某住宅结构设计计算.doc

《某住宅结构设计计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某住宅结构设计计算.doc（31页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、毕 业 论 文框 架 结 构 设 计 计 算商 一 中2011年5月某住宅结构设计计算一.工程概况1.1地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.5m左右的杂填土，以下为1.0m左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为80 kN/m2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kN/m2，可作为天然地基持力层。地下水位距地表最低为-0.8m,对建筑物基础无影响。1.2.气象资料：全年主导风向：偏南风 夏季主导风向：东南风 冬季主导风向：北偏西风 常年降雨量为：1283.70mm基本风压为：0.36kN/m2（B类场地）基本雪压为：0.20

2、kN/m21.3.抗震设防要求：七度二级设防1.4.底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高31.45m。二.结构设计计算1.结构布置方案及结构选型1.1.结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。1.2.主要构件选型及尺寸初步估算1.2.1. 主要构件选型（）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（）墙体采用：粉煤灰轻质砌块（）墙体厚度：外墙:250mm，内墙:200mm（）基础采用：柱下独立基础1.2.2. 梁柱截面尺寸估算（） 主要承重框架:因为梁的跨度较接近（4500mm4200mm）,可取跨度较大者进行计算.

3、取L=4500mm h=(1/81/12)L=562.5mm375mm 取h=450mm. 225mm150mm 取b=250mm 满足b200mm且b/ 500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm450mm（） 次要承重框架： 取L=3900mm h=(1/121/15)L=325mm260mm 取h=400mm 200mm133mm 取b=250mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm （）楼面连续梁 （）框架柱:3000=374.7mm281mm b=(12/3)h 取b=h 按轴力估算:C列柱: No=915.66m2(1014)KN/m2=1

4、409.4KN1973.16KN AE列柱: No=98.1m2(1014)KN/m2=729KN1020.6KN 按轴压比验算:此建筑抗震等级为二级，=0.8 选C30型混凝土 =14.3 N=(1.21.4)No C列柱： AE列柱： 故初选柱截面尺寸为：C列柱： bh=500mm500mmAE列柱：bh=450mm450mm1.3. 确定结构计算简图.三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；不考虑水平荷载作用下的扭转作用。.计算简图根据结构平面布置图,选定第(2-1)

5、轴线作为计算单元. 如图所示框架梁跨度(按柱中心线确定)：AC跨: 4200mmCE跨: 4500mm框架柱高度： 取底层:H1=4200+450+(1900-900)-30 =5620mm （如图2）其它层:H2=H3=H4=H5=H6=H7=H8=H9=3000mm框架计算简图如图1.4 梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算1.4.1 梁柱惯性矩计算主要框架梁： 次要框架梁： 边框架梁： 中框架梁： 内柱外柱: 1.4.2 梁柱线刚度计算根据公式 i=EI/l,可以得出梁柱的线刚度如下(E=EC)梁：iA9C9=3.417109E/4200=9.04105E iC9E9=3.417109E/

6、4500=8.438105E柱：iA1A0=3.417109E/5620=6.08105E iC1C0=5.21109E/5620=9.27105E iA9A8=3.417109E/3000=11.39105E iC9C8=5.21109E/3000=17.367105E1.4.3 梁柱相对线刚度计算取iA1A0值作为基准值1.算得梁柱的相对线刚度标于图3中2. 荷载标准值计算2.1 永久荷载2.1.1 作用于框架梁上的荷载2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m2 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.1

7、2kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计6.21kN/m2 2.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计3.55kN/m22.1.1.3 梁自重主要框架梁：0.4530.25325=2.812kN/m 次要框架梁：0.430.25325=2.5kN/m2.1.1.4 柱自重 上层柱： 外柱： 0.4530.4532533=15.19kN /根

