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结构设计手算书
结构设计
第一节结构布置及计算简图
1.1设计资料
(1)、工程名称:
某框架商住楼一棉框架
(2)、工程概况:
建筑总高19.5m,共6层,室内外高差为0.45m,底层高4.5m,其余各层高3.0m,具体情况可参见结构平面布置图。
(3)、温度:
夏季月平均气温33摄氏度,最高气温40摄氏度,冬季月平均气温10摄氏度,最低气温一2摄氏度。
(4)、拟建地的基本雪压S。
二0.45N/UA基本风压Wo=O.35N/m\地面粗糙度为B类。
(5)、最大的冻土深度为:
0.8m。
(6)、材料选用
混凝土:
釆用C30.
钢筋:
柱纵向钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋HPB235.墙体:
釆用混凝土空心小砌块,y=11.8N/m2
铝合金门窗:
丫=0.35N/m‘;木门,丫=0.2N/m‘
1.2结构选型
(1)、结构选型:
根据该设计的适用功能和建筑设计要求,对于六层商住楼,因框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活,能提供较大的室内空间,对于商住楼是较适合的结构体系,考虑该建筑处于7度地震设防区,故采用现浇钢筋混凝土框架结构(横向承重)体系。
(2)、其它结构选型:
1.屋面:
采用现浇钢筋混凝土板作承重结构,屋面板按上人屋面的使用荷载选用。
2.楼面:
采用现浇钢筋混凝土板,板厚100加加。
3.基础:
因地质情况良好,故釆用柱下独立基础。
4.天沟:
釆用现浇天沟,具体情况参见建筑施工图。
1.3结构布置
标准层结构柱网布置如图1-1。
16
2
14
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13
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图1-1标准层结构柱布置图
选取其中一棉进行计算其结构布置如图1—2。
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2ICC
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39CCWOV.CC 39CO 91011 1213 图1一2结构布置图 1.3确定计算简图 假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。 山于各层柱截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心线之间的距离。 底层柱高从基础顶面算至一层板底,基顶标高根据地质条件,室内外高差定为一1.加,故底层柱高为5.70m,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为3皿山此可绘出框架的计算简图如图1-3所示。 1.4截面尺寸初估 多层框架为超静定结构,在内力计算之前,要先估算梁、柱的截面尺寸及结构所用材料的强度等级,以求得框架中各杆的线刚度及其相对线刚度。 混凝土等级: C30(Ec=3.OxlO“N/〃”“2) (1)、梁截面尺寸估算 根据h二(丄〜丄)1,b二(丄〜_L)h,估算梁的截面尺寸如表1一1。 81232 层次 絵强度等级 KLL-1 KLL-2 KL1 KL2 KL3 KL4 KL5 KL6 KL7 1〜5 C3O 500X250 500X250 400X250 400X250 400X250 400X250 300X200 400X250 300X200 (2).柱截面尺寸估算 根据轴压比限值按下列公式计算: 各层的重力荷载可近似的取14KN/m: 边柱和中柱的负荷面积分别为7.3 X2.In? 和7.3X3.5m2o libN=1.25Nv可得柱得截面面积: 根据上述估算得结果并综合考虑其因素,本设计所有柱的截面尺寸450mmX450mm。 1.5刚度计算 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,取中跨1=2.0Ioo(Io为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。 KLxi=EI/l=3.0X107KN/m2X2X丄X0・25mmX(0.4mm)74.2m 12 =1.90X101KL*m KL: i=EI/l=3.0X107KN/m: X2X丄X0・25mmX(0.4mm)72.7m 12 =2.92X10'KL.m KLsi=EI/l=3.0X107KN/m2X2X丄X0・25mmX(0.4mm)73.6m 12 =2.22X101KL-m 柱: 底柱/=E///=3.0X107KN/m2X1x0.45mmX(0.45mm)75.7m 12 =1.SOX10lKLam 余柱/=E///=3.0X107KN/m2X丄X0・35mmX(0.45mm)73m 12 令则其余杆件的相对线刚度为: 1.90X104 "3.42xl04 =0.56 竺斗.85 3.42xlO4 2.22X104 皿一3.42x104 =0.65 ..1.80X104八“ '3.42xlO4 则框架的计算简图如图1一3所示。 