【文章內容簡介】 1 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 14 頁 結構重要性系數(shù)： 環(huán)境類別：上層Ⅰ類 基礎：二 a類 結構 方案選取 豎向承重體系選取 選擇合理的抗側力結構體系，進行合理的結構或構件布置，使之具有較大的抗側剛度和良好的抗風、抗震性能，是結構設計的關鍵。同時還須綜合考慮建筑物高度、用途、經(jīng)濟及施工條件等因素。常見的豎向承重體系包括磚混結構體系、框架結構體系、剪力墻結構體系、框架 剪力墻結構體系以及筒體結構體系等。 磚混結構體系：主要由墻體承受豎向荷載，樓板層承受水平荷載，同時設置構造柱加強墻體的穩(wěn)定性，設置圈梁增強建筑物的空間剛度及整體性。其自重大，且不利于抗震，加上浪費粘土資源，因此目前限制使用。 框架 結構體系：由梁柱連接而成，具有建筑平 面布置靈活、造型活潑等優(yōu)點，可形成較大的使用空間，易滿足功能 使用要求。在結構受力性能方面，框架結構屬于柔性結構，自振周期長，地震反應較小，經(jīng)合理設計可具有較好的延性性能。其缺點是結構抗側剛度較小，在地震作用下側向位移較大。 剪力墻結構體系：由剪力墻同時承受豎向荷載和側向力的結構，剪力墻是利用建筑外墻和內隔墻位置布置的鋼筋混凝土結構墻，承受豎向荷載在墻體內產生的向下的壓力及側向力在墻體內產生的水平剪力和彎矩，因此剪力墻具有較大的承受側向力的能力。但墻體太多，混凝土和鋼筋的用 量增多，材料強度得不到充分利用，既增加了結構自重，又限制了建筑上的靈活多變。 框架 剪力墻結構體系：既保留了框架結構建筑布置靈活、使用方便的優(yōu)點，又具有剪力墻結構抗側剛度大、抗震性能好的優(yōu)點，充分發(fā)揮材料的強度作用，具有較好技術經(jīng)濟指標。一般 10～ 40 層 高層建筑可采用該結構。 筒體結構體系：主要有核心筒和框筒結構組成的空間受力結構，筒體結構抗側剛度大，整體性好，建筑布置靈活，能提供很大的可以自由分隔的使用空間，特別適用于 30 層以上或 100 米以上的超高層建筑。 本綜合教學樓的建筑高度為二十多米，共計五層，樓層 高度 米，在樓層高度及建筑物高度均比較小的情況下，其結構的抗側剛度及抗震性都較容易滿足。根據(jù)教學樓的功能使用性，要求建筑平面布置比較寬闊，可以形成較大的使用空間。因此，選用框架結構為該綜合樓的豎向承重體系。 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 15 頁 水平向承重體系選取 常見 橫向承重體系有：現(xiàn)澆樓蓋、疊合樓蓋、預制板樓蓋、組合樓蓋等。 現(xiàn)澆樓蓋結構：可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無粘結預應力現(xiàn)澆平板樓蓋等。肋梁樓蓋結構具有良好的技術經(jīng)濟指標，可以最大限度地節(jié)省混凝土和鋼筋的用量，能充分發(fā)揮材料的作用，結構整體性好，抗震性能好，且 結構平面布置靈活，易于滿足樓面不規(guī)則布置、開洞等要求，容易適用各種復雜的結構平面及各種復雜的樓面荷載。其余結構不詳加說明。 疊合樓蓋：在預制鋼筋混凝土薄板上，再現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土并使之共同工作的樓蓋結構。其優(yōu)點是整體性好，剛度大，施工方便，節(jié)省模板。 預制板樓蓋：可分為預制預應力大樓板和預制預應力多孔板，其施工方便，工業(yè)化程度高，但剛度較小，整體性差，抗震性弱，在抗震區(qū)使用較少。 組合樓蓋：由底部壓型鋼板和上部混凝土現(xiàn)澆層組成。 優(yōu)點是自重輕、板厚 小、節(jié)省模板、施工方便、施工周期較短；缺點是用鋼量大，造價高。 因此，選用現(xiàn)澆樓蓋結構中的肋梁樓蓋為該綜合樓的水平向承重體系。 基礎形式選取 框架結構柱下基礎的常見形式有鋼筋混凝土獨立基礎，條形基礎，十字形基礎，筏板基礎等。因該地區(qū)工程地質條件較好，地基承載力較高，能滿足一般建筑物的要求。加上建筑物柱網(wǎng)布置均勻，平面布置比較對稱，因此上部荷載比較均勻且不大，同時考慮到經(jīng)濟因素，因此選擇了柱下獨立基礎。 