综合办公楼设计.doc

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1、青岛滨海学院综合办公楼设计前 言本次我的毕业设计的题目是综合办公楼设计，结构形式为现浇钢筋混凝土结构。此次设计的目的旨在通过综合运用大学四年中所学到的专业知识，充分利用图书馆，网络等现有资源完成一个包括建筑方案与结构方案的确定，结构计算，建筑施工图与结构施工图的绘制以及经济技术分析，中文摘要等内容的一个完整的设计任务，从而让我们通过设计了解建筑设计的一般过程，掌握建筑设计的全部内容，同时也可以培养我们综合运用基础理论与基本技能的能力，分析与解决实际问题的能力，还可以掌握多种绘图设计软件，以及word、office等软件的操作。更重要的是通过这次设计还可以让我们对大学所学的知识进行一次全面的融合

2、，这是对我们大学这四年来所学知识的一次具体的运用，对我以后的学习与工作帮助甚大。第1章 方案绪论设计依据（1）依据土木工程专业2008届毕业设计任务书。（2）遵照国家规定的现行相关设计规范。设计内容、建筑面积、标高（1）本次设计的题目为“综合办公楼”。该建筑位于某工业园内的中心区域，规划占地120亩，拟建面积八千多平方米。园区由科研办公区、企业生产区、科技成果孵化区、项目合作区四大区块组成，呈十字切块布局，既功能相对独立，又内涵相互照应。园区规划设计已经集团批准实施。为永久性建筑，建筑设计使用年限50年，防火等级二级。（2）本建筑主体结构为四层，局部三层，层高均为 。建筑面积：6300m2，占

3、地面积：m2。 （3）室内外高差0.600m，室外地面标高为-0.600m。房间构成与布置（1）房间构成本工程为一所综合办公楼，根据办公楼的功能要求，此次设计该办公楼共包括24个小办公室，8个中办公室，14个高级办公室，6个会议室，以及配套的卫生间若干个。（2）房间布局充分考虑办公楼各种房间在功能与面积等方面的不同，尽量做到功能分区清晰，各功能分区之间联系紧密，以及结构布置合理等，在设计中主要注意了以下几点：教室（包括普通教室与合班教室）布置在教学楼的阳面。语音教室，以及录音室等需要安静环境的教室布置在教学楼中相对较为偏僻的地方。充分考虑实验室办公室，实验准备室与实验室的紧密联系，各类实验室都

4、设置了配套的教师办公室，实验准备室以及实验储藏室。考虑结构的合理性，像语音室，计算机室，各类实验室，以及合办教室这样大面积的房间，都布置在了一起，使上下层结构更加规整。卫生间布置在教学区边缘的阴面，卫生间都带有前室，且通风良好以减少异味，各层卫生间都上下对齐布置，方便穿管。采光与通风 本建筑主体结构采用内廊式，内廊式建筑的采光与通风是一个比较棘手的问题，如何做好内廊的采光与通风，满足建筑规范的要求就显得很重要。由于本建筑主体四层部分长度达到了，为了满足民用建筑设计通则中所规定的：“内廊式走道长度超过20m时应两端设采光口，超过40m时应增加中间采光口”的要求。在本设计中特在建筑中部设置了一个天

5、井，来满足内廊对采光与通风上的要求，同时也可以作为一个共享空间作为学生课间休息的场所。 建筑中的房间，尤其是教室，都采用了排窗的形式，足以满足建筑对采光与通风的要求，为学生的学习提供了一个很好的环境。由于是本建筑地处沈阳，开排窗的形式并不利于建筑的保温与节能，因此采用高标准的双层中空玻璃塑钢窗，在一定程度上保证了建筑的保温与节能。1.1.5防火及安全防火与安全是现代建筑中的一个需要重点考虑的因素。在本设计中，走道，楼梯宽度，房间门的宽度，走道长度，采光等均严格按照国家建筑防火规范进行设计，满足防火疏散的要求。本设计严格要求下需要设置消防楼梯，但考虑到是毕业设计，设计深度比较浅，因此在本设计中并

