081643沈跃建筑设计中期报告.docx
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081643沈跃建筑设计中期报告
河北工业大学本科毕业设计中期报告
毕业设计题目:
深圳某高校宿舍楼建筑结构设计-4
专业(方向):
土木工程
学生信息:
学号:
081643姓名:
沈跃班级:
土木082
指导教师信息:
教师号:
09005姓名:
乔金丽职称:
副教授
报告提交日期:
2012年5月5日
前言:
目前,正处于毕业设计的中期阶段,此阶段的主要任务是进行建筑设计和结构设计。
建筑设计方面,通过两个方案对比选出合理的方案,确定建筑结构布置的具体问题,成果包括建筑设计说明书及建筑施工图,建筑施工图包括建筑设计总说明、平面图、立面图、剖面图、外檐大样及楼梯详图、门窗表等。
结构设计方面,初步根据规范布置主梁,次梁,并确定主梁,次梁截面。
统计荷载,利用PKPM软件进行结构计算,并对计算结果进行合理性分析,具体分析其合理或不合理的原因,若有不合理之处,则必须提出设计方案的改进措施,并重新进行结构计算。
结构设计成果有:
结构设计说明书及结构施工图。
结构施工图包括首层、标准层、顶层结构平面图,框架梁柱配筋图,楼梯平面图、配筋详图以及基础平面图、配筋图。
1.概述
深圳市某高校宿舍楼建筑结构设计-4。
工程地点位于深圳市。
该宿舍楼结构形式是主体为5层钢筋混凝土框架结构。
建筑面积4000平方米左右,采用钢筋混凝土框架结构,为满足学生的生活需要,除居住房间外,设宿舍管理室以及学生活动室,每层设卫生间、洗衣房、供水室。
建筑结构设计使用年限为50年,耐火等级为二级。
二.结构方案的选择
1.材料选用
1)钢筋:
本工程的结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级热轧钢筋,箍筋HRB335级热轧钢筋。
HRB335级热轧钢筋应符合现行的国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013的要求,HRB335级热轧钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499的要求,且钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比小于1.25,屈服强度实测值与强度标准值之比不应大于1.3。
钢筋的强度设计直与弹性模量按照《混凝土设计规范》第4.2.3条和第4.2.4条的规定采用,参见下表
钢筋种类
fy(N/mm2)
fy`(N/mm2)
Es(1×105N/mm2)
HRB335
300
300
2.0
HRB400
360
360
2.0
钢筋强度设计值与弹性模量
2)混凝土:
在本工程中,结构各梁板柱均采用混凝土强度等级为C30的混凝土,混凝土强度设计值与弹性模量按照《混凝土结构设计规范》第4.1.4条和第4.1.5条的规定采用,其中fc=14.3N/mm2,ft`=1.43N/mm2,Ec=3.00×104N/mm2。
3)结构混凝土耐久性的基本要求
按照《混凝土结构设计规范》第3.4.2条的规定媒介够混凝土应符合下表要求。
混凝土耐久性的基本要求
环境类别
一类
二b类
最大水灰比
0.65
0.55
最小水泥用量
225
275
最大氯离子含量
1.0
0.2
最大碱含量
不限制
3.0
当混凝土中加入活性掺和料或提高耐久性的外加剂时,可适当降低最小水泥用量。
当使用非碱活性骨料时对混凝土中的碱含量可不做限制
根据本工程混凝土结构的环境使用类别,本工程的环境类别为一类室内正常环境。
故梁板柱的保护层厚度分别为15mm.25mm.25mm。
