建筑设计计算书

1建筑设计1.1建筑概况（1）、设计题目：上海市第一中学办公综合楼（2）、建筑面积：4040m2（3）、建筑总高度：（室外地坪算起）15.300m（4）、建筑层数：四层（5）、结构类型：框架钢结构1.2工程概况该办公楼为四层钢结构框架体系，建筑面积约4040m2，建筑物平面为矩形。层高3.6m，室内外高差0.45m，其它轴网尺寸等详见平面简图。1.3设计资料1.3.1拟建建筑物所在地主要街道北10m次要街道南50m建筑用地红线80m2.建筑面积和层数该建筑总建筑面积4040m2，4层。3.气象、水文、地质资料上海市地基土性质密实粘性土5m冰冻期约1周最大冻土层深度80mm地下水性质无侵蚀性地下水位标高最高-1.1m；最低-3.0m室外计算温度冬季-2℃；夏季32℃最高/最冷温度月份7月/1月最高/最低温度39℃/-10℃年降水量1132mm主导风向东南基本雪压（kPa）0.20基本风压（kPa）0.55地震设计烈度7度（0.1g）地震分组第一组场地土类别、地基承载力场地Ⅲ类；ƒa=180kPa1.3.4设计说明（1）屋面做法：防水层：改性沥青防水卷材；20mm厚1：3水泥沙浆找平层；100mm厚水泥珍珠岩保温层；焦渣找坡（最薄处30mm厚，最厚处150mm）；压型钢板混凝土组合板（总厚度150mm，折算厚度100mm）；轻钢龙骨吊顶。（2）楼面做法：20mm厚大理石面层；20mm厚1：3干硬性水泥沙浆找平层；压型钢板混凝土组合板（总厚度150mm，折算厚度100mm）；轻钢龙骨吊顶。（3）墙体外墙为双层聚氨脂PU夹芯墙板240mm厚；内墙为双层聚氨脂PU夹芯墙板240mm厚；卫生间采用C型轻钢龙骨隔墙1.4建筑要求地震设防烈度为7度，建筑场地类别为Ⅲ类，耐火等级为II级，设计使用年限50年1.5采光、通风、防火设计（1）、采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，从而形成“穿堂风”，取得良好的效果以便于通风。（2）、防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有五个，可以方便人员疏散。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪1.6建筑细部设计（1）、建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。（2）、建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。（3）、采暖地区的保温隔热标准应符合现行的《民用建筑节能设计标准》的规定。（4）、室内应尽量利用天然采光2框架结构设计计算2.1梁柱面、梁跨度及柱高的确定2.1.1初估截面尺寸板厚：取h=401l=403900=97.5mm取120mm纵梁：高h=~151ll201=（~151201）6000=400mm～300mm取450mm横梁：高h=~151ll201=（~151201）7800=520mm～390mm取500mm纵梁的宽度b=300mm横梁的宽度b=2400mm2.1.2框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算（1）柱组合的轴压力设计值nFgNE注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数F按简支状态计算柱的负载面积Eg折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取7kN/m2n为验算截面以上的楼层层数（2）fNAc注：nu为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则取0.688f为轴心抗压强度设计值，则f取205kN/㎜2（3）计算过程nFgNE=1.3×（3.9+3.9）×6×7×4=1703.52（kN）fNAc=1703.52×103/（0.688×205）=12078.3（mm2）考虑弯矩及倾覆压力作用的影响取：（1.3～1.5）A=（1.3～1.5）×12078.3=15701.8～18117.5mm2所需截面回转半径：iy=5200mm/80mm=65.00mm取柱截面：□400mm×400mmm×20mm×20mm因此：取柱b×h=500mm×500mm即可满足设计要求梁：纵梁：h×b×tw×t＝500mm×300mm×10mm×12mm横梁：h×b×tw×t＝450mm×240mm×8mm×10mm2.1.3梁柱布置图图2.1梁柱布置图3.压型钢板采用YX-200-600（V200），板厚1mm，有效截面惯性矩Ief=100.64cm4／m，有效截面抵抗矩Wef=27.37cm3／m，一个波距宽度内截面积As=321.42mm2，自重0.15KN／m2项目截面尺寸偶见截面特性重量∕（KN∕m）h∕mmb∕mmtw∕mmt∕mmA∕cm2Ix∕cm4Iy∕cm4ix∕cmiy∕cm纵向框架梁5003001012119.651862.075403.9620.826.720.92横向框架梁45024081082.428536.462305.8318.65.280.6340次梁45024081082.428536.462305.8318.65.280.634框架柱400400202023265589.3321357.3316.819.591.785结构构件初选截面参数2）柱高度底层计算高度h＝3.6m+1.6m＝5.2m，其中3.6m为底层层高，1.6m为预估室内地坪至柱脚底板底面的高度。其它柱高等于层高即3.6m，由此可得到框架计算简图3荷载汇集一、屋面均布荷载1．恒载单位APP改性沥青防水0.35KN∕m220mm厚1:3水泥砂浆找平层20×0.02=0.40KN∕m2100mm厚水泥珍珠岩保温层3.5×0.1=0.35KN∕m2焦渣找坡（最薄处30，最厚150）10×0.14=1.40KN∕m2100mm现浇混凝土结构层（这算厚度）25×0.10=2.50KN∕m21mm厚压型钢板0.15KN∕m2轻钢龙骨吊顶0.12KN∕m2合计5.27KN∕m2屋面面积55.2×18.3=1010.2m2屋面均布恒载标准值5.27×1010.2=5323.5KN2.