6、未设置消防楼梯。1.1.6各部分工程构造（1） 屋面：为不上人屋面 防水层：改性沥青防水层 20mm厚1:3水泥沙浆找平层 60mm厚苯板保温层 120mm焦渣找坡100mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆抹灰（2）楼面：水磨石地面 100mm厚钢筋混凝土板（3）厕所：面砖地面20mm厚水泥砂浆保护层 防水剂（2道）15mm厚水泥砂浆找平100mm厚钢筋混凝土板（4）室外台阶： 花岗石条石 30厚1：3干硬性水泥砂浆结合层 100厚C15现浇混凝土 300厚中粗砂垫层（5）墙体： 外墙 20厚1：3水泥砂浆抹灰 200厚空心砖墙体60厚苯板保温层 20厚水泥砂浆抹面 内墙 20厚1：3水泥砂浆

7、抹灰 200厚空心砖 20厚水泥砂浆抹面（6）门窗构件： 本建筑中窗均采用铝合金窗，除正门采用玻璃门外，其他门均采用实木门。1.1.7本建筑设计的主要特点 本建筑的主要特点为采用内廊式符合北方地区保温节能的要求。各功能区分区清晰，结构形式较为简单，建筑外墙面采用橙色涂料装饰能够给人一种学生朝气蓬勃的感觉。主体结构采用中间四层，两侧三层的形式，高低错落有致，房间布置合理，经济实用。1.2 结构方案论述基本资料（1）抗震条件：本工程抗震设防烈度为7度（）。（2）气象条件：地区基本雪荷载0.25kN/m2，基本风压：0.55kN/m2. （3）工程地质条件：类场地，建筑地点冰冻深度，地下稳定水位距地

8、坪8m以下。结构形式与基础形式（1）结构形式目前，多层建筑结构中常采用的结构形式有砌体结构，钢筋混凝土结构与钢结构，这三种结构各有它们自己的特点。砌体结构以砖墙为主体，加配钢筋混凝土圈梁与构造柱，因此可根据各地情况的特点因地制宜、就地取材、降低造价，是理想的多层建筑结构形式。但是由于砌体结构由砖墙承重决定了它的开间与进深受到了一定的限制，而且砌体结构对抗震也非常不利。而本设计又是一个位于抗震7度设防地区的教学楼工程，不仅需要采取一定的抗震措施，还由于是教学楼需要一些大开间房间，这就决定了本设计不适合采用砌体结构。钢结构具有强度高、构件重量轻、平面布置灵活、抗震性能好施工速度快等特点。但由于我国

9、钢产量不多，而且施工技术也不是很成熟，因此钢结构建筑造价特别高，因此目前钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种建筑及其他土木工程结构中，而很少运用于教学楼中，因此本设计也不适合采用钢结构。现浇钢筋混凝土框架结构是一种抗震性能好，施工技术成熟，原材料资源丰富，成本与能耗较低，可模性、整体性、刚性，防火性能与耐久性能均较好的结构形式，而且框架结构具有房间布局灵活等特点。所以现浇钢筋混凝土框架结构已经成为现代工程建设中的主要结构型式。正因为现浇钢筋混凝土框架结构有这些特点，而且随着商品混凝土、钢模板与一些新的施工工艺的涌现，现浇框架结构的建筑周期极大缩短、施工质量明显提高、建筑造价不

10、断降低，这些符合教学了的结构特点与施工要求，符合当地的施工条件，所以本设计将现浇钢筋混凝土框架结构作为其主要结构形式。 在选择柱网上，充分考虑结合教学楼房间的特点，主要采用6m的经济柱网，对于开间要求较大的合班教室，实验室等，则局部采用了9m6m的较大柱网，为保证房间的净高，采用井字形楼盖，最大限度地降低了梁高，使结构更为经济。（2）基础形式基础可以分成深基础与浅基础。考虑到本建筑自重较小，地质条件良好，从技术需要的角度考虑选择天然地基上的浅基础。目前多层框架结构中最常用的浅基础形式有无筋扩展基础，柱下钢筋混凝土独立基础，柱下钢筋混凝土条形基础。其中无筋扩展基础是刚性基础，所选材料抗拉强度大但

