学生宿舍钢筋混凝土结构设计毕业论文.doc

1 学生宿舍钢筋混凝土结学生宿舍钢筋混凝土结 构设计毕业论文构设计毕业论文 目目 录录 摘 要 1 1 绪绪 论论 1 1 1 建筑层次 1 1 2 建筑方案 1 2 建筑设计建筑设计 3 2 1 自然条件 3 2 1 1 气象条件 3 2 1 2 地形 地质及地震烈度 3 2 1 3 水文 3 2 2 技术要求 3 2 3 设计图纸包括的内容 4 2 3 1 平面图 4 2 3 2 立面图 4 2 3 3 剖面图 5 2 4 建筑构造 5 2 4 1 墙 5 2 4 2 墙面装修 6 2 4 3 楼板层与地面 6 2 4 4 楼板层的设计要求 6 2 4 5 地面构造 7 2 4 6 屋面做法 7 2 4 7 踢脚线 7 2 4 8 楼梯 7 2 4 9 台阶 8 3 结构计算结构计算 8 4 4 框架结构设计框架结构设计 11 4 1 工程概况 11 2 4 2 设计资料 11 4 3 框架结构设计计算 12 4 3 1 梁柱截面 梁跨度及柱子高度的确定 12 4 4 荷载计算 14 4 4 1 屋面均布恒载 14 4 4 2 楼面均布恒载 14 4 4 3 屋面及楼面均布活载 14 4 4 4 梁柱自重 包括梁侧 梁底 柱抹灰重量 15 4 4 5 墙体自重 15 4 4 6 横向框架自振周期 22 4 4 7 横向地震作用计算 23 4 4 8 横向框架抗震变形验算 25 4 5 水平地震作用下横向框架的内力分析 27 4 6 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 29 4 6 1 荷载计算 29 4 6 2 恒荷载作用下梁的固端弯矩计算 33 4 6 3 梁端剪力及柱轴力的计算 42 5 5 内力组合内力组合 45 5 1 框架梁内力组合 45 5 2 柱的内力组合表 49 6 6 截面设计截面设计 54 6 1 横向框架梁截面设计 54 6 1 1 梁的正截面强度计算 54 6 1 2 梁正截面受弯承载力计算 54 6 1 3 梁斜截面受剪承载力计算 56 6 1 4 梁箍筋的配置 56 6 2 框架柱截面设计 57 6 2 1 柱截面设计 57 6 3 楼梯配筋的计算 65 6 3 1 设计荷载 65 6 3 2 内力计算 66 6 3 3 截面承载力计算 66 6 3 4 楼梯斜梁荷载计算 67 6 3 5 内力计算 67 6 3 6 承载力计算 67 6 4 板的计算 68 3 6 4 1 板按考虑弹性力作用计算各区格弯矩 68 6 4 2 按弹性理论进行配筋 69 6 4 3A 区格板配筋算例 72 7 7 结结 论论 76 7 1 建筑设计 76 7 2 结构设计 76 7 3 设计总结 79 致致 谢谢 80 参考文献参考文献 81 附附 录录 82 1 1 绪绪 论论 本工程为 8 层培训中心的宿舍楼设计 为框架结构 总建筑面积 6076 位于鹤壁市东北角 耐久年限为 50 年 结构按 7 度设防设计 建筑按 6 度设防设计 结构类型为框架结构 墙体为加气混凝土砌块 建筑柱网尺寸横向为 2 3m 和 6 6m 纵向为 3 5m 底层层高为 3 9m 2 至 8 层层高均为 3 3m 在框架结构计算时 采用底部剪力法计算地震作用 采用弯矩分配 法对框架进行分配 在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅 对柱的轴力 进行了折减 对建筑中出现的墙体均直接放在梁上 墙 板的重量传给梁 梁再 传给柱 传力路线明确 1 11 1 建筑层次建筑层次 建造高层建筑可以获得更多的建筑面积 这样可以部分解决城市用 地紧张和地价高涨的问题 建造高层建筑能够提供更多的休闲地面 将 这些休闲地面用作绿化和休息场地 有利于美化环境 并带来更充足的 日照 采光和通风效果 从城市建设和管理的角度来看 建筑物向高空 延伸 可以缩小城市的平面规模等等这些高层建筑的优点使其应用广泛 所以本次设计为高层建筑 1 21 2 建筑方案建筑方案 本建筑的高宽比 H B 小于 5 抗震设防烈度为 7 度 所以选用框架 结构体系 框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中 由梁和 柱通过节点构成承载结构 框架形式可灵活布置建筑空间 使用较方便 2 但是随着建筑高度的增加 水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩 和剪力显著增加 从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加 到一定程度 将给建筑平面布置和空间处理带来困难 影响建筑空间的正常使用 在 材料用量和造价方面也趋于不合理 因此在使用上层数受到限制 框架结构抗侧刚度较小 在水平力作用下将产生较大的侧向位移 由于框架构件截面较小 抗侧刚度较小 在强震下结构整体位移都较大 容易发生震害 此外 非结构性破坏如填充墙 建筑装修和设备管道等 破坏较严重 因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑 3 2 建筑设计建筑设计 2 12 1 自然条件自然条件 2 1 12 1 1 气象条件气象条件 建设地区的温度 湿度 日照 雨雪 风向 风速等是建筑设计的 重要依据 例如 炎热地区的建筑应考虑隔热 通风 遮阳 建筑处理 较为开敞 在确定建筑物间距及朝向时 