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1. 结构选型与布置
   1. 工程概况及设计资料
      1. 工程概况

本工程为江苏南京某办公楼设计的实际应用课题，单层建筑面积924.72m²，主体为八层，建筑面积约7397.76m²。主体设计方案为多层钢筋混凝土框架结构，乙类建筑，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。

• • 1. 设计资料

气象资料

根据《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012第E.5条，按照50年一遇取值。

（1）基本风压值：w₀ = 0.40 kN/m²

（2）基本雪压值：s₀ = 0.65 kN/m²

1. 水文地质资料

（1）岩土工程勘察报告由某建筑设计院提供，根据勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为杂填土，以下粉质粘土及粘土；无液化土层分布，稳定地下水位埋深1.65-2.14m，对钢筋混凝土无侵蚀性。

（2）基础形式：根据场地工程地质特征及拟建建筑物结构荷载特征，采用柱下钢筋混凝土独立基础，以②层粉质粘土作为持力层。

（3）详细勘查情况见表1-1。

表1-1地基承载力特征值

1. 结构和场地地震效应

（1）本工程为多层框架结构，建筑结构的安全等级为二级。

（2）拟建场地抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。

（3）工程场地Ⅱ类。

（4）查《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223—2008第3.0.2条，本工程为乙类建筑。

1. 荷载资料

（1）楼面活载:查《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012第5.1.1条，办公楼面活荷载标准值为2.0 kN/m²，卫生间楼面活荷载标准值为2.5 kN/m²，走廊、门厅楼面活荷载标准值为2.5 kN/m²。

（2）上人屋面：查《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012第5.3.1条，活荷载标准值取2.0 kN/m²。

1.2 结构选型与结构布置

1.2.1 结构选型

本工程选用钢筋混凝土框架结构。

钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。

1.2.2 结构布置

1.平面布置

按设计任务书的要求，本工程的平面形状为凹形。据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010（2016年版）第3.4.4条，凹凸不规则时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。

2.立面布置

本办公楼共8层，每层层高3.9m，女儿墙高1.2m，室内地坪设计标高为±0.000，室内外高差0.45m。

3.柱网布置及次梁设置

按设计任务书的要求，考虑到建筑的使用功能和结构的经济性，本工程柱网布置如图1-1所示，可满足房间大空间的要求和上部结构分割灵活的特点。

图1-1 标准层结构平面布置图

根据建筑设计方案，为满足房间分割要求以及合理设置楼板的经济跨度，本工程楼面需设置次梁。

4.缝的设置

本工程地质条件良好，地基均匀，四周不设底层裙房，所以本工程可不设置沉降缝。本工程长56.8m，大于现浇钢筋混凝土框架结构应设置伸缩缝的最大间距55m，但是混凝土浇筑采用后浇带分段施工，可不设伸缩缝。本结构平面为凹形，房屋沿高度方向无错层，房屋各部分的刚度、高度及重量相差不大，故不设防震缝，但需分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。

5.基础方案

本工程建设场地和地基条件较好，荷载分布均匀，建筑层数等于8层，根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第3.0.1条规定，该建筑的地基属于丙级地基。本建筑采用柱下独立基础。根据场地的地质条件，取②层粉质粘土层为持力层，地基承载力特征值f_ak=100kPa，基础埋深取1.5m。

6.楼梯方案

根据建筑设计方案以及结构的经济性，本工程采用平行双分双跑的现浇板式楼梯。

1. 计算简图及荷载计算

2.1 确定计算简图

根据结构平面布置图，选定具有代表性的17轴线作为计算单元，如图1-1中的斜线部分所示范围。框架梁柱节点为刚接，框架柱与基础固结；各杆件用轴线定位，框架梁跨度取柱子轴线之间的距离：本工程采用柱下独立基础，根据地质资料初步假定基础顶面到室外地坪的距离为750mm，则底层柱子的计算高度h₁=3.9 0.45 0.75=5.1m，其余各层柱高取下层结构楼面到上层结构楼面的距离，即h₂～h₈=3.9m。由此确定该榀框架KJ-11的计算简图如图2-1所示。

图2-1 框架KJ-11计算简图

2.2 构件材料选择

混凝土：均采用C30混凝土（f_c=14.3N/mm²，f_t=1.43N/mm²）。

钢筋：受力纵筋选用HRB400钢筋，fy=360N/mm²,其余钢筋采用HRB300筋，fy=270N/mm²。

2.3 构件截面尺寸估算

2.3.1 框架柱截面初估

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.9条，本工程抗震等级为二级；第6.4.1条，框架柱柱截面尺寸宜符合下列规定：（a）矩形截面柱的边长，抗震设计二级时不宜小于400mm，（b）柱剪跨比宜大于2，（c）柱截面高宽比不宜大于3；第6.4.3条，柱轴压比不宜超过0.75。

初步估算柱截面面积应满足下式：

（1）

式中 N_c---考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算，N_c=C.N；

1. --弯矩对框架柱轴力的影响，中柱扩大系数取1.1，边柱1.2；

μ---轴压比，本工程中不宜超过0.75。

N=（12~14）kN/m^{2 .} S，S为该柱承担的楼面荷载面积，近似按1/2柱距划分。

由于框架教学楼荷载较大，按N=14kN/m²估算；柱轴压比 μ 取0.75:

中柱：Aa²==0.333759m²

a=700mm

边柱：Aa²==0.3637577m²

a=700mm

由此，初步选取底层柱的截面尺寸统一为b×h=700mm×700mm，其他截面尺寸为b×h=600mm×600mm，b×h=500mm×500mm。

2.3.2 梁截面尺寸初选

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第6.3.1条，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于梁截面高度的1/4，也不宜小于200mm。框架主梁h=（1/12~1/8）l，b=（1/2~1/3.5）h，b≥b_c/2,≥250，次梁h=（1/18~1/15）l，其中h为梁截面高度，l为梁的跨度，b为梁截面宽度，b_c为柱截面宽度。

由此，初步选取梁截面尺寸

边跨梁b×h=400mm×800mm，

中跨梁b×h=200mm×400mm，

次 梁b×h=300mm×600mm

2.3.3 楼板厚度初选

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.6条，顶层楼板厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋。

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）第9.1条，现浇钢筋混凝土双向板跨厚比不大于40，板厚度不应小于80mm。

由此，初步选取楼面板厚150mm，屋面板厚150mm。

2.4 荷载计算

本工程以11轴线横向框架KJ-11为计算分析对象。

图2-1荷载计算单元

2.4.1 恒载标准值计算

屋面：刚性防水屋面(有保温层) ：

防水层 0.4 kN/m²

70厚水泥防水珍珠岩块或沥青 0.07x10=0.7 kN/m²

20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kN/m²

150厚钢筋混凝土现浇板 0.15x25=3.75 kN/m²

12厚板底抹灰 0.012x20=0.24 kN/m²

合 计 5.49 kN/m²

楼面：

水磨石地面(10mm面层,20mm水泥砂浆打底，素水泥打底)

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