江苏省镇江市某中学宿舍楼设计毕业论文
2020-07-11 17:58:37
第一章 结构选型与布置
1.1结构布置
1.1.1结构布置依据
进行混凝土框架结构布置的主要工作是合理地确定梁、柱的位置及跨度。其基本原则是：
(1)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使刚度均匀对称，减小偏心和扭转。
(2)控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移，钢筋混凝土框架结构高宽比限值为：非抗震设防时为5，6度、7度抗震设防时为4，8度抗震设防时为3，9度抗震设防时为2。
(3)尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化梁设计及施工。
框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距(开间、进深)和层高，首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，柱网布置方式可分为内廊式、等跨式、不等跨式等几种，见图1-1；其次是满足建筑平面功能的要求，如图1-2；此外，平面应尽可能简单规则、受力合理，使各构件跨度、内力分布均衡，如图1-3。工程实践中常用的梁、板跨度：主梁（与框架柱相连且承担楼面板主要荷载的梁）跨度5～8m，次梁跨度4～6m，单向板跨1.7～2.5m，一般不得超过3m，双向板跨4m左右，荷载较大时宜取较小值，因为板跨直接影响板厚，而板的面积较大，板厚度的增加对材料用量及结构自重增加影响较大。
房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，伸缩缝将房屋分成若干温度区段。伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的。在伸缩缝处，基础顶面以上的结构和建筑全部分开。现浇钢筋混凝土框架结构的伸缩缝最大间距为55m。
1.1.2结构布置方案
主梁、柱布置方案如图1-1。
图1-1 结构布置图
1.1.3材料强度等级
梁、板、柱、基础均采用C35混凝土，纵向受力钢筋采用HRB400，箍筋采用HPB300。
1.1.4构件截面尺寸
1.柱
查规范得抗震等级为3级 为0.85
取首层中柱计算
取柱尺寸为600×600mm
2.梁
(1)横向主梁： ，
取250×700mm
(2)纵梁： ，
取250×500mm
(3)框架纵、横梁:250×700mm
3.板
板厚：AB跨 =100mm,取120mm，
BC跨 =60mm,取100mm。
第二章 确定计算简图
2.1确定计算简图
本工程横向框架计算单元取轴线②所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查《抗震规范》可判断该场地为Ⅰ类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高–1.95 m。柱子的高度底层为：h1 = 4.5 1.95–0.55 = 5.9m（初步假设基础高度0.55m ），二～六层柱高为h2～h5 = 3.9 m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l = 8100、2400、8100。计算简图见图1-1。
图2-1 计算简图
2.2梁、柱截面尺寸
（1）框架柱：所有柱均为600×600mm。
（2）梁：主梁250×700mm，次梁250×500mm，横向、纵向框架梁250×700mm。
（3）板厚：AB，CD跨板厚取120mm；BC跨板厚取100mm。
2.3材料强度等级
混凝土均采用C35级；受力钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。
2.4荷载计算
图2-2 永久荷载作用下结构计算简图
图2-3 活载作用下结构计算简图
2.4.1屋面横梁竖向线荷载标准值
（1）永久荷载 | |
屋面荷载标准值： | |
40厚C20混凝土，内配钢筋： 0.040X25=1.0KN/m2 | |
隔离层： 0.4 KN/m2 | |
20厚1：3水泥砂浆找平层： 0.020X20=0.4KN/m2 | |
120（100）厚钢筋混凝土现浇板： 0.12X25=3KN/m2 | |
（AB、CD跨取120;BC取100）： （0.10X25=2.5）KN/m2 | |
