雅居樂多高層鋼結構住宅方案設計
工程名稱：雅居樂多高層鋼結構住宅；
建設地點：東莞市區某地；
工程概況：場地大小為30m×30m，8～12層，建築總高度不超過40m，室內外高差為0.3m，設計使用年限為50年；
基本風壓：=0.8kn/m2，地面粗糙程度為c類；
抗震要求：抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為8度，ⅱ類場地土，設計**分組為第一組。
場地土層情況：
表2-1 場地土層情況
如下圖3-1所示，首層平面設計為大空間的形式，可以用此空間做為店面，即商住兩用住宅。中間設計為過道、樓梯和電梯。由過道和牆把首層建築分開為四個大空間，作為四爿店。
由於商業的要求，首層平面將進行比較豪華的裝修，例如鋼柱將外包為方柱，而牆也做成玻璃幕牆與裝飾牆混合的形式。此外，門也將用比較好看的旋轉門，以吸引顧客。
圖 3-1 首層建築平面圖
如下圖3-2所示，標準層平面設計為商品房，以中間兩牆為分隔牆，分為四戶。朝北兩戶面積較小，內設乙個客廳，四個臥室，兩個衛生間，乙個廚房，乙個陽台（左右側陽台以一牆分開）。而朝南兩戶面積較大，內設乙個客廳，五個臥室，乙個書房，乙個廚房，兩個衛生間，乙個雜物間，乙個獨立陽台。
此外，左右兩戶為於中間牆對稱。
圖 3-2 標準層平面圖
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如下圖3-2所示，頂層設計為空曠的天台，外圍有1.2m的女兒牆，屋簷外挑500mm。
圖3-3 頂層平面圖
圖3-4 剖面圖1
圖3-4 剖面圖2
圖3-5 南立面圖
如下圖3-4所示，結構布置為純框架結構，主梁與柱剛接，由於建築設計中布置了許多輕質alc隔板，為滿足結構需要，布置連續次梁。由於結構比較規則，且受力也比較對稱，次梁與主梁連線採用剛接方式。
圖3-4 標準層結構布置圖
圖3-5 頂層結構布置圖
屋面做法：壓型鋼板混凝土組合樓板，20mm石灰砂漿抹底，20mm水泥砂漿找平，100～140厚（2%找坡）膨脹珍珠岩保溫層，八層作法防水層（三氈四油上鋪小石子）。
牆身做法：外牆採用150mm厚alc板，分戶牆等要加支撐的牆選用混凝土空心小砌塊，內隔牆採用100mm厚alc板，計算自重
樓蓋做法：樓蓋採用壓型鋼板混凝土組合樓板，壓型鋼板上的混凝土選取100mm。
門窗做法：門為木門，自重0.2 kn/m2，窗為鋼窗玻璃窗，自重0.4 kn/m2。
壓型鋼板採用國產壓型鋼板yx70-200-600。下面查《建築結構荷載規範》（gb50009_2001）進行荷載計算。由於屋面為上人的屋面，取標準值為。
恆荷載標準值
20厚水泥混凝土找平
100～140厚（2%找坡）膨脹珍珠岩
八層作法防水層
100mm厚鋼筋混凝土樓板
20mm厚石灰砂漿抹底
壓型鋼板自重
小計荷載設計值
根據《建築結構荷載規範》（gb50009-2001），民用建築樓面均布活荷載標準值亦取。
恆荷載標準值
水磨石面層
20厚水泥混凝土找平
100mm厚鋼筋混凝土樓板
20mm厚石灰砂漿抹底
壓型鋼板自重
小計確定荷載設計值時考慮兩種情況：活荷載效應控制和恆荷載效應控制，取大者。故，在此取。
查壓型鋼板規格表，壓型鋼板強度，面積，壓型鋼板自重，，，混凝土選用c20，面層自重為，重心距底板高度為。
平均板厚度為：
計算簡圖：
由於施工階段板塊還未拼接完成，故分為一塊一塊，可視其為結構為簡支單向板，而在結構布置中，。
圖4-1 計算簡圖
施工階段：
恆載活載彎矩使用階段
恆載活載彎矩剪力壓型鋼板驗算（施工階段）
抗彎強度
撓度計算
組合板驗算（使用階段）
抗彎強度
組合截面塑性中和軸在壓型鋼板頂面以上
斜截面抗剪承載力
每個肋平均寬度 （50+70）/2＝60（mm）
按彈性設計。
計算簡圖
由結構平面布置圖知，樓板最長跨度為十四跨，而由於結構力學知識知，在中間跨部分，彎矩基本相等，而圖中中間跨的跨度沒有很大的變化，故化為五跨的簡圖來計算。中間跨取最大長度。
表4-1 五跨計算表
由表知，最大內力如下：
，彎矩剪力內隔牆採用100mm厚alc板，計算自重，即化為線性均布荷載為，暫不考慮次梁自重。
