【文章內(nèi)容簡介】 于鋼筋總面積的 50%. 結構設計方案及布置 該建筑為教學樓，采用框架結構，建筑平面布置靈活，有較大空間。 該工程采用全現(xiàn)澆結構體系，混凝土強度等級為 C30，結構平面布置見詳圖。 構件初估 柱截面尺寸的確定 由于本框架結構荷載較小， β 可取 。設防烈度 7 度、小于 60 m 高的框架結構抗震等級為三級 ,因此μ取 。柱截面高度可取 h=(1/5～ 1/20)H,H 為層高；柱截面寬度可取 b=(1～ 2/3)，為保證有足夠的延性，需要限制柱的軸壓比?？蚣苤孛娓叨炔灰诵∮?400mm，寬度不宜小于 350mm。為避免發(fā)生剪切剖壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于 4。 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的 l/8～ l/12。寬度為梁高度的 1/2～ 1/3. 樓板厚度 樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗板厚取 100mm。 9 基本假定與計算簡圖 基本假定 （ 1）框架的側移忽略不計，即不考慮框架側移對內(nèi)力的影響。 （ 2）每層梁上的荷載對其他層梁、柱內(nèi)力的影響忽略不計，僅考慮本層梁柱內(nèi)力 的影響。 計算簡圖 框架結構一般有按空間結構分析和簡化成平面結構分析兩種方法。在計算機沒有普及的年代，實際為空間工作的框架常被簡化成平面結構采用手算的方法進行分析。近年來隨著微機的日益普及和應用程序的不斷出現(xiàn)，框架結構分析時更多的是根據(jù)結構力學位移法的基本原理編制電算程序，由計算機直接求出結構的變形、內(nèi)力，以至各截面的配筋。由于目前計算機內(nèi)存和運算速度已經(jīng)能夠滿足結構計算的需要，因此在計算機程序中一般是按空間結構進行分析。但是在初步設計階段，為確定結構布置方案或估算構件截面尺寸，還是需要采用一些簡單的 近似計算方法，以求既快又省地解決問題。另外，近似的手算方法雖然計算精度較差，但概念明確，能夠直觀地反映結構的受力特點，因此，工程設計中也常利用手算的結果來定性的校核判斷電算結果的合理性，所以我將重點介紹框架結構的近似手算法。 一般情況下，框架結構是一個空間受力體系，為了方便起見，常常忽略結構縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構件的抗扭作用，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，除端部外，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)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；而作用于縱向框架上的荷載則各不相同，必要時應分別進行計算。 框架節(jié)點一般總是三向受力的，但當按平面框架進行結構分析時，則節(jié)點也相應地簡化。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構中，梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過節(jié)點或錨入?yún)^(qū)，這時應簡化為剛節(jié)點。 在結構計算簡圖中，桿件用軸線來表示?？蚣芰旱目缍燃慈≈虞S線之間的距離。框架的層高（框架柱的長度）即為相應的建筑層高，而底層柱的長度則應從基礎頂面算起。對于不等跨框架，當個跨跨度相差不大于 10%時，在手算時可簡化為等跨框架， 跨度取原框架各跨跨度的平均值，以減少計算工作量。但在電算時一般可按實際情況考慮。 在計算框架梁截面慣性距 I 時應考慮到樓板的影響。在框架梁兩端節(jié)點附近，梁受負彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較??；而在框架梁的跨中，梁受正 10 彎矩，樓板處于受壓區(qū)形成 T形截面梁，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較大。在工程設計中，為簡便起見，仍假定梁的截面慣性距 I沿軸線不變，對現(xiàn)澆樓蓋中框架取 I=2I0邊框 架取 I=。對裝配整體式樓蓋，這里 I0為矩形截面梁的截面慣性矩。 荷載計算 1 在豎向荷載作用下 的近似計算 框架結構在豎向荷載作用下的內(nèi)力計算可近似地采用分層法。通常，多層多跨框架在豎向荷載作用下的側移是不大的，可近似的按無側移框架進行分析，而且當某層梁上有豎向荷載時，在該層梁及相鄰柱子中產(chǎn)生較大內(nèi)力，而在其他樓層的梁、柱子所產(chǎn)生內(nèi)力，在經(jīng)過柱子傳遞和節(jié)點分配以后，其值將隨著傳遞和分配次數(shù)的增加而衰減，且梁的線剛度越大，衰減越快。