8度烈度区教学楼建筑结构概念设计案例分析

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1、题：工程概况：某教学楼位于 8度烈度区，设计基本地震加速度为 0.2g；场地为 II类；总层数为 10层，底层一层层高 5.5m，二层 5m，其他层为 4.1m，总高为 5.5+5+8*4.1=43.3m；整个结构为现浇，本题中不考虑风荷载作用；楼面荷载计算中，雪载、使用荷载取 50%，永久荷载取 100%。（3） 、绘出框架平面柱网布置第二步、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级一、 初估梁柱截面尺寸（1）框架梁截面尺寸：梁高 h=(1/101/18)l=(1/101/18)7200=400 720 取 600mm梁宽 b=(1/21/3)h=(1/21/3)600=200300 取 300m

2、m200mm(2)框架柱截面尺寸：600600为了减少构件类型，简化施工，多层房屋中柱截面沿房屋高度不宜改变。在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比( )、剪跨比(0/cchbfV)、轴压比( )限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保cVhM/cNhbf/证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以 表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定：3210).(cfGnFaA式中；A柱横截面面积，m 2，取方形时边长为 a；n验算截面以上楼层层数；F验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，m 2；fc混凝土轴心抗压强度设计值；框架柱最大轴压比限值，一

3、级框架取 0.7，二级框架取 0.8，三级框架取0.9。地震及中、边柱的相关调整系数，7 度中间柱取 1、边柱取 1.1，8 度中间柱取1.1、边柱取 1.2；G结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1218kNm 2。A= 18x9x54x17.4/52x1.1 =0.32m214.3x(0.8-0.1)x103故 0.6X0.6 的柱子符合二、 材料强度等级1、 混凝土的强度等级：梁、柱和节点选用 C30，其他各类构件选用 C25。2、 钢筋的强度等级：纵向钢筋采用 II、III 级变形钢筋，箍筋采用 I 级钢筋。三、 确定计算简图、选取计算单元1、 画出水平计

4、算简图，标注框架编号（横向为 1、2、3-，纵向为 A、B、C-） 、框架梁编号（材料、截面和跨度相同的编同一号） ，确定梁的计算跨度。下面是 7200 3000 7200右边是 5500 5000 328002、 选取计算单元（所需计算的一榀或几榀框架） ，画出计算简图，标出计算跨度、柱的计算高度，并对柱编号（材料、截面和高度相同的编同一号） 。第三步、确定各层重力荷载代表值和地震荷载代表值一、计算各层重力荷载代表值1、 屋面竖向恒载：按屋面的做法逐项计算均布荷载屋面面积；平屋面 取 6.0KN/m2 Gw1=65417.4=5637.6KN2、 屋面竖向活载：屋面雪荷载屋面面积；取 0.7

5、KN/m2 Gw2=0.75417.4=657.72KN楼面竖向恒载：按楼面的做法逐项计算均布荷载楼面面积；楼面恒重选用： + + =2/5.mKN2/65.02/5.0mKN2/4.3Glm1=3.45417.4=3194.64KN3、 楼面竖向活载：楼面均布活荷载楼面面积；取 2/5.Glm2=3.55417.4=3288.6KN4、 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰）：梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑，一般加 40mm。混凝土容重：25kN/m 3容 重lhbG)40.(Gl1=(0.04+0.3)0.67.225=36.72KNGl2=(0.04+0.3)0.632

6、5=15.3KNGl3=(0.04+0.3)0.64.525=22.95KNGz1=（0.04+0.6 ）0.65.525=52.8Gz2=（0.04+0.6 ）0.6525=48Gz3=（0.04+0.6 ）0.64.125=39.36梁柱自重可列表，以方便后面的计算。如：编号 截面(m 2) 长度(m) 根 数 每根重量（KN）L1 宽高=0.30.6 7.2 每层根数层数=2610 36.72L2 0.30.6 3 1310 15.3L3 0.30.6 4.5 4810 22.95Z1 0.60.6 5.5 521 52.8Z2 0.60.6 5 521 48Z3 0.60.6 4.1

7、528 39.365、 墙体自重：（包括女儿墙和各种纵横隔墙）36.7226+15.313+22.9548墙体两面抹灰，近似按加厚墙体 40mm 考虑。(39.3652+3485.68+3195.14+83.38)墙 体 容 重墙 厚 ）（墙 宽墙 高 40.G单 位 面 积 上 墙 重 量墙 体 面 积黏土砖的容重：19kN/m 3G1z=(5.5-0.6)(54-120.6)(0.04+0.24)19=1219.98G1h1=(5.5-0.6)(7.2-0.6)(0.04+0.24)19=172.05G1h2=(5.5-0.6)(3-0.6)(0.04+0.24)19=62.56G2z=(

