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西安建筑科技大学:《混凝土结构原理与设计》精品课程教学资源(毕业设计)结构设计部分(结构设计技术条件、框架结构布置、框架横向刚度计算)

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◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 第二篇结构设计部分 1结构设计技术条件 1.1工程概况 12设计依据 1.2.1国家标准 (1)国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2001) (2)国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001) (3)国家标准.建筑抗震设防分类标准(GB50223-2004) (4)国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2002) (5)国家建筑标准设计图集.建筑物抗震构造详图(03G329-1) 6)国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) (7)国家标准.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002J220-2002 2.2地质勘察报告 1)场地属非湿陷性地基土; 2)修正后的地基承载力特征值为170kN/m2; 3)抗震设防烈度为8度,场地类别为Ⅱ类 4)场地地下水稳定水位埋深为5.30~560m,水质对混凝土结构无腐蚀作用, 对钢筋混凝土结构中的钢筋不具有腐蚀作用。 5)可不考虑地基土液化影响 1.2.3结构设计等级 取值 抗震设防烈度 《建筑抗震设计规范》1.0.5条 建筑抗震设防类别 《建筑抗震设计规范》3.1.1条 房屋抗震等级 度类级 《建筑抗震设计规范》61.2条 场地类别 《建筑抗震设计规范》4.1.6条 建筑结构安全等级 《混凝土结构设计规范》32.1条 设计使用年限 建筑结构可靠度统一标准》105条 混凝土环境类别 ±0.000以上一类 ±0.000以下二类 《混凝土结构设计规范》3.4.1条 第1页

第 1 页 第二篇 结构设计部分 1 结构设计技术条件 1.1 工程概况 1.2 设计依据 1.2.1 国家标准 (1) 国家标准. 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001) (2) 国家标准. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001) (3) 国家标准. 建筑抗震设防分类标准(GB 50223-2004) (4) 国家标准. 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002) (5) 国家建筑标准设计图集. 建筑物抗震构造详图(03G329-1) (6) 国家标准. 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002) (7) 国家标准. 建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002 J 220-2002) 1.2.2 地质勘察报告 1)场地属非湿陷性地基土; 2)修正后的地基承载力特征值为 170kN/m2; 3)抗震设防烈度为 8 度,场地类别为Ⅱ类; 4)场地地下水稳定水位埋深为 5.30~5.60m,水质对混凝土结构无腐蚀作用, 对钢筋混凝土结构中的钢筋不具有腐蚀作用。 5)可不考虑地基土液化影响。 1.2.3 结构设计等级 取值依据 抗震设防烈度 8 度 《建筑抗震设计规范》1.0.5 条 建筑抗震设防类别 丙类 《建筑抗震设计规范》3.1.1 条 房屋抗震等级 二级 《建筑抗震设计规范》6.1.2 条 场地类别 Ⅱ类 《建筑抗震设计规范》4.1.6 条 建筑结构安全等级 二级 《混凝土结构设计规范》3.2.1 条 设计使用年限 50 年 《建筑结构可靠度统一标准》1.0.5 条 混凝土环境类别  0.000 以上一类  0.000 以下二类 《混凝土结构设计规范》3.4.1 条

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 民用及其它建筑 建筑抗震设防分类标准》100条 地基湿陷等级 性黄土地区建筑设计规范》237条 地基基础设计等级 《建筑地基基础设计规范》3.0.1条 4)抗震设计参数 水平地震影响 系数最大值 特征周期 取值依据 多遇地震 =0.16 rg=0.35 《建筑抗震设计规范》5.1.4条 罕遇地震 a=0.9 =0.35 1.3荷载取值 1)风荷载、雪荷载 取值(kN/m2) 取值依据 0.35 《建筑结构荷载规范》713条 0.25 《建筑结构荷载规范》6.1.3条 2)楼面、屋面活荷载标准值 荷载 取值(kN/m2) 取值依据 《建筑结构荷载规范》4.1.1条 上人屋面 0 《建筑结构荷载规范》43.1条 3)电梯及机房设备重力荷载标准值:50kN(估算) 4)荷载分项系数取值 非抗震设计 承载力计算‖位移计算 取值依据 结构重要性系数 y0=1 《建筑结构荷载规范》3.2.5条 12 永久荷载分项系数 《建筑结构荷载规范》3.2.5条 或1.35 楼面活荷载分项系数 y y 《建筑结构荷载规范》3.2.5条 风荷载分项系数 风荷载组合值系数 抗震设计 承载力计算位移计算 取值依据 结构重要性系数 《混凝土结构设计规范》3.2.1条 重力荷载代表值分项系数1=12 《建筑抗震设计规范》54.1条