建筑設縫 合理地設置防震縫，可以將體型復雜的建筑物劃分為“規(guī)則”的建筑物，從而降低抗震設計的難度，提高抗震設計的可靠度，但如果防震縫設置不當還會引起相鄰建筑物的碰撞，加重地震破壞的程度。近年來國內一些高層建筑一般通過調整平面形狀和尺寸，并在構造上及施工時采取一些措施，盡可能不設伸縮縫、沉降縫和防震縫。本設計中，采取了一些構造措施而未設縫：如采用溫度伸縮鋼筋等。 結構布置計算簡圖 一般情況下，框架結構是一個空間受力體系，為方便起見，常常忽略結構縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構件的扭轉作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進行分析計算。由于通常情況下橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗側剛度相同，因此，各榀橫向框 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 16 頁 架 都將產生相同的內力與變形，結構設計時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進行分析即可。按樓面豎向荷載傳遞路線的不同，承重框架的布置方案有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重等。本設計為縱橫向框架混合承重，在兩個方向均布置了框架承重梁以承受樓面荷載。 本設計柱網(wǎng)布置采用內廊式，兩邊為教室，柱距為 mm ? ，中間為走道，柱距為 mm ? ， 如圖所示 。選取一榀框架進行設計計算，取出來的平面框架承受下圖中陰影范圍內的水平荷載，豎向荷載則需按樓蓋 結構的布置方案確定。 3300330033001 2330033003300330033003 43300330033005 6C720033003300 33007 8B36007200ED 柱網(wǎng)結構布置圖 框架梁、柱尺寸確定 框架梁尺寸估算 縱 向框架 主 梁： mmlh 660~4406600101~151101~151 ?????????????????取mmh 600? mmhb 300~17260021~ 121~ 1 ????????????????? 取 mmb 300? 橫向框架 主 梁： mmlh 720~4807200101~151101~151 ?????????????????取mmh 700? mmhb 350~20210021~ 121~ 1 ????????????????? 取 mmb 300? 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 17 頁 走道梁 : mmlh 360~2403600101~151101~151 ?????????????????取mmh 400? mmhb 200~11440021~ 121~ 1 ????????????????? 取 mmb 300? 框架 次 梁： mmlh 600~4807200121~151121~151 ????????????????? 取mmh 550? mmhb 275~15755021~ 121~ 1 ????????????????? 取 mmb 250? 柱的截面尺寸： 根據(jù)經(jīng)驗柱混凝土強度等級取 C30, mmNfc ? mmlhb 260~1953900201~151201~151, ????????????????? 根據(jù)柱的軸壓比要求： ? ? ? ?cZECZc fnFgfNA ??? ?? 其中 , β : 邊柱取 ,內柱取 (不等跨 ),(等跨 ) F : 實際受荷面積 , F = ( + )/2 = 2m gE: 一般取 12～ 15 KN/m2 z? : 一級框架取 , 二級框架取 , 三級框架取 mmA c ??? ???? 綜合考慮各種因素，取柱截面為 ??hb 550 550 2mm 確定柱高度 底層柱高度 h1＝ ++＝ , 其中 為底層標高， 為室內外高差， 為基礎頂面至室外地面的高度，其他層柱高為 。 