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4.3.2板的截面设计…………………………………………………………8
4.4平台梁设计(L2、L3)………………………………………………………9
4.4.1荷载计算…………………………………………………………9
4.4.2截面设计…………………………………………………………9
5现浇板的设计…………………………………………………………10
5.1荷载计算…………………………………………………………11
5.2确定板的计算跨度…………………………………………………………11
5.3板的内力计算…………………………………………………………12
5.4板的配筋计算…………………………………………………………14
6框架荷载计算…………………………………………………………16
6.1线刚度计算…………………………………………………………16
6.2恒载计算…………………………………………………………17
6.2.1屋面框架梁线荷载标准值……………………………………………17
6.2.2楼面框架梁线荷载标准值……………………………………………18
6.2.3屋面框架节点集中力标准值…………………………………………19
6.2.4楼面框架节点集中力标准值…………………………………………19
6.2.5恒载作用下的结构计算简图…………………………………………20
6.3活载计算…………………………………………………………22
6.4风荷载的计算…………………………………………………………23
7框架内力…………………………………………………………24
7.1恒载作用下的内力计算……………………………………………………24
7.1.2各层梁端的弯矩计算…………………………………………………24
7.1.3弯矩二次分配法计算杆端弯矩………………………………………26
7.1.4确定各层梁的跨中弯矩………………………………………………28
7.1.5恒载作用下的内力图…………………………………………………28
7.2活载作用下的内力计算……………………………………………………30
7.2.1各层梁端的弯矩计算……………………………………………………30
7.2.2弯矩二次分配法计算杆端弯矩…………………………………………32
7.2.3确定各层梁的跨中弯矩…………………………………………………33
7.2.4活载作用下的内力图…………………………………………………33
7.3框架梁弯矩的调幅……………………………………………………35
8风载作用下的内力计算……………………………………………………36
8.1计算各层层间的水平力……………………………………………………36
8.1.2计算各层柱的α和k及剪力Vij………………………………………37
8.2修正高度y,计算各柱端弯矩………………………………………………38
8.3计算各梁端M、V、N……………………………………………………41
8.4风载作用下的内力图……………………………………………………43
8.5风载作用下的侧移验算……………………………………………………44
9框架的内力组合……………………………………………………45
9.1横梁内力组合表……………………………………………………45
9.2框架柱内力组合表……………………………………………………52
10框架横梁配筋……………………………………………………59
10.1框架横梁配筋计算……………………………………………………59
10.1.1横梁正截面承载力计算………………………………………………59
10.1.2横梁斜截面受剪承载力计算…………………………………………60
10.2框架柱配筋计算……………………………………………………61
10.2.1框架柱正截面承载力计算……………………………………………61
10.2.2框架柱斜截面抗剪承载力计算………………………………………65
11预制桩基础计算……………………………………………………67
11.1单桩承载力计算……………………………………………………67
11.2承台设计……………………………………………………67
二、致谢…………………………………………………………………………69
三、参考文献………………………………………………………………………70
四、英文翻译………………………………………………………………………71