第 2 页 建筑分类 民用及其它建筑 《建筑抗震设防分类标准》10.0.1 条 地基湿陷等级 Ⅰ级 《湿陷性黄土地区建筑设计规范》2.3.7 条 地基基础设计等级 丙级 《建筑地基基础设计规范》3.0.1 条 4)抗震设计参数 水平地震影响 系数最大值 特征周期 取值依据 多遇地震  max = 0.16 Tg = 0.35 《建筑抗震设计规范》5.1.4 条 罕遇地震  max = 0.9 Tg = 0.35 1.3 荷载取值 1)风荷载、雪荷载 荷载 取值(kN/m2) 取值依据 基本风压 0.35 《建筑结构荷载规范》7.1.3 条 基本雪压 0.25 《建筑结构荷载规范》6.1.3 条 2)楼面、屋面活荷载标准值 荷载 取值(kN/m2) 取值依据 房间 2.0 《建筑结构荷载规范》4.1.1 条 上人屋面 2.0 《建筑结构荷载规范》4.3.1 条 3)电梯及机房设备重力荷载标准值:50kN(估算) 4)荷载分项系数取值 非抗震设计 承载力计算 位移计算 取值依据 结构重要性系数  0 = 1  0 = 1 《建筑结构荷载规范》3.2.5 条 永久荷载分项系数  G = 1.2 或 1.35  G = 1 《建筑结构荷载规范》3.2.5 条 楼面活荷载分项系数 Q  =1.4 Q  =1 《建筑结构荷载规范》3.2.5 条 风荷载分项系数 — — — 风荷载组合值系数 — — — 抗震设计 承载力计算 位移计算 取值依据 结构重要性系数 0  =1 - 《混凝土结构设计规范》3.2.1 条 重力荷载代表值分项系数 G  =1.2 - 《建筑抗震设计规范》5.4.1 条

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 水平地震作用分项系数 =1.3 《建筑抗震设计规范》54.1条 竖向地震作用分项系数 风荷载组合值系数 14结构总体布置 1)平面、立面布置 本设计根据使用功能及建筑设计的需要,结构平面布置图如图2.1.1所示。 主体结构共5层,一层层高39m,其它层均3.6m。 2)柱网布置 本设计采用大柱网,柱距为7.5m,跨度为AB跨54m,BC跨24m,CD 跨64m。 3)变形缝设置 本设计不设变形缝,在距左右端轴线24.375m处设后浇带,后浇带宽1m, 解决温度应力对结构的影响 1.5主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸 1)柱 层柱截面尺寸为650×650mm。 ~五层柱截面尺寸为550×550mm。 2)梁 纵、横方向主梁截面尺寸均为300×600mm 次梁截面尺寸为300×400mm 3)楼盖、屋盖 楼盖、屋盖均采用现浇整体式楼盖,板厚100mm。 4)墙体 围护墙体均采用240mm厚空心砖墙 1.6基础 1)基础形式