構件材料選取 現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁 、柱、板 ， C30， mmNfc ? , 縱筋為 HRB400 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 18 頁 級 ( yf =360 2mmN )，箍筋為 HPB235 級（ 2210 mmNf y ? ） 柱下獨立基礎 ， C30， mmNfc ? , 縱筋為 HRB400 級（ yf =360 2mmN )箍筋為 HPB235 級（ 2210 mmNf y ? ） 梁柱線剛度計算 在框架結構中，通?，F(xiàn)澆層樓板，可 作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側移，為考慮這一有利作用，在計算梁截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊跨框架梁取 I=(I0為梁的截面慣性矩 )，對中 跨 框架梁取I=(若為裝配樓板，帶現(xiàn)澆層， 則分別取 I=， I=)。 框架柱線剛度計算 層 次 Ec（ N/mm2） bh(mm 2) 慣性矩 (mm4) I0=bh3/12 hc(mm) k0=ECI0/hc（ Nmm） 2～ 5層 10 4 550 550 10 9 3900 10 10 1 層 10 4 550 550 10 9 4850 10 10 橫向框架梁線剛度計算 類 別 bh(mm 2) 跨度（ mm） 慣性矩 (mm4) I0=bh3/12 線剛度 (Nmm) k0=ECI0/l kb=2k0(Nmm) 邊橫梁 300 700 7200 10 9 10 10 10 10 走道梁 3004 00 3600 10 9 10 10 10 10 一榀框架側移剛度 D值（ N/㎜） 層 次 層 高(m) 柱 根數(shù) cbkkk ?? kk??2? Kc (Nmm) D=12αKc/h 2 (1/m) 樓層 D 2～ 5層 邊柱 2 1010 104 104 中柱 2 104 層 次 層 高(m) 柱 根數(shù) cbkkk ?? kk ??? 2 ? Kc (Nmm) D=12αKc/h 2 (1/m) 樓層 D 1 層 邊柱 2 1010 104 104 中柱 2 104 注：對于 2～ 5 層的邊柱： ckkkk 2 21??? ； 中柱 : ckkkkkk 2 4321 ????? ； 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 19 頁 對于 1層的邊柱：ckkk 5?? ； 中柱 : ckkkk )( 65 ??? , 0 9 7 9 9 ???? ? DD 滿足豎向規(guī)則框架的要求 荷載傳遞的基本原理 如下圖 所示，陰影部分為一個計算單元 。次梁承受板傳來的荷載，并通過自身受彎將荷載傳遞到主梁上，主梁作為次梁的不動支點承受次梁傳來的荷載，并將荷載傳遞給主梁的支撐 — 柱。雙向板上的荷載，以 450等角分線為界，分別傳至兩相鄰支座 。 36006600 660072007200 結構計算單元 1)屋面框架梁線荷載標準值： 40厚 C30細石混凝土，內配 Φ 4雙向鋼筋 25= kN/m2 20厚 1： 3水泥砂漿找平層 20＝ kN/m2 70～ 250 厚水泥防水珍珠巖塊（ 2％找坡） （ +） /2 4= kN/m2 20厚 1:3 水泥砂漿找平層 20＝ kN/m2 100 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 25＝ kN/m2 板底乳膠漆平頂 17＝ kN/m2 －－－ 屋面恒載 kN/m2 邊跨 (BC、 DE 跨 )框架梁自重 （ － ） 25＝ kN/m 某 大學成人教育學院 2021 屆 本科 畢業(yè) 生設計 第 20 頁 梁側粉刷 2 17（ － ）＝ kN/m 邊跨框架梁線荷載合計 kN/m 中跨（ CD 跨 ） 框架梁自重 （ － ） 25＝ kN/m 梁側粉刷 2 17（