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4)剖面图(2#图纸)。
2.结构设计
1)需对部分结构或构件进行手工计算,可以用结构设计软件电算复核。
2)绘制结构施工图。
①结构设计总说明
②基础平面布置及详图(2#图纸);
③楼盖或屋盖结构的配筋图(2#图纸);
④梁、柱的配筋图(2#图纸);
⑤楼梯平面布置及详图(2#图纸)。
(二)设计要求
1.建筑平面设计合理,科学划分功能区域,同时体现简洁、美观、实用的原则;
2.设计计算应遵循专业基本理论和基本原理,并应符合我国现行相关建筑设计规范要求;
3.计算书应书写工整,计算过程完整,计算准确,结果正确;
4.图纸应符合建筑制图标准要求,图面整洁,布置合理,比例适当,表达规范标准,达到施工图设计深度要求;
6.格式应符合标准,书写工整,文字简练,条理清楚;
7.应积极收集资料,认真踏实工作,独立按时完成各阶段的设计任务。
第二章结构平面布置
2.1结构选型与结构布置
随着社会的发展,各种各样的建筑不断的被建造出来,而结构则犹如建筑图的骨骼,传递建筑物所受的外力以及内力,形成支撑体系,是建筑物存在的前提。
从建筑学角度出发,结构是形成建筑造型的前提条件,承担着各种荷载作用,从而满足人们的日常使用需求及对美观的要求。
从结构角度出发,结构则是由墙梁板柱连接组成的承受各种荷载作用的受力体系。
在建筑设计中,主要环节及通过对建筑物深层的分析以及概念设计,选择与建筑物最搭配的结构方案即结构选型。
结构的选型首先是要满足建筑功能的使用要求,其次是要满足建筑的外立面及美观要求,并且要选取最有的结构方案考虑现有条件,尽可能降低工程造价,并且尽量低碳环保。
在现代常规多高层建筑中,经常使用的结构体系有砌体结构、框架结构、剪力墙结构以及框剪结构,其优缺点如下。
砌体结构一般取材方便,施工也较为简单,施工速度较快,对施工技术及机械要求不高,具有良好的耐火性及经济性;
不过砌体结构由于材料为砌体,所以结构强度不高,层数受限,并且砌体结构一般使用水泥砂浆连接,所以抗震性能不高
框架结构是以梁板柱作为承重构件的结构体系,其中梁板为竖向受力构件,柱为水平抗侧力构件,房间墙体可以使用轻质材料。
因此框架结构可以方便的进行分隔房间功能,并且梁板柱可以进行标准化生产,特别是装配型结构,可大大缩短工期。
框架结构还具有整体性较好的优点,比较有利于提高抗震性能。
框架结构属于剪切型变形结构,柱为水平抗侧力构件,结构刚度偏柔,水平荷载下位移较大,并且构件较多,对于梁柱节点处应力集中现象比较明显。
剪力墙结构为整体混凝土,刚度大,并且房间不会有凸出柱子,比较美观。
但是剪力墙结构自重较大,平面布置不太灵活,具有一定的空间局限性。
根据上述各种结构体系优缺点,结合本工程实际情况,选择框架结构体系。
2.1.2基础结构类型
基础是建筑物的重要的组成部分,是连接上部结构与地基之间荷载传递的枢纽,基础的设计需要考虑结构受力、场地的工程地质情况、水文条件、工程造价以及工期等,选择合理的基础方案,才能保证基础工程的安全性和经济性,根据地勘报告中上述各种因素综合考虑,选择柱下独立基础。
2.1.3确定材料参数及结构尺寸估算。
1、确定基础持力层。
基础埋深除应满足规范要求外,尚且需要根据施工工期、工程造价以及结构安全度方面进行综合考虑,并且需要注意对周边环境的影响。
在尽量满足承载力及变形的前提下,尽量选择浅埋基础,本工程选择第二层土作为持力层。
2、楼板厚度尺寸确定。
根据建筑图及结构体系,计算板块最大跨度为3900mm,根据《混凝土结构设计规范》9,1节,从构造角度考虑,混凝土板跨厚比不得小于四十分之一,L=3900/40=97.50mm。
根据混规,混凝土现浇板的厚度应在符合承载力设计要求的前提下,考虑经济原则,双向板最小厚度为80mm,单向板厚度不得小于60mm;
根据荷载、跨度,取楼层板厚h=100mm。
3、框架梁截面尺寸确定。
钢筋混凝土框架结构梁柱的承载能力与梁柱强度息息相关,而结构的整体刚度亦与梁柱有关,要根据结构强度以及刚度的需要对框架梁柱的尺寸进行估算。
1、横向框架梁:
根据梁板结构布置图可知梁横向跨度为6600mm。
梁高825mm~440mm,取h=650mm;
梁宽325mm~217mm,取b=300mm。
2、纵向框架梁。
