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文档简介

摘 要本设计为5层框架结构教学楼,总建筑面积约3962.88m2,主体结构高度约19.8m。地处7度抗震设防区域,场地土类为2类。结构设计是本设计的重点。本设计的计算内容主要有:结构设计方面:先根据轴压比确定柱和墙的截面尺寸及梁跨度估算梁板截面,计算出各构件的几何特征值和结构体系刚度特征值;然后对单,双向楼板进行内力计算和配筋;其次是按其分配墙所受的水平荷载作用,计算建筑物的自重质量。用D值法计算水平风荷载和地震作用下的内力和位移(其中用底部剪力法计算地震作用,本建筑物的质量和刚度沿高度分布比较均匀、高度为17.7m40m、以剪切变形为主,所以适用于底部剪力法计算地震作用)。计算出建筑物在竖向荷载作用下产生的内力。思路是计算结构横方向的总抗侧刚度,计算结构基本自振周期,计算在水平荷载下产生的内力。进行内力值调幅后计算内力组合,以最不利内力进行梁、柱的配筋计算。按弹性方法对楼梯和基础进行配筋。关键词 框架结构,抗侧刚度,底部剪力法Abstract The design for the 5-storey frame structure of school building, a total construction area of about 3962.88m2, the main structure of an altitude of about 17.7 m. 7 degrees seismic fortification is located in the region, soil type is a category 2. Structural design is the focus of this design. The design of the main terms: structural design aspects: first axial compression ratio determined in accordance with columns and walls of the section size and beam span estimates beam cross section, calculated the geometric characteristics of the various components of stiffness and structural characteristics of the value system and secondly walls suffered their distribution is the level of load, the calculation of the quality of building self-respect.The calculation of the basic structure of the natural cycle, the calculation of the level of wind loads and seismic shear wall under the internal forces and displacement (of which calculated using shear at the bottom of the earthquake, the building Stiffness along the high quality and relatively uniform distribution, the height of 17.7 m 40m, mainly to shear deformation, applied to the bottom of shear method earthquake). Calculated in the buildings under vertical load of the internal forces. Thinking is calculated structure of the horizontal direction of the lateral rigidity, in the calculation of the level load the internal forces. Internal force is calculated after a combination of internal forces, internal forces in the most unfavorable to beams and columns reinforced calculation. Reinforcement floor calculation: the flexible approach of the roof slab, a reinforced floor and staircases reinforcement.Keywords frame struture,resist lateral stiffness,bottom shear force method目 录中文摘要及关键词 英文摘要及关键词 正文 1第一章 设计任务及要求 11.1设计原始资料 11.1.1工程概况 11.1.2自然条件 1第二章 结构方案总说明 22.1材料选择22.1.1钢筋选择 22.1.2砼强度的选择 22.2构件截面尺寸选择 22.2.1梁的截面尺寸 22.2.2板的设计 32.2.3柱的设计 32.3荷载统计 32.3.1.竖向荷载 3(1) 屋面 3(2) 楼面荷载(教室) 4(3)各层走廊楼面 42.3.2梁荷载 42.3.3墙体及其他构件 4(1)檐口 4(2)女儿墙 5(3)雨篷 5(4)25层砌体内墙 5(5)底层内墙 5(6)25层砌体外墙 5(7)底层外墙 62.3.4风荷载 62.4截面几何特性 72.4.1惯性矩 72.4.2线刚度 7第三章 结构方案设计计算 83.1框架结构的内力计算和荷载效应组合及侧移计算 73.1.1楼面板的内力计算(单向板) 7(1)梁 板截面尺寸选择 7(2)板的配筋计算 73.1.2走廊上的双向板计算 9(1)简图 9(2)弯矩设计值 9(3)配筋计算 103.1.3纵向次梁配筋设计 103.2.