8、内柱： 0. 530.532533=18.75kN /根 底层柱： 外柱： 0.4530.4532535.62=28.45kN /根 内柱： 0. 530.532535.62=35.13kN /根2.1.1.5墙自重及两面抹灰 女儿墙：0.2531.538=3KN/m 两面抹灰： 0.8kN/m28层： 内墙: 0.23（3-0.45）38=4.08kN/m 0.23（3-0.4）38=4.16kN/m 外墙: 0.253（3-0.45）38=5.1kN/m 0.253（3-0.4）38=5.2kN/m 底层: 0.253（4.2-0.4）38=7.6kN/m 0.253（4.2-0.45）3

9、8=7.5kN2.1.2.1 作用在框架梁上的恒载 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配：5aq/8长向分配：(参见图3)A1=3（3-230.9+3）30.9=1.89m2 A1=31.830.9=0.8m2=A3 B1=3（3-1.5+3）30.75=1.69m2 B1=31.530.75=0.56m2=B3顶层：G A1=6.2131.89=11.74KN= G A3 G B1=6.2131.69=10.49 KN G L1=0.3530.2532533=6.56KN GA2=6.2130.81=5.03 KN= GA4 G B2=6.2130.56=3.48 KN= G B3

10、GF1=6.2130.7533.3=15.37 KN= GF2 G L2=0.430.2532533.3=8.25KN GC1=6.2134.97=30.86 KN GD1=6.2134.39=27.26 KN GE1=6.2134.21=26.14 KN FM= ( G A1+ G B1+ G L1)+ GA2+ G B2+ GF1+ G L2=23.26 KNq L3=0.4530.25325=2.81KN/mC1: qC1=0. 705831.9536.21=8.547N/m qCM =qc1+ q L3=8.547+2.81=11.357KN/mA3: qA3=0. 84730.936

11、.21=4.734N/m qME=qCM+qA3=11.357+4.734=16.091KN/mD1:qD1=0.6691.956.21=8.1KN/m qL4=0.450.2525=2.81KN/mE1:qE1=0.7521.656.21=7.705KN/m qA9C9= qD1+ qE1+ qL4=18.615KN/m标准层:GA1= GA3=3.551.89=6.71KN G A2=3.550.81=2.88KN= GA4GB2 =GB3=3.550.56=1.99KN GF1=3.550.753.3=8.79KNGL1=6.56+0.2(3-0.35)38=19.28KN GB1=3.

12、551.69=6KNGL2=8.25+0.2(3-0.4)38=20.73KN GD1=3.554.39=15.58KNqL3=2.81+0.2(3-0.45)8=6.89KN/m GE1 =3.554.21=14.95KNGL2 =3.554.97=17.64KN FM =( GA1+ GB1+ GL1)/2+ GA2 +GB2 +GF1 +GL2/2=25.19qA8C8= qD1 +qE1 +qL4=4.631+4.405.6.89=15.926KN/mqCM=qC1+ qL3=4.886+2.81=7.696KN/m ql3=6.89KN/m= qL4qC1=0.70581.953.5

13、5=4.886KN/m qD1=0.6691.953.55=4.631KN/mqA3=0.8470.93.55=2.706KN/m qE1=0.7521.653.55=4.405KN/mqME =qC1+qA3 +qL3=4.886+2.706+6.89=14.482KN/m2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载 GL5=8.25+33.3=18.15KN顶层：FE1=( GA1+ GB1+ GL1)/2+ GA4+GB3 +GL5/2=20.53KN C3=1/21.953.9=3.8m2= C2 =D2 =D3 E2= E31/21.653.3=2.72m2GC2= GC3= GD

14、2=GD3=6.213.8=23.6KN GE2= GE3=6.212.72=16.89KNFE2=(23.6+2.53.9+3.93)/2=22.53KN FE=20.53+22.53=43.06KNFC=(23.6+23.6+16.89+15.37+2.53.9+2.53.3)/2=48.73KNFA=(23.6+16.89+2.57.2+37.2)/2=40.05KN 标准层： Gl5=2.53.3+5.23.3=25.41KN FE1=( GA1+ GB1+ GL1)/2+ GA4+GB3+GL5/2=23.5KN GC2= GC3= GD2=GD3=3.553.8=13.49KN G

