【正文】 ） 1 1 緒論 工程概況 該工程 為某大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓 ，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；建筑層數(shù)為 8 層，總建筑面積， 寬度為 ,長(zhǎng)度為 ；底層層高 ，其它層層高 ，室內(nèi)外高差 。 該工程的梁、柱、板、樓梯、基礎(chǔ)均采用現(xiàn)澆，因考慮抗震的要求，需要設(shè)置變形縫，寬度為 130mm。 設(shè)計(jì)資料 (1)氣象條件 該地區(qū)年平均氣溫為 20 C . 凍土深度 25cm，基本風(fēng)壓 ，基本雪壓 kN/m2，以西北風(fēng) 為主導(dǎo)方向，年降水量 1000mm。 (2)地質(zhì)條件 該工程場(chǎng)區(qū)地勢(shì)平坦，土層分布比較規(guī)律。地基承載力特征值 240af kPa? 。 (3)地震烈度 7 度。 (4)抗震設(shè)防 7 度近震。 材料 梁、柱、基礎(chǔ)均采用 C30；縱筋采用 HRB335，箍筋采用 HPB235；單向板和雙向板均采用 C30，受力筋和分布筋均為 HPB235；樓梯采用 C20，除平臺(tái)梁中縱筋采用HRB335 外，其余均采用 HPB235。 工程特點(diǎn) 本工程為 8 層，主體高度為 29m左右，為高層建筑。其特點(diǎn)在于 ：建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，縮小城市的平面規(guī)模，縮短城市道路和各種管線的長(zhǎng)度，從而節(jié)省城市建設(shè)于管理的投資；其豎向交通一般由電梯來(lái)完成，這樣就回增加建筑物的造價(jià)；從建筑防火的角度來(lái)看，高層建筑的防火要求要高于中低層建筑；以結(jié)構(gòu)受力特性來(lái)看，側(cè)向荷載（風(fēng)荷載和地震作用）在高層建筑分析和設(shè)計(jì)中將起著重要的作用，因此無(wú)論從結(jié)構(gòu)分析，還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其過(guò)程都比較復(fù)雜。 在框架結(jié)構(gòu)體系中，高層建筑的結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)對(duì)稱均勻布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時(shí)引起結(jié)構(gòu)扭 轉(zhuǎn)及局部） 2 突變，并盡可能降低建筑物的重心，以利于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性；合理地設(shè)置變形縫，其縫的寬度視建筑物的高度和抗震設(shè)防而定。 該工程的設(shè)計(jì)，根據(jù)工程地震勘探和所屬地區(qū)的條件，要求有靈活的空間布置和較大的跨度，故采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。 本章小結(jié) 本章主要論述了本次設(shè)計(jì)的工程概況和工程特點(diǎn)，特別對(duì)于高層建筑的優(yōu)點(diǎn)和框架結(jié)構(gòu)中高層建筑的布置原則作了詳細(xì)闡述。 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 框架設(shè)計(jì) 工程概況 該 實(shí)驗(yàn)樓為八層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積 ，建筑平面為“ U”型， 受建 筑場(chǎng)地限制，寬度 ≦ 40m，長(zhǎng)度 ≦ 60m。建筑方案確定，中間部分房間開(kāi)間 ,進(jìn)深 ，走廊寬度 ；兩側(cè)部分房間開(kāi)間、進(jìn)深視具體情況而定。底層層高 m，其它層層高為 m，室內(nèi)外高差 m。框架平面柱網(wǎng)布置圖 21 所示，（僅取中間部分作為設(shè)計(jì)對(duì)象） L3 L3 L3 L3 L3 L4 L3 L3 L3 L3 L3L3 L3 L3 L3 L3 L4 L3 L3 L3 L3 L3L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3 L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1 L1L1L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1L2L2L2L2L2L2L2L2L2L2L2L2 L20396003300330033003300330003330030330033003300330033007502400075001740 圖 21 框架平面柱網(wǎng)布置 設(shè)計(jì)資料 (1)氣象條件 基本雪壓 =；基本風(fēng)壓 = N/m2 ） 3 (2)抗震設(shè)防 7 度近震。 (3)材料 混凝土采用 C30，縱筋 Ⅱ 級(jí)，箍筋 Ⅰ 級(jí) (4)屋面及樓面做法 屋面做法（上人）： 30 厚細(xì)石混凝土保護(hù)層 二氈三油防水層 20 厚水泥沙漿找平層 150 厚柱石保溫層 100 厚鋼筋混凝土板 15 厚板底紙筋石灰 樓面做法： 12mm厚大理石地面 30mm厚細(xì)石混凝土 100mm厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 15 厚板底紙筋石灰 設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1)初估截面尺寸 a、框架柱子 2～ 8 層截面尺寸均為 b=h=((1/8~1/12)H=(1/8~1/12)=~ 1 層 : b=h=((1/8~1/12)H=(1/8~1/12)=~ 取 bh=500mm500mm b、橫向框架梁 (L1)： h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)=~ h=600mm b=(1/2~1/3)h=(1/2(1/2~1/3)1/3)=~ 取 b=250mm c、中間框架梁 (L2)：由于跨度小，故取 b h＝ 250mm 400mm d、縱向框架梁 (L3)： h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)=~ h=500mm b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)=~ 取 b=250mm e、次梁 (L4)： h=(1/10~1/18)l=(1/10~1/18)=~ 取 h=500mm b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)=~ 取 b=250mm ） 4 (2)樓板厚度： （采用單向板） hl/40=l/40= 取 h=100mm (3)梁的計(jì)算跨度 梁的跨度：取軸線間距，即邊跨梁為 ,中間梁為 ， FEHC 16151413121110987654L3 L4L3 L4L3L3L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1 L1L1L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1 L1L2L2039 60033 0033 0033 0033 0033 0003330 03033 0033 0033 0033 0033 001740075024000750 圖 22 框架梁編號(hào) (4)柱高度 底層柱子高 h=++=，其中 為底層高， 為室內(nèi)外高差， 為基礎(chǔ)頂面至室外地坪的高度。其他層柱高等于層高即為 。由此得框架計(jì)算簡(jiǎn)圖，見(jiàn)圖 23。 荷載計(jì)算 (1) 屋面均布荷載： 30 厚細(xì)石混凝土保護(hù)層 24= kN/㎡ 二氈三油防水 層 kN/㎡ 20 厚水泥沙漿找平層 20= kN/㎡ 150 厚柱石保溫層 5= kN/㎡ 100 厚鋼筋混凝土板 25= kN/㎡ 15 厚板底紙筋石灰 16= kN/㎡ 共計(jì)： kN/㎡ 屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： （ 12+） （ 2++） =3560KN ） 5 HFEC7500240075002Z Z 2 Z 2 Z 22Z Z 2 Z 2 Z 22Z Z 2 Z 2 Z 22Z Z 2 Z 2 Z 22Z Z 2 Z 2 Z 22Z Z 2 Z 2 Z 22Z2Z2ZZ 2Z 1Z 1Z 11Z36003600360036003600360036005150 圖 23 橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖及柱編號(hào) (2)樓面均布恒載（按樓面做法逐項(xiàng)計(jì)算）： 12mm厚大理石地面 28= kN/㎡ 30mm厚細(xì)石混凝土 24= kN/㎡ 100mm厚鋼 筋混凝土現(xiàn)澆板 25= kN/㎡ 15 厚板底紙筋石灰 16= kN/㎡ 合計(jì)： ㎡ 樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： （ 12+） （ 2++） =2727 kN/㎡ (3)屋面均布活載 計(jì)算重力荷載代表值時(shí)，要考慮雪荷載和施工荷載。 （ 12+） （ 2++） =287 kN (4)樓面均布活載： 對(duì)于實(shí)驗(yàn)樓取均布活荷載為 ㎡，故樓面均布活載標(biāo)準(zhǔn)值為： （ 12+） （ 2++） =1435 kN (5)梁柱自重 （包括梁側(cè)，梁底，柱抹灰重量） 梁側(cè)、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬計(jì)算來(lái)考慮。 表 21 梁柱自重表 梁（柱）編 號(hào) 截面（㎡） 長(zhǎng)度（ｍ） 根數(shù) 每根重量（ kN） L1 258=200 ） 6 L2 138=104 L3 448=352 L4 412+2=50 Z1 (4712)+27=350 Z2 28=16 注：每根重量為 ： 725= kN（考慮抹灰） 對(duì)于柱，則： 25= kN (6)墻體自重： 墻體均為 240mm厚墻。墻兩面抹灰，近似按加厚墻體考慮抹灰重量。 表 22 墻體自 重 每片面積 片數(shù) 重量 (kN) 底層縱墻 1242=46 3049 底層橫墻 17 275 其他層縱墻 46 2124 其他層橫墻 17 1818 注：?jiǎn)挝幻娣e上墻體的重量為： 19= kN/㎡故：墻體自重為： 46=3049 kN，其他計(jì)算類同。 (7)荷載分層總匯 a、頂層重力荷載代表值包括 頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載 +50%活載 +梁自重（縱橫梁） +半層柱自重 +半層墻 體自重。 b、其他層重力荷載代表值包括： 其他層重力荷載代表值包括：樓面恒載 +50%活 載 +縱橫梁自重 +上下各半層的柱及縱橫墻體自重 （包括橫墻）。 將前述荷載相加，得集中于多層樓面的重力荷 載代表值如下： 第八層： 7569KN 第七 至二層： 9943KN 第一層： 12021KN 建筑物重力荷載代表值 81 ii G??為 81 ii G??=7569+99436+12021=79240kN 質(zhì) 點(diǎn) 重 力 荷 載 值 見(jiàn) 圖 24. 圖 24 G 3=98 56 kNG 2=98 56 kNG 1=118 82 kNG 4=98 56 kNG 5=98 56 kNG 6=98 56 kNG 7=98 56 kNG 8=74 79 kN） 7 質(zhì)點(diǎn)重力荷載值 水平地震力作用下框架側(cè)移計(jì)算 (1)橫梁線剛度： 采用混凝土 C25， cE =107kN/㎡ 在框架結(jié)構(gòu)中，有現(xiàn)澆樓面或預(yù)制板樓面。而現(xiàn)澆板的樓面，板 可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移。為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架取 I = 0I （ 0I 為梁的截面慣性矩），對(duì)中框架取 I = 0I 。橫梁線剛度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 23。 表 23 橫梁線剛度計(jì)算 梁 號(hào) L 截面 b h ? ?2m 跨度 ??ml 慣性矩 1230 bhI? 邊框架梁 中框架梁 IIb? ?bb EIk? IIb? ?bb EIk? L1 103 103 104 103 104 L2 103 103 104 03 04 L3 103 103 104 103 104 L4 103 103 104 103 104 (2)橫向框架柱的側(cè)移剛度 D 值 柱線剛度列于表 24，橫向框架柱側(cè)移剛度 D 值計(jì)算見(jiàn)表 25。 表 24 柱線剛度 柱號(hào) Z 截面 （㎡） 柱高度 （ m） 慣性矩 線剛度 30 12bhI ?（ m4） cc EIK h?（ kNm） 1Z 103 104 2Z 103 104 表 25 橫向框架柱側(cè)移剛度 D 值計(jì)算 層次 項(xiàng)目 柱類型 ()2()bcbcKK KKK K????一 般 層底 層 205 ()2KK?????（ 一 般 層 ）+K. 底 層+K 212 ( / )cD K kN mh?? 根數(shù) 底 層 邊框架邊柱 ? 8520 4 邊框架中柱 ? ? 11936 4 中框架邊柱 ? 7021 8 ） 8 中框架中柱 ? ? 9021 8 D? 376498 二 三 四 五 六 七 八 層 邊框架邊柱 ? ??????? 27695 4 邊框架中柱 ( ) ? ?? ?????? 56437 4 中框架邊柱 ? ?????? 18552 8 中框架中柱 ( ) ? ???????? 31392 8 D? 70