1 、绪论1、设计依据:依据整体扩建方案,在学校生活区内建一栋宿舍楼来解决新招学生及员工生活需求。
2、工程概况:集体宿舍楼,柱下砼独立基础,地上三层,钢筋混凝土框架结构。
梁板柱均为现浇,建筑面积约为3800m2,建筑物外形为巨型,宽16.14m,长为77.54m,建筑方案确定,房间开间3.9m,进深6.9m,走廊宽2.1m,层高3.3m,室内外高差为0.6m,设防烈度8度,设计基本地震加速度值为0.05g,建筑等级二级,建筑耐火等级二级,砼框架结构抗震等级四类,设计使用年限50年,该项目包括管理室、公共活动室、厕所及晾晒空间,配备活动室。
2、建筑设计说明书本设计为某集体宿舍楼的建筑设计,实际建筑面积为3755.49平方米,拟建3层。
本设计共分为以下几个部分:建筑平面的设计;建筑剖面的设计;建筑体型和立面的设计;3 结构设计说明书3.1 框架结构设计任务书3.1.1 工程概况某集体宿舍楼,主体三层,钢筋混凝土框架结构。
梁板柱均为现浇,建筑面积3755.49m2,建筑物外形为巨型,宽16.14米,长为77.54米,建筑方案确定,房间开间3.9米,进深6.9米,走廊宽2.1米,层高3.3米,室内外高差为0.6米,设防烈度8度,二类场地。
地震参数区划的特征周期分区为二区,抗震等级二级。
图3-1 柱网布置3.1.2 设计内容(1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图(2)荷载计算(3)框架纵横向侧移计算;(4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析;(5)内力组合及截面设计;(6)节点验算。
3.2 框架结构设计计算3.2.1 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定(1)初估截面尺寸①柱:一、二、三层:b×h=350mm×350mm。
②梁:KL1=b×h=300mm×600mmKL2=b×h=300mm×600mmKL3=b×h=300mm×600mmKL4=b×h=300mm×600mmKL5=b×h=300mm×600mm(2) 梁的计算跨度以上柱形心线为准,由于建筑轴线与墙轴线不重合,故建筑轴线与结构计算跨度相同,见图中所示。
底层柱高度:h=3.3m+0.6m+1.2m=5.1m,其中3.3m为底层层高,0.6m为室内外高差,1.2m为基础顶面至室外地面的高度,其它柱高等于层高,即3.3m,由此得框架计算简图图3-2 框架梁编号图3-3 梁的计算跨度3.2.2 荷载计算(1)屋面均布恒载按屋面的做法逐项计算均布荷载,计算时注意:吊顶处不做粉底,无吊顶处做粉底,近似取吊顶,粉底为相同重量。
二毡三油防水层0.35KN/m2冷底子油热玛蹄脂二道0.05 KN/m2200mm厚泡沫混凝土保温层0.2×6=1.2KN/m2120mm 厚现浇板0.12×25=3 KN/m215 mm厚吊顶与粉底0.015×17= 0.2 6KN/m2共计 5.26 KN/m2图3-4横向框架计算简图及柱编号(2)楼面均布恒载按楼面做法逐项计算;水磨石地面0.65KN/m2120厚现浇板0.12×25=3 KN/m2吊顶与粉底0.015×17= KN/m2共计 3.91 KN/m2其它层楼面荷载:16.14×77.54×4.15=5193.71KN(3)屋面均布活荷载雪荷载标准值:16.14×77.54×0.25=1251.5KN计算重力荷载代表值时,由于设计的可上人屋面,因此取荷载为1 .5 KN/m2,此时雪荷载考虑。
屋面活荷载标准值:16.14×77.54×1.5=1877.24KN(4)楼面均布活荷载楼面均布活荷对旅馆的一般房间为 1.5 KN/m2;走廊、楼梯、门厅等处取为 2.0 KN/m2为了计算方便,此处偏安全地同意取均布活荷载2.0 KN/m2楼面均布活荷载标准值为:(10×3.6+0.5)×(6.6×2+2.4+0.5)×2=1175 KN(5)梁柱自重(包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量)梁侧、梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑每根重量计算0.34×0.7×6.1×25=36.3KN表3-1 梁柱自重(6)墙体自重墙体均为240厚,两面抹灰,近似按加厚墙体考虑抹灰重量。
单位面积上墙体重量为0.28×19=5.32KN/m2卫生间墙厚为180:0.2×19=3.8 KN/m2墙体自重计算见表:考虑墙体上有门和窗,所以墙净重按80%折算.表3-2 墙体自重(7) 荷载分层总汇。
顶层重力荷载代表值包括:屋面恒载,50%的均布活荷载,纵横墙自重、楼面上、下各半层的柱及纵横墙体自重。
将上述分项荷载相加,得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下:第三层:G3=8976KN第二层:G2=8976KN第一层:G1=10196KN3.2.3 水平地震作用下框架的侧移验算.(1)横梁线刚度.混凝土C30,Ec=3×107KN/m2 ,fe=1.5N/mm2在框架结构中为考虑这一有利作用,在计算梁的截面惯性矩时,对现浇楼面的边框架取I=1.5I0(I0为梁的截面惯性矩);对中框架梁取I=2.0 I0,、图3-5质点重力荷载值建筑物总重力荷载代表值∑=81i Gi 为: 46101KN横梁线刚度计算结果列于表表3-3 横梁线刚度(2)横向框架柱的侧移刚度D值计算.柱线刚度列于下表表3-4柱线刚度横向框架侧移刚度D值计算见下表表3-5 横向框架侧移刚度D值计算(3)横向框架的自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。