风荷载作用下的框架内力计算113.2.1各杆相对线刚度及相关尺寸113.2.2框架柱反弯点高度计算123.2.3风荷载作用下的框架内力133.2.4风荷载作用下的侧移计算163.3.框架的荷载效应组合(非抗震组合时)173.3.1.组合公式173.3.2控制截面内力组合值173.3.3荷载效应组合17 (1)框架梁的内力组合表 17(2)框架柱的内力组合表 223.4水平地震作用下的框架计算 283.4.1.框架的抗震等级283.4.2.场地和特征周期值283.4.3.重力荷载代表值283.4.4.结构自振周期T1 283.4.5.地震影响系数293.4.6.计算水平地震作用标准值303.4.7.水平地震作用产生的框架内力30(1)各柱剪力值 30(2)各柱反弯点高度y 30(3)水平地震作用产生的框架内力31(4)地震作用效应和其他荷载效应的基本组合 34(5)水平地震作用下的框架弹性侧移验算 453.5竖向荷载作用下的框架内力计算443.5.1竖向荷载作用下的框架内力计算45(1)受荷情况45(2)计算简图463.5.2恒荷载作用下的框架内力473.5.3活荷载作用下的框架内力513.6配筋 543.6.1框架梁的配筋543.6.2框架柱配筋58(1)底层柱58(2)顶层柱633.6.3框架的基础设计671.设计资料67 2.按独立基础设计67 3.6.4楼梯设计 741.楼梯板计算742.平台板计算763.平台梁计算77参考文献 78 - 7 -正文第一章 设计任务及要求1.1设计原始资料1.1.1工程概况本建筑为某五层教学楼,建筑面积为4665.6m2,位于上海某郊区干道的东南角,耐久年限为50年,7度设防,结构类型为框架结构。1.1.2自然条件1、建设地带、地形及周边条件(环境):该地区抗震设防烈度为7度,抗震等级为三级设计地震动参数amax=0.08, Tg=0.35s2、气象:全年主导风向:东南风 基本风压为:0.55kN/m2(B类场地)本雪压为:0.20kN/m23、水文、地质:根据工程地质勘测报告,拟建场地地势平坦,土质为粘性土,没有夹层,其承载力的标准值为120kN/m2,可作为天然地基持力层。地下水位距地表最低为-3.0m,对建筑物基础无影响。第二章 结构方案总说明2.1材料选择2.1.1钢筋选择:梁 柱 HRB335 fy =300N/mm2构造钢筋 箍筋 HPB235 fy=210 N/mm22.1.2砼强度的选择:C30 fc=14.3 N/mm2 ft=1.43 N/mm2 Ec=3.0010 N/mm22.2构件截面尺寸选择2.2.1梁的截面尺寸横向框架梁 h=lo/12lo/8=6600/126600/8=550825 取h=800mm b=h/2h/4=350175 取b=300mm 且 h/b=2.64 符合要求纵向框架梁 h=lo/12lo/8=9000/129000/8=7501125取h=800mm b=h/2h/4=350175 取b=300mm 且 h/b=2.5V56.21V56.21V0.7fcbho38.5741.2541.25箍筋肢数 直径666Asv=n Asv1106112112S=1.25fyvAsvho/V-0.7ftbho85103103实配箍筋间距s1201201203.2.风荷载作用下的框架内力计算3.2.1各杆相对线刚度及相关尺寸根据上图及水平风荷载标准值,采用D值法计算风荷载作用下的内力1)框架柱的剪力框架柱剪力标准值计算层数(F)柱号kib/2icc=k/2+kD=c12ic/h2VFD/F(KN)5(16.41KN)A5B51.5953.9760.4440.6650.186(12/3.92)0.279(12/1.92)3.284.924(21.08KN)A4B41.5953.9760.4440.6650.186(12/3.92)0.279(12/1.92)7.5011.253(18.57KN)A3B31.5953.9760.4440.6650.186(12/3.92)0.279(12/1.92)11.2116.822(18.57KN)A2B21.5953.9760.4440.6650.186(12/3.92)0.279(12/1.92)14.9322.391(20.36KN)A1B12.165.3870.5190.7290.279(12/4.22)0.226(12/4.22)26.2421.263.2.2框架柱反弯点高度计算层数第五层(m=5,n=5nh=3.9m)柱号ko112233y (m)A51.5950.5610102.18B53.9760.4510101.76第四层(m=4,n=4,h=3.9m)A41.5950.641010102.5B43.9760.51010101.95第三层(m=3,n=3,h=3.9m)A31.5950.721010102.81B33.9760.51010101.95第二层(m=2,n=2,h=3.9m)A21.5950.810111.303.1B23.9760.510101.301.95第一层(m=1,n=1,h=4.2m)A12.1610.240.801.25B15.3870.590.803.073.2.3风荷载作用下的框架内力在求出各柱剪力Vi和该柱反弯点高度yi值后,则该柱下端弯矩MiViyi,上端弯矩为Vi(hiyi),进而利用节点平衡求出框架梁端弯矩,画出左风作用下的框架内力图。3.2.4风荷载作用下的侧移计算风荷载标准值作用下的框架侧移验算位置Fwk(KN)Dji(KN/mm)i1n Uj(mm)Uj/hj限值5层16.4170.3460.271/130001/4004层21.0870.3460.351/111433层18.5770.3460.311/130002层18.5770.3460.311/130001层20.3652.4970.461/8400顶点位移Uj1.7mm j1n1/132001/500注djic/12ich2(4根柱)E(3.0104N/mm2)UjFwk/0.85dji3.3.框架的荷载效应组合(非抗震组合时)3.3.1.