应考虑当地日照情况及主要风 向等因素 2 1 22 1 2 地形 地质及地震烈度地形 地质及地震烈度 基地的地形 地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型 建筑构造处理及建筑体型设计等 地震烈度 表示当发生地震时 地面及建筑物遭受破坏的程度 烈 度在 6 度以下时 地震对建筑物影响较小 一般可不考虑抗震措施 9 度以上地区 地震破坏力很大 一般应尺量避免在该地区建筑房屋 建 筑物抗震设防的重点时 7 8 9 度地震烈度的地区 2 1 32 1 3 水文水文 水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质 直接影响到建筑物 基础及地下室 一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在 该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施 2 22 2 技术要求技术要求 设计标准化是实现建筑工业化的前提 因为只有设计标准化 做到 构件定型化 使构配件规格 类型少 才有利于大规模采用工厂生产及 施工的机械化 从而提高建筑工业化的水平 4 除此以外 建筑设计应遵照国家制定的标准 规范以及各地或各部 门颁发的标准执行 如 建筑放火规范 采光设计标准 住宅设计规范 等 2 32 3 设计图纸包括的内容设计图纸包括的内容 2 3 12 3 1 平面图平面图 纵 横墙 柱 墩 内外门窗位置及编号 门的开启方向 房 间名称或编号 轴线编号等 柱距 开间 跨度 进深 尺寸 墙身厚度 柱 墩宽 深和 轴线关系尺寸 轴线间尺寸 门窗洞口尺寸 分段尺寸 外包尺寸 卫生器具 水池 台 橱 柜 隔断位置 楼梯位置及楼梯上下方向示意及主要尺寸 室内外地面标高 设计标高 楼层标高 地层地面为 0 000 剖切线及编号 一般只注在底层平面 指北针 画在底层平面 尽量取上北下南 平面图尺寸和轴线 如系对称平面可省略重复部分尺寸 楼层 平面除开间跨度等主要尺寸及轴线号外与底层相同的尺寸可省略 楼层 标准层可共用亦平面 但需注明层次及标高 2 3 22 3 2 立面图立面图 建筑物两端及分段轴线编号 女儿墙顶 檐口 柱 伸缩缝 沉降缝 抗震缝 室外扶梯和 消防梯 阳台 栏杆 台阶 踏步 花台 雨蓬 线条 勒脚 洞口 门 窗 门口 雨水管 其他装饰构件和粉刷分格线示意图等 外墙的 5 留洞应注尺寸与标高 宽 高 深及关系尺寸 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格 在平面图上表示不 出的窗编号 应在立面图上标注 平 剖面图未表示出来的窗台高度 应在立面图上分别注明 2 3 32 3 3 剖面图剖面图 剖面图应选在有楼梯 层高不同 层数不同 内外空间比较复杂 最有代表型的部位 必须充分表达清楚 如局部情况有不同 可绘制局 部剖面 墙 柱 轴线 轴线编号 并标注其间距尺寸 高度尺寸 外部尺寸门 窗 洞口 包括洞口上顶和窗台 高 度 层间高度 总高度 室外地面至檐口或女儿墙顶 内部尺寸地坑 深度 隔断 留洞口 平台 墙裙等 标高 底层地面标高 0 000 以上各层楼面平台标高 屋 面檐口 女儿墙顶 烟囱顶标高 高出屋面的水箱间 楼梯间 电梯机 房顶部标高 室外地面标高 底层以下地下各层标高 2 42 4 建筑构造建筑构造 2 4 12 4 1 墙墙 根据墙体平面上缩处位置的不同 有内墙和外墙之分 外墙又称围 护墙 内墙主要是分隔 内墙主要是分隔房间之用 凡沿建筑物段轴方 向布置的墙称为横墙 横向外墙称山墙 沿建筑物长轴方向布置的墙称 为纵墙 纵墙有内纵墙和外纵墙之分 在一片墙上 窗与窗或窗与门之 间的墙称为窗间墙 窗间下部的墙称为下墙又称窗肚墙 非承重的隔墙的内墙通常称为隔墙 主要功能是分隔房间 作为隔 墙 要求也具有自重轻 隔声及放火等性能 6 砌块隔墙常采用粉煤灰及硅酸盐 加气混凝土 混凝土或水泥煤渣 空心砌块等砌筑 墙厚由砌块尺寸而定 由于墙体稳定性较差 亦需对 墙身进行加固处理 通常沿墙身竖向和横向配以钢筋 2 4 22 4 2 墙面装修墙面装修 本工程采用水刷石饰面 构造及材料配合比 1 15 厚 1 3 水泥砂浆打成 2 10 厚 1 1 2 1 4 水泥石渣抹面 主要特点及操作要点 材料质感粗 耐久性号 装饰效果佳 施工 时 面层用铁抹子压平 待到七成干燥时 用棕刷子粘水洗去表面的水 泥浆 使石渣外露骨 3 左右 注 当面层用白水泥 并加入水泥量 5 的颜色后 即成彩色水刷 石 2 4 32 4 3 楼板层与地面楼板层与地面 楼板层是多层建筑楼层间的水平分隔构件 它一方面承受着楼板层 上的全部静 活荷载 并将这些荷载连同自重传给墙或柱 另一方面还 对墙体起着水平支撑作用 帮助墙体抵抗由于风或地震等所产生的水平 力 以增强建筑物的整体刚度 作为楼板层 还应未人们提供一个美好而舒适的环境 此外 建筑 物重的各种水平设备官线 也都安装载楼板层内 2 4 42 4 4 楼板层的设计要求楼板层的设计要求 为了保证楼板层的结构安全和正常使用 楼板层的设计有如下要求 从结构上考虑 楼板层必须具有足够的强度 以确保安全 同时 还应有足够的刚度 使其在荷载作用下的弯曲挠度不超过许可范围 刚 7 度以挠度来控制 通常现浇混凝土的挠度 F l 250 l 350 设计楼板层时 根据不同的使用要求 要考虑隔声 防水 防火等 问题 在多层或高层建筑中 楼板结构占相当大的比重 要求在楼板层设 