1、商务大楼计算书一 设计资料1 工程概况本工程是某公司为承接各项业务的办公大楼。该大楼共三层，底层为营业大厅，二层为办公用房，三层为会议用房和办公用房。根据建筑和使用要求，本建筑设计为三层框架结构。（1）设计层数：三层全现浇框架结构商务大楼计算书（2）建筑面积：950 平方米（3）设计标高：室内外高差 0.45 米（4）主要做法：楼面：XB 顶面为 25mm 厚水泥砂浆找平层，1：2 水泥砂浆加 107 胶水着色粉面层 5mm 厚，板底为 20mm 厚水泥砂浆抹灰屋面：XB 上依次为 20mm 厚水泥砂浆找平层，膨胀珍珠岩保温层 120mm 厚（3%找坡，最薄处 80mm 厚） 。三毡四油防水层
2、，最上面撒绿豆砂保护，为不上人屋面，板底为 20mm 厚水泥砂浆抹灰墙体：外围墙为多孔砖配 M5 混合砂浆砌筑，内外分别为 20mm 厚混合砂浆和水泥砂浆抹面，内隔墙除 240 厚为多孔砖砌筑外，其余为轻质隔墙板，抹灰做法同外墙内抹灰门窗：门为木门，窗为塑钢窗，一层出入口采用铝合金门窗2 地质情况（1）地下水位埋深在室外地表下 0.5 米（2）基础持力层为褐黄色粉质粘土，地基承载力特征值为 100 kN/m2（3）土重度按 20 kN/m3作为计算依据 3 基本风压地面粗糙类别属 C 类，基本风压为 0.55 kN/m24 结构设计参数抗震设防烈度为 7 度，抗震等级为 3 级，场地类别为类，
3、设计基本地震加速度为0.10g25 材料选用钢材： HPB235 210/yfNm52.10/sENmHRB335 3混凝土： C20 29.6/cf 2./tf 42./cC30 1414t 301XB、LT 配筋，KJ 构件箍筋选用 HPB235，其他选用 HRB335基础垫层选用 C10，KL、XB 选用 C20，其他选用 C306 常用材料比重钢筋混凝土： 水泥砂浆： 多孔砖墙（双面粉刷）：325/kNm320/kNm24/kNm塑钢门窗 ： 木门窗： 普通机制粘土砖：20.4/ 2./ 319/kNm加气砌块砌体： 35k7 楼面活荷载标准值办公室： 会议室： 楼梯：2.0/kNm2
4、3.0/kNm2.5/kN卫生间： 不上人屋面（考虑雪荷载）： 5 0m二 结构选型及梁柱线刚度计算1 柱网尺寸确定（1）柱距：4.2 米（纵向）（2）跨度：二跨结构，其中 AB 轴为 7.2 米，BC 轴为 5.4 米（3）层高：一层为 3.9 米，二、三层均为 3.6 米2 构件尺寸确定（1）楼面、屋面 XB 厚度：BC 轴（短跨）： 12/5.4/1.29LAB 轴（长跨）： 7所有均按四边支撑双向板设计。根据有关规定，板厚取商务大楼计算书第 3 页 共 50 页故本楼层板厚统一选用：h=120mm 。1/40/31054hLm短（2）KL 尺寸确定：（a） 横向跨度方向主梁截面尺寸确定
5、：72AB540BCLmAB 轴： 取 h=700mm1/869Ah取 b=250mm3.3bhh/b=2.84,满足抗震设计要求。BC 轴： 取 h=500mm1/2845067BChLm取 b=250mm31.2bhh/b=2.04,满足抗震设计要求。（b） 纵向跨度方向主梁截面尺寸确定：本工程为 6 跨连续梁（L=4200mm）/(125)803hLm截面选用 4bh（3）KZ 尺寸确定：/2516,/301hHmH根据三级抗震有关 KZ 尺寸要求，本工程选用 40chbm52/3,4.6cbAm轴压比验算，楼层暂按 计算，三级抗震需满足21./t .9cNfA因此，21.29.8/4.
