基本構(gòu)件估算

1、2基本構(gòu)件估算2.1設(shè)計(jì)概況本工程為六層框架結(jié)構(gòu)建筑，主體高度為21m（含樓梯突出屋面塔樓部分），屬多層建筑。多層建筑采用的結(jié)構(gòu)可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)等類型。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)，正確選用材料，就成為經(jīng)濟(jì)合理地建造高層建筑的一個(gè)重要方面。經(jīng)過結(jié)構(gòu)論證以及設(shè)計(jì)任務(wù)書等實(shí)際情況，以及本建筑自身的特點(diǎn)，決定采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在多層建筑中，抵抗水平力成為確定和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵問題。多層建筑隨著層數(shù)和高度的增加水平作用對(duì)多層建筑機(jī)構(gòu)安全的起一定的控制作用，包括地震作用和風(fēng)荷載，多層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所采用的機(jī)構(gòu)體系又密切的相關(guān)

2、。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成， 既承受豎向荷載， 也承受水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。 這種體系適用于多層建筑及高度不大的高層建筑 （即：小高層建筑）。本建筑采用的是框架機(jī)構(gòu)體系，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，框架結(jié)構(gòu)可通過合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的抗震性能；框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化；可以采用預(yù)制構(gòu)件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，本建筑采用的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。由于本次設(shè)計(jì)是住宅樓設(shè)計(jì)，要求有靈活的空間布置和一定的抗震等級(jí)，故采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。2.2設(shè)計(jì)資料建筑場(chǎng)地位于攀枝花市西區(qū)，地形較為平坦。勘探表明：場(chǎng)地地層由上

3、往下依次為：厚度為1.1m的雜填土層，雜填土層的承載力特征值fk=60kPa；厚度為1.7m的粉土層，粉土層的承載力特征值fk=120kPa；厚度為5m的昔格達(dá)土層，昔格達(dá)土層的承載力特征值fk=250kPa；本工程土層無地下水。依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2012）附錄E.6.3可知，攀枝花地區(qū)50年一遇的基本風(fēng)壓值0=0.30kN/m2,本工程擬建建筑的場(chǎng)地類別為：n類，擬建房屋的所在地多遇地震，擬建建筑所在地的水平地震影響系數(shù)最大值/ax=0。8,建筑抗震設(shè)防類別為丙類，建筑抗震設(shè)防烈度7度（0.1g）,設(shè)計(jì)地震分組為第三組，抗震等級(jí)為三級(jí)，特征周期Tg=0.45s,底層室內(nèi)主

4、要地坪標(biāo)高為0.000,室外地坪-450mm。2.3框架結(jié)構(gòu)布置原則框架結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)符合以下幾點(diǎn)布置原則：1、框架結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置成雙向抗側(cè)力體系；2、框架結(jié)構(gòu)中，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間，除個(gè)別節(jié)點(diǎn)無法避免較接外，其余各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)不應(yīng)采用較接；3、梁與柱的中線宜重合，若梁與柱由于建筑美觀的考慮中線不重合，出現(xiàn)偏心距時(shí)，68度區(qū)抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜大于柱截面在該方向?qū)挾鹊?/4,如大于柱截面在該方向?qū)挾鹊?/4時(shí)，應(yīng)采取水平加腋等措施予以加強(qiáng)，但須考慮柱偏心的影響。根據(jù)上述布置原則，本設(shè)計(jì)確定采用縱橫框架承重方案，結(jié)構(gòu)平面布置如圖1-1所示，墻體采用混凝土空心小砌塊作為隔墻材料，內(nèi)外墻均為200mm；本設(shè)計(jì)中的樓梯

5、采用板式樓梯，基礎(chǔ)采用：條形基礎(chǔ)。2.3.1結(jié)構(gòu)高寬比和結(jié)構(gòu)規(guī)則性根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500112010）第6.1.1條中表6.1.1規(guī)定對(duì)于框架結(jié)構(gòu)7度區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度為50m,本工程的最大高度 （含突出屋面樓梯間塔樓部分） 為21m,滿足規(guī)范要求。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500112010）第3.4.3條中的表3.4.3-1的規(guī)定，本工程的屬于平面規(guī)則性建筑。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-201。第3.3.2條規(guī)定：框架結(jié)構(gòu)7度區(qū)，結(jié)構(gòu)的高寬比不宜超過4,本工程中的高寬比為21m/15.6m=1.35200mm,為防止梁產(chǎn)生剪切脆性破壞，梁的凈跨度與截