五、毕业设计综合评定表………………………………………………………75
六、毕业设计综合评语表………………………………………………………76
一、计算书部分
1设计任务及要求
1.1设计原始资料
1.1.1工程概况
某市拟兴建7层住宅职工宿舍楼,建筑面积4513.32m2,设计使用年限为50年,拟建办公楼所在地土为Ⅱ类土,地面粗糙度为B类。
1.1.2自然条件
地质条件:
杂填土:
γ1=16KN/m3、粘土:
γ2=27.2KN/m3;
水文资料:
最高地下水位距地面为2.5m,最低地下水位距地面5m;
气象资料:
常年风向:
东南;
抗震设防:
7度;
抗震等级:
三级;
防火等级:
二级;
屋面活荷载:
2KN/m
楼面活荷载:
基本雪压:
0.2KN/m
地基基础安全等级为:
乙级。
1.2建筑设计任务及要求
建设地点:
某厂职工宿舍
建筑层数:
七层
建筑面积:
4000-5000平方米。
结构形式:
现浇钢筋砼框架结构、钢筋砼条形基础。
使用要求:
一室一厅40~60m2/套
一室两厅70~100m2/套
两室两厅100~120m2/套
三室两厅120~150m2/套
1.3结构设计任务及要求
要求该结构为横向框架承重和现浇式肋型楼盖,钢筋混凝土结构。
2建筑设计总说明
2.1平面设计
2.1.1平面布置
平面布置按照业主的使用要求,在每一单元布置一个宽度为2.4m的楼梯,每种户型设卫生间、厨房、客厅、卧室,具体的布置可见平面图。
2.1.2柱网布置
柱网布置按布置灵活的原则,具体可见结构平面图。
2.2剖面设计
2.2.1房间各部分高度
净高和层高:
房间净高为2.9m,层高为3.0m。
室内外高差:
室内外高差为300mm.。
窗面及窗高:
窗平台离楼板1000mm,尺寸为2400mm×
1500mm,侧立面为2100mm×
1500mm,卫生间为600mm×
1500mm,厨房为1200mm×
1500mm。
门:
房间门尺寸均为1000mm×
2400mm
2.2.2屋面构造说明
屋面为平屋面,自上而下分别为:
20mm水泥砂浆找平层
120~140mm水泥蛭石保温层
100mm钢筋混凝土。
15mm厚纸筋抹灰
2.2.3楼面构造说明
20mm水泥砂浆
100mm钢筋混凝土板
2.3墙体构造设计
外墙:
240mm厚粘土空心砖,两侧墙面均为20mm抹灰。
内墙:
240mm厚粘土空心砖,两侧均为20mm厚抹灰。
3结构方案设计总说明
3.1结构方案的选择及结构布置
3.1.1结构方案的确定
结构平面形状和立面简单、规则,各部分刚度均匀、对称,减少结构产生扭矩的可能。
控制结构高宽比,减少水平荷载下的侧移。
尽量统一柱网及层高,布置灵活,空间大
3.1.2基础类型的确定
基础采用预制桩基础,基础埋深0.7米,
3.1.3结构布置
本工程采用框架结构,柱网布置灵活,选用横向承重方案,肋型现浇楼盖。
主体结构共7层,层高3.0m。
根据抗震规范,建筑总高小于30m、烈度为7度时,抗震等级为三级。
本工程建筑总高21.9m,所以抗震等级为三级。
3.2主要结构材料、基本尺寸确定及截面几何特征
3.2.1主要结构材料的确定
主体结构混凝土强度等级:
C30。
楼梯混凝土强度等级:
C20。
楼、屋面板混凝土强度等级:
主体结构钢筋强度等级:
纵向受力钢筋HRB235(fy=f´
y=360N/mm2);
箍筋HRB235(fy=f´
y=310N/mm2)。
楼板钢筋强度等级:
纵向受力钢筋HRB235(fy=f´
y=210N/mm2)。
横向受力钢筋HRB235(fy=f´
楼梯钢筋强度等级:
分布钢筋HRB235(fy=f´
3.2.2框架
梁:
h=(1/14-1/8)×
l=(1/14-1/8)×
4200mm=300~525,
取h=500
b=(1/2-1/3)×
h=(1/2-1/3)×
500mm,
取b=250mm
柱:
跟据01规范第6.3.6条,b或h>
300mm,剪跨比>
2,h/b<
3
取a=500mmb=500mm
3.2.3.楼板材料及截面尺寸
最小板厚:
工业建筑>
80mm民用建筑>
70mm
取h=100mm
3.3.施工方案的选择和说明
本工程采用商品混凝土整体现浇。
4楼梯的设计
4.1梯的设计资料
底层单跑、标准层为双跑式楼梯、,梯段宽为1.0m,踏步高度为150mm,踏步总数为20级,踏步宽度为300mm。
材料采用C20砼,板内钢筋HPB235,梁纵向受力钢筋采
用HRB335,箍筋用HPB235。
楼梯上的均布活荷载标准值为qk=2.0KN/㎡
