高层建筑结构设计思考题答案 (2).doc
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1、钢结构梁柱估算梁的设计: 1.型钢梁设计 由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩,根据选用的型钢材料确定其抗弯强度设计值,由此求得所需要的梁净截面抵抗矩,然后在型钢规格表中选择型钢的型号。最后对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。 2.组合梁设计 梁的截面选择步骤为:估算梁的高度(一般用经济高度) 、确定腹板的厚度和翼缘尺寸,然后验算梁的强度、稳定和刚度。 柱的设计: 1.实腹柱设计 截面选择的步骤如下: (1)假定柱的长细比,一般在 5090 范围之内,轴力大而长度小时,长细比取小值,反之取大值; (2)根据已假定的长细比,查得轴心受压稳定系数。然后根据已知轴向力和钢材抗
2、压强度设计值求得所需截面积; (3)求出截面两个主轴方向所需的回转半径(根据已知的两个方向的计算长度和长细比) ; (4)由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽; (5)通过求得的截面面积和宽以及高,再根据构造要求、钢材规格等条件,选择柱的截面形式和确定实际尺寸; (6)验算实腹柱的截面强度、刚度,整稳和局稳; 2.格构柱设计 截面选择的步骤如下: (1)假定长细比,一般在 5090 之间; (2)计算柱绕实轴整体稳定,用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。根据假定的长细比,查稳定系数,最后确定所需的截面面积; (3)计算所需回转半径; (4)算出截面轮廓尺寸宽度和高度; (5)计算虚轴长细比
3、;通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择柱的截面形式和确定实际尺寸。 (6)强度、刚度和整稳验算; (7)缀条设计和缀板设计;回转半径就是惯性半径。 定义:任意形状截面的面积为 A,则图形对 y 轴和 z 轴的惯性半径分别为 iy=sqrt(Iy/A),iz=sqrt(Iz/A). 特征:惯性半径是对某一坐标轴定义的;惯性半径的量纲为长度的一次方,单位为M;惯性半径的值恒为正。 用处: 1,惯性矩 Ix, 回转半径 ix=sqrt(Ix/A), 长细比 x=lox/ix, 截面验算:局部稳定 b/t=(10+0.1)sqrt(235/fy); h0/tw=(25+0.5)s
4、qrt(235/fy). 2,知道了柱子的轴力和计算长度-假定长细比初步估计截面-选定截面计算长细比,回转半径惯性矩等-截面验算。粱、柱、板截面取值粱、柱、板截面取值原则一、柱 按照混凝土结构设计规范 GB50010-2002。 柱的最小边的尺寸为 300mm,但工程中一般框架柱截面高、宽均不小于 400mm。二、粱 1、 框架粱 (1 ) 、粱宽一般取 250mm、300mm、350mm(2) 、粱高取跨度的 1/10-1/13次粱 (1) 、宽度为 200mm、250mm(2) 、 粱高为 1/10-1/14悬挑梁 一般取为悬臂长的 1/41/6常用的梁高有:250、300 、750、80
5、0 、900、1000。常用的梁宽有:120、150 、180、200 、220、250、300、以 50 的模数递增。现浇结构中,一般主梁至少应比次梁高出 50mm,如主梁下部钢筋为双层配置,或附加横向钢筋采用吊筋时,应高出 100mm 。经济夸度:板:1.7-2.7m,主梁:5-8m,次梁:4-6m 。粱截面尺寸取值原则序号 构件种类 简支 多跨连续 悬臂 说明1 次梁 现浇整体肋形梁2 主梁 现浇整体肋形梁3 独立梁 4 框架梁 现浇整体式框架梁5 框架梁 装配整体式或装配式框架梁6 框架扁梁 现浇整体式钢筋混凝土框架扁梁7 框架扁梁 预应力混凝土框架扁梁三、板在一般荷载下,板厚度取板跨