8、5-0.6)(54-120.6)(0.04+0.24)19=1095.49G2h1=(5-0.6)(7.2-0.6)(0.04+0.24)19=154.49G2h2=(5-0.6)(3-0.6)(0.04+0.24)19=56.18G310z=(4.1-0.6)(54-120.6)(0.04+0.24)19=871.42G310h1=(4.1-0.6)(7.2-0.6)(0.04+0.24)19=122.89G310h2=(4.1-0.6)(3-0.6)(0.04+0.24)19=44.69同上列表：墙 体 每片面积 片 数 重量底层纵墙 宽高=(54-0.612)(5.5-0.6)每层片数层

9、数=41 4879.92底层横墙 (7.2-0.6)(5.5-0.6)(3-0.6)(5.5-0.6)261214473.3+125.12=4598.42二层纵墙 (54-0.612)(5-0.6) 41 4381.96二层横墙 (7.2-0.6)(5-0.6)(3-0.6)(5-0.6)261214016.74+112.35=4129.1其他层纵墙 (54-0.612)(4.1-0.6) 48 3485.688=27885.44其他层横墙 (7.2-0.6)(4.1-0.6)(3-0.6)(4.1-0.6)268283195.148=25561.12+83.388=715.04=26276.

10、166、 荷载分层总汇(39.3652+3485.68+3195.14+83.38)屋面重力荷载代表值Gi=屋面恒载+50%屋面活荷载+纵横梁自重+ 楼面下半层的柱及纵横墙自重；各楼层重力荷载代表值Gi=楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+ 楼面上下各半层的柱及纵横墙自重：总重力荷载代表值 niiG1G10=5637.6+50%657.72+(36.7226+15.313+22.9548)+(39.3652+3485.68+3195.14+83.38)/2=12627.14G1=3194.64+50%3288.6+(36.7226+15.313+22.9548)+（52.852+4852

11、+4879.92+4598.42+4381.96+4129.1）/2=18709.66G2=3194.64+50%3288.6+(36.7226+15.313+22.9548)+（39.3652+4852+4381.96+4129.1+3485.68+3195.14+83.38 ）/2=17003.15G39=3194.64+50%3288.6+(36.7226+15.313+22.9548)+（39.3652+3485.68+3195.14+83.38）=15905.082、计算地震荷载标准值1、计算结构自振周期顶点位移法计算基本周期： T7.1式中， 基本周期调整系数，对一般民用框架取 0

12、.6。T结构顶点侧向位移，即为把集中在各楼层处的重力荷载代表值视为作用在楼面处的水平力时，按弹性刚度计算得到的结构顶点侧向位移（m） 。， niT1imkiii DV/1式中， 上述水平力作用下第 i 层的层间剪力， ;iVnikiG第 i 层柱的侧移刚度之和。iD(四)参数计算柱线刚度计算：第 310 层： mKNHIbhEIc 5633 1079.1.40621第 2 层：IIc 5633 48.5.02第 1 层： mKNHIbhEIc 5633 109.61梁的线刚度(注:计算梁的线刚度时，考虑到楼板的作用,边框架梁 ，中框架梁0.Ib，由于轴线梁属于中框架梁，因此线刚度应取为0.2I

13、b .2I所以：1 5 层：边跨 mKNlIbhlEIIb 56330 1038.2.7501*22中跨mKNlIbhlEIIb 56330 1098.5.2.012*2层/h i 柱 510ci510ib,2ccibiK0.5,2K21ciDh 0.79 0.383 0.24 0.11 6203三十/4.1 0.79 0.918 0.58 0.22 12407 37220 0.648 0.383 0.30 0.13 4044二/5 0.648 0.918 0.71 0.26 8087 24262 0.589 0.383 0.65 0.43 10047一/5.5 0.589 0.918 1.5

14、6 0.58 13552 47198注：表头中 K、 括号中式子用于底层=D(1)+D(2)*2DV1=18709.66+17003.15+15905.08*7+12627.14=159675.51 i =3.38V2= 17003.15+15905.08*7+12627.14 =140965.85 =5.8V3= 15905.08*7+12627.14=123962.7 =3.33V4= 15905.08*6+12627.14= 108057.62 2.9V5= 15905.08*5+12627.14=92152.54 2.48V6= 15905.08*4+12627.14 = 76247.46 2.05 V7= 15905.08*3+12627.14=60342.38 1.62V8= 15905.08*2+12627.14 =44437.3 1.19V9= 15905.08+12627.14 =28532.22 0.77V10= 12627.14 0.34=3.38+5.8+3.33+2.9+2.48+