1 1.7T α=式中α0——基本周期调整系数。
考虑非承重填充墙时取0.6 △T ——框架的顶点位移。
表3-6 横向框架顶点位移T 1=1 1.7T α= 1.7×0.6×343.0 =0.597(s )(4)横向地震作用计算在工类场地二区,结构的特征周期Tg 和地震影响系数αmax 为: Tg=0.35(s ) αmax =0.08由于T 1=0.597(s )>1.4=1.4×0.35=0.49(s ),应考虑顶点附加地震作用。
按底部剪力法求得基部剪力,若按 Fi=GiHiGiHiFEδn= 0.08 T 1+0.01=0.08×0.597+0.01=0.0578 结构横向总水平地震作用标准值: F EK =(Tg/ T 1)0.9×αmax ×0.85∑=81i Gi=2656KN顶点附加水平地震作用△Fn=δn F EK =0.0578×2656=31.46KN 各层横向地震剪力见表如下表3-7各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hi Hi Gi GiHi∑=81jGjHjGiHiFi Vi3 3.3 11.45 8976 102775 0.112 280 2498.32 3.3 8.15 8976 73154 0.080 200.2 2698.51 4.85 4.85 10197 49451 0.054 135 2833.5 注:图3-6横向框架各层水平地震作用及地震剪力(5)横向框架抗震变形验算.多遇地震作用下,层间弹性位移验算见下表表3-8横向变形验算层间弹性相对转角均满足要求θe<[θe]=1/450(6)纵向框架柱侧移刚度D值.表3-9 纵向框架柱侧移刚度D值计算(7)纵向框架自振周期表3-10 纵向框架顶点位移计算T 1=1.7×0.6×7711.0=0.896(s )>1.47s=0.42(s ) (8)纵向地震作用计算结构纵向水平地震作用标准值为:F EK =(T1Tg )0.9×аmax ×0.85∑=81i Gi =(896.03.0)0.9×0.08×0.85×22388.003=568.66KN定点附加地震作用 :δn =0.08 T 1+0.01=0.08×0.42+0.01=0.043 △F n =δn F EK =0.0436×568.66=24.73KN 各顶层纵向地震剪力计算见下页表11 F i =∑jGiHiGiHiF EK (1-δn )表3-11各层纵向地震作用及层地震剪力(9)纵向框架变形验算3.2.4 水平地震作用下,横向框架的内力分析表3-14 地震力作用下框架梁端弯矩及柱轴力3.2.5 竖向荷载作用下框架的内力分析仍取中框计算(1)荷载计算第三层梁的均布线荷载AB跨屋面均布恒载传给梁 5.26×3.6=18.94 KN/m横梁自重(包括抹灰)0.29×0.6×25=4.35 KN/m 恒载23.29 KN/m图3-8 地震作用下框架梁柱弯矩图BC跨屋面均布恒载传给梁 5.26×3.6=18.94 KN/m 横梁自重(包括抹灰) 0.29×0.4×25=2.9 KN/m恒载 21.84 KN/m第二.三层梁的均布线荷载AB跨:楼面均布荷载传给梁 3.91×3.6=14.08 KN/m横梁自重(包括抹灰) 0.29×0.4×25=2.9 KN/m内横墙自重(包括粉刷) 0.28×19×(3.6-0.6)=15.96KN/m恒载 32.94KN/mBC跨:楼面均布荷载传给梁 3.91×3.6=14.08KN/m横梁自重(包括抹灰) 0.29×0.4×25=2.9 KN/m恒载 16.98KN/m第二.三层活荷载: 2×3.6=7.2 KN/m第二.三层集中荷载:纵梁自重(包括抹灰) 0.29×0.45×25×3.6=11.75 KN纵墙自重(包括抹灰) 0.28×19+3.6×(3.6-0.45)=60.33 KN 柱自重(包括抹灰) 0.54×0.54×3.3×25=26.24 KN总计: 98.32 KN第一层梁的均布线荷载:AB跨恒载: 32.94 KN/mBC跨恒载: 16.98 KN/m活载: 7.2 KN/m第一层集中荷载:纵梁自重(包括抹灰) 0.29×0.6×25×3.6=15.66 KN纵墙自重(包括抹灰) 0.28×19+3.6×(3.6-0.45)=60.33 KN柱自重(包括抹灰) 0.54×0.54×3.3×25=26.24 KN第一层柱自重(包括抹灰):0.54×0.54×4.85×25=35.36 KN总计: 102.23KN注:双向板支承梁计算梯形分布荷载作用下,可将实际荷载换算成等效的均布荷载 梯形分布:q eq =(1-2k 2+k 3)q s 三角形分布:q eq =5/8 q sAC B DAB aaapM M L 0M 0L ABM q图11图3-10 双向板的传力图中框架恒载及活载见下图。