高层建筑结构设计计算书3.doc

1、商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计高层建筑结构设计计算书目录一、 结构方案评价 1二、 风荷载计算 1三、 竖向荷载内力计算 2四、 水平荷载作用下内力计算 91. 水平地震荷载作用下 92. 水平风载作用下的内力计算 .11五、 三四层内力算至柱边缘处 .15六、 竖向荷载作用下弯矩调幅后梁控制截面内力值。 （调幅系数取 0.8） .15七、 三四层内力组合如下表 .15八、 截面配筋计算 .191. 梁跨中截面配筋计算 192. 计算柱弯矩设计值 21商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计一、 结构方案评价1. 该建筑为常见的一般建筑物，即属于 A 级框架结构体系，查表 2-2 得

2、：抗震设防烈度为 7 度时，最大适用高度为 50m，该设计方案建筑高度为（36.4-1）m=35.4m50m，故满足要求。2. 查表 2-6 得：最大高宽比为 4，该设计方案高宽比为 H/B=，故满足要求。35.42.1m3. 查表 2-10 得长宽比限值为 6.0，该设计方案长宽比为 故362.7.01m满足要求。4. 该方案设计的建筑物立面规则，均匀，从上到下外形不变，沿高度布置连续均匀；建筑平面形状为矩形，规则，简单，对称；长宽比不大，有利于抗震。综上所述：该结构方案合理。二、 风荷载计算取 4 号轴线处一榀横向框架为计算单元H=35.4m30m ，且高宽比 H/B=35.4/13=2.

3、71.5 所以要考虑风振系数 z=1+ 基本振型 Z 高度处振型系数 基本风压值zzZH0=0.35kN/m2框架结构基本周期：T 1=0.25+0.5310-3 2 233 5.4.50.3HsB2220198./kNm城市郊区属于 B类粗糙度地区，查表 3-3 得，脉动增大系数 =1.228H/B=35.4/36=0.983 查表 3-4 得脉动影响系数 =0.4585平面为矩形所以风载体型系数 s=0.8+0.5=1.3 z 由表 3-1 查得 ki= zi s z 0楼层Z/m s zi ziz0 kihi Ai Fi1 3.0 1.3 1.0000 1.0477 0.0847 0.3

4、5 0.4767 3.3 19.8 9.442 6.6 1.3 1.0000 1.1050 0.1864 0.35 0.5028 3.6 21.6 10.863 10.2 1.3 1.0056 1.1613 0.2881 0.35 0.5314 3.6 21.6 11.484 13.8 1.3 1.1064 1.1984 0.3898 0.35 0.6033 3.6 21.6 13.035 17.4 1.3 1.1928 1.2320 0.4915 0.35 0.6686 3.6 21.6 14.446 21.0 1.3 1.2670 1.2636 0.5932 0.35 0.7284 3.6

5、 21.6 15.73商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计三、 竖向荷载内力计算梁柱线刚度计算因为在设计时：当梁两边都有楼板时，I=2.0I r当梁一边有楼板时， I=1.5Ir注：I r为按矩形截面计算的惯性矩。所以梁的线刚度计算如下表：梁位置 Ec L bh Ir Iib 10 10中间梁 3.15104 6500 400mm600mm7.2109 14.4109 6.98边 梁 3.15104 6500 400mm600mm5.4109 10.8109 5.24注：i b= EIl柱的线刚度计算如下表：层数 Ec h bh Iic 10 102-10 3.15104 3600 650

6、mm650mm14.88109 13.021 3.15104 4000 650mm650mm14.88109 11.72注：i c= EIh因为竖向荷载为对称荷载，取 4 号轴线的一榀框架为计算单元，结构对称,所以中柱的剪力和弯矩为零。由每个杆件均为固端，所以转动刚度 S=4i分配系数 i= iS7 24.6 1.3 1.3282 1.2946 0.6949 0.35 0.7824 3.6 21.6 16.908 28.2 1.3 1.3894 1.3228 0.7966 0.35 0.8362 3.6 21.6 18.069 31.8 1.3 1.4452 1.3500 0.8983 0.3