第 3 页 水平地震作用分项系数 Eh  =1.3 - 《建筑抗震设计规范》5.4.1 条 竖向地震作用分项系数 — — — 风荷载组合值系数 — — — 1.4 结构总体布置 1)平面、立面布置 本设计根据使用功能及建筑设计的需要,结构平面布置图如图 2.1.1 所示。 主体结构共 5 层,一层层高 3.9m,其它层均 3.6m。 2)柱网布置 本设计采用大柱网,柱距为 7.5m,跨度为 AB 跨 5.4m,BC 跨 2.4m,CD 跨 6.4m。 3)变形缝设置 本设计不设变形缝,在距左右端轴线 24.375m 处设后浇带,后浇带宽 1m, 解决温度应力对结构的影响。 1.5 主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸 1)柱 一层柱截面尺寸为 650×650mm。 二~五层柱截面尺寸为 550×550mm。 2)梁 纵、横方向主梁截面尺寸均为 300×600mm。 次梁截面尺寸为 300×400mm。 3)楼盖、屋盖 楼盖、屋盖均采用现浇整体式楼盖,板厚 100mm。 4)墙体 围护墙体均采用 240mm 厚空心砖墙。 1.6 基础 1)基础形式

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 基础形式为柱下条形基础。 2)基础埋深 基础埋深为2m。 3)地基处理方式 对地基不处理,采用天然地基 1.7材料 混凝土强度等级 板 5层:C35 ~5层:C35 钢筋种类 箍筋或构造钢筋 HPB235 HPB235 HRB400 HPB235 HRB400 HRB335 RB400 HPB235 18结构计算原则和方法 手算:采用简化方法计算结构内力和位移,即沿结构纵横两主轴方向,按平 面抗侧力结构计算结构的内力和位移。 电算:软件名称:PKPM 版本:9800版 编制单位:中国建筑科学研究院 PKPMCAD工程部

第 4 页 基础形式为柱下条形基础。 2)基础埋深 基础埋深为 2m。 3)地基处理方式 对地基不处理,采用天然地基。 1.7 材料 混凝土强度等级 梁、板 1~5 层:C35 柱 1~5 层:C35 基础 C30 钢筋种类 受力钢筋 箍筋或构造钢筋 板 HPB235 HPB235 梁 HRB400 HPB235 柱 HRB400 HRB335 基础 HRB400 HPB235 1.8 结构计算原则和方法 手算:采用简化方法计算结构内力和位移,即沿结构纵横两主轴方向,按平 面抗侧力结构计算结构的内力和位移。 电算:软件名称:PKPM 版 本:98.00 版 编制单位:中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 2框架结构布置 2.1平面设计 本设计根据使用功能及建筑设计的需要,结构平面布置图如图2.1.1所示。 is ru ==⊙

第 5 页 2 框架结构布置 2.1 平面设计 本设计根据使用功能及建筑设计的需要,结构平面布置图如图 2.1.1 所示

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 图2.11结构平面布置图 22竖向设计 本设计主体结构共5层,一层层高39m,其它层均36m。剖面图如图22. 所示 200 图221剖面图 23变形缝 本设计不设变形缝,在距左右端轴线24.375m处设后浇带,后浇带宽1 解决温度应力对结构的影响 24柱网及层高 2.4.1柱网 本设计采用大柱网,柱距为7.5m,跨度为AB跨54m,BC跨24m,CD 跨64m。柱网计算简图如图24.1所示

第 6 页 图 2.1.1 结构平面布置图 2.2 竖向设计 本设计主体结构共 5 层,一层层高 3.9m,其它层均 3.6m。剖面图如图 2.2.1 所示。 图 2.2.1 剖面图 2.3 变形缝 本设计不设变形缝,在距左右端轴线 24.375m 处设后浇带,后浇带宽 1m, 解决温度应力对结构的影响。 2.4 柱网及层高 2.4.1 柱网 本设计采用大柱网,柱距为 7.5m,跨度为 AB 跨 5.4m,BC 跨 2.4m,CD 跨 6.4m。柱网计算简图如图 2.4.1 所示

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 图24.1第③(②、d、B、⑩、Ⅵ)轴框架计算简图 2.4.2层高 本设计采用一层层高为39m,二~五层为3.3m 2.5承重方案 采用横向承重方案。横向框架计算简图如图24.2所示 图242第③(②、4、θ、⑩0、妇)轴横向框架计算简图 第7页

