框架结构设计计算书

第一章绪论

第一节工程概况

一、工程设计总概况:

1. 规模:本工程是一栋四层钢筋混凝土框架结构教学楼,使用年限为 50年 , 抗震设防烈度为 8度; 建筑面积约 3000㎡, 建筑平面的横轴轴距为 6.5m 和

2.5m , 纵轴轴距为 4.5m ;框架梁、柱、板为现浇;内、外墙体材料为混凝土空心砌块, 外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料, 内墙装修喷涂乳胶漆, 教室内地面房间采用水磨石地面, 教室房间墙面主要采用石棉吸音板, 门窗采用塑钢窗和装饰木门。全楼设楼梯两部。

2. 结构形式:钢筋混凝土四层框架结构。

3.气象、水文、地质资料:

1气象资料

A. 基本风压值:0.35kN/㎡,

B.基本雪压值:0.25kN/㎡。

C.冻土深度:最大冻土深度为 1.2m;

D.室外气温:年平均气温最底 -10℃,年平均气温最高 40℃ ;

2水文地质条件

A.土层分布见图 1-1,地表下黄土分布约 15m ,垂直水平分布较均匀,可塑状态,中等压缩性,弱湿陷性,属Ⅰ级非自重湿陷性黄土地基。地基承载力特征值

fak=120kN/㎡。

B.抗震设防等级 8度,设计基本地震加速度值为 0.20g ,地震设计分组为第一组,场地类别为Ⅱ类。

C.常年地下水位位于地表下 8m ,地质对水泥具有硫酸盐侵蚀性。

D.采用独立基础, 考虑到经济方面的因素, 在地质条件允许的条件下, 独立基础的挖土方量是最为经济的,而且基础本身的用钢量及人工费用也是最低的, 整体性好, 抗不均匀沉降的能力强。因此独立基础在很多中低层的建筑中应用较多。

二、设计参数:

(一根据《建筑结构设计统一标准》本工程为一般的建筑物,破坏后果严重,故建筑结构的安全等级为二级。

(二建筑结构设计使用年限为 50年, 耐久等级二级 (年 , 耐火等级二级,

屋面防水Ⅱ级。

(三建筑抗震烈度为 8度,应进行必要的抗震措施。

(四设防类别丙类。

(五本工程高度为 15.3m ,框架抗震等级根据 GB 50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》,幼儿园、小学、中学教学楼建筑结构高度不超过 24m 的混凝土框架的抗震等级为二级。

(六地基基础采用柱下独立基础。

图 1-1 土层分布

第二章结构选型和结构布置

第一节结构设计

*建施图(见图纸

一、结构体系选型

(一结构体系和结构形式的分析比较

结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。一般有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架 --剪力墙结构体系、筒体结构体系等。

建筑结构形式,主要是以其承重结构所用的材料来划分,一般可以分为钢结构、钢筋混凝土结构、砖混结构、砖木结构等。

(二多层建筑的结构体系及选择

1.框架结构体系

框架结构是利用粱、柱组成的横、纵两个方案的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载和水平荷载。

由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成的结构称为框架, 当整个结构单元所有的竖向和水平作用完全由框架承担时, 该结构体系成为框架结构体系。有钢筋混凝土框架、钢框架和混合结构框架三类。

框架结构体系具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点, 利于安排需要较大空间的建筑结构。同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期。

2.剪力墙结构体系

利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体系。

3.框架 --剪力墙结构体系

在框架结构中,设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同

抵抗水平荷载, 这就是框架-剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体, 可称为框架-筒体结构体系。

4.筒体结构体系

1筒中筒结构,筒体分实腹筒、框筒及桁架筒。由剪力墙围成的筒体称为实腹筒, 在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒; 筒体四壁由竖

杆和斜杆形成的衍架组成则称为衍架筒。筒中筒结构由上述筒体单元组合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗水平力作用。

2多筒体系,成束筒及巨型框架结构。由两个以上框筒或其他筒体排列成束状, 称为成束筒。巨形框架是利用筒体作为柱子, 在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连, 这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。这种多筒结构可更充分发挥结构空向作用, 其刚度和强度都有很大提高, 可建造层数更多、高度更高的高层建筑。

综合上述选择框架结构体系最宜。

(三承重体系的选择

框架结构的承重方案分为以下几种:

横墙承重体系, 横墙承重体系类型的房屋的楼板、屋面板或檩条沿房屋纵向搁置在横墙上,由横墙承重。主要楼面荷载的传递途径是:板、横墙、基础、地基,故

称为横墙承重体系。横墙承重体系的特点:1房屋的空间刚度大,整体性好,有利于抵抗风力和水平地震作用,也有利于调整地基的不均匀沉降。 2 横墙承受了大部分竖

向荷载; 纵墙则主要起围护、隔断和将横墙连成整体的作用, 受力比较小, 对设置门窗大小和位置的限制比较少, 建筑设计上容易满足采光和通风的要求。 3结构布置比较简单和规则,可不用梁、楼板采用预制构件,施工比较简单方便,分项造价较低。但横墙占面积多,房间布置的灵活性差,墙体用材比较多。横墙承重体系多用于横墙间距较密、房间开间较小的房屋, 如宿舍、招待所、住宅、办公楼等民用建筑。

纵墙承重体系,对于进深较大的房屋、楼板、屋面板或檩条铺设在梁(或屋架上,梁(或屋架支撑在纵墙上,主要由纵墙承受竖向荷载,荷载的传递路线为:板、梁(或屋架、纵墙、基础、地基;而对于进深不大的房屋,楼板、屋面板直接搁置在外纵墙上,竖向荷载的传递路线是:板、纵墙、基础、地基。纵墙承重体系的特点:(1纵墙是主要的承重墙。设置横墙的目的主要是为了满足房屋空间刚度和结构整体性的要求, 间距可以相当大, 因而容易满足使用上大空间和灵活布置平面的要求。 (2由于纵墙承受的荷载比较大,一般不能任意开设门窗洞口,采光和通风的要求往往也受限制,纵墙较厚或加壁柱。 (3相对于横墙承重体系,纵墙承重体系的横向刚度较差,楼(屋盖用料较多,而墙体用料较少。纵墙承重体系的房屋适用于使用上要求较大

空间或隔断墙位置有可能改变的场合,多见于食堂、会堂、厂房、仓库、俱乐部、展览厅等建筑。

纵横墙承重体系, 常见的有两种情况:一种是采用现浇钢筋混凝土楼板, 另一种是采用预制短向楼板的大房间。纵横墙承重体系特点:其开间比横墙承重体系大, 但空间布置不如纵墙承重体系灵活, 整体刚度也介于两者之间, 墙体用材、房屋自重也介于两者之间,多用于教学楼、办公楼、医院等建筑。

本工程选择纵横墙承重体系。

(四建筑材料的选择

1混凝土选择

混凝土强度等级选择时要根据混凝土结构的环境类别, 应满足混凝土耐久性要求;若采用 HRB335钢筋,混凝土强度等级不宜低于 C20;若采用 HRB400和 RRB400钢筋以及承受重复荷载的构件, 混凝土的强度等级不得低于 C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C30;若采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋,混凝土强度等级不宜低于 C40。

在抗震设计时, 现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级按一级抗震等级设

计时,不应低于 C30;按二~四级和非抗震设计时,不应低于 C20。现浇框架梁的混凝