7、5 0.8877 3.6 21.6 19.1710 35.4 1.3 1.4956 1.3765 1.0000 0.35 0.9367 1.8 10.8 10.12商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计传递系数 C=0.5在竖向恒载作用下在竖向恒载作用下梁柱内力计算结果如下其中梁端剪力由公式：V bli= 21+lrbiiqMrrli iiV柱剪力：V ihi= tbciiM梁轴力为上下两柱剪力的代数和，柱上端的轴力=其上所有柱自重+其上所有墙自重+其上所有梁端剪力柱下端的轴力=该柱上端的轴力+本层柱的自重柱的自重=0.650.65253.6=38.03kN 外墙自重=6kN/m6m=36k

8、N内墙自重=1.5kN/m 26m(3.6-0.6)m=27kN层数 截面 M N V上端 43.72 -1041.68 -24.29边柱下端 43.72 -1079.71 -24.29上端 0 -1691.18 0柱中柱下端 0 -1729.21 0左端 -87.44 0 89.00跨中 51.29 - -4梁右端 110.98 0 -96.25上端 43.72 -1024.71 -24.20边柱下端 43.41 -1242.74 -24.20上端 0 -1948.71 0柱中柱下端 0 -1986.74 0左端 -87.44 0.09 89.003梁 跨中 51.29 - -商丘师范学院土

9、木工程学院高层建筑课程设计右端 110.98 0.09 -96.25注：弯矩、剪力以顺时针为正，逆时针为负。轴力以压负，拉为正。计算 3,4层柱的轴力时用到的其他各层梁的剪力见下表层数 /kNVlbi /kNVrbi10 63.35 73.159 89.15 96.103-8 89.00 96.25商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计在竖向活载作用下梁柱内力统计如下表其中梁端剪力由公式：V bl= 21+lrbqMrrlV柱剪力：V ihi= tbciiM梁轴力为上下两柱剪力的代数和，柱轴力=其上所有梁端剪力层数 截面 M N V上端 18.42 -261.09 -10.23边柱下端 18

10、.42 -261.09 -10.23上端 0 -569.82 0柱中柱下端 0 -569.82 0左端 -36.84 0 37.48跨中 37.48 - -4梁右端 46.73 0 -40.52上端 18.42 -298.57 -10.20边柱下端 18.29 -298.57 -10.20上端 0 -650.86 0柱中柱下端 0 -650.86 0左端 -36.91 0.03 37.48跨中 37.48 - -3梁右端 46.73 0.03 -40.52注：弯矩、剪力以顺时针为正，逆时针为负。轴力以压负，拉为正。商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计计算 3,4层柱的轴力时用到的其他各层的

11、梁的剪力见下表层数 /kNVlbi /kNVrbi10 36.04 41.969 37.65 40.353-8 37.48 40.52商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计四、 水平荷载作用下内力计算1. 水平地震荷载作用下由 D 值法其计算过程如下表层数 柱类型 根数 K= 1234cii= 2KD= 21cihD/10 4纵向边柱 10 0.536 0.211 2.544中间柱 5 1.072 0.349 4.207横向边柱 2 0.402 0.167 2.013345角 柱 4 0.805 0.287 3.4661.447取 4 号轴线一榀框架为计算单元，每根柱子所分剪力计算如下表层数

12、 层剪力 Vpi/kN 边柱 D值 中柱 D值 D/10 4 每根边柱剪力 每根中柱剪力5 4714K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20761.447V2.547169.piD4.207163.5piVD4 5134K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20761.447V2.54617.piD4.2076135.piVD商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计3 5454K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.20761.447V2.54617.80piD4.207613.piVD

13、查表得柱子的反弯点如下表层数 边柱 中柱5n=10 j=5K=0.536 y0=0.45=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.45n=10 j=5K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.504n=10 j=4K=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50n=10 j=4K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.503n=10 j=3K=0.536 y0=0.50=0.211 y1=y2=y3=0y=y0+

