第2章結構設計計算

2023-02-02 16:00:02 字數 4376 閱讀 5740

2.1結構方案選擇

2.1.1結構選型

1.結構體系

建築結構的型別很多,按結構所用材料可分為砌體結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構及木結構等。各類結構都有其一定的適用範圍,應根據其材料效能、結構型式、受力特點和建築使用要求及施工條件等因素合理選擇。一般來說,砌體結構主要用於建造多層住宅、辦公樓、教學樓以及小型單層工業廠房等,但其抗震效能較差;鋼結構多用於建造超高層建築以及有重型吊車、或大跨度的工業廠房;其它情況均可採用鋼筋混凝土結構。

鋼筋混凝土結構的結構體系有框架結構、剪力牆結構、框架—剪力牆結構和筒體結構等。框架結構由梁、柱構件剛性連線而成,它既承受豎向荷載,又可承受水平荷載。框架結構體系的優點是:

建築平面布置靈活,能獲得較大空間;建築立面容易處理;結構自重較輕,抗震效能較好;計算理論比較成熟;在一定的高度範圍內造價較低。所以框架結構廣泛用於內部空間寬闊的辦公樓和教學樓等民用建築,其它結構體系則多用於高層建築。

綜上所述,因為本建築物為中學教學樓,房間開間較大且造價較便宜,故選鋼筋混凝土框架結構比較適宜。

2.柱網布置

民用建築框架結構的柱網,通常可布置成內廊式、外廊式、等跨式和對稱不等跨式幾種。

(1)內廊式:兩側作為教學辦公使用,中間為走道,同時可以取消走道一側的一排柱子但是缺點在於採光不夠充足。

(2)外廊式:走道可以位於建築物的外側,採光通風較好。

(3)等跨式:縱橫向柱距均為等跨,便於施工,但缺點在於開間過於統一,不易與房間的布置。

(4)對稱不等跨式:橫向柱距均為等跨,便於施工

內廊式外廊式等跨式對稱不等跨式

經分析比較,為滿足中學教學樓的房間布置要求,並考慮到本教學樓的實際需要與人們走動方便,學生較多等情況,故選用外廊式為合適,柱網布置如圖示:

圖2-1 柱網布置圖

3.豎向承重方案

根據樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳遞途徑,框架結構的承重方案可分為橫向承重、縱向承重及縱橫向承重三種方案。

(1)橫向框架承重方案:樓面上的荷載主要有橫向框架承擔,橫向框架的跨數往往較少,主梁沿橫向布置有利於提高結構的橫向抗側移剛度,由連繫樑和柱形成的縱向框架可以承受縱向的水平荷載,主梁沿橫向布置還有利於室內的採光和通風,在民用建築中較多採用。

(2)縱向框架承重方案:樓面上的荷載由縱向梁傳給柱子,由於橫向連繫梁的高度較小,有利於裝置管線,但因在橫向設定截面高度較小的連繫梁,所以其橫向剛度較小,多用於工業廠房。

(3)雙向框架承重方案:當柱網布置為正方形或接近正方形時,或當樓面上有較大荷載時常採用這種承重方案,雙向混合框架承重方案具有較好的整體性,為空間受力體系。

綜上所述,本建築柱網布置為9000×7500與9000×2400,故採用以雙向框架承重為主的方案。

4.施工方法

框架結構按施工方法可分為現澆整體式、預製裝配式、裝配整體式三種。

(1)現澆整體式:全部在現場澆築,現場施工作業量大,工期長,並需要大量的摸板,整體性好,抗震效能好

(2)裝配整體式框架:是指梁、板、柱為預製,在吊裝就位後,先焊接和綁紮節點區鋼筋,再通過現澆混凝土形成框架節點並使構件連成整體的框架結構,這種結構具有良好的整體性和抗震性,兼有現澆式和裝配式框架的優點,其缺點是現場混凝土的施工較為複雜。

(3)預製裝配式:構件大小較一致。施工方便,速度快,成本高,整體性差,抗震性差,不宜在**區應用。

本工程抗震設防為7度,要求整體性好,抗震效能好,故宜採用現澆整體式。

5.其它結構構件選型

(1)屋、樓蓋選用現澆混凝土結構

(2)樓梯選用板式樓梯,由梯段板承受該梯段全部荷載的樓梯,梯段與平台相連,通常的處理是在平台口處設定一平台梁以支撐上下梯段板和平台板。

(3)雨蓬採用現澆混凝土結構

(4)過梁採用現澆鋼筋混凝土結構

(5)柱下基礎,本工程採用直徑600 mm的鋼筋混凝土灌注樁,基礎採用樁—承臺基礎。

2.1.2結構布置

1.平面布置

(1)柱網尺寸

橫向:在確定框架的計算簡圖時,梁的跨度取柱軸線之間的距離。當上下層柱截面不同時,通常取頂層柱的形心軸線之間的距離。

本工程[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w': '33', 'h':

'38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,a)'}]~[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w':

'33', 'h': '38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,b)'}]跨度為7.