15、E2= GE3=3.552.72=9.66KN GF2= GF3=8.79KN FE2=(13.49+2.53.9+5.23.9)=21.76KN FE=23.5+21.76=45.26KN FE= 23.5+21.76+45.26KN FC=(13.49+13.49+9.66+8.79+2.57.2+0.22.687.2)/2=46.69KN FA=(13.49+9.66+2.57.2+5.27.2)/2=39.3KNA列柱：顶层上柱： F9=40.05KN 下柱： F9=40.05+15.19=55.24KN 八层： F8= F9+ FA=55.24+39.3=94.54KN F8= F8

16、+15.19=109.73KN 七层： F7= F8+ FA=109.37+39.3=149.03KN F7= F7+15.19=164.22KN 六层： F6= F7+ FA=203.52KN F6= F6+15.19=218.71KN 五层： F5= F6+ FA=258.01KN F5= F5+15.19=273.21KN 四层： F4= F5+ FA=312.5KN F4= F4+15.19=327.69KN 三层： F3= F4+ FA=366.99KN F3= F3+15.19=382.18KN 二层： F2= F3+ FA=421.48KN F2= F2+15.19=436.67

17、KN 一层： F1= F2+ FA=475.97KN F1= F1+29.59=505.56KNC列柱：顶层上柱： F9=48.73KN 下柱： F9=48.73+18.75=67.48KN 八层： F8= 114.17KN F8= 132.92KN 七层： F7= 179.61KN F7= 198.36KN 六层： F6= 245.05KN F6= 263.8KN 五层： F5= 310.49KN F5= 329.24KN 四层： F4= 375.93KN F4=394.68KN 三层： F3= 441.37KN F3= 460.12KN 二层： F2= 506.81KN F2= 525.5

18、6KN 一层： F1= 572.25KN F1= 572.25+36.53=608.78KNE列柱：顶层上柱： F9=43.06KN 下柱： F9=43.06+15.19=58.25KN 八层： F8= 103.51KN F8= 118.7KN 七层： F7= 163.96KN F7= 179.15KN 六层： F6= 224.41KN F6= 239.6KN 五层： F5= 284.86KN F5= 300.05KN 四层： F4= 345.31KN F4=360.5KN 三层： F3= 405.76KN F3= 420.95KN 二层： F2= 466.21KN F2= 481.4KN 一

19、层： F1= 526.66KN F1= 541.85KN恒荷载作用下框架的受荷简图（设计值）如图42.2 竖向可变荷载 查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为1.5kN/m2,上人屋面均布活荷载标准值为1.5kN/m2。 AC跨：q=0.66931.95d1.5+0.75231.6531.5=3.82kN/m CE跨：FM= (1.89+1.69)31.5+(0.81+0.56)31.5+0.7533.331.5=4.23kNqEM=0.705831.9531.5+0.84730.931.5=3.21kN/mqMC=0.705831.9531.5=2.06kN/m 活荷载作用在框架柱上的集中荷载

20、FE= ( GA1+ GB1)+ GA4+GB3+GC3=(1.89+1.69)31.5/2+(0.81+0.56+3.8)31.5=5.22kNFC= ( GC1+ GD2 + GE2+GF2)= 31.53(3.8+3.8+2.72+0.7533.3)=9.6kN FA= (GD3 + GE3)= 31.53(3.8+2.72)=4.89kN 活荷载作用下框架的受荷简图（标准值）见图52.3风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=ZSZ0 本地区基本风压为：w0=0.36楼高H30m；地面粗糙类别为C类；风振系数：Z=1+Hi/H3/Z 表1层次123456789Hi（第i层距离室外地面

21、的高度）4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65H总=32.25m B15m H/B2查表：脉动影响系数=0.59 表2离地面高度（m）z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65风压高度系数Z0.500.630.730.810.870.930.991.041.09结构基本周期：T=（0.080.1）n. 取T=0.9，0 =0.36kN/m20T2=0.3630.92=0.29 查表得：脉动增大系数=1.2725Z=1+Hi/H3/Z 表3z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.