纵向框架梁高488mm~260mm,取h=400mm;
纵向框架梁宽200mm~133mm,取b=250mm。
4、框架柱截面尺寸确定。
对于高层及超高层建筑,柱截面尺寸一般由轴压比控制,对于一般多层及小高层建筑,结合混凝土等级及抗震等级等和轴压比进行综合估算。
根据《建筑抗震设计规范》,本工程抗震设防烈度为6度,根据抗规6.1.2,抗震设计等级为3级。
根据框架结构受力特性,结合抗规,选择柱尺寸hc=hc=450mm。
5、材料选择
1、混凝土强度等级:
根据地基基础设计规范,基础选用C30,垫层选用C10,梁选用C30,柱选用C30。
2、钢筋级别。
根据最新混规中对抗震钢筋的要求,结合实际情况,受力纵筋选择HRB400;
箍筋、构造钢筋及板筋选用HRB400
第三章.框架荷载计算
3.1框架计算简图及梁柱相对线刚度计算
根据地基基础设计规范,对于混凝土框架结构,底层无刚性板,故结构嵌固部位为基础顶部。
根据规范可知,首层柱计算高度从基础顶部算起。
根据建筑图可知,本工程室内外高差为-0.90m,根据规范要求,基础埋深不得小于0.5m,选基础顶部埋深为0.50m,故基础顶至0.000高度为1.40m,根据图纸首层建筑层高为3.60m,故从首层计算柱长度为5.00m。
二层以上柱高即为层高。
梁柱的线刚度计算
在工程实际施工中,为了保证结构的整体性,梁和板进行整体浇筑,根据课本知识及混凝土设计规范,对于两侧有楼板相连的框架梁取I=2I0,对于边跨即只有单侧楼板相连的框架梁I=1.5I0(I0为无翼缘梁截面惯性矩,)。
A~B
B~C
C~D
以顶层边柱作为基本单位,用其余构件线刚度除以该柱线刚度得出其余各杆件的相对线刚度:
计算简图
3.2恒载标准值计算
1)屋面
2)楼面一
标准层外纵墙自重。
粉刷=[(3.6-0.65)×
(3.9+3.9)/2-1.8×
1.8]×
0.02×
2×
17=2.81kN
外纵墙荷载合计=保温层+墙体自重+粉刷自重+窗户自重=21.59+1.46+8.39+2.81=34.25kN。
23.78+0.97+6.19=30.94kN
3.3活荷载标准值计算
1)屋面和楼面活载标准值计算
根据荷载规范第四章
屋面荷载(不上人)0.5kN/m2
普通楼面2.5kN/m2
走廊3.5kN/m2
kN/mkN/m2
根据荷载规范,屋面活载与雪载取大值参与荷载组合进行计算。
3.4竖向框架下荷载受荷计算
梁板结构体系受力特性,梁为板的支撑,故板荷载传导给梁:
根据规范,板传递荷载方式按板长宽比分为不同的方式,按长宽比分为单向板和双向板。
板荷载传递时,由于不同板块类型传递荷载的方式不一样,故需要判定是双向板还是单向板,单向板荷载向长边所在梁上传递,荷载平均分配到两侧梁上;
双向板为四边受力方式,荷载向四边传递,具体为:
在板四角做45°
线,四条线会形成四个区块,每个区块范围内荷载传至最其所在梁上。
板交线形成三角形或提醒荷载,根据课本及静力计算手册,可将三角形或梯形荷载等效为均布荷载。
3.4.1.恒载标准值计算。
屋面层:
抹灰层:
梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:
18.23+0.21+3.98=22.42kN/m
楼面层:
内隔墙自重:
内隔墙两侧粉刷自重:
11.13+4.13+0.22+6.23+2.01=23.72kN/m
8.28+0.11+2.1=10.49kN/m
5.06+0.12+2.25=7.43kN/m
顶层
女儿墙自重:
6.22kN/m
屋面板荷载传递给梁:
=13.12+13.12=26.24kN
左侧梁尺寸:
b=250mm;
h=400mm
右侧梁尺寸:
屋面梁自重:
抹灰层:
考虑梁两侧10mm石灰砂浆:
A轴柱竖向集中荷载=女儿墙自重+梁自重+粉刷自重+板传荷载
26.24+6.04+0.33+24.26=56.87kN
标准层
楼面板荷载传递给梁:
=8.01+8.01=16.02kN
楼面梁自重:
p4=34.25kN
16.02+6.47+0.35+34.25=57.09kN
考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:
47.88+6.04+0.33=54.25kN
内纵墙自重:
p4=30.94kN
29.24+6.47+0.35+30.94=67kN
