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某三层宿舍楼的结构设计计算案例

1.1结构设计概况

(1)结构体系选择

在对建筑结构设计时，我们通常会考虑钢结构、砖混结构、剪力墙结构和框架结构这四种结构体系。钢结构重量轻，强度高，塑性韧性好，密闭性好且易制作，但钢结构的耐腐蚀性差，其表面没有保护措施，暴露在空气中，受天气影响，很容易被腐蚀，减少了建筑物的使用寿命，就算在其表面刷保护漆，也需要定期维护，由于其造价成本较高，故没有被广泛运用在住宅建筑中；砖混结构是混合结构的一种，采用砖墙承重，钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合结构体系，主材为钢筋混凝土，取材方便，在现今的施工中，比较适合建设低层建筑，施工方便且造价成本较低，但砖混结构的使用寿命较短，抗震等级较低；剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构，它的主要功能是承担竖向承载，抵抗水平荷载，但剪力墙不能随便拆除，所以在住户改变室内布局时较为困难，同时剪力墙结构施工时难度系数较大且成本太高；6框架结构是由钢筋混凝土构件组成的，其它结构相比，具有自重轻、空间分隔灵敏、有利于抗震、节省原材料且施工工期短等优势特点，在改变建筑设施时，相对于其他三种结构体系较容易，同时，还有一个优点是当建筑需要较大的建筑结构时，更便于安排，而正由于这些特点，使其在工程建设中所占的比例也越来越大。综上所述，本设计采用钢筋混凝土框架结构。

(2)承重方案选择

框架结构是一个空间受力结构，沿建筑物的长方向称为纵向框架，沿建筑物的短方向称为横向框架。7根据楼层竖向荷载传递路径的不同，承重框架的布置方案分为横向框架承重、纵向框架承重和纵横混合承重三种方案。

①横向框架承重方案：框架梁沿房屋横向布置，连接梁和楼板沿纵向布置，这种布置方案增加了房屋的水平刚度，提高抵抗水平作用的能力，所以在项目建设中得到了广泛的应用。其缺点为当房屋需要较大的空间时，净空间小。

②纵向框架称重方案：纵向框架承重方案与横向截然相反。此种承重方案做设计出来的房间布局灵活，光线较好，且通风良好，在一定程度上能提高楼层层高，适用于高层建筑。该方案在需要设置集中通风系统的工厂中经常使用。但由于其抗

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侧刚度较差，因此在民用建筑中应用较少。

③纵横向框架承重：这种承重方案基于前两种承重方案的结合，沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。81采用这种布置方案，可使横竖两个方向都获得较大的刚度，还能使房间布局灵活，采光通风好，还能从另一方面提高楼层高度，同时也提高了建筑的抗震性能。

根据宿舍楼所有综合考虑采用横向框架承重方案。

(3)一榀框架计算简图

取一剖面截面，该建筑层数为三层，每层层高均为3.6m,室内外高差为0.6m,h1=3600mm+600mm=4200mm。建筑横梁宽度分别为：5500mm、2100mm、5500mm。

一榀框架计算简图如下图3.1所示：

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图3.1一榀框架计算简图

1.2截面尺寸估算

1.2.1梁截面尺寸估算

根据在校所学知识，结合建筑物在正常情况下的极限值要求，以及避免梁发生剪切脆性破坏9的条件，对梁截面尺寸进行估算，其相关计算结果如下：

(1)横向框架梁

边跨度L=5500mm

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取h=600mm

取b=300mm

(2)纵向框架梁纵梁跨度L=3300mm

取h=400mm

取b=200mm

1.2.2柱截面尺寸估算

根据建筑抗震规范柱截面尺寸估算的公式

式(3.1)

N=βFgn式(3.2)

式中：F:为按照简支状态计算柱的负荷面积；

g:为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取15kN/m2;

n:为验算截面以上楼层层数；Ac:为柱子的截面面积；

fc:混凝土轴心抗压设计值；

N:框架柱轴向压力设计值。

:为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数

S大学宿舍楼设计抗震等级为八级，查抗震规范可得轴压比限制值为[μ]=0.85;柱选用C30混凝土，所以fc=14.3N/mm。

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综合(式3.1)与(式3.2)得柱截面面积为：

(1)边柱

(2)中柱

由边柱√A=208.98mm2,中柱√A=240.89mm2和综合考虑其他因素，取柱的截面为正方形。为了方便计算，应边中柱取一样尺寸。

所以初选柱截面尺寸为：b×h=300mm×300mm。(1-3层)