设计基本地震加速度结构设计1建筑设计1.1工程概况建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，着重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等，创造出既美观又实用的建筑。

建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。

本方案采用框架结构，框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连成一体，形成承重结构，将荷载传至基础。

其特点是承重系统与非承重系统有明确的分工，支承建筑空间的骨架与梁，柱是承重系统，这种结构形式强度高，整体性好，刚度大，抗震性好，开窗自由。

设计标高：室内外高差：450mm。

地震烈度：6度，设计基本地震加速度为0.05g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组。

耐火等级：二级。

=0.60kN/m2。

基本风压：ω雪压：0.20 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

不上人屋面活荷为0.5kN/m2，走廊活荷载为2.5kN/m2，卫生间楼面活荷载为2.0 kN/m2，教室楼面活荷为2.0 kN/m2，楼梯活荷载为3.50kN/m2。

1.2 总平面布局和平面功能分区1.2.1 总平面布局该建筑物总长度为87.6m，总宽度为17.7m，总高度为18.45m，共五层，总建筑面积为7752m2，主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构。

图1.1 建筑平面图1.2.2 平面功能分区根据设计资料的规划要求，本办公楼建筑要求的主要功能有：门卫室，办公室，会议室，男女厕所等。

（1）使用部分的平面设计使用房间面积的大小，主要由房间内部活动的特点，使用人数的多少以及设备的因素决定的，本建筑物为办公楼，主要使用房间为办公室，各主要房间的具体设置在下表一一列出，如下表：表1-1序号房间名称数量单个使用面积1 办公室79 52.452 会议室 5 65.533 办公设备用房 5 65.534 门房 1 25.365 男女厕所10 20.04(2)窗的大小和位置房间中窗的大小和位置主要是根据室内采光通风要求来考虑。

采光方面，窗的大小直接影响到室内照明是否充足。

各类房间照明要求是由室内使用上直接影响到室内是用上精确细密的程度来确定的。

通常以窗口透光部分的面积和房间地面的采光面积比来初步确定或检验面积的大小。

办公楼采光面积比为1/6~1/8，走廊和楼梯间大于1/10。

办公楼采光面积比为2.1×1.8／7.5×7.5=0.134，在范围之内均满足要求。

(3)辅助房间的平面设计通常根据各种建筑物的使用特点和是用人数的多少，先确定所需设备的个数。

在本设计中，每层大约有200人办公，按规范规定:男卫生间：大便器 1具/25人，设4具；小便器1具/50人，设2具；女卫生间：大便器1具/25人，设4具；洗手盆：1具/50人，设4具。

2结构设计2.1 工程概况本设计的办公楼位于青岛市，在选址和环境营造方面，注意自然景色的优美，也重学习环境各交通条件的因素，更强调人与自然环境的协调统一，比较适合办公楼功能的充分利用。

设计标高：室内外高差：450mm。

地震烈度：6度，设计基本地震加速度为0.05g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第三组，抗震等级四级。

耐火等级：二级。

建筑等级：丙类。

=0.60kN/m2。

基本风压：ω雪压：0.20 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

结构设计主要是进行结构的内力计算，严格按照《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》，查阅了《结构力学》、《抗震结构设计》、《钢筋混凝土结构设计》等中的设计方法对本工程进行结构设计。

在计算过程中，充分利用了Excel进行计算及结构力学求解器等进行电算，保证了计算的准确性。

结构计算主要包括以下几个步骤：（1）确定柱网尺寸及结构布置：该结构采用全现浇混凝土框架结构，根据结构框架的布置要求及建筑平面布置的原则来确定柱网尺寸。

选柱网尺寸为7.5m×7.5m。

（2）梁、柱截面尺寸及板厚的确定：梁截面尺寸的确定：主梁高度为跨度的1/18～1/12，梁宽为梁高的1/3～1/2。

单向板板厚由h＞1/30L来确定，双向板板厚由h＞1/40L来确定。

（3）水平荷载计算：包括横向框架地震荷载和风荷载的计算，纵向框架的地震荷载和风荷载的计算。

（4）横向框架地震荷载和风荷载的计算根据荷载规范算出各楼层的自重。

计算梁、柱线刚度：在框架结构内力与位移计算中，现浇楼面可视作框架梁的有效翼缘，框架边梁惯性矩取矩形梁的1.5倍，框架中梁惯性矩取矩形梁的2倍。

在地震荷载作用下，用D值法计算结构的自震周期，然后用底部剪力法计算剪力，计算横向各层等效地震力，根据计算结果，必须考虑顶部附加水平地震作用力的影响。

（5）横向框架的地震荷载和风荷载的计算：横向框架取2轴线的一榀为计算单元，其水平荷载和竖向荷载的计算方法同横向框架，根据水平荷载和竖向荷载，采用电算得出纵向梁、柱的配筋，及梁柱的箍筋。

