结构设计计算书一.设计概况1.建设项目名称:星海国际花园住宅楼(B 栋)2.建设地点:深圳市某地3.设计资料:3.1.地质水文资料:根据工程地质勘测报告,拟建场地地势平坦,表面为平均厚度0.5m左右的杂填土,以下为1.0m 左右的淤泥质粘土,承载力的特征值为80 kN/m 2,再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层,其承载力的特征值为180kN/m 2,可作为天然地基持力层。
地下水位距地表最低为-0.8m,对建筑物基础无影响。
3.2.气象资料:全年主导风向:偏南风 夏季主导风向:东南风 冬季主导风向:北偏西风常年降雨量为:1283.70mm基本风压为:0.36kN/m 2(B 类场地)基本雪压为:0.20kN/m23.3.抗震设防要求:七度二级设防3.4.底层室内主要地坪标高为±0.000,相当于绝对标高31.45m 。
二.结构计算书1.结构布置方案及结构选型 1.1.结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图,本工程确定采用框架承重方案,框架梁、柱布置参见结构平面图。
1.2.主要构件选型及尺寸初步估算 1.2.1. 主要构件选型(1)梁﹑板﹑柱结构形式:现浇钢筋混凝土结构 (2)墙体采用:粉煤灰轻质砌块(3)墙体厚度:外墙:250mm ,内墙:200mm (4)基础采用:柱下独立基础 1.2.2. 梁﹑柱截面尺寸估算 (1) 主要承重框架:因为梁的跨度较接近(4500mm ﹑4200mm ),可取跨度较大者进行计算. 取L=4500mm h=(1/8~1/12)L=562.5mm~375mm 取h=450mm.447.94504260>==h l n ==h b )31~21(225mm~150mm 取b=250mm 满足b>200mm 且b 500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为:b ×h=250mm ×450mm(2) 次要承重框架:取L=3900mm h=(1/12~1/15)L=325mm~260mm 取h=400mm415.74003660>==h l n ==h b )31~21(200mm~133mm 取b=250mm 故次要框架梁初选截面尺寸为:b ×h=250mm ×400mm(3)楼面连续梁(4)框架柱:)201~151()201~151(==H h ×3000=374.7mm~281mm b=(1~2/3)h 取b=h① 按轴力估算:C '列柱: No=9×15.66m 2×(10~14)KN/m 2=1409.4KN~1973.16KN A '﹑E '列柱: No=9×8.1m 2×(10~14)KN/m 2=729KN~1020.6KN ② 按轴压比验算:此建筑抗震等级为二级,μ=0.8选C 30型混凝土 c f =14.3 N=(1.2~1.4)No C '列柱: mm mm mm f N A c 4744742242233.148.0100011.25652⨯==⨯⨯=≥μ A '﹑E '列柱: mm mm mm f N A c 3533531248993.148.0100084.14282⨯==⨯⨯=≥μ 故初选柱截面尺寸为:C '列柱: b ×h=500mm ×500mm A '﹑E '列柱:b ×h=450mm ×450mm1.3. 确定结构计算简图⑴.三个假设:①平面结构假定:认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担,垂直于该方向的抗侧力结构不受力;②楼板在自身平面内在水平荷载作用下,框架之间不产生相对位移; ③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。
⑵.计算简图根据结构平面布置图,选定第(2-1)轴线作为计算单元. 如图1所示框架梁跨度(按柱中心线确定): A 'C '跨: 4200mm C 'E '跨: 4500mm 框架柱高度:取底层:H 1=4200+450+(1900-900)-30 =5620mm (如图2)其它层:H 2=H 3=H 4=H 5=H 6=H 7=H 8=H 9 =3000mm框架计算简图如图1C C A 0A 1(1.52)(2.86)(1.39)(1.00)(1.87)(1.49)1E E (1.00)(1.87)(2.86)(1.87)(1.87)32654C C C C C A 2A 3A 4A 5A 6(2.86)(2.86)(2.86)(2.86)(1.39)(1.39)(1.39)(1.39)(1.39)(1.87)(1.87)(1.87)(1.87)(1.49)(1.49)(1.49)(1.49)(1.49)32654E