计时 尽量为建筑工业化创造有利条件 多层建筑中 楼板层的造价约占建筑造价的 20 30 因此 在楼板 层设计时 应力求经济合理 2 4 52 4 5 地面构造地面构造 地面构造为 大理石地面 12mm 110 厚钢筋混凝土整浇层 2 4 62 4 6 屋面做法屋面做法 屋面做法为 二毡三油防水层 冷底子油玛蹄脂二道 15mm 厚保温层水泥蛭石 15mm 厚水泥砂浆找平层 110mm 厚钢筋混凝土整浇层 吊顶或粉底 2 4 72 4 7 踢脚线踢脚线 其重要功能是保护墙面 防止墙面因受外界的碰撞损坏 或在清洗 地面时 脏污墙面 踢脚线的高度取 100mm 为施工方便和与地面协调起见 踢脚线的材 料基本上与地面材料一致 8 2 4 82 4 8 楼梯楼梯 本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯 开间 3 5m 进深 6 6m 楼板段作为一块整板 斜搁在梯段的平台梁上 梯段跨度为 3 5 踏步 300mm 踏高 150mm 栏杆采用钢管 扶手采用木扶手 2 4 92 4 9 台阶台阶 室外台阶的平台与室内地坪的高差为 50mm 表面内外稍微倾斜 以 免雨水流向室内 9 3 结构计算结构计算 本建筑的结构设计采用的是钢筋混凝土结构 因为钢筋混凝土结构 有以下的一些优点 第一 合理的利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点 可以 形成强度较高 刚度较大的结构构件 这些构件在有些情况下可以用来 代替钢构件 因而能够节约刚材 降低造价 第二 耐久性和耐火性较好 维护费用低 第三 可模性好 结构造型灵活 可以根据使用需要浇注成各种形 状的结构 第四 现浇钢筋混凝土结构的整体性好 又具备必要的延性 适于 用作抗震结构 同时它的防震性和防辐射性也好 亦适于用作防护结构 第五 混凝土中占比例较大的砂 石材料便于就地取材 因为钢筋混凝土具有这些特点 所以在建筑结构 地下结构 桥梁 隧道 铁路等土木工程中得到广泛应用 混凝土以成为当今世界上用量 最大的建筑材料 但是 钢筋混凝土也存在一些缺点 如自重过大 抗 裂性能较差 隔热隔声性能不好 浇注混凝土时需要模板和支撑 户外 施工受到季节条件限制 补强修复比较困难 这些缺点在一定程度上限 制了钢筋混凝土的应用范围 随着科学技术的发展 钢筋混凝土的这些 缺点正在逐步的得到克服和改善 所以考虑到本建筑的层高不是很高 所以通过提高混凝土的强度来改善混凝土的这些缺点 框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中 由梁和柱通过 节点构成承载结构 框架形式可灵活布置建筑空间 使用较方便 10 但是随着建筑高度的增加 水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩 和剪力显著增加 从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加 到一定程度 将给建筑平面布置和空间处理带来困难 影响建筑空间的正常使用 在 材料用量和造价方面也趋于不合理 因此在使用上层数受到限制 正是 因为本设计采用的是多层 建筑的高宽比 H B 小于 5 抗震设防烈度为 7 度 建筑高度小于 55m 所以选用框架结构体系 11 A 4 4 框架结构设计框架结构设计 4 14 1 工程概况工程概况 该商业写字楼为七层钢筋混凝土框架结构体系 建筑面积约 6408m2 建筑平面为一字形 受场地限制 宽度为 15 6m 长度为 58 1m 建筑方案确定 房间开间为 4 8m 进深为 6 6m 走廊宽度 2 4m 层高均为为 3 6m 室内外高差 0 45m 框架梁柱及板均为现浇 框架平面柱网布置如图 4 1 所示 图 4 1 4 24 2 设计资料设计资料 气温 冬季室外计算温度过 10o 冻土深度 40cm 夏季室外计算 温度 33oC 年降雨量 700cm 拟建地段势平坦 地层分布较为规律 地基承载力按 120 140kN m2计 持力层为轻亚粘土 12 夏季主导风向为南风 风速 2 8m s 冬季主导风向为西北风 风速为 3 5m s 雪载 最大积雪厚度为 20cm 0 25kN m 地下水位 常年地下水位深约 7m 左右 水质对混凝土无浸蚀 设计烈度按 6 度 结构按 7 度设计 4 34 3 框架结构设计计算框架结构设计计算 4 3 14 3 1 梁柱截面 梁跨度及柱子高度的确定梁柱截面 梁跨度及柱子高度的确定 1 1 初估截面尺寸 初估截面尺寸 本工程采用矩形截面梁柱 根据要求计算如下 柱子 截面估算 HRB335 c NAf 2 14 3 c fN mm 2 300 y fN mm 边柱取 1 5 中框取 0 I 0 1 5 c iI 0 2 0 c iI N 15 8 1 2 6 6 1 2 2 3 233 KN b h 400Amm 梁 梁编号见图 2 框架梁截面的确定 一般取 1 8 1 12 hl 横梁 1 8 1 12 6 6637 5 425hmm 纵梁 1 8 1 12 3 5437 5 292hmm b 250mm 1 2 1 3 bh 32 8233 10162937 0 8 14 3 Amm 13 A L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 L4 L3 ABCD L1 b h 300mm 600mm L2 b h 300mm 