14、y1+y2+y3=0.50n=10 j=3K=1.072 y0=0.50=0.349 y1=y2=y3=0y=y0+y1+y2+y3=0.50注：由于上下层梁的线刚度及上下层高均相同，所以 y1 y2 y3均为零柱端弯矩由公式： 计算()ciiiMVyh上 ciiMVh下梁端弯矩：边跨 +1biijij上 下中间跨 1()ll bbiijijri上 下由平衡条件计算梁端剪力及跨中弯矩柱的轴力=梁端剪力的代数和 所以中柱轴力为零。所以在水平地震荷载作用下梁柱内力计算见下表层数 截面 M N V商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计上端 382.61 888.19 212.56边柱下端 382.

15、61 888.19 212.56上端 632.70 0 351.50柱中柱下端 632.70 0 351.50左端 698.79 - 200.864梁右端 606.83 - 200.86上端 406.44 1109.27 225.80边柱下端 406.44 1109.27 225.80上端 672.14 0 373.41柱中柱下端 672.14 0 373.41左端 789.05 - 221.763梁右端 652.42 - 221.762. 水平风载作用下的内力计算由 D 值法其计算过程如下表层数 柱类型 根数 K= 1234cii= 2KD= 21cihD/10 4边柱 2 0.536 0.

16、211 2.544345 中柱 1 1.072 0.349 4.2079.295取 4 号轴线一榀框架为计算单元，每根柱子所分剪力计算如下表层数 层剪力 Vpi/kN 边柱 D值 中柱 D值 D/10 4 每根边柱剪力 每根中柱剪力商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计5 94.42K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.2079.295V2.549.8piDV4.20795.piD4 107.45K=0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.2079.295V2.549.1piDV4.207958.63piD3 118.93K=

17、0.536=0.211D=2.544K=1.072=0.349D=4.2079.295V2.5493.piDV4.207953.8piD反弯点的算法同水平地震作用下反弯点算法柱端弯矩由公式： 计算(1)ciiiMVyh上 ciiMVyh下梁端弯矩：边跨 +1biijij上 下中间跨 1()ll bbiijijri上 下由平衡条件计算梁端剪力及跨中弯矩柱的轴力=梁端剪力的代数和 所以中柱轴力为零。所以在水平风荷载作用下梁柱内力计算见下表层数 截面 M N V上端 52.94 105.85 29.41边柱下端 52.94 105.85 29.41上端 87.53 0 48.63柱中柱 下端 87.

18、53 0 48.634梁 左端 94.80 - 27.24商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计右端 82.23 - 27.24上端 58.59 137.22 32.55边柱下端 58.59 137.22 32.55上端 96.89 0 53.83柱中柱 下端 96.89 0 53.83左端 111.53 - 31.343梁 右端 92.21 - 31.34五、 三四层内力算至柱边缘处由公式： M 边 =MVb/2 V 边 =Vqb/2q=12kN/m g=28.5kN/m b=0.65m计算过程见下表截面 A3 B3l A4 B4lM 87.44 110.98 87.44 110.98柱轴

19、线处V 89.00 96.25 89.00 96.25M 58.52 79.70 58.52 79.70恒载内力柱边缘处V 79.74 86.99 79.74 86.99M 36.84 46.73 36.84 46.73柱轴线处V 37.48 40.52 37.48 40.52M 24.66 33.56 24.66 33.56活载内力柱边缘处V 33.58 36.62 33.58 36.62M 111.53 92.21 94.80 82.23柱轴线处V 31.34 31.34 27.24 27.24M 101.34 82.02 85.95 73.38风载内力柱边缘处V 31.34 31.34