因此，在進行豎向荷載作用下的內(nèi)力分析時，可假定作用在某一層框架梁上的豎向荷載只對本層樓的梁以及與本層梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力，而對其他樓層框架和隔層的框架柱都不產(chǎn)生彎矩和 剪力。其中一般我們常用的方法有兩種 :分層法 和二次彎距分配法 . 2地震作用計算 在此僅考慮水平地震作用即可，并可采用基底剪力法計算水平地震作用力。 為求基底剪力，先要計算結構各層的總重力荷載代表值，在此為簡化計算，僅取一榀框架的重力荷載代表值進行計算。 頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載， 50%屋面活荷載，縱、橫梁自重，半層柱自重，半層墻體自重以及女兒墻自重。其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載， 50%樓面活荷載，縱、橫梁自重，樓面梁自重，樓面上、下各半層的柱及縱、橫墻自重。請注意：在計算重力荷載代表值時，屋面活 荷載僅考慮雪荷載。 控制框架結構側移要計算兩部分內(nèi)容：一是計算頂層最大側移，因周期過大，將影響使用；二是計算層間相對側移，其值過大，將會使填充墻出現(xiàn)裂縫。引起框架的側移，主要是水平荷載作用。 對一般的多層框架結構而 言 ，僅需計算由梁柱彎曲變形所產(chǎn)生的側向位移，而不考慮梁柱的軸向變形和截面的剪切變形所產(chǎn)生的結構側移，這樣計算的框架側移已能滿足工程設計的精度要求。 在豎向荷載作用下要考慮的力包括板 ,墻 ,梁等的自重 ,然后用力矩分配法算 用彎矩分配法計算框架彎矩 豎向荷載作用下框架的內(nèi)力分析，除活荷載較大的工業(yè)廠房外 ，對一般的工業(yè)與民 11 用建筑可不考慮活載的不利布置法求得的彎矩偏低，但當活荷載占總荷載比例較小時，其影響很小，若活荷載占總荷載比例較大，可在截面配筋時，將跨中彎矩乘 ~ 的放大系數(shù)予以調(diào)整。 固端彎距 :梁上的分布荷載含有矩形或三角形荷載，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，也可根據(jù)固端相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形荷載化為等放均布荷載，在此采用后一方法。 3 在水平荷載作用下采用 D值法。 在框架內(nèi)力組合時 通過框架內(nèi)力分析，獲得了在不同荷載作用下產(chǎn)生的構件內(nèi)力標準值。進行結構設計時，應根據(jù)可能出現(xiàn) 的最不利情況確定構件內(nèi)力設計值。 4 在截面設計時 ,主要有正截面和斜截面的設計 受彎構件在設計是都要進行抗彎和抗剪設計 ,鋼筋混凝土受彎構件的破壞主要有三種形式 .即適筋截面的破壞 ,特點是手拉鋼筋先屈服 ,而后受壓區(qū)混凝土被壓碎 ,超筋破壞和少筋破壞是脆性破壞是工程中不允許出現(xiàn)的 ,我們在截面設計是不能出現(xiàn)后面的兩種情況 . 受彎構件在彎距和剪力共同作用的區(qū)段往往會產(chǎn)生斜裂縫 ,并可能延斜截面發(fā)生破壞 ,斜截面破壞帶有脆性破壞的性質(zhì) ,所以在設計中要加以控制 ,在截面設計時 ,不僅要對截面尺寸加以控制 ,同時還要對對斜截面進行計算 ,配置一定數(shù)量的箍筋 . 側移計算及控制 當一般裝修標準時，框架結構在地震作用下層間位移和層高之比、頂點位移與總高之比分別為 1： 550， 1： 700。 內(nèi)力計算及組合 1．豎向荷載下的內(nèi)力計算 豎向荷載下內(nèi)力計算首先根據(jù)樓蓋的結構平面布置，將豎向荷載傳遞給每榀框架?？蚣芙Y構在豎向荷載下的內(nèi)力分層法；連梁考慮塑性內(nèi)力重分布而進行調(diào)幅，按兩端固定進行計算。 2．水平荷載下的計算 水平力首先在框架分配，然后將分得的份額按各榀框架的剪切剛度進行再分配；將總剪力墻分得的份額按各片剪力墻的等效剛度 進行再分配。最后計算單榀框架。 12 內(nèi)力組合 1） 179。恒＋ 179?；睢? 2） 179。重力荷載代表值＋ 179。水平地震作用。 控制截面及不利內(nèi)力?？蚣芰褐鶓M行組合的層一般為頂上二層，底層，混凝土強度、截面尺寸有改變層及體系反彎點所在層。 框架梁控制截面及不利內(nèi)力為：支座截面，－ Mmax， + Mmax ， Vmax，跨中截面， Mmax、 Mmax。 框架柱控制截面為每層上、下截面，每截面組合： Mmax 及相應的 N、 V， Nmax及相應 M、V， Nmin及相應 M、 V。 構件及節(jié)點設計 現(xiàn)澆框架節(jié)點， 框架節(jié)點核芯區(qū)處于剪壓復合受力狀態(tài)，為了保證節(jié)點具有良好的延性和足夠的抗剪承載力，應在節(jié)點核芯區(qū)配置箍筋。節(jié)點范圍內(nèi)的箍筋數(shù)量應與柱端相同。 基礎設計 建筑物由上部結構和基礎兩部分組成，基礎是上部結構與土層之間的過度性構件，它具有承上啟下的作用?；A設計時，除了保證基礎本身具有足夠的承載力和剛度外，還需要選擇合理的基礎形式和地面尺寸，使得地基的承載力、沉降量及沉降差滿足要求。