600mm L3 b h 250mm 400mm L4 b h 250mm 400mm 图中 4 2 括号内为底层梁编号 括号外为其他层梁编号 若只有一 个编号 表示底层与其他层梁相同 图 4 2 2 2 柱高度确定图柱高度确定图 14 图 4 3 图 4 3 中底层柱高位 3 9m 其中 3 3 米为层高 0 6 米为室内外高 差 其他各层柱为 3 3 米高 4 44 4 荷载计算荷载计算 4 4 14 4 1 屋面均布恒载 屋面均布恒载 按屋面做法逐项计算均布荷载 水泥膨胀珍珠岩保温层 1 26kN 三毡二油花撒油粘结 0 35kN 15 厚水泥砂浆结合层 0 015 20 0 3kN 110mm 厚混凝土结构层 0 11 25 2 75kN 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4kN 15 厚水泥砂浆纸筋抹灰 0 015 16 0 24kN 共计 5 3kN 屋面恒载标准值 5 3 759 5 4025 35kN 4 4 24 4 2 楼面均布恒载楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算 12 厚人造大理石地面 0 012 28 0 336KN 110 厚混凝土板 0 11 25 2 75KN 20 厚底板抹灰 0 02 17 0 34kN 共计 3 817kN 楼面恒载标准值 49 15 5 7 6 6 公共卫生间 713 3 3 817 713 8 2722 7kN 15 4 4 34 4 3 屋面及楼面均布活载屋面及楼面均布活载 楼面均布活载楼面均布活载 楼面均布活载对于办公楼一般房间为 2 0kN 走廊 门厅 楼梯 为 2 5 kN 楼面均布活载标准值为 2 0 713 3 1426 6kN 楼面均布活载楼面均布活载 2 0 759 5 1519 kN 公共卫生间面积 46 2 恒荷载 4 35 46 2 200 97 kN 活荷载 2 5 46 2 115 5 kN 4 4 44 4 4 梁柱自重 包括梁侧 梁底 柱抹灰重量 梁柱自重 包括梁侧 梁底 柱抹灰重量 首层 柱的计算高度 3 9 2 3 3 2 0 11 3 49m 共 60 根 柱重 0 4 0 4 25 1 1 4 4 kN 4 4 3 49 60 921 36 kN 梁重 300 600 长度 L 6 6 2 3 6 6 0 5 3 15 210M 重 0 3 0 6 25 2 0 02 17 0 5 4 84 kN 4 84 210 1 05 1069 22 kN 梁重 250 400 长度 L 3 5 0 5 14 4 168m 自重 0 25 0 4 25 2 0 02 17 0 5 2 59 kN 1 05 168 2 59 456 9kN 4 4 5 墙体自重 墙体自重 外墙外墙 300 600 梁下墙 墙高 3 9 2 3 3 2 0 5 3m 16 墙长 6 6 2 3 6 6 0 5 3 2 28m 自重 2 21 3 1 28 185 64 kN 250 400 梁下墙 墙高 3 9 2 3 3 2 0 25 3 3m 墙长 3 5 0 5 14 2 84m 自重 2 21 3 3 84 612 6 kN 内墙内墙 300 600 梁下墙 墙高 3 9 2 3 3 2 0 6 3 0m 墙长 6 6 0 5 13 2 158 6m 自重 2 09 3 158 6 994 42 kN 250 400 墙高 3 9 2 3 3 2 0 25 3 3m 墙长 3 5 0 5 24 72m 自重 2 09 3 3 72 496 6 kN 首层与其它层布置稍有不同 计算荷载时应扣除在一层中多算的墙体自 重 墙高 3 9 2 0 5 1 45m 墙长 6 6 0 5 2 12 2 2 3 0 5 2 15 8m 自重 2 09 1 45 12 2 47 89 kN 门窗门窗 门窗口所占墙体面积 3 2 窗 24 6 144 1 8 2 窗 3 6 4 14 4 总面积 162 12 1 86 2 窗 1 86 2 3 72 17 内墙洞口所占墙体面积 0 9 2 1 门 1 89 48 90 72 1 5 2 1 门 3 15 3 9 45 总面积 100 17 所占墙体重量 外墙 2 21 162 12 365 kN 内墙 2 09 100 17 215 6 kN 门窗自重 101 8 kN 楼梯间楼梯间 面积 3 5 0 5 6 6 0 5 2 36 6 恒荷载 4 6 36 6 168 4 kN 活荷载 2 5 36 6 91 5 kN 综上所述 首层总重首层总重 G 921 36 867 5 456 9 2762 7 155 3 191 8 612 6 1027 6 496 6 47 89 365 215 6 101 8 155 53 1426 2 115 5 91 5 0 65 8370 51 kN 第二层第二层 柱 取上下各半层柱高 3 30 0 11 3 19m 柱数量 60 根 3 19 60 4 4 842 16 kN 300 600 梁 4 84 210 1 05 1069 22 kN 250 400 梁 2 59 168 1 05 456 9 kN 楼板自重 3 817 723 8 2762 7 kN 楼板活荷载 2 0 723 8 1447 6 kN 公共卫生间和洗漱间 自重 4 35 46 2 200 97 kN 18 活荷载 2 5 46 2 115 5 kN 外墙 300 600 