大同市城区某学校教学楼框架结构设计.docx
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大同市城区某学校教学楼框架结构设计
大同市城区某学校教学楼框架结构设计
第一篇建筑设计部分
第一章建筑平面设计
本工程为大同某城区教学楼,建筑高度为18.9m,属于多层教学建筑。
故本建筑主要教室组成。
根据规范要求:
六层及六层以上办公建筑应设电梯。
本工程主体为五层,故在建筑中部不设电梯。
由于规范要求教室门洞口宽度不应小于1m,高度不应小于2m,故室内实木门选用洞口面积为1.1m×2.1m的带亮子实木门。
1~5层设教室。
且在每层设楼梯两部,男女卫生间各两间。
建筑平面布置详见建筑平面图。
第二章工程做法
第一节屋面做法(不上人屋面)
自上而下依次为:
25厚细石混凝土保护层
三毡四油上铺小石子防水层
20厚1:
3水泥砂浆找平层
100厚聚苯保温板
1:
6水泥焦渣找坡
钢筋混凝土屋面板
板底20厚粉刷抹灰
第二节楼地面做法
1.走道、房间楼面(铺地砖楼面)
自上而下依次为:
10厚铺地砖面层
20厚1:
4水泥砂浆结合层
20厚1:
3水泥砂浆找平层
钢筋混凝土楼板
板底20厚粉刷抹灰
2.卫生间楼面
自上而下依次为:
防滑地砖面层
30厚1:
4水泥砂浆结合层
60厚C20细石混凝土找坡
聚胺脂防水涂层
1:
3水泥砂浆找平层
钢筋混凝土楼板
板底20厚粉刷抹灰
3.楼梯间楼面
自上而下依次为:
石材面层
30厚1:
4水泥砂浆结合层
20厚1:
3水泥砂浆找平层
钢筋混凝土楼板
板底20厚粉刷抹灰
4.地面做法
自上而下依次为:
20mm厚1:
2.5水泥砂浆
水泥浆一道(内掺建筑胶)
60mm厚C15混凝土垫层
素土夯实
第三节墙身做法
1.外墙面
自外而内依次为
无机建筑涂料
6mm厚1:
2.5水泥砂浆抹平
12mm厚1:
3水泥砂浆打底、扫毛或划出纹道
2.内墙面
(1)卫生间
自外而内依次为
5mm厚釉面砖
8mm厚1:
0.1:
2.5水泥砂浆抹平扫毛
8mm厚1:
0.5:
4水泥砂浆打底扫毛
加气混凝土界面处理剂一道
(2)房间、走道、楼梯间
自外而内依次为
乳胶漆两遍
刷底漆一遍
清刮腻子一遍
5厚1:
2水泥砂浆
15厚1:
3水泥砂浆
加气混凝土界面处理剂一道
(3)女儿墙
女儿墙采用240mm厚900mm高砖墙,墙面粉刷20mm厚1:
3水泥砂浆,然后涂料
第四节门窗做法
采用铝合金窗户,外部门采用铝合金门,其他门均采用实木门
第二篇结构设计部分
第一章结构平面布置及结构计算简图的确定
第一节结构平面布置及结构承重方案的选择
一、结构平面布置
本工程采用柱距为4.8m的等跨柱网,边跨为6m,中间跨为3m,各层层高由建筑层高确定,其中底层结构层高从基础顶面算起,取室内外高差为0.45m,并取室外地面到基础顶面的距离为0.5m,故各层的结构层高分别为:
底层4.0m、二~五层3.5m。
柱网布置图如图1所示
图1柱网布置图
二、框架结构承重方案的选择:
1.本方案中竖向荷载的传力途径:
楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁,再由主梁传至框架柱,并由框架柱传递给基础,最后传至地基。
2.因房屋横向较短,柱数量少,故本框架的承重方案采用横向框架承重方案,这可增加框架的横向侧移刚度,同时也有利于房屋室内的采光通风。
第二节确定梁柱截面尺寸及结构计算简图
本结构采用C30混凝土,纵向受力钢筋采用HRB335级,箍筋采用HPB235级
一、梁截面尺寸的确定
(一)主梁截面高度一般按梁跨度的1/8~1/12估算,截面宽度可取梁高的1/2~1/3故:
1.纵梁:
h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)×4800mm=400~600mm
取h=600mm,b=300mm
2.横梁h=(1/8~1/12)l=(1/8~1/12)×6000mm=500~750mm
取h=600mm,b=300mm
(二)次梁截面按次梁跨度的1/12~1/18估算
取h=450mm,b=250mm
二、柱截面尺寸的确定
框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制确定,可按下列公式估算:
(一)柱截面面积:
Ac≥Nc/(Un×fc)
式中:
Un---轴压比限值
fc---砼轴心抗压强度设计值
Nc---柱轴力设计值
(二)柱轴力设计值:
Nc=1.25CβN
式中:
N---竖向荷载作用下柱轴力标准值(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、八度抗震:
β=1.10
C---系数:
中柱C=1、边柱C=1.1、角柱C=1.2
(三)竖向荷载作用下柱轴力标准值:
N=nAq
式中:
n---柱承受楼层数
A---柱子从属面积
q---竖向荷载标准值(包含活载)
对于框架结构:
取q=10~12KN/㎡(轻质砖)
取q=12~14KN/㎡(机制砖)
(四)查《建筑抗震设计规范》可确定本工程框架结构的抗震等级为二级,框架柱的轴压比限值为0.8
1.对于底层中柱
A=5×4.8=24m2
N=5×24×12=1440KN