6、面高度之比不宜小于4。樓層所有梁、板的混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均采用：C25,所有柱的混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)均采用：C30o說明：根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平法圖集（11G101-1）混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別，因?yàn)閿M建建筑地處攀枝花地區(qū)，攀枝花地區(qū)氣候炎熱干燥，室內(nèi)環(huán)境干燥，且無侵蝕凈水浸沒環(huán)境，所以環(huán)境類別取為一類；而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102010）中第8.2.1條表8.2.1混凝土保護(hù)層最小厚度中的規(guī)定：一類環(huán)境，板的最小保護(hù)層厚度為：15mm,梁、柱為：20mm,本工程中，板的保護(hù)層厚度取為：20mm,梁的保護(hù)層厚度取為30mm,柱的保護(hù)層厚度取為35mmoC25混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：

7、=11.9N/mm2；C30混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：fc=14.3N/mm2；主梁13、1518跨:hb=1/14-1/8L1=1/14-1/86300=450.00mm787.50mmbb=1/31/2hb=15000mm393.75mm主梁36、69、912、1215跨:hb=1/141/8L1=1/14-1/88100=579.57mm1012.50mmbb=(1/31/2hb=193.19mm506.25mm主梁A-B跨：hb=(1/141/8L1=(1/141/84800=342.86mm600.00mmbb=1/31/2hb=114.29mm300.00mm主梁BC、CD跨：h

8、b=1/141/8L1=1/14-1/85400=385.71mm675.00mmbb=1/31/2hb=128.57mm337.50mm考慮到施工方便因素，主梁的截面尺寸均統(tǒng)一，故將主梁截面寬度和截面高度統(tǒng)取值為：bb=300mm,hb=600mm,即bb乂hb=300mm乂600mm。綜上所述，將主、次梁的截面尺寸匯總于表2-1,2-2。表 2-12-1 主梁的截面尺寸及各層的混凝土等級(jí)樓層混凝土強(qiáng)度等級(jí)橫梁縱梁邊梁中梁邊梁中梁16層C25300M600300M600300M600300M600表 2-22-2 次梁的截面尺寸及各層的混凝土等級(jí)樓層混凝土強(qiáng)度等級(jí)一級(jí)次梁二級(jí)次梁陽臺(tái)及衛(wèi)生間

9、二級(jí)次梁16層C25250父500200X450200M400在混凝土結(jié)構(gòu)中，框架柱所受的軸向力較大，柱的截面尺寸初選時(shí)，一般按照軸壓比限值按公式2-2和公 式2 - 3估 算 。 柱 的 截 面 面 積 尺 寸 可 按 照 以 下 公 式 進(jìn) 行 估 算 ：NV=BFgEN(2-2)式中：NV柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值；考慮地震作用組合后柱軸力增大系數(shù)，邊柱取1.3,不等跨內(nèi)柱取1.25,等跨柱取1.2;n為驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)；F按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算的柱的負(fù)載面積；gE折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，框架結(jié)構(gòu)中可以近似取1214kN/m2；Ac-NVMNIf(2-3)N欲確定的柱截面以上的樓層層

10、數(shù)；邊柱:1.312.961310370.8514.3=126134rc2.76mm；中柱:Ac-31.212.96131070.8514.3=1164322.09mm。由此可得第一層柱的截面面積如下:Ac欲確定的柱截面面積；I小】一一框架柱的軸壓比限值，一、二、三級(jí)抗震等級(jí)分別為0.65、0.75、0.85,非抗震設(shè)計(jì)取1.0;fc一一混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。說明：依據(jù)上述公式確定柱邊長(zhǎng)，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)柱的邊長(zhǎng)不宜小于 250mm,250mm,抗震設(shè)計(jì)時(shí)柱的邊長(zhǎng)不宜小于 300mm,300mm,圓柱截面直彳 5 5 不宜小于 350mm,350mm,柱的剪跨比宜大于 2,2,柱截面高寬比不宜

11、大于 3 3。各層的重力荷載代表值可以根據(jù)實(shí)際的荷載來計(jì)算，也可以近似取1214kN/m2，本設(shè)計(jì)中取gE=13kN/m2,由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500112010)第6.1.2條以及第6.3.6條可知，本設(shè)計(jì)中的框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為三級(jí)，軸壓比限值K=0.85。1、各層框架柱估算：由結(jié)構(gòu)平面布置圖可知邊柱以及中柱的負(fù)荷面積為：8.1m8.1m4.8m5.4mX222=41.31m;由此可得第一層柱的截面面積如下:邊柱:一一_3_1.341.3113106Ac一一一一一2=344618.18mm2；一一_3_昂升A1.241.3113106中柱：Ac0.8514.32=318109.09mm

