结构选型与布置
(①弯曲型:变形特点与悬臂梁的弯曲变形规律一致,称为弯曲变形。②剪切型:变形 特点与悬臂梁的剪切变形规律一致,称为剪切变形。) Page 5
3、框架结构类型的选用:
(1)、按框架构件组成划分:选梁板式结构、 (适用于多层和高层)
①梁板式结构(这种框架由板、梁、柱三种基本构件组成, 荷载由板传至次梁、次梁传至主梁、再经主梁传至柱及 基础。广泛应用于普通居民楼、办公楼以及其他各类建 筑。)
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3)、估算公式:Ac>=Nc/(a*fc)
其中:a---轴压比(一级0.7、二级0.8、三级0.9,短柱减0.05) (在不计算梁柱自重情况下 按二级抗震等级柱最大轴压比0.8。)
fc---砼轴心抗压强度设计值 (本设计混凝土等级取C35,
所以fc=16.7) Nc---估算柱轴力设计值 求得:Ac主=20045.025/(0.8*16.7)≈1500.38 d主=2*r≈874mm (取d=900mm)圆柱 Ac裙边=4966.5/(0.8*16.7)≈372.8 d主=2*r≈435mm (取d=500mm)圆柱
(框架结构因其受力体系由梁和柱组成,用以承受竖 向荷载是合理的,但在承受水平荷载方面能力很 差。因此仅在房屋高度不大、层数不多时采用。 因为当房屋层数不多时,风荷载的影响很小,竖 向荷载对结构的设计起控制作用,但当层数较多 时,水平荷载将起很大的影响,会造成梁、柱的 截面尺寸很大,在技术经济上不如其它结构体系 合理。在框架-剪力墙结构中,框架与剪力墙协 同受力,剪力墙承担绝大部分水平荷载,框架则 以承担竖向荷载为主,这样,可以大大减少柱子 的截面。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种 体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平 面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧 力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也 可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。)
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框架—剪力墙结构分析:
利用建筑物墙体构成的 承受水平作用和竖向作用 的结构称为剪力墙结构 图二
剪力墙结构由于“柱子构件”剪力墙 截面巨大,其实说白了就是一种排架结 构(弱连梁)或者没有梁的排架结构 (整片墙),(只不过为了控制其变形, 剪力墙的刚度很大)因此其变形形式为 弯曲型。
可以将图二(a)中框架看成一根空腹的悬臂柱, 截面高度为框架总跨度,在反弯点切开时,空腹悬 臂柱的弯矩M和剪力V 各自产生相应的变形。由于 轴向方向的截面利用率大于受弯截面利用率(可以 试算相同的力用于受压以及用于受弯时的变形值), 剪力V产生的变形要远大于弯矩M产生的变形,框架 结构的变形特点整体呈现剪切型。
防震缝宽度的确定:
最终确定为 120mm
有很多建筑物对这三种接缝进行了综合考虑,即 所谓的“三缝合 一”。 三缝合一:缝宽按照抗震缝宽度处理;基础按 沉降缝断开。
由于防震缝宽度设置过 小,在小规模地震作用 下,防震缝两侧住宅结 构已发生碰撞破坏。
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三、设缝总结: 缩缝缝和防震缝(不考虑沉降要求)只需在地面以上沿 全高设置,无需贯通 结构的地下部分。 沉降缝应贯通 基础和上部结构。 设计中宜调整建筑平面尺寸和结构布 置,采取必要的构造和施工措施,贯彻“不设缝、少设缝” 的原则。当必须设缝时,宜使三缝(伸缩缝、沉降缝、防 震缝)合一,并按规范要求保证必要的缝宽,防止地震时 发生碰撞破坏。
结合经济与规范要求,地下车库车行过道最终确定为7500mm。故决定了 裙房柱网如下图所示:
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2)、标准层部分大体为半径是
16.2m的圆形。
标准层为框架—剪力墙结构,中间 是交通核,半径为6.3m的交通核由 开洞混凝土剪力墙围合而成,与周 边框架形成框架—剪力墙结构。剪 力墙的厚度不应小于160mm,也不应 小于h/20(h为层高),由于综合因 素(办公层净高要求、参考实例等) 层高设定为3.9m(3900/20=195mm) 所以剪力墙厚度我取200mm。剪力墙 材料选择强度等级不低于C25的混凝 土,综合考虑结构、施工、经济等 因素,这里选择C35。
(框架结构指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构,其优点 是强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。同时因其采用梁柱 承重,因此建筑布置灵活,可获得较大的使用空间,使用广泛, 主要应用于多层工业厂房、仓库、商场、办公楼等建筑)