12厚纸筋灰石灰粉平顶： 0.012X16=0.192KN/m2 | |
屋面恒载标准值 4.992KN/m2 | |
（4.492KN/m2） | |
梁自重： | |
边跨AB、CD跨： 0.25X0.7X25=4.38KN/m | |
梁侧粉刷： 2X（0.7-0.12）X0.02X17=0.39KN/m | |
4.77KN/m | |
中跨BC跨： 4.38KN/m | |
梁侧粉刷： 2X（0.7-0.10）X0.02X17=0.41KN/m | |
4.79KN/m | |
作用在顶层框架梁上的的线荷载标准值为： | |
梁自重： g6AB1=g5CD1=4.77KN/m，g6BC1=4.79KN/m | |
板传来的荷载： g6AB2=g6CD2=4.992X6.2=30.95KN/m | |
G6AB3=g5CD3=4.992X1.9=9.48KN/m | |
g5BC2=4.492X2.4=10.78KN/mn | |
（2）活载 | |
作用在顶层框架梁上的线活载标准值为： | |
q6AB1=q6CD1=0.7X1.9=1.33KN/m | |
q6AB2=q6CD2=0.7X6.2=4.34KN/m | |
q6BC=0.7X2.4=1.68KN/m | |
2.4.2楼面横梁竖向线荷载标准值 | |
（1）永久荷载 | |
2~3厚软质导静电聚氯乙烯塑料卷材楼面： 0.4 KN/m2 | |
20厚水泥砂浆找平层： 0.020X20=0.4 KN/m2 | |
120（100）厚钢筋混凝土现浇板： | 0.12X25=3KN/m2 |
（0.10X25=2.5 KN/m2） | |
12厚板底粉刷： 0.012X16=0.192 KN/m2 | |
楼面恒载标准值： 3.992 KN/m2 | |
(3.492 KN/m2) | |
边跨（AB、CD）框架梁自重： 4.77KN/m | |
中跨（BC）框架梁自重： 4.79KN/m | |
墙自重： （3.9-0.7）X2.36=7.55KN/m | |
作用在楼面层框架梁线恒荷载标准值为： 梁自重： gAB1=gCD1=4.77Kn/m，gBC1=4.79KN/m | |
板传来荷载： gAB2=gCD2=3.992X6.2=24.75KN/m | |
gAB3=gCD3=3.992X1.9=7.58KN/m | |
gBC2=3.492X2.4=8.38KN/m | |
墙自重： gAB4=gCD4=gBC3=7.55KN/m | |
（2）活载 | |
作用在楼面层框架梁活载标准值为： | |
qAB1=2.5X1.9=4.75KN/m | |
qAB2=2X6.2=12.4KN/m | |
qBC=2.5X2.4=6KN/m | |
qCD1=2X6.2=12.4KN/m | |
qCD2=2.5X1.9=4.75KN/m | |
2.4.3屋面框架节点集中荷载标准值 | |
（1）恒载 | |
边跨连系梁自重： 0.25X0.7X25X8=35KN | |
粉刷： （0.7-0.12)X0.02X8X2X17=3.16KN | |
1.2m高女儿墙： 1.2X8X2.36=22.66KN | |
粉刷： 1.2X2X0.02X8X17=6.53KN | |
连系梁传来屋面自重： 1/2X(8 8-1.9)X1.9/2X4.992=33.43KN | |
顶层边节点集中荷载： G6A=G6D=100.78KN | |
顶层节点1、节点3集中荷载： | |
次梁自重： 0.25X0.5X25X8=25KN | |
粉刷： 2X（0.5-0.12）X0.02X（8-0.3）X17=1.99KN | |
次梁传来屋面自重： 33.43 1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X4.992=109.26KN | |
顶层节点1、节点2集中荷载： G61=G62=136.2KN | |
顶层中柱节点： | |
次梁自重： 0.25X0.5X25X8=25KN | |
粉刷： [(0.5-0.12) (0.5-0.1)]X0.02X(8-0.3)X17=2.04KN | |
次梁传来屋面自重： 1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X4.992 1/2X(8 8-2.4)X2.4/2X4.492=112.48KN | |
顶层中节点集中荷载： GB=GC=139.52KN | |
（2）活载 | |
Q6A=Q6D=1/2X(8 8-1.9)X1.9/2X0.7=4.69KN | |