9.56Q85 1.0 9.56 0.85 \01.0 0.65 9.56 0.85 1.01.0 0.65 1.0 0.56 0.85 1.0\0 0.65 0.56 0.85 1.010 0.6b 1.0 9.56 0.85 1.01.0 0.65 0.52 0.52C.52 0.65 10 1.3 1.0 10 3.52 77777 7^77 0沁 1 16.500 13.5CC 10.533 g g ■1.200 4200 2400 3600 10203 7777777777 © 图1一3 第二节 ©计算简图荷载统计 2.1恒荷载标准值 (1)、屋面 防水层(刚性)30厚C20细石混凝土防水 防水层(柔性)三毡四油铺小石子找平层: 找平层: 找坡层: 保温层: 0.40 15厚水泥砂浆0.015mX20kN/m3=O.30 15厚水泥砂浆0.015mX20kN/m3=O.30 40厚水泥石灰焦渣砂浆3%。 找平0.04mX14kN/m3=0.56 80厚矿渣水泥0.08mX14.5kN/m3=l.16 0.lmX25kN/m'二2.50 100mm厚钢筋混凝土楼盖 抹灰层: 10儿〔混合砂浆 kN/m2 kN/m2 kN/m2kN/m2kN/m2kN/m2 0.01mX17kN/m3=0.17kN/m2 合ih (2)、标准层楼面 陶瓷地砖楼面 100mm片钢筋混凝土楼盖抹灰层: 10片混合砂浆 6.34 0.70 0.lmX25kN/m'二2.50 0.01mX17kN/m3=0.17 合计: (3)、梁自重 bXh=250mmX500mm 梁自重: 25kN/m3XO.25mX(0.50m-0.12m)=2.38 抹灰层: 10厚混合砂浆 0.OlmX(0.50m-0.12m+0.25m)X17kN/m3X2=0.22 4.93 合计: bXh=250mmX400mm 梁自重: 25kN/m3X0.25mX(0.40m-0.12m)=1.75 抹灰层: 10厚混合砂浆 0.OlmX(0.40m-0.12m+0.25m)X17kN/m3X2=0.18 2.60 合计: bXh=200mmX300mm 梁自重: 25kN/m3XO.20mX(0.30m-0.12m)二0.90 抹灰层: 10厚混合砂浆 0.OlmX(0.30m-0.12m+0.20m)X17kN/m3X2=0.14 1.93 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m kN/m (4人柱自重 bXh=450mmX450mm柱自重: 抹灰层: 10厚混合砂浆 25kN/m3X0.45mX0.45m=5.06 kN/m 0.OlmX(0.45m+0.55m)X17kN/m3X2=0.31 kN/m 合ih (5)>外纵墙自重 标准层 ⑧一⑧〜⑨轴 5.37 kN/m ⑧—⑨〜⑩轴 纵墙 14kN/m3X0.lOmXO.24m=3.36kN/m 铝合金门 0.35kN/msX1.50m=0.53 kN/m 麻面砖外墙 0.50k\/m3X(3.00m-2.10m)二0.45 kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36k\/m3X(3.00m-2.10m)=0.33 kN/m 合计: 4.67 kN/m ⑥一⑨〜⑪轴 纵墙 14kN/m2X0.24mX(3.00m~0.50m)=8.4 kN/m 麻面砖外墙 0.50kN/m3X3.00m=1.50 kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36kN/msX3.00m=l.08 kN/m 合计: 10.98 kN/m ⑥一⑩〜⑪轴 纵墙 14kN/m3Xl.00mX0.24m二3.36 kN/m 铝合金窗 0.35kN/msX1.50m=0.53 kN/m 麻面砖外墙 0.50kX/m3X(3.00m-1.50m)二0.75 kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36kX/m3X(3.00m-1.50m)二0.54 kN/m 合计: 5.18 kN/m 底层: ⑥轴 外纵墙 14kN/m3X(4.50m-0.50m)XO.24m二13.44 kN/m 麻面砖外墙 0.50kN/m2X4.50m=0.90 kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36kN/m'X4.50m二1.62 kN/m 合计: 15.96 kN/m (6人内隔墙自重 标准层: 120厚内隔墙 14kN/m3X(3.00m-0.30m)XO.12m=4.54 kN/m 水泥粉刷墙面 0.36kN/m3X(3.00m-0.30m)X2=1.94 kN/m 合计: 7.20 kN/m 240厚内隔墙 14kN/m3X(3.00m-0.40m)XO.24m二8.74 kN/m 水泥粉刷墙面 0.36kN/m2X(3.00m-0.30m)X2=1.94 kN/m 合计: 10.67 kN/m 底层: 120厚内隔墙 14kN/m3X(4.50m-0.30m)XO.12m二6.45 kN/m 水泥粉刷墙面 0.36kN/m3X(生50m-0.30m)X2=2.02 kN/m 合计: 8.56 kN/m 240厚内隔墙 14kN/m3X(4.50m-0.40m)XO.24m二13.78 kN/m 水泥粉刷墙面 0.36kX/m3X(4.50m-0.40m)X2二2.95 kN/m 合计: 16.73 kN/m (7)阳台自重 水磨石地面 3.65 kN/m 合计: 3.32kN/m2 栏杆重: 