板1
短边
长边

双向板2
短边
长边

双向板3
短边
长边

双向板4
短边
长边

双向板5
短边
长边

单向板
顶层柱子自重计算：
400×400柱子自重
内粉刷
外粉刷
300×300柱子自重
内粉刷
外粉刷
顶层墙自重计算
300墙自重
200墙自重
100隔墙自重
外墙粉刷
内墙粉刷
玻璃幕墙自重
女儿墙自重
窗洞重量
门洞重量
铝合金窗自重
铝合金门自重
木门自重
恒载代表值 1区 3300kN 2区 1000kN
3.1.2标准层恒载计算
楼面恒载计算
20厚1:2水泥砂浆找平
木质地板 0.4
100厚现浇楼板
“V”型轻龙骨吊顶 0.25
楼面恒载 3.55
走廊卫生间 3.4
梁自重计算：
1区A、F轴线梁自重
粉刷
1区B、C、D、E轴线梁自重
1、2、3、4轴线梁自重
1、2轴线梁粉刷
2区650×300梁
2区其它梁同1区同型号梁，粉刷只有外粉，同上。
走廊梁
次梁自重
梁受板线荷载计算：
双向板1
短边
长边

双向板2
短边
长边

双向板3
短边
长边

双向板4
短边
长边

双向板5
短边
长边

双向板6
短边
长边

单向板
标准层柱子自重计算：
400×400柱子自重
粉刷
外粉刷
300×300柱子自重
粉刷
外粉刷
标准层墙自重计算
300墙自重
200墙自重
100隔墙自重
外墙粉刷
内墙粉刷
玻璃幕墙自重
女儿墙自重
窗洞重量
门洞重量
铝合金窗自重
铝合金门自重
木门自重
底层柱子自重
400×400柱子自重
300×300柱子自重
恒载标准值： 1区 底层 4800 2区 底层 2160
二层 4800 二层 1970
三层 4750 三层 1150
3.2活荷载计算
双向板1
屋顶
短边
长边

普通办公室
短边
长边

档案室
短边
长边

双向板2
屋顶
短边
长边

楼面
短边
长边

双向板3
屋面
短边
长边

楼面
短边
长边

双向板4
屋面
短边
长边

楼面
短边
长边

双向板5
屋面
短边
长边

楼面
短边
长边

双向板6
屋面
短边
长边

楼面
短边
长边

单向板
屋面
楼面
活载重力代表值（近似按照外墙线计算，楼面活载按照2.5计算）
一区： 四层
二、三层
二区： 三、四层
二层
3.3雪荷载计算：
3.4地震荷载计算：
本结构只考虑水平地震力作用，采用底部剪力法计算水平地震力作用。
结构的基本自震周期采用经验公式：
3.4.1 1区地震荷载计算
H=16.8,横向B=36.35，纵向B=12.95。
代入上式横向 纵向。
总重力代表值为： ,

查表得

横向共有6榀框架，由于每榀框架总刚度不同，可先计算每层总地震力，再分配至各框架。因故可以不考虑顶部附加地震作用。每榀框架承受作用力可按下式分配之各层节点处。，计算见表1。
地震力分配1 表 1
层次

1
5
5879
29395
199.12
33.186
2
8.9
5879
52323.1
354.43
59.072
3
12.8
5675.5
72646.4
492.1
82.016
4
16.1
3406.4
54843.04
371.5
74.3
纵向共有4榀框架，每榀框架承受地震剪力为：
，计算见表2
地震力分配2 表 2
层次

1
5
5879
28395
49.779
2
8.9
5879
50543.1
88.607
3
12.8
5675.5
72646.4
123.02
4
16.1
3406.4
54843.04
92.875
3.4.2 2区地震荷载计算
H=16.8,横向B=15.7，纵向B=16.55。
代入上式横向 纵向
总重力代表值为：

查表得

横向框架刚度不等，可以先计算每层总地震力，再分配至各框架。
因故可以不考虑顶部附加地震作用。每榀框架承受作用力可按下式分配之各层节点计算见下表：
地震力分配3 表 3
层次

1
5.0
3068.85
15344.2
113.9
18.983
2
8.9
2561.91
22801.0
169.25
28.209
3
12.8
1584.5
20281.6
150.55
25.092
4
16.1
1105.4
17796.9
132.11
26.421
纵向共有4榀框架，每榀框架所承受地震剪力为:
，分配计算见表4。
4.框架侧移计算
取中间一榀框架进行计算。底层柱4.27，二、三层柱5.47，顶层柱6.46。边跨梁9.65，中跨梁，6.25，E=3.0.
表 4
层次

1
5.0
3068.85
15344.25
28.475
2
8.9
2561.91
22801
42.313
3
12.8
1584.5
20281.6
37.637
4
16.1
1105.4
17796.94
33.027
框架侧移计算用D值法，按下式进行计算：，。计算结果见表5
框架侧移计算 表 5

