阳光小区3住宅楼建筑结构设计.doc

阳光小区3#住宅楼建筑结构设计一.设计概况1.1 建设项目名称阳光小区3#住宅楼建筑结构设计1.2工程特点某市，场地平整，地段交通方便，地势平坦，东西两地均为开发性用地。本设计为南昌市某开发商的居住小区，为单元式住宅（6层）。层高3.6米，屋顶属于上人屋面，屋顶楼梯间高3米。建筑物总高度为24.6米。1.3 设计资料1.3.1地质水文资料 根据工程地质勘察报告，地面以下土层分布自上而下土层厚度及土质情况依次为： 1、天然地面以下1m厚为填土，地基标准承载力为130kN/ m2，填土以下2m厚为粘土，地基承载力为260 kN/ m2，粘土以下为中密粗砂层，地基砂载力为300 kN/ m2。 2、地下水位：天然地面以下4m处3、 地震设防烈度：6度1.3.2气象资料常年主导风向 西北风夏季主导风向西南风平均汽速 夏季3.1m秒冬季4m秒基本风压W0=0.50 kN/ m2基本雪压S0=0.30 kN/ m2最大积雪深度：11cm最高气温40.60C最低气温-9.3最冷月平均温度4.512月最热月平均温度29.779月最大降雨量50.4mm小时月最大降雨量184.3mm46月1.3.3底层室内主要地坪标底层室内主要地坪标高为0.000.室外地坪标高：-0.450.二屋盖、楼盖设计21楼盖2.1.1设计资料1）楼面做法：100mm钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层 2）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2.1.2楼盖的结构平面布置(见图2-1)图2-1楼盖的结构平面布置2.1.3 板的设计（弹性理论）1）荷载计算恒荷载标准值：水磨石面层：0.65 kN/m2 20厚水泥沙浆找平0.0220=0.4kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板：0.125=2.5 kN/m2 20mm厚石灰沙浆抹底：0.0217=0.45kN/m2小计4kN/m2荷载设计值：g=1.24=4.8kN/m2 ，q=1.42.0=2.8kN/m2q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.2kN/m2，g+q=7.6kN/m22）弯矩计算计算过程见下页(表2-1)中。3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80-20=60mm；l02方向跨中截面的h02=50mm；支座截面h0=60mm。最小配筋率：取smin=0.2%，则Asmin=0.2%100080=160mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/ l0 200mm且b/ 500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm（） 次要承重框架AC跨: 6000 mm CE跨: 5600mm 框架柱高度：取底层:H1=3000+450+550 =4000mm 其它层:H2=H3=H4=H5=H6=3000m框架计算简图如图(图3-2) A C E3.1.3 梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算1.梁柱惯性矩计算横向框架主梁：纵向框架主梁：柱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=EC)梁：id c=2.66109E/6000=4.43105E ic a=2.66109E/5600=4.75105E柱：底层i=8.45105E 标准层：i=10.25105E3. 梁柱相对线刚度计算(图3-2)3.2荷载标准值计算3.2.1 永久荷载1. 作用于框架梁上的荷载1) 屋面恒载三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 80mm 2.kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计5.1kN/m2 2) 楼面恒载 水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计4kN/m3) 梁自重 横向框架梁： 2.5kN/m 次要框架梁：2.kN/m4) 柱自重 上层柱： 18.75/根底层柱 柱： 20.25kN /根 5）墙自重及两面抹灰 女儿墙： 4.56KN/m 两面抹灰： 0.68kN/m 共计：5.24kN/m26层：外墙标准层墙: 20.3KN/mt 内墙标准层墙: 13.1KN/m底层: 外墙标准层墙: 28.12KN/m 内墙标准层墙: 28.12KN/m 2. 