第 7 页 图 2.4.1 第○3(○2 、○4、○9 、10○、11○)轴框架计算简图 2.4.2 层高 本设计采用一层层高为 3.9m,二~五层为 3.3m。 2.5 承重方案 采用横向承重方案。横向框架计算简图如图 2.4.2 所示。 图 2.4.2 第○3(○2 、○4、○9 、10○、11○)轴横向框架计算简图

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 其中取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线;取楼板底面为梁轴线。一层柱高取 至基础顶面。 26梁、柱截面尺寸 2.6.1梁截面尺寸确定 横向主梁截面髙度按梁跨度的1/1~1/8估算,纵向主梁截面高度取与横向主 梁相同,次梁截面高度按梁跨度的1/14估算 梁截面宽度按梁髙度的1/3~1/2估算,横向主梁保持宽度相同以方便施工。 由此估算的梁截面尺寸见表261 表261 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级 横梁(b×h) 层次混凝土强度 纵梁(b×h)‖次梁(b×h) AB跨‖BC跨‖CD跨 1~5 C35 300×600300×400300×600300×600250×500 2.6.2柱截面尺寸确定 柱截面尺寸根据柱的轴压比限制估算,本设计的框架结构抗震等级为二级 (《建筑抗震规范》61.2条),其轴压比限制[{4]=08(《建筑抗震规范》637 条);各层重力荷载代表值近似取14kN/m3。由图2.4.1可知④轴线柱的负载 面积为75×27m2;⑧轴线柱负载面积为75×39m2;轴线柱的负载面积为 75×44m:⑩轴线柱的负载面积为75×32m由式A≥N得第一层柱 截面面积为: ④柱A≥ 1.3×7.5×27×14×103×5 =137930mm 0.8×16.7 ③柱A≥ 1.25×7.5×3.9×14×10 =191570m 0.8×16.7

第 8 页 其中取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线;取楼板底面为梁轴线。一层柱高取 至基础顶面。 2.6 梁、柱截面尺寸 2.6.1 梁截面尺寸确定 横向主梁截面高度按梁跨度的 1/12~1/8 估算,纵向主梁截面高度取与横向主 梁相同,次梁截面高度按梁跨度的 1/14 估算。 梁截面宽度按梁高度的 1/3~1/2 估算,横向主梁保持宽度相同以方便施工。 由此估算的梁截面尺寸见表 2.6.1 表 2.6.1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级 层次 混凝土强度 横梁(b×h) 纵梁(b×h) 次梁(b×h) AB 跨 BC 跨 CD 跨 1~5 C35 300×600 300×400 300×600 300×600 250×500 2.6.2 柱截面尺寸确定 柱截面尺寸根据柱的轴压比限制估算,本设计的框架结构抗震等级为二级 (《建筑抗震规范》6.1.2 条),其轴压比限制  N  = 0.8 (《建筑抗震规范》6.3.7 条);各层重力荷载代表值近似取 14kN/㎡。由图 2.4.1 可知○A 轴线柱的负载 面积为 7.5×2.7m2;○B 轴线柱负载面积为 7.5×3.9m2;○C 轴线柱的负载面积为 7.5×4.4 m2;○D 轴线柱的负载面积为 7.5×3.2m2。由式   c N c N A  f  得第一层柱 截面面积为: ○A 柱 3 2 c 1.3 7.5 2.7 14 10 5 137930 0.8 16.7 A mm       =  ○B 柱 3 2 c 1.25 7.5 3.9 14 10 5 191570 0.8 16.7 A mm       = 

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 Q杜4125×75×4214210×5=2610m2 0.8×16.7 ①柱A213 3×7.5×32×14×103×5 =163474mm 0.8×167 (1.3、1.25一考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3、不等跨 内柱取1.25) 取柱截面为正方形,则各柱的截面高度分别为:④柱372×372mm2;③柱 438×438mm2;@柱465×465mm2;①柱404×404mm2 根据上述计算结果并综合其它如侧移、承载力、经济等因素,本设计柱截面 取值如下 层650mm×650mm 2~5层550mm×550mm 2.7基础形式 基础形式采用柱下条形基础,埋深按建筑总高的1/10估算,基础梁的高度 按跨度的1/6~1/8估算,由此确定的基础埋深为2.0米、基础梁高度为1.5米