6、的 1/36-1/45 左右,但不小于 100mm(个别房间也不应小于 80mm) 。板的最小高跨比板的支承形式 板 的 类 型单 向 板 双 向 板 悬 臂 板 无 梁 楼 板简 支 1/35 1/45 1/35 (有柱冒)连 续 1/40 1/50 1/12 1/30 (无柱冒)注:板厚 / 板短边方向的计算跨度框架梁、柱截面尺寸及材料 来自混凝土结构P437一、 梁的截面尺寸(1) 、梁截面高度 主梁取:1/8-1/14 次梁取:1/8-1/12 来自混凝土结构P266现浇式 装配式 ( 为梁的计算跨度,当梁上较大荷载设备时, 还可以加大,但不宜大于净跨的 1/4)(2) 、梁截面高度
7、且宜200mm二 、 柱的截面尺寸理论一:柱截面尺寸的确定方法,一般是根据柱的轴向压力设计值估算,建议式中: A柱的截面面积;混凝土轴心抗压强度设计值N柱轴压力设计值,可按该柱负荷面积大小,根据竖向荷载的经验数据估算;根据设计经验,民用建筑多层框架结构的竖向荷载标准值(恒+活)平均为 14kN/m2左右。对于住宅(轻质墙体)一般为 1415kN/m2,墙体较少的其他民用建筑一般为1314kN/m2。这些经验数据,可作为初步设计阶段估算墙、柱及基础荷载,初定构件截面尺寸的依据。一般民用建筑,如住宅楼、办公楼等,其楼面活茶载标准值较小(2.0kN/m2) ,仅占总竖向荷载的 10%15% 。故为简
8、化起见,在设计中往往不考虑活载的折减,偏安全地取满载分析计算。恒、活载综合分项系数为 1.25。由 A 可定出柱截面的高度 和宽度 。柱截面可做成矩形或方形。一般要求: 不宜小于400mm; 不宜小于 300mm。理论二:柱截面的高度 和宽度 应大于柱计算长度的( )的 1/25,即 、 ,一般可取( , 为层高。也可根据柱子支撑楼板的面积所承受的恒载、活载及墙重等,计算柱的最大竖向轴力设计值 ,考虑水平荷载的影响乘上系数预估柱子截面尺寸 。式中 柱组合的轴向压力设计值;S按简支状态计算的柱的负载面积;折算在单位面积上的重力荷载代表值;考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数;非地震 1.051.1
9、0;地震 1.101.20 验算截面以上楼层层数;框架柱轴压比限值,对一级、二级和三级抗震等级,分别取 0.65,0.75 和 0.85。非地震 地震 一级抗震等级 二级抗震等级 三级抗震等级 ( 混凝土轴心抗压强度设计值)抗震等级表序号 结构类型 设防烈度6 7 8 91 框架结构 房屋高度(m) 25 25 35 35 35 35 252 框架 四 三 三 二 二 一 一柱子截面一般取 不宜小于 400mm; 不宜小于 350mm,柱子净高与截面的高度 之比宜大于 4,否则为短柱。地震地区柱子截面宜是方形或接近方形的矩形。框架柱截面的快速估算2007-10-16 20:45 柱截面估算:
10、1、估算公式:Ac=Nc/(a*fc) 其中:a- 轴压比(一级 0.7、二级 0.8、三级 0.9,短柱减 0.05) fc-砼轴心抗压强度设计值 Nc-估算柱轴力设计值 2、柱轴力设计值:Nc=1.25CN 其中:N- 竖向荷载作用下柱轴力标准值(已包含活载) -水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震:=1.05、八度抗震:=1.10 C- 中柱 C1、边柱 C1.1、角柱 C1.2 3、竖向荷载作用下柱轴力标准值:N=nAq 其中:n-柱承受楼层数 A- 柱子从属面积 q-竖向荷载标准值(已包含活载) 框架结构:1012(轻质砖) 、1214 (机制砖) 框剪结构:1214(轻质砖) 、