Nc=1.25×1.0×1.05×1440=1890KN
Ac≥1890/(0.8×14.3)=165209.79mm2
2.对于底层边柱
A=0.5×4.8×5=12m2
N=5×12×12=720KN
Nc=1.25×1.1×1.05×720=1039.5
Ac≥1039.5/(0.8×14.3)=90865.38mm2
3.对于底层角柱
A=0.5×5×0.5×4.8=6m2
N=5×6×12=360KN
Nc=1.25×1.2×1.05×360=567KN
Ac≥567/(0.8×14.3)=49562.94mm2
4.根据上述结果,综合考虑,取框架柱的截面尺寸为:
1~6层450mm×450mm
三、计算简图的确定
根据地质资料,取室内外高差为450mm,取基础顶面离室外地面为500mm,由此求得底层层高为4.95m。
取框架柱的形心线为柱轴线取板顶作为梁轴线,得结构计算简图如图2所示
图2结构计算简图
第二章荷载计算
第一节恒载计算
一、不上人屋面永久荷载标准值
25厚细石混凝土保护层0.025×22=0.55KN/m2
三毡四油上铺小石子防水层0.4KN/m2
20厚1:
3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2
100厚聚苯保温板0.1×4=0.4KN/m2
1:
6水泥焦渣找坡0.08×15=1.2KN/m2
钢筋混凝土屋面板0.12×25=3.0KN/m2
板底20厚粉刷抹灰0.02×17=0.34KN/m2
小计6.29KN/m2
二、走道、房间楼面永久荷载标准值
10厚铺地砖面层0.01×20=0.2KN/m2
20厚1:
4水泥砂浆结合层0.02×20=0.4KN/m2
20厚1:
3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2
钢筋混凝土楼板0.12×25=3.0KN/m2
板底20厚粉刷抹灰0.02×17=0.34KN/m2
小计4.34KN/m2
三、卫生间楼面永久荷载标准值
防滑地砖面层0.01×20=0.2KN/m2
30厚1:
4水泥砂浆结合层0.03×20=0.6KN/m2
60厚C20细石混凝土找坡0.06×25=1.5KN/m2
聚胺脂防水涂层0.002×12=0.024KN/m2
1:
3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2
钢筋混凝土楼板0.12×25=3.0KN/m2
板底20厚粉刷抹灰0.02×17=0.34KN/m2
小计6.064KN/m2
四、楼梯间楼面永久荷载标准值
石材面层0.02×28=0.56KN/m2
1:
4水泥砂浆结合层0.03×20=0.6KN/m2
1:
3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2
钢筋混凝土楼板0.12×25=3.0KN/m2
板底20厚粉刷抹灰0.02×17=0.34KN/m2
小计4.9KN/m2
第二节活载计算
不上人屋面均布活荷载0.5KN/m2
房间楼面均布活荷载2.0KN/m2
卫生间楼面均布活荷载2.0KN/m2
走廊、楼梯间楼面均布活荷载2.5KN/m2
屋面雪荷载标准值0.3KN/m2
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,按抗震规范,在计算重力荷载代表值时计算雪荷载,不计屋面活荷载。
第三节墙体重力荷载标准值的计算
一、外墙5.5×0.3=1.65KN/m2
二、内墙5.5×0.2=1.1KN/m2
三、女儿墙0.9×0.24×18+(0.9×2+0.24)×0.02×17=4.582KN/m2
四、墙面抹灰
1.外墙面0.018×17=0.306KN/m2
2.内墙面0.020×17=0.34KN/m2
3.卫生间墙面0.021×17=0.357KN/m2
第四节门窗重力荷载标准值的计算
一、铝合金门、窗0.45KN/m2
二、实木门0.45KN/m2
第五节各层重力荷载代表值的计算
一、柱
各层柱的重力荷载代表值见下表
表一各层柱重力荷载代表值
层次
计算高度/mm
b/mm
h/mm
V/m3
重量/KN
抹灰重/KN
数量/根
总重/KN
1
4950
450
450
1.04
54.54
4.56
24
1418.42
2
3500
450
450
1.52
38.03
3.18
24
988.92
3
3500
450
450
1.52
38.03
3.18
24
988.92
4
3500
450
450
1.52
38.03
3.18
24
988.92
5
3500
450
450
1.52
38.03
3.18
24
988.92
二、梁
梁的编号如图三所示
各层梁的重力荷载代表值的计算见表二
图三梁编号图示
表二各层梁重力荷载代表值
层次
类别
净长/mm
h/mm
b/mm
V/m³
重量/KN
抹灰重/KN
数量/根
总重/KN
合计
/KN
1
ZL-1
4025
600
300
1.37
34.25
2.53
8
294.23
1744.17
ZL-2
4150
600
300
1.39
34.86
2.58
12
449.20
HL-1
