乡镇甲级卫生所规划设计报告.docx
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乡镇甲级卫生所规划设计报告
乡镇甲级卫生所规划设计报告
一、工程概况
本工程为某甲级卫生院的四层现浇钢筋混凝土框架结构。
本建筑的主要功能有:
办公室,接待室,经营部,食堂,宿舍等。
1.1基本资料
1.工程所在地:
**
2.建筑高度:
16
建筑面积:
1821.7m2
建筑层数:
4层
3.建筑耐久等级:
二级
建筑耐火等级:
二级
4.抗震设防烈度:
7度
设计地震分组:
第一组
框架抗震等级:
二级
5.场地类别:
Ⅱ类
6.基本风压:
0.75kN/m2
基本雪压:
0kN/m2
活荷载:
上人屋面均布活荷载标准值2kN/m2
7.地质资料:
地基为粘土,地基承载力为18T/m2
1.2主体做法
屋面做法:
屋面做法选用SJ.AII屋A11211b120(屋1)
SJ.AIIA21211b120(屋2)
楼面做法:
办公室面用1:
2.5水泥砂浆20厚,坐彻抛光地砖,纯水泥浆扫缝。
宿舍用1:
3水泥砂浆20厚,坐砌防滑砖,纯水泥浆扫缝。
卫生间用1:
3水泥砂浆找平兼找坡,再涂1.5厚聚氨脂防水涂膜。
墙身做法:
墙身为粉煤灰轻渣空心砌块,尺寸为390mm×240mm×190mm。
内墙为240mm厚,粉刷混合砂浆底。
外墙为300mm厚,粉刷混合砂浆底。
墙身防潮层用20mm厚1:
25水泥砂浆加5%防水剂。
隔墙采用双面抹灰条隔板,每面抹灰厚16-24mm,龙骨在内。
楼梯做法:
梯面粉刷:
1:
2水泥砂浆20厚,纯水泥浆贴花岗岩,褐色,纯水泥浆扫缝。
楼板底粉刷
1:
0.3:
4水泥石灰砂浆打底,10厚纸筋石灰浆抹面,5厚扫白色乳胶漆。
不锈钢扶手。
1.3设计依据
结构设计所依据的主要规范及规程
1.**市甲级卫生院四层框架毕业设计任务书
2.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
3.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
4.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
5.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)
6.设计资料集
7.建筑制图统一标准
8.钢筋混凝土结构设计手册
9.结构构件标图集
10.有关教材及参考书
二、建筑设计
室内外高差为0.3m,建筑设计底层层高3.9m,二-四层层高3.6m,室外地面至基础顶面拟定为0.2m,所以底层柱高3.9+0.3+0.2=4.4m,其他层柱高3.6m。
标准层平面布置见下图:
图2.1标准层建筑平面布置图
2.1结构计算简图
选择其中5号轴线那榀框架进行手算,结构的计算简图如下
图2.2手算框架计算简图
2.2梁柱截面尺寸确定
2.2.1框架梁尺寸初步确定
梁截面尺寸初步拟定的原则:
主梁设计:
h=(1/15~1/10)l0,b=(1/3~1/2)h
次梁设计:
h=(1/18~1/12)l0,b=(1/3~1/2)h
为计算和施工方便,主梁采用统一尺寸。
其中最大跨度为8.1m,故主梁高度选750mm,梁宽选300。
梁截面尺寸选定见下表:
项目
高度h(mm)
宽度b(mm)
主梁
750
300
次梁
600
200
2.2.2框架柱尺寸初步确定
框架柱采用C25混凝土,fc=11.9N/mm2
框架抗震等级为法国二级,μ=0.8
中柱:
取N=1.2Nc
多层结构的重量按每平米16kN计算,二级抗震
Ac=1.2×1.25×16×1000×3.4×(3.15+4.05)/(11.9×0.8)
=246857mm2
选用方柱则
为保证后面通过各项验算,取bc=600mm
2.3材料强度等级
混凝土:
均采用C25级。
钢筋:
梁、柱受力钢筋采用HRB400钢筋,板受力钢筋采用HPB235钢筋,基础受力钢筋采用HRB335钢筋,构造钢筋及箍筋采用HPB235钢筋。
三、荷载计算
按受力特点,混凝土楼盖中的周边支撑板可分为单向板和双向板,
为单向板,单向板荷载沿短边传递;
为双向板。
在本设计中,楼板全部为双向板。
楼面荷载可以近似认为是沿斜向塑性铰线45度传播,沿短跨方向的支撑梁承受板面传来的三角形分布荷载;沿长跨方向的支撑梁承受板面传来的梯形分布荷载。
在计算中我们把将梯形分布荷载及三角形分布荷载按照梁端弯矩等效的原则等效为均布荷载。
三角形换成等效均布荷载的计算公式:
(公式3.1)
梯形换成等效均布荷载的计算公式:
(公式3.2)
(公式3.3)
(l1、l2分别为短跨与长跨的计算跨度,g’为分布荷载在跨中的取值)
3.1恒载、活载计算
3.1.1屋面荷载标准值
1)恒载
结构层自重:
0.12×25=3kN/m2
屋面工程做法选用SJ.AIIA11211b120(屋1)
SJ.AIIA21211b120(屋2)
荷载标准值为:
1.6kN/m2.
