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1、郑州市科技创新办公楼框架结构设计第一部分：设计资料建筑地点：河南省郑州市建筑类型：五层办公楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑总高为19.5m，共5层。各层层高为3.9m。局部突出屋面的塔楼为楼梯间，高3.0m。基本风压：0.45 kN/m2。基本雪压：0.40 kN/m2。抗震设防烈度：7度，考虑抗震设防计算。第二部分：结构设计的一般原则一、结构设计目的：工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。先进合理的设计对于改建、扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、适用、经济、美观的要求。因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋予结构以适当的可靠度
2、，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。二、结构设计的一般原则：为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：符合设计规范；选择合理的结构设计方案；减轻结构自重；采用先进技术。第三部分：结构选型一、结构体系选型：对于一般多层民用建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件，常选用的结构形式有混合结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，而框架剪力墙结构多用于1025层的高层建筑。而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在水平作用下具有较大的延性。此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于
3、满足建筑功能要求。二、框架施工方法：钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满足使用要求。故框架采用现浇施工方法。 三、其它结构选型： 1. 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚120mm。2. 露面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，露面板厚120mm。3. 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。4. 过梁：门窗过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用纵向框架兼做窗过梁。5. 墙基础：因持力层不太深，承载力高，采用自乘墙基大放脚。第四部分：框架结构计算简图及构件尺寸一、简化假定： 建筑物是复杂的空间结构
4、体系，要精确地按照三维空间结构来进行内力和位移分析十分困难。为简化计算，对结构体系引入以下基本假定：（1） 在正常设计、正常施工和正常使用的条件下，结构物在设计基准期内处于弹性工作阶段，其内力和位移均按弹性方法计算；（2） 楼面（或屋面）在自身平面内的刚度无限大，在平面外的刚度很小，可忽略不计。 s为同层内框架柱的总数。二、计算单元：多层框架结构是由纵、横向框架结构组成的空间结构体系，在竖向荷载作用下，各个框架之间的受力影响较小。本设计中取KJ2作为计算单元 ，如图21所示： 图21 结构平面布置图三、计算简图： 现浇多层框架结构设计计算模型是以梁、柱截面几何轴线来确定，并认为框架柱在基础顶面
5、为固接，框架各节点纵、横向均为刚接。一般情况下，取框架梁、柱截面几何轴线之间的距离作为框架的跨度和柱高度。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.1m，二层楼面标高为3.6m，故底层柱高为4.7m。其余各层柱高为楼层高3.0m。由此可绘出框架计算简图，如图22所示：图22 框架结构计算简图四、梁柱截面尺寸及惯性矩：多层框架结构是超静定结构，在计算内力前必须先确定杆件的截面形状、尺寸和惯性矩。1 初估构件截面尺寸及线刚度（1）. 梁截面尺寸 边跨 取h=600mm 取b=250mm 则取边跨截面尺寸为:hb=250mm600mm中跨 考虑刚度因素，取取 则
6、取边跨截面尺寸为:hb=250mm500mm（2）. 柱截面尺寸 底层柱尺寸 按轴压比要求计算，由公式 ： 式中： 轴压比取1.0；轴压比增大系数，本设计取=1.0； F柱的荷载面积； 单位建筑面积上重力荷载值，近似取12-15 kN/m2； n验算截面以上楼层层数。 对于顶层中柱： 如取柱截面为正方形，则其边长为416。 根据以上计算结果，并考虑其他因素，本设计中所有柱子截面尺寸都取500mm500mm。 非计算单元的内梁截面尺寸初估方法如上，计算从略。2. 框架梁、柱线刚度计算 由于现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利因素，边框架梁取，对中框架梁取。（
7、为梁矩形截面惯性矩） 边跨梁： 中跨梁： 柱： 相对线刚度：取。则其余各杆件相对线刚度为: 框架梁、柱的相对线刚度如图23所示，将作为计算节点杆端弯矩分配系数的依据。图23 梁柱相对线刚度图第五部分：荷载计算一、恒载标准值计算：1. 屋面防水层（刚性）：30mm厚C20细石混凝土防水 1.00kN/m2 防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.40kN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆 0.01520 kN/m3=0.30kN/m2找坡层：平均40mm厚水泥焦渣找坡 0.04014 kN/m3=0.56kN/m2保温层：60mm厚1:10水泥膨胀珍珠岩 0.06012 kN/m3=0.72kN/m
8、2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12025 kN/m3=3.00kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01017 kN/m3=0.17 kN/m2合计 6.15kN/m22. 各层楼面（含走廊）水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底） 0.65kN/m2结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12025 kN/m3=3.00kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01017 kN/m3=0.17kN/m2合计 3.82kN/m2 3. 梁自重hb=300mm700mm梁自重： 0.3（0.7-0.12）25 kN/m3=4.35kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆
9、 0.01(0.7-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.25kN/m 合计 4.60kN/m hb=250mm600mm梁自重： 0.25（0.6-0.12）25 kN/m3=3.00kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01(0.6-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.21kN/m 合计 3.21kN/m hb=250mm500mm梁自重： 0.25（0.5-0.12）25 kN/m3=2.38kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01(0.5-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.17kN/m 合计 2.55kN/m 4. 柱自重 hb=500m
10、m500mm柱自重： 0.50.525 kN/m3=6.25kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01(0.5+0.5) 217 kN/m3=0.34kN/m 合计 6.59kN/m 5. 外纵墙自重 标准层纵墙： （3.0-0.6）(8.4-0.5)-1.51.52 0.2418 kN=62.46kN铝合金窗（1.51.5）： 1.51.520.35 kN=1.58kN贴瓷砖外墙面： 3.0(8.4-0.5)-1.51.52 0.5 kN=9.60kN水泥粉刷内墙面： 3.0(8.4-0.5)-1.51.52 0.36 kN=6.91kN 合计 80.55kN 底层纵墙： （4.7-0.6
11、）(8.4-0.5)-1.51.52 0.2418 kN=120.48kN铝合金窗（1.51.5）： 1.51.520.35 kN=1.58kN贴瓷砖外墙面： 3.6(8.4-0.5)-1.51.52 0.5 kN=11.97kN水泥粉刷内墙面： 3.6(8.4-0.5)-1.51.52 0.36 kN=8.62kN 合计 142.65kN6. 内纵墙自重 标准层纵墙： （3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12 0.2418 kN=123.60kN门（hb=0.92.1）： 0.92.120.15 kN=0.57kN粉刷墙面： （3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12 0.362 kN=10.93kN 合计 78.08kN/m 底层纵墙： （4.7-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12 0.2418 kN=123.60kN
