计算书手算部分.doc
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1、秭归市商住楼设计计算书学 生:陆博凌指导老师:姜袁 彭刚三峡大学土木水电学院一.设计概况1. 建设项目名称:商业步行街商住楼2. 建设地点: 宜昌市秭归县3. 设计资料:本工程位于秭归市城区,为综合性公共建筑,它包括一般上层住宅、下层商场及辅助用房等,商场三层,住宅18层。总建筑面积约5900。整栋建筑为全现浇钢筋混凝土框架结构,该建筑耐火等级及结构安全等级均为二级,其屋面防水等级为三级,抗震设防烈烈度为7度(设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组),框架抗震等级为三级。基本风雪压0.40 KN/m2,场地土属二类。屋盖采用普通现浇连续板,楼盖采用预应力空心板,基础采用桩基础。
2、4.其他设计资料:4.1地质水文资料:. 地形概述:本工程拟建场地的地形平缓,下伏基岩完整,强度良好,无大的断裂通过和其他不良地质现象,建筑场地稳定,适宜建筑物的兴建,其地面标高在 75.28 m75.00 m(黄海绝对高程系)之间。. 地下水位:根据钻孔实测结果,本工程地下水位标高在 30.85 m30.59 m之间;其地下水质经取样分析,对各种混凝土均无侵蚀作用。. 地层土质:第一层为杂填土,填土成分复杂,结构松散,fak =100 kPa;第二层为素填土层,该层厚度变化大,回填不均,fak =130 kPa;第三层为粉质粘土层,但仅局部分布,且厚度薄,fak =200 kPa;第四层为强
3、风化砂岩, 厚度不均,稳定性较差,fak= 1500 kPa;第五层为中风化砂岩,力学强度高,fak =2500 kPa。4.2.气象资料:全年主导风向:偏南风;夏季主导风向:东南风 ;冬季主导风向:北偏西风 。基本风压为:0.3kN/m2(B类场地),基本雪压为:0.30kN/m24.3.抗震设防要求:七度二级设防4.4.地面标高:坪标高为0.000,相当于绝对标高31.45m。二.结构计算书1.结构布置方案及结构选型1.1.结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图,本工程确定采用框架承重方案,框架梁、柱布置参见结构平面图。1.2.主要构件选型及尺寸初步估算本多层办公楼为现浇钢
4、筋混凝土结构,假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。梁跨度取顶层柱截面形心轴之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,基顶标高根据地质条件、室内外高差等因素定为-3.5m,二楼楼面标高为4.m,故底层柱高为8.0m,其余各层的柱高取层高,即4.5m。由此可以得到本办公楼轴线横向框架计算单元的计算简图如图1所示。图一、框架结构计算简图1.2.1. 主要构件选型(1) 梁板柱结构形式:现浇钢筋混凝土结构(2) 墙体采用:小型混凝土空心砌块(3) 墙体厚度:200(4) 基础采用:箱型基础+桩基础1.2.2 梁柱截面尺寸的确定(1)柱截面尺寸的确定柱截面尺寸初估时,可用下列经验公式粗略确定:式
5、中 G折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可近似取; F按简支状态计算的柱的负荷面积;n验算截面以上楼层层数;考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3,中柱取1.2;混凝土轴压强度设计值;框架柱轴压比限值,见抗震规范第6.3.7条;柱截面面积,选正方形,边长为。图二、一榀框架计算平面图因为柱的混凝土强度等级为,故,轴压比为0.8,一般负荷面积A柱为,B柱为,C柱有,D柱有,E柱为。各层的近似取,所以得第一层一般柱截面面积为:A柱 B柱 C柱 D柱 E柱 柱取方形截面,则一般中柱与边柱边长分别为和。轴轴柱边长分别为和根据上述计算结果并考虑高层规程JGJ3-2002第6.4.1条的规定,
6、本设计的柱截面尺寸取值如下:均取为:800mm800mm。 (2)梁截面尺寸的确定:框架梁的宽度考虑墙体的厚度等因素,取250mm;梁高为(1/81/12)跨长考虑。该框架为横向承重,根据梁跨度初步确定为:1.2.2. 梁柱截面尺寸估算主要承重框架:因为梁的跨度较接近7200mm,可取其跨度进行计算.取L=7200mm h=(1/81/12)L=600mm900mm 取h=800mm. 225mm400mm 取b=400mm 满足b200mm且b= 800/2=400mm故主要框架梁初选截面尺寸为:bh=400mm800mm一般楼板为预应力空心板,卫生间采用现浇板,板厚均采用120mm,满足板