0.1加X(0.30m-0.1加+0.20m)X17kN/m3X2=0.14kN/m (8)天沟自重及女儿墙 现浇天沟自重: 25kN/m3X(0.52m+0.08m)X0.08m+(0.52m+0.24m)X(0.5m+0.36m)=1.20kN/m+O.65kN/m =1.85kN/m 女儿墙自重: 0.24mXl.10mX18kX/m3+25kN/m3X0.lmXO.24m+(1.20mX2+0.24m) XO.5m =6.67kN/m2.1活荷载标准值 根据《荷载规范》查得: 住宅: 阳台: 2.0kN/m2 2.5kN/m2 屋面雪荷载: Sk=^XS=l.QXQ.35kN/m2=0.35kN/m2 (1)⑧〜©轴间框架梁 屋面板传荷载: 恒载: 6.34kN/m: X^^X-X2=13.06kN/m 28 楼面板传荷载: 34m3434 恒载: 3.37kN/m2X^-X[l-2X(——)2+(—^―) 22x4.22x4.2 活载: 2.0kN/m: xl^X[l-2X(-^―)2+(^-) 22x4.22x4.2 梁自重: 内墙自重: ⑧〜©轴间框架梁荷载为: 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =1.93kN/m+13.06kN/m =14.99kN/m 活载=板传荷载=5.25kN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 =1.93kN/m+8.63kN/m+11.02kN/m=21.58 活载=板传荷载=4.12kN/m (2)©〜①)轴间框架梁 屋面板传荷载: 恒载: 6.34kN/m2X岂巴X-X2=10.70kN/m 28 活载: 2.0kN/m'X兰乜X? X2=3.375kN/m 28 楼面板传荷载: 恒载: 3.37kN/m2X^lx[l-2X(丄」)2+(丄」 22x2.72x2.7 活载: 2.0kN/m2X—X[1-2X(丄L)2+(丄」)22x2.72x2.7 梁自重: 内墙自重: ©〜①)轴间框架梁荷载为: 订X2=8.63kN/m 3]X2=4.12kN/m I.93kN/m II.02kN/m kN/m )3]X2=4.52kN/m 勺X2=2.68kN/m 1.93kN/m 11.02kN/m 屋面梁 活载=板传荷载=3.38kN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重=1.93kX/m+4.52kX/m+11.02= 17.47kN/m 活载=板传荷载=2.68kN/m: (3)①)〜⑥轴间框架梁 恒载: 6.34kN/m2X也1X-X2=14.27kN/m 28 活载: 2.0kN/m'XX-X2=4.5kN/m 28 楼面板传荷载: 恒载: 3.37kN/m2xl^X[l-2X()2+()3]X2=5.06kN/m 22x3.62x3.6 活载: 2.0kN/m2X112! X[1-2X(上_)2+(丄L)*]X2=3.05kN/m22x3.62x3.6 梁自重: 1.93kN/m 内墙自重: 11.02kN/m ①)〜⑥轴间框架梁受荷: 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载=1.93kN/m+9.66kN/m=18.60kN/m 活载=板传荷载=4.5kN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 =1.93kN/m+5.06kN/m+11.02kN =18.01kN/m 活载=板传荷载=3.05kN/m (4)、筋轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载二梁自重+板传荷载+天沟自重+雨蓬传荷+女儿墙 梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.81kN 板传荷载=6.34kN/m2xir21x[l-2X(丄_)2+(土_)3]X7.2m 22x7.32x7.3 =78.79kN 天沟自重=1.85kN/mX7.3m=13.51kN 雨蓬传荷=(1.85kN/m: XL5mX2+6.34kN/m2X1.75m)X卩 2x7.3/n =(4.44+9.13)X(“9叫 2x7.3//? =15.21kN 女儿墙自重=6.67X7.3=48.69kN 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+天沟自重+雨蓬传荷+女儿墙 =17.81kN+78.79kN+13.51kN+48.692kN=173.91kN 顶层柱活载=板传活载 =2.0kN/m: X^^-X[l-2X()? +()3]X7.3m 22x732x7.3 =24.85kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+外墙重+阳台自重梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.81kN 板传荷载=3.37kN/m: X匕也X-X—X2 287.3 +3.37kN/m: X—X-X—X2 287.3 +(1.93kN/m+11.02kN/m)X4・2m/2X1^X2 7.3m +{3.37kN/m2XX[1—2X(-)2+(-21L)勺+3.37kN/m2 22x4.22x4.2 =83.81kN 105 