E E E E (1.87)(1.87)(1.87)(1.87)87C C A 7A 899A C (2.86)(2.86)(1.39)(1.39)(1.39)(1.87)(1.87)(1.49)(1.49)(1.49)87E E 9E (1.87)(1.87)图3 框架计算简图420045001.4梁﹑柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算 1.4.1 梁﹑柱惯性矩计算主要框架梁: 493310898.11245025012mm bh I b ⨯=⨯==次要框架梁: 493310333.11240025012mm bh I b ⨯=⨯==边框架梁: 499110848.210898.15.15.1mm I I b ⨯=⨯⨯== 中框架梁: 499210797.310898.15.10.2mm I I b ⨯=⨯⨯==内柱49331021.51250050012mm bh I o ⨯=⨯==外柱: 493310417.31245045012mm bh I o ⨯=⨯==1.4.2 梁﹑柱线刚度计算根据公式 i=EI/l,可以得出梁﹑柱的线刚度如下(E=E C )梁:i A 9'C 9'=3.417×109E/4200=9.04×105E i C 9'E 9'=3.417×109E/4500=8.438×105E 柱:i A 1'A 0'=3.417×109E/5620=6.08×105E i C 1'C 0'=5.21×109E/5620=9.27×105E i A 9'A 8'=3.417×109E/3000=11.39×105E i C 9'C 8'=5.21×109E/3000=17.367×105E 1.4.3 梁﹑柱相对线刚度计算取i A 1'A 0'值作为基准值1.算得梁﹑柱的相对线刚度标于图3中 2. 荷载标准值计算 2.1 永久荷载2.1.1 作用于框架梁上的荷载 2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m 2三毡四油屋面防水层 0.4kN/m 21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m 2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m 21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m 21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m 2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m 2板底抹灰 20mm 0.4kN/m 2合计6.21kN/m 22.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m 2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m 2板底抹灰 20mm 0.4kN/m 2合计3.55kN/m 22.1.1.3 梁自重主要框架梁:0.45 0.25 25=2.812kN/m 次要框架梁:0.4 0.25 25=2.5kN/m2.1.1.4 柱自重上层柱: 外柱: 0.45 0.45 25 3=15.19kN /根内柱: 0. 5 0.5 25 3=18.75kN /根底层柱: 外柱: 0.45 0.45 25 5.62=28.45kN /根内柱: 0. 5 0.5 25 5.62=35.13kN /根2.1.1.5墙自重及两面抹灰女儿墙:0.25 1.5 8=3KN/m 两面抹灰: 0.8kN/m2~8层: 内墙: 0.2 (3-0.45) 8=4.08kN/m 0.2 (3-0.4) 8=4.16kN/m外墙: 0.25 (3-0.45) 8=5.1kN/m 0.25 (3-0.4) 8=5.2kN/m 底层: 0.25 (4.2-0.4) 8=7.6kN/m 0.25 (4.2-0.45) 8=7.5kN 2.1.2.1 作用在框架梁上的恒载楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配:5aq/8长向分配:aq bab a ])2()2(21[32+-(参见图3)A 1'=21 (3-2 0.9+3) 0.9=1.89m 2 A 1'=211.8 0.9=0.8m 2=A 3 B 1'=21 (3-1.5+3) 0.75=1.69m 2 B 1'=211.5 0.75=0.56m 2=B 3顶层:G A 1'=6.21 1.89=11.74KN= G A 