结构图纸-梁图完稿33.dwg
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[T0036]四层3725平米培训中心教学楼设计(计算书、建筑、结构图)

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t0036 平米 培训中心 教学楼 设计 计算 建筑 结构图
资源描述:


摘  要

本设计为培训中心教学楼,总建筑面积3725平方米。教学楼主体四层。层高3.9米。主体采用框架结构体系,填充墙采用轻质砌块,基础采用桩基础。7度抗震设防,二类场地。

根据房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面,立面及剖面设计,并且绘制了配筋图及平面结构布置图。本建筑结构形式合理,功能分区明确,能满足防火疏散及抗震要求,能与周围环境相协调。


关键词:建筑  框架  混凝土  抗震设计


Abstrsact

This design is a four -floor teaching building. The tatol area is 3725m2,the major part of the building is four floors . The hight of the floor is 3.9m,it is a roof beam post of bearing structure, the base is pile base .70 reluctant earth quake and the second kind ground.

   According to the use and the constuct desing demand.I did designs of the plane,afront,and the middle plane And I drew streal drawing and plane construct drawing.The construtinon has a good construct and has better use and fits the demand of the reluctant fire and the demand of the reluctant earthquake and also could match to the environment.


Key words: building;fram;concrete;seismic design



目 录

摘  要I

AbstrsactII

第1章 建筑设计1

1.1 建筑的总平面设计1

1.2 建筑平面设计1

1.2.1 房间的平面设计1

1.2.2 楼梯设计1

1.3 建筑立面设计2

1.4 建筑剖面设计2

第二章 结构设计说明3

2.1  工程概况3

2.2  设计主要依据和资料3

2.2.1  设计依据3

2.3  结构设计方案及布置3

2.4  变形缝的设置3

2.5  构件初估3

2.5.1  柱截面尺寸的确定3

2.5.2  梁尺寸确定3

2.5.3  楼板厚度4

2.6  计算简图4

2.7  荷载计算4

2.8  侧移计算及控制4

2.9  内力计算及组合4

2.9.1  竖向荷载下的内力计算4

2.9.2  水平荷载下的计算4

2.9.3  内力组合4

2.10 施工材料5

2.11 施工要求及其他设计说明5

第三章 结构设计计算书6

3.1  设计原始资料6

3.2  结构布置及计算简图6

3.3  荷载计算8

3.3.1  恒载标准值计算8

3.3.2  活荷载标准值计算9

3.3.3  竖向荷载下框架受荷总图9

3.3.4  重力荷载代表值计算14

3.4  地震作用计算16

3.4.1  横向框架侧移刚度计算16

3.4.2  横向自振周期计算19

3.4.3  横向水平地震力计算19

3.4.4  水平地震作用下的位移验算21

3.4.5  水平地震作用下框架内力计算21

3.5  竖向荷载作用框架内力计算25

3.5.1  梁柱端的弯矩计算27

3.5.2  梁端剪力和轴力计算38

3.6  风荷载计算41

3.7  内力组合42

3.8  截面设计45

3.8.1 框架梁的配筋计算46

3.8.2框架柱配筋计算48

3.8.3节点设计51

3.9  楼板设计52

4.9.1  B,D区格板的计算52

3.9.2  A, C单向板计算:55

3.10 楼梯设计56

3.10.1踏步板计算57

3.10.2 斜梁设计58

3.10.3 平台板设计59

3.10.4 平台梁的设计61

3.11 雨蓬设计63

3.11.1 雨篷板的计算63

3.11.2 雨蓬梁计算64

结  论66

致  谢67

参考文献68


内容简介:
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计(论文)摘 要本设计为培训中心教学楼,总建筑面积3725平方米。教学楼主体四层。层高3.9米。主体采用框架结构体系,填充墙采用轻质砌块,基础采用桩基础。度抗震设防,二类场地。根据房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面,立面及剖面设计,并且绘制了配筋图及平面结构布置图。本建筑结构形式合理,功能分区明确,能满足防火疏散及抗震要求,能与周围环境相协调。