作用在框架梁恒载计算楼面荷载分配按双向板进行荷载分配 短向分配：5aq/8 长向分配：(参见图3-3)A1=3（4.432-3.4）31.7=4.95m2 = A3 A2=33.431.7=2.89m2=A4C3=3 （4.132-2.7）31.35=3.71m2 =C1 C2=32.731.35=1.82 m2=C1 D2=3（2.932-2.5）31.25=2.06m2 D2=32.531.25=1.56m2顶层：G A1=5.134.59=23.4KN= G A3 G B1=5.130.3534.4= 7.85KG l1=1.334.4=6.56KN GA2=5.132.29=14074KN= GA4G F=0.835.134.1=16.73KN Gl8=0.7532.9=2.18 KNGl2=1.334.1=5.74KN Gc1=5.133.71=18.92KNGc2=1.8235.1=9.28KN GD2=5.132.06=10.51 KNFm = (Gl2+GA1+GA3+GF1)+(GA2+GB1+GL1+GA1) 332=67.1KN Fn =( G c2+ Gd11+ G D2+ G C1+ G c3+ G L4)+ (GA2+ G B1+ GL1+ G A1) 332=64.44 KN标准层：FA= 188.89 KN Fc= 185.18 KN FE=230.9 KNA列柱：六层： F6= 83.57 KN F6= 98.27 KN 五层： F5=287.66 KN F5= F5+15.19=302.85KN 四层： F4= 491.94 KN F4= 506.93 KN 三层： F3= 695.82 KN F3= F3+15.19=711.11KN 二层：F2= 899.9 KN F2= 915.09 KN 一层： F1= 1103.99 F1=1119.7KNC列柱 六层： F6=130.8KN F6=146.99KN 五层： F5=332.17 KN F5=347.36 KN四层： F4= 532.54KN F4=547.33KN 三层： F3=732.91 KN F3= 748.1KN 二层： F2= 933.28KN F2=948.7 KN 一层： F1= 1133.65KN F1= 1153.9KNE列柱： 六层： F6= 89.18KN F6= 104.37KN 五层： F5= 335.27KN F5=350.46 KN 四层： F4= 581.36KN F4=596.55KN 三层： F3= 827.45KN F3= 842.64KN 二层： F2=1073.54 KN F2= 1088.73KN 一层： F1= 1319.63KN F1= 1339.88KN 3.2.2 竖向可变荷载查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为2.0kN/m2,上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2。 AC跨： CM:q=5.13 kN/m CN: q=3.38 kN/m CE跨：NE:3.55 kN/mFM= (1.89+1.69)31.5+(0.81+0.56)31.5+0.7533.331.5=21.78 kN FN=31.34kN FE=35 kN FC=48.46 kN FAM=17.5 kN3.2.3风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=ZSZ0 本地区基本风压为：w0=0.65楼高H30m；地面粗糙类别为C类；风振系数：Z=1+Hi/H3/Z 表3-1层次123456Hi（第i层距离室外地面的高度）3.456.459.4512.4515.4518.45H=32.25m B15mH/B2查表：脉动影响系数=0.59表3-2离地面高度（m）z3.456.459.4512.4515.4518.45风压高度系数Z0.40.590.70.770.850.91结构高度H=20.230m,故取Z=1.0,S=1.3 表3-3z3.456.459.4512.4515.4518.45k0.340.500.590.650.720.77转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）6层： FW6K=7.89KN 5层： FW5K=.9.16KN 4层： FW4K=8.43KN 3层： FW3K=7.63KN 2层： FW2K=6.7KN 1层： FW1K= 7.88KN（如图6所示）3.2.4 水平地震作用计算1.重力荷载代表值（恒载+0.5活载）1) 恒载屋面重力值：G面=2946K 楼板重力值：G板=1985KN梁重力值： G梁=811K 柱重力值： G上柱=731KN G底柱=789KN墙重力值：标准层G女儿墙=639KN G标墙=2480KNG底墙=3527KN 底层600734/3=8009 KN2.4.1.2 活荷载 Q=2.0348.9311.6=1155KN 2.4.1.3 重力荷载代表值 G6= G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2=7767（不包括屋面活荷载）G5= G板+G梁+G上柱+ G标墙+F活/2=10086KNG2=G3=G4=G5 =10086KN G1= G板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙+F活/2=11115KN2) 水平地震作用计算1各层D值汇总（D单位：104kN/m）计算过程见(表3-4)表3-4层次边柱 (根)边柱D中柱 (根)中柱D边柱 (根边柱DD六131.29132.36131.3765.26五131.29132.36131.3765.26四131.29132.36131.3765.26三131.29132.36131.3765.26二131.29132.36131.3765.26一131.59131.99131.6267.22顶点位移计算（将重力荷载代表值Gi作为水平荷载） uT=+=0.3033基本自振周期 S4基本自振周期水平地震影响系数设计地震分组第一组，场地类别类，Tg=0.35s，地震加速度0.10g，多遇地震下max=0.085结构底部剪力标准值 6各层水平地震作用标准值，故需考虑顶部附加地震作用 n=0.08T1+0.07=0.122顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=0.12232516=282.6KN7各层水平地震层间剪力 3.3 荷载作用下框架的内力分析3.3.1恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图所示1.