多层框架课程设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流多层框架课程设计.精品文档.多层工业厂房结构设计任务书一、 工程概况1、 多层工业厂房建筑平面布置见图。采用普通砖墙,墙厚均为240mm.柱初定截面尺寸统一为:bh=400500mm2.该建筑工5层,每层使用功能相同。采用钢筋混凝土全现浇框架结构。楼层层高分别为:底层4.5m,其他层4.2m.2、 楼面及屋面构造说明:楼层地面采用水磨石面层30mm(含结合层),荷载0.65kn/m2.钢筋混凝土板厚自定(参考厚度100mm-120mm),荷载25 kn/m3,板底抹灰及刷白20mm厚,荷载0.34 kn/m2。屋面做法及荷载取值见附图。3、
2、材料:混凝土:基础:C20,柱、梁、板C30。钢筋:各构件受力主筋采用HRB400级或HRB335级,箍筋采用HPB235级。4、 楼面均布活载取5KN/M2。风荷载基本值取0.45KN/M2,不计地震力及雪荷载。地基土质较好,均为粘性土,宜采用天然地基,地基承载力特征值fa=280kpa,基础埋深初定2.3m.二、 本结构特点(一)、钢筋混凝土结构优点:1、 混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力,使两者可靠地结合在一起,从而保证在外荷载的作用下,钢筋与相邻混凝土共同变形。2、 钢筋与混凝土两种材料的线膨胀系数的数值颇为接近。3、 耐久性:在钢筋混凝土结构中,混凝土的强度随时间的增加
3、而增长,且钢筋受混凝土的保护而不被锈蚀,所以钢筋混凝土的耐久性是很好的,不像钢结构那样需要经常的保养和维修。4、 耐火性:混凝土包裹在钢筋之外,起着保护作用。若有足够的保护层,就不致因火灾使钢材很快达到软化的危险温度而造成结构整体破坏,与木结构相比,钢筋混凝土结构的耐火性很好。5、 整体性:钢筋混凝土结构特别是现浇的钢筋混凝土结构,由于整体性好,对抵抗地震作用具有较好的性能。6、 可膜性:钢筋混凝土结构可根据需要浇制各种成各种形状和尺寸的结构。7、 节约钢材:钢筋混凝土结构合理地发挥了材料的性能,在某些情况下可以代替钢结构,从而节约了钢材并降低造价。缺点:1、普通钢筋混凝土本身自重比钢结构大。
4、自重过大对于大跨度结构、高层建筑以及结构的抗震都是不利的。 2、 钢筋混凝土结构的抗裂性能较差,在正常使用时往往带裂缝工作。3、 建造较费工,现浇结构模板需耗用较多的木材,施工条件受限制,补强修复较困难,隔热隔声性能较差等等。规范要求:根据规范GB50011-2001规定:地震烈度为6度:现浇混凝土房屋适用的最大高度60m(框架结构) 130m(剪力墙结构) (二)、框架结构体系框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构,由梁、柱承受竖向和水平荷载,墙仅起维护作用。1、优点:其整体性和抗震性均好于混合结构,且平面布置灵活,可提供较大的使用空间,也可以构成丰富多变的立面造型。2、缺点:结构抗侧
5、移刚度较小,在地震区由于层间位移和顶点位移的限制,建筑较高时难以满足要求,或虽满足要求但截面尺寸过大配筋过多而不经济;因此框架结构最大高度受到限制。现浇框架在6度设防时适用的最大高度为60米,高宽比限值为5。本工程总高为24米,而高宽比也在限值以内,可以使用框架结构体系。另外梁柱节点构造较为复杂,在装配式钢筋混凝土框架结构中更为突出。框架的横向承重方案,指结构体系的主梁沿建筑横向布置,楼板及连梁则沿纵向布置,此时主梁与柱组成主框架,结构横向刚度较大,外纵强墙可开设较大的窗户,利于采光,是高层建筑中常用的承重方案;框架的纵向承重方案是使主梁沿建筑纵向布置,楼板及连梁则沿横向布置。这样的框架纵向刚
6、度增大,连系梁因不承受 楼板荷载而减小梁高,有利于增加室内净高。但其横向刚度较差,不利于抗风抗震,且层间位移及顶点位移较横向承重方案大,故在地震地区不宜采用。由于设备安装的需要,工业建筑中常采用框架纵横向承重方案。这种方案兼具以上两者的优点,但连系梁纵横布置,增加了结构的复杂性。按其施工方法可分为:现浇框架、装配式框架及装配整体式框架三种。3、规范要求:根据GB50011-2001规定:地震烈度为6度:建筑物的最大高度60m,层数在15至20层为宜,抗震墙间距最大18m。 三、结构平面布置的原则、方法、结果 (一)、框架布置原则:1、平面易简单。2、注意高宽比。3、减少平面和竖向布置的不规则性
