《设计计算例题》word版.docx
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《设计计算例题》word版
说明:
此计算例题只是一个例子,本次设计抗震部分是不需要计算的,只需按构造要求设置即可
(1)建设地点:
南方某市
(2)场地面积:
50m×55m
(3)总建筑面积:
约4500(允许偏差10%)
(4)抗震设防烈度:
7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组
(5)基本风压:
0.4KN/m2,,基本雪压:
0.45KN/m2
(6)地面粗糙度:
B类,Ⅱ类场地
(7)地震资料:
地震承载力标准值为220KN/m2,未见地下水,不考虑冻土深度
(8)建筑安全等级:
Ⅱ级
(9)设计标高:
室内设计标高,室内外高差600mm
(10)楼面做法:
20mm厚水泥砂浆找平,5mm厚1:
2水泥砂浆加107胶水着色粉面层,现浇混凝土楼板,底面为15mm厚纸筋灰抹底,涂2道
(11)屋面做法:
现浇楼板上铺珍珠膨胀岩保护层100mm厚,现浇钢筋混凝土楼板,20mm厚1:
2水泥砂浆找平,15mm厚纸筋灰抹底,三毡四油防水层
(12)门窗做法:
全部采用木门,窗户为铝合金制作
2结构布置及结构计算简图的确定
2.1结构的平面布置
本次方案采用横向布置,横向承重,即:
框架主梁沿横向布置,横向框架为主,要承重框架,主梁和柱可形成横向框架,横向抗倒刚度大,各榀横向框架间由纵向的次梁相连,即建筑物的整体性较好。
结构的平面布置图如下:
2.1.1构件截面尺寸的初定
梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。
截面高度一般取梁跨度l的1/12~1/8,当梁的负载面积较大或荷载较大时,宜取上限值。
为防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不宜小于4。
梁的截面宽度可取1/3~1/2梁高,同时不小于1/2柱宽,且不应小于250mm。
(1)框架梁
1-3柱网:
L=6m:
取
取
L=1.8m:
取
梁宽保持一致,取
L=3.9m:
取
取
4-16柱网:
L=6m:
b×h=250×500mm
L=1.8m:
b×h=250×300mm
边柱连系梁取250×500mm,中柱连系梁取250×300mm
在抗震设计中,纵向框架梁截面高度不宜小于,故其截面高度选择合理。
惯性矩的计算
b×h=250×500mm,I=
b×h=250×300mm,I=
(2)框架柱
取底层H=3300+600+600=4500mm
(H=第一层层高+室内外高差+基础顶至室外地坪高度)
初选柱截面尺寸:
b×h=400×400=160000
验算框架柱轴压比,由≤可推出A≥
查《抗震设计规范》知:
=0.9,取=1.0
梁柱混凝土取用C30,=14.3N/,=1.43N/
a.对1-3柱网,中柱受荷面积最大值为3900×3900
A==70907~82720
取全部框架柱截面尺寸为b×h=400×400=160000
I=
b.对4-16柱网,中柱受荷面积最大值为3900×3600
故选用柱尺寸b×h=400×400也是安全的。
6
7
8
A
B
C
E
(3)板厚
填充墙采用240mm厚的粘土空心砖砌筑。
门为木门,窗为铝合金。
楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土结构,按结构要求:
板跨l=3600,板厚h≥l/40=90mm.取h=100mm。
屋面、楼面均取100mm。
结构计算简图如下图所示,取出有代表性的一榀中间横向框架作为计算单元,如右图所示
2.1.2构件截面弯曲刚度的计算
假定梁的截面惯性矩I沿轴线不变,本设计采用现浇楼盖,中框架取I=2边框架取I=1.5(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)
边跨梁i=
中跨梁i=
上部柱i=
底层柱i=
以边跨梁i=为基准值1,算得梁柱的相对线刚度标于图中
2.2结构计算简图的确定
结构计算简图
3荷载计算
3.1恒荷载计算
选取结构平面图中第7轴线处框架作出具体计算。
(1)屋面框架梁线荷载标准值(不上人)
100mm厚珍珠膨胀岩保温层0.1×7=0.7KN/m2
100mm厚钢筋凝土楼板0.1×25=2.5
20mm厚1:
2.5水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/㎡
15mm厚纸筋灰抹底0.015×16=0.24
三毡四油防水层0.4
________________________________________________________________屋面恒荷载:
4.24
边跨框架梁自重0.25×0.5×25=3.125KN/m
梁侧粉刷2×(0.5-0.1)×0.02×17=0.272KN/m
小计3.397KN/m
中跨框架梁自重0.25×0.3×25=1.875KN/m
梁侧粉刷2×(0.3-0.1)×0.02×17=0.136KN/m
小计2.011KN/m
因此作用在顶层框架梁上的线荷载为:
=4.24×3.6+3.397=18.661KN/m
=4.24×1.8+2.011=9.643KN/m
(2)楼面框架梁线荷载标准值
20mm厚水泥砂浆找平层0.025×20=0.50KN/m2
5mm厚1:
2水泥砂浆加107胶水着色粉面层
100mm厚钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5
15mm厚纸筋灰抹底0.015×16=0.24
________________________________________________________________
楼面恒荷载:
3.24
边跨框架梁及梁侧粉刷3.397
边跨填充墙自重0.25×(3-0.5)×5.5=3.438
墙面粉刷2×0.02×(3-0.5)×17=1.7KN/m
中跨框架梁及梁侧粉刷2.011KN/m
因此作用在中间层框架梁上的线荷载为:
=3.24×3.6+3.397+3.438+1.7=20.199KN/m
=3.24×1.8+2.011=7.843KN/m
(3)屋面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重0.25×0.5×3.6×25=11.25KN
梁侧粉刷2×(0.5-0.1)×0.02×3.6×17=0.98KN
小计11.03KN
900mm女儿墙自重0.9×0.24×3.6×5.5=4.28KN
墙侧粉刷2×0.9×0.02×3.6×17=2.2KN
小计6.48KN
顶层边节点集中荷载==31.25KN
梁柱轴线偏心e=75mm,==31.25×0.075=2.34KN*M
中柱连系梁自重0.25×0.3×3.6×25=6.75KN
梁侧粉刷2×(0.3-0.1)×0.02×3.6×17=0.49KN
连系梁传来屋面自重0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.5×1.8×4.24=10.30KN
0.5×3.6×1.8×4.24=13.74KN
顶层中节点集中荷载==31.28KN
梁柱轴线偏心e=75mm,==31.28×0.075=2.34KN*M
(4)楼面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重及粉刷11.03KN
铝合金窗户自重3.6×1.5×0.4=2.16KN
窗下墙体自重1×(3.6-0.4)×0.24×5.5=4.22KN
粉刷2×0.02×1×(3.6-0.4)=0.13KN
框架柱自重0.4×0.4×3×25=12KN
粉刷0.4×4×3×0.02×17=1.63KN
小计13.63KN
连系梁传来楼面自重0.5×3.6×1.8×3.24=10.5KN
中间层边节点集中荷载==41.67KN
梁柱轴线偏心e=75mm,==41.67×0.075=3.13KN*M
中柱连系梁自重6.75KN
梁侧粉刷0.49KN
内纵墙自重(3.6-0.4)×(3-0.5)×0.24×5.5=10.56KN
粉刷3.2×2.5×2×0.02×17=5.44KN
扣除门洞重加上门重-2.1×0.9×(0.24×5.5-0.2)=-2.12
框架柱自重及粉刷13.63
连系梁传来楼面自重0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×3.24=7.87KN
0.5×3.6×1.8×3.24=10.50KN
中间层中节点集中荷载==53.12KN
梁柱轴线偏心e=75mm,==53.12×0.075=3.98KN*M
(5)横荷载作用下的结构计算简图
3.2活荷载计算
(1)屋面(不上人)活荷载标准值:
0.5KN/m2,雪压0.45KN/m2
与屋面活荷载不同时组合,取最大值
==0.5×3.6=1.8KN/m
=0.5×1.8=0.9KN/m
=0.5×3.6×0.5×3.6×0.5=1.62KN
==0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×0.5+1.62=2.84KN
=1.62×0.075=0.12KN*M=2.84×0.075=0.213KN*M
(2)楼面活荷载标准值:
办公室2.0KN/m2,走廊2.5KN/m2
==2×3.6=7.2KN/m
=2.5×1.8=4.5KN/m
==0.5×3.6×0.5×3.6×2=6.48KN
==0.5×(3.6+3.6-1.8)×0.9×2.5+0.5×3.6×0.5×3.6×2=12.56KN
=6.48×0.075=0.49KN*M=12.56×0.075=0.94KN*M
3.3风荷载计算
基本风压=0.4KN/m2
风震系数,因房屋高度小于30m,所以=1.0
风载体形系数=0.8-(-0.5)=1.3
风压高度系数。
按B类地区,查《规范》得表
离地面高度
5
10
15
20
1.00
1.00
1.14
1.25
将风荷载转换成作用于框架每层节点的集中荷载,计算过程如下图所示
表中Z为框架节点至室外地面的高度
A为一榀框架个节点的受风面积
表2-2风荷载的等效节点集中力计算表
层次
z(m)
(KN/)
A()
5
1.0
1.3
15.9
1.16
0.35
15.84
9.5
4
1.0
1.3
12.9
1.08
0.35
19.8
11.09
3
1.0
1.3
9.9
1.0
0.35
19.8
10.3
2
1.0
1.3
6.9
1.0
0.35
19.8
10.3
1
1.0
1.3
3.9
1.0
0.35
23.72
12.4
等效节点集中风荷载作用图如下:
风荷载作用下的侧移验算
取刚度折减系数=0.85,用(层间侧移)和(总侧移)验算,层间及总侧移见下表。
D=12,(C30砼)
表2-3侧移值及侧移限值
位置
限值
5层
9.5
44.4
0.252
1/11905
1/500
4层
20.59
44.4
0.546
1/5494
3层
30.89
44.4
0.819
1/3663
2层
41.19
44.4
1.093
1/2745
1层
53.59
20.7
1.420
1/3169
顶点位移
1/3995
1/650
(各层的相对位移均小于1/500,顶点的相对位移小于1/650,侧移均满足要求。
)
3.4各楼层重力荷载代表值
采用蒸压粉煤灰加砌砼砌块,自重取5.5
女儿墙高900mm
门:
M1,900×21
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