6、7.54186.70cNkNk 325226701.10.0/ccAmf 所选截面尺寸满足有关抗震设计要求。3 梁柱线刚度计算（1）梁的线刚度计算梁的线刚度时考虑 XB 的影响，中框架取 边框架取 02I01.5I4计算结果见下表。（2）柱的线刚度（以轴线编号，选中跨 KJ3）计算结果见下表（3）KJ4 中框架柱、框架梁线刚度、侧移刚度见下图附表：梁的线刚度计算表边跨梁 中跨梁部位（轴）梁宽b(m)梁高 h(m)梁跨 L(m)混凝土标号C混凝土弹性模量 cE27/(10)kNm截面惯性矩 0I43()01.5bI43()mcbEIilkN41002.I43()mcbEIilkN410AB 轴
7、0.25 0.70 7.20 20 2.55 7.15 10.725 3.80 14.3 5.06BC 轴 0.25 0.50 5.40 20 2.55 2.60 3.90 1.85 5.20 2.46附表：柱的线刚度计算表层次层高（m）柱号（按中、边编号）柱根数混凝土弹性模量 cE27/(10)kNm截面惯性矩 32ccIbh43()柱线刚度 cEIikNm410柱 A 边 2柱 B 边 21 轴及 7 轴边跨 柱 C 边 2柱 A 中 5柱 B 中 5二层或三层3.62 轴至 6 轴中跨 柱 C 中 53.00 2.13 1.78柱 A 边 21 轴及 7 轴柱 B 边 2商务大楼计算书第
8、 5 页 共 50 页边跨 柱 C 边 2柱 A 中 5柱 B 中 5一层4.852 轴至 6 轴中跨 柱 C 中 53.00 2.13 1.3221cDih楼层 D层次层高 柱号柱根数2bciicEIhkNm4102/40/kNm1A 5 2.84 0.587 0.968 4.8402B 5 4.22 0.678 1.118 5.5903C 5 1.38 0.408 0.672 3.3604A 2 2.13 0.516 0.851 1.7025B 2 3.17 0.613 1.010 2.0203 3.66C 2 1.04 0.3421.78 0.9260.564 1.12818.641A
9、5 2.84 0.587 0.968 4.8402B 5 4.22 0.678 1.118 5.5903C 5 1.38 0.408 0.672 3.3604A 2 2.13 0.516 0.851 1.7025B 2 3.17 0.613 1.010 2.0202 3.66C 2 1.04 0.3421.78 0.9260.564 1.12818.640.52ci1A 5 3.83 0.743 0.500 2.5002B 5 5.70 0.805 0.542 2.7103C 5 1.86 0.611 0.411 2.0554A 2 2.88 0.693 0.467 0.9345B 2 4.2
10、8 0.761 0.512 1.0241 4.856C 2 1.40 0.5591.32 0.5100.376 0.7529.975说明：1、所有框架柱尺寸均为 40cbhm2、一层计算高度的确定：设基础梁顶部距室外地坪 0.5 米，已知室内外高差为 0.45 米，6底层层高为 3.9 米，故底层计算高度为：0.5+0.45+3.9=4.85 米附图 KJ4 中框架柱、框架梁线刚度 单位： 4(10)kNmKJ4 中框架柱、框架梁线刚度三 荷载计算（竖向）本次设计选用中框架 KJ4 进行有关计算，总体结构布置平面及 KJ4 受荷范围示意见下图。1 恒荷载计算（KJ4）（1） 不上人屋面及 KL
11、 线荷载标准值三毡四油防水层 20.45/kNm膨胀珍珠岩保温层 217(8.)0.7/kNm20mm 厚水泥砂浆找平层 2.2./120mm 后钢筋混凝土 XB 0153k20mm 厚板底水泥砂浆抹灰 240/屋面恒荷载 9Nm商务大楼计算书第 7 页 共 50 页受 荷 范 围 示 意 双 向 板 荷 载 传 递总体结构布置平面及 KJ4 受荷范围示意图2314.95/4.0.79/ABCgkNmkNmAB 轴 KL 自重：KL 自重 30.7.5/4.8/KL 抹灰 32(12)0.20.46/kk.NBC 轴 KL 自重：KL 自重 30.5.25/.1/mkNkmKL 抹灰 3(1)
