老年活动中心结构计算书及施工组织设计.docx
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老年活动中心结构计算书及施工组织设计
1.摘要
1.1中文摘要及中文关键词
本设计是老年活动中心设计。
总建筑面积为5815㎡,底层占地面积为1228.5㎡,总高为21.30m。
根据设计要求,设防烈度为7度,机构抗震等级为三级,设计中要考虑抗震设计。
本方案采用钢筋混凝土现浇框架结构。
主体结构为双向承重框架,横向框架等跨。
在进行荷载计算和构件截面估算后,选取一榀框架进行计算,并对最不利活荷载和最不利内力进行分析,通过底部剪力法求出地震荷载。
本方案基础形式采用沉管灌注桩基础.整个方案设计基本符合设计和结构要求,具有一定的创造性和合理性。
关键词:
钢筋混凝土结构框架结构荷载设计值荷载效应
Abstract
1.2EnglishAbstractAndKeywords
Abstract:
ItisthattheElderlyActivityCenterdesignstooriginallydesign.Thetotalconstructionareais5815㎡,thefloorspaceofgroundflooris1228.5㎡,thetotalheightis21.30m。
Accordingtothedesigningrequirement,theearthquakeintensityis7degreestosetupdefences,thegradeofantidetonationisthreegrade,consideraseismaticdesigninthedesign.Thisschemeadoptsthecast-in-placeframestructureofarmoredconcrete.Theagentstructureisatwo-waybearingframe,horizontalframe,etc.arestepped.Inisitisitcalculateandcomponentsectionafterestimating,chooseonePinframecalculatetoloadtogoon,calculatetheinternalforcebychangingandtakingtheplaceofthelaw,andtheliveloadandthemostunfavorableinternalforcedisadvantageousthatmostareanalysised,cutstrengthlawisithappenthroughbottomearthquakeloadtoask.Thisbasicformofschemeadoptstheindependentfoundationunderthepost.Thewholeconceptualdesignaccordswiththedesignandstructuredemandbasically,havecertaincreativityandrationality.
Keyword:
Reinforcedconcretestructureframestructuredesignvalueofaloadloadcombination
2.结构设计
2.1工程概况
长春市拟建五层老年活动中心,建筑面积5815m2,拟建房屋所在地的特征周期Tg=0.35s,基本雪压S0=0.35KN/m2,基本风压W0=0.65KN/m2,地面粗糙度为C类,土重度为18KN/m3,地基承载力特征值fak=200KN/m2,土壤最大冻土深度-1.7m,
地震设防烈度七度.
2.2结构布置及计算简图
一层:
3.9m
二至五层:
3.6m
电梯机房:
3.0m
填充外墙190mm厚陶粒空心砌块,木门及窗口尺寸见图1;
楼盖采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚120mm,局部130mm,主梁300mmX750mm,次梁300mmX700mm,一层梁柱板混凝土强度等级C35(fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2),
一层以上梁柱板混凝土强度等级C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)
柱截面尺寸估算:
框架结构的抗震等级为三级,其轴压比限制[μN]=0.9,各层的重力荷载代表值取13KN/m2,边柱及中柱的负载面积分别为7.8mX4.2m和7.8mX5.85m。
因此第一层柱截面面积为
边柱
中柱
如取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为470mm和550mm,
根据上述计算结构并考虑其他因素,本设计柱截面尺寸取值如下:
一层:
700mmX700mm;二至五层:
600mmX600mm;
基础选用桩基础,承台埋深1.8m,承台截面高度取1.0m,框架结构计算简图去顶层柱形心线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板底,2~6层柱高度即为层高,底层柱高度从基础顶面取至一层板底,即h1=3.9+0.4+1.8-1.0=5.10m.
