常州市某小区11层住宅楼框架结构设计.doc
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常州市某小区11层住宅楼框架结构设计.doc
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常州市某小区11层住宅楼框架结构设计
1工程概况
1.1设计任务
通过综合运用所学的理论知识和技能,解决小高层住宅楼的建筑设计和结构设计方面的实际问题,从而对一般类型房屋的设计有比较全面的了解,对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识,为今后独立从事土建设计和施工打下基础。
要求完成建筑方案;上部主体结构计算分析;地基基础计算;上部主体结构和基础及楼梯的施工图绘制。
学生应具备一定的土木工程专业知识;掌握WORD和EXCEL等办公软件的应用、学会AutoCAD绘图软件的使用;最好能熟悉PMCAD、TAT、SATWE等结构分析软件的使用。
1.2场地类别
本工程为常州市某小区11层住宅楼。
工程为11层现浇钢筋混凝土框架结构(一层地下车库)。
屋面板顶面标高为36.6m。
工程所在地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,无液化土层分布,工程建筑抗震设防分类为丙类。
场地类别为III类。
工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基等级为二级;整个场地地形较平坦,地貌类型单一;场地内土层划分为16个单元土层,土层地质时代为Q4、Q3,部分区域分布淤泥质粉质粘土;其稳定水位在地表下1米左右,测得浅层承压水水位在地表下2.4~4.0米左右,相当于黄海高程0.00米左右。
根据建筑物荷载特征,结合场地工程地质条件,建议该住宅楼采用φ400mm或φ500mm的预应力管桩。
本工程场地环境属湿润区含水量≤30%(≥20%)弱透水层,环境类别为Ⅲ类,干湿交替,场地附近无污染源。
地下水类型为重碳酸钙型水,在无污染的情况下,场地地下水对混凝土和混凝土中的钢筋无腐蚀性。
屋面做法:
40厚C25细石混凝土内配6钢筋双向@200,表面压光摸平,20厚1:
3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板,厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板,厚度30mm),3厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:
3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。
楼面做法:
10厚1:
2水泥砂浆面层压实抹光,20厚1:
3水泥砂浆找平层,钢筋混凝土楼板随捣随抹。
墙身做法:
由普通砖砌筑而成,普通砖自重18kN/m3,厚度240mm。
门窗做法:
门厅为铝合金门窗,自重0.2kN/m2,窗为钢窗玻璃窗,自重0.4kN/m2。
风荷载标准值0.4kN/m2,雪荷载标准值0kN/m2。
活荷载:
上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2,楼面活荷载标准值2.0kN/m2。
卫生间活荷载标准值4.0kN/m2,楼梯间活荷载标准值为3.5kN/m2。
1.3设计内容
本设计包括建筑图设计,结构设计及计算书的编辑。
本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。
资料分析及理论准备
1.4设计流程图
建筑方案设计
绘制建筑图
结构布置草图
典型内力计算
绘制毕业设计相关图纸
2建筑设计
2.1建筑功能
建筑不单要满足各自的使用功能要求,而且还要为人们创造一个舒适的卫生环境,具有满足人们生理要求的功能。
因此建筑具有良好的朝向,以及保温、隔热、隔声、采光、通风的性能。
2.2方案比选
框剪结构与框架结构的主要区别就是多了剪力墙,框架结构的竖向刚度不强,高层或超高层的框架结构建筑更是如此!
为了解决这个问题故使用剪力墙。
框架-剪力墙结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
框剪结构的变形是剪弯型。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
水平荷载主要由剪力墙来承受,从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。
框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方面都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作,装配整体式楼面的作用不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。
根据上述的区别,为方便计算以及设计,选择框架结构的设计。
2.3平面布置
户型I(面积96.5m2)
图1
户型II(面积62.5m2)
图2
户型III(面积68m2)
图3
户型IV(面积105m2)
图4
户型V(面积77m2)
图5
楼梯、电梯(型号LEHY-43,载重量1000千克,速度1.6m/s)
图6地下一层
图7首层
图8标准层
图9顶层
2.4功能材料
地面(水泥地面):
20mm厚1:
2水泥砂浆压实抹光,100mm厚C20混凝土,150mm厚碎石或碎砖夯实,素土夯实。
地面(地砖地面):
8~10mm厚地面砖,干水泥擦缝,撒素水泥面(洒适量清水),砂浆(或建筑胶水泥砂浆)粘接层,砂浆(或建筑胶水泥砂浆)粘接层,刷素水泥浆(或界面剂)一道,40厚C20细石混凝土,防水层:
聚氨酯三遍涂膜防水层,厚1.8mm,60mm厚C20混凝土,随捣随抹平,100mm厚碎石或碎砖夯实,素土夯实。
屋面做法:
40mm厚C25细石混凝土内配6钢筋双向@200,表面压光摸平,20mm厚1:
3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板,厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板,厚度30mm),3mm厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:
3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。
楼面做法:
10mm厚1:
2水泥砂浆面层压实抹光,20mm厚1:
3水泥砂浆找平层,钢筋混凝土楼板随捣随抹。
墙身做法:
由普通砖砌筑而成,普通砖自重18kN/m3,厚度240mm。
门窗做法:
门厅为铝合金门窗,自重0.2kN/m2,窗为钢窗玻璃窗,自重0.4kN/m2。
梁柱混凝土等级为C30。
防滑地砖台阶:
10mm厚防滑地砖铺实拍平,缝宽5~8,干水泥擦缝,1:
1水泥细砂浆结合层,水泥砂浆找平层,素水泥浆一道,70mm厚混凝土C15台阶面向外坡1.0%,200mm厚碎石或碎砖灌1:
2.5水泥砂浆,素土夯实。
电梯:
型号LEHY-43,载重量1000千克,速度1.6m/s。
地下室:
在外墙抹20mm厚1:
2.5水泥砂浆(高出散水300mm以上),然后涂冷底子油一道和热沥青两道(至散水底),最后在其外侧回填隔水层。
3屋盖楼盖设计
3.1设计资料
1)屋面做法:
40厚C25细石混凝土内配6钢筋双向@200,表面压光摸平,20厚1:
3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板,厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板,厚度30mm),3厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:
3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。
2)屋面荷载:
均布活荷载标准值2kN/m2(上人屋面),雪荷载标准值为0kN/m2
3)材料:
混凝土强度等级为C30;梁内受力纵筋为HRB400,其余为HPB235钢筋。
3.2结构平面布置图(A区)
图10标准层平面结构布置图(A区)
4框架结构与计算简图
4.1梁柱尺寸
4.1.1梁截面尺寸
梁高hb=(1/12~1/10)lb
横向hb=(1/12~1/10)×4500mm,取450mm,b=200mm
4.1.2柱截面尺寸
本工程为现浇钢筋混凝土结构,7度设防,高度﹥30m,抗震等级为三级,取底层柱估算柱尺寸,根据经验荷载为15kN/m2:
fc=14.3N/mm2。
N=15×7.8×(3.6+1.5)=2983.5kN。
由轴压比限值得Ac≥==260795mm2,为安全起见,取底层柱截面尺寸为450mm×500mm,其他层为450mm×500mm。
4.2计算简图(取轴线5处)
初步设计基础顶面离室外地面450mm,则底层层高为3.45m。
4.3梁柱线刚度
(其中E=3.0×104N/mm2)
AB跨梁
i=2E××0.2×0.453/3.5=8.7×10-4E
BC跨梁
i=2E××0.2×0.453/3.6=8.4×10-4E
CD跨梁
i=2E××0.2×0.453/4.5=6.75×10-4E
上部各层柱
i=E××0.45×0.53/3.0=1.6×10-3E
底层柱
i=E××0.45×0.53/3.45=1.4×10-3E
将梁柱线刚度标于计算简图中
图11框架结构计算简图
5恒荷载内力计算
5.1恒荷载计算
5.1.1屋面框架梁线荷载标准值
20厚水泥混凝土找平0.02×20=0.4kN/m2
四层作法防水层0.36kN/m2
120mm厚钢筋混凝土楼板0.12×26=3.12kN/m2
20mm厚石灰砂浆抹底0.02×17=0.34kN/m2
屋面恒荷载4.5kN/m2
边框架梁自重0.2×0.45×26=2.34kN/m
边框架梁粉刷2×(0.45-0.1)×0.02×17=0.24kN/m
中框架梁自重0.2×0.45×26=2.34kN/m2
边框架梁粉刷2×(0.45-0.1)×0.02×17=0.34kN/m
则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为:
G11AB1=2.6kN/m
G11BC1=2.6N/m
G11CD1=2.6kN/m
G11AB2=4.5×2.2=10kN/m
G11BC2=4.5×3.6=16.2kN/m
G11CD2=4.5×3.4=15.3kN/m
5.1.2楼面框架梁线荷载标准值
20mm厚水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/m2
120mm厚钢筋混凝土楼板0.12×26=3.12kN/m2
20mm厚石灰砂浆抹底0.02×17=0.34kN/m2
水磨石面层0.65kN/m2
楼面恒荷载4.5kN/m2
边框架梁自重及粉刷2.6kN/m
中框架梁自重及粉刷2.6kN/m
边跨填充墙自重0.2×(3-0.45)×19=10kN/m
填充墙粉刷1.8kN/m
则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为:
gAB1=gCD1=14.4kN/m
gBC1=2.6N/m
gAB2=4.5×2.2=10kN/m
gBC2=16.2kN/m
gCD2=15.3kN/m
5.1.3屋面框架节点集中荷载标准值
纵向框架梁自重:
AB0.2×0.45×2.2×26=4.6kN
纵向框架梁粉刷2×(0.45-0.1)×0.02×2.2×17=0.5kN
向框架梁自重:
CD0.2×0.45×3.4×26=8kN
纵向框架梁粉刷2×(0.45-0.1)×0.02×3.4×17=0.8kN
纵向框架梁传来的屋面恒荷载:
AB2×(2.2/2)2×4.5=5kN
CD2×(3.4/2)2×4.5=13kN
1.5m高女儿墙自重及粉刷
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