【正文】 學(xué)樓 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程概況 工程名稱 青島工學(xué)院某教學(xué)樓。 結(jié)構(gòu)形式 從整個(gè)教學(xué)樓建筑中選取一個(gè)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) ， 基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 防火設(shè)計(jì) 本工程屬小高 層建筑，二級(jí)防火。按二級(jí)防火要求，房間到最近的疏散口最大距離應(yīng)小于 35m，本設(shè)計(jì)中的房間布置均能滿足。 抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防烈度： 6 度設(shè)防， ， II 類場(chǎng)地。 設(shè)計(jì) 依據(jù) （ 1）建設(shè)地點(diǎn)： 青島市 青島工學(xué)院 校內(nèi) 。 （ 2）工程概況： 建筑 總 高 米，共 5 層，首層層高 ，標(biāo)準(zhǔn)層與頂層層高 。室內(nèi)外高度差 。 （ 3） 基本氣溫 ：最 低 9 oC, 最高 33 oC。 （ 4）青島市 年 相對(duì)濕度 平均 62%。 （ 5）主導(dǎo)風(fēng)向：全年為西北風(fēng)，夏季為東南風(fēng)，基 本風(fēng)壓 w0=（ 6）基本雪壓 ： kN/m2 （ 7）抗震設(shè)防烈度 ： 6 度設(shè)防， ， II 類場(chǎng)地。 （ 8）材料選用：采用 C40 混凝土（彈性模量 Ec= 104N/mm2,抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fc=,軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ft=） （ 9)鋼筋： 梁、柱中箍筋和板及基礎(chǔ)底板內(nèi)鋼筋采用 HPB235，梁、柱中縱向受力鋼筋采用 HRB335，抗壓強(qiáng)度： 300 N/mm2，抗拉強(qiáng)度： 300 N/mm2 。 （ 10）墻體：填充墻采用 粉煤灰輕渣空心砌塊 。 （ 11）女兒墻：高 米。 （ 12）建筑采用 鋁合金窗 ，自重： KN/m2。 屋面做法：（從上往下）二氈三 油 防水層 上鋪小石子， 20mm 厚水泥砂漿找濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 5 平， 80mm 厚膨脹珍珠巖保溫層 ， 1:10 水泥珍珠巖找坡 （坡度 2%） ， 120 厚 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板， 20mm混合 砂漿 （ 17 kN/m3） 抹底。 上人屋面：活載 標(biāo)準(zhǔn)值 KN/m2 樓面做法： 12mm 厚大理石地面， 30mm 厚細(xì)石混凝土， 120 厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板， 20mm混合 砂漿抹底 。 樓面活載 標(biāo)準(zhǔn)值 ： KN/m2 外墻做法： 貼瓷磚墻面 （ ） ， 20mm水泥砂漿， 240mm 厚粉煤灰輕渣空心砌塊 （ kN/m3） ， 設(shè) 2400mm 1800mm 鋁合金玻璃窗， 內(nèi)壁 20mm 混合 砂漿找平 。 內(nèi)墻做法： 240mm 厚粉煤灰輕渣空心砌塊， 設(shè) 1200mm 1000mm 鋁合金玻璃窗， 兩面各 20mm混合 砂漿找平 。 工程地質(zhì)條件 ： 場(chǎng)地地勢(shì)平坦，填土層 左右，以下為一般粘土，地基承載力設(shè)計(jì)值f=170kN/m2，土壤最大凍結(jié)深度為 ，地下水位－ 12m。 構(gòu)造設(shè)計(jì) 屋面板及樓面板的保護(hù)層厚度為 20mm，梁保護(hù)層厚度為 25mm，柱 保護(hù)層厚度為 35mm。 鋼筋搭接及錨固均按照規(guī)范進(jìn)行。 結(jié)構(gòu)布置 結(jié)構(gòu)承重方案選擇： 根據(jù)建筑功能要求以及建筑施工的布置圖，本工程確定采用框架 縱橫向承重方案，框架梁、柱布置如圖 所示 。 濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 6 框架平面布置與計(jì)算單元簡(jiǎn)圖 取 ⑦ 軸上的一榀橫向平面框架進(jìn)行計(jì)算，取相鄰兩個(gè)柱距的各 1/2 寬作為計(jì)算單元，如圖 陰影所示。 構(gòu)件尺寸初步估計(jì) 1）主要構(gòu)件選型： a)梁、板、柱結(jié)構(gòu)形式：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 b)墻體采用： 粉煤灰輕渣空心砌塊 。 c)基礎(chǔ)：采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 2)梁、柱截 面尺寸估算。（取 7 軸上的一榀橫向框架計(jì)算） a)框架柱： 柱截面面積可根據(jù) 下列方法進(jìn)行估計(jì) ： 荷載估算： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)樓層平均總豎向荷載框架結(jié)構(gòu) 可取13KN/m2 。 中柱負(fù)載面積： (+)/2 = m2 中柱柱底承受荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 恒荷載： 13 5= (kN) 活荷載： 5=318 (kN) 以 按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算，即 = 39。39。 )c y sf A f A??? ，假定受壓 縱 筋總的配筋率 ρ =3%，縱向壓屈系數(shù) φ=1， C40混凝土： fc=，得： 濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 7 ( 1653600+ 318000)= 1 (+ 300) 解得： A=124886 mm2 ， 初步選定 400mm 400mm，實(shí)際面積為 A=160000 mm2 b）框架梁尺寸確定： （ 1） 橫向框架梁： h=（ 1/10~1/18） L=（ 1/10~1/18） =~ 取 h=600mm b=（ 1/2~1/3） h=（ 1/2~1/3） =~ 取 b=250mm 中間框架梁由于跨度較小，截面尺寸取 b h=250mm 300mm （ 2）縱向框架梁： h=（ 1/10~1/18） L=（ 1/10~1/18） =~ 取 h=400mm b=（ 1/2~1/3） h=~ 取 b=250mm （ 3）樓板厚度：（采用雙向板） h=1/40L=1/40 = 取 h=120mm c）梁柱計(jì)算高度、跨度： （ 1）梁的跨度：取軸線間距，邊跨梁為 、中間跨為 3m。 （ 2）柱的計(jì)算高度： 底層柱高： 初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)頂面離室外地面 450mm，則底層 柱 高為++= 其它層柱 高 ：取層高 。 結(jié)構(gòu) 計(jì)算簡(jiǎn)圖 （ 1） 三個(gè)假設(shè)： a：平面結(jié)構(gòu)假定：認(rèn)定每一方向的水平力只由該縱方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力構(gòu)件不受力。 b：在水平荷載作用下樓板在自身平面內(nèi)不產(chǎn)生 相對(duì)位移。 c：不考慮水平荷載作用下的扭轉(zhuǎn)作用。 （ 2） 框架在豎向荷載作用下，可忽略節(jié)點(diǎn)側(cè)移，按剛性方案設(shè)計(jì)。在水平荷載作用下不能忽略節(jié)點(diǎn)側(cè)移，按彈性方案設(shè)計(jì)。 Ic= 412a i= ccEIH a)框架柱 線剛度計(jì)算如下： 柱線慣性矩： Ic=a4/12= 底層柱線剛度： ic1=EcIc/H= 107N m 其他層柱線剛度： ic2=EcIc/H= 107N m 濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 8 b)框架梁 線剛度計(jì)算如下： 計(jì)算框架梁的截面慣性矩，考慮樓面板與梁的連接使慣性矩增大有利影響 （ 板對(duì)梁的翼緣作用 ） ，故要 2. 