4225
600
300
1.02
25.47
1.88
12
328.26
HL-2
4350
600
300
1.04
26.08
1.93
6
168.06
CL-1
4350
450
250
0.83
20.67
1.65
4
89.28
CL-2
4550
450
250
0.62
15.61
1.25
15
252.82
CL-3
4500
450
250
0.84
21.09
1.68
6
136.66
CL-4
3050
450
250
0.34
8.58
0.68
2
18.53
CL-5
2350
450
250
0.26
6.61
0.53
1
7.14
2
ZL-1
4025
600
300
1.37
34.25
2.53
8
294.23
1744.17
ZL-2
4150
600
300
1.39
34.86
2.58
12
449.20
HL-1
4225
600
300
1.02
25.47
1.88
12
328.26
HL-2
5350
600
300
1.04
26.08
1.93
6
168.06
CL-1
4350
450
250
0.83
20.67
1.65
4
89.28
CL-2
5550
450
250
0.62
15.61
1.25
15
252.82
CL-3
4500
450
250
0.84
21.09
1.68
6
136.66
CL-4
3050
450
250
0.34
8.58
0.68
2
18.53
CL-5
2350
450
250
0.26
6.61
0.53
1
7.14
3
ZL-1
5175
600
300
1.40
34.98
2.59
8
300.51
1769.30
ZL-2
5250
600
300
1.41
35.34
2.61
12
455.48
HL-1
5375
600
300
1.05
26.20
1.94
12
337.68
HL-2
5450
600
300
1.06
26.57
1.96
6
171.20
CL-1
4350
450
250
0.83
20.67
1.65
4
89.28
CL-2
5550
450
250
0.62
15.61
1.25
15
252.82
CL-3
4500
450
250
0.84
21.09
1.68
6
136.66
CL-4
3050
450
250
0.34
8.58
0.68
2
18.53
CL-5
2350
450
250
0.26
6.61
0.53
1
7.14
4
ZL-1
5175
600
300
1.40
34.98
2.59
8
300.51
1769.30
ZL-2
5250
600
300
1.41
35.34
2.61
12
455.48
HL-1
5375
600
300
1.05
26.20
1.94
12
337.68
HL-2
5450
600
300
1.06
26.57
1.96
6
171.20
CL-1
4350
450
250
0.83
20.67
1.65
4
89.28
CL-2
5550
450
250
0.62
15.61
1.25
15
252.82
CL-3
5500
450
250
0.84
21.09
1.68
6
136.66
CL-4
3050
450
250
0.34
8.58
0.68
2
18.53
CL-5
2350
450
250
0.26
6.61
0.53
1
7.14
5
ZL-1
5325
600
300
1.43
35.71
2.64
8
306.79
ZL-2
5350
600
300
1.43
35.83
2.65
12
461.76
1794.43
HL-1
5525
600
300
1.08
26.93
1.99
12
347.11
HL-2
5550
600
300
1.08
27.06
2.00
6
174.34
CL-1
4350
450
250
0.83
20.67
1.65
4
89.28
CL-2
5550
450
250
0.62
15.61
1.25
15
252.82
CL-3
4500
450
250
0.84
21.09
1.68
6
136.66
CL-4
3050
450
250
0.34
8.58
0.68
2
18.53
CL-5
2350
450
250
0.26
6.61
0.53
1
7.14
三、墙体
(一)第一层
外墙
[7.025×3.25×4+5.025×3.25×2-2.1×1.8×4-3×2.1+(7.8-0.65)×3.25×4-2.1×1.8×5-3×2.1]×(1.65+0.306+0.34)+(7.15×3.25-2.1×1.8×2)×(1.65+0.306+0.357)+(7.15×3.25-1.1×2.1)×(4.32+0.306+0.4)=565.43KN
内墙
(5.025×3.25×2+5.35×3.25-3×2.1)×(1.1+0.34+0.34)+(5.025×3.25+7.15×3.25-1.1×2.1)×(1.1+0.34+0.357)+5.025×3.25×(4.32+0.357+0.4)+(7.15×3.25+5.025×3.25)×(4.32+0.4+0.34)+(7.8×3.25-2×1.1×2.1)×(1.1+0.357+0.357)+3.7×3.25×(1.1+0.357+0.357)=517.53KN