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主体部分:主体部分主要用于办公使 用,其中包括开敞式办公空间和独 立式办公空间两种,加裙房部分地 上共有18层,总建筑高度77.6m, 标准层直径为32.4m,高宽比为2.4, 满足设计要求。
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二、结构布置;
结构布置原则: 1、在满足使用要求的 前提下,沿结构的平面 和竖向应尽可能简单、 规则、均匀、对称,避 免发生冲突; 2、荷载传递线路明确, 结构计算简图简单并易 于确定; 3、结构整体性好,受 力可靠; 4、施工简单; 5、经济合理。
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1、柱网确定:
1)、由于地下车库设在在商业裙房下边,且群房部分为弧形平面,为 了施工简便、加强结构稳定性柱网呈扇形布置,同时根据《地下室停 车场设计规范》,柱网设计为角度为5°,柱距均为8100mm左右,刚好 满足停车需求。
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(2)、沉降缝 / 沉降后浇带的正确设置
适用范围: 同一建筑物高低相差悬殊,上部荷载分布不均匀,或体 型复杂,各部分之间高度、荷载、刚度和地基差异较大,采取结构和 施工措施难以解决各部分之间的沉降差异时,为避免不均匀沉降使墙 体或其它结构部位开裂需考虑在下列部位设置沉降缝或沉降后浇带:
(① 建筑平面的转折处; ② 高度差异或荷载差异处,最常见的为主楼与
裙楼之间; ③ 建筑结构体系或地基类型不同处; ④ 地基土的压缩性有显 著差异处; ⑤ 分期建造房屋的交界处;)
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(3)、防震缝的正确设置:
① 平面不规则又没有采取加强措施; ② 各部 分刚度相差悬殊,采用不同材料和结构; ③ 体型 复杂,各部分质量相差很大;
2)、柱轴力设计值:Nc=1.25CβN
其中:N---竖向荷载作用下柱轴力标准值(已包括活载) β--水平力作用对柱轴力的放大系数 (七度地震:β=1.05、八度地震: β=1.10) C---中柱C=1、边柱C=1.1、角柱C=1.2 求得:Nc主边=1.25*1.1*1.05*13884=20045.025 Nc群边=1.25*1.1*1.05*3612=4966.5 Nc群中=1.25*1*1.05*3612=4515
②无梁结构【无梁结构是将没有梁的等厚度平板直接支承 在住上的一种框架形式。由板、柱帽和柱子三种主要基 本构件组成,荷载由板经过柱帽直接传递给柱子。适用 于楼面荷载较大的公共建筑(如商场、仓库、展览馆等) 和多层工业厂房。 】
(2)、按框架的施工方法划分,选装配整体 式(结构整体性及抗震性能好,同时节省钢材)
所以: h主=(1/12)*9000=750mm b主=(1/3)*750=250mm h群=(1/12)*8100≈700mm b主=(1/3)*700≈233mm (取250mm)
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4、变形缝的设置: (1)、伸缩缝的布置:
为了避免温度应力和混凝土收 缩应力使房屋产生裂缝而设置 伸缩缝,在设置伸缩缝的地方 基础顶面以上的结构与建筑全 部分开,而且在伸缩缝处设置 双1)、竖向荷载作用下柱轴力标准值: N=nAq
其中:n---柱承受楼层数 (本方案主体n=18+2=20、裙房n=3+2=5) A---柱子从属面积 (通过计算得单根柱子的受荷面积为主体约为57.85 平方米、 裙房约为60.20平方米。) q---竖向荷载标准值(已包含活载) (本方案中选择轻质砖,数值为12) 【框架结构:10~12(轻质砖)、12~14(机制砖) 框剪结构:12~14(轻质砖)、14~16(机制砖)】 单位:KN/(M*M) 求得:N主=20*57.85*12=13884KN/(M*M) N群=5*60.20*12=3612KN/(M*M)
主讲:张营
(建筑学11-1)
目录:
一、结构选型及原因;
二、结构布置;
三、总结
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一、结构选型及原因
案例选择:高层综合办公建筑 1、结构选型:群房部分——框架结构;主体部分——框架-剪力墙结构
(结构选型的基本原则:①满足使用要求;②受力性能好; ③施工简便; ④经济合理。)
2、选型依据: 群房部分:群房部分主要功能是作为开放式商 场使用,需要较大的使用空间,从而达到空间使用 的灵活性。
Ac裙中=4515/(0.8*16.7)≈338
d主=2*r≈420mm (取d=500mm)圆柱
4)、验证柱截面尺寸是否合理,代入公式
可得出柱截面尺寸满足要求。
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3、梁截面尺寸估算:
框架的梁、柱截面常采用方形或炬形,其截面尺寸可以近似预估如下:
梁高 h=(1/8~1/12)l, l为梁的计算跨度;梁宽b=(1/2~1/3)h,切不小于 250mm。本方案主体的部分的梁的计算跨度为9m
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