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混 凝 土 框 架 结 构 设 计

2014 年 06 月 05 日

第一章 结构选型与布置

1.1工程地质资料及已知条件

题目：江苏省南京市某科技园E区4号办公楼设计

根据建筑方案图，本工程结构为四层钢筋混凝土框架，建筑面积约2600m²，建筑平面长宽约43.2m×15m，底层层高4.0m，其它层3.6m，室内外高差0.45m。结构形式为3跨框架结构。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年；建筑场地类别为Ⅰ类，地基基础设计等级为丙级。建筑一层平面图、正立面图、左立面图及剖面图分别见图1-1、1-2、1-3、1-4，结构标准层平面及剖面简图如图1-5、1-6所示，其它条件如下：

1.气象资料

（1）基本风压值： W₀ = 0.40 KN/m²

（2）基本雪压值： S₀ = 0.65 KN/m²

2.工程地质资料

拟建场地内地势平坦，场地平整后绝对高程为25.4m，室内设计标高相当于绝对标高26.0m，地下水位在绝对标高24.5m以下，对混凝土无侵蚀性。地层结构及各层物理力学性能如下：

I层约0.4m厚：杂填土，杂色，松散，可塑，夹较多的碎砖石

II层约1.3m厚：粉质粘土，砖红色，软塑，较均匀，但物理力学性质较差，fk=120kPa

III层约4.7～8m厚：细砂，黄色，中密～密实，饱和，fk=260kPa

IV层约2.1m厚：粉质粘土，黄褐色，可塑，饱和，较均匀，fk=210kPa

V层约5.2m厚：细砂，黄色，密实，饱和，场地内分布均匀，且物理力学性质较好，fk=260kPa

VI层3.6m厚：细砂～中砂，灰黄～灰色，中密～密实，饱和，fk=270kPa

VII层2.5m厚：粘土，灰绿～灰褐色，可塑，丰富的高岭土，fk=280kPa

VIII层未钻透：粘土，黄褐色～黄色，硬塑，高岭土，fk=320kPa

3.抗震设防烈度：七度，(基本地震加速度为 0.10 g)，设计地震分组为第一组。（假定场地覆盖层厚度大于9 m，小于80 m。）

4.荷载资料

（1）办公楼楼面活载，查《建筑结构荷载规范》(GB 50009–2001)，确定楼面活载标准值为2 KN/m²，办公楼走廊、楼梯楼面活载标准值为2.5KN/m²；

（2）不上人屋面：活载标准值为0.7 KN/m²；

（3）屋面构造：

防水层（柔性）：三毡四油铺小石子

找平层：15mm厚水泥砂浆

找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平

保温层：80mm厚矿渣水泥

结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板

抹灰层：10mm厚混合砂浆

（4）楼面构造：

水泥楼面：10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12厚纸筋石灰粉平顶；

（5）围护墙：

围护墙采用200厚混凝土空心小砌块(容重2.36 KN/m²），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷 (容重3.6 KN/m²) ，每开间采用3300×2100（b×h）通长塑钢窗。

本工程采用全现浇框架结构，由于开间较小，双向板的跨度超过经济跨度不多，同时考虑使用要求，在楼面不设次梁。

第二章 确定计算简图

2.1确定计算简图

本工程横向框架计算单元取图1-5中斜线部分所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查《抗震规范》可判断该场地为Ⅰ类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第三层细砂土层上，基底标高为设计相对标高–2.10 m（图8-5）。柱子的高度底层为：h₁ = 4.0 2.1–0.5 = 5.6 m（初步假设基础高度0.5 m），二～四层柱高为h₂～h₄ = 3.6 m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l = 6300、2400、6300。计算简图见图2-1。

2.2梁、柱截面尺寸

1. 框架柱：

框架结构，高度≤24m,抗震设防烈度为7度，所以抗震等级为3级，轴压比限值为0.85。

预估荷载：恒荷载（包括楼盖、墙体等）标准值可按10~13KN/m²估算。由于无横断墙，取恒荷载标准值为10KN/m²，活荷载标准值为4KN/m²。

估算柱的轴向力：以中柱为例，中柱负荷面积为，则中柱柱底承受的轴向力标准和设计值为

估算柱的截面尺寸：

取b×h=400mm×400mm,实际Ac=16000mm²

同理，对于边柱，柱截面尺寸也统一取400mm×400mm

1. 梁：横向框架梁

AB跨、CD跨：

,取；，取。

BC跨：

，为方便施工，取250mm×400mm。

纵向连系梁：同理，，为方便施工，取为250mm×500mm。

图 2-1 计算简图

2.3材料强度等级

混凝土：均采用C30级

受力钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。

2.4荷载计算

本工程系纵横向框架混合承重方案（现浇楼盖），开间以4.7米为主，为方便框架计算，将有几个略小于4.7米的开间视为4.7米，如此可以将⑨轴线横向框架视为计算分析对象。

1.屋面横梁竖向线荷载标准值

a）恒载作用下结构计算简图 b）活载作用下结构计算简图

图 2-2 计算简图

（1）恒载（图2-2a）

屋面恒载标准值：

防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.4KN/m²

找平层：15厚水泥砂浆 0.015×20=0.3KN/m²

找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04×14=0.56KN/m²

保温层：80厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16KN/m²

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.0KN/m²

抹灰层：10厚混合砂浆 0.01×17=0.17KN/m²

屋面恒载标准值： 5.59KN/m²

梁自重

边跨AB、CD跨： 0.25×0.6×25 = 3.75 KN/m

梁侧粉刷： 2×（0.6-0.12）×0.02×17 = 0.33 KN/m

4.08 KN/m

中跨BC跨： 0.25×0.4×25 = 2.5 KN/m

梁侧粉刷： 2×（0.4-0.1）×0.02×17 = 0.19 KN/m

2.69 KN/m

作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：

梁自重： g_4AB1 = g_4CD1 = 4.08 KN/m，g_4BC1 = 2.69 KN/m

板传来的荷载： g_4AB2 = g_4CD2 = 5.59×4.7= 26.27KN/m

g_4BC2 = 5.59×2.4 = 13.42KN/m

（2）活载（图2-2b）

作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为：

q_4AB = q_4CD = 0.7×4.7= 3.29KN/m

q_4BC = 0.7×2.4 = 1.68 KN/m

2.楼面横梁竖向线荷载标准值

（1）恒载（图2-2a）

25厚水泥砂浆面层 0.025×20 = 0.50 KN/m²

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