2.3重力荷载计算
2.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值
上人屋面
40厚C20细石混凝土保护层22X0.04=0.88KN/m2
4厚APP改性沥青防水层0.40KN/m2
20厚水泥砂浆找平层20X0.02=0.40KN/m2
1:
10水泥珍珠岩找坡层15X0.02=0.30KN/m2
80厚聚苯乙烯保温层0.5X0.08=0.04KN/m2
10厚1:
3水泥砂浆找平层20X0.01=0.20KN/m2
130厚现浇混凝土屋面板25X0.13=3.25KN/m2
20厚混合砂浆抹面20X0.02=0.40KN/㎡
V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/㎡
合计6.12KN/m2
楼面
瓷砖地面(包括水泥粗砂打底)0.55KN/m2
20厚1:
3水泥砂浆找平层20X0.02=0.40KN/m2
120厚钢筋混凝土楼板25X0.12=3.0KN/m2
20厚混合砂浆抹面20X0.02=0.40KN/m2
V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/㎡
合计4.6KN/㎡
2.3.2屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/m2
楼面活载标准值2.00KN/m2
屋面雪荷载标准值SK=μR*S0=1.0X0.35=0.35KN/m2
2.3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算
梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算单位长度上的重力荷载、对墙、门、窗等可计算单位面积上的重力荷载,计算结构见(表1)
表1.梁、柱重力荷载标准值
层次
构件
b/m
h/m
γ(kN/m3)
β
g(kN/m)
Li/m
n
Gi(kN)
ΣGi(KN)
1
边横梁
0.3
0.75
25
1.05
6.891
7.8
21
1128.68
1
中横梁
0.25
0.4
25
1.05
2.1
2.7
10
56.7
1
次梁
0.3
0.7
25
1.05
5.513
8.3
14
640.553
3314.312
1
纵梁
0.3
0.75
25
1.05
6.891
7.2
30
1488.375
1
柱
0.7
0.7
25
1.10
13.475
5.1
39
2680.178
2680.178
2-5
边横梁
0.3
0.75
25
1.05
6.891
7.8
21
1128.684
2-5
中横梁
0.25
0.4
25
1.05
2.1
2.7
10
56.7
3314.312
2-5
次梁
0.3
0.7
25
1.05
5.513
8.3
14
640.553
2-5
纵梁
0.3
0.75
25
1.05
6.891
7.2
30
1488.375
2-5
柱
0.6
0.6
25
1.10
9.90
3.6
39
1389.96
1389.96
墙体外墙体为190mm厚陶粒空心砌块,外贴100mm厚苯板,贴墙面砖,内墙面20mm厚抹灰,则外墙单位墙重力荷载为:
0.5+0.1×0.5+0.19×6+0.02×17=2.03KN/㎡
内墙为190mm厚陶粒空心砌块,两侧均为20mm厚抹灰,则单位面积重力荷载为:
6.0X0.19+17X0.02X2=1.82KN/㎡
木门单位面积重力荷载为0.2KN/㎡,铝合金门窗单位面积重力荷载为0.4KN/m2,钢框玻璃门单位面积重力荷载为0.5KN/㎡
2.3.4重力荷载代表值
1层:
外墙面积:
7.8×14×3.15+57×3.15=523.53㎡
窗户总面积:
2.1×2.1×24+2.4×2.1×14+2.1×0.9×2=180.18㎡
门总面积:
1.8×2.4×2+2.4×2.4×2=20.16㎡
外墙净面积
523.53-180.18-20.16=323.19㎡
内墙总面积
8.4×3.15×10+3.3×3.15+7.8×9×3.15=496.125㎡
门面积
1.8×2.4×4+0.9×2.4×2+1.5×2.4×5=39.6㎡
窗户面积
1.5×0.9=1.35㎡
内墙净面积
496.125-39.6-1.35=455.175㎡
外墙重:
323.19×2.03=656.076KN
内墙重:
455.175×1.82=828.419KN
门窗:
2.4×2.4×2×0.5+1.8×2.4×2×0.4+39.6×0.2+0.4×﹙180.18+1.35﹚=89.75KN
楼板重:
[﹙54.8×20.3+15.8×8.4﹚-3.7×8.2×2-2.4×2.3×2]×4.6=5384.21KN
电梯间重16.5×3.9×0.2×25=321.75KN
楼梯间重2×3.9×8.4×10=655.2KN
2层:
外墙面积:
7.8×14×2.85+8.4×6×2.85+3.3×3.2×2=475.98㎡
窗户总面积:
2.1×1.8×28+2.1×0.9×2+2.4×1.8×12=161.46㎡
外墙净面积475.98-161.46=314.52㎡
内墙面积8.4×10×2.85+7.8×12×2.85=506.16㎡
门面积2.4×﹙1.8×10+0.9×2+1.5﹚=51.12㎡
内墙净面积506.16-51.12=455.04㎡