Q6B=Q6C=1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X0.7 1/2X(8 8-2.4)X2.4/2X0.7=16.35KN | |
图2-4 恒载顶层集中力 | |
2.4.4楼面框架梁节点荷载标准值 | |
(1)恒载 | |
边柱纵向框架梁自重： 35KN | |
粉刷： 3.16KN | |
钢窗自重 1.95X2.1X0.4=1.64KN | |
窗边及窗下墙体自重： (3.15X3.7-4.1-0.63)X2.36=16.34KN | |
粉刷： 2X6.93X0.02X17=4.71KN | |
框架梁传来楼面自重： 1/2X(8 8-1.9)X1.9/2X3.992=26.74KN | |
中间层边节点集中荷载： GA=GD=87.59KN | |
框架柱自重： 0.6X0.6X25X3.9=35.1KN | |
中间层节点1、节点3： | |
次梁自重： 25KN | |
粉刷： 1.99KN | |
内纵墙自重（忽略门窗按墙重量计算）： 8X(3.9-0.7)X2.36=60.42KN | |
粉刷： 2X8X3.2X0.02X17=17.41KN | |
次梁传来楼面自重： 26.74 1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X3.992=87.38KN | |
中间层边节点1、节点2集中荷载： G1=G2=192.2KN | |
框架柱自重： 35.1KN | |
中间层中柱节点： | |
次梁自重： 25KN | |
粉刷： 1.99KN | |
内纵墙自重（忽略门窗按墙重量计算）： （8-0.6）X(3.9-0.7)X2.36=55.88KN | |
粉刷： 2X7.4X3.2X0.02X17=16.1KN | |
次梁传来楼面自重： 1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X3.992 1/2X(8 8-2.4)X2.4/2X3.492=89.13KN | |
中间层中柱节点集中荷载： GB=GC=188.1KN | |
框架柱自重： 35.1KN | |
（2）活载 | |
QA= QD=1/2X(8 8-1.9)X1.9/2X2.5=16.74KN | |
Q1= Q2=1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X2 16.74=47.12KN | |
QB= QC=1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X2.5 1/2X(8 8-2.4)X2.4/2X2.5=58.38KN | |
Q61=Q63=4.69 1/2X(8 8-6.2)X6.2/2X0.7=15.32KN
图2-5 恒载中间层节点集中力
2.4.5风荷载
已知该建筑位于镇江市，基本风压，本工程地面粗糙度C类（有密集建筑群的城市市区），按荷载规范。
风载体型系数（该建筑属于封闭式房屋矩形构筑物）：迎风面为0.8；背风面为–0.5，因结构高度H = 26.7 m＜30 m（从室外地面算起），取风振系数（小于30的建筑可以不考虑风振系数），计算过程如表所示：
风荷载计算 表2-1
层次 | Z（m） | （KN/m2） | A（m2） | Pi（KN） | |||
6 | 1.0 | 1.3 | 0.834 | 26.7 | 0.4 | 25.2 | 10.93 |
5 | 1.0 | 1.3 | 0.796 | 24.0 | 0.4 | 31.2 | 12.91 |
4 | 1.0 | 1.3 | 0.672 | 16.2 | 0.4 | 31.2 | 10.9 |
3 | 1.0 | 1.3 | 0.65 | 12.3 | 0.4 | 31.2 | 10.55 |
2 | 1.0 | 1.3 | 0.65 | 8.4 | 0.4 | 31.2 | 10.55 |
1 | 1.0 | 1.3 | 0.65 | 4.5 | 0.4 | 33.6 | 11.36 |
2.4.6地震作用
1）建筑物总重力荷载代表值Gi的计算 | ||||
（a）集中于屋盖处的重力荷载代表值G6 | ||||
50%雪荷载： | 0.5X0.35X72X18.6=234.36KN | |||
板上荷载： | 4.992X72X8.1X2 4.492X72X8.1=8442.4KN | |||
梁自重： | ||||