关键词:建筑 框架 混凝土 抗震设计 AbstrsactThis design is a four -floor teaching building. The tatol area is 3725m2,the major part of the building is four floors . The hight of the floor is 3.9m,it is a roof beam post of bearing structure, the base is pile base .70 reluctant earth quake and the second kind ground. According to the use and the constuct desing demand.I did designs of the plane,afront,and the middle plane And I drew streal drawing and plane construct drawing.The construtinon has a good construct and has better use and fits the demand of the reluctant fire and the demand of the reluctant earthquake and also could match to the environment.Key words: building;fram;concrete;seismic design66目 录摘 要IAbstrsactII第1章 建筑设计11.1 建筑的总平面设计11.2 建筑平面设计11.2.1 房间的平面设计11.2.2 楼梯设计11.3 建筑立面设计21.4 建筑剖面设计2第二章 结构设计说明32.1 工程概况32.2 设计主要依据和资料32.2.1 设计依据32.3 结构设计方案及布置32.4 变形缝的设置32.5 构件初估32.5.1 柱截面尺寸的确定32.5.2 梁尺寸确定32.5.3 楼板厚度42.6 计算简图42.7 荷载计算42.8 侧移计算及控制42.9 内力计算及组合42.9.1 竖向荷载下的内力计算42.9.2 水平荷载下的计算42.9.3 内力组合42.10 施工材料52.11 施工要求及其他设计说明5第三章 结构设计计算书63.1 设计原始资料63.2 结构布置及计算简图63.3 荷载计算83.3.1 恒载标准值计算83.3.2 活荷载标准值计算93.3.3 竖向荷载下框架受荷总图93.3.4 重力荷载代表值计算143.4 地震作用计算163.4.1 横向框架侧移刚度计算163.4.2 横向自振周期计算193.4.3 横向水平地震力计算193.4.4 水平地震作用下的位移验算213.4.5 水平地震作用下框架内力计算213.5 竖向荷载作用框架内力计算253.5.1 梁柱端的弯矩计算273.5.2 梁端剪力和轴力计算383.6 风荷载计算413.7 内力组合423.8 截面设计453.8.1 框架梁的配筋计算463.8.2框架柱配筋计算483.8.3节点设计513.9 楼板设计524.9.1 B,D区格板的计算523.9.2 A, C单向板计算:553.10 楼梯设计563.10.1踏步板计算573.10.2 斜梁设计583.10.3 平台板设计593.10.4 平台梁的设计613.11 雨蓬设计633.11.1 雨篷板的计算633.11.2 雨蓬梁计算64结 论66致 谢67参考文献68第1章 建筑设计1.1 建筑的总平面设计(1) 该地段地处哈尔滨工业大学校区内。 (2) 为创造一个良好舒适的环境,在用地范围内布置适当的绿化设计,并适当考虑与校园绿化带的相互关系,创造一个和谐、舒适的环境。1.2 建筑平面设计建筑平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的,即有机地组合内部使用空间,使其更能满足使用者的要求,本设计是从平面设计入手,着眼于建筑空间的组合,结合教学楼的具体特点进行设计。本设计按照各基本单元空间的功能性质、使用顺序进行功能分析和功能分区。处理好各建筑空间的关系,合理组织好交通流线,使各种流线符合使用顺序并做到简洁明确、顺畅直接、不交叉迂回,避免相互干扰,并布置良好的朝向,满足采光和通风条件。1.2.1 房间的平面设计根据设计任务书中对建筑总面积、层数及房间数量及使用面积的要求,对各个房间在每层平面中所占的比例初步确定每层及各房间的面积、形状与尺寸,根据功能分析、流线分析等进行平面组合设计。首先确定组合方式。且为了提供一个较舒适宽敞的的教学的空间,使得内部的各种功能划分比较灵活,本设计采用了开间5.6m,进深为7.8m柱网,且采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块对大空间进行隔断,其材料较轻并有很好的隔音效果。基于以上各项要求本设计的平面为矩形。楼梯设计在大厅内体现了导向明确、疏散快捷方便的理念。1.2.2 楼梯设计根据人流出行和疏散的要求,有大厅的显著位置设置有楼梯 (1) 根据建筑设计规范中确定楼梯的踏步尺寸与楼梯段净宽:楼梯踏步高度底层取175mm,宽度取300mm。其它层楼梯踏步高度取150mm,宽度取300mm;单跑踏步数均为12。(2) 楼梯形式的选择应便于疏散迅速、安全,尽量减少交通面积并有利于房间平面布置,根据的平面的布置、形状与尺寸,确定楼梯形式为两跑楼梯。(3) 确定楼梯开间进深尺寸,在满足各种功能要求的情况下将开间尺寸定为3900mm,则梯段宽度为1450mm;根据平台宽度大于等于梯段宽度的规定,平台宽度亦取1760mm。(4) 楼梯踏步数:首层踏步数:第一跑梯段踏步数为2100/175=12;第二跑梯段踏步数是2100/175=12; 标准层踏步数:第一跑踏步数为1800/150=12;第二跑梯段踏步数是1800/150=12;(5) 梯段长度:首层梯段长度 (121)300=3300mm 标准层梯段长度:(121)300=3300mm (6) 确定楼梯间的位置楼梯应布置均匀、位置明显、空间导向性强,有利于人员的出行的疏散。本设计的楼梯入口设置在了大厅内,并在另一侧设有楼楼,并满足防火间距的要求。1.3 建筑立面设计在满足使用要求的同时,照顾到立面造型,本设计的的层层高为3.9m。建筑体型设计是建筑设计中的重要环节。建筑体型是建筑空间组合的外在因素,它是内在诸因素的反映。建筑的内部空间与外部体型是建筑造型艺术处理问题中的矛盾双方,是互为依存不可分割的,往往完美和谐的建筑艺术形象,总是内部空间合乎逻辑的反映。立面设计是反映整个建筑的一个方面,是生动的、富有表现力的信息来源。通过立面门、窗及各种构配件的位置、大小、外形等变化,使建筑的外观与使用功能、经济技术的合理性达到统一,给人以简洁、明快、朴素、大方的感受。