11、1416 (机制砖) 筒体、剪力墙结构:1518 单位:KN/(M*M) 4、适用范围 轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏,因此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面的估算梁高按构造取:剪支梁1/81/12连续梁1/121/15挑梁1/51/6梁宽与梁高比为 1/31/2 ,柱宽要大于梁宽,所以由梁宽得出柱宽, 同时,我们也要考虑层高及柱子的主要受力方向来调整柱子的尺寸, 以及通过 PK 验算柱的轴压比来调整柱子的尺寸楼板厚度按构造取:单向板:短边的 1/35双向板:短边的 1/40悬臂板:悬臂长的 1/12不过个人觉得板厚一般不要小于 80,通常取的板厚有 80,100,120,130,150
12、楼板厚度估算:单向板:短边的 1/35双向板:短边的 1/40悬臂板:悬臂长的 1/12梁高与跨度的关系主梁一般取为跨度的 1/81/12次梁一般取为跨度的 1/121/15悬挑梁一般取为悬臂长的 1/4 1/6梁宽主梁 200,250,300次梁 200钢结构安装(单层)分项工程(构件安装)检验批质量验收评定记录工程名称 分部工程名称施工单位 项目经理 验收部位项 目 合格要求 施工单位检验评定记录1 钢构件应符合设计要求和标准规定。运输、堆放和吊装等造成的变形及涂层脱落,应进行矫正和修补。2 设计要求顶紧的节点,接触面70%紧贴,且边缘最大间隙0.8mm跨中垂直度 h250,且15.0(h
13、 为高度)L30m L/1000,且10.030m60m L/1000,且50.0 L 为长度整体垂直度 h/1000,且25.0主控项目4 主体结构 整体平面弯曲 L/1500,且25.0 h 为高 L为长1 钢柱等主要构件的中心线及标高基准点等标记应齐全柱脚底座中心线对定位轴线偏移 5.0有吊车梁柱 3.0,-5.0柱基准点标高 无吊车梁柱 +5.0,-8.0弯曲矢高 H/1200,且15.0H 10m H/1000单层柱H10m H/1000,且25.0单节柱 H/1000,且10.02 钢柱安装柱轴线垂直度 多节柱柱全高 35.0梁的跨中垂直度 H/500侧向弯曲矢高 L/1500,且
14、 10.0垂直上拱矢高 10.0两端支座中心位移 安装在钢柱上时对牛腿中心偏移 5.0吊车支座加劲板中心与柱子承压加劲板中心的偏移t2(t 为柱加劲板厚)支座处 10.0同跨间内同一横截面吊车梁顶面高差 其他处 15.0同跨间内同一横截面下挂式吊车梁底面高差 10.0同列柱两柱间吊车梁顶面高差(L 为跨度) L/1500,且 10.0中心错位 3.0上承或顶面高差 1.0相邻两吊车梁接头部位 下承或底面高差 1.0同跨间任一截面的吊车梁中心跨度距 10.03钢吊车梁安装轨道中心对吊车梁腹板轴线的偏移 t 2(t 为腹板厚)中心线对定位轴线的偏移 10.0垂直度 H/1000,且 10.0墙架立
15、柱弯曲矢高 H/1000,且 10.0抗风桁架的垂直度 h 250,且 15.0檩条、墙梁的间距 5.0檩条的弯矢高 L/750,且 12.04墙架檩条及次要构件墙梁的弯曲矢高 L/750,且 10.0H 为墙架柱高;h 为抗风桁架的高度;L为檩条或墙梁长。平台高度 15.0平台梁水平度(L 为梁长度) L/1000,且 20.0平台支柱垂直度(H 为立柱高) H/1000,且 15.0承重平台梁侧向弯曲 L/1000,且 10.0承重平台梁垂直度(h 为梁高) h 250,且 15.0直梯垂直度(L 为梯长) L/1000,且 15.0栏杆高度 15.05钢平台钢梯和防护栏杆安装栏杆立柱间距
16、 15.0无垫板间隙 +3.0,0.06 现场焊缝组对间隙 有垫板间隙 +3.0,-2.0一般项目7 结构表面 钢构件表面应干净,结构主要表面不应有疤痕、泥沙等污物。主控项目 检查项数: ,合格项数: 。一般项目 实测点数: ,合格点数 ,合格率 %。施工单位检验评定结果评定等级:班组长:专业工长: 年 月 日 评定等级:专职检查员:项目技术负责人: 年 月 日监理(建设)单位验收结果评定等级:监理工程师(建设单位技术负责人): 年 月 日 表格说明主控项目:检查数量:第 1、2、3 项:按同类抽查 15%,且不应少于 5 点。第 4 项:对主要立面全部检查,对每个所检查的立面,除两列角柱外,
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