活载不上人屋面0.5KN∕m2雪载0.2KN∕m2活荷载与雪荷载不同时考虑，取二者最大值屋面活荷载标准值1010.2×0.5=505.1KN二、楼面均布荷载1.恒载大理石面层28×0.02=0.56KN∕m220mm厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.40KN∕m100mm现浇混凝土结构层25×0.1=2.5KN∕m21mm厚压型钢板0.15KN∕m2轻钢龙骨吊顶0.12KN∕m2合计3.73KN∕m22.活载楼面活荷载2.0KN∕m2走廊、楼梯的活荷载2.5KN∕m2为简化计算，本设计偏于安全楼面均布荷载统一取2.5KN∕m2计算。楼面均布活荷载标准值1010.2×2.5=2525.5KN三、构件自重1．柱1～4层1.785×3.6=6.426KN2.梁横向框架梁KL1CL10.634×7.8=4.95KN纵向框架梁KL20.92×3=2.76KNKL30.92×6=5.52KNKL40.92×7.2=6.624KN柱自重层数计算高度（mm）截面（mm4)数量（根）单位重量（KN∕m）总重（KN）1层5200400×400×20×20481.785445.542～53600400×400×20×20481.785308.45各层柱荷载：Gz1=445.54KN，Gz2=Gz3=Gz4=308.45KN梁自重类别净跨H型截面数量（根）单位重量（KN∕m）总重各层重量（KN）横梁7400450×240×8×10380.634178.27393.382300450×240×8×10190.63427.72纵梁2600500×300×10×12160.9238.275600500×300×10×12240.92123.656800500×300×10×1240.9225.023.墙体（1）内外墙双层聚氨脂PU夹芯墙板240mm厚0.60KN∕m21层墙面积①和⑦轴线墙体面积2×（3600﹣450﹣120）×（18300﹣400×3）=103.6m2②到11轴线墙体面积17×（7800-400）×（3600-450-120）=381.2m2A和E轴线墙体面积2×55200×（3600-450-120）=334.5m2C和D轴线墙面积（42000+36000）×（3600﹣450﹣120）=236.34m2内外墙总面积103.6+381.2+334.5+236.34=1055.64m2墙体重量为1055.64×0.6=633.4KN隔墙C型轻钢龙骨隔墙0.43KN∕m21520×4×（3600-120）=5.3m2隔墙重量5.3×0.43=2.27KN一层墙体重量为633.4+2.27=635.7KN二层和四层墙体分别为①和⑦轴线墙体面积2×（3600﹣450﹣120）×（18300﹣400×3）=103.6m2②到11轴线墙体面积18×（7800-400）×（3600-450-120）=403.6m2A和E轴线墙体面积2×55200×（3600-450-120）=334.5m2C和D轴线墙面积（42000+36000）×（3600﹣450﹣120）=236.34m2内外墙总面积103.6+403.6+334.5+236.34=1078m2墙体重量为1078×0.6=646.8KN隔墙C型轻钢龙骨隔墙0.43KN∕m21520×4×（3600-120）=5.3m2二四层墙体重量分别为646.8+2.27=649.1KN4.女儿墙自重女儿墙采用与屋面板整体现浇，女儿墙高度为900mm，厚度为200mm，外层装饰同外墙，内层装饰为混合砂浆墙面。单位长度重量：（0.6+1.6+0.32）×0.9=2.27kN/m总长度：（55.2+18.3×2=147m总重量：G5=2.27×147=333.69kN四、重力荷载代表值计算各层集中质量层数恒载（KN）0.5活载（KN）合计（KN）一层3768.05+445.54+393.38+635.7=5242.7KN1262.86505.5二层三层3768.05+393.38+308.45+649.1=5119KN1262.86381.8四层393.38+5323.5+333.69+0.5×(308.45+649.1)=6529.3252.66782房屋总重力荷载代表值G=6505.5+6381.8+6381.8+6782=26051.1KN5水平地震作用下框架的侧移验算一、地震作用计算1.层间侧移刚度计算（1）梁线刚度计算钢材的弹性模量522.0610/ENmm。在框架结构中，现浇楼面的楼板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架的侧移，考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取01.2bII，对中框架取01.5bII，其中0I为梁截面惯性矩。框架梁线刚度编号截面（h×b×tw×t/mm4）惯性矩（I0×410/mm4）跨度（L/mm）边框架梁中框架梁Ib=1.2×I0(×410/mm4)Kb=bIEL(×410/kN·m)Ib=1.5×I0(×410/mm4)Kb=bIEL(×410/kN·m)纵向框架梁500×300×10×1251862.07600062234.482.13677793.12.67横向框架梁450×240×8×1028536.46780034243.750.90442804.71.13次梁450×240×8×1028536.46270034243.752.61242804.73.27（）柱线刚度计算柱的线刚度计算公式Kc=hEIc计算表5.2横向框架柱侧移刚度D值计算楼层柱子类别根数h/mIc（×410/cm4）Kc/(×410kN·m)bK/(×410kN·m)KD(×410kN/m)D/(×410kN/m)小计每层合计二三四层中框架中柱183.66.55893.7538.81.1720.3691.28223.07637.189边柱183.66.55893.7532.260.3010.1310.4558.19边框架中