结构设计.docx

1、结构设计 第二章 结构设计部分2.1工程背景本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为3500 m2，总建筑面积约为8811.84 m2；层高3.3m,平面尺寸为16.5m43.2m。采用柱下独立基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.45m。框架梁、柱、楼面、屋面板均为现浇。设计资料1. 气象资料气温:夏季最高气温27C，冬季室外气温最低-7C。风向:夏季主导风东南,冬季主导风为西北。 降水量：年降水量719mm，小时最大降水量为80 mm。雨季施工起止日期：7月1日-9月30日。冬季施工起止日期：12月5日-次年3月5日。2. 计算参数抗震设防烈度为6度，设计地震分组为二组，设计

2、基本地震加速度值为0.05g。基本风压w。=0.60 kN/ m2 地面粗糙度类别为B级。基本雪压s。=0.20 kN/ m2钢筋强度等级：受力钢筋采用HRB400，其余采用HPB235；楼板、梁、柱混凝土强度等级均为C25 。2.技术经济条件交通运输条件：本工程在郊区，可利用永久性公路，运输工具为汽车。技术装备情况：机械化施工站，具有各种建筑机械及设备。现场水电情况工地附近有自来水管网和高压线可用。材料及劳动力供应情况均可满足工程施工要求。2.2工程特点 本工程为5层，主体高度为17.4米。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。本建筑采用的是框

3、架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。由于本次设计是公寓楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。2.3本章特点 本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、框架结构建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。2.4框架结构设计计算2.4.1工程概况本项目为5层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为712.8m2，总建筑面积约为3564 m2；层高3.3m平面尺寸为16.5m4

4、3.2m。采用桩基础，室内地坪为0.000m，室外内高差0.45m。框架平面同柱网布置如下图：框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。2.4.2设计资料2.4.2.1气象条件:基本风荷载W。=0.60kN/ m2;基本雪荷载为0.20 KN/ m2。2.4.2.2楼、屋面使用荷载：走道：2.0kN/ m2；消防楼梯3.0kN/ m2；公寓内房间2.0kN/ m2。 2.4.2.4 屋面及楼面做法： 屋面做法： 找平层：20厚水泥砂浆 防水层：三毡四油铺小石子 找平层：20厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：120厚现浇混凝土板

5、 抹灰层：20厚混合砂浆天棚抹灰 楼面做法： 水磨石地面20mm面层 粘界格条 水磨石地面20mm水泥砂浆打底 水磨石地面水泥砂浆结合层一道 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：20厚混合砂浆顶棚抹灰 2.4.3梁柱截面及计算简图的确定2.1.3.1 初估截面尺寸(1)柱：bh=600mm600mm(2)梁：梁编号如下图：梁截面尺寸 h=(1/101/18)L。 （2-1） 代数取值（1/101/18）7200=400720 取700mm b=(1/1/3)h （2-2） 代数取值（1/21/3）700=233350 取300mm L1:bh=300700 L2:bh=300450 L3

6、:bh=200400 L4:bh=200500 2计算简图线刚度计算 混凝土C25 查表得E=2.8104 kNm 中框架梁 I=2I 左跨梁：i左=EI/l=2.8107 21/120.30(0.7) 3/7.2=6.669104 kNm中跨梁: i中= EI/l=2.8107 21/120.30(0.45) 3/2.1=6.072104 kNm右跨梁: i右=EI/l=2.8107 21/120.30(0.7) 3/7.2=6.669104 kNm AB轴底层i底层柱=EI/h=2.8107 21/12(0.6) 4/4.25=7.115104 kNmAB轴其余层柱i其余层柱=0.9EI/

7、h=0.92.8107 21/12(0.6) 4/3.3 =8.247104kNm令余柱线刚度为1.0,则其余各杆件的相对线刚度为 i左跨梁=6.669104/(8.247104)=0.8 i中跨梁=6.075104/(8.247104)=0.73 i右跨梁=6.669104/(8.247104)=0.8 i底=7.115104/(8.247104)=0.86框架梁柱的相对线刚度如图2-3所示，作为计算各节点杆端分层法系数的依据。2.4.4荷载计算1 屋面均布恒载 找平层：20厚水泥砂浆 0.0220 KN/m2= 0.4 KN/m2 防水层：三毡四油铺小石子 0.4 KN/m2 找平层：20