梁自重为:
0.3×0.75×25=5.63kN/m
梁侧粉刷:
24.6×(0.75-0.12)×0.015×20=0.38kN/m
2)活载
作用在屋面框架梁上的活载线荷载标准值为:
q=2kN/m2
3.1.2楼面荷载标准值
1)恒载
结构层自重:
0.12×25=3kN/m2
工程做法统一按办公室地面采用:
水泥砂浆20厚,坐彻抛光地砖,纯水泥浆扫缝。
自重为:
0.02×20+0.6=1.0kN/m2
天花板:
0.01×20=0.2kN/m2
2)活载
作用在屋面框架梁上的活载线荷载标准值为:
q=2kN/m2
3.1.3屋面框架节点集中荷载
由于手算一樞框架的时候,只考虑了一个方向力的传递,该方向上紧身荷载的传递可以通过后面的计算得出。
但是由另一个方向上梁传来的荷载无法在手算中表现出,现将其简化为柱上的节点集中荷载,以计算另一个方向上传来的竖向荷载对柱的轴力的影响。
计算节点集中荷载的原则是:
另一个方向上的梁按简支计算,即梁上的荷载一半传递给柱,均布荷载乘以柱的从属面积减去在手算中已经包含的从属面积。
3.1.4框架的加载图示
通过节点集中荷载的计算和将面荷载转化为梁上的线荷载,得到框架的加载图示如下:
图3.1恒荷载加载图
图3.1活荷载加载图
3.2风荷载计算
已知基本风压ωO=0.75kN/m2,地面粗糙度属C类,按荷载规范:
(公式3.5)
风载体形系数μs:
迎风面为0.8,背风面为-0.5,所以μs=1.3。
因结构高度H=16.4m<30m(从室外地面算起),取风振系数βZ=1.0。
计算过程下所示:
层次
βZ
μS
μZ
ωO(kN/m2)
面积A(m2)
Pi(kN)
4
1
1.3
0.74
0.7215
10.54
7.61
3
1
1.3
0.74
0.7215
12.24
8.83
2
1
1.3
0.74
0.7215
12.24
8.83
1
1
1.3
0.74
0.7215
13.60
9.81
表3.1风荷载计算表
图3.3风荷载加载图
3.3地震作用计算
3.3.1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算
由于只手算一樞框架,计算重力荷载代表值的时候也只计算该樞框架范围内的。
1)集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G4:
50%雪载:
0kN
屋面恒载:
4.6×(3.4×25.4-1.09×0.85)=393.0kN
梁重:
{0.3×0.7×[(25.5-0.6×6)+(3.4-0.6)]}×25=545.7kN
女儿墙:
(0.1×1+1.3×0.1)×(2.26+1.39)×25=12.8kN
柱重:
5×0.5×(3.6-0.12)×0.36×25=78.3kN
墙重:
0.5(3.6-0.12)×[0.24×(25.5-0.6×6)+0.24×0.8×(3.4-0.6)×3]=95.6kN
G4=1041.2kN
2)集中于三层处的质点重力荷载代表值G3:
50%活载:
0.5×2.0×(3.4×25.4-1.09×0.85)=85.4kN
屋面恒载:
4.2×(3.4×25.4-1.09×0.85)=358.8kN
梁重:
{0.3×0.7×[(25.5-0.6×6)+(3.4-0.6)]}×25=545.7kN
柱重:
78.3×2=156.6kN
墙重:
0.5(3.6-0.12)×[0.24×(25.5-0.6×6)+0.24×0.8×(3.4-0.6)×3]=95.6kN
栏杆重
(0.1×0.1+1.1×0.1)×(2.26+1.39)×25=11.9kN
G4=1351.4kN
3)集中于二层处的质点重力荷载代表值G2:
50%活载:
0.5×2.0×(3.4×25.4-1.09×0.85)=85.4kN
屋面恒载:
4.2×(3.4×25.4-1.09×0.85)=358.8kN
梁重:
{0.3×0.7×[(25.5-0.6×6)+(3.4-0.6)]}×25=545.7kN