11、抗拉与抗弯强度很低，设计时，要求一定的刚性角，所以基础相对很高，基坑深度加大，基底压力增加，也不利于抗震。柱下钢筋混凝土条形基础则多用于处理地基软弱而荷载又较大时的工程问题。根据本工程的地质勘测资料显示，本工程地下水位为以下，地下水位比较深。另外，地下土层地质良好，没有软弱层，而且地下处为中砂层，地基承载力比较高，因此采用施工方便，技术成熟的柱下独立基础更为经济适用。结构尺寸及采用的材料 框架柱，梁及楼板，楼梯等均为现浇混凝土结构：（1）框架柱框架柱截面尺寸为500500mm。采用C30混凝土；纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。 （2）框架梁框架纵梁截面尺寸为300600

12、mm，框架横梁截面尺寸为300550mm与300300mm，采用C25混凝土；纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。（3）现浇板房间的现浇楼板板厚度为100mm，走廊的现浇板厚度为100mm，采用C25级混凝土；HPB235级钢筋。（4）基础基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础，基础底面尺寸为28002800mm，基础高度为800mm，混凝土强度等级为C25；采用HRB335级钢筋。基础底做100mm厚C15混凝土垫层。（5）楼梯楼梯为现浇折板式楼梯，并设有平台梁，楼梯踏步宽度为300mm，高度为150mm，楼梯斜板厚度为150mm，混凝土强度等级为C25，采用HPB235级钢筋

13、。平台梁截面尺寸为200400mm，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。（6）墙体填充墙，外墙200mm厚空心砖墙加60厚苯板保温层，内墙200mm厚空心砖；砂浆等级为M5。荷载种类及其组合 （1）荷载种类 荷载可分为恒荷载，活荷载，风荷载与地震荷载，其中地震荷载在设计中只考虑水平地震荷载，不考虑竖向地震荷载。（2）荷载组合在荷载组合中分别考虑无地震作用下的组合与有地震作用下的组合。其中梁端取最大负弯矩与最大正弯矩所对应的组合，以及最大剪力所对应的组合；梁跨中取最大正弯矩对应的组合；柱取最大弯矩绝对值，最大轴力与最小轴力三者所对应的组合。计算方法

14、用底部剪力法计算水平地震作用；用D值法计算框架结构在水平地震作用下的内力；用力矩二次分配法计算竖向荷载作用下的框架内力；结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。第2章 荷载计算2.1 荷载汇集及截面尺寸的选取 截面尺寸选取（1）框架柱：根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：N/fcbh（三级框架） 引自建筑抗震设计第147页 （3-1）其中B为修正系数，当柱分别为边柱，等跨中柱与不等跨中柱时，B值分别取1.3, 1.2, 1.25。F框架柱的负荷面积框架柱负荷面积上的荷载值，一般取1215 kN/m2n楼层数613 kN=1

15、74545 mm2 取 bchc=500mm500mm（2）框架梁：由挠度、裂度控制 h=(1/81/14)l ， b=(1/21/3)h选定纵向框架梁截面尺寸为bbhb=300mm600mm 选定横向框架梁截面尺寸为bbhb=300mm550mm； 次梁截面尺寸为(1/141/18)l，选定bbhb=300mm550mm;（3）楼板厚度：1/403000=75mm 取h=100mm 楼梯板选为150mm荷载汇集（1）恒载 1）屋面（不上人）：改性沥青防水层 0.3kN/m220mm厚13水泥砂浆找平 202100mm厚再生聚苯乙烯板保温 0.1=0.35kN/m2焦渣找坡最薄处30mm 平均

16、厚100 mm 100.1=1.0kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 25kN/m2 =kN/m22）楼面： 水磨石地面 kN/m2100mmkN/m220mm厚板下混合砂浆抹灰 2 =kN/m23）梁重：梁重：25（-0.10）0.3=kN/m梁重：25（-0.10）0.3=3.375kN/m梁重：25（-0.1）0.3=kN/m4）墙重：（砌体与抹灰之与） 外墙： 13N/m2 内墙： 13N/m2N/m2 kN/m2 保温：外墙60mm厚苯板保温层3.5=0.21 kN/m2总墙重： kN/m2 kN/m25）柱：270.50=6.75kN/m（考虑到柱子抹灰，取柱子自重27kN/m3）