梁下墙 墙高 3 3 0 6 2 7m 墙重 28 2 8 2 21 167 08 kN 250 400 梁下墙 墙高 3 3 0 4 2 9m 墙自重 3 5 0 5 2 9 14 2 2 29 556 92 kN 内墙 300 600 梁下墙 墙高 3 3 0 6 2 7m 墙长 6 6 0 5 2 13 158 6m 自重 2 09 158 6 2 7 894 98 kN 250 400 梁下墙 墙高 3 3 0 4 2 9m 墙长 2 9 0 5 24 72m 墙自重 2 09 168 75 352 7 kN 楼梯间 3 5 0 5 6 6 0 5 2 36 6 恒荷载 4 6 36 6 168 4 kN 活荷载 2 5 36 6 91 5 kN 综上所述 867 5 456 9 2762 7 200 97 173 26 556 92 928 13 842 13 352 7 2 G 168 4 1426 7 115 5 91 5 0 65 365 215 6 101 8 8013 18 kN 第八层第八层 柱 60 根 柱重 4 4 1 54 60 406 56 kN 19 梁 300 600 1067 kN 250 400 456 9 kN 屋面自重 恒荷载 5 3 759 5 4025 35 kN 活荷载 2 759 5 1519 kN 墙 外墙 300 600 梁下墙 墙高 3 3 2 0 6 1 05m 墙长 15 5 2 31m 自重 2 21 1 05 31 71 94 kN 250 400 梁下墙 墙高 3 3 2 0 4 1 25m 墙长 3 5 0 5 14 2 84m 自重 84 2 21 1 25 250 61 kN 内墙 300 600 梁下墙 3 3 2 0 6 1 05m 墙长 6 6 0 5 2 13 158 6m 自重 1 15 158 6 2 01 334 7 kN 250 400 梁下墙 墙高 3 3 2 0 4 1 25m 墙长 3 5 0 5 24 72m 自重 2 01 1 25 72 195 37kN 屋顶楼梯间墙体重 168 4 70 238 4 kN 女儿墙自重 1 5 49 2 15 5 2 2 23 431 51 kN 楼梯间 恒荷载 168 4 kN 20 活荷载 91 5 kN 综上所述 406 56 867 5 456 9 4025 35 78 79 250 61 366 6 195 37 238 4 8 G 421 51 168 4 101 8 353 7 1519 91 5 0 65 8561 5 kN 由以上计算过程可得其他各层框架梁 柱及内外墙的荷载如下表 1 表 1 其他各层框架梁 柱及内外墙的荷载 项目 层次 截面梁 KN外墙 KN内墙 KN柱 KN 300 6001067 71 94334 7 8 250 400456 9 250 61195 37 406 56 300 6001069 22167 08894 98 7 250 400456 9556 92352 7 842 16 300 6001069 22167 08894 98 6 250 400456 9556 92352 7 842 16 300 6001069 22167 08894 98 5 250 400456 9556 92352 7 842 16 300 6001069 22167 08894 98 4 250 400456 9556 92352 7 842 16 300 6001069 22167 08894 98 3 250 400456 9556 92352 7 842 16 300 6001069 22167 08894 98 2 250 400456 9556 92352 7 842 16 1300 6001069 22185 64994 42921 36 21 250 400453 9612 6496 6 由以上计算过程可得各层楼板 卫生间 楼梯间恒荷载和活荷载如表 2 表 2 各层楼板 卫生间 楼梯间恒荷载和活荷载 项目 层次 楼板 KN卫生间 KN楼梯间 KN表 2 表 1 总 KN 恒载 4025 35168 4 8 活载 151991 5 8361 51 恒载 2762 7200 97168 4 7 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2762 7200 97168 4 6 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2762 7200 97168 4 5 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2762 7200 97168 4 4 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2762 7200 97168 4 3 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2762 7200 97168 4 2 活载 1447 6115 591 5 8013 19 恒载 2722 7200 97168 4 1 活载 1426 6115 591 5 8370 51 22 经以上过程可将各层重力荷载代表值汇总做图如 4 4 各层重力荷载代表值如图 图 4 4 4 4 64 4 6 横向框架自振周期横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期 顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法 将结构按质量分布 情况简化为无限质点的悬臂直杆 导出以直杆顶点位移表示的基频公式 23 这样 只要求出结构的顶点水平位移 就可以按下式求得结构的基本周 期 10 1 7TT 式中 基本周期调整系数 考虑填充墙使框架自振周期减少的影响 0 取 0 6 框架的顶点位移 在未求出框架的周期前 无法求T 框架的地震力及位移 是将框架的重力荷载视为水平作用力 求得T 的假象框架顶点位移 然后由求出 再用求出框架结构的底部T 1 T 1 T 剪力 进而求出框架各层剪力和结构真正的位移 横向框架顶点位移计算见表 3 表 3 横向框架顶点位移 层 次 kN i G k i G N kN m i D 层间相对位移 i i i G D i 88361 518361 518487900 010 48 78013 1816374 698487900 020 38 68013 1824387 878487900 0290 36 58013 1832401 058487900 0380 33 48013 1840414 238487900 0480 29 38013 1848427 418487900 0570 24 28013 1856440 598487900 070 18 18370 5164811 15938800 110 11 1 7 0 6 0 71 s 10 1 7TT 5642 0 24 8 1 ii iEK jj j G H FF G H 4 4 74 4 7 横向地震作用计算横向地震作用计算 在 类场地 7 度设防区 设计地震分组为第二组情况下 结构的特征周期和水平地震影响系数最大值 7 度 多遇地震 g T max 为 0 03s 0 08 g T max 由于 0 71 1 4 1 4 0 35 0 49 s 应考虑顶点附加地震作用 1 T g T 按底部剪力法求得的基底剪力 若按 分配给各层 则水平地震作用呈倒三角形分布 对一般层 这种分 布基本符合实际 但对结构上部 水平作用小于按时程分析法和振型分 解法求得的结果 特别对于周期比较长的结构相差更大 地震的宏观震 害也表明 结构上部往往震害很严重 因此 即顶部附加地震作用系 n 数考虑顶部地震力的加大 考虑了结构周期和场地的影响 且修正后 n 的剪力分布与实际更加吻合 0 13 结构横向总水平地震作用标准值 n 0 9 0 85 EK F 1T Tg max 7 1 i i G 0 9 0 04 0 085 55089 44 2203 58kN 0 35 0 71 顶点附加水平地震作用 0 13 2203 58 286 47kN n F n EK F 25 各层横向地震剪力计算见下表 4 表中 8 1 1 ii iEKn jj j G H FF G H 表 4 各层横向地震作用及楼层地震剪力 层 次 i h m i H m i G kN 7 1 1 ii jj j G H Fek G H i F kN i V kN 83 3 27 8361 51 722 82 nek F 722 82722 82 73 323 78013 18367 09367 091089 91 63 320 48013 18315 97315 971405 88 53 317 18013 18264 86264 861670 74 43 313 88013 18213 75213 751884 49 33 310 58013 18162 63162 632047 13 23 37 28013 18111 52111 522158 64 13 93 98370 5163 163 12221 74 4 4 84 4 8 横向框架抗震变形验算横向框架抗震变形验算 由以上数据可得横向地震作用下各楼层的剪力如下图 26 a 水平地震作用 b 地震剪力 图 4 5 横向框架各层水平地震作及地震剪力 水平地震作用下框架结构的层间位移 u i和顶点位移 u i分别按 下列公式计算 u i Vi D ij ui u k 各层的层间弹性位移角 e u i hi 根据 抗震规范 考虑砖 填充墙抗侧力作用的框架 层间弹性位移角限值 e 128 18 KN m 属第一类 T 形截面 下部跨间截面按单筋 T 形截面计算 s M fcmbf h02 128 18 106 14 3 2200 5602 0 013 1 1 2 s 1 2 0 013 As fcmbf h0 fy 0 013 14 3 2200 560 300 763mm2 实配钢筋 3 20 As 942 mm2 942 300 560 0 56 min 0 215 满足要求 对于第一类 T 型截面 min 0 3 梁的正截面配筋如下表 1 6 1 36 1 3 梁斜截面受剪承载力计算梁斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸 hw h0 560mm hw b 560 300 1 88V 127 85K 可知 截面尺寸符合条件 验算是否需要计算配置箍筋 0 07fcmbh0 0 07 14 3 300 560 169 67N V 127 85KN 可知 需按构造配箍 6 1 46 1 4 梁箍筋的配置梁箍筋的配置 梁端加密区箍筋取 8 150 箍筋用 I 级 Q235 热扎钢筋 fyv 210N mm 加密区长度取 0 90m 非加密区箍筋取 8 250 