20、27.24 27.24M 789.05 652.42 698.79 606.83柱轴线处V 221.76 221.76 200.86 200.86M 716.98 580.35 633.51 541.55水平地震内力柱边缘处V 221.76 221.76 200.86 200.86六、 竖向荷载作用下弯矩调幅后梁控制截面内力值。 （调幅系数取0.8）恒载内力 活载内力柱边缘处 柱边缘处层数 截面M V M VA -46.82 79.74 -19.73 33.58ABl 66.64 28.04 34Bl -63.76 86.99 -26.85 36.62商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计注

21、:表中弯矩梁下端受拉为正,上端受拉为负七、 三四层内力组合如下表边柱 梁层号Mb Mt N MA M 中 MB V 591.89 591.44 3112.48 -1000.10 185.62 -847.08 414.65八、 截面配筋计算该建筑属于丙类，设防烈度 7度（0.15g） ，类场地，查表 4-4,4-5得：抗震等级为二级。1. 梁跨中截面配筋计算因梁板现浇，故跨中按 T形截面计算， hf=100mm， s= s=40mm， hb0=560mmhf/h0=100/560=0.180.1,所以 bf不受此限制，b+S n=400+（6000-400）=6000；l0/3=6500/3=2

22、167mm,故取 bf=2167mm由组合结果得梁跨中最不利弯矩 Mmax=185.62KNm由 h0=h40mm=560mm 1fcbfhf(h-hf/2)=1.016.72167100560-100/2=1845.63kNm185.62kNm,故属于第一类 T形截面。则 s= 0.012362 210.7518.06REcfb=1- =0.0124 A s= 698.04mm2s10.174056.1243cbyfh采用 级筋 min=max0.2,0.45f t/fy=0.451.57/360=0.196=0.20.002bh=0.002400600=480mm2 A s,故满足要求取下

23、部配筋 4 16， A s=804mm2 ，跨中上部为构造筋A支座负弯矩配筋跨中底部钢筋直通至 A端， 则在抵抗 A端负弯矩时， A s=804mm2=80436056040=150.5110 6Nmm0()sybMfha s= 0.28662 210.751016.45REcb=1- =0.346sAs1= 3595.32mm210.70.36cbyfh=3595.32+804=4399.32mm2， 取上部配筋为 2 28+4 32（A s=4449mm2）1tss商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计A端截面 x/hb0=0.3460.518 =4449/804=5.530.3 均满足

24、要求。/tbsAA端正弯矩承载力 s= 0.33762 210.75104REcbMh=1- =0.429sAs= 4457.78mm210.16705.4293cbyf=3653.78mm2 配 6 28+4 16(As=4499mm2)1s中B端截面配筋=804mm2bsA=80436056040=150.5110 6Nmm0()sybMfha s= 0.23162 210.751016.45REcb=1- =0.267sAs1= 2774.4310.70.2673cbyfh=2774.43+804=3578.43mm2 取上部配筋 6 28（A s=3695mm2）1tss=369580

25、4=4.60 0.3 x/hb0=0.2670.518 均满足要求/tbsB端正弯矩承载力 s= 0.24262 210.75104REcbMh=1- =0.282sAs= 2087mm210.16705.283cbyf配 4 16+2 28（A s=2036mm2）梁箍筋计算及剪压比验算梁端箍筋加密区剪力设计值由强剪弱弯要求计算，取左端（A 端）正弯矩及右端（B 端）负弯矩组合， 由梁端弯矩设计值计算箍筋加密区剪力设计值1.285/34.2/qKNm1.42/16.8/qKNm商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计W= 134.216.842./gqKNm5GbnVWl=1.2(875.3

26、9+847.08)/(6.5-0.65)+124.61=477.94kNvl+VlrbnGb按剪力设计值为 477.94KN 计算抗剪箍筋=1.34630.42.8547.910.425706156svREbtbyvAfh配双肢箍 10 Asv=157mm2， S= mm6.svA加密区长度：max1.5h b,500=900mm箍筋最大间距 s=minh b/4,8d, 100=100mm由构造要求加密区箍筋取 10100mm非加密区由组合剪力值计算箍筋=1.08330.8510.425706.6svA配双肢箍 10 Asv=157mm2，S= 145.83.svAm由箍筋的最小配筋率要求1