结构主体外墙采用300厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑5.5KN/m2,并外贴80mm厚水泥珍珠岩制品保温层,内墙与卫生间采用200厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑5.5KN/m2。
门为玻璃门和刚框门;窗统一为为铝合金窗。
2.建筑做法
1)屋面做法:
30㎜厚细石混凝土保护层
三毡四油防水层
20㎜厚水泥砂浆找平层
150㎜水泥蛭石保温层
100㎜钢筋混凝土板
V型轻钢龙骨吊顶
2)楼面做法:
30厚水磨石地面
100㎜钢筋混凝土板
V型轻钢龙骨吊顶
3)墙体做法:
内墙:
喷内墙涂料或刷油漆;
6厚1:
2.5水泥砂浆抹面压实抹光;
7厚1:
3水泥砂浆找平扫毛;
7厚1:
3水泥砂浆打底扫毛;
刷素水泥浆一道。
外墙:
7厚1:
2.5水泥砂浆抹面;
聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面
7厚1:
3水泥砂浆找平扫毛;
7厚1:
3水泥砂浆打底扫毛;
刷素水泥浆一道。
4)卫生间做法:
地面:
陶瓷地砖防水地面
面层:
10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面)
结合层:
10mm厚1:
3水泥砂浆
刷素水泥浆一道
找坡层:
40mm厚C20细石混凝土向地漏(最薄处不少于20mm厚)
防水层:
聚胺脂防水涂层
找平层:
10mm厚1:
3水泥砂浆(四周抹小巴子角)
结构层:
100mm厚钢筋混凝土楼板
10mm厚板底粉刷抹平
5)雨棚强度较高的钢塑玻璃与钢梁,材质较轻。
在本次设计中雨棚可不做计算,做法参照相应建筑图集做法即可。
3、建筑设计成果:
首层、二层、三层、四层、屋顶平面图(比例1:
100),剖面图(比例1:
100)正立面图、侧立面图、背立面图(比例1:
100)楼梯详图(比例1:
50)外檐详图(比例1:
20)。
4.构件截面尺寸的初步确定
1)初步估算梁板的截面尺寸
主梁高h=(1/8~1/12)L=(750~500)mm;取700mm;
次梁h=(1/12~1/15)L=(500~400)mm;取500mm,
梁宽b=(1/2~1/3)h
对于板
=6000/5400=1.11,按双向板计算
板厚h=(l/40~l/50)L短=(135~108)mm,且要求板厚不小于80mm,所以取
板
标准层
顶层
h(mm)
100
100
砼强度
C30
C30
梁、板取用C30砼,
2)初步估算柱子的截面尺寸:
根据估算公式:
AC=Nc/(a×fc)
其中:
a----轴压比(一级0.7、二级0.8、三级0.9,短柱减0.05)
fc---砼轴心抗压强度设计值
Nc---估算柱轴力设计值
柱轴力设计值:
Nc=1.25CβN
其中:
N---竖向荷载作用下柱轴力标准值(已包含活载)
β---水平力作用对柱轴力的放大系数
七度抗震:
β=1.05、1.25---考虑柱受弯影响后的柱轴力放大系数
C---中柱C=1、边柱C=1.1、角柱C=1.2
竖向荷载作用下柱轴力标准值:
N=nAq
其中:
n---柱承受楼层数
A---柱子从属面积
q---竖向荷载标准值(已包含活载,对于框架结构:
轻质砖取10~12、机制砖取12~14)
估算柱轴力设计值N。
由于本工程为框架结构,N可根据柱的支撑的楼板面积、楼层数和楼层上的竖向荷载,并考虑分项系数1进行计算。
由于采用轻质填充墙,故单位面积上的重力荷载代表值近似取q=12kN/
,柱混凝土强度为C30(fc=14.3N/mm2)
中柱:
NC=1.25×1×1.05×4.5×5.4×5×12=1913.6kN
边柱:
NC=1.25×1.1×1.05×3×5.4×5×12=1403.3kN
估算柱子尺寸:
根据结构设防烈度为七度且高度小于24m,结合建筑抗震设计规范GB5011-2010第49页表6.1.2可知,本工程抗震等级为三级,故轴压比a=0.9,相应的:
中柱:
AC=1913.6×1000/0.9×14.3=148686.9mm2
1~5层:
bc
hc=500×500mm
,C30砼
边框架柱:
AC=1403.3×1000/0.9×14.3=109036.5mm2,。
考虑到结构中部刚度过于集中,故边框架柱截面适当放大,取用
1~5层:
bc
hc=650×650mm
,C30砼
三、荷载统计
1、楼屋面及卫生间恒活计算
屋面做法:
30㎜厚细石混凝土保护层0.75kn/m2
三毡四油防水层0.4kn/m2
20㎜厚水泥砂浆找平层0.4kn/m2
150㎜水泥蛭石保温层0.9kn/m2
100㎜钢筋混凝土板2.7kn/m2
V型轻钢龙骨吊顶0.74kn/m2
合计5.89KN/㎡近似取6.0KN/㎡
2)楼面(恒荷计算):
30厚水磨石地面0.65kn/m2
100㎜钢筋混凝土板2.7kn/m2
V型轻钢龙骨吊顶0.74kn/m2
合计4.09KN/㎡近似取4.1KN/㎡
3)卫生间(恒荷计算):
10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面)0.2kN/㎡
10m厚1:
3干硬性水泥砂浆结合层20kN/m3
40mm厚C20细石混凝土向地漏找坡25kN/m3
10m厚1:
3水泥砂浆找平层20kN/m3
100厚现浇钢筋混凝土楼板27kN/m3
V型轻钢龙骨吊顶0.74kn/m2
楼板自重标准值:
0.2+0.01×20+0.04×25+0.02+0.10×27+0.74=4.86kN/m2
近似取5.5kN/m2
4)楼梯:
构造层(同楼面):
1.05KN/㎡
折算板厚度可取1/30梯长与1/2踏步高之和,
标准层及顶层:
(34402+18002)0.5×1/30+150/2=204.4㎜,取205㎜。
0.205×25=5.125KN/㎡
抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17kN/m3=0.17KN/㎡
合计:
6.345KN/㎡
楼梯角:
A=arctan(1800/3440)=27.6。
折算楼梯垂直荷载q=6.345/cosA=7.16KN/㎡
对于顶层,传至梯梁的线荷载:
7.16×3.440/2=13.45KN/m
同理只有一半的梯梁承受活荷,为2.0×3.440/2=3.44KN/m
相应于底层第一跑楼梯:
构造层(同楼面):
1.05KN/㎡
折算板厚度取1/30梯长与1/2踏步高之和,(40202+21002)0.5×1/30+150/2=226.2㎜,取226㎜。
0.226×25=5.65KN/㎡
抹灰层:
10厚混合砂浆0.01m×17kN/m3=0.17KN/㎡
合计:
6.87KN/㎡
楼梯角:
A=arctan(2100/4020)=27.6。
折算楼梯垂直荷载q=6.87/cosA=7.75KN/㎡取8.0KN/㎡
5)屋面及楼面可变荷载的确定:
根据《建筑结构荷载规范GB50009-2001》查得:
不上人屋面:
0.5KN/㎡
楼面:
2.0KN/㎡(宿舍楼)
走廊:
2.0KN/㎡
卫生间:
2.0kN/㎡。
雪荷载:
Sk=1.0×0.2KN/㎡=0.2KN/㎡
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者取大者0.5KN/㎡.
