普通框架结构手算计算书.pdf
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1、1设计目的与要求、提供设计资料:建筑设计要求:建设地点:本教学楼位于开封市,要求根据所学知识完成该大楼的结构设计施工图。1.1.提供设计资料:1.1.1.地质资料:素填土重度为 m,fk=85kPa,Es=,厚 1m.粉土重度为 m,fk=160kPa,Es=12MPa,厚 5.2m.粉质粘土重度为 19kN/m,fk=180kPa,Es=,厚 3.6m.粉细砂重度为 m,fk=220kPa,Es=,厚度大于 12m,未穿透.地下水位位于地下 6.6 m,对混凝土无侵蚀性.1.1.2.场地类别:本工程场地土为二类场地土。设计地震分组为第一组。1.1.3.抗震设防:开封:抗震设防烈度为 7 度。
2、1.1.4.屋面做法:卷材防水层,40mm 厚细石混凝土找平内配4200 钢筋;50200mm 厚膨胀珍珠岩找坡;15mm厚水泥砂浆找平层上做油膏、胶泥一度隔气;现浇钢筋混凝土板;现浇钢筋混凝土板下做20mm厚纸筋石灰粉底。1.1.5.楼面做法:30mm 厚水泥砂浆找平层;现浇混凝土板下做20mm 厚纸筋石灰粉底。1.1.6.使用可变荷载取值:楼面、屋面及楼梯的可变荷载,按附表二取值。33331.1.7.基本风压:0 kN/m2,地面粗糙度为 C 类;基本雪压:S0 kN/m2。1.1.8.材料:混凝土:基础用 C30;上部结构用 C30。受力钢筋采用 HRB400,箍筋采用 HRB235.砖
3、墙:以下采用 M10 标准砖,M5 水泥砂浆;以上采用M10 标准砖 M5 混合砂浆。外墙均为 14mm 厚 1:3 水泥砂浆底,6mm 厚 1:1 水泥砂浆加 107 胶贴白色面砖;内墙用 18mm 厚 1:1:6混合砂浆,2mm 厚纸筋石灰抹面,刷白色内墙涂料二度。1.1.9.建筑平面布置(注意:抄的时候下面这里差一个图,留一页纸出来,等结构图出来了画上去)2结构选型与布置2.1.结构方案选择根据指导书要求,本建筑结构形式采用钢筋混凝土框架结构。框架结构的特点是梁柱承重,墙体只起分割、围护作用,房间布置比较灵活,门窗开启的大小、形状较为自由;钢筋混凝土的骨料可就地取材,耗钢量少,防火性和耐
4、久性能好。该结构的主要受力框架采用横向框架布置。施工方法采用现浇整体式板。因为横向和纵向的长度都没有超过60m,所以不用设置伸缩缝。不过在 4、5 轴和 9、10 轴之间设置沉降缝。2.2.梁、柱截面形式和尺寸的估算2.2.1.跨度的确定主梁纵向和横向的最大跨度分别为L1=5400mm,L2=6600mm次梁的跨度为 3900mm,主梁跨内布置两根次梁板的跨度分别为 3300mm,3900mm2.2.2.板厚确定最小厚度必须满足60mm连续双向板 hL3900=112mm,3535对民用建筑楼盖板,要求h80mm,因此:屋面板及楼面板板厚均取h=120mm,h0=120-20=100mm。2.
5、2.3.次梁截面尺寸的确定LL=39003900=217325mm,取 h=350mm12181218hh350350=117175mm,取 b=200mm截面宽度 b=3232截面高度 h=2.2.4.横向框架梁截面尺寸的确定:对于横向,截面高度规定:h=LL=66006600=550825mm,考虑外墙设置窗户和抗震要求,因此取128128h=600mm。(6600500)=4,满足要求,可按受弯构件计算。600hh600600=200300mm,考虑砖墙宽度取 b=300mm截面宽度 b=3232其梁净跨与截面高度比值:2.2.5.纵向框架梁截面尺寸的确定:截面高度的确定:h=LL=54
6、005400=450675mm,128128对于纵向框架梁取 h=600mm,截面宽度的确定:b=600600hh=200300mm,取 b=300mm32322.2.6.框架柱截面尺寸的确定:NcGqSn12Nc-设计柱轴力;G-竖向荷载分项系数,取为;q-每一楼层单位面积的竖向荷载标准值,框剪取 1214KN/;剪筒取 1416 KN/,此处取 12 KN/;S-一根柱受荷面积();1-考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震的时候,1=;三一级抗震1=2边柱、角柱轴向力增大系数,边柱为;角柱为;中柱为1n-楼层数A.对于中柱:NcGqSn12=1214=混凝土凝土用 C30,fc=假设
7、截面 bh=0.5m0.5m由于抗震设防烈度为 7 度,房屋高度24m,结构类型为现浇混凝土结构,故结构抗震等级为三级。根据 GB50011-2010,建筑抗震设计规范S。可得框架柱的轴压比极限值为轴压比NC1260230=fcbh14.3500500轴压比满足要求,故中柱截面为:bh=0.5m0.5m。B对于边柱:NcGqSn12 =124=混凝土用 C30,fc=假设截面 bh=0.5m0.5m由于抗震设防烈度为 6 度,房屋高度24m,结构类型为现浇混凝土结构,故结构抗震等级为三级。根据 GB50011-2010,建筑抗震设计规范S。可得框架柱的轴压比极限值为轴压比NC934360=,不
8、予考虑。560取上述较小者,即bf2.2mc.正截面配筋hf由于:f b hh02200 120(560-60)=.m Mmax=.m21cff所以跨中截面属于第一种类型T 型梁。M192.78106s21fcbfh014.322005602 1 12sASbfh01fcfy0.0197220056014.3 964mm236020,As=942 mm2梁 A1B1 跨间实际配筋 3fmin max0.2%,0.45 t%max0.2%,0.18%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS942 mm2Asmaxbbh01 fc0.518300560114.3
