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设计计算例题

说明:此计算例题只是一个例子,本次设计抗震部分是不需要计算的,只需按构造要求设置即可(1)建设地点:南方某市(2)场地面积:50m×55m(3)总建筑面积:约45002m(允许偏差10%)(4)抗震设防烈度:7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组(5)基本风压:0.4 KN/m2,,基本雪压:0.45 KN/m2(6)地面粗糙度:B类,Ⅱ类场地(7)地震资料:地震承载力标准值为220KN/m2,未见地下水,不考虑冻土深度(8)建筑安全等级:Ⅱ级(9)设计标高:室内设计标高000,室内外高差600mm.0(10)楼面做法:20mm厚水泥砂浆找平,5mm厚1:2水泥砂浆加107胶水着色粉面层,现浇混凝土楼板,底面为15mm厚纸筋灰抹底,涂2道(11)屋面做法:现浇楼板上铺珍珠膨胀岩保护层100mm厚,现浇钢筋混凝土楼板,20mm厚1:2水泥砂浆找平,15mm厚纸筋灰抹底,三毡四油防水层(12)门窗做法:全部采用木门,窗户为铝合金制作2 结构布置及结构计算简图的确定2.1 结构的平面布置本次方案采用横向布置,横向承重,即:框架主梁沿横向布置,横向框架为主,要承重框架,主梁和柱可形成横向框架,横向抗倒刚度大,各榀横向框架间由纵向的次梁相连,即建筑物的整体性较好。

结构的平面布置图如下:2.1.1构件截面尺寸的初定梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。

截面高度一般取梁跨度l 的1/12~1/8,当梁的负载面积较大或荷载较大时,宜取上限值。

为防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不宜小于4。

梁的截面宽度可取1/3~1/2梁高,同时不小于1/2柱宽,且不应小于250mm 。

(1)框架梁 1-3柱网:L=6m :mm l h 750~500600081~12181~121=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=, 取mm h 500=mm h b 250~16750021~3121~31=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=, 取mm b 250=L=1.8m :mm l h 225~150180081~12181~121=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=, 取mm h 300=梁宽保持一致, 取mm b 250=L=3.9m :mm l h 488~325390081~12181~121=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=, 取mm h 500=取mm b 250=4-16柱网:L=6m :b ×h=250×500mm L=1.8m :b ×h=250×300mm边柱连系梁取250×500mm ,中柱连系梁取250×300mm在抗震设计中,纵向框架梁截面高度不宜小于10o l,故其截面高度选择合理。

惯性矩的计算b ×h=250×500mm , I=48331004.26500250121121mm bh ⨯=⨯⨯= b ×h=250×300mm , I=483310625.5300250121121mm bh ⨯=⨯⨯=(2)框架柱取底层H=3300+600+600=4500mm(H=第一层层高+室内外高差+基础顶至室外地坪高度) 初选柱截面尺寸:b ×h=400×400=160000 2mm验算框架柱轴压比,由A f N c 1αλ=≤[]λ可推出A ≥[]λαc f N1 查《抗震设计规范》知:[]λ=0.9,取1α=1.0梁柱混凝土取用C30,c f =14.3N/2mm ,t f =1.43N/2mm a.对1-3柱网,中柱受荷面积最大值为3900×3900 2mmA=9.03.140.139003900510)1412(3⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=70907~82720取全部框架柱截面尺寸为b ×h=400×400=160000 2mm I=48331033.21400400121121mm bh ⨯=⨯⨯= b.对4-16柱网,中柱受荷面积最大值为3900×3600 故选用柱尺寸b ×h=400×400也是安全的。

(3)板厚填充墙采用240mm 构要求:板跨l=3600,板厚h ≥h=100mm 。

屋面、楼面均取100mm 。

元,如右图所示2.1.2 构件截面弯曲刚度的计算假定梁的截面惯性矩I 沿轴线不变,本设计采用现浇楼盖,中框架取I =20I边框架取I =1.50I (0I 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)边跨梁i=c c E E 581051.660001004.265.1⨯=⨯⨯⨯ 中跨梁i=c c E E 581025.6180010625.52⨯=⨯⨯⨯ 上部柱i=c c E E 581011.730001033.21⨯=⨯⨯ 底层柱i=c c E E 581074.445001033.21⨯=⨯⨯ 以边跨梁i= c E 51051.6⨯为基准值1,算得梁柱的相对线刚度标于图中2.2 结构计算简图的确定123456789101112131415161718192021222324( 1 )( 2 )( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )( 8 )( 9 )( 10 )( 11 )( 12 )( 13 )( 14 )( 15 )( 16 )( 17 )( 18 )( 19 )( 20 )( 21 )( 22 )( 23 )( 24 )( 25 )( 26 )( 27 )( 28 )( 29 )( 30 )( 31 )( 32 )( 33 )( 34 )( 35 )EI =.73EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =.73EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =.73EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =.73EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =1.09EI =1EI =1EI =1EI =1EI =1EI =.96EI =.96EI =.96EI =.96EI =.96EI =1EI =1EI =1EI =1EI =1结构计算简图 3 荷载计算3.1 恒荷载计算选取结构平面图中第7轴线处框架作出具体计算。