7、厚与短跨跨长之比不小于的刚度要求。根据梁的截面尺寸计算梁截面惯性矩时,现浇半部分考虑到现浇楼板的作用,边框架梁取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩);中框架梁取1.3.理论依据以及计算简图.三个假设:平面结构假定:认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担,垂直于该方向的抗侧力结构不受力;楼板在自身平面内在水平荷载作用下,框架之间不产生相对位移;不考虑水平荷载作用下的扭转作用.计算简图:根据结构平面布置图,选定第(2-1)轴线作为计算单元。图三、结构平面计算简图框架梁跨度(按柱中心线确定):框架柱高度: 取底层:H1=4500+3.500 =8000mm (如图2)其它层:H2=H3=H
8、4=4500mm 框架刚度计算1.4.1.梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算:1.4.1框架刚度计算梁柱惯性矩计算框架梁: 边框架梁: 中框架梁: 柱1.4.2.梁柱线刚度计算根据公式 i=EI/l,可以得出梁柱的线刚度如下(E=EC)梁:iDE=2.5991010E/7200=3.555106E ICD=3.4132109E/7500=4.551106E iBC=3.41321010E/6000=5.688106E iAB=2.599109E/6300=4.063106E 柱:底柱: iG1G=3.41321010E/8000=4.62665106E 上柱: iG2G1=3.41321010
9、E/4500=7.584105E1.4.3梁柱相对线刚度计算取iG1G值作为基准值1.00算得梁柱的相对线刚度标于图4中图四、梁柱相对线刚度图形2荷载与地震作用计算2.1 永久荷载2.1.1作用于框架梁上的荷载2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m2 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 120mm 3.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计屋面恒载 6.71kN
10、/m2 2.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 120mm 3.0kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计4.05kN/m22.1.1.3梁自重主要框架梁:0.40.8258 KN/m2.1.1.4 柱自重上层柱: 0.80.8254.5=72 kN /根底层柱: 0.80.8258.0=128kN /根2.1.1.5墙自重及两面抹灰 女儿墙:1.00.128=0.96KN/m 两面抹灰: 0.8kN/m13层墙::0.24(4.5-0.8)4.5=4.0 KN/m2.1.2.1 作用在框架梁上的恒载 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配:5
11、aq/8长向分配:(参见图3)顶层:G1=6.7112.96=86.96KN G2=6.7114.04=94.20 KN G3=6.719=60.39KN G4=6.719.94=66.70 KNG5=6.7112.6=84.54KN G6=6.7112.7=85.217KNG L1=0.40.8257.2=57.6KN GL2=0.40.8257.5=60 KN G L3=0.40.8256=48KN GL4=0.40.8256.3=50.4 KNA1: q1=0.753.66.71=18.117KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqED= q1+qL1=18.117+8=26.1
12、17 KN/mA2: q1=0.753.66.71=18.117KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqDC= q1+qL1=18.117+8=26.117 KN/m根据短向分配系数可得A2=5/8=0.625q1=0.6253.06.71=12.581KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=12.581+8=20.58 KN/mA2=5/8=0.625q1=0.6253.36.71=13.8391KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqAB= q1+qL1=13.839+8=21.839 KN/mFE=86.96+57.6=144.56KN FD
13、=144.56+(86.96+94.20)/2+60/2=265.14KNFC=(86.96+94.20+84.54+60.39)2+(60+48+57.6)/2=203.575 KNFB=(60.39+84.54+85.217)/2+(60+48+57.6)/2=197.8735KN FA=(85.217+66.70)/2+(57.6+50.4)/2=129.9585 KN标准层:G1=4.0512.96=52.488KN G2=4.0514.04=56.862 KN G3=4.059=36.45KN G4=4.059.94=40.257KNG3=4.0512.6=51.03KN G4=4.