第 9 页 ○C 柱 3 2 c 1.25 7.5 4.4 14 10 5 216130 0.8 16.7 A mm       =  ○D 柱 3 2 c 1.3 7.5 3.2 14 10 5 163474 0.8 16.7 A mm       =  (1.3、1.25—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取 1.3、不等跨 内柱取 1.25) 取柱截面为正方形,则各柱的截面高度分别为:○A 柱 372×372mm2 ;○B 柱 438×438mm2 ; ○C 柱 465×465mm2 ; ○D 柱 404×404mm2 。 根据上述计算结果并综合其它如侧移、承载力、经济等因素,本设计柱截面 取值如下: 1 层 650mm×650mm 2~5 层 550mm×550mm 2.7 基础形式 基础形式采用柱下条形基础,埋深按建筑总高的 1/10 估算,基础梁的高度 按跨度的 1/6~1/8 估算,由此确定的基础埋深为 2.0 米、基础梁高度为 1.5 米

◎出么建剥找史學毕业设计(论文)用纸 3框架横向刚度计算 31梁的线刚度 混凝土强度等级、截面、计算跨度不同,则梁线刚度不同。 表 3.1.1 横梁4线刚度计算表 计算矩形截 边框架 中框架 楼凨梁跨E 面惯性 Wwm3/m跨度矩=15么= mmm·mmN:mmFN·mmlN·mm B/315×10-/500y 54×‖81×4725×|108×163× 6005400 109 l010 l010 l01 5~1B 300 16×‖24×3.15×13.20×4.2× 3.15×10 2400 400 1010 109 l010 3.15×10 54×‖8.1×‖3.987×|108×5.316 6400 600 109 109 1010 10 其中1=bxh。计算跨度取和计算简图相同。 12 32柱的线刚度 混凝土强度等级、截面、计算跨度不同,则柱线刚度不同。 表 3.2.1 柱线刚度c计算表 /m×m/惯性矩m层高hm/sE 楼层E/Mmm2)‖截面b×h cN·mm 2~53.15×104‖550×5507626×10 3600 6672×1010 1315×10650×650488X10500 9371×1010 其中l bxh 计算高度取和计算简图相同 10

第 10 页 3 框架横向刚度计算 3.1 梁的线刚度 混凝土强度等级、截面、计算跨度不同,则梁线刚度不同。 表 3.1.1 横梁 线刚度计算表 楼层 梁跨 E /(N/mm2) 截面 b×h/ (mm × mm) 计算 跨度 l /mm 矩形截 面惯性 矩 0 I /mm4 边框架 中框架 0 1.5 b I I = /N·mm c b b E I i l = /N·mm 0 2.0 b I I = /N·mm c b b E I i l = /N·mm 5~1 A~ B 4 3.15 10  300× 600 5400 5.4× 1010 8.1× 109 4.725× 1010 1.08× 1010 6.3× 1010 B~ C 4 3.15 10  300× 400 2400 1.6× 1010 2.4× 109 3.15× 1010 3.20× 109 4.2× 1010 C~ D 4 3.15 10  300× 600 6400 5.4× 109 8.1× 109 3.987× 1010 1.08× 1010 5.316 ×1010 其中 3 0 12 b h I  = 。计算跨度取和计算简图相同。 3.2 柱的线刚度 混凝土强度等级、截面、计算跨度不同,则柱线刚度不同。 表 3.2.1 柱线刚度 c i 计算表 楼层 E/(N/mm2) 截面 b×h /(mm×mm) 惯性矩 c I /mm4 层高 h/mm c c c E I i h = /N·mm 2~5 3.15×104 550×550 7.626×109 3600 6.672×1010 1 3.15×104 650×650 1.488×1010 5000 9.371×1010 其中 3 0 12 b h I  = 。计算高度取和计算简图相同。 b i

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