楼梯做法:
30mm水磨石面层
现浇钢筋砼板
板底20mm厚抹灰
楼梯计算简图4.1
4.2梯段板TB1、TB2的设计
4.2.1确定斜板厚度h
板倾斜角tgα=150/300=0.5,cosα=0.894
斜板的水平投影净长为l1n=2700mm
斜板的斜向净长为l’1n=l1n/cosα=2700/0.894=3020mm
斜板厚度h=(1/25~1/30)l’1n=(1/25~1/30)×
3020=120~100mm.,可取h=120mm
取1m宽板带计算。
4.2.2荷载计算
恒载:
30mm厚水磨石面层:
0.65×
(0.15+0.3)/0.3=0.98KN/m
三角形踏步:
(1/2)×
0.3×
0.15×
25/0.3=1.88KN/m
混凝土斜板:
0.12×
25/0.894=3.36KN/m
板底抹灰:
0.02×
17/0.894=0.38KN/m
小计:
6.6KN/m
恒载设计值:
1.2×
6.6=7.92KN/m
活载设计值:
1.4×
2.0=2.8KN/m
总荷载设计值:
P=7.92+2.8=10.72KN/m
4.2.3板的截面设计
板水平计算跨度ln=2.7m,考虑到斜板两端均与梁整浇,对板有约束作用,跨中最大设计弯矩取:
M=pln2/10=(1/10)×
10.72×
2.72=7.81KN·
m
板的有效高度h0=120-30=90mm,(因为建筑场地类别为Ⅲ类,砼保护层最小厚度为30)
砼为C20,fc=9.6N/mm2,钢筋为HPB235,fy=210N/mm2,查表得,α1=1.0,ξb=0.614
αs=M/α1fcbh02=7.81×
106/(1.0×
9.6×
1000×
902)=0.1
梯段板计算简图4.2
ξ=1-
=0.11<ξb=0.614
rs=0.5×
(1+
)=0.5×
(1+0.894)=0.947
As=M/rsfyh0=7.81×
106/(0.947×
210×
90)=436㎜2
所以选用受力钢筋:
Ф10@140,As=561㎜2
分布钢筋:
垂直于受力钢筋放置,每级踏步1根Ф10
验算:
ρ=As/bh0=561/(1000×
90)=0.468%>ρmin=45ft/fy=(45×
1.1)/210=0.235%且>0.20%满足。
4.3平台板设计(TB2、TB3)
设平台板厚h=100mm,取1m宽板带进行计算
4.3.1荷载计算
0.65KN/m
100mm厚混凝土现浇板:
0.1×
25=2.5KN/m
0.02×
21=0.42KN/m
3.57KN/m
1.2×
3.57=4.28KN/m
2.0=2.8KN/m
P=4.28+2.8=7.08KN/m
平台板的计算简图4.3
4.3.2板的截面设计
平台板的计算跨度:
ln=1.6m
考虑到平台板的两端梁的嵌固作用,跨中最大设计弯矩取M=pln2/10=(1/10)×
7.08×
1.62=1.81KN·
板的有效高度h0=100-30=70mm
αs=M/α1fcbh02=1.81×
702)=0.04
=0.041<ξb=0.614
)=0.979
As=M/rsfyh0=1.81×
106/(0.979×
70)=126㎜2
Ф8@200,As=257㎜2
Ф8@200
ρ=As/bh0=257/(1000×
70)=0.367%>ρmin=45ft/fy=(45×
1.1)/210=0.235%且>0.15%满足。
4.4平台梁的设计(TL1、TL2)
查表,单跨简支,h≥(1/12)l0,计算跨度l0=1.05ln=1.05×
1.6=1.68m
则h≥(1/12)×
1.68=0.14m=140mm,可取h=300mm
b/h=1/2~1/3,b=(1/2~1/3)×
300=100~150mm。
取b=150mm
所以平台梁的截面尺寸:
b×
h=150mm×
300mm
4.4平台梁设计(L2、L3)
4.4.1荷载计算
恒荷载:
梁自重:
0.15×
25=1.13KN/m
梁侧粉刷:
2×
17=0.204KN/m
平台板传来:
3.57×
1.6/2=2.86KN/m
梯段板传来:
6.6×
2.7/2=8.91KN/m
13.10KN/m
13.10=15.72KN/m
2.0×
1.6/2×
1.4=1.14KN/m
荷载总值:
P=15.72+1.14=16.86KN/m
4.4.2截面设计
计算跨度l0=1.05ln=1.05×
弯矩设计值:
M=1/8Pl02=1/8×
1.682=2.50KN/m