箍筋配 置 满足构造要求 根据抗震规范 沿梁全长顶面和底面的配筋 一 二级不应少于 2 14 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的 1 4 三 四级不应少于 2 12 所以梁全长顶面除负弯矩筋外任需设置 2 12 的钢筋 表 1 梁的截面配筋 58 层次截面 RE MM KN M A 或 s As mm2 As mm2 Amin mm2 实配钢筋 As mm2 A 70 90 0450 046369 12 3602 16 402 支座 B136 450 0580 060483 62 3603 16 603 AB CD 跨间131 010 0140 014 8903603 20 942 支座 B C 129 540 0390 040320 7 3602 16 402 8 BC 跨间 13 480 0260 026 2123602 16 402 A 166 290 0890 094756 29 3603 18 763 支座 B 132 350 0810 084681 07 3603 18 763 AB CD 跨间129 490 0100 010 6423603 18 763 支座 B C 216 720 0490 050406 3 3603 14 461 3 BC 跨间 4 490 0080 009 693602 16 402 A 159 660 1080 115369 12 360 3 20 942 支座 B 128 160 0930 098483 62 360 3 20 942 AB CD 跨间128 180 0100 010 763360 3 18 763 支座 B C 221 090 0590 061492 01 360 2 18 509 1 BC 跨间 1 920 0100 010 79360 2 16 402 6 26 2 框架柱截面设计框架柱截面设计 6 2 16 2 1 柱截面设计柱截面设计 以第一 二层 B 柱为例 对图 6 1 中的 截 面进行设计 混凝土等级为 C30 14 3N mm 1 43N mm c f t f 纵筋为 级 300 N mm 箍筋为 210 N mm y f y f0 55 b 59 图 6 1 柱的截面计算示意图 表2轴压比限值 类别 一二三 框架柱 0 70 80 9 框架梁 0 60 70 8 轴压比的计算 c NAf 400400b hmmmm 根据框架柱内力组合 在对柱进行 强柱弱梁 调整后 选出最不 利的内力 进行配筋计算时选取 max MN对应的为一组 max NM对应的为一组 60 0 1 01 0 3 93 9lHm 0 125 1 1280 910 09797eMNmm 0 40035365 s hhamm 30400 3013 3 a eh 20 a e 0 9720117 ia eeemm 0 3 9 0 412 2 15lh 2 1 0 22 0 12 113900 1 1 0 91 11 19 1400 1400 117 365400 i l ehh 1 0 5 0 91 c f A N 3 1 1280 91 10 223 94 1 0 14 3400 c N xmm f b 0 55365200 57 bb xh A柱上端和下端分别计算配筋 最终选取配筋最大的作为柱的配筋 由内力组合表可知 只计算最大的一组组合即可得出柱的配配筋 所以 柱的上端和下端只取一中情况 1 1 边柱的配筋结算边柱的配筋结算 边柱 N 1280 91KN M 125 1KN 0 56 0 9 满足轴压比限制 c NAf 纵向受力钢筋 N 1280 91KN M 125 1kN 求偏心距增大 取 则 取 判断大小偏心受压 61 0 2 0 0 0 0 45 0 08 bcm b cm cm bs Nbh f Nehf b bh f ha 小偏心受压 0 0 10 5 2 cm ss ys Nebhf AA fha 小偏心受压 3 32 1280 91 100 55 1 0 14 3 400 365 0 55 0 86 1280 91 10304 23 0 43 1 0 14 3 400 365 0 8 0 55 365 35 0 0 86365313 9xhmm 3 2 313 9 1280 91 10304 23 1 0 14 3 400 313 9 365 2 163 300 36535 sS AAmm 400 1 29 11735304 23 22 is h eea 0 200 75 bb x xh 式中 轴向力对截面形心的偏心距 0 e 附加偏心距 a e 初始偏心距 i e 偏心受压构件的截面曲率修正系数 1 考虑构件长细比对构件截面曲率的影响系数 2 偏心距增大系数 轴力作用点到受拉钢筋合力点的距离 e 混凝土相对受压区高度 受拉 受压钢筋面积 s A s A 62 min 0 2 1017 0 006 400400 10173 0 019 0 006 400400 0 3900 5 43 3 22 365 H h 0 30 3400400 14 3684 41280 91 c NAfKNkN 0 1 03 9lHm 1 75 1 43 400 3650 07 1280 9191 4334 61 3 1 NKNKN 因为所得结果小于最小配筋率 符合构造配筋要求 选用 4B18 实际配筋面积 1017 2 mm 配筋率 大于最小配筋率 验证最小体积配箍率 满足要求 2 箍筋计算 柱端剪力由水平作用下的计算过程可得 