17、22（2）活荷载： 客房、会议室、办公室：kN/m2 卫生间、走廊、门厅、楼梯 ：kN/m2(办公楼、学校)屋面活载：kN/m2 (不上人屋面) ；青岛雪载：0.25kN/m2 青岛22.2 计算简图及层数划分由于结构质量主要集中于各层楼盖与屋盖处，故可将结构简化为图2-1所示的多质点体系，其中质量G4为第四层上半层高度范围内的全部集中于屋面标高处的质量，其他层质量均取其楼盖及其上、下各一半层高范围内的全部集中于楼面标高处的质量。2.3 各层重力荷载代表值计算 四层上半层女 儿 墙：现浇钢筋混凝土，高度m，26 kN/m32+60.2= kN 屋面自重： 57.6+313.8) =4434kN

18、 纵向框架梁：梁11)梁11)2=495.0kN =1019.3 kN横向框架梁：梁(6.6-0.5)梁(6.6-0.5)4=106.8kN 梁(3-0.5)梁(3-0.5)4=25kN (6.6-0.5)kN(-0.6)(57.6+19.2)2-30 4+2.4)kN内纵墙： (-0.6)3)16)=344.2kN 内横墙： (-0.6)16+(132)(-0.6) (-0.6)(3.3+1.5+2.7+1.5+1.5+2.7+2.4+1.5+2.7+ 4+2.4)5 四层上半层的恒载 恒=G4恒= kN恒四层上半层的活载：取雪载0.25kN/m2 活=0.2557.6+313.8）=536

19、.0= G4活G4=G4恒+4活= 9079536.0=9347kN 标准层 57.6+37.8-(3.9+6)27.8+(3.9+6)kN 梁 kN柱 kN外 (57.6+19.2)2-304+2.4)5=kN 内纵墙： 3)16)=kN内横墙： 16+(132)kN窗重量： +3.3)+4+2.4)5 =kN 标准层的恒荷载 =10310.4 kN标准层的活荷载 (3.9+56.0)2+36.62+7.8)25.0=1091.4 kN二至四层重力荷载值 G2=G3 =10310.4+1091.4=11402 kN 二层下半层柱 kN(57.6+19.2)2-30(3.3+1.5+2.7+1

20、.5+1.5+2.7+2.4+1.5+2.7+1.5+1.5+2.7+2.7+3.3)+(2.4+2.7+1.5+ 4+2.4)5=kN3)16) =kN16+(132)kN窗重量： =kN门重量： 一层上半层柱 kN(-0.6)(57.6+19.2)2-300.5- 4+2.4)5=kN(-0.6)3)16)=kN(-0.6)16+(132)(-0.6)kN窗重量： =kN 门重量：楼面板自重：3868.2 kN 梁重：2023.9 kN首层恒荷载 G1=737.1+625.6+400.9+723.0+20.8+8.4+947.7+387.0+458.7+723.0+36.4+4.8+386

21、8.2+2023.9=10966 kN首层活荷载 活=1091.4 kN首层重力荷载值 G1=10966+1091.4=12057 kN第3章 水平地震作用下的框架内力分析3.1 基本资料设计概况：柱截面： bchc=500mm500mm 框架梁：横向框架梁边跨300mm550mm,中跨300mm300mm重力荷载代表值计算如下： G4=9347kN G3=G2=11402 kN G1=12057 kN3.2 水平地震作用下的框架内力梁线刚度 在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。中框架梁0

22、 边框架梁0梁采用C25混凝土，EC=2.8104N/横向框架：中框架梁： Kb1=KNm Kb2=KNm边框架梁： Kb1=KNm Kb2=KNm柱线刚度柱采用C30混凝土 Ec=3104N/，首层高度5.4m,25层m。柱截面： 500 mm500mm=104 KNm=104 KNm柱的侧移刚度D一般层： = D= （3-2）首层： = D= （3-3）表3-1 柱的侧移刚度L(104KNm)(104KNm)(104)(104)(m)24层中框架中柱(18根)0.392边柱1（2根）边柱2(14根)3.720.322边框架中柱（10根）边柱1（2根）边柱2(6根)3.72底 层中框架中柱(