9、 3457mm2 As942 mm2fy360配筋符合要求二、左支座 A 处正截面配筋。支座 A:Mmax=KNm按矩形截面考虑,采用双筋截面AS As跨间=942mm2 (320)正截面配筋M ASfy(h0as)942360(560-40)=.m Mmax=.m说明受压筋屈服,应对受拉筋取矩Mmax363.3106AS1940mm2fy(h0as)360(56040)梁 A1B1 左支座实际配筋 320+225,As=1924 mm2minft max0.2%,0.45%max0.2%,0.18%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS1924 mm2A
10、smaxbbh01 fc0.518300560114.3 3457mm2 As1924mm2fy360配筋符合要求三、梁 A1B1 右支座正截面配筋计算Mmax=KNm按矩形截面考虑,采用双筋截面AS As跨间=942mm2 (320)正截面配筋M ASfy(h0as)942360(560-40)=.m Mmax=.m说明受压筋屈服,应对受拉筋取矩Mmax268.14106AS1433mm2fy(h0as)360(56040)梁 A1B1 左支座实际配筋 2处的左右配筋能拉通)20+225,As=1610 mm2(此处选用这个配筋是为B 支座minft max0.2%,0.45%max0.2%
11、,0.18%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS1610mm2Asmaxbbh01 fc0.518300560114.3 3457mm2 As1610mm2fy360配筋符合要求 8.1.2 BC 跨计算一、正截面配筋计算:因为BC 跨中是负弯矩,所以按普通矩形梁计算Mmax=mM74.58106s21fcbh014.33005602 1 12sASbh01fc0.05730056014.3382mm2fy36020,As=628mm2(同时在截面下部配 220)梁 B1C1 跨间实际配筋 2minft max0.2%,0.45%max0.2%,0.18
12、%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS628mm2Asmaxbbh01 fc0.518300560114.3 3457mm2 As628mm2fy360配筋符合要求二、左支座 B 处正截面配筋。支座 B:Mmax=-278 KNm按矩形截面考虑,采用双筋截面AS As跨间=628mm2 (220)正截面配筋M ASfy(h0as)628360(560-40)=.m Mmax=278kN.m说明受压筋屈服,应对受拉筋取矩Mmax278106AS1485mm2fy(h0as)360(56040)梁 A1B1 左支座实际配筋 220+225,As=1610 m
13、m2minft max0.2%,0.45%max0.2%,0.18%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS1610mm2Asmaxbbh01 fc0.518300560114.3 3457mm2 As1610mm2fy360配筋符合要求三、梁 B1C1 右支座正截面配筋计算支座 B:Mmax=-278 KNm按矩形截面考虑,采用双筋截面AS As跨间=628mm2 (220)正截面配筋M ASfy(h0as)628360(560-40)=.m Mmax=278kN.m说明受压筋屈服,应对受拉筋取矩Mmax278106AS1485mm2fy(h0as)360
14、(56040)梁 A1B1 左支座实际配筋 220+225,As=1610 mm2minft max0.2%,0.45%max0.2%,0.18%0.2%fyAsmin minbh 0.2%300600 360mm2 AS1610mm2Asmaxbbh01 fc0.518300560114.3 3457mm2 As1610mm2fy360配筋符合要求8.28.2 斜截面抗剪计算斜截面抗剪计算8.2.1 AB 跨左支座:Vmax=,右支座:Vmax=所以取Vmax=1、验算最小截面尺寸:为避免斜压破坏,同时又防止裂缝宽度,需验算:hwh0hf560100Vmax=梁截面符合要求。2、验算配置钢筋
15、(1)、,Vmax=0.7 ftbh0300 560=所以 按计算配置箍筋V集中V总S=74.42%75%,按均布荷载计算1.25210250.3560208mm3240.16168.17101.25fyvAsvh0V 0.7 ftbh0(2)、S fyvAsv0.24ftb210250.3206mm0.241.43300(3)、构造要求 S450mm,按规范构造要求配置抗扭钢筋4设置处箍筋间距的 2 倍。8.2.2 BC 跨左支座:Vmax=,右支座:Vmax=所以取Vmax=1、验算最小截面尺寸:为避免斜压破坏,同时又防止裂缝宽度,需验算:hhwh0f560bb100300Vmax=梁截面
