基本构件估算.doc

攀枝花学院毕业设计 2 基本构件估算2 基本构件估算2.1设计概况本工程为六层框架结构建筑，主体高度为21m（含楼梯突出屋面塔楼部分），属多层建筑。多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。在多层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。多层建筑随着层数和高度的增加水平作用对多层建筑机构安全的起一定的控制作用，包括地震作用和风荷载，多层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑（即：小高层建筑）。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。由于本次设计是住宅楼设计，要求有灵活的空间布置和一定的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。2.2设计资料建筑场地位于攀枝花市西区，地形较为平坦。勘探表明：场地地层由上往下依次为：厚度为的杂填土层，杂填土层的承载力特征值；厚度为的粉土层，粉土层的承载力特征值；厚度为的昔格达土层，昔格达土层的承载力特征值；本工程土层无地下水。依据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）附录E.6.3可知，攀枝花地区年一遇的基本风压值，本工程拟建建筑的场地类别为：类，拟建房屋的所在地多遇地震，拟建建筑所在地的水平地震影响系数最大值，建筑抗震设防类别为丙类，建筑抗震设防烈度度（），设计地震分组为第三组，抗震等级为三级，特征周期，底层室内主要地坪标高为，室外地坪。2.3框架结构布置原则框架结构布置时应符合以下几点布置原则：1、框架结构应设置成双向抗侧力体系；2、框架结构中，主体结构构件之间，除个别节点无法避免铰接外，其余各构件节点不应采用铰接；3、梁与柱的中线宜重合，若梁与柱由于建筑美观的考虑中线不重合，出现偏心距时，68度区抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4，如大于柱截面在该方向宽度的1/4时，应采取水平加腋等措施予以加强，但须考虑柱偏心的影响。根据上述布置原则，本设计确定采用纵横框架承重方案，结构平面布置如图1-1所示，墙体采用混凝土空心小砌块作为隔墙材料，内外墙均为；本设计中的楼梯采用板式楼梯，基础采用：条形基础。8攀枝花学院毕业设计 2基本构件计算 图1-1结构平面布置2.3.1结构高宽比和结构规则性根据建筑抗震设计规范（GB500112010）第6.1.1条中表6.1.1规定对于框架结构7度区现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度为，本工程的最大高度（含突出屋面楼梯间塔楼部分）为，满足规范要求。根据建筑抗震设计规范（GB500112010）第3.4.3条中的表3.4.3-1的规定，本工程的属于平面规则性建筑。根据高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）第3.3.2条规定：框架结构7度区，结构的高宽比不宜超过4，本工程中的高宽比为，满足规范要求。2.3.2构件截面尺寸初选梁的截面尺寸初选时应满足承载力、刚度以及延性要求。框架梁（即：主梁）截面高度和截面宽度的估算可以按以下公式2-1进行估算：；。 （2-1）式中：框架梁的截面高度； 框架梁的计算跨度；框架梁的截面宽度。非框架梁（即：次梁）截面高度和截面宽度的估算可以按以下公式进行估算：；。式中：非框架梁的截面高度； 非框架梁的计算跨度；非框架梁的截面宽度。说明：考虑到施工时，截面过小钢筋的排布因素，为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4。楼层所有梁、板的混凝土的设计强度等级均采用：C25，所有柱的混凝土的设计强度等级均采用：C30。说明：根据混凝土结构施工图平法图集（11G101-1）混凝土结构的环境类别，因为拟建建筑地处攀枝花地区，攀枝花地区气候炎热干燥，室内环境干燥，且无侵蚀净水浸没环境，所以环境类别取为一类；而混凝土结构设计规范（GB500102010）中第8.2.1条表8.2.1混凝土保护层最小厚度中的规定：一类环境，板的最小保护层厚度为：，梁、柱为：，本工程中，板的保护层厚度取为：，梁的保护层厚度取为，柱的保护层厚度取为。C25混凝土轴心抗压强度设计值为：；C30混凝土轴心抗压强度设计值为：；主梁13、1518跨：主梁36、69、912、1215跨：主梁AB跨：主梁BC、CD跨：考虑到施工方便因素，主梁的截面尺寸均统一，故将主梁截面宽度和截面高度统一取值为：，即。综上所述，将主、次梁的截面尺寸汇总于表2-1，2-2。表2-1 主梁的截面尺寸及各层的混凝土等级楼层混凝土强度等级横梁纵梁边梁中梁边梁中梁16层C25表2-2 次梁的截面尺寸及各层的混凝土等级楼层混凝土强度等级一级次梁二级次梁阳台及卫生间二级次梁16层C25在混凝土结构中，框架柱所受的轴向力较大，柱的截面尺寸初选时，一般按照轴压比限值按公式2-2和公式2-3估算。柱的截面面积尺寸可按照以下公式进行估算： (2-2) (2-3)式中：柱组合的轴压力设计值；考虑地震作用组合后柱轴力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨柱取1.2；n为验算截面以上楼层层数；按简支状态计算的柱的负载面积；折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构中可以近似取；欲确定的柱截面以上的楼层层数；欲确定的柱截面面积；框架柱的轴压比限值，一、二、三级抗震等级分别为0.65、0.75、0.85，非抗震设计取1.0；混凝土轴心抗压强度设计值。说明：依据上述公式确定柱边长，非抗震设计时柱的边长不宜小于250mm，抗震设计时柱的边长不宜小于300mm，圆柱截面直径不宜小于350mm，柱的剪跨比宜大于2，柱截面高宽比不宜大于3。各层的重力荷载代表值可以根据实际的荷载来计算，也可以近似取，本设计中取，由建筑抗震设计规范（GB500112010）第6.1.2条以及第6.3.6条可知，本设计中的框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值。1、各层框架柱估算：由结构平面布置图可知边柱以及中柱的负荷面积为：；由此可得第一层柱的截面面积如下：边柱：；中柱：。若取柱的截面为正方形，则边柱和中柱的截面尺寸分别为：和。依据上述的计算结果，边柱和中柱的截面高度很接近，所以可统一按照中柱的截面尺寸来估算，故柱的截面尺寸为：，2、楼梯间柱估算：由结构平面布置图可知边柱以及中柱的负荷面积为：；由此可得第一层柱的截面面积如下：边柱：；中柱：。若取柱的截面为正方形，则边柱和中柱的截面尺寸分别为：和。依据上述的计算结果，边柱和中柱的截面高度很接近，所以可统一按照中柱的截面尺寸来估算，考虑到楼梯间荷载较大，柱相应地应给予加强，故柱的截面尺寸为：，柱的截面尺寸取值如表2-3所示：表2-3 柱的截面尺寸楼层柱截面尺寸16层楼梯间柱2.3.3框架结构计算简图框架结构是由横向和纵向框架组成的空间体系，通常近似地按两个方向的平面框架分别计算，本工程中为简化计算，只取Y向轴一榀框架为计算单元，如图3-1所示，计算简图由梁、柱轴线表示，梁、柱轴线取各自的形心线。底层柱计算高度从基础梁顶面（基础梁顶面距的距离为）取至一层楼板底面的高度。即：，26层柱的计算高度为，楼梯间突出屋面塔楼部分的柱计算高度为。当上、下柱截面发生改变时，取截面小的形心线进行整体分析，本工程上、下柱截面均相同，所以只对结构整体进行分析，且应考虑杆件偏心的影响。图2-1 轴横向框架计算简图2.4框架抗侧刚度计算本设计中混凝土梁分为底层框架梁和标准层框架梁，底层框架梁采用的是C35的混凝土，标准层框架梁采用的是C25的混凝土，框架柱分为底层框架柱和标准层框架柱，框架柱均采用的是C30的混凝土。C25混凝土弹性模量：；C30混凝土弹性模量：；2.4.1梁的线刚度计算梁的线刚度可根据公式2-4进行计算： （2-4）式中：梁的线刚度；混凝土的弹性模量；梁的计算跨度；梁的截面惯性矩。对现浇楼面及装配整体式楼面，可近似按表1-4计算梁截面惯性矩。表2-4 梁截面惯性矩取值楼面做法中框架梁边框架梁现浇楼面装配整体式楼面注：表中，为矩形梁截面的惯性矩，为矩形梁截面宽度，为矩形梁截面高度，本设计中为现浇楼面，故按现浇楼面计算。在所取一榀框架中，梁为横梁，所以横梁的线刚度计算过程见表3-2。表2-5横梁的线刚度计算表层数轴号16AB 4800BC5400CD54002.4.2柱的线刚度计算柱的线刚度可根据公式2-5进行计算： （2-5）式中：柱的线刚度；混凝土的弹性模量；框架柱的计算跨度；框架柱的截面惯性矩。根据高层建筑混