5m。[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w':

'33', 'h': '38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,b)'}]~[\\mkern-13mu', 'altimg':

'', 'w': '33', 'h': '38', 'eqmath':

' \\o\\ac(○,c)'}]跨度為2.4m。

縱向:本工程①—②軸、⑨—⑩軸距離為3m,②—⑧軸為6個9m,⑧—⑨軸的廁所為6m。

圖2-2 柱網尺寸圖

(2)建築縫

伸縮縫又稱溫度縫,本工程屬框架結構,按規範規定現澆式框架結構設定伸縮縫的最大間距為55公尺(室內或土中),35公尺(露天)。本工程總長度為66.00公尺,但因本工程為現澆牆體,在施工中可採取措施減少混凝土收縮應力,並且從建築物的整體性考慮不設伸縮縫。

沉降縫是為了預防建築物各部分由於不均勻沉降引起的破壞而設定的變形縫,但因本工程高度無相差,荷載懸殊不大,結構形式無變化,所以不設定沉降縫。

建築的防震縫可按建築結構的實際需要設定。體型複雜的建築不設防震縫時,應選用符合實際的結構計算模型,進行較為精度的抗震分析。

(3)次梁布置

次梁常採用跨度為4~6公尺,本工程在廁所處設定橫向1道7.5m,縱向1道6.0m次梁。

2.豎向布置

每層柱的高度則取層高,底層的層高是從基礎頂面算起到二層梁頂面的距離,其餘各層的層高取相鄰兩層梁底之間的距離。

首層:h1=[4.1-0.03-(-1.3)]=5.37m

二~四層:h2=h3=h4=4.1-0.03+0.03=4.1m

頂層:h4=4.1+0.03=4.13m

3.計算簡圖

圖2-3 計算簡圖

2.1.3主要構件截面尺寸確定

1.橫向框架梁

[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w': '33', 'h':

'38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,a)'}]~[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w':

'33', 'h': '38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,b)'}]跨:

h=(1/12~1/10) ×7800=650~780,取h=750mm

[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w': '33', 'h':

'38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,b)'}]~[\\mkern-13mu', 'altimg': '', 'w':

'33', 'h': '38', 'eqmath': ' \\o\\ac(○,c)'}]跨:

h=(1/12~1/10) ×2400=200~240,取h=600mm

寬度:b=(1/3~1/2) ×750=250~325,

b=(1/3~1/2) ×600=200~300,

同時不宜小於1/2柱寬550,b≥275,取b=300mm

2.縱向框架梁

高度:h=(1/10~1/8) ×9000=900~1125,取h=900mm

寬度:b=(1/3~1/2) ×900=300~450,取b=300mm

3.次梁

高度:h=(1/12~1/10) ×6000=333~500,取h=600mm

寬度:b=(1/3~1/2) ×600=200~300, 取b=300mm

4.樓板

教室樓板為lmp現澆空心樓板220mm,折算厚度為136mm。

廁所樓板厚度:h≥(1/40)×3000=75,

樓道樓板厚度:h≥(1/40)×2400=60,統一取h=120mm

5.框架柱

為了抵抗兩個方向的水平**作用,宜採用正方形或接近正方形的矩形柱截面。

高度:h=(1/12~1/8) ×h=(1/12~1/8) ×5370=448~671且不小於400 mm,

取h=550mm

寬度:b=(1/1.5~1) ×h=(1/1.5~1) ×550=367~550且不小於350mm,

取b=550mm

2.2材料選擇

2.2.1混凝土

表2-1 混凝土強度等級表

2.2.2鋼筋

柱、梁縱筋採用hrb335

板鋼筋、柱樑箍筋採用hpb235

保護層厚度:柱、梁、板不應小於15 mm

2.2.3圍護結構牆體

±0以下:水泥砂漿m5

±0以上外牆:加氣混凝土砌塊牆250厚。

內牆:加氣混凝土砌塊牆200厚。

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