横荷载作用下框架的弯矩计算1) 梁的固端弯矩可按下面方法求得AC跨：顶层：M A6C667.134.4431.62/6221KN M C6A657.7NM A6C6-46.8 M C6A646.8KN M A6C6 36.8 KN M C6A627.8KNA C 标准层A6C6M A6C6-36.3Nm MC6A699.7KNmM A6C6-82.5KNm MC6A62.5KNmM A6C6-24.5KNm M C6A618.5KNm总计：M A6C6-143.3Nm M C6A6CE跨： 标准层：M C5E5-88.09 M E5C588KNmM C5E5-88.4KNmM E5C588.4KNm总计M C5E5-176.4KNmM E5C5176.4KNm顶层 M C6E6-45.1KNmM E6C645.1KNm M C6E6-108.3KNm M E6C6108.3KNm1. 梁的跨内最大弯矩的求法。CE跨 C6E6段弯矩的求法：Q C6E632.22KNQ E6C632.22KNQ C6E667.78KNQ E6C667.78KN跨中K点弯矩M76.7KNC5E5段弯矩：E5C562.8KNQE5C593.1KNQC5E562.8KNQE5C593.1KN跨中K点弯矩Mk131.4KNm恒载作用下的弯矩图（见图3-9）2. 恒载作用下框架的剪力计算 由简图和推导公式进行计算3. 恒荷载 作用下框架的轴力计算（见图3-11）3.3.2活荷载作用下框架的内力计算1.楼面活载作用下框架的内力计算由于楼面活载4.0KN/m2,故按活载满布的情况计算。为减小误差，将最终结果中，梁的跨中弯矩扩大1.2倍，支座弯矩不变。1) 楼面活载作用下框架的弯矩计算 EC跨： MCE-31KNmMEC31KNmA C跨： MAC-21.72KNm MCA29.99KNm上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁右梁下柱上柱0.6980.3020.2280.5270.2450.2960.704-31.730.2-313122.179.590.180.420.2-9.18-21.826.530.094.80.06-4.59-9.18-21.82-4.62-2-0.06-0.014-0.0722.75-22.7524.08-24.0835.120.32-35.440.831.980.4110.4110.1780.1490.3420.3420.1610.1880.4060.406-31.7630.2-313113.0513.055.660.120.280.280.12-5.82-12.58-12.5811.096.530.062.830.21-2.910.06-6.3-10.93-7.27-7.27-3.14-0.02-0.04-0.04-0.033.236.966.9616.9112.31-29.2233.130.450.24-33.8228.47-11.93-16.540.4110.4110.1780.1490.3420.3420.1610.1880.4060.406-31.7630.2-313113.0513.055.660.120.280.280.12-5.82-12.58-12.586.536.530.062.830.140.14-2.910.06-6.3-6.3-5.39-5.39-2.340.030.070.170.032.485.065.0914.1914.19-28.3833.180.490.49-33.7627.6-13.8-13.80.4110.4110.1780.1490.3420.3420.1610.1880.4060.406-31.7630.2-313113.0513.055.660.120.280.280.12-5.82-12.58-12.586.536.530.062.830.140.14-2.910.06-6.3-6.3-2.71-2.71-1.170.030.070.070.042.445.275.216.8717.34-34.2133.180.490.50-33.7728.39-14.7-13.690.4410.3680.1310.1180.3660.3660.170.2070.3630.435-31.7630.2-31311411.696.070.130.290.240.14-6.26-11.25-13.496.530.073.040.14-3.130.07-6.3-2.91-2.43-1.26-0.2-0.30.07-6.317.629.26-26.8833.370.230.21-33.