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4371.84平米,四层中学教学楼框架结构(计算书、建筑、结构图).rar

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    编号:20180915223645488    类型:共享资源    大小:4.66MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    4371.84 平米 中学 教学楼 框架结构 计算 建筑 结构图
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    目 录第一章 工程资料 ...........................................................................................................................1第二章 结构布置及构件选型 .......................................................................................................2第一节 结构总平面布置 ........................................................................................................2第二节 构件选型 ....................................................................................................................2第三章 第 3 榀框架计算简图 .......................................................................................................4第一节 计算单元的选取 ........................................................................................................4第二节 计算简图 ....................................................................................................................5第四章 第 3 榀框架荷载计算 .......................................................................................................5第一节 竖向荷载计算 ............................................................................................................5第二节 横向荷载计算 ..........................................................................................................11第五章 内力计算与分析 .............................................................................................................12第一节 柱的侧移刚度计算 ..................................................................................................12第二节 恒荷载作用下框架内力计算 ..................................................................................13第三节 活荷载作用下框架内力计算 ..................................................................................16第四节 风荷载作用下框架内力计算 ..................................................................................18第六章 内力组合 .........................................................................................................................21第一节 框架梁内力组合 ......................................................................................................21第二节 框架柱内力组合 ......................................................................................................22第七章 框架梁柱配筋计算 .........................................................................................................25第一节 框架梁配筋 ..............................................................................................................25第二节 框架柱配筋 ..............................................................................................................26第八章 楼梯配筋计算 .................................................................................................................28第九章 电算与手算的分析 .........................................................................................................31第十章 基础设计计算 .................................................................................................................31第一节 边柱基础计算 ..........................................................................................................31第二节 中柱基础计算 ..........................................................................................................36参考文献 .......................................................................................................................................42附录 ...............................................................................................................................................43致 谢 ...........................................................................................................................................47第一章 工程资料本工程为某中学教学楼。主体为地上 4 层,采用钢筋砼全现浇框架结构。1、建设地点:某市市区内2、工程名称:某中学教学楼3、气象资料:基本风压:0.40KN/m 2,地面粗糙类型 C 型。主导方向:冬季主导东北风,夏季主导东北南。夏季最热月平均 28℃,最高温度 40.7℃,冬季最冷月平均气温11.3℃,最低温度-14℃。夏季相对湿度 73%,冬季相对湿度 81%。年平均降雨量为1034.1㎜,月最大降水量 179.3㎜。4、地质条件:常年地下水位低于-1.3m,水质对混凝土没有侵蚀作用。地基承载力标准值为 180Kpa。5、抗震设防烈度:7 度,设计地震分组第一组,设计基本地震加速度值为 0.01g。6、建筑物安全等级:Ⅱ级。7、构造说明:(1)屋面构造:保护层:粒径 2-3mm 绿豆砂防水层:三布四油结合层:冷底子油找平层:20mm 厚 1:3 水泥砂浆结构层:钢筋混凝土板20mm 厚混合砂浆抹来及刷白(2)楼面构造:30mm 厚水磨石面层20mm 厚水泥砂浆找平层钢筋混凝土楼板20mm 厚混合砂浆抹灰及刷白(3)地面构造:25mm 厚水磨石面层20mm 厚水泥砂浆找平层80mm 厚混凝土垫层素土夯实(4)浴厕地面为马赛克,墙裙为 2.0m 高墙面砖。(5)普通砖墙,墙厚为 240㎜,采用 MU10 标准黏土实心砖和 M5 水泥砂浆砌筑,外墙贴面砖,内墙为水泥砂浆抹灰,表面刷涂料。(6)混凝土:基础为 C20,柱、梁、板 C30 钢筋:可采用 HRB400、HRB335 或HPR235 级。(7)门窗做法:门均采用木门,窗均采用绿合金窗。(8)给排水管网、电器照明、绿化等另行设计。第二章 结构布置及构件选型第一节 结构总平面布置一、结构平面布置的一般原则建筑结构平面形状宜简单、规则、对称,刚度和承载力分布均匀,不应采用严重不规则的平面形状,结构的抗震刚度要求均匀,且宜使抗侧刚度中心与质量中心重合。建筑的开间、进深尺寸和构件类型应尽量减少规格,以利于建筑工业化。建筑平面的形状宜选用风压较小的形式,还必须考虑有利于抵抗水平作用和坚向荷载,受力明确、传力直接。建筑平面的长宽比不宜过大,一般小于 6,以避免两端相距太远,振动不同步,产生扭转等复杂的振动而使结构受到损害。建筑不面突出部分长度 L 应可能小。平面凹进时,应保证楼板宽度 B 足够大。二、柱网布置框架柱的布置应使整个建筑体型规则、均匀,避免有较大的外挑和内收,结构的承载力和刚度宜自上而下逐渐的减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。本工程的柱网布置图如下图所示。三、框架梁布置和框架承重方案的确定框架梁是框架和框架结构在地震作用下的主要耗能构件,框架结构一般呈“强柱弱梁” 、 “强剪弱弯”的受力性能,所以框架梁的延性对结构抗震耗能能力有较大影响。