（mm）

2.257813
0.647706
0.397951
15.32
371.5
9.247008
551
3.726563
0.738063
0.453466
1.762195
0.468395
0.60605
16.47
863.6
7.394166
527
2.908537
0.592547
0.766687
1.762195
0.468395
0.60605
16.47
1218.03
5.242565
744
2.908537
0.592547
0.766687
1.489691
0.426883
0.771448
19.50
1417.15
1.859681
1774
2.458763
0.551445
1.178847
总侧移
23.74342
737
层间位移和总侧移均满足要求。
5.内力计算
内力计算也取典型的一跨进行计算。
5.1恒载作用下内力计算
恒载作用下的内力采用分层法。计算简图见左图。由于荷载对称，可以取一半结构进行计算。
5.1.1各层节点荷载计算，荷载图见下页。
A柱：
次梁荷载
顶层：（6.314×2+1.5）×5.4
=76.292
三层：（2.12+2.66）×5.05+
(5.207×2+1.5)×5.4=86.455
一、二层：（3.705+3.06）×5.05+（5.207×2+1.5）×5.4=98.5
主梁荷载
顶层：（2.55+0.63）×6.85+(0.3+3.75)×7.2+4.84×7.2=86.476
三层： (7.14+2.52)×6.85-5.175×2.1+0.525×2.1+（0.3+3.75）×7.2+
3.944×7.2=105.16
一、二层：(8.67+3.06)×6.85-5.175×2.1+0.525×2.1+（0.3+3.75）×7.2+3.944×7.2=127.46
A柱节点荷载
顶层:76.292+86.476+2.25
=165.018
三层： 86.455+105.16+9=200.615
二层 98.5+127.46+9=234.96
B柱
主梁荷载
顶层：（3.875+4.483+3.75）×7.2
=89.77
三层：（3.994+3.06+3.75）×7.2+（7.14+2.12）×5.85-5.8355×0.9
+042×0.9=134.05
一、 二层：（3.994+3.06+3.75）×7.2+（8.67+2.64）×5.85-5.8355
×0.9+042×0.9=139.08
B柱节点荷载
顶层： 76.292+89.77=166.062
三层86.455+134.05+8.6=229.105
一二层98.5+139.08+10.6=244.18
5.1.2顶层梁恒载计算
顶层梁受板传递的梯形力。转化为均布力计算，梁自重为均布力。