外墙净重314.52×2.03=638.476KN
内墙净重455.04×1.82=828.173KN
门窗重161.46×0.4+51.12×0.2=74.81KN
楼板重[﹙54.8×20.3+15.8×8.4﹚-3.7×8.2×2-2.4×2.3×2]×4.6=5384.21KN
楼梯间重3.9×8.4×2×10=655.20KN
电梯间重16.5×3.6×0.2×25=297.0KN
三四层的计算过程及结果同二层
五层
外墙面积7.8×14×2.85+8.4×6×2.85+3.3×3.2×2=475.98㎡
窗户面积2.1×1.8×28+2.1×0.9×2+2.4×1.8×12=161.46㎡
外墙净面积475.98-161.46=314.52㎡
内墙面积8.4×10×2.85+7.8×12×2.85=506.16㎡
门面积2.4×﹙1.8×11+0.9×2﹚=51.84㎡
内墙净面积506.16-51.84=454.32㎡
外墙净重314.52×2.03=638.476KN
内墙净重454.32×1.82=826.862KN
门窗重51.84×0.2+161.46×0.4=74.95KN
屋面板重[7.8×7×﹙8.4×2+3.3﹚+7.8×2×8.4-3.9×8.4×2-2.4×2.3×2]×6.12=7049.87KN
楼梯间重3.9×8.4×2×10=655.20KN
电梯间重16.5×3.6×0.2×25=297.0KN
电梯机房
墙重﹙27.5×2.8-0.9×2.1﹚×0.2×25+0.9×2.1×0.2=375.93KN
楼板重﹙6.4+0.6×2﹚×﹙4.9+0.6×2﹚×6.12=283.72KN
楼梯出屋面房间
梁重305.96KN
柱重237.60KN
外墙净面积3.9×4×2.25+8.4×4×2.1-2.1×0.9×2=101.88㎡
门面积2.1×0.9×2=3.78㎡
外墙净重101.88×2.03=206.816KN
门重3.78×0.2=0.756KN
屋面重﹙3.9+1.2﹚×﹙8.4+1.2﹚×2×6.12=599.27Kn
女儿墙重﹙55.4×2+29.3×2﹚×0.6×0.2×25=508.80Kn
G1k=5384.21+3314.312+0.5×﹙2680.178+656.076+828.419+89.75+321.75+655.20﹚+0.5×﹙1389.96+638.476+828.173+74.81+655.20+297.0﹚=13256.019kN
Q1K=0.5×0.2×﹙54.80×20.30+15.8×8.4-2×3.9×8.4﹚+2×3.9×8.4×2.5×0.5=1261.54Kn
G1=13256.019+1261.54=14517.559Kn
Q2k=5384.21+3314.312+0.5×﹙1389.96+638.476+828.173+74.81+655.2+297.0﹚+0.5×﹙1389.96+638.476+828.173+74.81+655.20+297.0﹚=12582.141Kn
Q2k=Q1k=1261.54kN
G2=12582.141+1261.54=13843.681kN
G4=G3=G2=13843.681kN
G5k=7049.87+3314.312+0.5×﹙638.476+826.862+74.95+655.20+297.0﹚+508.8+0.5×﹙375.93+237.6+206.816+0.756﹚=12529.777kN
Q5k=0.5×0.35×﹙54.8×20.3+15.8×8.4-2×3.9×8.4﹚+2×3.9×8.4×2.5×0.5=288.34kN
G5=12529.777+288.34=12818.117kN
G6k=283.72+599.27+305.96+0.5×﹙375.93+237.60+206.816+0.756﹚=1599.501kN
Q6k=0.5×0.35×[﹙3.9+1.2﹚×﹙8.4+1.2﹚+﹙6.4+1.2﹚×﹙4.9+1.2﹚]=25.25kN
G6=1599.501+25.25=1624.75kN
各质点重力荷载代表值
2.4框架侧移刚度计算
2.4.1横向框架侧移刚度计算
横梁线刚度ib计算过程见下表
横梁线刚度ib计算表
类别
层次
Ec
b×h
I0
l
EcI0/l
1.5EcI0/l
2EcI0/l
边横梁
1
3.0×
104
300×
750
1.23×1010
8400
4.393*1010
6.590*1010
8.786*1010
边横梁
2-5
3.0×
104
300×
750
1.230*1010
8400
4.393*1010
6.590*1010
8.786*1010
中横梁
1
3.0×
104
300×
750
1.230*1010
8400
4.393*1010
6.590*1010
8.786*1010
中横梁
2-5
3.0×
104
300×
750
1.230*1010
8400
4.393*1010
6.590*1010
8.786*1010
走道梁
1
3.0×
104
250×
400
1.067*109
3300
9.7*109
1.455*1010
1.94*1010
走道梁
2-5
3.0×
104
250×
400
1.067*109
3300
9.7*109
1.455*1010
1.94*1010
柱刚度ic计算表
层次
Hc(mm)
EC(N/mm2)
bxh
(mmxmm)
Ic
(mm4)