因此，基礎設計包括基礎形式的選擇、基礎埋深的確定、底面尺寸的計算、基礎內(nèi)力的分析和基礎配筋設計等方面的內(nèi)容。 施工 材料 （ 1） 本工程所采用的鋼筋箍筋為 Ⅰ 級鋼 fy=210N/m ㎡ ,主筋為 Ⅱ 級鋼， fy=300N/m ㎡ 。 （ 2） 柱梁鋼筋混凝土保護層為 35mm,板為 15mm。 （ 3） 鋼筋的錨固和搭接按國家現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。 （ 4） 本工程所有混凝土強度等級均為 C30。 （ 5） 墻體外墻及疏散樓梯間采用 240 厚多孔空心磚，其余內(nèi)墻采用 240 厚多孔空心磚，后封設備管道及夾墻采用 80 厚石膏砌塊。 （ 6） 門窗洞寬 ≥ 1000mm,設置鋼筋混凝土過梁。 13 施工要求及其他設計說明 1. 本工程上部樓板設計時未考慮較大施工堆載（均布），當外荷載 達到 ，應采取可靠措施予以保護。 2. 本工程女兒墻壓頂圈梁為 240mm179。120mm ， 內(nèi)配 4φ 8， φ 6@250， 構造柱為240mm179。240mm ， 內(nèi)配 4φ 10，φ 6@250， 間隔不大于 2021mm 3. 施工縫接縫應認真處理，在混凝土澆筑前必須清除雜物，洗凈濕潤，在刷 2 度純水泥漿后，用高一級的水泥沙漿接頭，再澆筑混凝土。 4．未詳盡說明處，按相關規(guī)范執(zhí)行。 14 4. 結構計算書 工程概況 我們本次設計課題是一幢教學樓，局部五層框架結構，抗震 設計烈度為 7度、近震。地基按 II 類場地土。建筑物層高為 ，柱、梁板均為現(xiàn)澆結構。 平面設計 首先應是底層的設計，初步擬定柱的截面尺寸 500179。 500，橫梁的截面尺寸為 250179。 750，次梁截面尺寸為 200179。 600，在設計中，考慮到多層綜合樓的多項功能集一體，設計中，把它主要功能 分區(qū)， 亦即是教室和辦公區(qū)，各個區(qū)進行人員分流以及滿足防火要求，各自有單獨出入口。 剖面設計 為了很好的反映樓層的結構，在設計剖面時，剖到樓梯這個比較重要的部位，使剖面能很好的反映結構的布置，樓地面的裝修以及梁 柱之間的關系等。 排水設計 為了使雨水能很好的有組織的排走，設計中，我采用內(nèi)檐溝排水，起坡坡度均為 2%,設計成雙坡排水。 結構選型 采用鋼筋混凝土框架結構 (1)屋面、樓面結構：現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板，按上人屋面的使用荷載取用； (2)樓梯結構：采用板式樓梯； (3)排水采用檐溝內(nèi)排水，溝內(nèi)墊坡。 (4)基礎：采用柱下獨立基礎。 15 基本資料 ① 年平均溫度 16℃ ，夏季最高氣溫為 ℃ ，冬季最低氣溫為 14℃ ，冬季相對溫度73%， ② 夏季相對溫度 81%。 ③ 冬季主導風向東北平 均風速 ，夏季主導風向東南平均風速 ，最大風速為 。 ④ 年平均降水量 ，月最大降水量為 mm。 ⑤ 常年地下水位低于 m，水質(zhì)對混凝土沒有浸蝕作用。 ⑥地震荷載和雪荷載等常用荷載查相關規(guī)范。 ⑦ 場地平整，三通已完成，主要建筑材料供應充足。 結構布置及計算簡圖 結構布置 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設計的需求，進行了建筑平面、立面、及剖面設計其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設計圖，主體結構 5 層，層高均為 。 填充干墻面采用 240 mm厚的粘土空心磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺寸見門窗表。 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，樓板厚度取 100 mm，梁載面高度按梁跨度的 1/12~1/8 估算，由此估算的梁載面尺寸，柱板的 砼 強度等級為 C30（ fc=，ft=） 表 1 結構抗震等級 結構類型 烈 度 6 7 8 9 框架結構 高度 /m ≤ 30 ＞ 30 ≤ 30 ＞ 30 ≤ 30 ＞ 30 ≤ 25 框架 四 三 三 二 二 一 一 劇場、體育等 三 二 一 一 表 2 柱 軸壓比限值 181。N 結構類型 抗 震 等 級 一 二 三 16 框架結構 抗震規(guī)范 梁的截面尺寸 ,宜符合 (1)截面寬度不宜小于 200mm (2)截面高寬比不宜大于 4 (3)凈跨與截面高度之比不宜小于 4 主梁尺寸 根據(jù)多跨連續(xù)主梁的截面高度 lh )81~141(? （ 1） 橫向： AB線之間 l =7200mm 取 ?b 250mm ?h 750mm BC 軸線之間 l =2400mm 取 ?b 250mm ?h 400mm CD 軸線之間 l =7200mm 取 ?b 250mm ?h 750mm （ 2） 縱向： l =4500mm 取 ?b 250 mm