固端弯矩为

5.1.3三层梁恒载计算
三层梁受板传递的梯形均布力。转化为均布力，梁自重为均布力。

固端弯矩为

5.1.4一、二层梁恒载计算
一、二层梁受板传递的梯形均布力。转化为均布力，梁自重为均布力。

固端弯矩为

5.1.5弯矩分配。计算见下：
a.顶层弯矩分配计算
A下
AB
1/2
BA
B下
BC
-1
CB
0.4013
0.5987

0.5014
0.3361
0.1625

-36.76

36.76

-2.7

1.35
14.751
22.009

11.004

-11.3

-22.6
-15.15
-7.321

7.3215
4.534
6.7646

3.3823

-0.848

-1.696
-1.137
-0.55

0.5495
0.3403
0.5077

0.2539

-0.127
-0.085
-0.041

0.0412
19.626
-19.63

26.98
-16.37
-10.61

9.2622
b.三层弯矩分配计算
A下
A上
AB
1/2
BA
B下
B上
BC
-1
CB

-48.1

48.099

-2.7

1.35
0.2535
0.2996
0.4469

0.3904
0.2214
0.2617
0.1265

12.192
14.409
21.498

10.749

-10.96

-21.92
-12.43
-14.69
-7.102

7.1024
2.7783
3.2834
4.8987

2.4494

-0.478

-0.956
-0.542
-0.641
-0.31

0.3098
0.1212
0.1432
0.2137

0.1069

-0.021

-0.042
-0.024
-0.028
-0.014

0.0135
0.0053
0.0062
0.0093

15.097
17.842
-32.94

38.485
-13
-15.36
-10.13

8.7757
c.二层弯矩分配计算
A下
A上
AB
1/2
BA
B下
B上
BC
-1
CB

-51.84

51.842

-2.7

1.35
0.2657
0.2657
0.4685

0.4068
0.2307
0.2307
0.1318

13.776
13.776
24.29

12.145

-12.47

-24.93
-14.14
-14.14
-8.078

8.0776
3.3124
3.3124
5.8406

2.9203

-0.594

-1.188
-0.674
-0.674
-0.385

0.3849
0.1578
0.1578
0.2783

0.1392

-0.028

-0.057
-0.032
-0.032
-0.018

0.0183
0.0075
0.0075
0.0133

17.254
17.254
-34.51

40.871
-14.85
-14.85
-11.18

9.8309
d.一层弯矩分配计算
A下
A上
AB
1/2
BA
B下
B上
BC
-1
CB

-51.84

51.842

-2.7

1.35
0.2535
0.2996
0.4469

0.3904
0.2617
0.2214
0.1265

13.141
15.53
23.171

11.585

-11.85

-23.71
-15.89
-13.45
-7.682

7.6816
3.0049
3.5512
5.2983

2.6491

-0.517

-1.034
-0.693
-0.587
-0.335

0.3351
0.1311
0.1549
0.2311

0.1156

-0.023

-0.045
-0.03
-0.026
-0.015

0.0146
0.0057
0.0068
0.0101

16.283
19.243
-35.53

41.404
-16.61
-14.06
-10.73

9.3813
5.1.6对各层弯矩进行组合，并重新分配。最终弯矩见表6。
恒载作用下弯矩重分配 表 6
层数
A下
A上
AB
BA
B下
B上
BC
CB
顶层
22.492
——
-22.49
28.402
-18.99
——
-9.407
8.0569
三层
17.081
19.932
-37.01
40.523
-14.91
-17.23
-8.39
7.0395
二层
19.994
18.612
-38.61
42.618
-16.7
-16.35
-9.565
8.2153
一层
14.516
22.907
-37.42
42.387
-14.91
-17.57
-9.908
8.5584
5.1.7跨中弯矩计算
跨中弯矩取荷载实际分布进行计算再叠加上梁端弯矩，，列表计算见表7。

恒载作用下跨中弯矩计算 表 7
层次

顶层
15.5
2.5
-22.49
28.402
58.004
2.5
-9.41
8.395
三层
12.8
9.4
-37.01
40.523
75.3225
2.5
-8.39
7.378
二层
12.8
10.92
-38.61
42.618
80.6154
2.5
-9.57
8.553
一层
12.8
10.92
-37.42
42.387
80.1359
2.5
-9.91
8.896
5.1.8剪力计算
梁柱剪力取隔离梁柱按照受力平衡进行计算，。计算见表8：
恒载作用下剪力计算 表 8
层次

顶层
15.128
2.5
-22.49
28.402
41.94041
39.75079
2.25
三层
19.794
2.5
-37.01
40.523
54.09436
52.79324
2.25
二层
21.334
2.5
-38.61
42.618
58.34402
56.85958
2.25
一层
21.334
2.5
-37.42
42.387
58.52161
56.68199
2.25
5.1.9柱轴力计算
柱轴力取柱节点由受力平衡进行计算，。列表计算见表9。
恒载作用下柱轴力计算 表 9
层次

A柱节点荷载
B柱节点荷载
A柱轴力
B柱轴力
顶层
41.94041
39.75079
2.25
165
166
206.9404
208.0008
三层
54.09436
52.79324
2.25
200.6
229.1
461.6348
492.144
二层
58.34402
56.85958
2.25
235
244.2
754.9788
795.4536
一层
58.52161
56.68199
2.25
235
244.2
1048.5
1098.586
5.2 活荷载计算：
活荷载计算同样采用分层法，计算简图同上。同样取一半结构计算，由于中间跨无活载，故活载可取满布计算，荷载分布图见右。
5.2.1 活载作用下节点荷载计算。
5.2.1.1 A柱节点荷载计算。
次梁荷载：
顶层：
一至三层：

主梁荷载：

顶层：
一至三层：

A柱节点荷载：顶层：7.912+8.1072=16.02
一至三层：35.646+36.4536
=73.0996
5.2.1.2 B柱节点荷载计算。
主梁荷载： 顶层：
一至三层：
B柱节点荷载: 顶层：7.927+11.3472=19.2742
一至三层：35.646+52.6535=88.2995
5.2.2固端弯矩计算 顶层：
一至三层：
5.2.3 活载作用下弯矩分配
a.顶层弯矩分配计算
A下
AB
1/2
BA
B下
BC
-1
CB
0.4013
0.5987

0.5014
0.3361
0.1625

-3.567

3.567

0

0
1.4314
2.1356

1.0678

-1.162

-2.324
-1.558
-0.753

0.753
0.4663
0.6957

0.3479

-0.087

-0.174
-0.117
-0.057

0.0565
0.035
0.0522

0.0261

-0.013
-0.009
-0.004

0.0042
1.9327
-1.933

2.4972
-1.683
-0.814

0.8138

b.三层弯矩分配计算

A下
A上
AB
1/2
BA
B下
B上
BC
-1
CB

-16.04

16.04

0

0
0.2535
0.2996
0.4469

0.3904
0.2214
0.2617
0.1265

4.0658
4.8051
7.1691

3.5845

-3.831

-7.662
-4.345
-5.135
-2.482

2.4824
0.971
1.1476
1.7122

0.8561

-0.167

-0.334
-0.19
-0.224
-0.108

0.1083
0.0424
0.0501
0.0747

0.0373

-0.007

-0.015
-0.008
-0.01
-0.005

0.0047
0.0018
0.0022
0.0033

5.0811
6.0049
-11.09

12.507
-4.543
-5.369