3' G B 1'=6.21 1.69=10.49 KNG L 1'=0.35 0.25 25 3=6.56KN G A 2'=6.21 0.81=5.03 KN= G A 4'G B 2'=6.21 0.56=3.48 KN= G B 3' G F 1'=6.21 0.75 3.3=15.37 KN= G F 2' G L 2'=0.4 0.25 25 3.3=8.25KN G C 1'=6.21 4.97=30.86 KN G D 1'=6.21 4.39=27.26 KN G E 1'=6.21 4.21=26.14 KNF M '=21 [21( G A 1'+ G B 1'+ G L 1')+ G A 2'+ G B 2'+ G F 1'+ G L 2']=23.26 KNq L 3'=0.45 0.25 25=2.81KN/mC 1: 7058.0)5.495.1()5.495.1(21)()(213232=+⨯-=+⨯-l a l aq C 1'=0. 7058 1.95 6.21=8.547N/m q C 'M =q c 1'+ q L 3'=8.547+2.81=11.357KN/mA 3: 847.0)39.0()39.0(21)()(213232=+⨯-=+⨯-l a l aq A 3'=0. 847 0.9 6.21=4.734N/m q ME'=q C'M +q A3'=11.357+4.734=16.091KN/mD 1:669.0)2.495.1()2.495.1(21)()(213232=+⨯-=+⨯-l a l aq D1'=0.669×1.95×6.21=8.1KN/m q L4'=0.45×0.25×25=2.81KN/mE 1:752.0)2.465.1()2.465.1(21)()(213232=+⨯-=+⨯-l a l aq E1'=0.752×1.65×6.21=7.705KN/m q A9'C9'= q D1'+ q E1'+ q L4'=18.615KN/m标准层:G A1= G A3=3.55×1.89=6.71KN G A2=3.55×0.81=2.88KN= G A4 G B2 =G B3=3.55×0.56=1.99KN G F1=3.55×0.75×3.3=8.79KN G L1=6.56+0.2×(3-0.35)×3×8=19.28KN G B1=3.55×1.69=6KN G L2=8.25+0.2×(3-0.4)×3×8=20.73KN G D1=3.55×4.39=15.58KN q L3=2.81+0.2×(3-0.45)×8=6.89KN/m G E1 =3.55×4.21=14.95KN G L2 =3.55×4.97=17.64KNF M =[(G A1+ G B1+ G L1)/2+ G A2 +G B2 +G F1 +G L2]/2=25.19 q A8'C8'= q D1 +q E1 +q L4=4.631+4.405.6.89=15.926KN/mq CM =q C1+ q L3′=4.886+2.81=7.696KN/m q l3=6.89KN/m= q L4 q C1=0.7058×1.95×3.55=4.886KN/m q D1=0.669×1.95×3.55=4.631KN/m q A3=0.847×0.9×3.55=2.706KN/m q E1=0.752×1.65×3.55=4.405KN/m q ME =q C1+q A3 +q L3=4.886+2.706+6.89=14.482KN/m2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载 G L5′=8.25+3×3.3=18.15KN顶层:F E1=[( G A1′+ G B1′+ G L1′)/2+ G A4′+G B3′ +G L5]/2=20.53KNC 3=1/2×1.95×3.9=3.8m 2= C 2 =D 2 =D 3E 2= E 31/2×1.65×3.3=2.72m 2G C2′= G C3′= G D2′=G D3′=6.21×3.8=23.6KN G E2′= G E3′=6.21×2.72=16.89KNF E2′=(23.6+2.5×3.9+3.9×3)/2=22.53KN F E′=20.53+22.53=43.06KNF C′=(23.6+23.6+16.89+15.37+2.5×3.9+2.5×3.3)/2=48.73KNF A′=(23.6+16.89+2.5×7.2+3×7.2)/2=40.05KN标准层:G l5=2.5×3.3+5.2×3.3=25.41KNF E1=[(G A1+ G B1+ G L1)/2+ G A4+G B3+G L5]/2=23.5KNG C2= G C3= G D2=G