12、。若取柱的截面為正方形，則邊柱和中柱的截面尺寸分別為：587mm父587mm和564mm父564mm。依據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果， 邊柱和中柱的截面高度很接近， 所以可統(tǒng)一按照中柱的截面尺寸來估算，故柱的截面尺寸為：600mmM600mm,A；=600mm父600mm=360000mm2344618mm2=Ac2、樓梯間柱估算：由結(jié)構(gòu)平面布置圖可知邊柱以及中柱的負(fù)荷面積為：5.4m5.4m22.4m2.4m22=12.96m2；若取柱的截面為正方形，則邊柱和中柱的截面尺寸分別為：355mm父355mm和341mm父341mm。依據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果，邊柱和中柱的截面高度很接近，所以可統(tǒng)一按照中柱的截面尺寸

13、來估算，考慮到樓梯間荷載較大，柱相應(yīng)地應(yīng)給予加強(qiáng)，故柱的截面尺寸為：22450mmM450mm,Ac=450mm父450mm=202500mm126134.76mm=Ac柱的截面尺寸取值如表2-3所示：表 2-32-3 柱的截面尺寸樓層柱截面尺寸16層600mm父600mm樓梯間柱450mm父450mm2.3.3框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖框架結(jié)構(gòu)是由橫向和縱向框架組成的空間體系，通常近似地按兩個(gè)方向的平面框架分別計(jì)算，本工程中為簡(jiǎn)化計(jì)算，只取Y向軸一幅框架為計(jì)算單元，如圖3-1所示,計(jì)算簡(jiǎn)圖由梁、柱軸線表示，梁、柱軸線取各自的形心線。底層柱計(jì)算高度從基礎(chǔ)梁頂面（基礎(chǔ)梁頂面距0.000的距離為0.55m+

14、0.45m=1m）取至一層樓板底面的高度。 即:h1=3.0m+1.0m=4.0m,26層柱的計(jì)算高度為3.0m,樓梯間突出屋面塔樓部分的柱計(jì)算高度為30m。當(dāng)上、下柱截面發(fā)生改變時(shí)，取截面小的形心線進(jìn)行整體分析，本工程上、下柱截面均相同，所以只對(duì)結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行分析，且應(yīng)考慮桿件偏心的影響。身一二圖 2-12-1軸橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)2.4框架抗側(cè)剛度計(jì)算本設(shè)計(jì)中混凝土梁分為底層框架梁和標(biāo)準(zhǔn)層框架梁，底層框架梁采用的是C35的混凝土，標(biāo)準(zhǔn)層框架梁采用的是C25的混凝土，框架柱分為底層框架柱和標(biāo)準(zhǔn)層框架柱，框架柱均采用的是C30的混凝土。C25混凝土彈性模量：Ec=280父104N/mm2；C30混凝土

15、彈性模量：Ec=3.00父104N/mm2；2.4.1梁的線剛度計(jì)算梁的線剛度可根據(jù)公式2-4進(jìn)行計(jì)算:EcIbib二一一式中：ib梁的線剛度；Ec混凝土的彈性模量；L梁的計(jì)算跨度；Ib梁的截面慣性矩。對(duì)現(xiàn)澆樓面及裝配整體式樓面，Ib可近似按表1-4計(jì)算梁截面慣性矩。表 2-42-4 梁截面慣性矩取值樓面做法中框架梁邊框架梁(2-4)現(xiàn)澆樓面Ib=2.0IIb=1.5I裝配整體式樓面Ib=1.5IIb=123,汪：表中，I。為矩形梁截面的慣性矩，I0=bbhb/12,bb為矩形梁截面寬度，hb為矩形梁截面高度，本設(shè)計(jì)中為現(xiàn)澆樓面，故按現(xiàn)澆樓面計(jì)算。在所取一幅框架中，梁為橫梁，所以橫梁的線剛度計(jì)

16、算過程見表3-2表 2-52-5 橫梁的線剛度ib計(jì)算表層數(shù) 軸號(hào)Ec(N/mm2)bh(mmxmm)I0(mm4)L(mm)i0(Nmm)ib=1.5i。(Nmm)ib=2.0i0(Nmm)1AB42.80父104300區(qū)6005.4x10948003.15父10104.73父10106.30M010BC4280M10300M6005.4乂10954002.80父10104.20 x10105.60乂10106CD280M104300M6005.4x10954002.80父10104.20 x10105.60M0102.4.2柱的線剛度計(jì)算柱的線剛度可根據(jù)公式2-5進(jìn)行計(jì)算:EcIch式中：ic柱的線剛度；Ec混凝土的彈性模量；h框架柱的計(jì)算跨度；Ic框架柱的截面慣性矩。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-201。第5.2.2條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算中，現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋中，梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大。近似考慮時(shí)，樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取1.32.0。Ic=bch/12,悅為矩形梁截面寬度，hb為矩形梁截面高度，框架梁的線剛度計(jì)算過程見表2-6o表 2-6