23、18根)0.590边柱1（2根）边柱2(14根)5.40.534边框架中柱（10根）边柱1（2根）边柱2(6根)5.4286D首/D2 0.7 满足要求水平地震作用分析（采用底部剪力法） （1）框架水平地震作用及水平地震剪力计算： 本框架结构符合底部剪力法的适用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用，用顶部位移法计算结构的基本自振周期T1。表3-2 结构的顶点侧移层493479347429912311402200304299122114023143242991211205742834331617结构顶点侧移 =0.2689T1=0.53s （3-4）场地类，抗震设防烈度7度（），设计地震分组第

24、一组。Tg5S, , T1g=s=0.080.537=0.112=34 （3-5）=0.8544208=KN （3-6）34= KN （3-7）0.112=137.5KN （3-8） （3-9）表3-3 水平地震作用下的楼层剪力质点（m）（KN）（KN）（KN）（KN）（KN）49347311402211402112057（2）水平地震作用下的层间位移与顶点位移计算表3-4 水平地震作用下的层间位移验算层(KN)(m) (KN/m)=/(m10-3)/44299121/347934299121/206224299121/160613316171/1407 所以满足规范规定的弹性位移要求。（3）

25、水平地震作用下框架柱剪力与柱弯矩（D值法,取轴横向中框架计算） （3-11）反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。标准反弯点高度比。上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数。上层层高变化修正值。下层层高变化修正值。根据框架总层数，该柱所在层数与梁柱线刚度比查表得。表3-5 边柱（C轴）反弯点高度计算层h(m)y0y1y2y3y4321表3-6 中柱（E轴）反弯点高度计算层h(m)y0y1y2y3y4321表3-7 边柱柱端弯矩计算层 (m) (KN/m)(KN/m) (KN) (KN)（KNm） (KNm)44299128150342991281502429912815013316176

26、350表3-8 中柱柱端弯矩计算层 (m) (KN/m)(KN/m) (KN) (KN)（KNm） (KNm)44299129920342991299202429912992013316177020注： ; ; （4）水平地震作用下梁端弯矩按下式计算：B1=KB1/(KB1+KB2) （3-12）MB1=(MC上+MC下)B1 （3-13）B2= KB2/(KB1+KB2) （3-14）MB2=(Mc上+MC下)B2表 （3-15）表3-9 水平地震作用下的梁端弯矩层C轴E轴MC上MC下B1MCEMC上MC下B1B2MECMEF4131211.11155.907（5）水平地震作用下的梁端剪力与

27、柱轴力标准值： （3-16）表3-10 水平地震作用下的梁端剪力与柱轴力标准值层CE跨梁端剪力EF跨梁端剪力柱轴力L(m)L(m)边柱（KN）中柱(KN)43211155.907（6）水平地震作用下的框架内力图如下： 图3-2 水平地震作用下的框架内力图第4章 风荷载作用下框架内力分析4.1 风荷载作用下的楼层剪力地区基本风压：风载体型变化系数：=0.8-（-0.5）=1.3 风压高度变化系数：按C类地区查表 引自GB50009-2001，建筑结构荷载规范离地高度（m）510152030风振系数：由于房屋高度未超过30米， （4-1）由于房屋宽度为78m，层高,故此框架结构受到的结点水平风荷载

28、（对顶层考虑女儿墙高度900mm）作用于房屋楼面处的集中风荷载标准值如下：4层：78（+0.9）=1kN3层：78Kn2层：781层：78（+风荷载作用下剪力分布图图4-1 风荷载作用下的剪力分布图4.2 风荷载作用下的框架内力风荷载作用下的柱端弯矩表4-1 C柱柱端弯矩层HDy44299128150342991281502429912815013316176350表4-2 E柱端弯矩层HDy44299129920342991299202429912992013316177020风荷载作用下梁端弯矩表4-3 风荷载作用下的梁端弯矩层C轴E轴41312111风荷载作用下梁端剪力与柱轴力标准值表4