12、0.20./.4N因此，作用在顶层 KL（自重）线荷载为： 328/ABgk32.4/BCgkNm（2） 三层楼面及 KL 线荷载标准值5mm 厚水泥砂浆加 107 胶水着色粉面层 20.5.1/k20mm 厚水泥砂浆找平层 24N120mm 后钢筋混凝土 XB 2.3.0/m20mm 厚板底水泥砂浆抹灰 0k8三层楼面恒荷载 23.9/kNm2213.9/4.16.38/ABCgkNmkKL 同顶层，因此，作用在三层 KL（自重）线荷载为24.8/AB2./BCg（3） 二层楼面及 KL 线荷载标准值楼面同三层，因此 2113.9/4.16.38/ABCgkNmkNmKL 同三层，因此，作用
13、在二层 KL（自重）线荷载为：124.8/ABgkNm12.4/B（4） 屋面框架节点集中荷载（a）A、C 轴集中节点荷载连系梁自重 30.4.254./10.5mkNmk连系梁抹灰 10.2940.5m 高女儿墙自重（含双面粉刷） /7.6连系梁传来屋面自重 20.5424.95183kk因此，A、C 轴节点集中荷载 310.7.640.7ACGN（b）B 轴集中节点荷载连系梁自重 3.4.254./1.5mkmk连系梁抹灰 010.2094连系梁传来屋面自重 .5.9/.6NN因此，B 轴节点集中荷载 310.5943.6.10GkN（5） 三层框架节点集中荷载（a）A、C 轴集中节点荷载
14、连系梁自重 30.4.254./10.5mkNmk商务大楼计算书第 9 页 共 50 页连系梁抹灰 20.4120.420.9kN塑钢窗自重 85/1mkm窗上、下墙体自重及抹灰 23.63.窗侧墙体自重及抹灰 24.20.3.604/17.9kNk框架柱自重 3.54mm框架柱抹灰 .4.2/.0连系梁传来楼面自重 205.917kk因此，A、C 轴节点集中荷载 210.594.13.47.21.43.08.64CG N（b）B 轴集中节点荷载连系梁自重 305./1.5mkmk连系梁抹灰 241204.209框架柱自重 33.65/.4N框架柱抹灰 0kk墙体自重及抹灰 2 24.203.
15、604/14.0/40.6mkNmmN连系梁传来楼面自重 2.54.23.9/3.kNk因此，B 轴节点集中荷载 210.9.40.64.10.BGN（6） 二层框架节点集中荷载（a）A、C 轴集中节点荷载同三层，因此，A、C 轴节点集中荷载为： 178.64ACGkN（b）B 轴集中节点荷载同三层，因此，B 轴节点集中荷载为： 103.2B10（7） 一层框架节点集中荷载（a）A、C 轴集中节点荷载连系梁自重 30.4.254./10.5mkNmk连系梁抹灰 10.294塑钢窗自重 8/.窗上、下墙体自重及抹灰 24.85045kk窗侧墙体自重及抹灰 2.2850/4.9mNm框架柱自重 3
16、04.1kk框架柱抹灰 2/.0连系梁传来楼面自重 2597因此，A、C 轴节点集中荷载 01.5094.2.4.91.43.013.4CG kN（b）B 轴集中节点荷载连系梁自重 305.2/.5mkm连系梁抹灰 24104.09k框架柱自重 3.85/1.4N框架柱抹灰 02k墙体自重及抹灰 2 24.204.854/14.0/59.6mkNmmkN连系梁传来楼面自重 20.5.3.9/34.0kN因此，B 轴节点集中荷载 01.94.15.6.18.BGkN2 活荷载计算（KJ4）（1） 屋面（a）A、C 轴集中节点荷载商务大楼计算书第 11 页 共 50 页A、C 轴节点集中荷载为：
17、230.542.0.5/.0QmkNmk（b）B 轴集中节点荷载B 轴节点集中荷载为： 230.542.0.5/4.0kk（2） 三层楼面（a）A 轴集中节点荷载A 轴节点集中荷载为(1/A)轴墙体自重的 1/3 转换成楼面活载：224.23.604./1.78/7mkNmk2.5016.7AQkN（b）B 轴集中节点荷载B 轴节点集中荷载为： 220.54.2.0378/5.49mkmk（c）C 轴集中节点荷载B 轴节点集中荷载为： 220.54.2.0/8.CQkNk（3） 二层楼面（a）A、C 轴集中节点荷载同三层，因此，A、C 轴节点集中荷载为：16.7QkN18.2CQkN（b）B
18、轴集中节点荷载同三层，因此，B 轴节点集中荷载为： 125.49BQkN3 恒荷载、活荷载作用下的结构计算简图（KJ4）底层层高为 4.85 米，二、三层的层高均为 3.60 米，KJ4 恒荷载用下计算简图如下：12附图 KJ4 恒载(包括部分竖向荷载)作用下计算简图(线荷载 )kNmKJ4 活荷载用下计算简图如下：商务大楼计算书第 13 页 共 50 页附图 KJ4 活载作用下计算简图(线荷载 )kNm四 内力计算1 水平地震荷载作用下的内力计算（1） 重力荷载代表值的计算按抗震规范的有关规定，楼面均布活荷载的组合系数取 0.5，屋面活载不予考虑，及 0.5kkGQ多自由度体系各质点的重力荷
