内蒙古达拉特旗某钢框架教学楼楼建筑结构设计毕业设计计算书Word文档下载推荐.docx
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内蒙古达拉特旗某钢框架教学楼楼建筑结构设计毕业设计计算书Word文档下载推荐.docx
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共四层,全部为教学用房,总建筑面积:
5000,底层层高4.85m,其余层均为4.2m。
满足防火要求设两个双跑楼梯。
墙体采用陶粒空心砌块,室内地面采用大理石地面。
屋面为不上人屋面,采用改性沥青防水,苯板保温。
结构形式为钢框架——支撑体系。
设计基准期50年,雪荷载0.40。
抗震设防烈度为8度,设计基本加速度为0.3,地震分组为1组。
地质条件:
拟建场地地形平坦,地下稳定水位距地坪-9.0m以下,冰冻深度-1.60m,土质分布具体情况见表1.1,Ⅱ类场地。
建筑地层一览表表1.1序号岩土分类土层深度(m)厚度范围(m)地基土承载力(kPa)桩端阻力(kPa)桩周摩擦力(kPa)1杂填土0.2—0.50.5——2粉土0.5—3.02.5160—103粉砂3.0—4.01.0150—254砾砂4.0-7.04.02202400305粉细砂7.0-11.24.2180350060注:
地下稳定水位距地表-9m,表中给定土层深度由自然地坪算起。
1.1设计依据毕业设计任务书《总图制图标准》GB/T50103-2010《建筑制图标准》GB/T50104-2001《民用建筑设计通则》JGJ37-87(试行)《办公建筑设计规范》JGJ67-89《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(2001年修订版)《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001版)1.2设计说明1.2.1屋面(不上人屋面)4mm防水层:
APP改性沥青防水卷材;
25mm厚1:
8水泥膨胀珍珠岩找坡层(2%)20mm厚1:
3水泥砂浆(砂浆中掺聚丙烯)找平层35mm厚挤塑聚丙乙烯泡沫板保温层隔离层聚酯纤维布一层10mm厚卵石保护层结构层压型钢板钢筋混凝土结构V型轻钢龙骨吊顶1.2.2楼面:
20mm大理石面层;
20mm1:
3干硬性水泥沙浆找平层;
110mm厚压型钢板混凝土组合结构层;
轻钢龙骨吊顶。
1.2.3门窗本工程采用实木门和塑钢玻璃窗。
1.2.4墙体外墙做法为:
300mm厚陶粒空心砌块;
60mm厚轻质GRC保温板;
12mm厚1:
3水泥砂浆找平层8mm厚1:
2水泥砂浆面层25mm厚贴瓷砖墙面(包括水泥砂浆打底)。
内墙做法为:
200mm厚陶粒空心砌块;
18mm厚水泥砂浆找平;
2mm厚麻刀石灰面层。
女儿墙做法为:
6mm厚1:
3水泥砂浆找平层;
9mm厚1:
1:
6水泥石膏砂浆;
7mm厚水泥砂浆抹平卫生间采用轻型隔墙。
1.3结构形式及布置采用钢结构框架体系结构。
框架梁、柱均采用热轧H型钢。
楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合楼盖体系,其中压型钢板只作为永久性模版使用,承受施工荷载和混凝土的重量;
楼梯为现浇混凝土板式楼梯;
基础采用柱下独立混凝土基础,结构布置如图1.2.1和图1.2.2。
底层计算高度为4.2m+0.450m+0.2=4.85m,其中0.2m为初估室外地坪至柱脚底板的距离。
1.4材料选用所有构件及零件均采用Q235B;
组合楼板混凝土强度等级C30,基础混凝土强度等级C30,钢筋为HRB335级及HRB400级。
1.5主要参数及结构计算方法该建筑抗震设防类别为丙类,地震作用及抗震措施均按设防烈度考虑。
具体计算方法如下:
采用底部剪力法计算水平地震作用;
采用修正反弯点法(D值法)计算水平地震作用下的框架内力;
采用弯矩二次分配法,计算竖向荷载作用下框架内力。
图1.2.1图1.2.2第二章结构布置及截面初选采用钢框架结构。
链接方式采用焊缝,螺栓连接。
框架梁、柱均采用焊接工字形截面。
楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构;
楼梯板和平台板采用钢筋混凝土楼板;
基础采用柱下独立基础。
2.1计算单元确定计算单元如图2.1.1如图2.1.12.2梁截面框架主梁高=7800/12~7800/15=650mm~520mm;
次梁高=5400/15~5400/20=360mm~270mm;
2.3结构构件截面初选2.3.1柱截面按中柱初估:
初步取500mm×
500mm.2.3.2压型钢板:
YX70-200-600(V200),板厚1mm,有效截面惯性矩=100.64cm4/m,有效截面抵抗矩=27.37cm3/m,一个波距宽度内截面面积=321.42,自重0.135。
如图2.1.2压型钢板详图柱、梁选用见下表:
图2.1.3构件截面参数结构构件初选截面参数表2.1项目截面尺寸构件截面特性重量(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)A()()(mm)(mm)M(kN/m)框架柱5024702545220329551502830000432950000213.5114.62.54框架梁60620120566121497786656000021760000240.542.61.152横向次梁350175013324762911298000009838000143.639.50.484第三章框架梁柱刚度计算3.1层间侧移刚度`算3.1.1梁线刚度计算钢材的弹性模量N/mm2框架梁线刚度表3.1.1梁编号截面尺寸(mm×
mm)跨度(mm)AB(CD)惯性矩=(mm4)(边框架)BC惯性矩=(mm4)(中框架)(×
kN·
m)(边框架)(×
m)(中框架)LAB(CD)200×
6007800103987200012998400002.753.43LBC200×
6003300103987200012998400006.498.113.1.2柱线刚度计算柱的线刚度按式计算框架柱线刚度表3.2层柱高h(m)轴柱惯性矩(×
)轴柱子线刚度(×
m)44.21.502837.3734.21.502837.3724.21.502837.3714.851.502836.383.1.3柱侧移刚度计算一般层:
=首层:
=抗侧刚度d=12kc/(h×
h)框架柱的值表3.3层柱子类别(m)抗侧刚度Kc(×
104KN·
m)修正系数修正系数(×
104KN/m)(×
104KN/m)2~4中框架中柱(28根)4.27.371.56580.43910.201599.026边柱(28根)4.27.370.46540.18880.9466边框架中柱(4根)4.27.371.25370.38531.0317边柱(4根)4.27.370.37310.15720.78811中框架中柱(28根)4.856.381.81000.60631.9731106.46边柱(28根)4.856.380.540.409411.3223边框架中柱(4根)4.856.381.450.56521.8393边柱(4根)4.856.381.020.50331.6379注:
与楼梯相邻处的框架梁应按边框架梁计算,此处简化计算按中框架考虑。
第四章荷载计算4.1屋面均布荷载(不上人屋面)4.1.1恒载4mmAPP改性沥青防水卷材0.0525mm厚1:
8水泥膨胀珍珠岩找坡层(2%)15×
0.025=0.37520mm厚1:
3水泥砂浆(砂浆中掺聚丙烯)找平层20×
0.02=0.435mm厚挤塑聚丙乙烯泡沫板保温层18.5×
0.035=0.648隔离层聚酯纤维布一层0.110mm厚卵石保护层18×
0.01=0.18结构层压型钢板钢筋混凝土结构0.135+2.75=2.855V型轻钢龙骨吊顶0.12kN/m2合计4.8284.2.2活载:
不上人屋面0.5雪载0.4重力荷载代表值计算时取雪荷载。
竖向荷载作用下结构分析时活荷载和雪荷载不同时考虑,取二者较大值考虑。
4.2楼面均布荷载:
4.2.1恒载:
20mm大理石面层28×
0.02=0.5620mm厚水泥砂浆找平层20×
0.02=0.40110mm厚现浇钢筋混凝土结构层25×
0.11=2.751mm厚压型钢板0.135轻钢龙骨吊顶0.25合计4.0954.2.2活载:
楼面活荷载2.5走廊、楼梯的活荷载2.54.3构件自重4.3.1柱258.7×
9.8=2.54kN/m4.3.2梁框架梁117.6×
9.8=1.152kN/m横向次梁49.4×
9.8=0.48kN/m4.3.3墙体
(1)外墙300mm厚陶粒空心砌块0.3×
5=1.5;
轻质GRC保温板0.14kN/m212mm厚1:
2水泥砂浆面层20×
0.02=0.4;
贴瓷砖墙面0.5;
合计2.54
(2)内墙200mm厚陶粒空心砌块0.2×
5=1;
18mm厚石灰砂浆打底17×
0.018×
2=0.612;
2mm厚麻刀石灰面层16×
0.002×
2=0.064合计1.676(3)女儿墙做法与外墙相同,高900mm.4.4重力荷载代表值计算各楼层重力荷载代表值的具体计算过程略,计算结果如下:
10065.91kN12285.38kN12407.77N房屋总重力荷载代表值:
=10065.91+12285.38×
2+12407.77=47044.44kN图4.4.1重力荷载分布图4.5地震作用计算4.5.1结构自振周期计算将各层重力荷载代表值集中在相应楼层处作为假想水平荷载计算整体框架的顶点位移。
考虑非结构构件的影响取。
结构自振周期表4.1层数(kN)(kN)(×
104KN/m)(m)(m)410065.9110065.9199.0260.0100.112312285.3822351.2999.0260.0230.102212285.3834636.6799.0260.0350.079112407.7747044.44106.460.0440.044考虑非结构构件影响取=0.94.5.2水平地震作用分析
(1)采用底部剪力法计算水平地震作用设防烈度8度,设计基本加速度值为0.3g(第一组),则;
Ⅱ类场地,,阻尼比;
0.1s<=0.51s<=2.25s。
==0.187
(2)结构总水平地震作用:
=0.187×
0.85×
47044.44=7477.7kN=0.51s>
1.4=1.4×
0.35=0.49s,不需要考虑顶部附加水平地震作用。
=0.08+0.07=0.08×
0.51+0.07=0.11顶部附加地震作用×
7458.26=820kN(3)各层水平地震作用标准值及楼层地震剪力——结构所在层楼板的计算高度。
楼层地震剪力:
(1ij6)楼层地震剪力计算表4.2层(m)(m)(kN)(KN·
m)(kN)(kN)(kN)(kN)44.217.4510065.91175650.130.356637.85820.412323.253134.6634.213.2512285.38162781.290.32—2124.115267.7724.29.0512285.38111182.690.22—1460.356728.1714.854.8512407.7760177.8610.11—730.167458.28(4)楼层地震剪力调整按抗震规范规定:
各楼层地震剪力,剪力系数,具体计算如下表所示:
楼层地震剪力调整表4.3层(kN)(kN)(kN)(kN)备注43134.6610065.9110065.91161.05满足35267.7712285.3822351.29357.62满足26728.1712285.3834636.67554.19满足17458.2812407.7747044.44752.7满足由以上计算可知各楼层地震剪力均满足要求。
(5)楼层地震剪力作用下横向框架侧移楼层地震剪力作用下横向框架侧移等于层间剪力除以楼层侧移刚度,计算如下表:
地震剪力作用下横向框架侧移表4.4层(m)(KN)(×
104KN/m)(m)44.23143.6699.0260.00331834.25276.7799.0260.00532024.26728.1799.0260.00679414.857458.28106.460.007006(6)侧移修正1)考虑节点域剪切变形对侧移的修正由于本结构横向框架梁及框架柱截面没有改变,故每层的侧移修正系数相同,计算如下:
由横向框架梁的截面参数可知:
梁的腹板平均高度度:
=606-2×
20=566mm梁截面的平均惯性矩:
=866560000柱的腹板平均高度度:
=502-2×
25=452mm柱截面的平均惯性矩:
=11502830000节点域腹板平均厚度:
=20mm=452×
566×
20×
79000=4.04×
=0.94(7)框架的顶点水平侧移框架的顶点水平侧移可分为两部分:
由框架梁的弯曲变形产生的侧移和由柱子轴向变形产生的侧移,框架顶端侧移=+。
可由值法求的:
,的计算如下:
将地震作用下折算成倒三角形水平分布荷载,顶端荷载为:
===272.63kN/m(边柱截面沿高度没有变化)参数;
==0.0052m顶点位移:
=+=(0.0033+0.0053+0.0068+0.007)+0.0052=0.02761m,满足要求。
从以上表计算可知,地震作用下侧移满足要求。
(8)框架质心侧移验算规范规定框架顶端侧移不应超过质心侧移的1.3倍,计算如下。
1)质心高度==m由于1.3=1.3=1.3×
[0.006497+0.0053×
(10.84-9.05)/13.5]=0.00975m<0m,满足。
图4.1地震作用下的层间剪力第五章内力计算5.1水平地震作用下框架内力计算(采用D值法)
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