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仪征市某社区综合管理楼结构设计计算书
一、设计资料
1、设计任务书提供的有关结构设计资料
仪征市某社区拟建一座复合功能的社区综合建筑，建筑面积3500~4000 m2左右，拟建房屋所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。基本雪压S0=0.4kN/m2，准永久值系数为0，基本风压ω0=0.45 kN/m2，地面粗糙度为C类。主导风向为南、东南，降雨强度：10毫米/小时（ph＝5）。场地土覆盖层厚度为50m 。
地质资料如表1.1：
表1.1 地质资料 平均天然含压缩系数压缩模量fak 重度γ 剪切波速 e α Es 厚度(kN/m2) 水量3(kN/m) Vs (m/s) (mm2/N) (N/mm2) (m) ω(%) 70 140 1.表层土 0.89 2.21 140 36.1 18.3 0.19 10.3 0.949 250 2.粉土 160 29.6 19.4 0.11 15.9 0.776 280 3.粉砂Ⅰ 1.95 180 29.1 19.4 0.12 15.9 0.763 520 4.粉砂Ⅱ 2.36 2、建筑设计提供的有关结构设计资料 建筑平面及剖面见图1.1~1.2。由于建筑左右不对称，左低右高，且在五层左右部分有错层，为满足抗震要求，在4轴线处设置防震缝，缝宽200mm(GB50011－6.1.4)，这样将多出一条1/4轴线。 3、结构设计规范
《建筑结构制图标准》 GB/T 50105－2001 《建筑地基基础设计规范》GB 50007－2002 《建筑结构荷载规范》GB 50009－2001 《混凝土结构设计规范》GB 50010－2002 《建筑抗震设计规范》GB 50011－2001 《建筑物抗震构造详图》 二、结构方案选择
上部结构方案：主要承重结构体系采用普通框架结构。建筑主体高22.08m，小于规范规定的最大适用高度55m(GB50011－6.1.1)。楼屋盖结构采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖。
基础结构方案：纵向条形基础。 三、结构布置
根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面的设计，其建筑平面、剖面及结构平面分别见图1.1、1.2和3.1~3.4。主体结构1~4轴为5层，4~8轴为6层，多功能厅层高为4.5m，第五层(4~8轴)层高为4.08m，其余为3.6m。局部突出屋面的塔楼为电梯机房，层高为3.0m。外墙采用KM1空心砖，内墙采用加气混凝土砌块。门为木门，门洞尺寸为0.9m×2.4m；窗为铝合金窗，窗高2.1m，高窗高0.5m。 1、柱网布置
以建筑设计为基础，确定柱网布置。横向柱网以房屋进深为间距，分别为6.6m，3.0m，6.6m；纵向柱网以房屋开间为主要依据布置，取为7.2m。框架柱升到女儿墙顶。
由于建筑左右不对称，左低右高，且在五层左右部分有错层，为满足抗震要求，在4轴线处设置防震缝，缝宽200mm(GB50011－6.1.4)，这样将多出一条1/4轴线。 2、梁板布置
在柱网布置的基础上，根据结构受力需要和板的经济跨度要求在纵向每两根柱之间设置一道次梁，确定荷载传力途径为一级次梁—框架梁，框架承重体系为纵横向承重。
现浇板做成双向板，板厚100mm。主入口处雨蓬为轻钢雨篷，需经专业厂家设计施工；次入口及货物入口处雨篷为悬挑板，悬挑长度分别为1.5m和1.0m。
图1.1 建筑平面图 图1.2 建筑剖面图
3、楼、电梯布置
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框架结构中的电梯井壁采用加气混凝土砌块砌筑，采用每层的梁承托每层的墙体重量，梯井四角加构造柱。电梯井的尺寸由建筑选定的电梯型号的电梯厂家的样本上提供，内壁尺寸不得改变。电梯速度为1.0m/s时，顶站高≥4500mm、井坑高≥1400mm，保证有足够缓冲区。
顶层由于电梯缘故较标准层高，采用的做法为将电梯所在柱网局部提高。由于轿厢顶部的吊架及隔音层都要占去一定的空间，机房的地板面一般都要高出屋面。机房地板上在井筒的范围内，留有两个用来提升轿厢及对重用的方孔，以便钢丝绳穿过，并考虑钢丝绳晃动。平时地板上并没有什么荷载，但要考虑机房设备安装和检修荷载，取7kN/m2(GB50009－4.1.1)。机房顶板的下面埋置一个吊钩，供安装和检修用。 在楼梯间尽量避免短柱，将休息平台梁不与框架柱联结，而单独支承在由各层梁上另起的构造柱上。200×250mm小柱仅层高的一半，设于框架梁上，且埋于墙中，平台梁与小柱接口按铰接。楼梯用板式楼梯，方便设计及施工，也较美观。
（1.楼梯四周都应该有框架柱支撑。2.电梯井四周应该加强，四周应采用钢筋混凝土墙。）
4、墙体 外墙：
外墙只起围护作用，在满足保温、隔热的同时质轻，以减轻结构的负担。采用的材料为KM1空心砖。砌块直接砌于框架梁上，梁下直接安设门窗，不再设过梁。 内墙：
卫生间墙面贴瓷砖，隔墙采用190加气混凝土砌块。填充墙不考虑抗侧力作用，与框架柱柔性连接，墙顶与框架紧密结合。沿框架柱高每隔500mm配置2φ6拉筋，伸入填充墙的长度不小于墙长的1/5且不小于700mm。 5、基础
持力层选择粉土层，基础底面标高为-2.45m，基础型式采用纵向条形基础，基础顶面至室外地面的距离为0.5m，具体尺寸及形状见基础设计部分。在4轴线设沉降缝，缝宽120mm。 6、结构平面布置 见图3.1~3.4。
图3.1 结构平面布置图(1~2层) 图3.2 结构平面布置图(3~4层) 图3.3 结构平面布置图(5层)
