常州市某小区11层住宅楼框架结构设计说明.doc
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1、常州市某小区11层住宅楼框架结构设计1工程概况1.1设计任务通过综合运用所学的理论知识和技能,解决小高层住宅楼的建筑设计和结构设计方面的实际问题,从而对一般类型房屋的设计有比较全面的了解,对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识,为今后独立从事土建设计和施工打下基础。要求完成建筑方案;上部主体结构计算分析;地基基础计算;上部主体结构和基础及楼梯的施工图绘制。学生应具备一定的土木工程专业知识;掌握WORD和EXCEL等办公软件的应用、学会AutoCAD绘图软件的使用;最好能熟悉PMCAD、TAT、SATWE等结构分析软件的使用。1.2 场地类别本工程为常州市某小区1
2、1层住宅楼。工程为11层现浇钢筋混凝土框架结构(一层地下车库)。屋面板顶面标高为36.6m。工程所在地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,无液化土层分布,工程建筑抗震设防分类为丙类。场地类别为III类。工程重要性等级为二级,场地等级为二级,地基等级为二级;整个场地地形较平坦,地貌类型单一;场地内土层划分为16个单元土层,土层地质时代为Q4、Q3,部分区域分布淤泥质粉质粘土;其稳定水位在地表下1米左右,测得浅层承压水水位在地表下2.44.0米左右,相当于黄海高程0.00米左右。根据建筑物荷载特征,结合场地工程地质条件,建议该住宅楼采用400mm或500mm的
3、预应力管桩。本工程场地环境属湿润区含水量30%(20%)弱透水层,环境类别为类,干湿交替,场地附近无污染源。地下水类型为重碳酸钙型水,在无污染的情况下,场地地下水对混凝土和混凝土中的钢筋无腐蚀性。屋面做法:40厚C25细石混凝土内配 6钢筋双向200,表面压光摸平,20厚1:3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板, 厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板, 厚度30mm),3厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。楼面做法:10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光,20厚1:3水泥砂浆找平层,钢筋混凝土楼板随捣随抹。墙身做法:由普通砖砌筑而成,普通砖自重18kN/m3,
4、厚度240mm。门窗做法:门厅为铝合金门窗,自重0.2 kN/m2,窗为钢窗玻璃窗,自重0.4 kN/m2。风荷载标准值0.4kN/m2,雪荷载标准值0kN/m2。活荷载:上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2,楼面活荷载标准值2.0kN/m2。卫生间活荷载标准值4.0 kN/m2,楼梯间活荷载标准值为3.5 kN/m2。1.3 设计内容本设计包括建筑图设计,结构设计及计算书的编辑。本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。资料分析及理论准备1.4 设计流程图建筑方案设计绘制建筑图结构布置草图典型内力计算绘制毕业设计相关图纸2 建筑设计2.1 建筑功能建筑不单要
5、满足各自的使用功能要求,而且还要为人们创造一个舒适的卫生环境,具有满足人们生理要求的功能。因此建筑具有良好的朝向,以及保温、隔热、隔声、采光、通风的性能。2.2 方案比选框剪结构与框架结构的主要区别就是多了剪力墙,框架结构的竖向刚度不强,高层或超高层的框架结构建筑更是如此!为了解决这个问题故使用剪力墙。框架-剪力墙结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。框剪结构的变形是剪弯型。众所周知,框架结构的
6、变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。水平荷载主要由剪力墙来承受,从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度较低,它的受力特
7、点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方面都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作,装配整体式楼面的作用不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。根据上述的区别,为方便计算以及设计,选择框架结构的设计。2.3 平面布置户型I(面积96.5 m2)图1户型II(面积62.5 m2)图2户型III(面积68 m2)图3户型IV(面积105 m2)图4户型V(面积77 m2)图5楼梯、电梯(型号LEHY-43,载重量1000千克,速度1.6m/s)图6 地下一层图7 首层图8 标准层图9 顶层2.