2.墙体、窗、门重力荷载计算
1)外墙自重(无洞):
外墙:
0.2m×5.5kN/m3=1.1KN/㎡
外墙抹灰及找平:
0.02×17=0.34KN/㎡
80厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面:
0.04KN/㎡
内墙抹灰及找平:
0.02×17=0.34KN/㎡
刷素水泥浆一道:
0.36KN/㎡×2=0.72KN/㎡
合计:
2.54KN/㎡
2)内墙自重:
内墙:
0.2m×5.5
=1.1KN/㎡
找平及抹面:
0.02×17×2=0.68KN/㎡
刷素水泥浆一道:
0.36KN/㎡×2=0.72KN/㎡
合计:
2.55KN/㎡
3)女儿墙自重:
混凝土砌块女儿墙0.66kn/m
10厚DP砂浆找平0.3kn/m
刷1.2厚水泥基防水涂料0.1kn/m2
DEA砂浆粘贴30厚挤塑聚苯板0.3kn/m
4厚DBI砂浆压入一层玻纤网格布0.1kn/m
总计1.46kn/m取1.5kn/m
四.pkpm设计步骤
1.PKPM建模
第一步是轴线输入,网格生成,对照建筑平面图输入轴线。
构件定义菜单中初步确定梁柱尺寸。
所选柱截面尺寸为600×600(此处所用尺寸单位都为mm),主梁截面有350×700,次梁尺寸有200x500。
所设柱子都是偏心柱,外边线与梁平齐,另外将次梁当做主梁来布置。
在本层信息菜单中修改板厚100及受力钢筋HRB335和混凝土等级C30,楼板保护层厚度为15mm。
首层层高4700mm,其他层3300mm。
再进行楼层组装。
本楼处于深圳市,地震分组为第一组,抗震设防烈度为7度,场地类型为二类,梁,柱的保护层厚度分别为25mm、30mm,钢筋主筋采用HRB3350,箍筋采用HPB235
1)第一层标准图
2)第二层标准图,第三层标准图,第四层标准图和第一标准层一样
3)第五标准层
4)修改板厚
然后输入楼面活荷以及恒荷。
楼梯荷载载,折算为楼面荷载。
之后修改板厚(楼梯间修改板厚为0)及楼板错层(卫生间),楼面活荷以及恒荷及荷载传导方式。
计算荷载时传到基础上。
5)错层
6)导荷方式
查看数据无错后开始画楼板配筋图。
画楼板配筋图之前,可以设定配筋参数,选用合适的钢筋。
本建筑的楼板受力筋选用二级钢筋,箍筋选用一级钢筋,板筋最大间距设为200。
2.用SATWE进行结构分析
总信息..............................................
结构材料信息:
钢砼结构
混凝土容重(kN/m3):
Gc=27.00
钢材容重(kN/m3):
Gs=78.00
水平力的夹角(Rad):
ARF=0.00
地下室层数:
MBASE=0
竖向荷载计算信息:
按模拟施工加荷计算方式
风荷载计算信息:
计算X,Y两个方向的风荷载
地震力计算信息:
计算X,Y两个方向的地震力
特殊荷载计算信息:
不计算
结构类别:
框架结构
裙房层数:
MANNEX=0
转换层所在层号:
MCHANGE=0
墙元细分最大控制长度(m)DMAX=2.00
墙元侧向节点信息:
出口节点
是否对全楼强制采用刚性楼板假定否
采用的楼层刚度算法层间剪力比层间位移算法
风荷载信息..........................................
修正后的基本风压(kN/m2):
WO=0.36
地面粗糙程度:
B类
结构基本周期(秒):
T1=0.73
体形变化分段数:
MPART=1
各段最高层号:
NSTi=5
各段体形系数:
USi=1.30
地震信息............................................
振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联)CQC
计算振型数:
NMODE=15
地震烈度:
NAF=7.00
场地类别:
KD=3
设计地震分组:
一组
特征周期TG=0.45
多遇地震影响系数最大值Rmax1=0.08
罕遇地震影响系数最大值Rmax2=0.50
框架的抗震等级:
NF=2
剪力墙的抗震等级:
NW=3
活荷质量折减系数:
RMC=0.50
周期折减系数:
TC=0.70
结构的阻尼比(%):
DAMP=5.00
是否考虑偶然偏心:
是
是否考虑双向地震扭转效应:
是
斜交抗侧力构件方向的附加地震数=0
活荷载信息..........................................
考虑活荷不利布置的层数从第1到5层
柱、墙活荷载是否折减折算
传到基础的活荷载是否折减折算
------------柱,墙,基础活荷载折减系数-------------
计算截面以上的层数---------------折减系数
11.00
2---30.85
4---50.70
6---80.65
9---200.60
>200.55
调整信息........................................