立面处理的好坏,将影响建筑设计的效果。1.4 建筑剖面设计剖面设计的目的主要是确定内部空间的使用高度,以确保建筑空间的满足使用要求,考虑到教学楼是人流密集的公共建筑,要求有空调,消防等设备高度及主梁的高度,吊顶等。所以确定层高为3.9m,经初步估算,净高符合要求。第二章 结构设计说明2.1 工程概况哈尔滨工业大学培训中心教学楼,设计要求建筑面积约3725m2, 4层。结构为钢筋混凝土框架结构。2.2 设计主要依据和资料2.2.1 设计依据 a) 国家及黑龙江省现行的有关结构设计规范、规程及规定。b) 本工程的活载取值严格按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)执行。c) 设计任务书.本工程采用框架结构体系,地震烈度按七度设防,耐火等级为二级,其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范(GBJI0I8-7)执行.全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。2.3 结构设计方案及布置按结构布置不同,框架结构可以分为横向承重,纵向承重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的教学楼采用横向承重方案,竖向荷载主要由横向框架承担,楼板为现浇板时,一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接,这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架,承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。2.4 变形缝的设置在结构总体布置中,为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响,可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。当房屋既需要设沉降缝,又需要设伸缩缝,沉降缝可以兼做伸缩缝,两缝合并设置。对有抗震设防要求的的房屋,其沉降缝和伸缩缝均应该符合防震缝的要求,并进可能做到三缝合一。2.5 构件初估2.5.1 柱截面尺寸的确定柱截面高度可以取,H为层高;柱截面宽度可以取为。选定柱截面尺寸为500 mm500mm2.5.2 梁尺寸确定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8l/12。该工程框架为纵横向承重,根据梁跨度可初步确定框架梁300mm600mm2.5.3 楼板厚度 楼板为现浇双向板,根据经验板厚取130mm。2.6 计算简图在横向水平力作用下,连梁梁对墙产生约束弯矩,因此将结构简化为刚结计算体系,计算简图如后面所述。2.7 荷载计算作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。高层建筑水平力是起控制作用的荷载,包括地震作用和风力。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行,对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,可采用底部剪力法。竖向荷载主要是结构自重(恒载)和使用荷载(活载)。结构自重可由构件截面尺寸直接计算,建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载(活荷载)按荷载规范取值,楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。2.8 侧移计算及控制框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。在层数不多的框架中,柱轴向变形引起的侧移很小,可以忽略不计。在近似计算中,一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。 当一般装修标准时,框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1:650,1:700。 框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值。2.9 内力计算及组合2.9.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置,将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力,然后在将各敞口单元的内力进行叠加;连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅,按两端固定进行计算。2.9.2 水平荷载下的计算 利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力,然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配,算出各柱的剪力,再求出柱端的弯矩,利用节点平衡求出梁端弯矩。2.9.3 内力组合第一:荷载组合。荷载组合简化如下:(1)恒荷载+活荷载、(2)恒荷载+风荷载、(3)恒荷载+活荷载+风荷载、(4)恒荷载+地震荷载+活荷载。第二:控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层,底层,混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为:支座截面,Mmax,Vmax,跨中截面,Mmax。框架柱控制截面为每层上、下截面,每截面组合:Mmax及相应的N、V,Nmax及相应M、V,Nmin及相应M、V。2.10 施工材料第一:本工程中所采用的钢筋箍筋为级钢,fy=210N/m,主筋为级钢,fy=300N/m。第二:柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm。第三:钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。第四:本工程所有混凝土强度等级均为C30。第五:墙体外墙及疏散楼梯间采用200厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。第六:当门窗洞宽1000mm时,应采用钢筋砖过梁,两端伸入支座370并弯直钩;门窗洞宽1000mm时,设置钢筋混凝土过梁。2.11 施工要求及其他设计说明第一:本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载(均布),当外荷载达到3.0Kn/m时,应采取可靠措施予以保护。第二:本工程女儿墙压顶圈梁为240mm120mm,内配48,6200,构造柱为240mm240mm,内配410,6200,间隔不大于2000mm第三;施工缝接缝应认真处理,在混凝土浇筑前必须清除杂物,洗净湿润,在刷2度纯水泥浆后,用高一级的水泥沙浆接头,再浇筑混凝土。第四:未详尽说明处,按相关规范执行。第三章 结构设计计算书3.1 设计原始资料(1).冬季主导风向西南。 (2).常年地下水位低于-1.3m,水质对混凝土没有侵蚀作用。(3).基本雪压SO=0.4KN/M2,基本风压WO=0.4 KN/M2,土壤标准冻结深度2m。(4).抗震设防烈度7度。3.2 结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求,进行了建筑平面、立面、及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图,主体结构4层,层高均为3.9m。填充墙面采用200 mm厚的加气混凝土砌块,门为木门,窗为塑钢窗,门窗洞口尺寸见门窗表。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取130mm,梁载面高度按梁跨度的1/121/8估算,由此估算的梁载面尺寸见表1,表中还给出柱板的砱强度等级。C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)表1 梁截面尺寸层次砼强度横梁(bh)纵梁(bh)AB跨BC跨CD跨1-4C30300600250500300600250500柱载面尺寸可根据式N=FgEn AcN/UNfc估算表2查得该框架结构在30m以下,抚震得级为三级,其轴压比值UN=0.9表2 抗震等级分类结构类型烈 度6789框架结构高度/m30303030303025框架四三三二二一一剧场、体育等三二一一表3 轴压比限值结构类型 抗 震 等 级一二三框架结构0.70.80.9柱截面尺寸:柱截面高度可取h=(1/15-1/20)H,H为层高;柱截面高度可取b=(1-2/3)h,并按下述方法进行初步估算。a) 框架柱承受竖向荷载为主时,可先按负荷面积估算出柱轴力,再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响,适当将柱轴力乘以1.2-1.4的放大系数。b) 对于有抗震设防要求的框架结构,为保证柱有足够的延性,需要限制柱的轴压比,柱截面面积应满足下列要求。 c) 框架柱截面高度不宜小于400mm,宽度不宜小于350mm。为避免发生剪切破坏,柱净高与截面长边之比不宜大于4。根据上述规定并综合考虑其他因素,设计柱截面尺寸取值统一取500500mm。基础采用柱下条形基础,基础+距离室外地平0.5,室内外高差为0.45,框架结构计算简图如图所示,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板底,2-4层柱高度即为层高3.9m,底层柱高度从基础顶面取至一层板底,即h1=3.9+0.45+0.5=4.85m。框架计算简图见图1。图1 框架计算简图3.3 荷载计算3.3.1 恒载标准值计算屋面:刚性防水屋面(有保温层) : 40厚C20细石砼内配直径4间距150双向钢筋 0.8 kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平 0.02x20=0.4kN/m2 70厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 0.07x10=0.7 kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kN/m2100 厚结构层 0.1x25=2.5 kN/m212厚板底抹灰 0.012x20=2.5 kN/m2合 计 4.82kN/m2楼面:水磨石地面(10mm面层,20mm水泥砂浆打底,素水泥打底)0.65kN/m2130厚钢筋砼板 250.13=3.25 kN/m212厚水泥沙浆0.01220=2.5 kN/m2 合 计 4.14 kN/m2梁自重:边跨梁 bXh=300600mm梁自重 250.3(0.6-0.13)=3.75kN/m抹灰层:12厚水泥砂浆0.012(0.6-0.13)2+0.0120.3200.312kN/m合 计 4.062kN/m2中间跨梁 bXh=250500mm梁自重 250.25(0.5-0.13)=3.00kN/m抹灰层:12厚水泥砂浆0.012(0.5-0.13)2+0.0120.25200.26kN/m合 计 3.26kN/m2柱自重:bXh=500500mm柱自重 250.500.50=6.25kN/m抹灰层:12厚水泥砂浆 0.0120.504200.48kN/m合 计 6.73kN/m外纵墙自重:标准层:纵墙(200加气块) 18(3.9-0.5-1.8)0.20=6.48kN/m塑钢门窗 0.351.8 =0.63kN/m水泥粉刷外墙面 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m水泥粉刷内墙面 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m合 计 8.622kN/m2底层:纵墙(200加砌块) 