平台梁支座处最大剪力V=1/2Pln=1/2×
1.6=5.66KN
配筋计算:
采用C20砼,fc=9.6N/mm2,采用HRB335钢筋,fy=300N/mm2。
正截面承载力计算
环境类别为三类,取砼保护层厚度为40㎜
平台梁的有效高度h0=300-40=260mm
αs=M/α1fcbh02=5.66×
150×
2602)=0.058
=0.062<ξb=0.55
)=0.5×
(1+0.938)=0.969
As=M/rsfyh0=5.66×
106/(0.969×
300×
260)=75㎜2
考虑到平台梁两边受力不均,有扭矩存在,纵向受力钢筋酌量增大。
所以选用2Φ10,As=157mm2
ρ=As/bh0=157/(150×
260)=0.403%>ρmin=45ft/fy=(45×
1.43)/300=0.215%且>0.20%满足。
斜截面承载力计算
hw=h0-h板=260-100=160mm
hw/b=160/150=1.1<4,属厚腹梁,截面尺寸按下式验算。
0.25fcβcbh0=0.25×
1.0×
260=93.6KN>V=18.21KN,截面符合要求
验算是否需配置箍筋
0.7ftbh0=0.7×
1.1×
260=30.03KN>V=18.21KN
故仅考虑构造配置箍筋,采用Ф8@200双肢箍
ρsv=nAsv/bs=101/(150×
200)=0.34%>ρmin=0.24ft/fy=(0.24×
1.43)/210=0.16%,满足要求。
5、现浇板的设计
因为所有均为双向板,且相邻跨度的比值较小,故按多跨连续双向板弹性理论方法计算,取1m宽板带作为计算单元。
第一种板尺寸:
l1=4.2m,l2=5.4m,l1/l2=5.4/4.2=1.28<
2,双向板
第二种板尺寸:
l1=3.6m,l2=5.4m,l2/l1=5.4/3.6=1.50<
板计算简图5.1
5.1荷载计算
20㎜水泥砂浆面层:
20=0.40KN/㎡
100㎜现浇钢筋砼楼板:
0.10×
25=2.50KN/㎡
15㎜混合砂浆天棚抹灰:
0.015×
17=0.26KN/㎡
gk=3.16KN/㎡
g=1.2×
3.16=3.79KN/㎡
楼面均布活荷载:
一般房间为1.5KN/㎡,卫生间,走廊为2.0KN/㎡,为计算简便,统一取均布活荷载为2.0KN/㎡。
g=1.4×
2=2.80KN/㎡
5.2确定板的计算跨度
因为按弹性理论计算时,中间各跨取支撑中心线之间的距离,粱板在边支座与支撑构件整浇时,边跨也取支撑中心之间的距离。
纵向中间跨:
l0=4.2m
边跨:
l0=5.4m
横向中间跨:
l0=3.6m
边跨:
5.3板的内力计算
根据不同的板尺寸和不同的支撑情况进行分类,整个楼盖可以分为:
B1,B2,2种区格板。
B1区格板:
l01/l02=4200/5400=0.78
在g+q1/2=3.79+2.80/2=5.19KN/㎡
或在g+q1=3.79+2.80=6.59KN/㎡作用时,查表得系数:
m1=0.0281,m2=0.0138
m1’=-0.0679m2’=-0.0561
在q1/2=2.80/2=1.40KN/㎡作用时,查表得系数:
m1=0.0585,m2=0.0327
则M1=(m1+0.2m2)×
(g+q1/2)l012+(m1+0.2m2)×
(q1/2)l012
=(0.0281+0.2×
0.0138)×
5.19×
4.22+(0.0585+0.2×
0.0327)×
1.40×
4.22=4.431KN·
M2=(m2+0.2m1)×
(g+q1/2)l012+(m2+0.2m1)×
=(0.0138+0.2×
0.0281)×
4.22+(0.0327+0.2×
0.0585)×
4.22
=2.875KN·
M1’’=M1’=m1’(g+q1)l012=-0.0679×
6.59×
4.22=-7.893KN·
2’’=M2’=m2’(g+q1)l012=-0.0561×
4.22=-6.521KN·
B2区格板:
l01/l02=3600/5400=0.667
m1=0.033,m2=0.0106
m1’=-0.0748m2’=-0.0700
m1=0.0710,m2=0.0286
=(0.033+0.2×
0.0106)×
3.62+(0.0710+0.2×
0.0286)×
3.62=3.754KN·
M2=(m2+0.2m1)×
=(
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