22、6525.6528.65Z1.221.281.341.391.451.491.531.571.61查表得：风载体型系数：迎风面为1.0；背风面为-0.5S=1.5 k=ZSZ0结构高度H=26.7530m,故取Z=1.0, S=1.3 表4z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65k0.330.440.530.610.680.750.820.880.95转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）9层： FW9K=0.9533.63（1.5+3/2）=10.25KN8层： FW8K=3.633.03（0.95+0.88）42=9.9KN7层： FW7K=3

23、.633.03（0.88+0.82）42=9.2KN6层： FW6K=3.633.03（0.82+0.75）42=8.47KN5层： FW5K=3.633.03（0.75+0.68）42=7.71KN4层： FW4K=3.633.03（0.68+0.61）42=6.96KN3层： FW3K=3.633.03（0.61+0.53）42=6.14KN2层： FW2K=3.633.03（0.53+0.44）42=5.21KN1层： FW1K=3.630.4433.0/2+3.630.3334.65=7.86 KN（如图6所示2.4 水平地震作用计算2.4.1 重力荷载代表值（恒载+0.5活载）2.4

24、.1.1 恒载 屋面重力值：G面=6.213（14.9438.94+1.234.44）=863KN 楼板重力值：G板=（14.9438.94+1.234.44）33.55+103（0.06325+0.4）=512KN 梁重力值： G梁=（8.734+1.2+9.9）32.81+14.73332.5+2.530.230.4325=244KN 柱重力值： G上柱=15.19310+18.7535=244.7KN G底柱=28.45310+35.1335=460KN墙重力值：G女儿墙=（8.94+14.94+10.1432+1.2）33=136KNG标墙=8.9435.1+（8.4+6）34.08+

25、10.1435.1+14.943235.2+13.2+6）34.16=413KNG底墙=14.943237.6+10.143237.5=379KN2.4.1.2 活荷载 Q=1.53（14.94+8.94+1.234.44）=208KN 2.4.1.3 重力荷载代表值 G9= G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2 =863+244+244.7/2+136+413/2 =1572KN（不包括屋面活荷载） G8= G板+G梁+G上柱+ G标墙+F活/2 =512+244+244.7+413+208/2=1518KN G2=G3=G4=G5=G6=G7=G8=1518KN G1= G板+G梁

26、+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙+F活/2 =512+244+244/2+460/2+413/2+379/2+208/2 =1608KN质点重力荷载代表值见图72.4.2 水平地震力作用下框架的侧移验算2.4.2.1 横梁线刚度为了简化计算，框架梁截面惯性矩增大系数取1.2AC跨：kb= iA9C9=9.04105333104=27.123109NmmCE跨：kb= iC9E9=8.438105333104=25.313109 Nmm2.4.2.2 柱的线刚度边柱：底层： kc=6.083105333104=18.243109Nmm 其它层： kc=11.393105333104=

27、34.173109Nmm中柱：底层： kc=9.273105333104=27.813109Nmm 其它层： kc=17.373105333104=52.13109Nmm2.4.2.3 框架柱的侧移刚度D值29层D值的计算 表5Dk=kb/2kc=k/(2+k)D=12kc/h2边柱A0.7940.28412939边柱E0.7410.2712301中柱C1.0060.33523272底层D值的计算 表6Dk=kb/2kc=k+0.5/(2+k)D=12kc/h2边柱A1.4870.573950边柱E1.3380.5573860中柱C1.8850.61464882.4.2.4 计算框架自振周期