18(4.85-1.80-0.50-0.40)0.20=9.288kN/m塑钢门窗 0.351.8=0.63kN/m釉面砖外墙面 0.5(4.35-1.80-0.50)=1.025kN/m水泥粉刷内墙面 0.756kN/m合 计 11.70kN/m内纵墙自重:标准层:纵墙(200加砌块) 18(3.90-0.50)0.20=14.688kN/m水泥粉刷墙面0.36(3.90-0.5)2.00=2.448kN/m合 计 17.136kN/m底层:纵墙(200加砌块) 18(4.85-0.50-0.40)0.20=17.06kN/m水泥粉刷墙面 0.363.902=2.808kN/m合 计 19.87kN/m3.3.2 活荷载标准值计算第一:面和楼屋面活荷载标准值根据荷载规范查得:上人屋面 2.0楼面:教室 2.0走 道 2.5第二:雪荷载 0.45屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。3.3.3 竖向荷载下框架受荷总图本次设计的教学楼纵向柱距为4.50m,横梁跨度为6.90m,单区格板为4.50m6.90m。L1/L2=1.5T1=0.502S,则取为0FI=(1-n)各层横向地震作用及楼层地震剪力计算见表8表8 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGiHiFiVi43.916.554139685000.345202.07202.0733.912.65488461782.60.311182.15384.2223.98.754884427350.215125.93510.1514.854.855233253800.12874.97585.12各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图5,6图6 水平地震作用分布 图7 层间剪力分布3.4.4 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移i分别按式和()k计算计算过程见表9,表中还计算了各层的层间弹性位移角=i/hi表9 横向水平地震作用下的位移验算层次ViDiiihie=4202.073058820.666.3239001/59093384.223058821.265.6639001/30952510.153058821.674.4039001/23351585.122143682.732.7348501/1777由表9可见,最大层间弹性位移角发生在第1层,其值为1/59091/550满足式eeh的要求,其中/h=1/550由表查得。3.4.5 水平地震作用下框架内力计算水平地震作用下的内力采用改进的反弯点法。框架柱端剪刀及等矩分别按式Vij= 计算,其中Dij取自表Dij取自表5,层间剪刀取自表7,各柱反弯点高度比y按式y=yn+y1+y2+y3确度,各修正值见表10,各层柱剪力计算见表9。表10 柱剪力计算层次 A轴柱B轴柱C轴柱D轴柱第四层同A轴同B轴第三层同A轴同B轴层次 A轴柱B轴柱C轴柱D轴柱第二层同A轴同B轴第一层 同A轴同B轴表11 各柱的反弯点高度层次A轴柱B轴柱C轴柱D轴柱第四层同A轴同B轴第三层同A轴同B轴第二层同A轴同B轴第一层同A轴同B轴梁端弯矩剪力及柱轴力发别按下式计算:Vb=(Mb1+ Mb2)/l,Ni=表12 横向水平地震作用下A轴框架柱层号48090364200711483153804532992699220410464426736931261058752287431 表13 横向水平地震作用下B轴框架柱层号4132604528442327325360504945494523067050598159811342605574779139结果如图8,图9,图10图8 地震作用下的框架弯矩图图9 地震作用下的框架剪力图 图10 地震作用下的框架轴力图3.5 竖向荷载作用框架内力计算竖向荷载作用下的内力一般可采用近似法,有分层法,弯矩二次分配法和迭代法。当框架为少层少跨时,采用弯矩二次分配法较为理想。这里竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。 竖向荷载作用下,框架的内力分析除活荷载较大的工业与民用建筑.可以不考虑活荷载的不利布置,这样求得的框架内力,梁跨中弯距较考虑活载不利布置法求得的弯局偏低,但当活载占总荷载的比例较小时,其影响很小.若活荷载占总荷载的比例较大时,可在截面配筋时,将跨中弯距乘以1.11.2的较大系数。框架横梁均布恒荷载、活荷载可从前面荷载计算中查得。具体数值见图10。其中框架柱的相对线刚度除底层柱之外其于各层乘以0.9。图11 横向框架荷载作用图由于柱纵向集中荷载的作用,对柱产生偏心。在恒荷载和活荷载的作用下的偏心矩如图12,13所示。图12 竖向恒载引起的偏心弯矩图13 竖向活载引起的偏心弯矩3.5.1 梁柱端的弯矩计算 梁端柱端弯矩采用弯矩分配法计算。计算步骤为:(1) 将原框架分为5个敞口单元,除底层柱外的其于各层柱的相对线刚度乘以0.9。(2) 用弯矩分配法计算每一个敞口单元的杆端弯矩,底层柱的传递系数为0.5,其余各层柱的传递系数为1/3。将分层法所得到的弯矩图叠加,并将节点不平衡弯矩进行再分配。 梁端固定弯矩计算:恒载:屋面: 楼面: 活载:屋面: 屋面: 分层法计算见图14、15、16。图14 顶层弯矩分配及弯矩图图15 三-二层弯矩分配及弯矩图图16 底层弯矩分配及弯矩图竖向均布恒载作用下的框架弯矩图如 图17。图17 竖向均布恒载作用下的框架弯矩图竖向均布活荷载作用下的框架内力计算方法同上,结果见图18、19、20、21。图18顶层弯矩分配及弯矩图图19三-二层弯矩分配及弯矩图 图20底层弯矩分配及弯矩图 图21活荷载作用下的弯矩图对节点不平衡弯矩进行再次分配,以恒荷载作用下五层左上节点为例:图22 弯矩二次分配图 其余各节点弯矩分配见图中数据。活荷载作用下中间节点弯矩相差不大,不在分配。 本设计中梁端弯矩的调幅系数取0.8。调幅结果表14。表14 梁端弯矩的调幅AB跨BC跨CD跨调幅前调幅后调幅前调幅后恒载梁左梁右梁左梁右梁左梁右梁左梁右四层401172423209579428912891231338224同AB跨三层7502105386002843027582758220637936二层756210605605084842710271021683752一层674110343539382742976297623813905四层138123361105186910841084867867三层19702415157619328258256666二层19092415152119328258256666一层17212408137719268488486786783.5.2 梁端剪力和轴力计算 梁端剪力 柱轴力 具体计算结果见表15,16,17,18,19,20。表15 恒载作用下AB梁端剪力计算层号4230463725866365957921331496639921547937410468231496639921566935510487131496639921611931010432表16 恒载作用下BC梁端剪力计算层号41338211405014051405323092124240242424242230921242402424242412309212424024242424表17 活载作用下AB梁端剪力计算层号478863248221522672697378863248210923732591278863248211923732591178863248213223732614表18 活载作用下BC梁端剪力计算层号442214410441441352521551055155125252155105515511525215510551551表19 恒载作用下的剪力和轴力层次总剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱4659579211405182392086320588232123937410468242442295449244331746006293551048724246633262861790768170519311053224249032493588114820117449 表20 活载作用下的剪力和轴力层次总剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱427672697441528766183237325915511038013330223732591551154732004212350261455120566267773.6 风荷载计算 本设计地区基本风压为0.55kn/m2,风压高度变化系数按B类地区考虑风压体型系数迎风面为0.8,背风面为0.5。由于房屋的高度不大,风振系数都取为1.0。B为6.3m。风荷载作用下各层的风荷载标准值及柱剪力如图23所示图23风荷载作用位置各层作用风荷载值安下式计算:计算结果见表21。表21 各层的风荷载标准值离地高度(m)16051.161.01.30.43.918108312151.061.01.30.43.93.913548251.01.01.30.43.93.912774.351.01.01.30.44.353.91351 3.7 内力组合荷载组合时考虑四种荷载组合形式:(1)恒荷载+活荷载、(2)恒荷载+活荷载、(3)恒荷载。具体组合见表:表22 横梁内力组合表层次位置内力荷载类型内力组合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2(+0.5)1.34AM-32.09-11.05-51.47-51.92-17.0569.23V65.9522.67110.88111.786.4699.02M-57.94-18.69-106.76-107.88-76.32-103.18V-79.12-26.97-132.81-133.90-104.95-117.51M-23.13-8.67-39.90-39.90-14.85-51.07V14.054.4123.0323.38-2.90241.92跨中66.8523.26112.78113.5187.85100.51-15.75-6.35-27.79-27.61-22.7122.713AM-60.02-15.76-91.49-94.12-36.34-122.12V93.7423.73145.71150.28114.47138.99M-84.30-19.32-132.25-136.81-81.28-149.92V-104.68-25.91-161.89-167.23-105.38-129.9M-22.06-6.60-35.71-36.3815.89-76.75 续表22层次位置内力荷载类型内力组合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2(+0.5)1.3V24.245.5136.8038.23-32.5686.55跨中84.1221.02130.37134.58109.27117.83-9.33-2.89-15.24-15.49-11.00-11.002AM-60.50-15.27-89.91-97.80-22.56-133.51V93.5523.73145.48150.02109.51143.49M-84.84-19.32-132.53-137.13-67.90-171.04V104.8725.91162.12167.48124.39158.38M-21.68-6.60-60.63-61.8038.76-142.18V-24.24-5.51-36.802-38.23-53.77-118.55跨中84.6521.26131.34135.54112.39116.29-8.95-3.70-15.92-15.78-12.96-12.961AM-53.93-13.77-85.58-88.15-6.31142.23V93.123.75144.62149.19103.71147.93M-82.74-19.26-131.82-136.35-43.84-186.56V-105.32-26.14-162.98-168.32-119.96-164.18M-23.81-6.78-41.41-38.9263.67-129.25V24.245.5136.8038.2386.85-151.63跨中86.0421.63133.53137.78114.54117.92-11.08-3.89-18.74-18.85-15.63-15.63表23 框架柱内力组合表层次位置内力荷载类型内力组合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2(+0.5)1.34A柱上M40.1113.8167.4767.9630.3382.51N182.3952.87292.89299.10244.31256.87A柱下M-42.85-11.50-65.26-67.13-41.58-71.43N208.6352.87324.37334.52275.8288.36B柱上M-43.51-14.58-72.62-73.32-23.99-97.93N205.8866.18339.71344.12270.63302.89B柱下M32.2710.3452.0052.5513.4873.98N232.1266.18371.20379.54301.72334.383A柱上M32.198.2149.095051-0.3685.41N4229510386528667478551.28588.36A柱下M-40.30-11.32-62.88-64.83-19.57-89.75N449.24103.8684.41710.27582.83619.91B柱上M-46.53-11.87-72.33-74.601.39-127.19N433.77133.3707.14718.89539.28661.72B柱下M30.809.4050.1250.98-21.69106.89N460.06133.3738.70754.38570.83693.272A柱上M32.348.7850.2751.48-12.2698.68N663.32154.731012.611050.21853.29924.35A柱下M-46.66-11.59-66.24-68.44-9.77-105.79N689.61154.731044.151085.70884.84955.90B柱上M-46.35-11.86-72.22-74.4315.02-140.49N790.76200.431229.511267.96938.781199.56B柱下M35.199.6355.7157.14-29.75125.76N817.05200.431261.061303.45970.331231.11 续表23层次位置内力荷载类型内力组合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2(+0.5)1.31A柱上M20.745.6232.7633.62-39.7096.22N903.24205.661371.811425.031149.641264.92A柱下M-11.56-3.18-18.79-23.0380.82-112.38N935.88205.661410.981469.101188.811304.09B柱上M-38.52-9.21-59.09-61.1945.47-148.93N1148.2267.711752.721817.841311.001766.01B柱下M20.734.6131.3332.60-96.28141.34N1174.49267.771784.31853.331342.541797.56注:表中M以左侧受拉为正,单位为kN.m,N以受压为正,单位为kN。3.8 截面设计根据横粱控制截面内力设计值,利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式,算出所需纵筋及箍筋并进行配筋。基本数据:混凝土 C25 fc=11.9N/mm2 钢筋HPB235 fy=210N/mm2 ; HRB335 fy=210N/mm2 考虑抗振要求内力乘以承载力抗振调整系数,系数引用见表24。表24 承载力抗震调整系数材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪,偏拉0.853.8.1 框架梁的配筋计算(仅以一层梁为例说明计算过程)(1) 正截面受弯承载力计算粱AB()一层:跨中截面, 下部实配320(),上部按构造要求配筋。梁AB和梁BC各截面受弯承载力配筋计算见表25.表25 框架梁正截面强度计算截面AAB跨B左B右BC跨-142.23137.78-186.56-129.2518.85-106.67103.34-139.92-96.9414.140.07790.07550.10220.1250.01830.08120.07860.10800.1340.0347656635873745103468378468325263配筋320320320322220实配面积9429429421140760%0.56%0.56%0.56%0.98%0.65%注: (2) 斜截面受弯承载力计算以支座A(一层)为例, ,跨高比: 满足要求梁端箍筋加密区取双肢箍,取min,S=100mm,加密区的长度 max(1.5h,500mm),取900mm 非加密区箍筋配置 150验算可否按构造要求配箍框架梁斜截面受剪承载力配筋计算见 表26表26 框架梁斜截面强度计算截面支座A支座B左支座B右147.93164.18151.63125.74139.55128.89484.77368.23368.23605.96460.28460.280.1610.5710.48400.3920.289加密区实配箍筋281002810028100加密区长度900900900截面支座A支座B左支座B右实配1.011.011.01非加密区实配箍筋2815028150281500.2240.2240.2240.1770.1770.1773.8.2框架柱配筋计算 该框架的抗震等级为四级(1) 轴压比验算(B轴柱) 底层柱: 轴压比: 则B轴柱满足要求。(2) 正截面受弯承载力计算 柱的同一截面分别承受正反弯矩,故采用对称配筋 B轴柱: 一层:从柱的内力组合表可见,为大偏心;选用M大N小的组合,最不利组合为 查表得,则柱计算长度 所以 因为 , 所以 按照构造配筋,最小总配筋率根据建筑抗震设计规范,则每侧实配320,另两侧配构造筋316(3) 垂直于弯矩作用平面的受压载力按轴心受压计算。 一层: (4) 斜截面受剪承载力计算 B轴柱: 一层:最不利内力组合:因为剪跨比因为,所以 柱箍筋加密区的体积配筋率为: 取复式箍48 加密区箍筋最大间距,箍筋最小直径为6mm,所以加密区取复式箍48100。柱上端加密区的长度取,取700mm,柱根取1400mm。非加密区取48150三层:最不组合内力组合 非加密区取48150因为剪跨比因为,所以 柱箍筋加密区的体积配筋率为: 取复式箍48 加密区箍筋最大间距,箍筋最小直径为6mm,所以加密区取复式箍48100。柱上端加密区的长度取,取600mm,柱根取1200mm非加密区取481503.8.3节点设计根据规定,对一,二级抗震等级的框架节点必须进行受剪承载力计算,而抗震等级为三四级的框架节点以及各抗震等级的顶层端节点核心区,,可不进行节受剪承载力计算,仅按构造要求配箍即可。选择底层B轴柱上节点进行验算,采用规范上如下公式,节点核心区剪力设计值: 应该满足,验算梁柱节点核心区受剪能力: 故满足要求。验算梁柱节点抗震受剪承载力,采用公式如下: 满足要求。 3.9 楼板设计 在肋形楼盖中,四边支承板的长边与短边之比时可按双向板设计。所以,B D区格板按双向板计算,A,C区格板按单向板计算。4.9.1 B,D区格板的计算第一,设计荷载恒载:水磨石地面 0.65 130mm厚结构层 3.25 12厚水泥砂浆 0.24 活载:教室 走道 教室 走道 第二, 计算跨度的求解内跨的计算跨度取净跨,边跨的计算跨度为净跨加上板厚的一半, 边跨 内跨 第三,弯矩的求解跨中最大弯矩发生在活载为棋盘式布置时,它可以简化当内支座为固定的作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时作用下的跨中弯矩值之和。支座最大负弯矩可近似按活载满布求得,即内支座固定时,作用支座弯矩,所有区格板可分为A、B类,计算弯矩时考虑泊松比影响,取。板的区格划分见图24。图24 板的区格划分B区格板 D区格板 第四,截面设计截面的有效高度:选用的钢筋作为受力主筋,则(短跨)方向跨中的截面的。(短跨)方向跨中的截面的。支座截面处。截面弯矩设计:板四周与梁整浇,故弯矩设计值应按如下折减:(1) 对于连续板的中间区格,其跨中截面及中间支座截面的折减系数为0.8。(2) 对于边区格跨中截面及第一内支座截面“当,折减系数为0.8 当,折减系数为0.9(3) 楼板的角区格不折减。所以B区格跨中及DB支座减小20%。 D区格跨中及BD支座减小20%。板的配筋计算见表27。表27 板的配筋计算截面((mm)配筋实用跨中B区格方向11137510200393方向10338710200393D区格方向11134910200393方向10334710200393支座B-B11162310100826B-D11162310100826B边支座11168410100826D边支座11163010100826D边支座11160510100826表中 3.9.2 A, C单向板计算:荷载计算同前双向板。计算跨度 因为板两端都与梁固接,故板的计算跨度都取净跨;中间跨 截面内力及配筋计算: B=1000mm,h=130mm, 板的受荷承载力及配筋计算(取1m宽的板带计算)截 面离端第二支座中间支座中间跨跨中离端第二跨中计算跨度(m)185185185185弯矩系数M(kNm)259-1.851.621.62118847474配筋6200620062006200141141141141注: 1. 2. 表中 3.10 楼梯设计踏步尺寸采用150mm300mm,共需12个踏步,梯段长3300mm,活荷载标准值2.5 kN/m2 ,踏步面层采用30mm水磨石,底面为20mm厚混合砂浆抹灰。混凝土为C30,梁中受力筋为级,其余钢筋采用级钢。本工程采用现浇梁式楼梯,选楼梯已进行计算,开间3.3m,进深7.8m,层高3.9m,梁式楼梯是由踏步又称梯段的斜板及栏杆组成。 图25 楼梯结构平面布置图3.10.1踏步板计算1 荷载计算 踏步板自重 踏步抹灰重 底面抹灰重 恒载 1.307kN/m 活载 2.50.3=0.75kN/m总荷载设计值 所以取总荷载设计植为2.618KN/m进行计算。2.内力计算 由于踏步板两端均与斜边梁相整结,踏步板计算跨度 跨中最大弯距设计值为 3.受弯承载力计算。 踏步板截面的折算高度截面有效高度取;b=300mm。 踏步板 应按配筋,每米宽沿斜面配置的受力钢筋,(楼梯倾斜角,得)为保证每个踏步至少有2根钢筋,选用8 200,分布筋8 2003.10.2 斜梁设计第一,截面设计 斜梁截面高度 斜梁截面宽取第二,荷载计算恒载:栏杆自重 kN/m 踏步板传来荷载 kN/m 斜梁自重 kN/m 斜梁抹灰重 kN/m 合计 7.991 kN/m第三,内力计算 取平台梁截面尺寸.则斜梁的水平投影计算跨度为m。 斜梁跨中最大弯距设计值 kN/m 斜梁端部最大剪力 斜梁支座反力 第四,承载力计算 踏步位于斜梁上部,且梯段两侧都有斜边梁,故斜梁按倒L形截面设计 翼缘计算宽度 翼缘高度取踏步板斜板厚度 鉴别T型截面类型 属于第一中T型截面,则 选用212,3.10.3 平台板设计 1)平台板取1m宽作为计算单元,平台板近似按短跨方向的简支板计算 计算跨度 平台板厚度 t= 60m 图26 平台板计算简图2)荷载计算 恒载: 平台板自重 kN/m 30厚水磨石面层 1.2250.03 = 0.90 kN/m 板底抹灰重 1.20.02171 = 0.408kN/m 合计 3.108 kN/m 活载: 1.42.5 = 3.5 kN/m g+q = 3.108 + 3.5 = 6.608kN/m3)内力计算 跨中弯距 板端弯距 正截面受弯承载力计算 选用8130 , 斜截面受剪承载力计算 按构造配筋,选双肢箍82003.10.4 平台梁的设计1)平台梁截面尺寸取h = 400 mm , b = 200 mm2)平台梁荷载计算恒载: 由平台板传来的均布恒载 由平台板传来的均布恒载 平台梁自重 平台梁抹灰重 均布荷载设计值 10.427 kN/m 由斜梁传来的集中荷载
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