组合公式对于承载能力极限状态,按荷载效应的基本组合进行设计。基本组合是永久作用和可变作用的组合。a, 由可变荷载效应控制的组合:G恒+Q活;G恒+Q风;G恒+0.9(G活+Q风)其中,G一般取1.2,当对结构有利时取1.0;Q一般取1.4;对于一般多层框架结构,第二项往往不起控制作用。b, 由永久荷载效应控制的组合:1.35恒+1.4c活,其中c为荷载组合值系数,除书库,档案库,储藏室,电梯机房等为0.9外,其余民用建筑为0.7.3.3.2控制截面内力组合值框架梁:框架梁的控制截面是梁的跨中和梁端支座边缘处,跨中截面的内力组合值为+M(同时注意可能出现的M),梁端截面的内力组合值为M(同时注意可能出现的+M)和V。框架柱:对于某一层框架柱,其控制截面为该柱的上端和下端。由于框架柱是偏心受压构件,M和N的不同组合会导致受压承载力的变化,因此对于采用对称配筋截面的框架柱,应分别考虑如下三种内力组合,即:|M|max和相应的N,V;Nmax和相应的M,V。3.3.3荷载效应组合(1)框架梁的内力组合表- 81 -屋面框架梁的内力组合表5层杆件号 AB BC截面位置 A 跨中 B左 B右 跨中内力种类 M V M M V M V M荷载分类恒A-16.9465.31143.68-92.23-88.13-49.92-15.872.98活B-34.8440.5106.92-53.04-46.02-27.06-8.286.624风C5.6-1.5-4.21.56.3-1.9风D-5.61.54.2-1.5-6.31.9内力组合1.2A+1.4B-69.104135.072322.104-184.932-170.184-97.788-30.63612.84961.2A+1.4C(或D)1.35A+0.98B-57.0122127.8585298.7496-176.49-164.075-93.9108-29.538910.514521.2A+1.26(B+C或D)-57.1704127.512307.1352-182.798-161.851-86.0616-31.870811.92224楼面框架梁的内力组合表4层杆件号 AB BC截面位置 A 跨中 B左 B右 跨中内力种类 M V M M V M V M荷载分类恒A-79.7368.17149.97-93.77-72.43-28.25-14.433.61活B-63.3156.13148.188-76.4-60.09-27.341-12.7810.224风C17.7-4.5-12.34.518.3-5.5风D-17.74.512.3-4.5-18.35.5内力组合1.2A+1.4B-184.31160.386387.4272-219.484-171.042-72.1774-35.20818.64561.2A+1.4C(或D)1.35A+0.98B-169.679147.0369347.6837-201.462-156.669-64.9317-32.004914.893021.2A+1.26(B+C或D)-153.145146.8578366.6809-224.286-156.959-45.2917-40.348817.21424楼面框架梁的内力组合表3层杆件号 AB BC截面位置 A 跨中 B左 B右 跨中内力种类 M V M M V M V M荷载分类恒A-76.6467.83149.23-92.96-72.77-28.76-14.433.61活B-63.2456.04147.948-76.87-60.18-24.09-12.7810.224风C31-8-21.9832.8-9.9风D-31821.9-8-32.89.9内力组合1.2A+1.4B-180.504159.852386.2032-219.17-171.576-68.238-35.20818.64561.2A+1.4C(或D)1.35A+0.98B-165.439146.4897346.4495-200.829-157.216-62.4342-32.004914.893021.2A+1.26(B+C或D)-132.59141.9264365.4905-236.002-153.071-23.5374-45.892817.21424楼面框架梁的内力组合表2层杆件号 AB BC截面位置 A 跨中 B左 B右 跨中内力种类 M V M M V M V M荷载分类恒A-76.4667.83149.23-92.73-72.77-28.9-14.433.61活B-63.156.05147.972-76.67-60.17-24.21-12.7810.224风C43.4-11.2-30.711.245.87-13.9风D-43.411.230.7-11.2-45.8713.9内力组合1.2A+1.4B-180.092159.866386.2368-218.614-171.562-68.574-35.20818.64561.2A+1.4C(或D)1.35A+0.98B-165.059146.4995346.4731-200.322-157.206-62.7408-32.004914.893021.2A+1.26(B+C或D)-116.574137.907365.5207-246.562-149.026-7.3884-50.932817.21424楼面框架梁的内力组合表1层杆件号 AB BC截面位置 A 跨中 B左 B右 跨中内力种类 M V M M V M V M荷载分类恒A-71.9467.95150.48-87.47-72.65-36.54-14.433.61活B-59.3556.14148.212-72.367-60.08-30.51-12.7810.224风C115.8-21.3-24.6-21.336.7-11.1风D-115.821.324.621.3-36.711.1内力组合1.2A+1.4B-169.418160.136388.0728-206.278-171.292-86.562-35.20818.64561.2A+1.4C(或D)1.35A+0.98B-155.282146.7497348.3958-189.004-156.956-79.228

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