27、.570.280.6%2svtyvfb.4.8163%svASm非加密区箍筋取 10145mm梁端截面剪压比验算： =0.1090.2 满足要求30.547.91016REbcVfh边柱轴压比验算及抗弯配筋计算0.8 满足要求3max .416.75cNnfbh2. 计算柱弯矩设计值由梁端弯矩设计值计算柱端弯矩设计值（按强柱弱梁及局部加强要求调整柱端弯矩设计值） 1.20.12.cbMKNm3层柱顶： 5986.19tc商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计4层柱底： 560.91120. 583.98bcMKNm有地震作用组合时，二级框架，柱的轴力取最不利内力组合值作为设计值 603.97

28、.10emN柱的长细比 5.25.36.926clHh应考虑偏心距增大系数1.0 取 1=1.01 30.5.1701.cfAN由于 15 则取 2=1.0lhea=max20mm,h c/30=max20mm,650/30=21.67mm=21.67mmei=e0+ea=197.97+21.67=219.64mm, h0=ha s=650mm40mm=610mm2 20111() (6.9)1.0.952.404ilehe i =1.095219.64=240.5mm0.3h 0=0.3610=183mm且 Nb= N=3112.48kN 故属10.1675.1863429.cbfh KN于

29、大偏心受压e =e i+h/2-a=240.5+650/2-40=525.5mm对称配筋 x=31.8024.716.75REc mfb 03(/)0.852.41.6750(4)1.7csyNexhAfamA s 按最小配筋面积配筋2ini0.58Abhm配 2 18+2 20 （A s=1137mm2）配筋率为 0.269，满足单侧配筋率不小于0.2的要求有构造要求柱截面纵向钢筋最小总配筋率 min总 =0.8 可得柱最小总配筋面积为 0.8650650=3380mm 2全截面配筋为 4 18+8 20 （A s=3530mm2） ， 取为四个侧面配筋相同,边柱在计算方向的抗弯配筋为 =2

30、 18+2 20s商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计边柱箍筋计算及剪压比验算按强剪弱弯要求，由柱端弯矩设计值计算柱剪力设计值 ()/1.2(583.961.)(3.06)48.5btcvcnVMHKN用 480.05KN进行抗剪配筋计算 RE=0.85 ，= 0.2.70cVhN=3112.48KN,所以 N取为 3112.48KN0.3.16516.3cfAKN003 3511.854. .76501.6102762.9.SVREctcyvfbhfh 取复合箍筋 4 肢 10，则 Asv=314mm2 S= mm2348.7svA采用复合箍筋，最小配筋特征值 v=0.08 混凝土强度为

31、 C35 计算体积配筋率由表 65 查得： 0.6 取 v=0.60.816.74952vcyf1278.6.010kvalSm根据表 66 构造要求 Smax=min8d, 100mm故取加密区箍筋为 4 肢 10，间距 100mm， 非加密区箍筋为 4 肢 10， 间距为 150mm长柱的柱端箍筋加密区长度取maxH c0/6, hc, 500mm=max 3000/6, 650, 500 =650mm柱的剪压比验算=0.0620.2， 满足要求310.851067REcVfb3. 边柱柱节点核芯区箍筋计算由梁端组合弯矩设计值计算核芯区剪力设计值 3001.20.15604(1)()289.6564jbbj cMhaV KNH核芯区取 j=1.5,取核芯区混凝土等级与梁相同为 C35因 N=3112.48KN 1.737.cf； jcbjh商丘师范学院土木工程学院高层建筑课程设计用 2289.46KN 进行抗震受剪承载力验算 03 31.0.5.8529.46576.15101svj jybjREjjtjjcAbfhaVfbhNSKN330104.7svjybAfha核芯区箍筋与柱端加密区相同，取 4 肢 10， 则 S= 3147.6.0m取核芯区箍筋 4 肢 1060核芯区剪压比验算， 0.30，满足要求。 30.85.8167REjjcVfbh