14、0512.7=51.435KNGL1=0.40.8257.2=57.6KN GL2=0.40.8257.5=60 KN GL3=0.40.8256=48KN GL4=0.40.8256.3=50.4 KNA1: q1=0.753.64.05=10.93KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqED= q1+qL1=10.935+8=18.93KN/m根据短向分配系数可得A2=5/8=0.625q1=0.6253.04.05=7.593KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=7.59375+8=15.593 KN/mA3=5/8=0.625q1=0.6253.
15、04.05=7.593KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqBC= q1+qL1=7.59375+8=15.593 KN/mA4=5/8=0.625q1=0.6253.34.05=8.353KN/m qL1=0.40.825=8KN/mqAB= q1+qL1=8.+8=16.353 KN/mFE=52.488+57.6=110.088KN FD=52.488+57.6+(52.488+56.862)/2+60/2=194.763KNFC=(52.488+56.862+51.03+36.45)2+(60+48+57.6)/2=181.215 KNFB=(36.45+51.03+51.4
16、35)/2+(60+48+57.6)/2=152.2575KN FA=(51.435+40.257)/2+(57.6+50.4)/2=99.846 KN2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载顶层:FE=86.96+57.6=144.56KN FD=144.56+(86.96+94.20)/2+60/2=265.14KNFC=(86.96+94.20+84.54+60.39)2+(60+48+57.6)/2=203.575 KNFB=(60.39+84.54+85.217)/2+(60+48+57.6)/2=197.8735KN FA=(85.217+66.70)/2+(57.6+50.
17、4)/2=129.9585 KN标准层:FE=52.488+57.6=110.088KN FD=52.488+57.6+(52.488+56.862)/2+60/2=194.763KNFC=(52.488+56.862+51.03+36.45)2+(60+48+57.6)/2=181.215 KNFB=(36.45+51.03+51.435)/2+(60+48+57.6)/2=152.2575KN FA=(51.435+40.257)/2+(57.6+50.4)/2=99.846 KNE列柱:顶层柱:F3=144.56+72=216.56 二层:F2= F3+110.088+72=398.64
18、8一 层:F1= F2+110.088+128=636.736D列柱:顶层柱:F3=265.14+72=337.14KN 三层:F2= F3+ 194.763+72=603.903KN二层:F1= F2+ 194.763+72=926.666KN C列柱:顶层柱:F3=203.575+72=275.575 KN 二层:F2= F3+181.215+72=528.79 KN一 层:F1= F2+181.215+72=838.005 KNB列柱:顶层柱:F3=197.87+72=269.87 KN 二层:F2= F3+155.25+72=497.12 KN一 层:F1= F2+155.25+72=
19、783.37KNA列柱:顶层柱:F3=129.95+72=269.87 KN 二层:F2= F3+99.85+72=373.80 KN一 层:F1= F2+99.85+72=601.65KN恒荷载作用下框架的受荷简图(设计值)如图5图五、恒荷载作用下框架的受荷简图2.2 竖向可变荷载查荷载规范:商场楼面均布活荷载标准值为3.5kN/m2 ,上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m2。 DE 跨: 顶层q=0.753.62.0=5.4kN/m标准层q=0.753.63.5=9.45kN/mCD 跨: 顶层q=0.753.62.0=5.4kN/m标准层q=0.753.63.5=9.45kN/mBC
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