主梁 | 11X[4.77X8.1X2 4.79X2.4]=960.66KN | |||
纵梁 | 4.79X72X2=689.76KN | |||
次梁1 | 25X16=400KN | |||
次梁2 | 0.2X0.2X25X(8 1.9)X24=237.6KN | |||
次梁3 | 4.79X12=57.48KN | |||
边跨梁 | 4.79X72X2 2X[4.77X8.1X2 4.79X2.4]=867.3KN | |||
柱自重： | 0.6X0.6X3.2X25X52=1497.6KN | |||
隔墙自重： |
| |||
纵墙 | 2.36X[(71.4-0.6X11)X3.9-2.1X1.95X20-0.6X1.05X12]X2 | |||
2.36X[(71.4-0.6X11)X3.9-0.9X2.1X14-1.5X1.5X2]X2=1817.29KN | ||||
横墙 | 2.36X(7.5X3.9-2.1X1.95X2)X4 (1.8X3.9-1.5X1.8X2)X2.36 7.5X3.9X17X2.36 | |||
=1376.14KN | ||||
钢窗： | 1.95X2.1/2X0.4X46 0.9X1.05/2X0.4X2 1.2X2.1/2X0.4X2=17.51KN | |||
女儿墙： | 2.36X1.2X(72 18.6）X2=256.58KN | |||
G6=16854.68KN | ||||
(b)集中于三、六层的质点重力荷载标准值G5~G2 | ||||
50%楼面活载: | 0.5X[8.1X8X12X2 (72X2.4 8.1X3X2)X2.5 8.1X6X5 8.1X6X7 8.1X6X2 8.1X6X4 | |||
8.1X3X2 8.1X3X3]=1552.5KN | ||||
楼面恒载： | 4.992X72X8.1X2 4.492X72X8.1=8442.4KN | |||
梁自重： | ||||
主梁 | 960.66KN | |||
次梁1 | 689.76KN | |||
次梁2 | 400KN | |||
次梁3 | 4.79X12=57.48KN | |||
边跨梁 | 4.79X72X2 2X[4.77X8.1X2 4.79X2.4]=867.3KN | |||
柱自重： | 0.6X0.6X3.2X25X52=1497.6KN | |||
隔墙自重： | ||||
横墙 | 1376.14KN | |||
纵墙 | 1817.29KN | |||
钢窗： | 17.51KN | |||
G5~G2=17678.64KN | ||||
（c）集中于二层处的质点重力荷载标准值G1 | ||||
50%楼面活载： | 1552.5KN | |||
楼面恒载： | 8442.4KN | |||
梁自重： | ||||
主梁 | 960.66KN | |||
次梁1 | 689.76KN | |||
次梁2 | 400KN | |||
次梁3 | 4.79X12=57.48KN | |||
边跨梁 | 4.79X72X2 2X[4.77X8.1X2 4.79X2.4]=867.3KN | |||
柱自重： | 0.6X0.6X3.8X25X52=1778.4KN | |||
隔墙自重： | ||||
横墙 | 2.36X(7.5X4.5-2.1X2.55X2)X4 (1.8X4.5-1.8X2.1X2)X2.36 7.5X3.9X17X2.36 | |||
=1392.28KN | ||||
纵墙 | 2.36X[(71.4-0.6X11)X4.5-2.1X2.55X20-0.6X1.65X12]X2 | |||
2.36X[(71.4-0.6X11)X4.5-0.9X2.1X14-1.5X1.5X2]X2=2044.99KN | ||||
钢窗： | 35.02KN | |||
G1=18220.79KN | ||||
2)地震作用计算：
（1）框架柱的抗侧移刚度
在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 = 2；边框架梁取 I = 1.5；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I = 1.5；边框架梁取I = 1.2，为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。
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