计算简图如后面所述。
2.3 荷载、侧移计算及控制
高层建筑水平力是起控制作用的荷载,包括地震作用于风力。本建筑高度小于60m,且风荷载不大,故可不算风荷载。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行,对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,可采用底部剪力法。
竖向荷载主要是结构自重(恒载)和使用荷载(活载)。结构自重可由构件截面尺寸直接计算,建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载(活荷载)按荷载规范取值,楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。当一般装修标准时,框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1:650,1:700。
2.4 内力计算及组合
2.4.1 竖向荷载下的内力计算
竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置,将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力分层法;连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅,按两端固定进行计算。由于钢筋混凝土材料的弹塑性性质,使得超静定结构的部分破坏截面能够形成“塑性铰”,使得构件发生内力重分布,从而提高结构的极限承载能力。在进行框架梁设计时,可以主动考虑塑性内力重分布,对梁端负弯矩进行适当调幅,达到调整配筋分布、节约材料、方便施工的目的要求,且规范要求跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%”。 2.4.2 水平荷载下的计算
水平力首先在框架分配,然后将分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配;将总剪力墙分得的份额按各片剪力墙的等效刚度进行再分配。最后计算单榀框架。注意力学方法在结构计算中应用的近似性及结构设计规范对这种“近似”带来的误差的调整方法,学会分析结构问题 2.4.3 内力组合
进行组合目标内力与竖向荷内力之间的符号关系判别(水平荷内力左右均考虑,选取不利值即可),若二者符号一致,此竖向内力应对结构不利,若二者符号相反,则此竖向内力应对结构“有利”,再区分此竖向内力是由永久荷还是可变荷引起的,正确选取分项
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系数进行内力组合。
(1)荷载组合。由于不考虑风荷载影响,荷载组合简化如下: ①1.2×恒+1.4×活。
②1.2×重力荷载代表值+1.3×水平地震作用。
(2)控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层,底层,混凝土强
度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为:支座截面,-Mmax,Vmax,跨中截面,Mmax。框架柱控制截面为每层上、下截面,每截面组合:Mmax及相应的N、V,Nmax及相应M、V,Nmin及相应M、V。
2.5 构件、节点及基础设计
构件设计包括框架梁、柱,板的配筋计算。
根据上部结构、工程地质、施工等因素,优先选用独立基础及联合基础。基础底板在地基净反力作用下,在两个方向均产生向上的弯曲,因此底板下部需双向配筋,计算截面取柱边或变阶处,计算两个方向弯矩时,把基础视为固定在柱周边的四边挑出的悬臂板。
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第三章 结构计算书部分
3.1 工程总体概述
3.1.1柱网布置
柱网与层高:根据该房屋的使用功能及建筑设计要求,进行了平立面及剖面的设计,主体结构为整体 5 层,底层层高为 3.9m其余层高 3.6m。柱网如图3-1所示:
图3-1 主体结构柱网布置图
3.1.2 框架结构承重方案的选择:
竖向荷载的传力途径:楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁,再由主梁传至框架柱,最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径,本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案,这可使横向框架梁的截面高度大,增加框架的横向侧移刚度。本方案中,需近似 的按横向的平面框架分别计算。框架结构的计算单元如图3-2所示:
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图3-2 框架结构计算单元
3.1.3 梁、柱截面尺寸的初步确定 1、框架梁截面尺寸估算 (1)纵向框架梁
l=7200 mm,h=(1/8~1/12)l=900 mm~600 mm,取h=700 mm;b=(1/2~1/3)h=450 mm~200 mm, 取b =300 mm;故梁的截面初步定为:b×h=300mm×700mm,其惯性矩为:I=1/12(bh)=300×700/12=8.575×10 mm (2)横向框架梁
1)、l=2100 mm,h=(1/8~1/12)l=262mm~175 mm,取h=400 mm;按规范规定的最小限值,梁的截面初步定为:b×h=300mm×700mm,其惯性矩为:I=1/12(bh3)=300×7003/12=8.575×109 mm4
2)、l=6900 mm,h=(1/8~1/12)l=862 mm~575 mm,取h=700 mm;b=(1/2~1/3)h=450 mm~200 mm, 取b =300 mm;故梁的截面初步定为:b×h=300mm×300mm其惯性矩为:I=1/12(bh3)=300×7003/12=8.575×109 mm4 (3)次梁
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l?6900mm,h?(18~112)l?862mm~575mm,h?600mm,b?(12~13)h=450mm~250mm,取b=250mm;故次梁的截面初步定为:b×h=250mm×500mm 2、框架柱截面尺寸估算
(1)按轴压比要求初估框架柱的截面尺寸。
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框架柱的受荷面积如图3-3所示,框架柱选用C30混凝土,fc?14.3N/mm2,根据设计资料知框架抗震等级为三级,轴压比?N?0.9。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时按式Ac?bchc?N?Nfc估算 主轴压力设计值N按式N??GqSn?1?2?估算
图3-3 框架柱的受荷面积 1)、中柱
N??GqSn?1?2?=1.25×14×[7.2×(3.45+1.2)]×7×1.05×1.0×1.0=4306.37 KN
Ac?bchc?N?Nfc?4306.37?1000(0.9?14.3)?334605mm2,
因bchc?600mm?600mm?360000mm2,取中柱截面为600mm×600mm 2)、边柱
N??GqSn?1?2?=1.25×14×7.2×3×7×1.05×1.0×1.0=3195.05KN,
Ac?bchc?N?Nfc?3195.05?1000(0.9?14.3)?248256mm2,考虑边柱承受偏心荷载,
故取柱的截面为600mm×600mm 3)、角柱
角柱虽然承受面荷载较小,但由于角柱承受双向偏心荷载作用,受力复杂,故截面尺寸取600mm×600mm。
(2)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求
1)、按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm,宽度不宜小于350mm
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