(房地产管理)层框架住宅毕业设计结构计算书.pdf
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1、(房地产管理)(房地产管理)层框架住宅毕层框架住宅毕业设计结构计算书业设计结构计算书1.工程概况黑龙江省某市兴建六层商店住宅,建筑面积 4770 平方米左右,拟建房屋所在地震动参数,基本雪压,基本风压,地面粗糙度为 B 类。地质资料见表 1。表 1 地质资料土层深编号土质度(m)123人工填土粉质粘土粘土15101518.818.55324.20.930.820.350.401012190210e2.结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面设计,其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共 6 层,层高 1 层为 3.6m,26 层为
2、2.8m。填充墙采用陶粒空心砌块砌筑:外墙 400mm;内墙 200mm。窗户均采用铝合金窗,门采用钢门和木门。楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构,楼板厚度取 120mm,梁截面高度按跨度的估算,尺寸见表 2,砼强度采用。屋面采用彩钢板屋面。表 2 梁截面尺寸(mm)层次混凝土强度等级横梁纵梁次梁柱截面尺寸可根据式估算。因为抗震烈度为 7 度,总高度,查表可知该框架结构的抗震等级为二级,其轴压比限值;各层的重力荷载代表值近似取 12,由图 2.2 可知边柱及中柱的负载面积分别为和。由公式可得第一层柱截面面积为边柱中柱如取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为和。根据上述计算结果并综合考虑其它因
3、素,本设计框架柱截面尺寸取值均为,构造柱取。基础采用柱下独立基础,基础埋深标高-2.40m,承台高度取1100mm。框架结构计算简图如图 1 所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线;梁轴线取至板底,层柱高度即为层高,取 2.8m;底层柱高度从基础顶面取至一层板底,取 4.9m。图 1.框架结构计算简图3.重力荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(上人):20 厚水泥砂浆找平层150 厚水泥蛭石保温层100 厚钢筋混凝土板20 厚石灰砂浆合计 4.1115 层楼面:瓷砖地面(包括水泥粗砂打底)0.55120 厚钢筋混凝土板V 型轻钢龙骨吊顶或 20 厚水泥砂浆 0.34合计 3.393
4、.2 屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值 2.0楼面活荷载标准值 2.0屋面雪荷载标准值3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载;对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载了。具体计算过程从略,计算结果见表 3。表 3 梁、柱重力荷载标准值层构件次横梁纵梁纵梁1柱横梁纵梁纵梁续表 30.30.30.30.50.60.62525251.051.051.053.9384.7254.7253.04.82.1111612129.95362.88119.070.60.6251.059.4504.9663056.134288.760
5、.30.30.30.50.60.62525251.051.051.053.9384.7254.7255.43.02.814124397.71170.1052.92n注:1)表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数;纵梁纵梁纵梁纵梁柱横梁横梁次梁次梁次梁次梁0.30.30.30.30.60.30.30.30.30.30.30.60.60.60.60.60.50.50.40.40.40.425252525252525252525251.051.051.051.051.051.051.051.051.054.7254.7254.7254.7259.453.9383.9383.153.