8、厚水泥砂浆 0.0220 KN/m2= 0.4 KN/m2 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平 0.0414 KN/m2= 0.56 KN/m2 保温层：80厚矿渣水泥 0.0814.5 KN/m2=1.16 KN/m2 结构层：120厚现浇混凝土板 0.1225 KN/m2= 3 KN/m2 抹灰层：20厚混合砂浆天棚抹灰 0.0217 KN/m2= 0.34 KN/m2 合计 6.26 KN/m22 楼面均布恒载按楼面做法逐项计算 水磨石地面10mm面层 水磨石地面20mm水泥砂浆打底 水磨石地面水泥砂浆结合层一道 0.65 KN/m2 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.122

9、5 KN/m2=3 KN/m2抹灰层：20厚混合砂浆顶棚抹灰 0.0217 KN/m2=0.34KN/m2 合计 3.99 KN/m23 梁自重 L1: bh=0.3m0.7m 梁自重 25 KN/m20.3(0.7-0.12)=4.35 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆17 KN/m20.02(0.7-0.12)=0.39 KN/m 合计 4.744 KN/m L2: bh=0.3m0.45m 梁自重 25 KN/m20.3(0.45-0.12)=2.47 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆17 KN/m20.02(0.45-0.12)=0.224 KN/m 合计 2.7 KN/m L3: b

10、h=0.2m0.4m 梁自重 25 KN/m20.3(0.4-0.12)=1.4 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆17 KN/m20.02(0.4-0.12)=0.19 KN/m 合计 1.59 KN/m L4: bh=0.2m0.5m 梁自重 25 KN/m20.3(0.5-0.12)=1.9 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆17 KN/m20.02(0.5-0.12)=0.26 KN/m 合计 2.16 KN/m 基础梁: bh=0.25m0.4m 梁自重 25 KN/m20.250.4=2.5 KN/m4 柱自重 bh=0.6m0.6m 柱自重 25 KN/m20.60.6=9 KN/m

11、 抹灰层:20厚混合砂浆 0.020.6417 KN/m2=0.82 KN/m 合计 9.82 KN/m 构造柱：bh=0.2m0.2m 柱自重 25 KN/m20.20.2=9 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆 0.020.2417 KN/m2=0.272KN/m 合计 1.272 KN/m5 外纵墙自重 标准层 纵墙 1.10.27 KN/m2=1.54 KN/m 铝合金窗 0.35 KN/m21.5=0.525 KN/m 水刷石外墙面 （3.3-1.5）0.5 KN/m2=0.9 KN/m 水泥粉刷内墙面 （3.3-1.5）0.36 KN/m2=0.648 KN/m 合计 3.613 K

12、N/m 底层 纵墙 （4.25-1.5-0.7-0.4）0.27 KN/m2=2.31 KN/m 铝合金窗 0.35 KN/m21.5=0.525 KN/m 抹灰层:20厚混合砂浆天棚抹灰 0.0217 KN/m2=0.34KN/m 合计 6.26 KN/m6 内纵墙自重 标准层 纵墙 （3.3-0.7）0.27 KN/m2=4.004 KN/m 水泥粉刷内墙面 2（3.3-0.7）0.36 KN/m2=1.872 KN/m 合计 3.613 KN/m （内横墙同内纵墙）7 内隔墙自重 （梁0.2m0.5m） 纵墙 （3.3-0.5）0.27 KN/m2=3.92 KN/m 水泥粉刷内墙面 2

13、（3.3-0.5）0.36 KN/m2=2.016 KN/m 合计 5.936 KN/m （梁0.2m0.4m） 纵墙 （3.3-0.4）0.27 KN/m2=4.06 KN/m 水泥粉刷内墙面 2（3.3-0.4）0.36 KN/m2=2.088 KN/m 合计 6.148 KN/m8 女儿墙自重 墙 0.90.218 KN/m2=3.24 KN/m 水刷石外墙面 0.90.5 KN/m2=0.9 KN/m 水泥粉刷内墙面 0.90.36 KN/m2=0.648 KN/m 合计 4.338 KN/m2.4.5屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面 2.0 kN/m2楼面：走廊 2.0 kN/m2