8、4 功能材料地面(水泥地面):20mm厚1:2水泥砂浆压实抹光,100mm厚C20混凝土,150mm厚碎石或碎砖夯实,素土夯实。地面(地砖地面):810mm厚地面砖,干水泥擦缝,撒素水泥面(洒适量清水),砂浆(或建筑胶水泥砂浆)粘接层,砂浆(或建筑胶水泥砂浆)粘接层,刷素水泥浆(或界面剂)一道,40厚C20细石混凝土,防水层:聚氨酯三遍涂膜防水层,厚1.8mm,60mm厚C20混凝土,随捣随抹平,100mm厚碎石或碎砖夯实,素土夯实。屋面做法:40mm厚C25细石混凝土内配 6钢筋双向200,表面压光摸平,20mm厚1:3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板, 厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板,
9、厚度30mm),3mm厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。楼面做法:10mm厚1:2水泥砂浆面层压实抹光,20mm厚1:3水泥砂浆找平层,钢筋混凝土楼板随捣随抹。墙身做法:由普通砖砌筑而成,普通砖自重18kN/m3,厚度240mm。门窗做法:门厅为铝合金门窗,自重0.2 kN/m2,窗为钢窗玻璃窗,自重0.4 kN/m2。梁柱混凝土等级为C30。防滑地砖台阶:10mm厚防滑地砖铺实拍平,缝宽58,干水泥擦缝,1:1水泥细砂浆结合层,水泥砂浆找平层,素水泥浆一道,70mm厚混凝土C15台阶面向外坡1.0%,200mm厚碎石或碎砖灌1:2.5水泥砂浆,
10、素土夯实。电梯:型号LEHY-43,载重量1000千克,速度1.6m/s。地下室:在外墙抹20mm厚1:2.5水泥砂浆(高出散水300mm以上),然后涂冷底子油一道和热沥青两道(至散水底),最后在其外侧回填隔水层。3 屋盖楼盖设计3.1 设计资料 1)屋面做法:40厚C25细石混凝土内配 6钢筋双向200,表面压光摸平,20厚1:3水泥砂浆找平层,挤塑聚苯板, 厚度55mm(阳台保温构造-挤塑聚苯板, 厚度30mm),3厚SBS改性沥青防水卷材一层,20厚1:3水泥砂浆粉光压平,现浇钢筋混凝土屋面板。 2)屋面荷载:均布活荷载标准值2kN/m2(上人屋面),雪荷载标准值为0kN/m2 3)材料
11、:混凝土强度等级为C30;梁内受力纵筋为HRB400,其余为HPB235钢筋。3.2 结构平面布置图(A区)图10标准层平面结构布置图(A区)4 框架结构与计算简图4.1 梁柱尺寸4.1.1 梁截面尺寸梁高hb=(1/121/10)lb横向hb=(1/121/10)4500mm,取450mm,b=200mm4.1.2 柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构,7度设防,高度30m,抗震等级为三级,取底层柱估算柱尺寸,根据经验荷载为15kN/m2:fc=14.3 N/mm2。N=157.8(3.6+1.5)=2983.5kN。由轴压比限值得Ac=260795mm2,为安全起见,取底层柱截面尺寸为45
12、0mm500mm,其他层为450mm500mm。4.2 计算简图(取轴线5处)初步设计基础顶面离室外地面450mm,则底层层高为3.45m。4.3梁柱线刚度(其中E=3.0104N/mm2)AB跨梁i=2E0.20.453/3.5=8.710-4EBC跨梁i=2E0.20.453/3.6=8.410-4ECD跨梁i=2E0.20.453/4.5=6.7510-4E上部各层柱i= E0.450.53/3.0 =1.610-3 E底层柱i= E0.450.53/3.45=1.410-3 E将梁柱线刚度标于计算简图中图11 框架结构计算简图5 恒荷载内力计算5.1 恒荷载计算5.1.1 屋面框架梁线
13、荷载标准值20厚水泥混凝土找平0.0220=0.4kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板 0.1226=3.12kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2屋面恒荷载 4.5 kN/m2边框架梁自重 0.20.4526=2.34kN/m边框架梁粉刷 2(0.45-0.1)0.0217=0.24kN/m中框架梁自重 0.20.4526=2.34kN/m2边框架梁粉刷 2(0.45-0.1)0.0217=0.34kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为:G11AB1=2.6kN/m G11BC1=2.6N/mG11CD1=2.6kN/mG11
14、AB2=4.52.2=10kN/mG11BC2=4.53.6=16.2kN/mG11CD2=4.53.4=15.3kN/m5.1.2楼面框架梁线荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平 0.0220=0.4kN/m2120mm厚钢筋混凝土楼板 0.1226=3.12kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2楼面恒荷载 4.5 kN/m2边框架梁自重及粉刷 2.6kN/m中框架梁自重及粉刷 2.6kN/m边跨填充墙自重 0.2(3-0.45)19=10kN/m填充墙粉刷 1.8kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为:gAB1= gCD1=14.