6、153.04.82.12.82.85.43.03.23.55.23.41816126255.15362.88119.0779.38661746.3622228286467.83259.9180.6422.05131.0464.263588.571.053.151.053.15表示单位长度构件重力荷载;n 为构件数量2)梁长度取净长;柱高取层高。外墙为 400 厚陶粒空心砌块(5),外墙面贴瓷砖(0.5),内墙面为 20mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为:;内墙为 200 厚陶粒空心砌块,两侧均为 20mm厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为:1。木门单位面积重力荷载为;铝合金窗单位面积重力荷载取
7、;钢铁门单位面积重力荷载为。3.4 重力荷载代表值(见图 4)集中于各楼层标高处的重力荷载代表值,为计算单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。计算时,各可变荷载的组合按规定采用,屋面上的可变荷载均取雪荷载,具体过程略,计算简图见图 2。4.横向框架侧移刚度计算横梁线刚度计算过程见表 4;柱线刚度计算见表 5。表 4 横梁线刚度计算表类别ABBC层次表 5 柱线刚度计算表层次14900280036006000柱的侧移刚度 D 值按下式计算:。根据梁柱线刚度比的不同,柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼、电梯间柱等,计算结果分别见表 6、表 7、表 8。表
8、6 中框架柱侧移刚度 D 值左边柱(18 根)层次10.350.363119960.5190.421139101.260.5417845787518右中柱(18 根)中柱(18 根)40.20263表 7 边框架柱侧移刚度 D 值A-1,A-15,A-16,A-30D-1,D-15,D-16,D-30B-1,B-15,B-16,B-30层次0.59110.332680.145256780.2030.092162920.540.213377213187640.421139100.3540.3631199650.940.49161931683960.092162920.3380.145256780
9、.720.265469291366066将上述不同情况下同层框架侧移刚度相加,即得框架各层层间侧移刚度,见表 8。由表 8 可见,故该框架为横向规则框架。表 8 横向框架层间侧移刚度D 值层次1119464221684830316848304168483051684830616848305.5.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1 横向自振周期计算结构顶点的假想位移计算见表 9。表 9 结构顶点的假想位移计算层次64940.394940.3916848302.93088.58543216
10、880.286880.286880.286880.287058.8811820.6718700.9525581.2332461.5139520.39168483016848301684830168483011946427.02011.1015.18019.27033.08085.6578.6367.5352.3533.08结构基本自震周期,其中T的量纲为 m,取,则5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算本方案结构高度小于 40m,质量和刚度沿高度分布较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。因为是多质点结构,所以设防烈度按 7 度考虑,场地特征周期分区为二区,场地土为类,
11、查表得:特征周期 Tg=0.40s 水平地震影响系数最大值因为,所以不应考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用:表 10 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次654321Hi(m)18.916.113.310.57.74.9Gi(KN)4940.396880.286880.286880.286880.287058.88GiHi(KN)93373.37110772.5191507.7272242.9452978.1634588.510.270.2230.1850.1460.1070.07Fi(KN)1116.79922.386765.208603.984442.58289.54
12、Vi(KN)1116.792039.1762804.3843408.2783850.8584140.398各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图 3。(a)纵向水平地震作用分布(b)层间剪力分布图 3 纵向水平地震作用及层间剪力分布图5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下式计算和,各层的层间弹性位移角,计算结果如表 11。表 11 横向水平地震作用下的位移验算层次6543211116.792039.1762804.3843408.2783850.8584140.3981684830168483016848301684830168483
13、011946420.661.211.662.022.293.4711.3110.659.447.785.763.472800280028002800280049000.2360.4320.5930.7210.8180.708由表可见,最大层间弹性位移角发生在第2 层,其值0.8181/550,满足要求,其中是由弹性层间位移角限值查得。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以 4 轴线框架内力计算,其余框架计算从略。框架柱端剪力及弯矩按式;各柱反弯点高度比本例中底层柱需考虑修正值 y2,第二层柱需考虑修正值 y1和 y3,其余柱均无修正。计算结果见表 12。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式;计算结
14、果见表 12。表 12 各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kNDijNmDi1Vi1右边柱yDi2Vi2中柱y62.81116.7916848303567817.020.1300.13.16228.463975325.320.1490.0503.872.16543212.82.82.82.84.92039.1762804.3843408.2783850.8584140.39816848301684830168483016848301194642256782567825678256781391031.0842.7451.9458.6948.210.1310.1310.1310.1570.2
15、30.150.20.350.60.9510.1919.6514.2798.8305.8357.7678.679.554.8916.1397533975339753267112547154.4478.797.99108.3983.580.1490.1490.1490.1730.4160.10.250.350.530.916.3359.03102.89206.81368.59146.99177.08191.08183.440.59注:表中 M 的量纲为 kNm,V 量纲为 kN续表 12层次hi/mVi/kNDijNmDi1Vi1边柱y63.076111946031654110.540.1300.