14、楼面、公寓 2.0 kN/m22.4.6雪荷载标准值 Sk=1.00.20KN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值.4.7竖向荷载下框架受荷载总图 图2-4板传荷载示意图 经计算所有现浇板板块的长边与短边比均小于3.0，宜按双向板计算，从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，见梁所受板传荷示意图。板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。 图2-5 梁所受板传荷载示意图 1-2轴梁框架梁(DE) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m21.2m/2=3.756 KN/m 活载:2.0 KN/m21.2m/2=1.2 KN/m 楼面板传给梁的

15、荷载 恒载:3.99 KN/m21.2m/2=2.394 KN/m 活载:2.0 KN/m21.2m/2=1.2 KN/m L1梁（梁重4.744 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744 KN/m+3.756 KN/m =8.5 KN/m 活载=板传荷载 =1.2 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744 KN/m +2.394 KN/m =7.138 KN/m 活载=板传荷载 =1.2 KN/m 1-2轴梁框架梁(CD) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m21.8m5/8=7.043 KN/m 活载:2.0 KN/m21.8m5/8=2

16、.25 KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m21.8m5/8=4.49 KN/m 活载:2.0 KN/m21.8m5/8=2.25 KN/m L4(4)梁（梁重2.16 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16KN/m+7.043 KN/m+3.756 KN/m =11.015 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16 KN/m +2.394 KN/m+4.49 KN/m =9.044 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m C-D轴梁框架梁(12) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN

17、/m21.8m（1-20.42+0.43）=8.38 KN/m 活载:2.0 KN/m21.8m（1-20.42+0.43）=2.68 KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m21.8m（1-20.42+0.43）=5.34 KN/m 活载:2.0 KN/m21.8m（1-20.42+0.43）=2.68 KN/m L4(2)梁（梁重2.16 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16KN/m+8.38 KN/m2 =18.92 KN/m 活载=板传荷载 =2.68 KN/m2 =5.36 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16 KN/m

18、+5.34 KN/m2 =12.84 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m2 =5.36 KN/m L1(2)梁（梁重4.744 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744KN/m+8.38 KN/m2 =21.504 KN/m 活载=板传荷载 =2.68 KN/m2 =5.36 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744 KN/m +5.34 KN/m2 =15.424 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m2 =5.36 KN/m 1-1/1轴梁框架梁(CB) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m20.75m（1-20.36

19、2+0.363）=3.7 KN/m 活载:2.0 KN/m20.75m（1-20.362+0.363）=1.18 KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m20.75m（1-20.362+0.363）=2.37 KN/m 活载:2.0 KN/m20.75m（1-20.362+0.363）=1.18 KN/m CB轴梁框架梁(1 1/1) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m20.75m5/8=2.93 KN/m 活载:2.0 KN/m20.75m5/8=0.938 KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m20.75m5/8=1.87KN/m 活载:2.0 KN

20、/m20.75m5/8=0.938 KN/m L4(3)梁（梁重2.16 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16KN/m+3.7 KN/m2 =9.56 KN/m 活载=板传荷载 =1.18 KN/m2 =2.36 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16 KN/m +2.37 KN/m2 =6.9 KN/m 活载=板传荷载 =1.18 KN/m2 =2.36 KN/m 1/1-2轴梁框架梁(CB) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m20.75m5/8=2.93 KN/m 活载:2.0 KN/m20.75m5/8=0.938 KN/m 楼面板

21、传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m20.75m5/8=1.87KN/m 活载:2.0 KN/m20.75m5/8=0.938 KN/m L1(3)梁（梁重4.744 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744KN/m+2.93 KN/m2 =10.604 KN/m 活载=板传荷载 =0.983 KN/m2 =1.876 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744 KN/m +1.87 KN/m2 =8.484 KN/m 活载=板传荷载 =0.983 KN/m2 =1.876 KN/m L4(6)梁（梁重2.16 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=

22、梁自重+板传荷载 =2.16KN/m+7.043 KN/m+3.7 KN/m =12.903 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m+1.18 KN/m =3.43 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16 KN/m +4.49 KN/m+2.37 KN/m =9.02 KN/m 活载=板传荷载 =2.25 KN/m+1.18 KN/m =3.43 KN/m L3梁（梁重1.59 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =1.59KN/m+2.93 KN/m+3.7 KN/m =8.22 KN/m 活载=板传荷载 =0.938 KN/m+1.18 KN/m