EcIc/Hc
(N·mm)
1
5100
3.15X104
700X700
2.001X1010
1.236X1011
2~5
3600
3.0X104
600X600
1.08X1010
9.45X1010
中框架柱侧移刚度D值(N/mm)
层次
边柱
中柱
∑Di
K
ac
Dil
K
ac
Dil
1
0.711
0.477
25490
0.868
0.477
27220
591156
2~5
0.930
0.317
27738
1.135
0.362
31679
678472
边框架柱侧移刚度D值(N/mm)
层次
B1E1A6A8E8
C1D1C8D8B8
∑Di
K
ac
Dil
K
ac
Dil
1
0.533
0.408
23255
0.651
0.434
24749
244590
2~5
0.930
0.317
27765
0.851
0.298
26075
279124
楼梯、电梯间框架柱侧移刚度D值(N/mm)
层次
D-3D-1/3D-1/5D-6
E-3E-1/3E-1/5E-6
∑Di
K
ac
Dil
K
ac
Dil
1
0.690
0.442
25205
0.533
0.408
23266
193884
2~5
0.903
0.311
27213
0.697
0.259
22663
199504
将以上同层框架柱侧移刚度相加,得框架各层层间侧移刚度∑Di,如下表所示
横向框架层间侧移刚度(N/mm)
层次
1
2~6
∑Di
1029630
1157100
由上表可见,∑D1/∑D2=0.890>0.7
故:
该框架为规则框架
2.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
2.5.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算
(1)横向自震周期计算
将G6折算到主体结构的顶层,即:
结构顶点的假想侧移计算
层次
Gi(KN)
Vgi(KN)
∑Di(N/mm)
△ui(mm)
ui(mm)
5
14817.809
14817.809
1157100
12.8
191.8
4
13843.681
28661.49
1157100
24.8
179
3
13843.681
42505.171
1157100
36.7
154.2
2
1384
.681
56348.852
1157100
48.7
117.5
1
14517.559
70866.411
1029630
68.8
68.8
基本周期T1,μT=0.1918,取φT=0.7,则
(2)、水平地震作用及楼层地震剪力计算
该结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。
结构总水平地震作用标准值计算,即
Geq=0.85ΣGi=0.85×(14517.559+13843.681×3+12818.117+1624.75)
=0.85×70491.47
=59916.01kN
设计地震分组为第一组
场地类别为Ⅱ类场地
特征周期Tg=0.35ST1=0.52S
Fek=α1Geq=0.056X59916.01=3355.30KN
1.4Tg=1.4X0.35=0.49s△F6=0.116X3355.30=374.50KN
具体过程见下表
各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
层次
Hi/m
Gi/KN
GiHi/KN*m
Fi/KN
Vi/KN
22.5
1624.75
36556.88
0.042
125.2
125.2
5
19.5
12818.117
249953.28
0.287
1230.0
1355.2
4
15.9
13843.681
220114.53
0.253
754.1
2109.3
3
12.3
13843.681
170277.28
0.195
581.3
2690.6
2
8.7
13843.681
120440.02
0.138
411.4
3102.0
1
5.1
14517.559
74039.55
0.085
253.4
3355.4
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图
(3)、水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移△ui和定点位移ui分别按式
和
计算,计算结果如下表:
横向水平地震作用下的位移验算
层次
Vi/KN
∑Di(N/mm)
△ui/mm
ui/mm
hi/mm
5
1355.2
1157100
1.17
11.
6
3600
1/3077
4
2109.3
1157100
1.
2
10.09
3600
1/1978
3
2690.6
1157100
2.33
8.27
3600
1/1545
2
3102.0
1157100
2.68
5.94
3600
1/1343
1
3355.4
1029630
3.26
3.26
5100
1/1564
由上表可见,最大层间弹性位移角发生在第二层,其值为1/1343﹤1/550,故满足要求
(4)水平地震作用下框架内力计算
取②轴一榀横向框架计算
各层柱端弯矩及剪力计算(边柱)
层次
Hi/m
Vi/KN
∑Dij(N/mm)
Di1
Vi1
y
5
3.6
1355.2
1157100
27738
32.49
0.930
0.35