15、4kN/m gBC1=2.6N/m gAB2=4.52.2=10kN/m gBC2=16.2kN/mgCD2=15.3kN/m5.1.3屋面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重:AB 0.20.452.226=4.6kN纵向框架梁粉刷 2(0.45-0.1)0.022.217=0.5kN向框架梁自重:CD 0.20.453.426=8kN纵向框架梁粉刷 2(0.45-0.1)0.023.417=0.8kN纵向框架梁传来的屋面恒荷载:AB 2(2.2/2)24.5=5kNCD 2(3.4/2)24.5=13kN1.5m高女儿墙自重及粉刷 AB 1.52.20.219+21.52.20.0217=
16、13.3kN 1.5m高女儿墙自重及粉刷 CD 1.53.40.219+21.53.40.0217=23kN 则顶层边节点集中荷载为:G11A=25kN G11D=45kN同理可得 G11B G11C则顶层中节点集中荷载为:G11B=14kN G11C=35kN5.1.4楼面框架节点集中荷载标准值纵向框架梁自重及粉刷 AB 5.1kN CD 8.8kN钢窗自重14kN墙体自重 4.5kN墙面粉刷 2(3.67.8-22.31.8)0.021.7=13.46kN框架柱自重 0.450.5326=17.6kN柱面粉刷0.8kN 中间层边柱节点集中荷载为:GA=52kN GD=64kN中柱连系梁自重
17、加粉刷AB 5.7kN CD 8.8kN内纵墙自重加粉刷AB 20.4kN CD 34.2kN扣除门洞加门重: -10.6kN框架主自重及粉刷 18.4kN 中间层中柱节点集中荷载为:GB=42kN Gc=77kN5.2恒荷载作用下内力计算5.2.1 计算简图图12 计算简图5.2.2 荷载等效顶层边跨顶层中跨顶层边跨中间层边跨同理可得各层均相等中间层中跨同理可得各层均相等荷载等效后的计算简图如下图13 计算简图5.2.3 固端弯矩计算顶层边跨顶层中跨顶层边跨5.2.4 分层计算弯矩(取半结构计算) 1)顶层分配系数计算内力计算过程如下(单位:kNm)142 / 142表1 顶层分配系数计算表
18、AA5ABBAB2B6BCCBC3C7CDDCD8D40.3840.3840.2320.190.3140.3140.1820.1460.250.250.3540.4140.2930.293-27.427.4-13.713.7-505010.5210.526.630.53.18-2.90.5-5.81-9.6-9.6-5.570.5-2.781.830.53.666.056.053.510.51.76-0.920.5-1.85-3.17-3.17-4.490.5-2.2440.5813.6213.6219.290.59.64-11.880.5-23.76-16.82-16.820.410.410
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- 常州市 小区 11 住宅楼 框架结构 设计 说明
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