外纵墙自重:
p4=34.25kN。
D
3.4.2活载计算
=0.83+0.83=1.66kN/m
=4.13+4.13=8.26kN/m
=0.38+0.38=0.76kN/m
=2.63+2.63=5.26kN/m
=1.19+1.19=2.38kN
=p1=2.38kN
=5.94+5.94=11.88kN
=p1=11.88kN
=1.19+1.19+0.98+0.98=4.34kN
=p1=4.34kN
=5.94+5.94+6.86+6.86=25.6kN
=p1=25.6kN
=0.98+0.98+1.19+1.19=4.34kN
=6.86+6.86+5.94+5.94=25.6kN
3.5风荷载内力计算
3.5.1风荷载标准值计算
风荷载是指垂直作用在建筑物表面的荷载标准值,风荷载与风荷载体形系数、基本风压、风振系数以及风压高度变化系数有关,进行风荷载计算时,为简化计算,讲荷载转化为施加在楼板处的集中荷载。
kN/m2
=1.24<
4,μs=1.3;
ω0×
T^2=0.62×
0.45×
(0.4)^2=0.04
所以ζ=1.17
ν=0.46
楼层
βz
μs
z(m)
μz
ω0(kN/m2)
A(m2)
Wk(kN)
5
1.00
1.30
18.90
1.23
0.45
11.70
8.42
4
15.30
1.12
14.04
9.20
3
1.02
8.38
2
8.10
8.21
1
4.50
0.74
15.80
6.84
3.5.2风荷载作用下的位移验算
(1).侧移刚度D
第1层侧向刚度计算:
A轴柱侧向刚度:
B轴柱:
C轴柱:
D轴柱:
第2层侧向刚度计算:
第3层侧向刚度计算:
第4层侧向刚度计算:
第5层侧向刚度计算:
Dj
第A轴
第B轴
第C轴
第D轴
∑Dj
1层
6889.05
7774.79
29327.68
2层
13710.94
16875.00
61171.88
3层
4层
5层
侧向位移
弯曲位移和剪切位移
Wk/kN
Vj/kN
∑D(kN/m)
△uj/m
△uj/h
0.00
17.62
26.00
34.21
41.05
u=∑△uj=0m
第四章非地震作用框架内力计算
根据荷载规范,荷载基本可以分为永久荷载、可变荷载以及偶然荷载三类。
永久荷载包括结构自重、水土压力等;
可变荷载包括,屋面活荷载、楼面活荷载、积灰荷载、风雪荷载;
偶然荷载包括爆炸荷载、地震荷载等。
对于普通的多高层建筑,通常由永久荷载中的结构自重、可变荷载中的活荷载以及风雪荷载组成,对于有抗震设防要求的地区,尚应考虑地震荷载。
(1)、恒载作用;
(2)、活载分别作用于各跨;
(3)、左风工况和右风工况。
常规一榀框架内力计算方法有迭代法、弯矩分配法、分层法等。
本工程中采用弯矩二次分配法进行计算,弯矩分配法计算步骤如下:
(1)、为方便计算,对梁柱杆件节点进行编号,计算节点处弯矩分配系数,根据一品框架所受荷载通过弯矩分配系数计算梁端弯矩;
(2)、根据节点处弯矩分配系数进行节点弯矩分配,对于刚接框架,传递系数取0.5;
(3)、本节点杆端弯矩向其他节点远端传递,并对由于传递形成的不平衡弯矩进行再次分配,最终使节点处于平衡状态;
(4)、将杆端荷载作用下固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加,即为最终杆端计算弯矩。
4.1、竖向恒载内力计算
4.1.1、弯矩分配系数计算
一榀框架节点标号
节点1:
节点2:
节点3:
节点4:
节点5:
节点6:
节点7:
节点8:
节点9:
节点10:
节点11:
节点12:
节点13:
节点14:
节点15:
节点16:
节点17:
节点18:
节点19:
节点20:
4.1.2计算杆件固端弯矩
4.2、竖向活载作用下的内力计算
4.2.1计算杆件固端弯矩
4.3、雪荷载内力计算
S0=0.15kN/m2
Sk=0.15kN/m2
4.4、风荷载内力计算
层号
h/m
K
y0
y1
y2
y3
y
yh/m
3.60
2.19
0.41
1.48
1.62
0.50
1.80
5.00
3.04
0.55
2.75
0.48
1.73
4.99
0.0000
2.7
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