邊跨梁的慣性矩： Ib1=2 bh3/12= 邊跨梁的線剛度： ib1=EcIb1/L= 107N m 中間跨梁的慣性矩： Ib2=2 bh3/12= 中間跨梁的線剛度： ib2=EcIb2/L= 107N m c)相對(duì)線剛度： 取 ib1= 107N m=1 則： ib2=／ = ic1= ic2= 得計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 1 11 11 11 11 10 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 5 00 . 3 5 0 . 3 5 0 . 3 50 . 3 50 . 3 20 . 3 20 . 3 20 . 3 20 . 3 2A B C D012345 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 恒荷載及內(nèi)力分析 （ 1） 屋面恒荷載 ： (上人屋面 ) 二氈三 油上鋪小石子： kN/m2 20mm厚水泥砂漿找平： 20kN/m3 =80mm厚 膨脹珍珠巖保溫層 ： 1:10 水泥珍珠巖找破（ 2%坡度）： 1/2 2% 1/2 11kN/m3=濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 9 現(xiàn)澆樓板（ 120mm厚）： 25kN/m3=3 kN/m2 20mm厚混合 砂漿抹底 ： 17kN/m3=屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： kN/m2 （ 2） 樓面恒荷載： 12mm大理石地面： 28kN/m3= 30mm細(xì)石混凝土： 24kN/m3= 現(xiàn)澆樓板（ 120mm厚）： 25kN/m3=3 kN/m2 20mm厚混合 砂漿抹底 ： 17kN/m3= 樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： kN/m2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： kN/m2 （ 3） 構(gòu)件自重： （注：考慮到梁柱抹灰，鋼筋混凝土容重取 26kN/m3） 梁自重 （邊跨） （ ） 26=梁自重 （ 中間跨） （ ） 26=梁自重（縱跨） （ ） 26=柱 自重 26=（ 4） 外縱墻自重： 貼瓷磚墻面 ( ) = 20mm水泥砂漿 ( ) 20= 240mm 粉煤灰輕渣空心砌塊 ( )= kN 鋁合金門窗 （ ) = 20mm 混合砂漿 粉刷內(nèi)墻面 ( ) 17= 合計(jì) （ ++++） 247。 = kN/m 外橫墻： kN/m 內(nèi)縱墻自重： 鋁合金窗 （ ) = 1200mm 2400mm 木門 （ ） = 240mm 粉煤灰輕渣空心砌塊 ( )= kN 20mm 混合砂漿 粉刷兩 墻面 ( ) 17= 濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 10 合計(jì) （ +++） 247。 = kN/m 橫墻自重： 240mm 粉煤灰輕渣空心砌塊 = kN/m 20mm 混合砂漿粉刷兩墻面 2 17=合計(jì) kN/m （ 5） 女兒墻重： 貼瓷磚墻面 =20mm水 泥砂漿 20= kN/m 240mm 粉煤灰輕渣空心砌塊 = kN/m 20mm 混合砂漿粉刷內(nèi)墻面 17=合計(jì) 在 邊跨 ，板傳給屋面梁的恒荷載和活荷載都是梯形的分布荷載。在中間跨，則是三角形的分布荷載，如下圖所示。 為計(jì)算簡(jiǎn)便，按支座彎矩等效原則將其簡(jiǎn)化為矩形分布。 屋面板傳荷載示意圖 梯形荷載作 用時(shí)： a=al q1=（ 12a2+a3） q a=al =三角形荷載時(shí)： 濟(jì)南大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) 11 q1=5/8q 屋面 邊跨 梁上線荷載： q1=(12a2+a3)q+(12+)+=屋面中間跨梁上線荷載 ： q 2=5/8q++ 樓面 邊跨 梁上線荷載： q 1=（ 12a2+a3） q++ 樓面 中間跨梁上線荷載： q 2=5/8q++框架中各層恒荷載作用分布如圖 ： 26 . 1 312 . 0 328 . 5 59. 4 228 . 5 59. 4 228 . 5 59. 4 228 . 5 59. 4 228 . 5 528 . 5 528 . 5 528 . 5 526 . 1 3 恒荷載作用分布圖 （ 4） 采用彎矩二次分配法計(jì)算各桿件的彎矩。 計(jì)算步驟如下：