柱重:
78.3×2=156.6kN
墙重:
95.6+8×0.5×(3.6-0.12)×[0.24×(25.5-3.6)+0.24×0.8×(3.4-0.6)×3.5+0.24×(3.4-0.6)×2.5]=218.3kN
栏杆重
(0.1×0.1+1.1×0.1)×(2.26+1.39)×25=11.9kN
G4=1378.5kN
4)集中于一层处的质点重力荷载代表值G1:
50%活载:
0.5×2.0×(3.4×25.4-1.09×0.85)=85.4kN
屋面恒载:
4.2×(3.4×25.4-1.09×0.85)=358.8kN
梁重:
{0.3×0.7×[(25.5-0.6×6)+(3.4-0.6)]}×25=545.7kN
柱重:
78.3×2=156.6kN
墙重:
122.7+8×0.5×(3.6-0.12)×0.24×[(25.5-3.6-4.6)+0.8×(3.4-0.6)×5]=217.9kN
栏杆重
(0.1×0.1+1.1×0.1)×(2.26+1.39)×25=11.9kN
G1=1378.1kN
表3.2重力荷载代表值计算表
图3.4重力荷载代表值示意图
3.3.2刚度和自振周期计算
本设计为现浇楼盖,则
边框架梁:
I=1.5I0,EcI=1.5EcI0
中框架梁:
I=2.0I0,EcI=2.0EcI0
I0—框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。
将重力荷载代表值水平作用于各节点处,计算水平位移,并按公式
估算结构基本自振周期,在本设计中墙的数量较多,取
=0.6。
层号
剪力(kN)
D(kN/mm)
层间位
(mm)
4
1041.2
47.91
21.7
3
2392.6
47.91
49.9
2
3771.1
47.91
78.7
1
5149.2
51.08
100.8
表3.3结构在重力荷载代表值横向作用下的位移计算表
总位移
=21.7+49.9+78.7+100.8=251.1mm
结构的基本自振周期
=0.34s
3.3.3地震作用计算
本工程设防烈度7度、Ⅱ类场地土,设计地震分组为第一组,查《建筑抗震设计规范》特征周期Tg=0.35s,αmax=0.08。
因为0.1 α1=αmax=0.08 结构等效总重力荷载Geq=0.85GL=0.85×5149.2=4376.8kN T1<1.4Tg=1.4×0.35=0.49s,故不需考虑框架顶部附加集中力作用。 框架横向水平地震作用标准值为: 结构底部: FEK=α1Geq=0.08×4376.8=350.1kN 下面计算地震作用下各层的剪力标准值 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表(表3.5) 层号 Hi(m) Gi(kN) GiHi Fi=GiHi/∑GiHi 楼层剪力Vi(kN) 4 15.2 1041.2 15826.2 115.0 115.0 3 11.6 1351.4 15405.9 113.4 228.4 2 8.0 1378.5 10752.3 307.5 307.5 1 4.4 1378.1 6063.6 350.1 350.1 表3.4各层地震作用力及各层剪力的计算表 图3.5地震作用加载图示 横向水平地震作用下的位移验算(表3.6) 层 Vi(kN) ∑D(kN/mm) Δui(mm) hi(m) Qc=Δui/hi [θ] 4 115.0 47.91 2.40 3.6 1/1500 1/550 3 228.4 47.91 4.77 3.6 1/755 1/550 2 307.5 47.91 6.42 3.6 1/561 1/550 1 350.1 51.08 6.85 4.4 1/642 1/550 表3.5层间位移角验算表 层间位移角满足规范要求。 