某7层公寓全套设计 结构计算书

第二章 结构设计一、 工程概况长春市拟建七层青年公寓，建筑面积6247.95m2,拟建房屋所在地的地震动参数max=0.16,Tg=0.30s,基本雪压S0=0.35KN/m2,基本风压W0=0.65KN/m2,地面粗糙度为B类，土重度为18KN/m3，空隙比0.8，液性指数0.833，地基承载力特征值fak=200KN/m2,土壤最大冻土深度-1.62m.二、 结构布置及计算简图 一层：3.6m二至六层：3.3m电梯机房：3.0m填充外墙190mm厚陶粒混凝土砌块，木门及窗口尺寸见图1；楼盖采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚100mm,局部120mm,主梁250mmX700mm,次梁250mmX650mm，梁柱板混凝土强度等级C30(fc=14.3N/mm2, ft=1.43N/mm2).柱截面尺寸估算:框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限制N=0.9,各层的重力荷载代表值取12KN/m2,边柱及中柱的负载面积分别为5.15mX7.8m和4.95mX7.8m。因此第一层柱截面面积为边柱 中柱 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为540mm和520mm,根据上述计算结构并考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 一层：600mmX600mm; 二至六层：500mmX500mm;基础选用独立扩展基础，基础埋深1.7m,基础截面高度取1.4m,框架结构计算简图去顶层柱形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，26层柱高度即为层高，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.6+1.7+0.45-1.4-0.1=4.25m.三、 重力荷载计算（一）屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（不上人） 40厚C20细石混凝土保护层 22X0.04=0.88 KN/m2 4厚APP改性沥青防水层 0.40 KN/m2 10厚水泥砂浆找平层 20X0.01=0.20 KN/m2 1：10水泥珍珠岩找坡层 15X0.02=0.30 KN/m2 80厚聚苯乙烯保温层 0.5X0.08=0.04 KN/m2 10厚1：3水泥砂浆找平层 20X0.01=0.20 KN/m2 100厚现浇混凝土屋面板 25X0.10=2.50 KN/m2 20厚混合砂浆抹面刮大白 20X0.02=0.40 KN/m2 合计 4.92 KN/m2 图1.1 首层平面图 图1.2 剖面图 图2 框架结构计算简图楼面瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 20X0.02=0.40 KN/m2100厚钢筋混凝土楼板 25X0.10=2.50 KN/m220厚混合砂浆抹面刮大白 20X0.02=0.40 KN/m2 合计 3.85 KN/m（二）屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值 0.50 KN/m2 楼面活载标准值 2.00 KN/m2屋面雪荷载标准值 SK=R*S0=1.0X0.35=0.35 KN/m2（三）梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算单位长度上的重力荷载、对墙、门、窗等可计算单位面积上的重力荷载，计算结构见（表1） 表1. 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m/KN/m3g/KN/mlinGI/KNGI/KN1边横梁0.250.65251.053.2817.040981.682007.409中横梁0.250.65251.053.2812.1515105.812纵梁0.250.70251.053.9387.332919.917柱0.600.60251.109.9004.25381214.812边横梁0.250.65251.053.2817.030689.011608.749中横梁0.250.65251.053.2812.1515105.812纵梁0.250.70251.053.9387.328804.927柱0.600.60251.109.9003.332726.036边横梁0.250.65251.053.2817.026597.1421378.784中横梁0.250.65251.053.2812.151391.704纵梁0.250.70251.053.9387.324689.938柱0.600.60251.109.9003.328635.25 墙体外墙体为190mm厚陶粒空心砌块，外贴100mm厚苯板，并抹灰刷外墙涂料，内20mm厚抹灰，则外墙单位墙重力荷载为： 6.0X0.19+17X0.06+0.5X0.1=2.21KN/m2 阳台处外墙为120mm厚水泥空心砖，外贴80mm厚苯板，并抹胶2.0mm厚，内面为20mm厚抹灰，则单位面积重力荷载为： 10.3X0.12+17X0.03+0.5X0.08=1.786KN/m2 内墙为190mm厚陶粒空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则单位面积重力荷载为： 6.0X0.19+17X0.02X2=1.82KN/m2 木门单位面积重力荷载为0.2 KN/m2，塑钢窗单位面积重力荷载为0.4 KN/m2。（四）重力荷载代表值 1层：外墙面积： 7.3X21X3.0=459.9m2 459.9-107.52=352.38m2 窗户总面积： 2.4X2.1X16+2.4X0.8X14=107.52m2 门总面积： 3.0X7.3+1.5X2.4X4=36.3m2 (外墙) 1.5X2.4X9+1.0X2.1X7=48.45m2 (内墙) 内墙面积： 7.0X25X3.0=525m2 525-48.45=476.55m2 外墙重： 352.38X2.21=778.86 KN 内墙重： 476.55X1.82=867.321 KN 门窗重： 0.4X(107.52+36.3+48.45)=76.908 KN 楼板重： 3.65X7.355X28X3.85+3.65X2.15X14X3.85+5.4X31.2X3.85=3965.600 KN 2层：外墙面积： 7.3X18X2.7-138.24=216.54m2 窗户总面积： 2.4X1.8X32=138.24m2 门总面积： 1.5X2.4X7+1.0X2.1X6=45m2 内墙面积： 7.7X22X2.7-45=388.62m2 外墙重： 216.54X2.21=478.553 KN 内墙重： 388.62X1.82=707.288 KN 门窗重： 0.4X(45+138.24)=73.296 KN 楼板重： 3.65X7.355X28X3.85+3.65X2.15X14X3.85=3316.952KN35层：外墙面积： 17.4X2X2.7+3.9X8X2.7-34.56=143.64m2 窗户总面积： 2.4X1.8X8=34.56m2 (墙) 73.9X2.1=155.19m2(阳台) 门总面积： 2.1X1.0X40=84m2 84+（1.0X0.9+2.4X1.8）X16=167.52m2 内墙面积： 7.4X42X2.7-167.52=671.64m2 外墙重： 143.64X2.21+66.51X1.786=436.231 KN 内墙重： 671.64X1.82=1222.385 KN 门窗重： 0.4X(34.56+155.19)+0.2X(84+167.52)=126.204 KN 楼板重： 3.65X7.355X24X3.85+3.65X2.15X12X3.85=2843.102KN G1K=0.5X(778.760+867.321+76.904)+3965.6+0.5X(478.553+707.288+73.296) +2007.409+0.5X1214.813=8678.139 KN Q1K=0.5X3.5X55.3X23.5=2274.213 KN G1=8678.139+2274.213=10952.352 KN G2K=0.5X(478.553+707.288+73.296)+3316.952+0.5X(436.231+1222.385+126.204)+1608.749+0.5X(1214.813+726)=7419.052 KN Q2K=0.5X3.5X55.3X23.5=2274.213 KN G2=7419.052+2274.213=9693.265 KN G3K=G4K=G5K=0.5X2X(436.231+1222.385+126.204)+2843.102+1378.784+635.25=6640.25 KN Q3K=Q4K=Q5K=0.5X2.0X46.8X23.5=1099.8 KN G3=G4=G5=6640.25+1099.8=7740.05 KN G6计算： 屋面板自重：4.92X(3.65X7.355X24+3.65X2.15X12)=3633.132 KN 坡屋面自重：1200 KN G5K=0.5X(436.231+1222.385+126.204+1378.784+635.25)+3633.132+1200=6732.632 KN Q6K=0.35X46.8X20.6X0.5=168.81 KN G5=6732.632+168.71=6901.342 KN G7计算： 屋面板自重：4.92X(3.65X7.355X4+3.65X2.15X4)=682.763 KN 梁重：213.281 KN 柱重：185.381 KN 女儿墙：200 KN Q7K=0.35X12.4X10.2X0.5=22.134 KN G7=682.763+213.28+185.381+22.134+200=1303.423 KN四、 框架侧移刚度计算 横向框架侧移刚度计算（取5轴计算） 表2.横梁线刚度ib计算表类别层次EC (N/mm2)bxh(mmxmm)I0(mm4)L(mm)EcI0/L(Nmm)1.5 EcI0/L(Nmm)2 EcI0/L(Nmm)边横梁163.0X104250X6502.604X10975001.042X10101.563X10102.084X1010走道梁163.0X104250X6502.604X10924003.255X10104.883X10106.510X1010 表3.柱刚度ic计算表层次Hc（mm）EC (N/mm2)bxh(mmxmm)Ic(mm4)EcIc/ Hc(Nmm)142503.0X104600X60010.08X1096.98X10102633003.0X104500X5005.208X1094.735X1010柱的侧移刚度计算 6.51 1.563第2层C-5柱及与其相连的梁的相对刚度如右图所示： 4.735 6.51 1.563其他柱侧移刚度见下表4、表5： 表4.中框架柱侧移刚度D值(中柱)层次I1(1010mm4)I2(1010mm4)I3(1010mm4)I4(1010mm4)Ic(1010mm4)cD16.511.563006.982.4030.659122952-56.511.5636.511.5634.7351.7050.4601703866.511.5636.511.5634.7351.7050.46017038 表5.中框架柱侧移刚度D值(边柱)层次I1(1010mm4)I2(1010mm4)I3(1010mm4)I4(1010mm4)Ic(1010mm4)cD101.563006.980.2240.326126282-601.56301.5634.7350.3300.35618574D1=12295X22+12628X16=424858N/mmD3=D4=D5=D6=17038X14+18574X14=498624N/mmD2=17038X16+18574X16=569856N/mmD1/D2=424858/569856=0.750.7 故框架为规则框架。五、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（一）横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算（1）横向自震周期计算 将G7折算到主体结构的顶层，即： 表6.结构顶点的假象侧移计算层次Gi/KNVgi/KNDi/(N/mm)ui/mmui/mm68509.828509.8249862417.07357.3757740.0516249.8749862432.59340.347740.0523989.9249862448.11307.3137740.0531729.9749862463.64259.629693.2741423.2456985672.69195.96110952.3552375.59424858123.27123.27（2）水平地震作用及楼层地震剪力计算Geq=0.85Gi=0.85X(10952.352+9693.265+7740.05X3+6901.342+1303.423)=44259.95KNFek=1Geq0.074X44259.95=3261.18KN1.4Tg=1.4X0.3=0.42s123.81 KNm 属第一类T形截面 b=0.550Asmin=0.002bh=0.002250700=350mm2Asmin=(0.55ft/fy)bh=0.551.43350700/300=375mm2选用 118+ 220 As=882mm2将下部跨间截面220钢筋深入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋0.3 满足要求（2）梁斜截面受剪承载力计算 RE V=148.71KNRE V=148.71KN 故仅按构造配置箍筋 加密区选用8100，非加密区选用8200。 表19.框架梁纵向钢筋计算表层次截面M/KV*mAs/mmAs/mm实配钢筋As/As/%6支座A-120.440628869218+ 1220.710.55BL-102.060628852218+ 1220.710.55AB跨94.110.0073840220+ 1180.54支座BR82.00628815218+ 1220.710.55BC跨-81.900.0071802220+ 1180.544支座A-235.150628985220+ 1220.580.62BL-198.200628935220+ 1220.580.62AB跨123.810.007845220+ 1180.54支座BR-172.740628924220+ 1220.580.62BC跨-141.670.0078865220+ 1180.541支座A-284.74062810573220.550.70BL-264.7106289833220.550.70AB跨110.420.006815220+ 1180.54支座BR-238.99RE V构造配筋双肢8100双肢8200BR51.00594RE V构造配筋双肢8100双肢82004A,BL148.71594RE V构造配筋双肢8100双肢8200BR139.54594RE V构造配筋双肢8100双肢82001A,BL169.38594RE VRE V20.1320.4420.4120.1220.4320.650.8(2)柱正截面承载力计算 第四层B柱 B节点左右梁弯矩： -142.80+131.7X0.25=-109.88 KNm 172.74-121.93X0.25=142.26 KNm B节点上下柱弯矩： 94.89-70.34X0.1=87.86 KNm -134.0+88.71X(0.65-0.1)=80.77 KNm MB柱=87.86+80.77=168.63 KNm MB梁=109.88+142.26=252.14 KNm MB柱/MB梁=168.63/252.14=0.671.2MB梁=302.57 KNm MB =302.57-168.63=133.94 KNm在节点处将其按弹性弯矩分配给上下柱梁端、即： ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30较大者，即500/3=16.7mm，故取20mm 柱计算长度： 因为故考虑偏心矩增大系数 1=1.0 lo/h=8.215 2=1.0=e=ei+h/2-as=对称配筋： 为大偏心受压 取AS=AS=ASmin=0.002bh=0.002X500X500=500mm2 再按Nmax及相应的M一组计算，N=1420.11KN，节点上下柱弯矩： 41.16+24.82X0.1=38.68 KNm 31.8-24.64X0.55=17.07 KNm 因为故考虑偏心矩增大系数 1=1.0 lo/h=8.2515 2=1.0=ei =0.3 ho=0.3X460=138mm 故为小偏心受压 e=ei+h/2-as= 故按构造配筋且满足，单侧配筋率故AS=AS=ASmin=0.002bh=0.002X500X500=500mm2选218+ 216 （AS=AS =911mm2） 总配筋率（3）柱斜截面受剪承载力计算 四层B柱计算 上柱柱端弯矩设计值： MCt=126.47 KNm 柱底弯矩设计值： MCb=134.93 KNm (满足要求) 故该层应按构造配置箍筋，加密区4肢8100，非加密区4肢8100。 （4）柱正截面承载力计算第四层A柱 A节点右梁弯矩： 268.59-106.27X0.25=242.02 KNm A节点上下柱弯矩： 110.32-87.95X0.1=101