29、-4 风荷载作用下梁端剪力与柱轴力标准值层CE跨梁端剪力EF跨梁端剪力柱轴力（kN）L(m)L(m)边柱中柱4321风荷载作用下的框架梁内力图如下图4-2 风荷载作用下的框架内力图第5章 竖向荷载作用下的内力分析5.1 竖向荷载计算荷载传递路线图5-1 荷载传递简图恒载：（1）屋面梁上线荷载标准值：梁重： 边跨梁 中跨梁 屋面板荷载：，属于双向板（按塑性计算），为梯形荷载：折减系数： m，属于双向板，为三角形荷载：折减系数：梯形荷载折减系数：屋面梁上线荷载标准值为：边跨：g1=0.909+=kN/m中跨：g2=0.625+2.34=1kN/m（2）楼面梁上线荷载标准值： 边跨(FH)：g3=3

30、.50.909+（4.2-0.6）(130.2)=kN/m边跨(CE)：g4=0.909+=kN/m 中跨(EF)：g5=3.50.625+=kN/m活荷载：（1）屋面 边跨 50.909= kN/m 中跨 50.625= kN/m（2）楼面 边跨 =0.909=kN/m 中跨 0.625=4.69kN/m 5.2 框架内力计算框架计算简图图5-2 框架计算简图梁固端弯矩：（梁端弯矩以绕杆端顺时针为正，反之为负）M固=QL2/12 （5-1）表5-1 竖向荷载作用下框架的固端弯矩荷载部位边跨（CE）中跨（EF）边跨（FH）跨度均布荷载固端弯矩跨度均布荷载固端弯矩跨度均布荷载固端弯矩左右左右左右

31、恒载顶层其它层活载顶层其它层内力分配系数计算1） 转动刚度S及相对转动刚度计算表5-2 转动刚度S及相对转动刚度构件名称转动刚度S（KNm）相对转动刚度框架梁边跨49中跨9框架柱24层1.0001层0.7772）分配系数计算： （5-2）表5-3 各杆件分配系数节点层()()43214321弯矩分配与传递：图5-3 恒载作用下的弯矩分配图5-4 活载作用下的弯矩分配图5-5 恒载作用下的弯矩图（未调幅）图5-6 恒载作用下调幅后的梁端弯矩图5-7 活荷载作用下的弯矩图（未调幅）图5-8 活荷载作用下调幅后的梁端弯矩7）恒载作用下的弯距：表5-4 恒载作用下的弯距楼层CE跨EF跨FH跨左端中间右

32、端左端中间右端左端中间右端MMMMMMMMM4-40.83 46.21 48.61 -13.80 -1.20 13.05 -50.76 43.73 43.64 3 -43.78 30.39 46.04 -7.06 0.67 11.62 -77.58 50.55 73.86 2 -44.02 30.20 46.18 -7.00 0.75 11.53 -77.83 50.24 74.23 1 -40.09 33.53 43.46 -7.93 -0.68 13.45 -73.17 55.84 67.69 8）活载作用下的弯距：表5-5 活载作用下的弯距楼层CE跨EF跨FH跨左端中间右端左端中间右端左

33、端中间右端MMMMMMMMM4 -4.93 3.12 5.17 -1.00 0.16 1.00 -5.17 3.12 4.93 3 -17.18 11.83 18.53 -4.27 1.01 4.27 -18.53 11.83 17.18 2 -17.27 11.75 18.59 -4.25 1.03 4.25 -18.59 11.75 17.27 1 -15.71 13.03 17.60 -4.64 0.64 4.64 -17.60 13.03 15.71 注: 1、弯矩符号逆时针为正梁端剪力均布荷载下: （5-3） 1) 恒载作用下梁端剪力: 表5-6 恒载作用下CE跨梁端剪力CE跨梁端剪力层q（kN/m）L（m）qL/2（kN）(kN)(kN)(kN)（kN）(kN)4321表5-7 恒载作用下EF跨梁端剪力EF跨梁端剪力层q（kN/m）L(m)qL/2（kN）(kN)(kN