表三各层墙重力荷载代表值
层次
外墙/KN
内墙/KN
小计/KN
1
565.43
517.53
1082.96
2
682.97
1106.03
1789
3
696.99
1115.79
1812.78
4
696.99
1115.79
1812.78
5
712
1126.55
1838.55
女儿墙
404.13
四、门窗
各层门窗的重力荷载代表值的计算见表四
表四各层门窗重力荷载代表值
层次
门
窗
总重/KN
门宽/mm
门高/mm
数量
门重/KN
窗宽/mm
窗高/mm
数量
窗重/KN
1
3000
2400
3
9.72
2100
1800
11
18.71
34.95
1800
2100
2
3.40
1100
2100
3
3.12
2
1100
2100
18
18.71
2100
1800
19
32.32
51.03
3
1100
2100
18
18.71
2100
1800
19
32.32
51.03
4
1100
2100
18
18.71
2100
1800
19
32.32
51.03
5
1100
2100
18
18.71
2100
1800
19
32.32
51.03
五、楼板
各层楼板的重力荷载代表值的计算见下表
表五各层楼板重力荷载代表值
层次
建筑面积/㎡
梁面积/㎡
柱面积/㎡
卫生间/㎡
楼梯间/㎡
总重/KN
1
739.47
106.29
10.14
46.80
23.40
3102.46
2
739.47
106.29
10.14
46.80
23.40
3102.46
3
733.65
101.85
8.64
46.80
23.40
3102.98
4
733.65
101.85
8.64
46.80
23.40
3102.98
5
727.85
103.29
7.26
46.80
23.40
3077.55
六、恒载汇总
各层恒荷载汇总如下表
表六各层恒荷载总汇
层次
梁/KN
板/KN
小计/KN
柱/KN
墙/KN
门窗/KN
小计/KN
1
1559.22
3102.46
4661.68
1312.28
1149.77
34.95
2497.00
2
1559.22
3102.46
4661.68
988.92
1789.00
51.03
2828.95
3
1583.37
3102.98
4686.35
842.16
1812.78
51.03
2705.97
4
1583.37
3102.98
4686.35
842.16
1812.78
51.03
2705.97
5
1607.52
3077.55
4685.07
706.20
1838.55
51.03
2595.78
七、活荷载的计算
1、第一至四层:
(39×7.8×2-3.9×7.8-7.8×6)×2.0+3.9×7.8×2.5+6×7.8×2+2.4×39×2.5=1466.01KN
2、第五层:
(39×7.8×2-3.9×7.8-7.8×6×2)×0.35+3.9×7.8×2.5+6×7.8×2+2.4×39×2.5+7.8×6×7=900.79KN
八、各层重力荷载代表值
G1=4661.68+0.5×(2497.00+2828.95)+0.5×1466.01=8057.66KN
G2=4661.68+0.5×(2828.95+2705.97)+0.5×1466.01=8162.15KN
G3=4686.35+0.5×(2705.97+2705.97)+0.5×1466.01=8125.33KN
G4=4686.35+0.5×(2705.97+2595.78)+0.5×1466.01=8070.23KN
G5=4685.07+0.5×(2595.78+2595.78)+0.5×1466.01=8013.85KN
第三章框架侧移刚度的计算
第一节框架横梁线刚度的计算
框架横梁线刚度的计算
边跨框架:
i=1.5EcIo/Lo=1.5×3.0×104/12×300×600³/6000=5.15×1010N·mm
中跨框架:
i=2EcIo/Lo=2×3.0×104/12×300×600³/3000=13.73×1010N·mm
第二节框架柱线刚度的计算
框架柱的线刚度计算
框架柱线刚度计算见下表:
表七框架柱线刚度计算
层次
hc(mm)
Ec(N/mm2)
b×h
(mm×mm)
Ic
(mm4)
EcIc/hc
(N·mm)
1
4950
3.0×104
450×450
3.42×109
1.68×1010
2
3500
3.0×104
450×450
3.42×109
2.85×1010
3
3500
3.0×104
450×450
3.42×109
2.85×1010
4
3500
3.0×104
450×450
3.42×109
2.85×1010
5
3500
3.0×104
450×450
3.42×109
2.85×1010
第三节各层框架横向侧移刚度的计算
各层框架横向侧移刚度计算如下表:
表八各层框架横向侧移刚度计算
层次
类别
K
αc
D(KN/m)
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