建筑结构概念设计案例分析
4、梁柱自重(包括梁侧、梁底、柱的抹灰):梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰,近似按加大梁宽及柱宽考虑,一般加40mm。
混凝土容重:25kN/m3
Gl1=(0.04+0.3)×0.6×7.2×25=36.72KN
Gl2=(0.04+0.3)×0.6×3×25=15.3KN
Gl3=(0.04+0.3)×0.6×4.5×25=22.95KN
G3~9=3194.64+50%×3288.6+(36.72×26+15.3×13+22.95×48)+(39.36×52+3485.68+3195.14+83.38)=15905.08
二、计算地震荷载标准值
1、计算结构自振周期
顶点位移法计算基本周期:
式中, ——基本周期调整系数,对一般民用框架取0.6。
4879.92
底层横墙
(7.2-0.6)×(5.5-0.6)
(3-0.6)×(5.5-0.6)
26×1
2×1
4473.3+
125.12
=4598.42
二层纵墙
(54-0.6×12)×(5-0.6)
4×1
4381.96
二层横墙
(7.2-0.6)×(5-0.6)
(3-0.6)×(5-0.6)
26×1
2×1
2、钢筋的强度等级:纵向钢筋采用 、 级变形钢筋,箍筋采用 级钢筋。
三、确定计算简图、选取计算单元
1、画出水平计算简图,标注框架编号(横向为1、2、3-----,纵向为A、B、C---)、框架梁编号(材料、截面和跨度相同的编同一号),确定梁的计算跨度。
下面是7200 3000 7200
右边是5500 5000 32800
G1=3194.64+50%×3288.6+(36.72×26+15.3×13+22.95×48)+(52.8×52+48×52+4879.92+4598.42+4381.96+4129.1)/2=18709.66
G2=3194.64+50%×3288.6+(36.72×26+15.3×13+22.95×48)+(39.36×52+48×52+4381.96+4129.1+3485.68+3195.14+83.38)/2=17003.15
式中;A——柱横截面面积,m2,取方形时边长为a;
n——验算截面以上楼层层数;
F——验算柱的负荷面积,可根据柱网尺寸确定,m2;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值;
ω——框架柱最大轴压比限值,一级框架取0.7,二级框架取0.8,三级框架取0.9。
φ——地震及中、边柱的相关调整系数,7度中间柱取1、边柱取1.1,8度中间柱取1.1、边柱取1.2;
520
16536
38.1
六/27.6
520
14352
33.1
五/23.4
545
12753
30.2
四/19.2
570
10944
25.2
三/15.0
600
9000
20.7
二/10.8
660
7128
16.4
一/5.2
742
3858
8.9
2、屋面竖向活载:屋面雪荷载×屋面面积;
取0.7KN/m2
Gw2=0.7×54×17.4=657.72KN
楼面竖向恒载:按楼面的做法逐项计算均布荷载×楼面面积;
楼面恒重选用: + + =
Glm1=3.4×54×17.4=3194.64KN
3、楼面竖向活载:楼面均布活荷载×楼面面积;
取
Glm2=3.5×54×17.4=3288.6KN
V3= 15905.08*7+12627.14=123962.7 =3.33
V4= 15905.08*6+12627.14= 108057.62 2.9
V5= 15905.08*5+12627.14=92152.54 2.48
V6= 15905.08*4+12627.14 = 76247.46 2.05
Gz1=(0.04+0.6)×0.6×5.5×25=52.8
Gz2=(0.04+0.6)×0.6×5×25=48
Gz3=(0.04+0.6)×0.6×4.1×25=39.36
梁柱自重可列表,以方便后面的计算。如:
编号
截面(m2)
长度(m)
根数
每根重量(KN)
L1
宽×高=0.3×0.6
7.2
每层根数×层数=26×10
题:
工程概况:
某教学楼位于8度烈度区,设计基本地震加速度为0.2g;场地为II类;总层数为10层,底层一层层高5.5m,二层5m,其他层为4.1m,总高为5.5+5+8*4.1=43.3m;整个结构为现浇,本题中不考虑风荷载作用;楼面荷载计算中,雪载、使用荷载取50%,永久荷载取100%。
(三)、绘出框架平面柱网布置
10047
47198
⑵
0.589
0.918
1.56
0.58
13552
注:表头中K、α括号中式子用于底层
=[D(1)+D(2)]*2
V1=18709.66+17003.15+15905.08*7+12627.14=159675.51 =3.38
V2= 17003.15+15905.08*7+12627.14 =140965.85 =5.8
6、荷载分层总汇(39.36×52+3485.68+3195.14+83.38)
屋面重力荷载代表值
Gi=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重;
各楼层重力荷载代表值
Gi=楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重:
总重力荷载代表值
G10=5637.6+50%×657.72+(36.72×26+15.3×13+22.95×48)+(39.36×52+3485.68+3195.14+83.38)/2=12627.14
V7= 15905.08*3+12627.14=60342.38 1.62
V8= 15905.08*2+12627.14 =44437.3 1.19
V9= 15905.08+12627.14 =28532.22 0.77
V10= 12627.14 0.34
=3.38+5.8+3.33+2.9+2.48+2.05+1.62+1.19+0.77+0.34=23.86m
=1.7*0.6*根号下23.86=4.98s
2、计算多遇地震烈度下的结构弹性地震作用
对满足底部剪力法适用条件的框架结构,可用底部剪力法求解,列表计算。
; ;
层/Hi
Gi
GiHi
Fi
注
十/44.4
520
23088
53.2
九/40.2
500
20100
47.7
八/36.0
500
18000
41.5
七/31.8
G3`10h1=(4.1-0.6)×(7.2-0.6)×(0.04+0.24)×19=122.89
G3`10h2=(4.1-0.6)×(3-0.6)×(0.04+0.24)×19=44.69
同上列表:
墙体
每片面积
片数
重量
底层纵墙
宽×高=(54-0.6×12)×(5.5-0.6)
每层片数×层数=4×1
第二步、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
一、初估梁柱截面尺寸
(1)框架梁截面尺寸:
梁高h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)×7200=400~720取600mm
梁宽b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)×600=200~300取300mm>200mm
(2)框架柱截面尺寸:600×600
所以:
1~ 5层:
边跨
中跨
层/hi
柱
三~十/4.1
⑴
0.79
0.383
0.24
0.11
6203
37220
⑵
0.79
0.918
0Hale Waihona Puke 580.2212407
二/5
⑴
0.648
0.383
0.30
0.13
4044
24262
⑵
0.648
0.918
0.71
0.26
8087
一/5.5
⑴
0.589
0.383
0.65
0.43
G——结构单位面积的重量(竖向荷载),根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为12~18kN/m2。
A= 18x9x54x17.4/52x1.1 =0.32m2
14.3x(0.8-0.1)x103
故0.6X0.6的柱子符合
二、材料强度等级
1、混凝土的强度等级:梁、柱和节点选用C30,其他各类构件选用C25。
G2z=(5-0.6)×(54-12×0.6)×(0.04+0.24)×19=1095.49
G2h1=(5-0.6)×(7.2-0.6)×(0.04+0.24)×19=154.49