7、。4、当建筑单元过长时,应考虑设伸缩缝。5、当建筑高差相差过大时,应考虑设沉降缝,或者新建筑物附近有旧建筑物,避免地基破坏,虚设沉降缝。6、框架结构水平承重选用时考虑因素 使用要求当地施工条件经济性(二)、框架结构平面布置应注意问题1、框架结构的梁柱易贯通,不宜采用复试框架,尽量避免采用梁上立柱,柱上顶板或板上压墙的结构方案。2、边柱应注意防止被通长设置的纵梁、过梁分割成短柱,由于短柱是脆性破坏的构件,延性差对抗震不利。3、梁柱的截面尺寸划一4、框架柱上下层截面尺寸不同时,边柱应向内扩展,中柱宜向两侧扩展。5、框架梁的截面中心线易与柱中心线重名,边框架的大量以及沿处纵墙的纵向梁可以编置,但应注
8、意加强刚度构造。 6、角截面尺寸可以较边柱截面尺寸大一号或尺寸相同,增加角柱纵筋数量并按全高加倍配置箍筋。7、结构标高较建筑标高一个面层厚度。8、围护结构宜采用轻质填充墙。(三)、结构布置1、主梁框架梁主梁高度的选定:h =l /(1218), l 为主梁的跨度。梁宽度的选定:b = h (1/31/2)常用的梁宽为:200mm、240mm、250mm、300mm。截面尺寸估算:由本工程实际: 若主梁支撑墙,则主梁宽度宜与墙的厚度一致l1=6300mm,h1= l /(1218)*6300=525mm350mm.取550mm.b1=550*(1/31/2)=183mm275mm.取250mm.
9、则截面尺寸为250mm550mml2=4500mm, h2= l /(1218)*4500=375mm250mm. 考虑到建筑要求取400mm.b2=400*(1/31/2).取250mm. 则截面尺寸为250mm400mm2、次梁 次梁高度的选定:h =l0 /(1525), 以50mm为模数,l0 为次梁的跨度。次梁宽度的选定:b =(1/21/3)h ,若次梁支撑墙,则次梁宽度宜与墙的厚度一致。常用的次梁宽度为:150mm、180mm 、200mm。由本工程实际,厕所上的次梁取250mm350mm 楼梯梁:200mm400mm3、板本工程采用现浇肋梁楼盖连续双向板:板厚板的短边尺寸/(4
10、050) 则板短边=4500mm,板厚=4500/(4050)=112mm90mm连续单向板:板厚板的短边尺寸/35本工程楼面板取100厚,屋面板取100厚,走廊板取100厚。板的尺寸布置见2层结构平面布置图。4、柱的截面尺寸验算框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列式子估算: N=FgE n , NAcN/fc 其中,N为柱组合的轴压力设计值;F为按简支状态计算的柱的负载面积;gE为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可根据实际荷载计算,也可以近似取1215 KN/m;为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,等跨内柱取1.2; n 为验算截面以上楼层
11、层数;N为框架柱轴压比限值,此处可以近似取:对于一级、二级和三级抗震等级,分别取0.7,0.8和0.9。在构造要求方面,柱截面高度hc不宜小于400,宽度不宜小于350,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。框架柱上、下截面高度不同时,从下至上,边柱一般采用内缩,中柱采用两边缩 。每次缩小的柱截面高度以100150为宜。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合。当必须偏置时,同一平面内的梁、柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。中间柱:N=FgE n =1.2415 KN/m63004500 =204120000000Ac N/(fc N) =204120000000/1.014.310
12、0000=1427412各层:取 bh = 400500 边柱:N=FgE n =1.3415 KN/m630045000.5 =102060000000则柱截面取400500 亦可。四、 一榀框架荷载及内力计算(一)计算简图(二)、恒荷载标准值计算查规范知:钢筋混凝土:25 KN/m3 钢窗:0.4 KN/m 普通砖:19 KN/m3 300 mm面层板:0.65 KN/m 板底抹灰及刷白20 mm厚:0.34 KN/m楼面恒荷载标准值 30mm厚水磨石面层: 0.65 KN/m 100mm厚钢筋混凝土面层:0.125=2.5 KN/m 20mm板底抹灰及刷白: 0.34 KN/m 合计:3