23、 =2.118 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =1.59 KN/m +1.87 KN/m+2.37 KN/m =5.83 KN/m 活载=板传荷载 =0.938 KN/m+1.18 KN/m =2.118 KN/m 1-2轴梁框架梁(AB) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m21.05m（1-20.32+0.33）=5.57 KN/m 活载:2.0 KN/m21.05m（1-20.32+0.33）=1.78 KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m21.05m（1-20.32+0.33）=3.55 KN/m 活载:2.0 KN/m21.05m（1-20.3

24、2+0.33）=1.78 KN/m L1（4+5）梁（梁重4.744 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744KN/m+5.57 KN/m+3.7 KN/m =14.014 KN/m 活载=板传荷载 =1.78 KN/m+1.18 KN/m =2.96 KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =4.744 KN/m +3.55 KN/m+2.37 KN/m =10.664 KN/m 活载=板传荷载 =1.78 KN/m+1.18 KN/m =2.96 KN/m A-B轴梁框架梁(12) 屋面板传给梁的荷载 恒载:6.26 KN/m21.05m5/8=4.108

25、KN/m 活载:2.0 KN/m21.05m5/8=1.313KN/m 楼面板传给梁的荷载 恒载:3.99 KN/m21.05m5/8=2.618KN/m 活载:2.0 KN/m21.05m5/8=1.313KN/m L2梁（梁重2.16 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16KN/m+4.108 KN/m2 =10.376 KN/m 活载=板传荷载 =1.313 KN/m2 =2.626KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.16 KN/m +2.618 KN/m2 =7.396 KN/m 活载=板传荷载 =1.313 KN/m2 =2.626KN/m

26、L2梁（梁重2.865 KN/m） 均布荷载 屋面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.865KN/m+4.108 KN/m2 =11.081 KN/m 活载=板传荷载 =1.313 KN/m2 =2.626KN/m 楼面梁: 恒载=梁自重+板传荷载 =2.865 KN/m +2.618 KN/m2 =8.101 KN/m 活载=板传荷载 =1.313 KN/m2 =2.626KN/m2.4.8柱的集中L4（5+6）梁 均布荷载 屋顶：8.22 KN/m 标准层：5.83 KN/m+6.148 KN/m =11.978 KN/m 活载：2.118 KN/m 1.5m 6.165 KN/m 6.1

27、65 KN/m 8.984 KN/m 8.984 KN/m 1.589 KN/m 1.589 KN/m 屋：8.22 KN/m 1.5/2=6.165 KN/m 楼：11.978 KN/m 1.5/2=8.984 KN/m活：2.118 KN/m 1.5/2=1.589 KN/mL4（5）梁 均布荷载 屋顶： 12.903 KN/m 标准层：9.02 KN/m+5.936 KN/m =14.956 KN/m 活载： 3.43 KN/m 6.165 KN/m 8.984 KN/m 1.589 KN/m 2.1m 1.5m 25.8 KN/m 26.82KN/m 30.67 KN/m 32.16

28、KN/m 6.837 KN/m 67.1 KN/m L4（4）梁 均布荷载 屋顶： 11.015 KN/m 标准层：9.044 KN/m+5.936 KN/m =14.98 KN/m 活载： 2.25 KN/m 3.6m 19.827 KN/m 19.827 KN/m 26.964 KN/m 26.964 KN/m 4.05 KN/m 4.05 KN/m 2计算柱的竖向荷载 A轴柱： 屋面柱荷载： 88.839 KN+8.5 KN/m 7.2+2.358 KN/m 7.2 =167.017 KN 标准层柱荷载： 109.694 KN +7.138 KN/m 7.2+3.613 KN/m 7.2

29、 =187.101 KN 活载： 22.331 KN+1.2 KN/m 7.2=30.971 KN B轴柱： 屋面柱荷载： 88.839 KN+6.615 KN/m 7.2+14.014 KN/m 7.2 =202.07 KN 标准层柱荷载： 109.694 KN +8.984 KN/m 7.2+10.664 KN/m 7.2+5.87 KN/m 7.2 =246.707 KN 活载： 22.331 KN+2.96 KN/m 7.2+1.589 KN/m 2 =30.971 KN因结构对称，C轴柱纵向集中荷载与B轴柱相同； D轴柱纵向集中荷载与A轴柱相同。 图2-6 竖向受荷总图 注：1、图中梁端各值单位为kN；梁跨中各值单位为kN/m； 2、图中数值均为标准值2.4.9风荷载计算为简化计算，将计算单元范围内外墙面的分布风荷载化为等量的作用于屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值，计算公式如下：