四、内力计算 4.1恒载作用下的框架内力 4.1.1弯矩分配系数 下表为按梁柱的相对线刚度确定力矩分配系数 层号 节点号 分配系数 左梁 上柱 下柱 右梁 4 1 0.466 0.554 2 0.400 0.323 0.277 3 0.185 0.215 0.600 4 0.559 0.199 0.247 5 0.554 0.466 2、3 1 0.308 0.308 0.383 2 0.303 0.244 0.244 0.210 3 0.152 0.177 0.177 0.494 4 0.461 0.166 0.166 0.206 5 0.383 0.308 0.308 1 1 0.313 0.298 0.389 2 0.306 0.247 0.235 0.212 3 0.153 0.179 0.170 0.498 4 0.466 0.167 0.159 0.207 5 0.389 0.313 0.298 表4.1力矩分配系数计算表 4.1.2横梁固端弯矩 在进行计算以前,先将节点编号如下: 图4.1框架节点编号 1)屋顶横梁: kN·m kN·m kN·m kN·m 2)一~三层横梁: kN·m kN·m kN·m kN·m kN·m kN·m 4.1.3内力计算 采用分层法计算内力: 表4.2分层法恒载顶层计算表 表4.3分层法恒载顶层计算表 表4.4分层法恒载底层计算表 将各层分层法得到的弯矩图叠加,可得整个框架结构在恒载作用下的弯矩图。 叠加后框架结构各节点弯矩并不一定达到平衡,可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正。 调整后弯矩图: 图4.2恒载作用下弯矩图(kN·m) 在计算出梁端和柱端的弯矩后,再根据荷载的布置,按梁的平衡计算梁端剪力、梁跨中弯矩和柱的轴力。 表4.5恒载作用下梁端剪力、柱轴力、梁跨中弯矩计算表 4.2活荷载作用下的框架内力 4.2.1横梁固端弯矩 四层横梁的端弯矩(其它层与四层横梁相同) kN·m kN·m kN·m kN·m kN·m kN·m 4.2.2内力计算 按照与恒载相同的计算方法可算得活荷载作用下框架的弯矩图: 图4.3活载作用下弯矩图(kN·m) 在计算出梁端和柱端的弯矩后,再根据荷载的布置,按梁的平衡计算梁端剪力、梁跨中弯矩和柱的轴力。 表4.6活载作用下梁端剪力、柱轴力、梁跨中弯矩计算表 4.3风荷载作用下的内力计算 风荷载作用下的反弯点高度按均布水平力考虑。 先计算风荷载作用下反弯点位置: 表4.7风荷载作用下柱的反弯点高度表 风荷载作用下柱端弯矩的计算 层号 柱号 h(m) V(kN) ΣD(kN/mm) Di Vi y M下(kN) M上(kN) 4 1,5 3.6 7.61 47.91 5.67 0.9 0.2 -0.74 -2.5 2 9.41 1.49 0.35 -1.88 -3.48 3 13.3 2.11 0.4 -2.8 -4.8 4 13.9 2.2 0.4 -2.96 -4.96 3 1,5 3.6 16.44 47.91 5.67 1.95 0.4 -2.46 -4.56 2 9.41 3.23 0.4 -4.56 -7.07 3 13.3 4.56 0.5 -7.38 -9.04 4 13.9 4.76 0.5 -7.71 -9.43 2 1,5 3.6 25.27 47.91 5.67 2.99 0.5 -5.1 -5.66 2 9.41 4.96 0.5 -8.04 -9.82 3 13.3 7.02 0.5 -11.85 -13.42 4 13.9 7.31 0.5 -12.47 -13.85 1 1,5 4.4 35.08 51.08 8.37 5.75 0.7 -17.71 -7.59 2 10.1 6.92 0.7 -19.79 -10.66 3 12 8.23 0.6 -20.64 -15.57 4 12.3 8.43 0.6 -20.92 -16.17 表4.8风荷载作用下柱的剪力及弯矩计算表 风荷载作用下梁端弯矩和剪力、距中弯矩的计算。 