V 31 46 1 1 34 61KN 取 3 故按构造要求配置箍筋 选用 加密区采用8 200 8 100 2 2 中柱的配筋计算中柱的配筋计算 底层中柱配筋计算 纵向受力钢筋 max 130 73MKN max 1367 12NKN 求偏心距的增大系数 63 20 a e 0 130 73 1367 120 09696eMNmm 30400 3013 3 a eh 1 0 5 1 02 c f A N 0 3 9 0 49 75 15lh 2 1 0 2 0 12 1 1 1 22 1400 i l e h h 3 1 1367 1210 239 1 014 3400 c N xmm f b 0 200 75 bb x xh 3 32 1367 12 100 55 1 0 14 3 400 365 0 55 0 75 10306 52 0 43 1 0 14 3 400 365 0 8 0 55 1367 12 365 35 0 0 75365273 75xhmm 400 1 29 11735304 23 22 is h eea 0 55365200 57 bb xhmm 0 40035365 s hhamm 0 9620116 ia eeemm 则 取 判断大小偏心受压 故属于小偏心受压 64 3 2 273 75 1367 12 10306 52 1 0 14 3 400 273 75 365 2 624 300 36535 sS AAmm min 624 0 004 0 002 400 400 s A bh 0 30 3400400 14 36861367 12 c NAfkNkN 1 75 1 434003650 0768681 1746 48 31 NKNKN 选用计算配筋 4B20 实际配筋面积为 1256 2 mm 2 箍筋计算 柱端剪力计算 42 6 1 146 86VkN 取 3 0 3 9 10 5 34 3 22 365 H h 3 取 N 686Kn 故按构造要求配置箍筋 选用 加密区采用 加密8 150 8 100 区长为 H 3 1 3M 由以上计算过程和公式可得框架柱的配筋表如下 2 65 表 3 框架柱的配筋计算 项 目 截面 400 400 1c N x f b e ss A A 配筋 实配面积 边柱1 313284 626 42 4B12 0 34528 中柱1 3222295 432 34 4B16 0 5804 边柱1 02163 08277 2 04B18 0 610173 中柱1 23175 08314 33864B200 791256 边柱1 19223 94304 23163 4B18 0 610171 中柱1 22239306 526244B200 791256 表 4 柱箍筋的配筋表 实配箍筋柱 号 层 次 REV N0 3 c f A sv A S 加密区非加密区 89 9102 86686 4 0 48 100 48 200 328 07932 81686 4 0 48 100 48 200 A 柱 134 611280 91686 4 0 48 100 48 200 816 59107 02686 4 0 48 100 48 200 346 981005 75686 4 0 48 100 48 200 B 柱 146 861367 12686 4 0 48 100 48 200 66 6 36 3 楼梯配筋的计算楼梯配筋的计算 6 3 16 3 1 设计荷载设计荷载 楼梯活荷载标准值采用 2 5Kn m 采用 C30 混泥土 2 14 3 c fN mm 2 1 43 t fNmm 梁重的纵向受力钢筋采用 HRB335 级钢筋 2 300 y fN mm 其余钢筋采用 HPB235 级钢筋 2 210 y fN mm 1 1 荷载荷载 踏步尺寸 300mm 150mm 斜板厚度取 t 40mm 22 300 cos0 894 150300 则截面的平均高度 15040 120 20 894 h 图 6 2 梁平面设计图 67 2 2 恒荷载恒荷载 踏步板自重 1 2 0 12 0 3 25 1 08KN M 面层重 1 2 0 3 0 15 0 65 0 35KN M 抹灰重 1 2 0 335 0 03 17 0 14KN M 总 g 1 57KN M 使用活荷载 q 1 4 2 5 0 3 1 05KN M q g 2 62KN M 6 3 26 3 2 内力计算内力计算 斜梁截面尺寸选用 b h 150mm 300mm 则踏步计算跨度为 10 1 50 151 65llbm 踏步板跨中弯矩 22 1 11 2 62 1 650 89 88 Mqg lKNM 6 3 36 3 3 截面承载力计算截面承载力计算 踏步计算截面尺寸 b h 300mm 120mm 0 12020100 s hhamm 6 22 10 0 89 10 0 021 300 10014 3 s c M a bh f 11 20 021 s 102 14 3 300 0 021 100 42 9 210 cf s y f bh Amm f 2 minmin 0 015 300 12054Abhmm A min A 68 故踏步板应按构造配筋 每踏步采用 28 101 取踏步内斜板分布钢筋 s A 2 mm8 300 6 3 46 3 4 楼梯斜梁荷载计算楼梯斜梁荷载计算 踏步板传荷载 0 5 2 62 1 5 2 0 15 1 0 3 7 86kN M 斜梁自重 0 5 0 4 0 3