恆荷載設計值：
板傳來恆荷載
alc板自重
小計活荷載設計值
由於跨度變化比較大，不應採用等跨度連續梁，但為方便手算，取最長跨度3.3m作為等跨連續梁進行手算。
計算簡圖如下：
圖4-2 恆載標準值分布圖
圖4-3 活載標準值分布圖
彎矩剪力
當考慮最不利荷載時，如下組合可得到最大正彎矩、最小負彎矩和最大剪力：
圖4-4 最大正彎矩分布圖
圖4-4 最大支座負彎矩和最大剪力分布圖
考慮到內力組合時梁的最不利內力組合多是：恆荷載+活荷載+風荷載，將計算彎矩乘上1.2的放大係數，可得
可選用，，理論重量為，化為線性荷載為：，此時，恆荷載設計值為：。
驗算最大負彎矩：
而滿足要求。
本結構選用軸框架進行截面初步設計，對於梁選用q235鋼材，柱子選用q345鋼材。
由於次梁承受了板傳來的荷載，主梁主要承受次梁的荷載，而次梁的荷載主要為集中力。
次梁傳來的恆載
次梁自重
小計次梁傳來的活載
1) 滿載時：
圖4-6 恆載標準值分布圖
圖4-7 活載標準值分布圖
最大正彎矩：
最小負彎矩：
最大剪力：
2) 最大正彎矩計算簡圖：
圖4-8 恆載標準值分布圖
圖4-9 活載標準值分布圖
最大正彎矩：
3) 最小負彎矩和最大剪力計算簡圖：
圖4-10 恆載標準值分布圖
圖4-11 活載標準值分布圖
最小負彎矩：
最大剪力：
考慮到內力組合時梁的最不利內力組合多是：恆荷載+活荷載+風荷載，將計算彎矩乘上1.2的放大係數，可得
可選用，,。
不考慮柱自重，當恆載與活載均滿布時，各柱有最大軸力。由此估算，估算如下：
滿載時：
圖4-13 恆載設計值分布圖
圖4-14 活載設計值分布圖
支座剪力：
兩端支座反力：
中間支座反力：
與電算比較，如下圖：
圖4-15 sap2000電算結果
由圖知，最小的支座反力為，最大的支座反力為，與手算結果相差不大。選手算的中間支座反力估算全棟樓每根柱的受力
鋼框架中，框架柱的長細比控制在30-70之間，在這個範圍內，柱的軸心受壓穩定係數大致在0.7-0.8之間，同時，考慮到柱是處於彎壓狀態，在沒有計算彎矩作用時，把柱所受軸力n乘以放大係數。
柱選用截面，，，
梁柱構件的線剛度計算後如圖，其中在求梁截面慣性矩時考慮到樓板的作用，取。為鋼梁的截面慣性矩。
梁剛度：
ab、bc梁：
cd、de梁：
ef梁：
柱剛度：
底層柱：
上部柱：
圖4-17 結構計算簡圖（圖中數字為線剛度）
由於次梁傳遞了板和alc板的荷載，故屋面框架梁線荷載和樓面框架梁線荷載只有梁本身自重和其塗層自重，線荷載如下：
屋面框架梁線荷載和樓面框架梁線荷載
鋼梁自重
屋面框架節點集中荷載標準值
1m高女兒牆
牆側粉刷
小計樓面框架節點集中荷載標準值
次梁傳來的恆載
次梁自重
小計屋面框架梁集中荷載標準值：
次梁傳來的活載
樓面框架梁集中荷載標準值：
次梁傳來的活載
多層多跨框架在豎向荷載作用下，側向位移比較小，計算時可忽略側移的影響，用力矩分配法計算。由於精確分析可知，每層梁的豎向荷載對其他各層桿件內力的影響不大，因此，將多層框架分解成一層一層的單層框架分別計算。
在計算時，假定上下柱的遠端為固定端，為了使誤差減小，除底層外，其他層各柱的線剛度乘以折減係數0.9，另外，傳遞係數也由修正為。
圖5-1 恆荷載計算簡圖（圖中資料單位：集中力為kn；均布力為kn/m）
頂層框架
圖5-2 頂層梁恆荷載
計算結果：
表5-1 頂層荷載彎矩分配
圖5-3 頂層梁彎矩
屋面框架
圖5-4 屋面框架恆荷載
圖5-5 屋面框架恆荷載彎矩
屋面框架恆荷載彎矩計算表
表5-2 屋面框架恆荷載彎矩分配
標準層框架
圖5-6 標準層框架恆荷載
圖5-7 標準層框架彎矩
標準層框架恆荷載彎矩計算表
表5-3 標準層框架恆荷載彎矩分配
底層框架
底層柱彎矩的演算法與標準層相同，只是柱的剛度不再乘以0.9。計算如下：
圖5-8 底層框架恆荷載
圖5-9 底層框架彎矩
底層框架恆荷載彎矩計算表
表5-4 底層框架恆荷載彎矩分配
各層組合彎矩後，節點彎矩不平衡，平衡節點彎矩，計算列表如下。
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