19、载代表值 取本层楼面重力荷载代表值和各临层iG墙、柱全部重力荷载代表值的一半之和，即 =i 楼层重力荷载代表值i+（i+1）层墙柱重力+（i-1）层墙柱重力/2，见下图：一Gi一一Gi一一Gi一附图 取值范围简图iG各层计算过程如下：屋顶女儿墙（0.5 米）自重：20.52.1.624.0/15.mmkNkN屋顶层楼盖、框架梁自重： 2.1.65.7.7.20.5120.57.4 14250.4120.54.210.56kN 三层墙、柱（含门窗）重量： .3.6481.8.2125.4.0547.23.6070.45. .3.63.2.641 01.1.412037.9kN三层楼盖、框架梁自重
20、： 256250.7120.575.5.4 04.1.246kN 二层墙、柱（含门窗）重量： 25.3.60.52.4180.518.2.4.0547.3.67.4. 5.3.60.23.6041 40.21.81.2.4.152.3kN二层楼盖、框架梁自重： 5650.7120.57.0.0.57.4 204.12.46kN 一层墙、柱（含门窗）重量： 58.0.52.4189.518.23.02450427074051.824 . .3kN 三层楼面活载：4.253.04.25.024.7.84.27.8210.64kN二层楼面活载： .3395.商务大楼计算书第 15 页 共 50 页因
21、此， 32037.4915.241.5651.GkN207.9.4.6.0.648.292k12154.30.13. .59.37.N3GG12层间模型示意简图（2） 水平地震作用下的层间位移验算（a） 自振周期计算假想框架定点侧移 ,将计算结果列表如下：Tu层次 iGkNik410kNDm1iiiGumDiu三层 2571.51 2571.51 18.64 0.0138 0.1540二层 4048.29 6619.80 18.64 0.0355 0.1402一层 3827.69 10447.49 9.975 0.1047 0.1047结构基本自振周期考虑非结构墙影响的折减系数 ，0.610.
22、71.706.154.TTus（b） 多遇水平地震作用计算16设防烈度 7 度，类场地时，设计地震分组为第一组， ，max0.80.65gTs112max2.5., 11086gT 因 为 故 根 据 抗 规 得，10.80n因 此 ，结构总水平地震作用效应标准值为 15147.910.43EKeqFGkN1ii EKnjjHF3827.694.501864.3GkNm20208.1H351.96.7k879.iGkNm各地震作用力： 1564.3710.56.29FkN23408.7.29.59Fk36.1.436.8N（c） 框架各层地震力及弹性位移计算结果列于下表多遇地震下楼层剪力和楼层
23、弹性位移层次ih(m)iH(m)iG(kN)iF(kN)iV(kN)iD(/)kNmiiiVuiiuh商务大楼计算书第 17 页 共 50 页()cm3 3.6 12.05 2571.51 263.99 263.99 0.142 12532 3.6 8.45 4048.29 290.15 554.14 0.297 11 4.85 4.85 3827.69 156.29 710.43 99750 0.712 681.5iucm047H计算表明，侧移满足规范的限值要求。（3） 水平地震作用下框架内力分析（采用 D 值法）以中框架（KJ4）为计算标准值作计算简图，将各层柱抗侧刚度及层间抗侧刚度标注，
24、见下图：采用 D 值法进行 KJ4（左震）作用下框架计算简图采用 D 值法进行 KJ4（左震）作用下框架内力分析，计算过程见下表： iVkNC 柱中 B 柱中 A 柱中326.9V0.369.5VkN042y0.6D15.84VkN0y 0.52D13.7VkN045y1819.84MkNm上 36下 31.6MkNm上 25下 27.19MkNm上 4下254.1V0.D19.5VkN047y38.6Mm上 k下 0.6D3.25VkN0y9.8Mm上 5k下 0.52D8.VkN05y1.Mm上 8k下170.43V0.41D29.3VkN056y.1Mm上 792k下 0.4D38.6V
