办公楼程序化计算书

马克

本计算书编写之初仅用于内部快速试算、设计、验算之用,未曾考虑公示甲方之用。虽应要求增加Latex公式行便于阅读,如仍有不便还请谅解。

除非额外标注,本计算书使用国际标准单位SI。

本计算书已经过SAP2000验算,结果见附。

In [1]:
Out[1]:

1 框架布置

主梁 x方向 5m x 6跨 = 30m

主梁 y方向 8m x 2跨 = 16m

次梁 x方向 1.6m x 5跨每榀

In [2]:

2 荷载计算

2.1 活荷载

2.1.1 办公楼面活荷载

根据GB50009-2012 p14

2kN/m2

ψc=0.7

ψf=0.5

ψq=0.4

2.1.2 不上人屋面活荷载

根据GB50009-2012 p18

0.5kN/m2

ψc=0.7

ψf=0.5

ψq=0

2.1.3 雪荷载

雪荷载分区

根据GB50009-2012 p26

s0=0.5kN/m2

μr=1

sk=μrs0=0.5kN/m2

In [3]:

2.2 恒荷载

2.2.1 轻质混凝土楼板

单向板 100厚轻质混凝土根据某公司数据,保守设计取值850 kg/m3,即85kg/m2,按安全取1.2e3kg/m3 - 肖

蒸压加气混凝土楼板(alc楼板),1.6m跨长承载力5kN/m2

20厚水泥砂浆找平 2e3kg/m3,即40kg/m2 10厚地砖2.5e3kg/m3,即25kg/m2 或木地板10kg/m2

总质量按较大值

In [4]:
In [5]:
In [6]:

经计算,每平方米质量

In [7]:

m=mi=185.0

2.2.2 次梁

0.12×0.36

2.2.3 主梁

0.3×0.6

2.2.4 柱

0.3×0.5

In [8]:

3 结构计算

根据GB50009-2012 3.2.4

荷载设计值

Sd=max(1.2G+1.4Q,1.35G+1.4×0.7Q)

荷载标准值

Ss=G+Q1+0.7Qi,(i>1)

In [9]:

3.1 轻质混凝土楼板

受均布荷载

In [10]:

Sd=4975.6

小于5kN

使用率

In [11]:

utilization=0.9951200000000001

3.2 次梁

In [12]:

3.2.1 验算承载力

σ=MyI<[σ]

其中

M=qL28

In [13]:

σ=1029874.5679012348

小于glubam抗拉强度

按 Y. Wu, Y. Xiao, Steel and glubam hybrid space truss, Engineering Structures 171, 2018, p140, 其他材料力学性质同

[σ]=1.06e8

使用率

In [14]:

utilization=0.009715797810389008

3.2.2 验算正常使用极限状态位移

u=5qL4384EI<[u]=1250L

In [15]:

u=0.01119522073795439

小于限值

In [16]:

[u]=0.02

使用率

In [17]:

utilization=0.5597610368977195

3.3 主梁

In [18]:

3.3.1 验算承载力

In [19]:

σ=5917722.222222223

小于glubam抗拉强度

[σ]=65.3e6

使用率

In [20]:

utilization=0.09062361749191766

3.3.2 验算正常使用极限状态位移

In [21]:

u=0.026408296296296305

小于限值

In [22]:

u=0.032

使用率

In [23]:

utilization=0.8252592592592595

3.4 柱

2楼、3楼、屋面按楼面恒载,2楼、3楼按办公楼活载,屋面按雪荷载

各层柱荷载如下

In [24]:
3楼单柱荷载
  

F=89261.0

2楼单柱荷载
  

F=329575.83

1楼单柱荷载
  

F=572205.91

长细比根据GB0005-2017 p32 按胶合木计算

In [25]:

λc=41.89611449898856

In [26]:

ϕ=0.10778770881385243

等效应力
  

σ=35390918.952128395

小于glubam抗压强度

[σ]=62.9e6

截面安全

使用率

In [27]:

utilization=0.5626537194297042

符合强柱弱梁

4 地震计算

根据 GB18306-2015 附录A 6度即可

根据肖老师 按7度设防

根据 GBT51226-2017 p9 4.3.4.2 可按底部剪力法计算

In [28]:

4.1 底部剪力法

4.1.1 按框架 刚性节点 不考虑斜撑

GB5001-2010 p354 eq5.2.1

GB5001-2010 p33 表5.1.4-1

多遇地震 α1=0.08 罕遇地震 α1=0.50

α1=0.50

In [29]:
In [30]:
Geq=4001274.3600000003
In [31]:
F1s,1=632304.1768620382

4.1.2 按铰接 考虑斜撑(非屈曲支撑) 计算

支撑

0.2×0.2

结构简化为静定桁架,支撑按轴压杆件计算

In [32]:

ϕ=0.023952824180856095

In [33]:
等效应力
  

σ=62220439.06748276

小于glubam抗压强度

[σ]=62.9e6

支撑安全

4.2 振型分解反应谱法

4.2.1 按框架 刚性节点 不考虑斜撑

In [34]:

(kω2m)ϕ=0

In [35]:

振型

In [36]:
Φ=[1.249E031.250E031.177E031.564E032.291E041.417E031.738E034.180E032.594E03]

w2

In [37]:
w2=[3.193E+013.015E+024.933E+02]

自振周期

In [38]:
T=[1.112E+003.618E012.829E01]

需要场地信息进行后续计算

暂按0.1g, Tg=0.4

根据

GB50011-2010 p34 5.1.5

GB50011-2010 p36 5.2.2

按SRSS组合

In [39]:
F=[3.722E+053.723E+055.807E+041.239E+051.814E+041.859E+047.922E+041.905E+051.958E+04]
F1s,2=418641.96444048884

4.2.2 按铰接 考虑斜撑(非屈曲支撑) 计算

支撑

0.3×0.3

In [40]:

(kω2m)ϕ=0

In [41]:

振型

In [42]:
Φ=[1.027E031.850E031.770E041.706E038.589E049.267E041.808E031.451E034.674E03]

w2

In [43]:
w2=[1.727E+031.257E+043.690E+04]

自振周期

In [44]:
T=[1.512E015.604E023.271E02]

需要场地信息进行后续计算

暂按0.1g, Tg=0.4

根据

GB50011-2010 p34 5.1.5

GB50011-2010 p36 5.2.2

按SRSS组合

In [45]:
F=[7.510E+051.353E+062.144E+042.342E+051.178E+052.106E+046.716E+035.391E+032.876E+03]
F1s,2=1357719.761108934

结构简化为静定桁架,支撑按轴压杆件计算

In [46]:

ϕ=0.023952824180856095

In [47]:
等效应力
  

σ=133603292.14657052

小于glubam抗压强度

[σ]=62.9e6

支撑安全

4.3 验算1层单柱

1层总横向力按上述方法中较大值

In [48]:
F1s=1357719.761108934

求解单层2榀连续钢架(与实际结构相比该结构约束不足,更加危险,因此计算是安全的),全节点固接,不考虑二阶效应,按UCB CEE220

In [49]:
K=[1.230E+088.203E+078.203E+078.203E+078.203E+074.077E+084.725E+070.000E+008.203E+074.725E+075.967E+084.725E+078.203E+070.000E+004.725E+074.077E+08]
P0=[1.358E+060.000E+000.000E+000.000E+00]
1层广义位移
  
Uf=[1.631E023.077E031.754E033.077E03]
1楼中柱剪力
  
F1=74989.64566410263
1楼中柱支座弯矩
  
M1=163684.4909094619

根据 GB50005-2017 p39 5.3.2 验算强度

In [50]:
NAnfc+M0+Ne0Wnfm=0.20667981683099004<1

根据 GB50005-2017 p39 5.3.2 验算稳定性

In [51]:
k=M0+Ne0Wnfm(1+NAfc)=0.137820388900333
k0=Ne0Wnfm(1+NAfc)=0.00863251187324008
ϕm=(1k)2(1k0)=0.7369366723118526
NϕϕmA0=165236045.06962943<71200000.0

杆件稳定

根据 GB50005-2017 p39 5.3.3 验算侧向稳定性

ϕl 根据GB50005-2017 p34 5.2.2 按胶合木计算

fmk 根据 Y. Wu, Y. Xiao, Steel and glubam hybrid space truss, Engineering Structures 171, 2018, p140 取84.3e6

In [52]:
NϕyA0fc+(M0ϕlWfm)2=0.14614906848003448<1

侧向稳定

In [ ]: