多层房屋设计计算书.docx
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多层房屋设计计算书.docx
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多层房屋设计计算书
一、工程概况
结构类型
[]砌体结构
[]底框砌体结构
[√]框架
[]小墙肢结构
[]高层剪力墙结构
[]框剪结构
[]筒体结构
[]框支结构
[]其它
工程地段:
青岛市
本工程±0.00相当于绝对标高6.230m;室内外高差:
0.5m
主要材料
混凝土基础C40;上部4层C30
钢材HPB300,HPB400
砌体小型混凝土空心砌块;
结构层数
地上5层;地下0层
结构高度15m;宽度12.14m;长度56.16m;
结构特点:
本工程属高层民用住宅,建筑类别:
丙类。
平面近似矩形,在中间部位设置抗震缝后,两侧结构单元近似矩形,除了楼梯间局部楼面外无大的缺失;立面无大的变化,整体属于较规则结构。
基础
形式
采用柱下独立基础
抗震设防烈度6度,抗震等级二级,场地类别Ⅳ;
安全等级二级,基本风压:
0.6kN/㎡
人防布置
无
抗震缝设置
宽450mm
注:
结构高度指室外地坪至檐口或大屋面(斜屋面至屋面中间高)
二、工程设计条件
1、本工程电算选用软件
上部结构
名称
版本
本工程使用
上
部
结
构
S
A
P
2
0
0
0
系
列
框架计算机辅助设计
15.1
√
结构平面计算机辅助设计
15.1
√
结构空间有限元分析设计软件
15.1
√
楼梯计算机辅助设计
15.1
√
钢筋混凝土基本构件设计
15.1
√
2、设计依据
(1)建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)
(2)建筑结构荷载规范(GB50009-2012)
(3)建筑抗震设计规范(GB50011-2010)
(4)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
3、可变荷载标准值选用(kN/㎡)
名称
荷载
卧室、餐厅
起居室
厨房、卫生间
楼梯
消防楼梯
悬挑
阳台
地下自行车库
设备
机房
上人
屋面
不上
人屋面
2.0
2.0
2.0
3.5
2.5
2.5
7.0
2.0
0.5
本工程
选用
√
√
√
√
4、上部永久荷载标准值及构件计算
(1)楼面荷载
·首层:
卧室、起居室、书房、厨房、普通卫生间:
150厚砼板3.75kN/m2
板面装修荷载1.0kN/m2
板底粉刷或吊顶0.50kN/m2
恒载合计5.25kN/m2
(2)屋面荷载
屋面板120厚:
4cm细石混凝土面层1.00kN/m2
三元乙丙橡胶卷材防水层0.3kN/m2
聚苯乙烯板隔热层2%找坡(hmin=40)0.5kN/m2
防水卷材0.30kN/m2
2cm找平0.40kN/m2
120厚砼板3.0kN/m2
2cm底粉刷0.4kN/m2
恒载合计6.2kN/m2
(3)墙体荷载
加气混凝土砌块
容重(kN/m3)
8.5
两侧粉刷重(kN/㎡)
0.68
墙厚
0.25
0.20
0.12
墙重+粉刷(kN/㎡)
8.5×0.25
+0.68=2.8
8.5×0.2
+0.68=2.4
8.5×0.12+
0.68=1.7
墙重/米(kN/m)
墙高2.4m
2.8×2.4=6.72
2.4×2.4=5.76
1.7×2.4=4.4.08
本工程采用
√
三、结构分析计算
1、采用SAP2000建模计算、世纪旗云验算配筋。
楼板配筋及主梁、次梁、柱配筋采用软件计算结果,并进行人工干预调整归并.结构施工图中适当加厚开大洞口周围楼板及屋面板,并双层双向加强配筋,以削弱温度应力,要求施工单位加强养护。
因建筑物体型过长,故在转折处设320mm宽抗震缝。
其结构计算模型如下:
2、楼板配筋计算
(1)参考书目:
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
《建筑结构静力计算手册》
(2)计算参数:
混凝土强度等级:
C30
钢筋级别:
HRB400
计算方法:
弹性方法
泊松比:
0.2
边界条件:
[上边]固端;[下边]固端;[左边]固端;[右边]固端
角柱:
左上:
无右上:
无左下:
无右下:
无
板长:
L=3.60m,板宽:
B=1.50m;板厚:
h=150mm
最外层纵筋外缘至受拉区底边距离:
cs=20mm
均布恒荷载标准值:
5.25kN/m2均布活荷载标准值:
2.00kN/m2
准永久值系数:
0.40
混凝土容重:
25.00kN/m3
三角形活荷载标准值:
0.00kN/m2
三角形恒荷载标准值:
0.00kN/m2
(3)计算结果:
1)计算时荷载设计值
均布荷载设计值(包含自重):
1.35×(5.25+25.00×150/1000)+0.7×1.4×2.00=14.11kN/m2
2)计算公式
h0=h-cs-5
3)配筋计算结果
X向跨中
Y向跨中
上边缘
下边缘
左边缘
右边缘
计算内力(kN·m/m)
0.00
1.32
2.64
2.64
0.00
0.00
计算面积(mm2)
300
300
300
300
300
300
直径(mm)
8
8
8
8
8
8
间距(mm)
160
160
160
160
160
160
实配面积(mm2)
314
314
314
314
314
314
实际配筋率
0.21%
0.21%
0.21%
0.21%
0.21%
0.21%
裂缝宽度(mm)
0.000
0.006
0.012
0.012
0.000
0.000
4)挠度计算结果
最大挠度:
0.150mm≤7.500mm满足要求
3、主梁计算
i.几何数据及计算参数
单位:
mm
混凝土:
C30
主筋:
HRB400
箍筋:
HPB300
第一排纵筋合力中心至近边距离:
40mm
跨中弯矩调整系数:
1.00
支座弯矩调整系数:
1.00
最大裂缝宽度:
0.30mm
自动计算梁自重:
是
由永久荷载控制时永久荷载分项系数γG1:
1.35
由可变荷载控制时永久荷载分项系数γG2:
1.20
可变荷载分项系数γQ:
1.40
可变荷载组合值系数ψc:
0.70
可变荷载准永久值系数ψq:
0.40
(2)荷载数据
1)恒载示意图
单位:
集中荷载--kN集中弯矩--kN·m其他荷载--kN/m
2)活载示意图
单位:
集中荷载--kN集中弯矩--kN·m其他荷载--kN/m
(3)内力及配筋
1)剪力包络图
单位:
kN
2)弯矩包络图
单位:
kN·m
3)截面内力及配筋
正弯矩
下钢筋
负弯矩
上钢筋
剪力
箍筋
挠度
裂缝
0支座
0.00
计算As:
360.00
2D20
实配As:
628.32
-100.04
计算A's:
516.19
2D20
实配A's:
628.32
127.31
计算Asv/s:
0.00
双肢A8@350
实配Asv/s:
0.29
-----
0.28
1跨中
72.07
(1.50)
计算As:
367.62
2D20
实配As:
628.32
-9.89
(3.74)
计算A's:
360.00
2D20
实配A's:
628.32
114.89
(0.75)
计算Asv/s:
0.00
双肢A8@350
实配Asv/s:
0.29
(1.50)
0.126
(1.50)
1支座
0.00
计算As:
360.00
2D20
实配As:
628.32
-95.90
计算A's:
493.97
2D20
实配A's:
628.32
127.31
计算Asv/s:
0.00
双肢A8@350
实配Asv/s:
0.29
-----
0.26
注:
1).弯矩--kN·m剪力--kN钢筋面积--mm2挠度--mm裂缝--mm
2).括号中的数字表示距左端支座的距离,单位为m
4、柱子计算
(1)设计资料
柱受力类型:
单偏心受压柱
柱截面类型:
矩形截面
混凝土:
C30
主筋:
HRB400
箍筋:
HPB300
尺寸:
b×h×l0=400mm×400mm×3600mm
纵筋合力中心到近边距离as=40mm
h0=h-as=360mm
轴向力设计值N=1254.86kN
弯矩设计值Mx=8.12kN·m
剪力设计值Vx=3.46kN
轴向力准永久值Nq=929.53kN
弯矩准永久值Mqx=6.02kN·m
弯矩准永久值Mqy=0.00kN·m
柱类型:
框架中柱、边柱
结构体系:
框架结构
是否考虑地震作用组合:
否
是否9度设防:
否
是否为柱根处箍筋:
是
箍筋是否按加密区要求配置:
是
轴压比限值:
0.60
主筋直径范围
最小:
18mm最大:
28mm
箍筋直径范围
最小:
8mm最大:
12mm
最大裂缝宽度限值:
0.30mm
(2)计算结果
1)纵筋计算
1纵筋配置计算
1.1计算偏心距ei
附加偏心距,按混凝土规范6.2.5,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的大值
ea=max(20,h/30)=20.00mm
ei=e0+ea=6.5+20.00=26.47mm
1.2相对界限受压区高度ξb
按混凝土规范6.2.1-5
εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.00350>0.0033
取εcu=0.0033
按混凝土规范公式(6.2.7-1)
ξb=
0.518
1.3配筋率范围
抗震等级为2级ρmax=5.00%
指定的最小配筋率,取ρmin=0.50%
一侧最小配筋率(受压)0.20%
一侧最小配筋率(受拉)0.20%
1.4计算ξ
按混凝土规范6.2.6α1=1.00
按混凝土规范式6.2.17-1
γREN≤α1fcbx+f'yA's-σsA
当采用对称配筋时,可令
f'yA's=σsA
因此
ξ=
0.61>ξb=0.52
属小偏压,按混凝土规范6.2.17-8
ξ=
=0.69
1.4计算As
按混凝土规范6.2.17-7
As=
=-876.54mm2
一侧最小配筋率(受压)纵筋面积:
0.20%×A=320.00mm2
取As=320.00mm2
配筋结果:
4D25,As=1963.50mm2
2)箍筋配筋
箍筋肢数:
4、箍筋直径:
8mm、箍筋间距:
100.00mm、箍筋计算Asv/s:
0.00mm2/mm、箍筋实配Asv/s:
2.01mm2/mm
y方向根据构造要求得:
箍筋肢数:
4、箍筋直径:
8mm、箍筋间距:
100.00mm、箍筋计算Asv/s:
0.00mm2/mm、箍筋实配Asv/s:
2.01mm2/mm
3)裂缝计算
最大裂缝宽度限值:
0.30mm
ωmax=0.26mm≤ωlim=0.30mm
满足要求!
5、楼梯计算
(1)设计示意图
(2)二、基本资料
1)设计规范
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
2)2.几何参数
楼梯类型:
板式A型楼梯(/)
约束条件:
两端简支
斜梯段水平投影长度:
L1=2080mm
梯段净跨:
Ln=L1=2080=2080mm
楼梯高度:
H=1500mm楼梯宽度:
W=1155mm
踏步高度:
h=166mm踏步宽度:
b=260mm
楼梯级数:
n=9(级)梯段板厚:
C=100mm
面层厚度:
C2=30mm
上部平台梯梁宽度:
b1=250mm
下部平台梯梁宽度:
b2=250mm
3)3.荷载参数
楼梯混凝土容重:
γb=25.00kN/m3
楼梯面层容重:
γc1=25.00kN/m3
楼梯栏杆自重:
qf=0.50kN/m
楼梯均布活荷载标准值:
q=2.50kN/m2
可变荷载组合值系数:
ψc=0.70
可变荷载准永久值系数:
ψq=0.50
4)4.材料参数
混凝土强度等级:
C30
受拉纵筋合力点到斜梯段板底边的距离:
as=15mm
(3)荷载计算过程
1)楼梯几何参数
梯段板与水平方向夹角余弦值:
cosα=
=0.84
斜梯段的计算跨度:
L0=Min{Ln+(b1+b2)/2,1.05Ln}=Min{2080+(250+
250)/2,1.05×2080}=Min{2330,2184}=2184mm
梯段板折算到水平投影后的计算厚度:
T=(h+C/cosα×2)/2=(166+100/0.84×2)/2=202mm
2)荷载设计值
2.1均布恒载标准值
2.1.1L1段梯板自重
gk1'=γb×T/1000=25.00×202/1000=5.04kN/m2
gk1=gk1'×L1/Ln=5.04×2080/2080=5.04kN/m2
2.1.2L1段梯板面层自重
gk3'=γc1×C2×(H+L1)/L1/1000=25.00×30×(1500+2080)/2080/1000
=1.29kN/m2
gk3=gk3'×L1/Ln=1.29×2080/2080=1.29kN/m2
2.1.3将栏杆自重由线荷载折算成面荷载
gk6=qf/W×1000=0.50/1155×1000=0.43kN/m2
永久荷载标准值
gk=gk1+gk3+gk6=5.04+1.29+0.43=6.76kN/m2
2.2均布荷载设计值
由活荷载控制的梯段斜板荷载设计值:
pL=1.2gk+1.4q=1.2×6.76+1.4×2.50=11.62kN/m2
由恒荷载控制的梯段斜板荷载设计值:
pD=1.35gk+1.4ψcq=1.35×6.76+1.4×0.70×2.50=11.58kN/m2
最不利的梯段斜板荷载设计值:
p=Max{pL,pD}=Max{11.62,11.58}=11.62kN/m2
(4)正截面承载能力计算
1)斜梯段配筋计算
h0=T-as=100-15=85mm
跨中最大弯矩,Mmax=
×10-6=6.93kN·m
2)相对界限受压区高度ξb
εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.0035>0.0033
取εcu=0.0033
按规范公式(6.2.7-1)
ξb=
3)受压区高度x
按规范公式(6.2.10-1),
=0,
=0
M
<ξbh0=0.52×85=44.00mm,按计算不需要配置受压钢筋
4)受拉钢筋截面积As
按规范公式(6.2.10-2)
α1fcbx=fyAs
得As=
=235mm2
梯段中间截面实际配置受拉钢筋为D8@150,每米宽板实际配筋面积为335mm2
5)验算配筋率
0.34%<ρmax=2.06%不超筋
ρmin=0.200%<ρ
满足最小配筋率要求
(5)斜截面承载能力验算
V=0.5pL0cosα=0.5×11.62×2184/1000×0.84=10.7kN
1)复核截面条件
按规范公式(6.3.1)
0.25βcfcbh0=0.25×1.00×14.30×1000×85=303.9×103N
V=10.7kN<303.9kN,截面尺寸满足要求
2)验算构造配筋条件
按规范公式(6.3.7)
0.7ftbh0=0.7×1.43×1000×85=85.1×103N>V=10.7kN
斜截面承载力满足要求
(6)跨中挠度验算
1)荷载效应的标准组合值
pk=gk+q=6.76+2.50=9.26kN/m
Mk=
×10-6=5.52kN·m
2)荷载效应的准永久组合值
pq=gk+ψqq=6.76+0.50×2.50=8.01kN/m
Mq=
×10-6=4.78kN·m
3)挠度验算
1裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ:
由规范公式(7.1.4-3),纵向受拉钢筋的应力:
σsq=
=
=192.84N/mm2
对矩形截面受弯构件,有效受拉混凝土截面面积:
Ate=0.5bh=0.5×1000×100=50000mm2
按规范公式(7.1.2-4)计算纵向钢筋配筋率:
ρte=
=6.7020×10-3
混凝土抗拉强度标准值:
ftk=2.01N/mm2
按规范公式(7.1.2-2)
ψ=1.1-0.65
=0.09
当ψ<0.2时,取ψ=0.2;
2钢筋弹性模量和混凝土弹性模量的比值:
αE
αE=
=6.67
3受压翼缘面积与腹板有效面积的比值:
γf'
对于矩形截面,γf'=0.00
4纵向受拉钢筋配筋率:
ρ
ρ=
=0.003942
5受弯构件的短期刚度:
Bs
由规范公式(7.2.3-1),Bs=
=
=574.01kN·m2
6考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数:
θ
根据混凝土结构设计规范7.2.5条规定:
ρ'=0,取θ=2.00
7受弯构件的长期刚度:
B
根据规范公式(7.2.2-2),可得
B=
287.01kN·m2
8跨中挠度:
f
f=
=11.65mm
9容许挠度:
因计算跨度Lx小于7000mm,所以容许挠度[L0]=
=12.96mm
跨中最大挠度小于容许挠度,满足要求。
(7)裂缝宽度验算
1)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ:
由规范公式(7.1.4-3),纵向受拉钢筋的应力:
σsq=
=
=192.84N/mm2
对矩形截面受弯构件,有效受拉混凝土截面面积:
Ate=0.5bh=0.5×1000×100=50000mm2
按规范公式(7.1.2-4)计算纵向钢筋配筋率:
ρte=
=6.70×10-3
当ρte<0.01时,取ρte=0.01
混凝土抗拉强度标准值:
ftk=2.01N/mm2
按规范公式(7.1.2-2)
ψ=1.1-0.65
=0.42
2)构件受力特征系数αcr
根据表7.1.2-1,对于受弯的钢筋混凝土构件,其构件受力特征系数αcr
取为1.9
3)受拉区纵向钢筋的等效直径deq
根据表7.1.2-2,对于带肋钢筋,其相对粘结特性系数ν=1.0
根据规范公式(7.1.2-3),deq=
=8.00mm
4)最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离c
取钢筋保护层厚度20mm
5)最大裂缝宽度ωmax
根据规范公式7.1.2-1得ωmax=
=
=0.0789mm
6)容许裂缝宽度[ω]
根据规范第3.4.5条,楼梯所处环境取为一类环境,裂缝控制等级取为三级,所以容许裂缝宽度
[ω]=0.3mm
最大裂缝宽度小于裂缝宽度限值,满足要求。
6、基础计算
(1)设计资料
1)依据规范
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011),以下简称规范
《混凝土结构设计规范》(GB50010--2010),以下简称混凝土规范
2)
计算选项
计算形式:
程序自动计算
基础类型:
现浇锥形基础,无基础短柱
荷载类型:
单工况,基本组合
最小配筋率:
0.15%
3)基础尺寸及标高
柱:
B=400mm,L=400mm
基础各阶宽度:
L1=50mm,R1=50mm
B1=50mm,T1=50mm
L2=900mm,R2=900mm
B2=2350mm,T2=2350mm
基础各阶高度:
H1=310mm
H2=200mm
基础沿X方向的长度:
b
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- 多层 房屋设计 计算