25、kN05y.72Mm上 13k下 0.5D3.2VkN05y7.Mm上 94k下柱端弯矩求得后，利用节点平衡弯矩分配法，求在水平地震作用下梁端弯矩，利用平衡可求梁端剪力及柱轴力，见下表BC 跨 AB 跨 柱轴力 EN层次跨度 mM左kN右 mbEVkN跨度 M左km右NbEVkC 轴 B 轴kA 轴三层5.4 19.84 10.25 5.57 7.2 21.11 27.19 6.71 5.57 1.14 6.71二层5.4 52.42 27.96 14.89 7.2 57.55 74.12 18.29 20.46 4.54 25.0一层5.4 95.92 46.95 26.46 7.2 96.
26、62 129.4 31.39 46.92 9.47 56.39商务大楼计算书第 19 页 共 50 页（4） 水平地震（左震）作用下 KJ4 弯矩 图、梁剪力 图、柱轴力 图，见EMEVEN下图：图:EM()kNm梁剪力 图：EVkN20柱轴力 图：()ENk商务大楼计算书第 21 页 共 50 页2 风荷载（左风）作用下的内力计算（1） 风荷载值计算本工程结构总体高度30m，取风振系数 ，对于矩形平面风载体形系数1.0z（迎风面 ，背风面 ） ；基本风压1.3s0.8s5s， 可查建筑结构荷载规范 。将风荷载换算成作用于205/wkNmZ框架每层节点上的集中荷载，计算过程见下表。表中 z 未
27、框架节点至室外地面的高度，A 为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果见风荷载作用下结构计算简图。风压标准值计算公式为： 0zszww层次 zsmz2/kNm2AWPkN3 1.0 1.3 11.85 0.74 0.55 9.66 5.112 1.0 1.3 8.25 0.74 0.55 15.12 8.001 1.0 1.3 4.65 0.74 0.55 17.33 9.17（2） 确定风荷载风荷载作用下结构计算简图（单位：kN）22（3） 风荷载（左风）作用下中框架（KJ4）内力分析（采用 D 值法）计算过程见下表： iVkNC 柱中 B 柱中 A 柱中35.1V0.24D1.5VkN042
28、y.6Mm上 189k下 0.45D2.7VkN045y.1Mm上 3k下 0.351D.79VkN045y3.Mm上 29k下213.V0.24D3.VkN047y6.1Mm上 5k下 0.45D.31VkN05y9.6Mm上 k下 0.351D4.6VkN05y8.2Mm上 k下12.8V0.283D6.1VkN05y4.8Mm上 17k下 0.37D8.1VkN05y.4Mm上 217k下 0.34D7.6VkN05y1.2Mm上 43k下柱端弯矩求得后，利用节点平衡弯矩分配法，求在水平地震作用下梁端弯矩，利用平衡可求梁端剪力及柱轴力，见下表BC 跨 AB 跨 柱轴力 WN商务大楼计算书
29、第 23 页 共 50 页层次跨度 mM左kN右 mbWVkN跨度 M左km右NbWVkC 轴NB 轴kA 轴N三层5.4 2.61 1.34 0.73 7.2 2.76 3.54 0.88 0.73 0.15 0.88二层5.4 8.00 4.22 2.26 7.2 8.69 11.18 2.76 2.99 0.65 3.64一层5.4 19.49 9.06 5.29 7.2 18.64 25.0 6.06 8.28 1.42 9.70（5） 风荷载（左风）作用下 KJ4 弯矩 图、梁剪力 图、柱轴力 图，见下WMbWVWN图：图:WMkNm梁剪力 图：bWVkN24柱轴力 图：WNk商务大
30、楼计算书第 25 页 共 50 页4 恒载作用下的内力计算根据有关修正，1）除底层外的其它各层柱的线刚度均乘以 0.9 的折减系数；2）除底层（1） 取中框架（KJ4）顶层结构受力简图（梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成） ，并标注梁、柱线刚度将梯形荷载折算为等效均布荷载：由荷载等效得： 1231(),qqABABMal23.12.,7.2,0.9,0.8572ABABaml 231,5.4,.38,.7654BCBCl故折算后的均布线荷载为： 30.762.9/./19.2/BCgkNmkkNm85485A将顶层荷载进行折算后的计算简图，见下图26各杆端固端弯矩： 223119.35.46.
