建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)案例分析

1、題：工程概況:某教學(xué)樓位于8度烈度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g；場(chǎng)地為II類；總層數(shù)為10層，底層一層層高5.5m，二層5m，其他層為4.1m，總高為5.5+5+8*4.1=43.3m；整個(gè)結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆，本題中不考慮風(fēng)荷載作用；樓面荷載計(jì)算中，雪載、使用荷載取50%,永久荷載取100%。(三)、繪出框架平面柱網(wǎng)布置第二步、初步選定梁柱截面尺寸及材料強(qiáng)度等級(jí)一、初估梁柱截面尺寸框架梁截面尺寸：梁高h(yuǎn)=(l/101/18)1=(1/101/18)x7200=400720取600mm梁寬b=(1/21/3)h=(1/21x600=200300取300mm200mm框架柱截面尺寸：600 x600為

2、了減少構(gòu)件類型，簡(jiǎn)化施工，多層房屋中柱截面沿房屋高度不宜改變。在計(jì)算中，還應(yīng)注意框架柱的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范對(duì)剪壓比(V/fbh)、剪跨比cccc0(九二M/Vh)、軸壓比(卩二N仃bh)限值的要求，如不滿足應(yīng)隨時(shí)調(diào)整截面尺寸，保cNccc證柱的延性?？拐鹪O(shè)計(jì)中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制，如以表示柱軸壓比的限值，則柱截面尺寸可用如下經(jīng)驗(yàn)公式粗略確定：人GnFA=a2=f（0.1）X103c式中；A柱橫截面面積，m14.3x（0.8-0.1）x103故0.6X0.6的柱子符合二、材料強(qiáng)度等級(jí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)：梁、柱和節(jié)點(diǎn)選用C30，其他各類構(gòu)件選用C25。鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)：縱向鋼筋采用II、

3、III級(jí)變形鋼筋，箍筋采用I級(jí)鋼筋。三、確定計(jì)算簡(jiǎn)圖、選取計(jì)算單元1、畫出水平計(jì)算簡(jiǎn)圖，標(biāo)注框架編號(hào)（橫向?yàn)?、2、3-,縱向?yàn)锳、B、C-）、框架梁編號(hào)（材料、截面和跨度相同的編同一號(hào)），確定梁的計(jì)算跨度。,取方形時(shí)邊長(zhǎng)為a；n驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；F驗(yàn)算柱的負(fù)荷面積，可根據(jù)柱網(wǎng)尺寸確定，m2；fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；框架柱最大軸壓比限值，一級(jí)框架取0.7,二級(jí)框架取0.8，三級(jí)框架取0.9。申地震及中、邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù)，7度中間柱取1、邊柱取1.1，8度中間柱取1.1、邊柱取1.2；G結(jié)構(gòu)單位面積的重量（豎向荷載），根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算鋼筋混凝土高層建筑約為1218kN/m2。A=18x9

4、x54x17.4/52x1.1=0.32m230007200右邊是55005000328002、選取計(jì)算單元（所需計(jì)算的一榀或幾榀框架），畫出計(jì)算簡(jiǎn)圖，標(biāo)出計(jì)算跨度、柱的計(jì)算高度，并對(duì)柱編號(hào)（材料、截面和高度相同的編同一號(hào)）。第三步、確定各層重力荷載代表值和地震荷載代表值一、計(jì)算各層重力荷載代表值1、屋面豎向恒載：按屋面的做法逐項(xiàng)計(jì)算均布荷載x屋面面積；平屋面取6.0KN/m2Gw1=6x54x17.4=5637.6KN2、屋面豎向活載：屋面雪荷載x屋面面積；取0.7KN/m2Gw2=0.7x54x17.4=657.72KN樓面豎向恒載：按樓面的做法逐項(xiàng)計(jì)算均布荷載x樓面面積;樓面恒重選用：2

5、.5KN/m2+0.65KN/m2+0.25KN/m2=3.4KN/m2Glml=3.4x54xl7.4=3194.64KN3、樓面豎向活載：樓面均布活荷載x樓面面積；取3.5KN/m2Glm2=3.5x54x17.4=3288.6KN4、梁柱自重(包括梁側(cè)、梁底、柱的抹灰)：梁側(cè)、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬考慮，一般加40mm。G=(0.40+b)xhxlx容重混凝土容重：25kN/m3Gl1=(0.04+0.3)x0.6x7.2x25=36.72KNG12=(0.04+0.3)x0.6x3x25=15.3KNG13=(0.04+0.3)x0.6x4.5x25=22.95KNG

6、z1=(0.04+0.6)x0.6x5.5x25=52.8Gz2=(0.04+0.6)x0.6x5x25=48Gz3=(0.04+0.6)x0.6x4.1x25=39.36梁柱自重可列表，以方便后面的計(jì)算。如：編號(hào)截面(m2)長(zhǎng)度(m)根數(shù)每根重量(KN)L1寬x咼=0.3x0.67.2每層根數(shù)x層數(shù)=26x1036.72L20.3x0.6313x1015.3L30.3x0.64.548x1022.95Z10.6x0.65.552x152.8Z20.6x0.6552x148Z30.6x0.64.152x839.365、墻體自重：(包括女兒墻和各種縱橫隔墻)36.72x26+15.3x13+22

7、.95x48墻體兩面抹灰，近似按加厚墻體40mm考慮。(39.36x52+3485.68+3195.14+83.38)G=墻咼x墻寬x(0.40+墻厚)x墻體容重=墻體面積x單位面積上墻重量黏土磚的容重：19kN/m3G1z=(5.5-0.6)x(54-12x0.6)x(0.04+0.24)x19=1219.98G1h1=(5.5-0.6)x(7.2-0.6)x(0.04+0.24)x19=172.05G1h2=(5.5-0.6)x(3-0.6)x(0.04+0.24)x19=62.56G2z=(5-0.6)x(54-12x0.6)x(0.04+0.24)x19=1095.49G2hl=(5-