（6）竖向荷载计算：包括横向框架的竖向恒载和活载的计算，纵向框架的竖向恒载和竖向活载的计算。

恒载由构件自重、装修等材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用二次弯矩分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配法时采用分层法计算各层弯矩，再进行叠加，求出最后平衡弯矩，再由平衡条件求出梁柱剪力和轴力。

活载计算过程同恒载。

(7) 内力组合：内力组合时，应考虑内力调整。

因在前面进行的设计均为弹性设计，而混凝土为弹塑性材料，故应采用概念设计，这样在地震荷载作用下，框架就具有一定的延性，可吸收消耗一部分地震力，抵抗地震作用的能力较高这就需要进行弯矩调幅，降低负弯矩，以减少配筋面积。

支座弯矩和剪力设计值，应取支座边缘得数值，同时，梁两端支座截面常是最大负弯矩及最大剪力作用处。

在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩，而跨中控制截面常是最大正弯矩作用处，因而要进行内力换算求得梁边缘截面处的弯矩和剪力。

框架横梁的控制截面是支座截面和跨中截面，支座处一般产生-Mmax和Vmax，跨中截面产生Mmax。

柱的控制截面在柱的上、下端。

恒载、活载、风载和地震荷载都分别按各自规律布置进行内力分析，恒载，活载取支座上部弯矩为负，下部弯矩为正；风载、地震荷载均考虑左右两个方向，然后取出各个构件控制截面处的内力，最后在若干组不利内力中选取几组最不利的内力作为构件截面的设计内力。

柱的最大弯矩值出现在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化很小，因此，柱的设计控制截面为上、下两端截面，即梁的上、下边缘。

所以，在轴线出的计算内力也要换算成梁的上、下边缘处的柱截面内力。

（8）梁、柱、板、楼梯、基础配筋：抗震结构要求设计成延性结构，其结构应有足够的延性，设计应考虑构件强柱弱梁、强剪弱弯、强结点强锚固等原则。

在梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。

正截面计算主要是取梁端最大负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋。

斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。

梁端箍筋加密区也要按构造要求来配置。

柱的正截面计算中。

柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max及相应的N；Nma及相应的M;Nmin及相应的M，取配筋最大的为最终配筋依据。

板分为单向板和双向板进行配筋，单向板按塑性内力重分布设计。

基础按柱下独立基础设计。

先进行地基变形验算，然后进行基础设计。

2.2 结构设计说明2.2.1结构选型该建筑为办公楼，采用全现浇框架结构体系，建筑平面布置灵活，有较大空间。

本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。

2.2.2 结构布置结构平面布置见下图图2.1 结构平面布置图2.2.3 基础方案根据施工场地、地基条件、场地周围的环境条件，选择柱下独立基础。

2.2.4 建筑材料的选取填混凝土强度采用C30，主要受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB335，填充墙采用240厚灰砂砖，砌筑砂浆采用M10混合砂浆，门为木门，窗为铝合金窗。

2.2.5 构件尺寸初选一、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n g F N E ⋅⋅⋅=β注：β——作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2。

F ——支状态计算柱的负载面积。

g E ——建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取12KN/m 2。

n ——计算截面以上的楼层层数。

（2）A c ≥N/[U N ]·f c注：[U N ]——架柱轴压比限值，本方案为四级抗震等级，查《抗震规范》可 知取为0.9。

f c ——凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm 2。

（3）计算过程 对于边柱：N=β·F ·g E ·n=1.3×7.5×3.75×12×5=2193（KN ） A c ≥N/[U N ]·f c =2193×103/(0.9×14.3)=170000(mm 2) 对于中柱：N=β·F ·g E ·n=1.25×7.5×5.1×12×5=2868.75（KN ） A c ≥N/[U N ]·f c =2868.75×103/(0.9×14.3)=222902(mm 2) 取柱截面为正方形，则边柱412mm ，中柱472mm 统一取为500mm ×500mm 二．次梁截面尺寸确定根据平面布置，次梁的最大跨度为7500mm ，次梁高h=(1/18—1/12)l=(1/18—1/12) ×7500=416mm —625mm ，取h=500mm ； 次梁宽b=(1/2—1/3)h=(1/2—1/3) ×500=166mm —250mm ，取b=250mm 三．框架梁截面尺寸确定 1、横向框架梁：横向框架梁的最大跨度为7500mm ，横向框架梁高h=(1/10—1/15)l=(1/10—1/15) ×7500=750mm —500mm ，取h=600mm；横向框架梁宽b=(1/2—1/3)h=(1/2—1/3) ×600=300mm—200mm，取b=250mm 2、纵向框架梁：纵向框架梁高h=(1/10—1/15)l=(1/8—1/12) ×7500=750mm—500mm，取h=600mm；纵向框架梁宽b=(1/2—1/3)h=(1/2—1/3) ×600=300mm—200mm，取b=250 mm 2.2.6 结构计算单元的选取取横向轴线2所在的一榀框架为计算单元。