一般框架梁直接地布置在框架柱上,力求规则、均匀、对称,所以结构刚度较大,整体性较好。根据楼板的平面布置及竖向荷载的传递路径,框架的承重方案可分为横向、纵向和纵横向框架混合承重三种方案。根据本工程的特点,本工程采用横向框架承重方案最为合理,在横向上布置框架主梁。第二节 构件选型一、梁截面尺寸估算梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。主梁截面高度一般取梁跨度 L 的1/12—1/8,当梁的负载面积较大或荷载较大时,宜取上限值。为防止梁产生剪切脆性破坏,梁的净跨与截面高度之比不宜小于 4。梁截面宽度可取 1/3—1/2 梁高,同时不宜小于 1/2 柱宽,且不应小于 250mm。即 h=(1/12~1/8)L b=(1/3—1/2)h ,且 b ≥ 250mm次梁尺寸的选定:h=(1/15~1/12)L b=(1/3—1/2)h。则可估算梁截面尺寸如下表 1。表 1 梁截面尺寸估算表编号 计算跨度L(mm) 截面宽 b(mm) 截面高 h(mm)KL1 7500 250 700L1 3300 200 400二、板尺寸估算本工程屋面板采用浇肋梁楼盖。1、连续双向板:板厚≥板的短边尺寸/(40~50) 2、连续单向板:板厚≥板的短边尺寸/35h≥3300/(40~50)=66mm~82.50mm为了方便计算,故本工程楼屋面板统一取 100㎜厚。三、柱截面尺寸估算框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限制按下列公式估算:N=βGnA nAc≥N/(λf c)N—柱轴向力设计值,kN;β—柱轴压力增大系数,边柱取 1.3,不等跨中柱 1.25,等跨中柱 1.2;λ— 柱的轴压比,无抗震设防,取 λ=0.9;G— 折算在单位面积上的重力荷载设计值,kN/㎡;n — 建筑总楼层数;Ac — 柱的初估截面积,㎡;fc — 混凝土抗压强度设计值,采用 C25,f c=11.9N/mm2; 按上述方法确定的柱截面高度 h 不宜小于 400mm,宽度不宜小于 350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于 4。分边柱 KZ1、中柱 KZ2、角柱 KZ3 计算。1、边柱 KZ1受荷计算单元面积,A n=3.75×3.3=12.375㎡。(1)均布楼板恒荷载标准值 G1:水磨石地面: 0.65kN/㎡楼板: 25×0.1=2.5kN/㎡板底抹灰: 0.02×17=0.34 kN/㎡合计 G 1=3.49 kN/㎡(2)均布墙重 G2:G2=0.24×(3.75+2.7)×(3.6-0.4)×19/12.375=7.61 kN/㎡(3)均布梁重:G3=(0.25×0.7×3.75+0.2×0.4×3.3)×25/12.375=1.86 kN/㎡(4)活荷载标准值 qk=2.0 kN/㎡(5) 计算单元内总重力荷载设计值:G=1.35×(G1+G2+G3)+1.4ψ cqk=1.35×(3.49+7.61+1.86)+1.4×0.7×2.0=19.46 kN/㎡(6) N=βGnA n=1.3×19.46×4×12.375=1252.25 kNAc≥N/(λf c) =1252.25×103/(0.9×11.9)=116923.44mm2取柱截面尺寸为 b×h=400mm×500mm =200000mm22、中柱 KZ2受荷计算单元面积,A n=(3.75+1.05)×3.3=15.84㎡。同柱 KZ1,G 1=3.49 kN/㎡, G 2=7.61kN/㎡,G3=[0.25×0.7×(3.75+1.05)+0.20×0.4×3.3]×25/16.83=1.64kN/㎡。G=1.35×(G1+G2+G3)+1.4ψ cqk=1.35×(3.49+7.61+1.64)+1.4×0.7×2.0=19.27kN/㎡(6) N=βGnA n=1.25×19.27×4×15.84=1526.18kNAc≥N/(λf c) =1621.57×103/(0.9×11.9)=142483.66mm2取柱截面尺寸为 b×h=400mm×500mm=200000mm2。3、角柱 KZ3受荷计算单元面积,A n=3.75×1.65=6.19㎡。同柱 KZ1,G 1=3.49 kN/㎡, G 2=0.24×(3.75+1.65)×3.6×19/6.19=14.32kN/㎡,G3=(0.25×0.7×3.75+0.20×0.4×1.65)×25/6.19=3.18kN/㎡。G=1.35×(G1+G2+G3)+1.4ψ cqk=1.35×(3.49+14.32+3.18)+1.4×0.7×2.0=30.30 kN/㎡(6) N=βGnA n=1.25×30.30×4×6.19=937.79kNAc≥N/(λf c) =937.79×103/(0.9×11.9)=87562.09mm2取柱截面尺寸为 b×h=400mm×500mm=250000mm2。第三章 第 3 榀框架计算简图第一节 计算单元的选取多层框架房屋实际上是由纵、横框架组成的空间结构,但在工程设计时,为了简化计算,可忽略其空间作用,从各榀纵向框架和横向框架中选出一榀或几榀有代表性的框架作为计算单元,分别按平面框架进行分析计算,作用于各计算单元上的荷载按该单元的负荷面积确定,这种简化一般是偏于安全的。横向中间各榀框架,由于间距和各自抗侧刚度相同,作用的各种荷载相同,因此,中间各榀横向框架将产生相同的内力与变形,可以单独取出一榀横向框架作为计算单元,而作用于各榀纵向框架上的荷载不相同,必要时应分别进行计算。第二节 计算简图将复杂的空间结构简化为平面框架之后,应进一步将实际的平面框架转化为力学模型——计算简图。在框架结构的计算简图中,梁、柱用其轴线表示,梁与柱之间的连接用节点表示,梁或柱的长度用节点间的距离表示。