8、0.6)x(7.2-0.6)x(0.04+0.24)xl9=154.49G2h2=(5-0.6)x(3-0.6)x(0.04+0.24)xl9=56.18G310z=(4.1-0.6)x(54-12x0.6)x(0.04+0.24)x19=871.42G310h1=(4.1-0.6)x(7.2-0.6)x(0.04+0.24)x19=122.89G310h2=(4.1-0.6)x(3-0.6)x(0.04+0.24)x19=44.69同上列表:墻體每片面積片數(shù)重量底層縱墻寬x高每層片數(shù)x層數(shù)=4x14879.92=(54-0.6x12)x(5.5-0.6)底層橫墻(7.2-0.6)x(5.5-

9、0.6)26x14473.3+(3-0.6)x(5.5-0.6)2x1125.12=4598.42二層縱墻(54-06x12)x(5-0.6)4x14381.96二層橫墻(7.2-0.6)x(5-0.6)26x14016.74+(3-0.6)x(5-0.6)2x1112.35=4129.1其他層縱墻(54-0.6x12)x(4.1-06)4x83485.68x8=27885.44其他層橫墻(7.2-0.6)x(4.1-0.6)26x83195.14x8=25561.12+(3-0.6)x(4.1-0.6)2x883.38x8=715.04=26276.166、荷載分層總匯(39.36x52+3

10、485.68+3195.14+83.38)屋面重力荷載代表值G-屋面恒載+50%屋面活荷載+縱橫梁自重+樓面下半層的柱及縱橫墻自重;I各樓層重力荷載代表值G=樓面恒荷載+50%樓面活荷載+縱橫梁自重+樓面上下各半層的柱及縱橫墻自重:I總重力荷載代表值G=Gii=1G10=5637.6+50%x657.72+(36.72x26+15.3x13+22.95x48)+(39.36x52+3485.68+3195.14+83.38)/2=12627.14G1=3194.64+50%x3288.6+(36.72x26+15.3x13+22.95x48)+(52.8x52+48x52+4879.92+45

11、98.42+4381.96+4129.1)/2=18709.66G2=3194.64+50%x3288.6+(36.72x26+15.3x13+22.95x48)+(39.36x52+48x52+4381.96+4129.1+3485.68+3195.14+83.38)/2=17003.15G39=3194.64+50%x3288.6+(36.72x26+15.3x13+22.95x48)+(39.36x52+3485.68+3195.14+83.38)=15905.08、計(jì)算地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值1、計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期頂點(diǎn)位移法計(jì)算基本周期:式中，9t基本周期調(diào)整系數(shù)對(duì)一般民用框架取06A結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)向

12、位移，即為把集中在各樓層處的重力荷載代表值視為作T用在樓面處的水平力時(shí)，按彈性剛度計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)向位移（m）。A=工6，5二V/區(qū)D二V/DTiiiikiii=1k=1式中，V上述水平力作用下第i層的層間剪力，V=工G；iikk=iD第i層柱的側(cè)移剛度之和。i（四）參數(shù)計(jì)算柱線剛度計(jì)算：第310層:cHbh3112H112x0.6x0.63x30 x1064.1=0.79x105KNmFI第2層：I=FIcHbh3112Hbh3112H1一x0.6x0.63x30 x10612=0.648x105KNm51x0.6x0.63x30 x10612=0.589x105KNm5.5梁的線剛度（

13、注:計(jì)算梁的線剛度時(shí)，考慮到樓板的作用，邊框架梁Ib=1.510，中框架梁I=2.01，由于軸線梁屬于中框架梁，因此線剛度應(yīng)取為I=2.01b0b0所以：15層：邊跨11Fjbh31x0.3x0.63x25.5x106I=21=2=2x12=2*12=0.383x105KNmb0ll7.2中跨b0l=2x12bh311x0.3x0.63x25.5x1062*123=0.918x105KNm層/人柱iC105)czibC105)ZibK=,2icib、i丿、C/三十0.790.3830.24/4.10.790.9180.58二/50.6480.3830.300.6480.9180.71一/5.5

14、0.5890.3830.650.5890.9181.56zKnf0.5+Kc12iD=ach21ZD2+K:2+KJ0.116203372200.22124070.134044242620.2680870.4310047471980.5813552注：表頭中K、a括號(hào)中式子用于底層ZD=D(1)+D(2)*25V1=18709.66+17003.15+15905.08*7+12627.14=159675.51i=3.38TOC o 1-5 h zV2=17003.15+15905.08*7+12627.14=140965.85=5.8V3=15905.08*7+12627.14=123962.

15、7=3.33V4=15905.08*6+12627.14=108057.622.9V5=15905.08*5+12627.14=92152.542.48V6=15905.08*4+12627.14=76247.462.05V7=15905.08*3+12627.14=60342.381.62V8=15905.08*2+12627.14=44437.31.19V9=15905.08+12627.14=28532.220.77V10=12627.140.34A5=3.38+5.8+3.33+2.9+2.48+2.05+1.62+1.19+0.77+0.34=23.86mTii=1T=1.7申忑=1.7*0.6*根號(hào)下23.86=4.98s1T-T2、計(jì)算多遇地震烈度下的結(jié)構(gòu)彈性地震作用對(duì)滿足底部剪力法適用條件的框架結(jié)構(gòu)，可用底部剪力法求解，列表計(jì)算。F二aG；F二(1-5)；AF=5FEK1eqinEKnnnEKtGHjj