层号 柱号 M下(kN.m) M上(kN.m) α 梁端弯矩(kN.m) 剪力(kN) 柱轴力(kN) 跨中弯矩(kN.m) 左 右 y2 y3 4 1 -0.74 -2.5 0 2.5 -0.7 -0.71 0.27 2 -1.88 -3.48 1.29 1.96 1.52 -0.71 -0.3 0.37 0.14 3 -2.8 -4.8 0.35 1.24 3.56 -0.34 -2.5 -2.16 0.07 4 -2.96 -4.96 2.25 3.43 1.53 -2.5 -0.6 1.87 -0.49 5 -0.74 -2.5 2.5 -0.63 0.63 3 1 -2.46 -4.56 0 5.3 -1.6 -2.35 0.13 2 -4.65 -7.07 1.29 5.04 3.91 -1.64 -0.9 1.15 0.42 3 -7.38 -9.04 0.35 3.07 8.77 -0.86 -6.2 -7.49 0.1 4 -7.71 -9.43 2.25 8.57 3.82 -6.19 -1.5 6.61 -0.74 5 -2.46 -4.56 5.3 -1.45 2.08 2 1 -5.1 -5.66 0 8.12 -2.6 -2.58 -0.02 2 -8.04 -9.82 1.29 8.15 6.32 -2.58 -1.5 2.28 0.47 3 -11.85 -13.4 0.35 5.39 15.4 -1.45 -11 -16.9 0.25 4 -12.47 -13.9 2.25 14.9 6.64 -10.8 -2.4 15.1 -1.48 5 -5.1 -5.66 8.12 -2.43 4.42 1 1 -17.71 -7.59 0 12.7 3.69 -3.69 1.08 2 -19.79 -10.7 1.29 12.7 8.17 3.69 -1.9 -4.08 0.54 3 -20.64 -15.6 0.35 8.17 20.3 -1.89 -14 -29.3 0.26 4 -20.92 -16.2 2.25 20.3 8.81 -14.3 -3.4 25.99 -1.94 5 -17.71 -7.59 8.81 -3.41 3.41 表4.9风荷载作用下梁端弯矩剪力、跨中弯矩计算 4.4地震载作用下的内力计算 地震荷载作用下的反弯点高度按风荷载作用下的取用。 先进行地震荷载作用下的柱的剪力,端弯矩和轴力的计算。 计算过程见下表 层号 柱号 h(m) V(kN) ΣD(kN/mm) Di Vi y M下(kN) M上(kN) 4 1,5 3.6 115.0 47.91 5.67 13.61 0.2 -11.12 -37.87 2 9.41 22.59 0.35 -28.46 -52.85 3 13.3 31.92 0.4 -42.41 -72.52 4 13.9 33.27 0.4 -44.79 -74.97 3 1,5 3.6 228.4 47.91 5.67 27.03 0.4 -34.06 -63.25 2 9.41 44.86 0.4 -64.60 -96.90 3 13.3 63.40 0.5 -102.72 -125.54 4 13.9 66.07 0.5 -107.04 -130.83 2 1,5 3.6 307.5 47.91 5.67 36.39 0.5 -62.10 -68.91 2 9.41 60.40 0.5 -97.84 -119.58 3 13.3 85.36 0.5 -144.13 -163.18 4 13.9 88.96 0.5 -151.80 -168.45 1 1,5 4.4 350.1 51.08 8.37 61.16 0.7 -188.38 -70.84 2 10.1 73.66 0.7 -210.67 -113.44 3 12 87.62 0.6 -219.74 -165.77 4 12.3 89.66 0.6 -222.51 -172.01 表4.10地震荷载作用下柱端弯矩计算 在算出柱端弯矩后,可计算梁端弯矩,剪力,跨中弯矩和柱的轴力 计算出程见下表。 层号 柱号 M下(kN.m) M上(kN.m)
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