图3.4 结构平面布置图(6层)
7、框架计算简图
框架结构计算简图如图3.5所示。取柱的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，2、3、4、6层取3.6m，5层取4.08m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.6+0.45+0.5-0.1=4.45m。突出屋面的电梯机房取层高3.0m。
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毕业设计 (a) 横向框架 (b) 纵向框架
图3.5 框架结构计算简图
四、主要结构材料选用 1、钢筋
框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335钢筋，纵向构造钢筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB235钢筋；板的受力钢筋采用HPB235钢筋，构造钢筋采用HPB235钢筋。 2、混凝土
框架梁、柱、楼面板和屋面板采用C30级混凝土，基础采用C20级混凝土，基础垫层采用C10级混凝土。基础单独施工，柱筋插入，浇至基础顶面。 五、构件截面尺寸及几何参数 1、框架梁
框架梁的截面高度可取其跨度的1/14~1/10；截面宽度可取其截面高度的1/3.5~1/2，不小于1/4，并应适当考虑梁上所砌筑墙体的厚度（阴角），b≥250。
上述取值仅考虑跨度，没考虑荷载，初步确定框架梁的截面尺寸后，将按简支梁进行估算。估算时将简支梁的荷载取为实际荷载（恒、活载）的70%左右，因实际两端为约束，并据此进行内力计算和单筋矩形正截面及斜截面配筋计算，如所得纵向钢筋配筋率和箍筋配箍率均在适当范围内，则可认为所选择的框架梁截面尺寸是基本合适的。具体计算过程如下：
由上估算的梁截面尺寸为：框架横梁及纵梁截面高度均为600mm、宽300mm，次梁高500mm、宽250mm。
取5轴的CD梁段，取2层的楼面荷载：
?0.?30.?5?251.?05kN4.7m 恒载设计值 梁自重 1.2 261.2?(3.15?84?1.84.?5384?1.k8N)m1 6.62?1.9?98?37.kN19m3梁上墙体 1.2
活载设计值 1.4?2.0?3.6?10.08kNm
1111M中??(7.193?4.726)?6.12??(10.08?16.62)?(?6.12??1.82)?165.2kN?m8243 板传来 折减70%后为115.65kN·m。
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11V??(7.193?4.726)?6.1??(10.08?16.62)?(6.1?1.8)?93.77kN
223?6.63?2200mm； 按梁间距考虑，b?f?b?sn?300?3300?3600mm； 按翼缘厚度考虑，h0?h?as?600?35?565mm， h?fh0?100565?0.177?0.1，此种情况不起控制作用；
故取b?f?2200mm。
梁下部受拉时，按T形截面设计。 翼缘计算宽度：按跨度考虑，b?f?lfy?fy??300Nmm2,?b?0.55，采用C30级
22混凝土，ft?1.43Nmm,fc?14.3Nmm，下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为
h?f100?1fcb?fh?f(h0?)?1?14.3?2200?100?(565?)?1620.2kN?m
22?115.65kN?m梁内纵向钢筋采用HRB335级钢筋，属第一类T形截面。
M115.65?106?s???0.0115?1fcb?fh021.0?14.3?2200?5652??1?1?2?s?0.0116??b?0.55As???1fcb?fh0fy?0.0116?1.0?14.3?2200?565300?687mm2选配318，As
?763mm2，
??763?0.42%?max{0.2%,0.45ftfy}?0.21%，满足要求。
300?600经验算斜截面受剪承载力也满足要求。截面尺寸选择适当。 （验算斜截面受剪承载力的过程呢？）
2、框架柱截面尺寸
框架柱的长边边长可取为框架柱一层高的1/12~1/16。考虑到框架结构可能在纵横两个方向承受地震作用，框架柱在两个方向上都应具有较好的刚度和承载力，因而框架柱采用正方形的矩形截面。
从大量工程设计结果来看，钢筋混凝土高层建筑单位建筑面积的重量（竖向总荷载）框架、框架剪力墙结构约为12~14kN/㎡；剪力墙和筒体结构约为14~16kN/㎡。初步设计时按受荷面积估算轴力N，乘上1.2－1.4的系数，用规范所要求的轴压比确定柱截面尺寸。近似按轴压柱来计算轴压比，实际不为轴压，留有余地。框架柱的截面尺寸还应满足抗侧刚度要求，在多遇地震作用下，其层间水平侧移和顶点侧移均应满足《建筑抗震设计规范》的相应要求。
由规范可知，框架的抗震等级为三级(GB50011-6.1.2)，其轴压比限值λ=0.9(GB50011-6.3.7)；各层重力荷载代表值近似取14kN/m2，由图1.3可知边柱及中柱的负载面积分别为7.2×3.3m2和7.2×4.8 m2。由式AcN?fcN 中柱 Ac??fc边柱
Ac?N可得柱截面面积为 ?fc?FgEn1.3?7.2?3.3?14?103?6???201600mm2
?fc0.9?14.3?FgEn1.25?7.2?4.8?14?103?6???281958mm2
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