当框架各层柱截面尺寸不同,但其形心线重合时,框架柱的轴线取截面形心线。当框架各层柱截面尺寸不同且形心线不重合时,一般采取近似方法,将顶层柱的形心线作为柱子的轴线。但是必须注意,按此计算简图算出的内力是计算简图轴线上的内力,由于此轴线不一定是各截面的形心线,故在截面配筋计算时,应将按计算简图算得的内力转化为截面形心轴处的内力。框架柱轴线间的距离即为框架梁的计算跨度。框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离,当各层梁截面尺寸相同时,除底层外,柱的计算高度可取各层的层高。此外,对梁柱板均为现浇的情况,梁截面的形心线可近似取至板底。对底层柱的下端,一般取至基础顶面;当设有整体刚度很大的地下室,且地下室的层间刚度不小于上部结构层间刚度的 1.5 倍时,可取至地下室结构的顶部。本工程暂定基础顶面标高为-0.8 米,底层取 H=3600+300+500=4400mm,二至四层取层高 H=3600mm。第四章 第 3 榀框架荷载计算第一节 竖向荷载计算选择 3 轴框架进行计算,计算简图如下图(2)图(2) 框架立面图一、荷载标准值计算(一)屋面荷载1、屋面恒荷载标准值:屋面(隔热、防水层) 1.53kN/m²15 厚找平层 20×0.015=0.3kN/m ²钢筋砼屋面板 25×0.1=2.5kN/m ²板底抹灰 17×0.01=0.17 kN/m ²合计: 4.5 kN/m ²2、屋面活荷载标准值:2.0 kN/m²。 (上人屋面)(二)楼面荷载1、楼面恒荷载标准值:水磨石地面: 0.65kN/㎡楼板: 25×0.1=2.5kN/㎡板底抹灰: 0.02×17=0.34 kN/㎡合计 G 1=3.49 kN/㎡2、楼面活荷载标准值:2.0kN/m²(三)墙体自重标准值墙体用 240 厚 MU10 砖,M2.5 砂浆砌筑,外墙涂颜料,内墙面 20mm 厚抹灰,则外墙自重标准值为: 19×0.24+20×0.02+17×0.02=5.30 kN/m ²。内墙为 240mm 厚砖墙双面砂浆抹灰,表面刷涂料,则内墙自重标准值:19×0.24+17×0.02×2=5.24 kN/m²。女儿墙高 1200mm,宽 240mm,两侧水泥砂浆抹灰,则自重标准值:19×0.24+20×0.02×2=5.36kN/m²。(四)门窗自重标准值木门自重标准值为 0.20kN/m²,钢窗为 0.40 kN/m²。(五)重力荷载代表值集中于各质点的重力荷载 Gi,为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量。楼面重力:25×0.1×39.84×13.28+1.0×2.0×39.84×13.28=2380.84kN.墙总重:底层 5.24×(39.6×4+10.8×12)×4.1=6187.39kN.其它层 5.24×(39.6×4+10.8×12)×3.3=4980.10kN.女儿墙:5.36×(39.6×2+13.04×2)×1.0=564.30kN.G5=564.30+2380.84+1364.79+(726.08+4980.10)/2=7163.02kN.G4=G3=G2=4980.10+2380.84+1364.79+726.08=9451.81kN.G1=(6187.39+4980.10)/2+2380.84+1364.79+(726.08+1012.16)/2=10198.50kN.二、3 轴框架梁上荷载计算图(3) 横向框架计算单元计算单元宽度为 3.3m。(一)恒载计算1、顶层梁上恒载计算 在图中,q 1 代表横梁均布荷载,q 1=0.25×0.7×25=4.375 kN/m,q 2和 q2’分别为教室和走道楼板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载,则 q2=4.49×3.3=14.82 kN/m,q 2’=4.49×2.10=9.43 kN/m,P 1、P 2分别为由边梁、中纵梁直接传给柱的集中恒载,则:边梁:屋面板传来: 3.3×1.65×1/2×4.49=12.22 kN梁自重: 4.375×3.3=14.44 kN女儿墙: 5.36×1.2×3.3=21.23 kN合计 P 1=47.89kN中纵梁:屋面板传来: [3.3×1.65×1/2+ (1.2+3.3)×1.05×1/2]×4.49=22.83 kN梁自重: 4.375×3.3=14.44 kN合计 P 2=37.27 kN节点弯矩B 轴处节点 M1=P1e1=47.89×(0.50-0.25)/2=5.986kN·m。C 轴处节点 M1=P2e2=37.27×(0.50-0.25)/2=4.659kN·m。图(4)屋面层梁上作用的恒载2、2-4 层梁上恒载计算q1 包括梁自重和其上墙自重均布荷载,其它计算方法同顶层。q1=4.375+5.24×(3.6-0.7)=19.57kN/m,q 2=3.49×3.3=11.52kN/m,q 2’=3.49×2.10=7.33kN/m边梁:楼面板传来: 3.3×1.65×1/2×3.49=9.50kN梁自重: 14.44 kN外墙: 5.24×[3.3×(3.6-0.4)-1.8×1.8]=38.36 kN窗自重: 0.4×1.8×1.8=1.30 kN合计 P 1=63.60 kN中纵梁:楼面板传来: [3.3×1.65×1/2+ (1.2+3.3)×1.05×1/2]×3.49=17.75 kN梁自重: 14.44 kN内墙: 5.24×[3.3×(3.6-0.4)-1.2×1.8-0.9×2.5]=32.23 kN窗自重: 0.4×1.2×1.8=0.86 kN门自重: 0.2×1.2×1.8=0.43 kN
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