16、符合要求。2、验算配置钢筋(1)、,Vmax=0.7 ftbh0300 560=所以 按构造配置箍筋(2)、S fyvAsv210250.30.24ftb0.241.43300206mm(3)、构造要求 S450mm,按规范构造要求配置抗扭钢筋4设置处箍筋间距的 2 倍。12,拉结筋8,间距为层数截面MsSS最小配筋最大配筋实际配筋323222322232233220+220+225(1924)25(1610)20(942)20(628)20+220+225(1610)22(1288)20(942)20(628)20+218+222(1288)20(1138)20(942)20(628)20(
17、628)20(942)20(942)20(628)8.38.3柱柱截面设计(以第一层柱为例)截面设计(以第一层柱为例)框架柱截面及跨度柱截面尺寸:500mm 500mm柱计算长度:底层:l0=4800mm二层:l0=3900=4875mm混凝土等级:C30、钢筋:纵筋 HRB400、箍筋 HRB235界限破坏时的轴向压力值 8.3.1 A 8.3.1 A 柱截面设计柱截面设计Mmax*mNmaxVmaxA.框架柱轴压比验算Nmax1283.27103N 0.359N 0.85,截面满足要求Acfc50050014.3B.正截面配筋计算有效高度h0500-40=460mmM213.0710616
18、6mm偏心距:e03N1283.2710附加偏心距:ea max(h500,20mm)max(16.7mm,20mm)20mm3030初始附加偏心距:ei e0ea167+20=186mm10.5fcAc0.514.35005001.39 1,取1=1.0N1283.27103l04800 9.615,取2=1.0h5002221l0 48001 112ei186h50014001400460h01ei186=216h0=460=138mm N1283270 0.39 b=fcbh014.3500460 x h0179.4mm80mme ei+h-s 216+500-20 446mm22初步判
19、断为大偏心受压,按对称配筋计算。As A sNe1fcbh0210.5fh0ys128327044614.35004604600.3910.50.39644mm36046040As minbh 500500=500mm2C.C.配筋配筋纵柱采用对称配筋,由于必须按照设计规范考虑构造配筋,因此每边纵筋采用 3118As As As腰8255 0.816%min 0.55%最小配筋率:bh500500max 5%18,As As 765mm2,另加柱长边构造筋每边单侧配筋率:单侧满足要求。D.D.斜截面配筋计算斜截面配筋计算As3255 0.306%单侧min 0.2%bh500500a a.截面
20、尺寸验算截面尺寸验算选取N=,V=为最不利组合由于柱反弯点在中部,剪跨比:Hn4800400 4.43取 32hc25000.20cfcbh0 0.20114.3500460 657.8kNVmax85.76kN截面满足要求b.b.斜截面承载力验算斜截面承载力验算N 0.3fcbh 0.314.3500500 1072.5kN Nmax1283.27kN1.751.75ftbh00.07N 1.435004600.071283.27103131 233.72kNV 85.78kN因此只需按抗震规范要求配置构造钢筋c.c.体积配筋率验算:体积配筋率验算:8200li50050033000mmNm
21、ax1283.27103取v 0.06N 0.36 0.3,Acfc50050014.3minvfcfyv0.0614.3 0.4%210vAsvlli50.33000 0.43%AcorS420420200vmin满足要求。E.E.框架柱端箍筋配置要求框架柱端箍筋配置要求a.a.加密区长度加密区长度规范要求取h0 460mm,柱净高的1/6 (4800500)/6 717mm和550mm三者的最大值。本设计取717mm。b.b.加密区箍筋最大间距加密区箍筋最大间距规范要求取不大于8d 818144mm和150mm中的最小值。本设计取100mm。c.c.非加密区箍筋最大间距非加密区箍筋最大间距
22、规范要求取不大于15d 1518 270mm和不大于加密区箍筋间距的 2倍(200mm)中的最小值。本设计取200mm。8.3.2 B 8.3.2 B 柱截面设计柱截面设计Mmax*mNmaxVmaxA.框架柱轴压比验算Nmax1646.29103N 0.461N 0.85,截面满足要求Acfc50050014.3B.正截面配筋计算有效高度h0500-40=460mmM289.203106176mm偏心距:e0N1646.29103附加偏心距:ea max(h500,20mm)max(16.7mm,20mm)20mm3030初始附加偏心距:ei e0ea174+20=196mm10.5fcAc
23、0.514.35005001.0861,取1=13N1646.2910l04800 9.615,取2=1.0h5002221l0 48001 112ei196h50014001400460h01ei196=226h0=460=138mm N1646290 0.461 b=fcbh014.3500460e ei+h-s 226+500-20 456mm22x h0212mm80mm初步判断为小偏心受压,按对称配筋计算。As A sNe1fcbh0210.5fh0ys164629045614.35004604600.46110.50.4611415mm36046040As minbh 500500
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