31、73BCBBCMgl kNm2239.11ABAABl 顶层弯矩分配法计算过程如下图所示。（2） 取中框架（KJ4）中间层结构受力简图，将梯形荷载折算为等效均布荷载： 0.761.38/3.4/15.8/BCgkNmkkNm25876A将中间层荷载进行折算后的计算简图，见下图：各杆端固端弯矩： 22115.8.438.59BCBBCMgl kNm22.76.1.011ABAABl 中间层弯矩分配法计算过程如下图所示。商务大楼计算书第 27 页 共 50 页（3） 取中框架（KJ4）底层结构受力简图，将梯形荷载折算为等效均布荷载：10.761.38/3.4/15.8/BCgkNmkkNm5876
32、A将底层荷载进行折算后的计算简图，见下图：各杆端固端弯矩： 22115.8.438.59BCBBCMgl kNm221.76.1.0ABAABl 底层弯矩分配法计算过程如下图所示。28（4） 中框架（KJ4）顶层、中间层、底层分层弯矩图顶层 图：MkNm中间层 图：MkNm商务大楼计算书第 29 页 共 50 页底层 图：MkNm（5） 梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算所得跨中弯矩值：顶层 BC、AB 轴跨中弯矩： 2310.792.10.6.435. 0.62.79173.8 32BCM kNm中 23 .5 1.5. .8A 中中间层 BC、AB 轴跨中弯矩：22116.38.20.6.
33、435. 10.61.3822.178 3BC kNm中 22 .5.7. .5. .4AM 中底层 BC、AB 轴跨中弯矩：3021 16.38.20.63.45. 10.61.3822.178 3BCM kNm中 21 .5.7. .5. .4A 中（6） 各层固端弯矩迭加，并重新分配不平衡节点，及作弯矩 M 图弯矩迭加并进行弯矩重分配，见下表：轴线号 C 轴 B 轴 A 轴层次 杆件号 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱分配系数 - 0.394 0.606 0.270 - 0.175 0.555 0.760 - 0.240杆端弯矩 - 13.9 -13.9 80.
34、59 - 14.82 -95.41 28.97 - -28.97不平衡 M 2.94 3.23 -6.23弯矩分配 - -1.16 -1.78 -0.87 - -0.57 -1.79 4.73 - 1.503结果弯矩 - 12.74 -15.68 79.72 - 14.25 -97.2 33.70 - -27.47分配系数 0.283 0.283 0.434 0.230 0.149 0.149 0.472 0.612 0.194 0.194杆端弯矩 8.81 8.81 -17.62 60.34 9.68 9.68 -79.7 37.4 -18.7 -18.7不平衡 M 3.05 2.94 -
35、- 3.36 3.23 - - -6.47 -6.23弯矩分配 -1.70 -1.70 -2.59 -1.52 -0.98 -0.98 -3.11 7.78 2.46 2.462结果弯矩 7.11 7.11 -20.21 58.82 8.70 8.70 -82.81 45.18 -16.24 -16.24分配系数 0.297 0.246 0.457 0.236 0.153 0.126 0.485 0.634 0.200 0.166杆端弯矩 9.15 7.57 -16.72 61.26 10.09 8.30 -79.65 35.5 -19.41 -16.09不平衡 M - 3.79 - - - 4.15 - - - -8.05弯矩分配 -1.13 -0.93 -1.73 -0.98 -0.63 -0.52 -2.02 5.10 1.61 1.341结果弯矩 8.02 6.64 -18.45 60.28 9.46 7.78 -81.67 40.6 -17.8 -14.75