D3=3.55×3.8=13.49KNG E2= G E3=3.55×2.72=9.66KN G F2= G F3=8.79KNF E2=(13.49+2.5×3.9+5.2×3.9)=21.76KNF E=23.5+21.76=45.26KN F E= 23.5+21.76+45.26KNF C=(13.49+13.49+9.66+8.79+2.5×7.2+0.2×2.6×8×7.2)/2=46.69KNF A=(13.49+9.66+2.5×7.2+×5.2×7.2)/2=39.3KNA′列柱:顶层上柱:F9=40.05KN 下柱:F9′=40.05+15.19=55.24KN 八层:F8= F9′+ F A=55.24+39.3=94.54KN F8′= F8+15.19=109.73KN七层:F7= F8′+ F A=109.37+39.3=149.03KN F7′= F7+15.19=164.22KN六层:F6= F7′+ F A=203.52KN F6′= F6+15.19=218.71KN五层:F5= F6′+ F A=258.01KN F5′= F5+15.19=273.21KN四层:F4= F5′+ F A=312.5KN F4′= F4+15.19=327.69KN三层:F3= F4′+ F A=366.99KN F3′= F3+15.19=382.18KN二层:F2= F3′+ F A=421.48KN F2′= F2+15.19=436.67KN一层:F1= F2′+ F A=475.97KN F1′= F1+29.59=505.56KN C′列柱:顶层上柱:F9=48.73KN 下柱:F9′=48.73+18.75=67.48KN 八层:F8= 114.17KN F8′= 132.92KN七层:F7= 179.61KN F7′= 198.36KN六层:F6= 245.05KN F6′= 263.8KN五层:F5= 310.49KN F5′= 329.24KN四层:F4= 375.93KN F4′=394.68KN三层:F3= 441.37KN F3′= 460.12KN二层:F2= 506.81KN F2′= 525.56KN一层:F1= 572.25KN F1′= 572.25+36.53=608.78KN E′列柱:顶层上柱:F9=43.06KN 下柱:F9′=43.06+15.19=58.25KN 八层:F8= 103.51KN F8′= 118.7KN七层:F7= 163.96KN F7′= 179.15KN六层:F6= 224.41KN F6′= 239.6KN五层:F5= 284.86KN F5′= 300.05KN四层:F4= 345.31KN F4′=360.5KN三层:F3= 405.76KN F3′= 420.95KN二层:F2= 466.21KN F2′= 481.4KN一层:F1= 526.66KN F1′= 541.85KN恒荷载作用下框架的受荷简图(设计值)如图410C A 0A 110E E 32654A 2A 3A 4A 5A 632654E E E E E 87C A 7A 899A C 87E E 9E 图4 恒荷载作用下框架的受荷简图(设计值)42004500C C C C C C C 67.4848.7330.23KN19.111KN/m22.338KN/m9.235KN/m 17.378KN/m13.628KN/m 19.309KN/m40.0555.24 43.0658.25109.794.5419.111KN/m114.2132.99.235KN/m 17.378KN/m30.23KN118.7103.5164.2149.019.111KN/m179.6198.49.235KN/m 17.378KN/m30.23KN179.2164.0218.7203.519.111KN/m245.1263.89.235KN/m 17.378KN/m30.23KN239.6224.4273.2258.019.111KN/m310.5329.29.235KN/m 17.378KN/m30.23KN300.1284.9327.7315.519.111KN/m375.9394.79.235KN/m 17.378KN/m30.23KN360.5345.3382.2367.019.111KN/m441.4460.19.235KN/m 17.378KN/m30.23KN421.0405.8436.7421.519.111KN/m506.8525.69.235KN/m 17.378KN/m30.23KN481.4466.2476.0505.6608.8572.3526.7541.927.91KN2.2 竖向可变荷载查荷载规范:楼面均布活荷载标准值为1.5kN/m 2,上人屋面均布活荷载标准值为1.5kN/m 2。