外墙自重=[(3.37kN/mX2.lm+10.98kN/mX1.8m)X— +(5」8kN/mX2.lm+10.98kN/mX1.3m)X—]X2 7・3 =52.93kN 39- 阳台传荷=(3.32kN/m: X1.5m+1.98kN/m2)X—一X2=18.80kN 2x7.3 标准层柱恒载=17.81+83.81+52.93+18.80=173.35kN 标准层活载=板传活载+阳台传荷 =2.0kN/m: XX-X6.8m 28 +2.0kN/m: X^lx[l-2X(丄・)呻(丄2_)^x4.2mX 22x4.22x4.2 2/4X2 +2.5kN/m: X1.5mXx2 2x7.3加 =16.17+16.33+7.81 =40.31kN 基础顶面恒载二基础梁自重=1.56kN/mX(7.3m—0.45m)=10.76kN (5)、©轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载二梁自重+板传荷载 梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.68kN 板传荷载=6.34kN/m2xlZ^X[l-2X (二)2+(丄Z_)3]X7.3m 22x7.32x73 =6.34kN/m2xir2! x[l-2X(^-)2+(-^-)3]X7.3m 22x7.22x7.2 =57.81+78.79 =130.60kN 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =136.60kN+17.86kN =14&28kN 顶层活载=板传活载 =2.0kN/m2X—X[1-2X (二)2+ (二)3]X7.3m 22x7.32x73 =2.0klWX兰巴X[1—2X(土-)2+(土-)3]X7.3m 22x7.22x7.2 =41.20kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.68kN 板传荷载=3.37kN/m: X丄也X? X竺X2 287.3 +3.37kN/m: X也1x2X—X2 287.3 +(1.93kN/m+11.02kN/m)X4・2m/2X1^X2 7.3m 34m3434 +{3.37kN/m: X-一X[1-2X(—一)2+(—一)3]+3.37kN/m2 22x4.22x4.2 X^1X[1-2X(竺)2+(Q)论叫2 22x4.22x4.27.3m +4.93kN/m: X-X2.1mX(5.2+—)/7.3X2 282 +3.37kN/m'X-X[1-2X(-2^1—)2+()勺x 22x5.22x5.2 (5.2m)2/2/7.3mX2 +{3.37kN/m2XX-+1.04kN/m+6.48kN/m+4.93kN/m2XX 282 [1-2X(丄! 一)2+(丄! 一)3])X2.7m/2X5.3m/7.4mX22x2.72x2.7 =83.81+26.29+11.63+14.29. =136.01kN 内墙自重=11.02kN/mX3.4m=37.47kN 标准层柱活载=板传活载 35 =2.0kN/m: X-X-X6.8m 28 +2.0kN/m叹空巴X[1—2X(丄・)2+(丄2_)3]X4.2mX 22x4.22x4.2 2/4X2 2152] +2.0kN/m: X^-^-X-X2.1mX(5.2m+—/7.3mX2 282 +2.0k\/m: X^1X[1—2X(^Z-)2+(-21Z_)3】x(5・2m)2/2/7・3m 22x5.22x5.2 X2 +{2.0kN/m: X—X-+2.0kN/m: X—X[1-2X(^-)2+ 2822x2.7 (^! —)3])X2.7m/2X5.2m/7.3mX2 2x2.7 =16.17+16.33+4.72+8.48+3.53 =49.23kN (6)、①)轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载二梁自重+板传荷载 梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.68kN 7727? 7 板传荷载=6.34kN/m: X—X[1-2X(二一)2+(^―)3]X7.3 22x7.32x7.3 +6.34kN/m: X—X[1-2X(丄L)2+(—-^-)3]X7.3 22x7.32x7.3 =57.81+71.93 =129.74kN 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =17.68kN+129.74kN =147.42kN 顶层柱活载=板传活载 =2.0kN/m2X^-X[l-2X(^-)2+(^-)3]X7.3m 22x7.32x73 +2.0kN/m: X—X[1-2X(-^-)2+()3]X7.3 22x7.32x7.3 =40.93kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重 梁自重=2.60kN/mX(7.3m-0.5m)=17.68kN 板传荷载=4.93kN/m: X^lX-X2」mX(5.2+—)/7.3X2282 +3.37kN/m2XX[1-2X()2+(-AZ_)3]X 22x5.22x5.2 (5.2m)2/2/7.3mX2 +{3.37kN/m2XX-+1.04kN/m+6.48kN/m+4
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