16、13.16228.4653.01635.8711946031654122.650.1310.1510.1957.7643.02364.9311946031654132.750.1310.219.6578.63213.03.64.92944.533363.743640.791194603828963110959316541112712002240.7745.7465.70.1310.1570.230.350.60.9514.2798.8305.8379.554.8916.1表 13 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次65439.60267.31799.564边梁LVb17.8830.3944.945
17、7.7114.33边梁LVb6.559.8311.9616.4317.9523.35右边柱17.8848.2793.21150.92165.25291柱轴力中柱 N1-11.33-31.89-64.87-106.15-102.53-204.93左边柱-6.55-16.38-28.34-44.77-62.72-86.0724.7543.642.0733.662.2283.628.57710.7166.042.90916.096.052.17219.5656.071.69226.8856.078.33829.3776.03127.85779.9113.6231.75619.8483.61278.5
18、74174.113.6125.75101.9038.2116.0注:1)柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时,左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。2)表中单位为 kNm,V 单位 N,l 的单位为 m。.(a)框架弯矩图(b)梁端剪力及柱轴力图图 4 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图5.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.2.1 风荷载标准值风荷载标准值按式,基本风压 w0=0.40KN/m2。由荷载规范 查得(迎风面)和(背风面),B 类地区,H/B=18.9/82.9=0.23,查表得:脉动影响系数=0.42.T1=0.492S,W0T12=0.097KNS2/m
19、2.查表得脉动增大系数=1.23。仍取图 4 轴线横向框架,其负载宽度 4.05m,沿房屋高度分布风荷载标准值根据各楼层标高处高度 Hi查取,沿房屋高度的分布见表 14。沿房屋高度的分布见图 5(a)。表 14 沿房屋高度分布风荷载标准值层次654321Hi(m)Hi(m)18.916.113.310.57.74.91.000.8520.7030.5560.4070.2591.2261.1641.0921.0141.01.01.4211.3781.3331.2831.2101.1342.262.081.891.691.571.471.411.301.181.050.980.92荷载规范规定,对
20、于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的房屋结构,应采用风振系数来考虑风压脉动的影响,本例房屋高度 H=18.9m30m,H/B0.23,因此,该房屋应不考虑风压脉动的影响。框架结构分析时,应按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载,节点集中荷载见图 5(b),例第 5 层集中荷载 F5的计算如下:F5=(2.08+1.3+1.89+1.18)2.81/2+(2.26-2.08)+(1.41-1.3)2.81/21/3+(2.08-1.89)+(1.3-1.18)2.81/22/3=9.45KN(a)风荷载沿房屋高度的分布(b)等效节点集中风荷载图 5 框架上的风荷载5.2.2 风荷载
21、作用下的水平位移验算根据图 5(b)所示水平荷载,由式计算层间剪力 Vi,然后依据表 6 求出轴-4 线框架的层间侧移刚度,再按式;计算各层的相对侧移和绝对侧移,计算结果见表 15。表 15 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次Fi(KN)Vi(KN)110.9752.33437511.1961.1960.24427.1541.36888990.4651.6610.16637.7434.21888990.3852.0460.13848.5926.47888990.2982.3440.10659.4517.88888990.2012.5450.07268.438.43888990.0942.6
22、390.034由表 15 可见,风荷载作用下框架最大层间位移角为0.244,远小于 1/550,满足规范要求。5.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同。4 轴线横向框架在风荷作用下的弯矩,梁端剪力及柱轴力见图 6。计算结果见表 16 表 17;表 17 风荷作用梁端弯矩剪力及柱轴力计算左边梁层中柱次LVbLVb右边柱N1654.0757.0970.4890.8521.3321.7361.8473.0746.00.765.6543.5346.8683.63.62.5524.967.882-0.76-2.085-4.157-6.857-9.73
23、-14.512-1.792-2.085-4.157-6.857-9.73-14.512.5527.51215.39426.12928.65259.402左边柱右边梁柱轴力6.01.32510.989411.097314.463215.392125.6156.02.07217.46110.9133.66.02.7023.78314.8643.610.7355.593.4943.62.52330.756.02.8736.04.78268.12342.5773.64 轴线横向框架在风荷载作用下的弯矩、梁端剪力及柱轴力见图 6。表 16 风荷作用各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kNDijNmD
24、i1Vi1左边柱yDi2Vi2中柱y62.88.4388899162921.540.2030.0550.2374.075469294.450.720.718.8473.61352.817.8843751162923.280.2030.2532.3246.86469299.4390.720.410.57215.85742.826.4743751162924.850.2030.3544.8078.7734692913.9730.720.4517.60621.51832.834.2143751162926.270.2030.457.99.6564692918.0590.720.4522.75427.
25、81122.841.3643751162927.580.2030.64713.7327.4924692921.8340.721.1670.917-9.78114.952.33437511199614.350.3540.83158.43211.8831784521.3441.260.5961.70642.88续表 16层次hi/mVi/kNDijNmDi1Vi1右边柱y62.88.4388899256782.430.3380.1691.155.65452.817.8843751256785.160.3380.3194.6099.83942.826.4743751256787.650.3380.4
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