*9926.07-8.99-17.084.630.114.5活荷载作用弯矩图见（图3-13）四内力组合41梁内力组合1）计算过程见下页表中，弯矩以下部受拉为正，剪力以沿截面顺时针为正注：（1）地震作用效应与重力荷载代表值的组合表达式为：其中，SGE为相应于水平地震作用下重力荷载代表值效应的标准值。而重力荷载代表值表达式为：Gk恒荷载标准值；Qik第i个可变荷载标准值；Qi第i个可变荷载的组合之系数，屋面活荷载不计入，雪荷载和楼面活荷载均为0.5。考虑到地震有左震和右震两种情况，而在前面第八章计算地震作用内力时计算的是左震作用时的内力，则在下表中有1.2(+0.5)+1.3和1.2(+0.5)-1.3两列，分别代表左震和右震参与组合。因为风荷载效应同地震作用效应相比较小，不起控制作用，则在下列组合中风荷载内力未参与，仅考虑分别由恒荷载和活荷载控制的两种组合，即1.35+1.40.7和1.2+1.41） 内力组合计算表（见表4-1）表4-1楼层截面恒荷载活荷载(屋面布活载)地震荷载(左震)MVMVMV六1-49.396.5-14.418.713.1-4.46267.127.5-0.93-94.7-121.7.-21.1-26.45-14.9-4.464-77.5100-21.325.3949.5-8.559231.8-18.26-50.9-100-13.7-25.39-13.2-8.5五1-83.4122.6-17.518.711.7-3.782-73.925.70.43127.1-185.7-19.9-26.45-11-3.784-124.2155.9-20.325.39125157.729.4-0.6-3.786-91.9-155.9-17.115.67-13.2-4.5四1-38.9122.61725.3926.5-10.63281.125.7-5.4-3-126.9-185.7-299-26.45-37.3-10.634-117155.9-20.3-20.320.5-12.7149.929.49.36-93-155.9-16.6-16.6-11-12.7三1-38.9122.61725.3926.5-10.63281.125.7-5.4-3-126.9-185.7-299-26.45-37.3-10.634-117155.9-20.3-20.320.5-12.75149.929.49.36-93-155.9-16.6-16.6-11-12.7二1-78.1122.6-18.919.322.2-9.85278.125.7-7.5-9.853-126.9-185.7-19.9-27.1-36.9-11.274-197.6155.9-20.325.939.85149.929.48.36-93.36-155.9-17-25.39-23.3-11.27一1-155.9122.6-16.118.721.7-10.37283.530.19.43-127.1-185.7-26.7-26.45-40.5-10.374-118.2155.9-20.425.943.35153.430.120.8-12.576-87.8-155.9-16-25.39-41.7-12.87 表4-2楼层截面1.2活荷载+1.3地震荷载1.2恒荷载-1.3地震荷载MVMV六1-42.4109.2-76.521.6279.481.73-133-152.1-130.7-1404-28.7109-127.71325121.184.76-78.2-131.1-51.8-119.3五1-84.9142.2-115.3-140289.288.23-166.8-227.8-138.2-227.84-133.4181.2.5-164.6192.95188.5190.16-127.4-192.9-93.08-181.2四1-72.2133.3-24.5-182.2290.3104.33-200.8-236.7-177.5-20.94-100.3170.6167.8203.65192-97.36-125.9-203.6-122.6170.6三1-72.2133.3-24.5-182.2290.3104.33-200.8-236.7-177.5-20.94-100.3170.6167.8203.65192-97.36-125.9-203.6-122.6170.6二1-60.9134.5-122.6-155.9284103.53-200.3-235.6-104.3-2104-185.4172.4-288.9201.75169.1169.16-142.3-20.1616-81.7-172.4一1-118.9133.6-140.2-172.42128.4723-205.2-235.390.9-209.44-85.6170.7-188.1203.45185.1183.46-159.6-203.8-51.2-132.8 表4-3 梁内力组合计算表（续）楼层截面1.35恒荷载+1.40.7活荷载1.2恒荷载+1.4活荷载MmaxMmin|Vmax|MVMV六1-80.9148.6-79.6-142-42.4-80.9148.62117.511911979.43-148.5-190.2-13405-175.6-130.7-148190.241-125.5159.9-122.8155.5-28.7-127.7159.95155.4154.9155.484.76-82.1-159.9-80.3-154.3-51.8-82.1159.9五1-129.7198.5-124.6173.3-84.9-129.7198.52125124.788.21