(1)屋面框架梁线荷载标准值(不上人)100mm 厚珍珠膨胀岩保温层 0.1×7=0.7KN/m 2 100mm 厚钢筋凝土楼板0.1×25=2.52/m KN20mm 厚1:2.5水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/㎡15mm 厚纸筋灰抹底0.015×16=0.242/m KN三毡四油防水层0.42/m KN________________________________________________________________ 屋面恒荷载: 4.242/m KN边跨框架梁自重 0.25×0.5×25=3.125 KN/m 梁侧粉刷 2×(0.5-0.1)×0.02×17=0.272 KN/m 小计3.397 KN/m 中跨框架梁自重 0.25×0.3×25=1.875 KN/m 梁侧粉刷 2×(0.3-0.1)×0.02×17=0.136 KN/m 小计2.011 KN/m 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为:边g =4.24×3.6+3.397=18.661 KN/m中g =4.24×1.8+2.011=9.643 KN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值20mm 厚水泥砂浆找平层 0.025×20=0.50KN/m 2 5mm 厚1:2水泥砂浆加107胶水着色粉面层100mm 厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.52/m KN 15mm 厚纸筋灰抹底0.015×16=0.242/m KN________________________________________________________________ 楼面恒荷载: 3.242/m KN边跨框架梁及梁侧粉刷3.397m KN /边跨填充墙自重 0.25×(3-0.5)×5.5=3.438m KN /墙面粉刷2×0.02×(3-0.5)×17=1.7KN/m中跨框架梁及梁侧粉刷 2.011 KN/m 因此作用在中间层框架梁上的线荷载为:边g =3.24×3.6+3.397+3.438+1.7=20.199 KN/m中g =3.24×1.8+2.011=7.843KN/m(3)屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 0.25×0.5×3.6×25=11.25KN梁侧粉刷 2×(0.5-0.1)×0.02×3.6×17=0.98KN 小计11.03KN900mm 女儿墙自重 0.9×0.24×3.6×5.5=4.28KN 墙侧粉刷 2×0.9×0.02×3.6×17=2.2KN 小计6.48KN 顶层边节点集中荷载 A G 6=D G 6=31.25 KN 梁柱轴线偏心e=75mm, A M 6=D M 6=31.25×0.075=2.34 KN*M中柱连系梁自重 0.25×0.3×3.6×25=6.75KN梁侧粉刷 2×(0.3-0.1)×0.02×3.6×17=0.49KN连系梁传来屋面自重0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.5×1.8×4.24=10.30KN 0.5×3.6×1.8×4.24=13.74KN 顶层中节点集中荷载 B G 6=C G 6=31.28 KN 梁柱轴线偏心e=75mm, B M 6=C M 6=31.28×0.075=2.34 KN*M(4)楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重及粉刷 11.03KN 铝合金窗户自重 3.6×1.5×0.4=2.16KN 窗下墙体自重 1×(3.6-0.4)×0.24×5.5=4.22KN粉刷 2×0.02×1×(3.6-0.4)=0.13KN框架柱自重 0.4×0.4×3×25=12KN粉刷 0.4×4×3×0.02×17=1.63KN 小计13.63 KN 连系梁传来楼面自重 0.5×3.6×1.8×3.24=10.5KN 中间层边节点集中荷载 A G 6=D G 6=41.67 KN 梁柱轴线偏心e=75mm, A M 6=D M 6=41.67×0.075=3.13 KN*M中柱连系梁自重 6.75KN梁侧粉刷 0.49KN内纵墙自重 (3.6-0.4)×(3-0.5)×0.24×5.5=10.56KN粉刷3.2×2.5×2×0.02×17=5.44KN扣除门洞重加上门重 -2.1×0.9×(0.24×5.5-0.2)=-2.12 框架柱自重及粉刷 13.63 连系梁传来楼面自重 0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×3.24=7.87KN 0.5×3.6×1.8×3.24=10.50KN 中间层中节点集中荷载 B G 6=C G 6=53.12 KN 梁柱轴线偏心e=75mm, B M 6=C M 6=53.12×0.075=3.98KN*M(5)横荷载作用下的结构计算简图3.2 活荷载计算(1)屋面(不上人)活荷载标准值:0.5 KN/m 2 ,雪压0.45 KN/m 2与屋面活荷载不同时组合,取最大值AB P 6=CD P 6=0.5×3.6=1.8 KN/m BC P 6=0.5×1.8=0.9 KN/mA P 6=0.5×3.6×0.5×3.6×0.5=1.62 KNB P 6=C P 6=0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×0.5+1.62=2.84 KNA M 6=1.62×0.075=0.12 KN*MB M 6=2.84×0.075=0.213 KN*M(2)楼面活荷载标准值:办公室2.0 KN/m 2 , 走廊2.5 KN/m 2AB P =CD P =2×3.6=7.2KN/mBC P =2.5×1.8=4.5 KN/mA P =D P =0.5×3.6×0.5×3.6×2=6.48 KNB P =C P =0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×2.5+0.5×3.6×0.5×3.6×2=12.56KNA M =6.48×0.075=0.49KN*MB M =12.56×0.075=0.94 KN*M3.3 风荷载计算 基本风压0ω=0.4 KN/m 2风震系数z β,因房屋高度小于30m,所以z β=1.0 风载体形系数s μ=0.8-(-0.5)=1.3风压高度系数。

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