13、.49 KN/m屋面恒荷载标准值 10mm厚混凝土盖板架空层:0.4 KN/m 三毡三油沥青防水层: 0.35KN/m 20mm厚水泥沙浆找平层: 0.4 KN/m 100mm钢筋混凝土屋面板:250.0=2.5 KN/m顶棚20mm厚混合沙浆及刷白: 0.34 KN/m 合计:3.99 KN/m(三)、一榀框架恒荷载计算1、25层荷载计算A、楼面框架梁线荷载标准值: KL自重: 0.250.5525=3.44 KN/m 粉刷:0.02(0.55-0.1)217=0.31 KN/m g1=3.75 KN/m (均布) g2=3.493.15/2=5.5 KN/m(三角)B、本框架节点集中荷载标
14、准值:A与C轴一样:KL自重: 0.40.5254.2=21 KN 粉刷: 0.02(0.4+0.5)4.217=1.29 KN 连系梁传来自重:0.250.55254.5=15.47 KN粉刷:0.02(0.55-0.1)24.517=1.38 KN连系梁传来楼面荷载:3.490.5(4.5+4.5-3.15)3.15/2=16.08 KN节点集中力GC=GA=106.44 KNB-C与A-B一样: 连系梁传来自重:0.250.4254.5=11.25 KN粉刷:0.02(0.4-0.1)24.517=0.92 KN连系梁传来楼面荷载: 16.082=32.16 KN 节点集中力GBC=GA
15、B=44.33 KNB轴: KL自重: 0.40.5254.2=21 KN 粉刷: 0.02(0.4+0.5)4.2172=2.57 KN 连系梁传来自重:0.250.55254.5=15.47 KN粉刷:0.02(0.55-0.1)24.517=1.38 KN连系梁传来楼面荷载: 32.16 KN节点集中力GB =72.58KN2、屋面荷载计算 A、屋面框架梁线荷载标准值: KL自重: 0.250.5525=3.44 KN/m 粉刷:0.02(0.55-0.1)217=0.31 KN/m g1=3.75 KN/m (均布) g2=3.993.15/2=6.28 KN/m(三角) 两边各外伸9
16、00 m m : g1=3.75 KN/m (均布)B、本框架节点集中荷载标准值:A与C轴一样:KL自重: 15.47 KN 粉刷: 1.38 KN连系梁传来楼面荷载:3.990.5(4.5+4.5-3.15)3.15/2+3.990.9/24.5=26.46 KN节点集中力GC=GA=43.31 KNB-C与A-B一样: 连系梁传来自重:0.250.4254.5=11.25 KN粉刷:0.02(0.4-0.1)24.517=0.92 KN连系梁传来楼面荷载3.990.5(4.5+4.5-3.15)3.15/22=36.76 KN 节点集中力GBC=GAB=48.93 KNB轴: 连系梁传来自
17、重: 15.74 KN粉刷: 1.38 KN连系梁传来楼面荷载: 36.76KN节点集中力GB =53.61KNA外、C外: 女儿墙重:0.1214.519=10.26 KN 粉刷: 0.0224.517=3.06 KN 连系梁传来自重:0.20.4254.5=9 KN粉刷:0.02(0.4-0.1)24.517=0.92 KN 节点集中力GA 外=GA外=33.12KN3、形成框架荷载如下图(四)、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图,图中荷载值计算如下:楼地面活荷载标准值:5 KN/m1、一到四层的活荷载相同: Q梯形=5 KN/m6.3m/4=7.875 KN/mR=1/2(7.
18、8752.925)=11.517 KNP边=2R=23 KNQ三角形=5 KN/m6.3m/4=7.875 KN/mP中=4R=46.1 KN2、屋面活荷载计算:只有两边的节点荷载不同:P=4.50.455=10.125 KNM=0.910.125=9.1 KN.mP总=23+10.1252=43.2 KN(五)、风荷载计算风荷载标准值计算公式为 =zszozz 高度处得风震系数s风荷载体型系数荷载体型系数,建筑物为矩型平面,由建筑物的体型可查得其迎风荷载体型系数s1=+0.8,其背风荷载体型系数s2=0.5z风压高度变化系数,由地面粗糙度和离地面的高度来决定o基本风压按建筑结构荷载规范 GB
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