中梁刚度增大系数:
BK=2.00
梁端弯矩调幅系数:
BT=0.85
梁设计弯矩增大系数:
BM=1.00
连梁刚度折减系数:
BLZ=0.70
梁扭矩折减系数:
TB=0.40
全楼地震力放大系数:
RSF=1.00
0.2Qo调整起始层号:
KQ1=0
0.2Qo调整终止层号:
KQ2=0
顶塔楼内力放大起算层号:
NTL=0
顶塔楼内力放大:
RTL=1.00
九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91=1.15
是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525=1
是否调整与框支柱相连的梁内力IREGU_KZZB=0
剪力墙加强区起算层号LEV_JLQJQ=1
强制指定的薄弱层个数NWEAK=0
配筋信息........................................
梁主筋强度(N/mm2):
IB=300
柱主筋强度(N/mm2):
IC=300
墙主筋强度(N/mm2):
IW=210
梁箍筋强度(N/mm2):
JB=210
柱箍筋强度(N/mm2):
JC=210
墙分布筋强度(N/mm2):
JWH=210
梁箍筋最大间距(mm):
SB=100.00
柱箍筋最大间距(mm):
SC=100.00
墙水平分布筋最大间距(mm):
SWH=200.00
墙竖向筋分布最小配筋率(%):
RWV=0.30
设计信息........................................
结构重要性系数:
RWO=1.00
柱计算长度计算原则:
有侧移
梁柱重叠部分简化:
不作为刚域
是否考虑P-Delt效应:
是
柱配筋计算原则:
按单偏压计算
钢构件截面净毛面积比:
RN=0.85
梁保护层厚度(mm):
BCB=30.00
柱保护层厚度(mm):
ACA=30.00
是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数:
是
荷载组合信息........................................
恒载分项系数:
CDEAD=1.20
活载分项系数:
CLIVE=1.40
风荷载分项系数:
CWIND=1.40
水平地震力分项系数:
CEA_H=1.30
竖向地震力分项系数:
CEA_V=0.50
特殊荷载分项系数:
CSPY=0.00
活荷载的组合系数:
CD_L=0.70
风荷载的组合系数:
CD_W=0.60
活荷载的重力荷载代表值系数:
CEA_L=0.50
剪力墙底部加强区信息.................................
剪力墙底部加强区层数IWF=2
剪力墙底部加强区高度(m)Z_STRENGTHEN=8.00
*********************************************************
*各层的质量、质心坐标信息*
*********************************************************
层号塔号质心X质心Y质心Z恒载质量活载质量
(m)(m)(t)(t)
5152.16430.80117.9001150.427.2
4152.14630.84914.6001121.0109.4
3152.14630.84911.3001121.0109.4
2152.14630.8328.000474.20.0
1152.14630.8494.7001167.1109.4
活载产生的总质量(t):
355.488
恒载产生的总质量(t):
5033.634
结构的总质量(t):
5389.122
恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载
结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量
活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果(1t=1000kg)
*********************************************************
*各层构件数量、构件材料和层高*
*********************************************************
层号塔号梁数柱数墙数层高累计高度
(混凝土)(混凝土)(混凝土)(m)(m)
11245(25)40(25)0(25)4.7004.700
21245(25)40(25)0(25)3.3008.000
31245(25)40(25)0(25)3.30011.300
41245(25)40(25)0(25)3.30014.600
51245(25)40(25)0(25)3.30017.900
*********************************************************
*风荷载信息*
*********************************************************
层号塔号风荷载X剪力X倾覆弯矩X风荷载Y剪力Y倾覆弯矩Y
5152.2052.2172.3171.47171.5565.9
4146.6898.9498.6153.33324.81637.7
3141.13140.0960.6135.09459.93155.3
2137.16177.21545.3122.06581.95075.8
1148.88226.12607.7160.58742.58565.7
===========================================================================
各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息
FloorNo:
层号
TowerNo:
塔号
Xstif,Ystif:
刚心的X,Y坐标值
Alf:
层刚性主轴的方向
Xmass,Ymass:
质心的X,Y坐标值
Gmass:
总质量
Eex,Eey:
X,Y方向的偏心率
Ratx,Raty:
X,Y方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值
Ratx1,Raty1:
X,Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值
或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者
RJX,RJY,RJZ:
结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度
==============
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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