28、各层D值汇总（见表7） 各层D值汇总 表7 D值/层次柱类型29层（D值3根数）1层（D值3根数）边柱A轴1293935=64695395035=19750E轴1230135=61505386035=19300中柱C轴2327235=116360648835=32440D（KN/m）24256071490按顶点位移法计算，考虑轻质砌块墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数0=0.8，计算公式为1=1.70,式中T为顶点位移。按D值法计算。见表8横向框架顶点位移计算 表8 层次Gi(kN)Di ii1=Gi/Di(m)9157215722426500.0070.42815183090242650

29、0.0130.4137151846082426500.0190.46151861262426500.0250.3815151876442426500.0320.3554151891622426500.0380.32431518106802426500.0440.28621518121982426500.050.24211608137162426500.1920.192 T1=1.730.8=0.88s2.4.2.5 水平地震作用标准值和位移的计算 多遇地震作用下，设防烈度为7度，查表max=0.08.深圳市反应谱特征周期查表Tg=0.35s,TgT15Tg2.4.2.6 水平地震作用计算 因为

30、T1=0.88s1.43Tg=1.430.35=0.49s.尚需考虑顶部附加水平地震作用。 n=0.08T1+0.07=0.0830.88+0.07=0.140 结构总水平地震作用标准值：Fek=1Geq=0.03430.85313176=396KN顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=0.14043396=55.6KN=160835.62+15183337+157233=45631KN同理：F2=63KN F3=81KN F4=103KN F5=126KN F6=142KN F7=167KN F8=201KN F9=247KN F9F9+Fn=247+55.6=302KNFi,Vi和

31、ue的计算（见表9）Fi,Vi和ue的计算层次987654321Fi(KN)302301167142126103816341Vi(KN)3025036708129381041112211851226D(KN/m)24256024256024256024256024256024256024256024256071490ue(m)0.00080.0010.00160.00210.00250.00320.00360.00410.0072 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图83. 荷载作用下框架的内力分析3.1 恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图4所示3.1.1横荷载作用下框

32、架的弯矩计算3.1.1.1 梁的固端弯矩可按下面方法求得： AC跨： M A9C922.33834.22/1232.83KN M C9A932.83KN M A8C819.11134.22/1228.09KN M C8A828.09KN CE跨： 第9层： M C9E927.9131.5332/4.5218.61KNm M E9C927.9131.5233/4.529.3KNm M C9E913.62834.52/1223KNm M E9C923KNm M C9E95.681KNm M E9C9 8.52KNm M C9E918.61235.6847.29KNm M E9C99.3+23+8.

33、5240.82KNm 标准层： M C8E830.2331.5332/4.5220.15KNm M E8C830.2331.5233/4.5210.08KNm M C8E89.23534.52/1215.58KNm M E8C815.58KNm M C8E88.14KNm M E8C8 12.21KNm M C8E820.1515.588.1443.87KNm M E8C810.08+15.58+12.2137.87KNm 3.1.1.2 根据梁、柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数ij，如图所示。 如：A9点： A9C9=0.443 A9A8=0.557 用弯矩分配法计算框架内力，传递系数

34、为，各节点分配二次即可。 其计算步骤和结果参见下图表。上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁右梁下柱上柱0.5570.4430.260.4980.2420.4260.574-32.8332.83-47.2940.8290.0018.2914.543.760.007.203.50-17.39-23.435.031.887.272.63-8.701.75-6.910.00-3.85-3.06-0.310.00-0.60-0.292.202.960.0019.47-19.4743.550.009.23-52.7827.38-27.380.3580.3580.2840.1730.3330.3330.1610.270.3650.365-28.0928.09-43.8737.8710.0610.067.982.735.255.252.54-10.22-13.82-13.8289.145.031.363.993.602.63-5.111.27-6.91-11.72-5.56-5.56-4.41-0.88-1.70-1.70-0.824.696.346.3413.64